保質(zhì)期內(nèi)蓮藕色度值統(tǒng)計分析

范傳會，陳學玲，何建軍

（湖北省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430064）

蓮藕具有特殊的口感和豐富的營養(yǎng)價值，是一種在世界范圍內(nèi)都廣受歡迎的水生根莖類蔬菜[1-2]。蓮藕中富含鉀、鐵、銅、硫胺素、核黃素、吡哆醇、VC、多酚和膳食纖維等營養(yǎng)元素，具有改善血液循環(huán)、促進消化吸收、維持心臟健康、保持精神清醒、提高免疫功能以及減少焦慮、頭痛和血壓等功效[3-4]。蓮藕具有黏膜保護作用，可用于治療由甾體三萜類化合物引起的消化不良、痔瘡以及抗糖尿病和抗炎特性[5-6]。另外，蓮藕還具有抗肥胖、保肝、解熱、抗氧化、抗菌、抗真菌、止瀉、利尿和鎮(zhèn)靜等作用[6-8]。

新鮮蓮藕容易發(fā)生褐變。褐變后的蓮藕表面呈灰黑狀，褐變程度不同，蓮藕表面的色度不同。除褐變外，市場上還存在很多經(jīng)漂白劑漂白的蓮藕。褐變蓮藕和漂白蓮藕都會影響蓮藕的商品價值。目前已有關(guān)于抑制蓮藕褐變的研究報道，如Du 等[1]用100 mg/L的二氧化氯浸泡鮮切蓮藕片15 min 可顯著抑制鮮切蓮藕片褐變的發(fā)生。Xing 等[2]對比了殼聚糖涂膜、氣調(diào)保鮮和二者結(jié)合的三種方式對鮮切蓮藕片保鮮效果的影響，結(jié)果表明1.2%殼聚糖涂膜后結(jié)合氣調(diào)保鮮的方式對鮮切蓮藕片的保鮮效果最佳。Son 等[9]研究結(jié)果表明，用1%抗壞血酸、0.5%洋甘菊提取物結(jié)合100%CO2的處理方式可顯著提升鮮切蓮藕片的貨架期。Sun 等[10]研究了H2S 氣體對鮮切蓮藕片的保鮮效果，結(jié)果表明15 μL/L 的H2S 可顯著抑制鮮切蓮藕片的褐變，減少超氧陰離子和過氧化氫量的生成，降低多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性，提升鮮切蓮藕片的抗氧化能。上述研究都是以蓮藕片為原料，研究蓮藕褐變的問題。以新鮮蓮藕為原料，研究蓮藕褐變問題也有報道，如有研究發(fā)現(xiàn)用檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉、D-異抗壞血酸鈉、脫氫乙酸鈉和亞硫酸鈉配制的混合保鮮劑，可顯著抑制整節(jié)新鮮蓮藕的褐變[11]?，F(xiàn)有技術(shù)可以較好地解決蓮藕褐變問題，但蓮藕表面存在很多黑色斑點，該黑色斑點會對判定蓮藕是否發(fā)生褐變帶來影響。此外除褐變外，漂白蓮藕也是影響蓮藕品質(zhì)的一個因素，漂白蓮藕是市場監(jiān)測的重點和難點。目前快速判定蓮藕是否發(fā)生褐變及是否經(jīng)過漂白，一直是一個技術(shù)難題。本文通過符合食品添加劑使用標準的保鮮劑對蓮藕進行保鮮處理，用色度計大量采集蓮藕外觀色度值，通過分析褐變蓮藕和無褐變、無漂白蓮藕的色度值，確定無褐變、無漂白蓮藕的色度值正常范圍，以期為判定蓮藕是否發(fā)生褐變和是否經(jīng)過漂白處理提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

試驗所用蓮藕采購于湖北省武漢市江夏區(qū)金水良祺有限公司產(chǎn)地，蓮藕品種為“鄂蓮5 號”。蓮藕采摘日期為2018 年11 月20 日。采摘后的蓮藕用清水清洗干凈后，剔除殘次品，選擇表面無傷痕、無腐敗、3到5 節(jié)連在一起的蓮藕作為試驗材料。其他分析試劑均采購于國藥集團。

1.1.2 儀器與設備

JA2003A 型電子天平，上海精天電子儀器有限公司；CS580B 型色差計，杭州彩譜科技有限公司；EOS 80D 照相機，佳能（中國）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 保鮮劑的配制

稱取一定質(zhì)量的檸檬酸、乙二胺四乙酸鈉、D-異抗壞血酸鈉、脫氫乙酸鈉、亞硫酸鈉溶解在蒸餾水中配制成含有0.02%檸檬酸、0.05%乙二胺四乙酸二鈉、0.02%D-異抗壞血酸鈉、0.01%脫氫乙酸鈉、0.02%亞硫酸鈉的混合溶液，備用。

1.2.2 蓮藕浸泡處理及貯藏

蓮藕浸泡分為試驗組（EX）和對照組（CK）。在EX組中，將配制的保鮮劑25 L 加入60 cm×40 cm×50 cm的長方形容器內(nèi)。加入10 kg 蓮藕，浸泡5 min。將浸泡后的蓮藕控干水分，裝入60 cm×40 cm 厚度為0.05 mm 的PE 袋中，在PE 袋的底層墊入用保鮮劑浸泡過的楊樹木屑，蓮藕裝入PE 袋時，分3 層，每層蓮藕之間加入少量木屑防止蓮藕在運輸過程中產(chǎn)生碰撞傷口。將包裝在PE 袋內(nèi)的蓮藕放入80 cm×35 m×20 cm 的包裝箱內(nèi)，4 ℃下貯藏，分別貯藏0、8、16、24、

32、40 d 后取樣分析。CK 組的蓮藕用清水代替保鮮劑浸泡5 min，其他處理方式與EX 組相同。

1.2.3 蓮藕色度值測定

將浸泡后的整節(jié)蓮藕濾干水分，放入20 cm×10 cm×10 cm 的白色盒子內(nèi)，用色差計測定蓮藕表面不同點的色度值。每節(jié)蓮藕的色度值采集不少于10點，每組蓮藕色度值采集不少于300 點。

1.2.4 拍攝蓮藕圖片

將EX 和CK 蓮藕橫放在50 cm×25 cm 黑色背景的平板上，日光燈下用照相機拍照。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

將所有采集到的試驗數(shù)據(jù)剔除異常值后，采用Excel 2013 軟件進行統(tǒng)計分析并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓮藕色度值分布范圍隨貯藏時間的變化

由圖1 可知，與CK 組相比，EX 組蓮藕初始L*、a*和b*的最小值增大，最大值無明顯變化，說明混合保鮮劑處理后增大了蓮藕色度的最小值。由范傳會等[11]研究可知，混合保鮮劑處理減少了蓮藕表面褐變斑點，進而增大蓮藕外皮中初始色度的最小值。隨著貯藏時間的延長，CK 組中色度值L*和b*的最小值向著偏小的方向移動，L*和b*的范圍都在變大。在40 d的貯藏時間內(nèi)，EX 組中色度值L*的最大值和最小值雖然略有少許變化，但L*的最小值無顯著降低的現(xiàn)象，可認為EX 組蓮藕色度值L*無明顯變化。隨著貯藏時間的延長，EX 組蓮藕色度值b*的范圍呈先減小后增大再減小的趨勢，隨著貯藏時間的延長EX 組蓮藕色度值b*的最大值呈現(xiàn)“減—增—減”趨勢，b*的最小值呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。L*代表蓮藕的白度，b*值代表蓮藕的黃藍值，CK 組和EX 組蓮藕的色度值L*和b*的不同變化趨勢，說明褐變顯著影響了蓮藕的白度L*和黃藍值b*。由范傳會等[11]研究可知，EX 組蓮藕的最佳保質(zhì)期為32 d，對比圖1 中32 d CK 組和EX 組蓮藕的L*值，EX 組貯藏32 d 的蓮藕的L*值與貯藏40 d 的蓮藕的L*差異不顯著，說明蓮藕L*不能區(qū)分最佳保質(zhì)期（32 d）內(nèi)和最佳保質(zhì)期外的蓮藕的白度，因此還需要其他指標加以佐證蓮藕外觀色度的變化。由圖1 可知，CK 組中隨著貯藏時間的延長，b*的最大值和最小值均為減少的趨勢，而EX 組b*的最大值為“減—增—減”的趨勢，最小值為先減少后增大的趨勢，但貯藏40 d 時EX 組蓮藕色度b*的最小值小于初始值。因此b*不能作為區(qū)分最佳保質(zhì)期內(nèi)和最佳保質(zhì)期外蓮藕色度值的指標。

圖1 蓮藕色度值的分布范圍隨貯藏時間的變化趨勢Fig.1 Change tendency of the distribution range of lotus root chromaticity value with storage time

圖1 中CK 組和EX 組色度值a*的最大值和最小值都向著增大的方向移動，由a*值的變化可知，隨著貯藏時間的延長，CK 組和EX 組a*的最大值和最小值都為增加趨勢，但在最佳保質(zhì)期32 d 內(nèi)，EX 組蓮藕的色度a*的最大值增幅遠小于CK 組蓮藕的色度a*的最大值增幅；當貯藏期超過最佳保質(zhì)期時，EX組蓮藕色度a*的最大值明顯增大，接近CK 組中的a*最大值。EX 組a*值的變化趨勢說明可用a*值佐證蓮藕的正常色度值。

參考范傳會等[11]研究中蓮藕圖片的褐變位置可知，蓮藕褐變的主要位置發(fā)生在蓮藕表面的白色部位且呈片狀分布，結(jié)合本研究蓮藕色度值的變化結(jié)果綜合分析可得，最佳保質(zhì)期范圍（32 d）內(nèi)無明顯褐變蓮藕的色度值的正常范圍L*值：17.85～29.67，a*值：0.62～2.82，b*值：5.53～11.76。

2.2 蓮藕色度值頻率隨貯藏時間的變化情況

將測定的蓮藕色度值進行統(tǒng)計，為了便于作圖，將色度值進行適度連續(xù)分段，并將出現(xiàn)在該區(qū)間段的色度值出現(xiàn)次數(shù)記在區(qū)間段的末尾值上，分析色度值在不同數(shù)值區(qū)間出現(xiàn)的次數(shù)與總測定次數(shù)的百分比，記為色度值的頻率。圖2、圖3 和圖4 是CK 組蓮藕的色度值頻率隨貯藏時間的變化趨勢圖。圖5、圖6 和圖7 是EX 組蓮藕的色度值隨貯藏時間的變化趨勢圖。

圖2 CK 組蓮藕色度值a*的頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.2 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value a*in CK group with storage time

圖3 CK 組蓮藕色度值b*的頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.3 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value b*in CK group with storage time

圖4 CK 組蓮藕色度值L*頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.4 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value L*in CK group with storage time

圖5 EX 組蓮藕色度值a*頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.5 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value a*in EX group with storage time

圖6 EX 組蓮藕色度值b*頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.6 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value b*in EX group with storage time

圖7 EX 組蓮藕色度值L*的頻率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.7 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value L*in EX group with storage time

由圖2～4 可知，隨著貯藏時間的延長，CK 組中蓮藕的色度值頻率發(fā)生明顯變化。與CK-0 d 組蓮藕色度值頻率相比，隨著貯藏時間的延長，色度值a*的頻率分布向右方移動，且“頻率分布峰”的寬度變寬。a*值頻率“峰型”的轉(zhuǎn)變，說明高a*值的頻率出現(xiàn)次數(shù)增多。a*值代表紅綠值，高a*值頻率的增多，說明蓮藕表面有緩慢變紅的趨勢。色度值b*的頻率分布向著左方移動，且“頻率分布峰”的寬度也增加。b*值頻率“峰型”的轉(zhuǎn)變，說明低b*值的頻率出現(xiàn)次數(shù)增多。b*值代表黃藍值，低b*值頻率的增多，說明蓮藕表面的淡黃色減退。色度L*值的頻率“峰型”向左方向移動，L*值頻率“峰型”的移動，說明低L*值的頻率出現(xiàn)次數(shù)增多。L*值代表白度，低L*值頻率的增多，說明蓮藕褐變的部位增多。

由圖5～7 可知，EX 組蓮藕的色度值a*頻率的范圍呈緩慢右移的趨勢，但無明顯“偏平”峰型的出現(xiàn)，說明在整個貯藏期內(nèi)蓮藕的色度值a*雖然在某些細小范圍內(nèi)頻率略有改變，但整體無明顯“向大”或“向小”移動現(xiàn)象。色度b*和L*值頻率向左移動的趨勢減緩且“頻率分布峰”無明顯“變寬”的趨勢。對比CK組和EX 組可知，隨著貯藏時間的延長，CK 組蓮藕不僅色度值范圍發(fā)生改變，色度值出現(xiàn)的頻率也發(fā)生明顯改變，因此，蓮藕色度值的頻率圖可以作為判定蓮藕是否褐變的依據(jù)。與未發(fā)生褐變的蓮藕色度值的頻率圖對比可知，發(fā)生褐變蓮藕色度值的頻率分布峰的寬度增大，“峰型”有變“平坦”的趨勢。

對以上蓮藕色度值頻率擬合圖進行數(shù)據(jù)擬合，得到蓮藕色度值頻率方程：

式中：Y 為色度值的頻率，X 為色度值L*、a*、b*的值。

方程系數(shù)及決定系數(shù)R2值見表1。由表1 可知CK 組蓮藕發(fā)生褐變后，擬合得到的方程系數(shù)和決定系數(shù)都會發(fā)生改變。通過對表1 的數(shù)據(jù)進行分析并參考范傳會等[11]研究中蓮藕的外觀，發(fā)現(xiàn)在最佳保質(zhì)期內(nèi)未褐變蓮藕（CK-0 d 組和EX 組的蓮藕）的色度值L*、a*和b*的頻率方程決定系數(shù)都大于0.85，并且色度值頻率擬合方程中方程系數(shù)滿足表2 所述關(guān)系。因此當蓮藕色度值頻率方程滿足表2 中數(shù)據(jù)關(guān)系，且蓮藕的色度范圍在正常蓮藕的色度范圍內(nèi)時，可認為該蓮藕無顯著褐變。

表1 CK 組和EX 組蓮藕色度值頻率擬合方程R2 值及方程系數(shù)值Table 1 The frequency fitting equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in CK group and EX group

續(xù)表1 CK 組和EX 組蓮藕色度值頻率擬合方程R2 值及方程系數(shù)值Continue table 1 The frequency fitting equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in CK group and EX group

表2 正常蓮藕色度值頻率擬合方程R2 值及方程系數(shù)值Table 2 The frequency equationcorrelation determination and equation coefficents of nomal lotus root chromaticity

2.3 漂白蓮藕驗證試驗

圖8 是分別用2.5%亞硫酸氫鈉，1.5%過氧化氫和1.5%次氯酸鈉浸泡處理后的蓮藕外觀圖片。上述3 種化學試劑都是常用的漂白劑，但在食品行業(yè)中屬于非法或者限量使用的化學試劑。用上述3 種試劑浸泡的蓮藕屬于漂白蓮藕。范傳會等[11]研究中的EX組蓮藕是用本文中所報道的保鮮劑浸泡后未發(fā)生褐變的蓮藕，將圖8 與范傳會等[11]研究中的新鮮蓮藕對比可知，圖8 中蓮藕色度略微偏白，但蓮藕白度差異肉眼辨識度低，誤差較大。用色度計測定圖8 中蓮藕的色度值得到表3 中蓮藕色度值分布范圍。將表3 中的蓮藕色度范圍與上述分析得到的正常蓮藕色度值對比可知，用漂白劑浸泡后的蓮藕的色度值L*范圍明顯增大，a*范圍明顯變小，b*范圍向著略微增大的方向移動。對上述3 種漂白蓮藕的色度值出現(xiàn)的頻率進行統(tǒng)計得到色度值頻率方程，方程系數(shù)和方程相關(guān)系數(shù)見表4。對比表2 中的數(shù)據(jù)可知，漂白蓮藕色度值頻率方程的方程系數(shù)和相關(guān)系數(shù)均不符合表2 中的要求。驗證試驗的結(jié)果表明，蓮藕的色度值分布范圍和色度值頻率方程可用于判定蓮藕是否發(fā)生褐變和漂白。經(jīng)過漂白處理后的蓮藕色度值范圍和色度值頻率方程均不符合正常蓮藕的色度值范圍和色度值頻率方程。

表4 驗證試驗中蓮藕色度值頻率擬合方程系數(shù)及R2 值Table 4 The frequency equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in verification tests

圖8 不同化學漂白劑處理的蓮藕外觀圖Fig.8 Images of lotus root treated with different chemical bleaching agents

表3 驗證試驗中蓮藕色度值分布范圍Table 3 The distribution range of lotus root chromaticity in verification tests

3 結(jié)論

上述試驗結(jié)果表明，EX 組蓮藕的色度值與CK組蓮藕的色度值不同，用自配保鮮劑浸泡蓮藕后，EX組中初始L*、a*和b*的最小值增大，最大值無顯著變化，說明保鮮劑處理后增大了蓮藕色度的最小值，且無漂白作用。綜合分析可知，最佳保質(zhì)期范圍內(nèi)，無褐變蓮藕的正常色度值范圍為L*值17.85～29.67，a*值0.62～2.82，b*值5.53～11.76。

對蓮藕色度值頻率進行統(tǒng)計分析可知，隨著貯藏時間的延長，EX 組和CK 組的蓮藕色度值出現(xiàn)的頻率存在明顯差異?？捎蒙徟荷戎殿l率方程中未知項色度值的系數(shù)和方程的決定系數(shù)進一步限定無褐變和無漂白蓮藕的色度值和色度值出現(xiàn)頻率。

驗證試驗表明，經(jīng)漂白處理的蓮藕的色度值不在蓮藕的正常色度值范圍內(nèi)，且漂白蓮藕的色度值頻率方程也不滿足正常蓮藕色度值頻率方程的未知項系數(shù)和方程的決定系數(shù)。所以可用蓮藕的色度值判定蓮藕是否褐變和是否經(jīng)過漂白處理。