條斑紫菜顏色變化的影響因素研究

賀鈞彬，王靈昭，錢亮亮，李蕙，趙燕，潘守昊，張敬敏，邱春江，程遠霞

（1.江蘇海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2.連云港市質(zhì)量技術(shù)綜合檢驗檢測中心，江蘇 連云港 222006；3.連云港順驛紫菜加工有限公司，江蘇 連云港 222045）

條斑紫菜（Porphyra yezoensis）總產(chǎn)值約占我國紫菜總產(chǎn)值的一半，我國已成為世界上條斑紫菜第一出口大國[1]。條斑紫菜極富營養(yǎng)價值，每100 g干紫菜中約含25%～50%蛋白質(zhì)、20%～40%碳水化合物（大部分為膳食纖維）、1%～3%脂肪、7.8%～26.9%灰分以及大量維生素[2]。

食品顏色是食品品質(zhì)的重要外在特征，通過對食品顏色進行定性、定量分析，可以獲知人們對產(chǎn)品的感受程度，并明確產(chǎn)品的質(zhì)量特性。在條斑紫菜加工與貯藏過程中，物料顏色變化能影響成品品質(zhì)與產(chǎn)品質(zhì)量，因此研究條斑紫菜顏色變化的影響因素對條斑紫菜加工與貯藏具有重要現(xiàn)實意義。目前，國外對紫菜貯藏過程中品質(zhì)變化的研究涉及水分活度[3-4]、光照[5]等因素，結(jié)果表明顏色變化是反映紫菜品質(zhì)變化的一項非常重要的指標，然而國內(nèi)有關(guān)紫菜顏色變化的研究鮮有報道。迄今為止，有關(guān)紫菜顏色的研究是依靠比色卡和彩色圖片比色來分析紫菜顏色，尚未見使用測色色差計來測量紫菜顏色。用肉眼觀察分析食品色澤存在過多的主觀性和隨意性，缺少量化指標[6]。用色差計可以通過測定國際照明委員會（Commission Internationale de l′Eclairage，CIE）三刺激值，將顏色轉(zhuǎn)換成易于表示的數(shù)值，從而獲得食品顏色的直觀量化指標[7]。測色色差計可測量被測物體每個顏色點（10nm或20nm波長間隔）的反射率曲線、透射率曲線[8]，對測得的模擬信號放大并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，得到三刺激值及其它色度值和色差值，因此測色色差計具有較高的靈敏性與客觀性。本研究將采用測色色差計來分析樣品顏色，研究不同因素對紫菜顏色的變化的影響，旨在為紫菜加工與貯藏提供基礎(chǔ)理論。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮條斑紫菜：連云港順驛紫菜加工有限公司；鹽酸、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、氨基乙酸、氯化鈉、硼酸、氯化鉀、磷酸二氫鉀、氯化鈣、氯化鎂、VC（均為分析純）：國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

數(shù)顯恒溫水浴鍋（HH-4）：上海易研實驗設(shè)備有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9053A）：上海飛越實驗儀器有限公司；測色色差計（WSC-S）：上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司；充氣型真空包裝機（DZ400/2S）：上海三景機械有限公司；冰箱（BCD-452WDPF）：青島海爾股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 pH值對紫菜顏色的影響

取50 g鮮紫菜，加入到100 mL不同pH值（1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14） 的緩沖溶液中，在40℃的恒溫水浴條件下持續(xù)攪拌1 h，然后用色差計測定樣品。

1.2.2 溫度對紫菜顏色的影響

取50 g鮮紫菜，加入到100 mL蒸餾水中，分別置于0℃的冰箱，25、40、70℃的恒溫水浴鍋，以及100℃的沸水浴中持續(xù)攪拌1 h，然后用色差計測定樣品。

1.2.3 加熱條件下氧對紫菜顏色的影響

取50 g鮮紫菜，分別進行不抽真空（對照組）和抽真空的鋁箔袋包裝，將樣品置于100℃的沸水浴中持續(xù)加熱1 h，然后用色差計測定樣品。

1.2.4 金屬離子對紫菜顏色的影響

取50 g鮮紫菜，分別加入到100 mL的蒸餾水（對照）、1.0 mg/mL CaCl2溶液以及 1.0 mg/mL MgCl2溶液中，在40℃的恒溫水浴條件下持續(xù)攪拌1 h，然后用色差計測定樣品。

1.2.5 VC對紫菜顏色的影響

取50 g鮮紫菜，分別加入到100 mL的蒸餾水（對照）和5.0 mg/mL VC溶液中，在40℃的恒溫水浴條件下持續(xù)攪拌1 h，然后用色差計測定樣品。

1.2.6 熱風干燥溫度對紫菜顏色的影響

取10 g鮮紫菜，分別鋪平于培養(yǎng)皿中，然后分別在45、65、85、100℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中持續(xù)干燥1h，再用色差計測定樣品。

1.3 顏色測定和總色差計算

本文采用CIE推薦的LAB表色系統(tǒng)進行樣品的色差分析。CIE Lab體系是CIE提出用來描述人眼可見的所有顏色最完備的色彩模型，目前已廣泛地應(yīng)用于食品行業(yè)中多個領(lǐng)域，包括葡萄酒顏色的特征分析[9-12]、花椒的顏色研究[13]和香蕉果肉的顏色表征[14]等。CIE Lab顏色空間由L*值、a*值和b*值三維坐標空間定義[15]，其中，L*值為亮度值，反映物質(zhì)的明暗程度，L*值越大說明顏色亮度越高、顏色越淺，L*值數(shù)值越小說明亮度越暗、顏色越深；a*值為紅度值，a*值越大說明顏色越紅，a*值越小說明顏色越綠；b*值為黃度值，表示黃藍之間的色澤，b*值越大說明顏色越黃，b*值越小說明顏色越藍。測定樣品的L*值、a*值和b*值，然后使用以下公式計算總色差ΔE值。

式中：ΔL*表示所測樣品亮度值與初始亮度值之差；Δa*表示所測樣品紅度值與初始紅度值之差；Δb*表示所測樣品黃度值與初始黃度值之差。ΔE越大說明紫菜在試驗過程中色澤變化越明顯。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有樣品均平行測定3次，結(jié)果表示為平均值±標準偏差。采用SPSS Statistics V17.0軟件進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值對紫菜顏色的影響

pH值對紫菜顏色的影響結(jié)果見表1。

表1 pH值對紫菜顏色的影響Table 1 Effect of pH value on the color of Porphyra yezoensis

由表1可知，pH1～9時，L*值隨著pH值增大無顯著性變化（p>0.05）；pH9～12時，L*值隨著pH值增大而顯著增大（p<0.05）。這表明紫菜亮度在酸性及弱堿性溶液（pH1～9）中變化不顯著，而后隨著溶液堿性（pH 9～12）的增大而顯著增強（p<0.05），溶液的堿性越強致使紫菜的顏色越淺。pH1～4時，a*值隨著pH值增大無顯著變化（p>0.05）；pH4～6時，a*值隨著pH值增大而顯著減?。╬<0.05）；pH6～10時，a*值隨著pH值增大無明顯變化（p>0.05）；pH10～14時，a*值隨著pH值增大而具有顯著減小趨勢（p<0.05）。這表明紫菜紅度在強酸性（pH1～4）和近中性（pH6～10）溶液中變化不顯著（p>0.05），而在弱酸性（pH4～6）和強堿性（pH10～14）溶液中變化顯著（p<0.05），溶液的堿性越強致使紫菜的顏色越綠，強酸條件致使護綠作用減弱。pH1～6時，b*值具有顯著下降趨勢（p<0.05），pH6～14時，b*值具有顯著上升趨勢（p<0.05）。這表明溶液由強酸性至弱酸性變化導(dǎo)致紫菜顏色越藍，溶液由弱酸性至強堿性變化導(dǎo)致紫菜顏色越黃?？偵瞀值的變化表明紫菜在近中性溶液（pH5～9）中顏色變化不顯著（p>0.05），而在酸性（pH1～5）和堿性（pH9～14）溶液中顏色變化顯著（p<0.05）。

2.2 溫度對紫菜顏色的影響

不同溫度對紫菜顏色的影響結(jié)果見表2。

表2 溫度對紫菜顏色的影響Table 2 Effect of temperatures on the color of Porphyra yezoensis

由表 2可知，溫度為 0、25、40 ℃時，L*值、a*值和b*值隨著溫度上升均沒有顯著性差異（p>0.05）。當溫度從40℃升到70℃，L*值和b*值均顯著上升（p<0.05），a*值則顯著下降（p<0.05），樣品總色差 ΔE 值變化顯著（p<0.05）。當溫度從70℃升到100℃，L*值和總色差ΔE值無顯著變化（p>0.05），a*值顯著下降（p<0.05），b*值顯著上升（p<0.05）。這表明溫度介于0～40℃時，紫菜顏色變化不顯著（p>0.05），而繼續(xù)升溫至70℃或更高溫度，則會導(dǎo)致紫菜顏色亮度增強，顏色變綠變黃，發(fā)生顯著變化（p<0.05）。這與張婷婷等[16]對壇紫菜干品進行溫度影響顏色的研究結(jié)果類似，原因在于條斑紫菜中的藻紅蛋白和藻藍蛋白不耐高溫[17]。

2.3 加熱條件下氧對紫菜顏色的影響

加熱條件下氧對紫菜顏色的影響結(jié)果見表3。

表3 加熱條件下，氧的變化對紫菜顏色的影響Table 3 Effect of oxygen change on the color of Porphyra yezoensis under heating condition

由表3可知，和有氧條件比較，樣品在低氧（抽真空）條件下 L*值、b*值和 ΔE 值顯著減?。╬<0.05），而a*值無顯著變化（p>0.05）。這表明，40℃加熱條件下，抽真空產(chǎn)生的低氧條件使紫菜亮度降低、顏色越藍，色差發(fā)生顯著變化（p<0.05）。

2.4 金屬離子對紫菜顏色的影響

金屬離子對紫菜顏色的影響結(jié)果見表4。

由表4可知，分別在蒸餾水、Ca2+溶液和Mg2+溶液中，L*值、a*值和b*值均沒有顯著性差異（p>0.05）。這表明Ca2+和Mg2+對紫菜的亮度和顏色影響不大，Mg2+和Ca2+對紫菜中色素無明顯破壞作用。劉煥珍等[18]對紫球藻藻紅蛋白穩(wěn)定性的研究表明，Mg2+溶液濃度的增加對紫球藻藻紅蛋白穩(wěn)定性影響甚微，這與本研究的結(jié)果類似。

表4 金屬離子對紫菜顏色的影響Table 4 Effect of metal ions on the color of Porphyra yezoensis

2.5 VC對紫菜顏色的影響

VC對紫菜顏色的影響結(jié)果見表5。

表5 VC對紫菜顏色的影響Table 5 Effect of VCon the color of Porphyra yezoensis

由表5可知，和對照相比，VC溶液中紫菜的L*值和b*值沒有顯著性差異（p>0.05），而a*值和總色差ΔE值均顯著增加（p<0.05）。這表明VC溶液處理能夠?qū)е伦喜祟伾郊t，發(fā)生顯著變化（p<0.05），這與本文2.1的研究結(jié)果一致。有研究表明，VC作為還原劑可以防止色素褪色、變色，且其屬于酸性物質(zhì)可使得溶液的pH值降低而起到增色作用[19]，這與本文研究結(jié)果類似。

2.6 熱風干燥溫度對紫菜顏色的影響

不同溫度的熱風干燥對紫菜顏色的影響結(jié)果見表6。

表6 熱風干燥溫度對紫菜顏色的影響Table 6 Effect of hot air drying temperatures on the color of Porphyra yezoensis

由表 6可知，45、65、85、100℃的熱風干燥條件下，紫菜顏色的L*值、a*值和b*值均沒有顯著性差異（p>0.05）。這表明熱風干燥溫度對紫菜的色澤基本沒有影響，原因可能是由于紫菜葉片薄，樣品容易干燥，45℃～100℃的熱風干燥處理1 h對其顏色影響不顯著。

3 討論與結(jié)論

紫菜不僅含有光合色素，還含有集光色素蛋白－藻膽蛋白（主要由藻紅蛋白、藻藍蛋白以及別藻藍蛋白組成[20]），其顏色往往是紅色、綠色、藍色等多種色素的復(fù)合表現(xiàn)，在紫菜加工與貯藏中受多種因素影響。研究結(jié)果表明，pH值、溫度、氧氣、VC對紫菜顏色變化均有明顯影響，而鈣鎂離子和熱風干燥溫度對紫菜顏色影響不明顯。紫菜在溶液pH值達到9以上時，其亮度隨著堿性的增大而顯著增強（p<0.05），堿性越強致使紫菜的顏色越淺；紫菜紅度在弱酸性（pH4～6）和強堿性（pH10～14）溶液中變化顯著（p<0.05），堿性越強致使紫菜的顏色越綠；溶液由強酸性至弱酸性變化導(dǎo)致紫菜顏色越藍，溶液由弱酸性至強堿性變化導(dǎo)致紫菜顏色越黃；紫菜總色差在近中性溶液（pH5～9）中變化不顯著（p>0.05）。0～40℃時，紫菜顏色變化不顯著（p>0.05），而繼續(xù)升溫至70℃或更高溫度會導(dǎo)致紫菜顏色亮度增強，顏色變綠變黃。40℃加熱條件下，抽真空產(chǎn)生的低氧環(huán)境使紫菜亮度降低、顏色越藍。VC溶液處理能夠?qū)е伦喜祟伾郊t。本研究結(jié)果對指導(dǎo)紫菜加工與貯藏具有重要價值。