燙漂結合氯化鈣對大頭菜預處理工藝研究

摘要：為抑制或延緩大頭菜在加工過程中易軟化的問題，該研究通過添加氯化鈣，結合低溫漂燙以探究大頭菜的預處理工藝。通過測定漂燙時間、漂燙溫度、氯化鈣添加量對脆度、果膠甲酯酶（PE）活性、果膠酸鈣含量和品質指標的影響，采用逼近于理想值的排序（TOPSIS）綜合評價法得到最佳工藝條件為漂燙時間15 min、漂燙溫度55 ℃、氯化鈣添加量0.15%。掃描電鏡（SEM）結果表明，經過該工藝預處理的大頭菜能夠明顯抑制其在腌制過程中的軟化，以期為大頭菜的加工工藝提供理論參考。

關鍵詞：大頭菜；漂燙；氯化鈣；預處理工藝

中圖分類號：TS255.5""""" 文獻標志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）10-0081-08

Study on Pretreatment Process of Kohlrabi by Blanching Combined

with Calcium Chloride

ZHOU Ying-ru1， YUAN Xian-ling1*， DU Dong-mei1， LIN Hong-bin2

（1.School of Biological Engineering， Sichuan University of Science and Technology， Yibin 644005，

China; 2.School of Food and Bioengineering， Xihua University， Chengdu 610039， China）

Abstract： In order to inhibit or delay the softening of kohlrabi during processing， calcium chloride is added in this study， and low-temperature blanching is combined to investigate the pretreatment process of kohlrabi. By determining the effects of blanching time， blanching temperature and calcium chloride addition amount on crispness， pectinesterase （PE） activity， calcium pectate content and quality indexes， the optimal process conditions are obtained by the technique for order preference by similarity to ideal solution （TOPSIS） comprehensive evaluation method： blanching time of 15 min， blanching temperature of 55 ℃ and calcium chloride addition amount of 0.15%. Scanning electron microscopy （SEM） results show that the kohlrabi pretreated by this process could significantly inhibit its softening during pickling， in order to provide theoretical references for the processing procedure of kohlrabi.

Key words： kohlrabi; blanching; calcium chloride; pretreatment process

大頭菜（Brassica juncea var.megarrhiza Tsen et Lee）為根用芥菜，屬于十字花科二年生草本植物，又名辣疙瘩和諸葛菜，其種植范圍遍布南北[1]。在綠色蔬菜中，大頭菜營養(yǎng)價值高，且富含多種微量元素和維生素，具有爽脆可口、醬香濃郁等特點，還能增強食欲，促進結腸蠕動，達到促進機體水、電解質平衡的功效，是居家旅行的佐膳小食[2-3]。大頭菜生食口感略苦澀，具有強烈的芥辣味，將其制成腌咸菜，風味良好、咸淡適宜[4]。在加工儲藏過程中，大頭菜易出現軟化的問題，導致口感和風味變差。

目前，大部分關于果蔬保脆方式的研究是在腌制過程中加入具有保脆作用的物質，如氯化鈣、丙酸鈣、外源性果膠甲酯酶（PE）等[5]，PE活性影響植物性食品的物理質量，有研究報道低溫（50～60 ℃）加熱水果和蔬菜對PE有一定的激活作用，且能抑制因PE活性形成的果膠交聯而導致凍融過程中質地的損失[6]。漂燙預處理在果蔬加工中對獲得優(yōu)質的最終產品起著至關重要的作用[7]。

本研究采用燙漂結合氯化鈣的方式對大頭菜進行預處理，通過單因素試驗探究各因素對品質指標的影響，結合TOPSIS綜合評價法找出預處理的最佳工藝條件，以期為加工條件的選擇和加工過程中的質量控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮大頭菜：購于四川省宜賓市天天購超市。

1.2 試劑

氯化鈣（食品級）：河南省萬邦實業(yè)有限公司；氯化鈉：常德比克曼生物科技有限公司；果膠甲酯酶試劑盒：上海原鑫生物科技有限公司；2，6-二氯靛酚鈉鹽：合肥博美生物科技有限責任公司；無水碳酸鈉、草酸：天津市津東天正精細化學試劑廠；L-抗壞血酸：西隴科學股份有限公司；95%乙醇、無水乙醇：成都市科隆化學品有限公司。

1.3 主要儀器與設備

TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司；UV-1900i紫外可見分光光度計 日本島津公司；VEGA3掃描電子顯微鏡 捷克TESCAN股份有限公司；SP-3530AA原子吸收分光光度計 上海光譜儀器有限公司；800TS酶標儀 美國伯騰儀器有限公司；SCIENTZ-12N真空冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；SBC-12離子濺射儀 北京中科科儀股份有限公司；LC-DR-32B數顯折射儀 上海力辰邦西儀器科技有限公司；TG-16G冷凍離心機 四川蜀科儀器有限公司；ZDJ-4A自動電位滴定儀 上海精密科學儀器有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 預處理工藝流程

新鮮大頭菜→篩選、清洗→切條→漂燙→冷卻→瀝干→發(fā)酵。

1.4.2 操作要點

1.4.2.1 篩選、清洗

選擇無機械損傷、無霉爛、無腐敗的新鮮大頭菜，去根須，將尾部清洗干凈。

1.4.2.2 切條

將清洗后的大頭菜切分成約1 cm×1 cm×10 cm的條狀。

1.4.2.3 漂燙

將切分后的大頭菜放入一定溫度、一定濃度的氯化鈣溶液中，漂燙一定時間后取出。

1.4.2.4 冷卻

將預處理后的大頭菜迅速放入冷水中沖淋，以散盡余熱，避免造成大頭菜組織損傷，導致脆度下降。

1.4.3 單因素試驗

采用單因素試驗研究漂燙時間（5，10，15，20，25，30 min）、漂燙溫度（45，50，55，60，65，70 ℃）、CaCl2添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）3個因素，以未經過漂燙和未添加CaCl2作對照組，研究其對大頭菜的脆度、果膠甲酯酶（PE）活性、果膠酸鈣含量、VC含量、質構、可溶性固形物含量的影響。

1.5 測定指標及方法

1.5.1 質構

質構的測定參照尹爽等[8]的方法并略作修改。將大頭菜盡量切成均一（長×寬×高為1 cm×1 cm×1 cm）的小正方體，采用裝配P/2探頭的質構儀進行測試，考慮到樣品的離散程度高，平行測定10次，結果取平均值。測定參數：測定模式為TPA；測試前速度為5.00 mm/s；測試速度為2.00 mm/s；測試后速度為5 mm/s；壓縮面積為75%；時間為5 s；觸發(fā)力為5 g。

1.5.2 果膠甲酯酶（pectinesterase，PE）活性

將大頭菜與0.1 mol/L NaCl溶液按1∶1混合后勻漿，勻漿后經紗布過濾，濾液在10 000 r/min、4 ℃條件下離心30 min，取上清液在相同條件下再離心15 min，得到上清液即為粗酶液。具體的測定方法參照果膠甲酯酶檢測試劑盒的使用說明書，所得標準曲線見圖1，曲線方程：y=－0.000 5x2+0.061 1x+0.106 7，R2=0.999 1。

1.5.3 果膠酸鈣

果膠酸鈣的測定參照張永茂等[9]的方法并略作修改。稱取大頭菜6 g粉碎制成勻漿，加入30 mL 1 mol/mL的NaCl溶液，靜置1 h后10 000 r/min離心10 min，吸取10 mL上清液，再加入10 mL的NaCl溶液離心10 min，反復離心4次，取最后一次的上清液10 mL置于錐形瓶中，加入5 mL 30%過氧化氫和3 mL硝酸，保持微沸加熱至溶液呈無色透明后，定容至100 mL制成氯化鈉溶性鈣，即果膠酸鈣，采用原子吸收分光光度計測定樣品中的濃度，換算得到樣品的含鈣量（μg/g）。

鈣標準曲線的制作：分別配制0.5，1，2，3，4 mg/L的鈣標準溶液，采用原子吸收分光光度計測定，測定條件：波長為422.7 nm；工作燈電流為3.0 mA；狹縫為0.7 nm；燃氣流量為1.5 L/min；助燃氣為空氣。所得標準曲線見圖2，曲線方程：y=0.032 2x+0.008 7，R2=0.999 4。

1.5.4 維生素C含量

維生素C含量參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》[10]中的2，6-二氯靛酚法進行測定。

1.5.5 可溶性固形物

大頭菜粉碎后經紗布過濾，濾液用數顯折射儀測定。

1.5.6 掃描電鏡

參照Facundo等[11]的方法并略作修改。將樣品切成1 cm×1 cm×1 cm大小，在2.5%的戊二醛溶液中于4 ℃固定過夜。用蒸餾水洗滌3次，然后用25%、50%、75%、90%的乙醇溶液梯度洗脫15 min，再用無水乙醇浸泡15 min，重復3次。經過12 h的－80 ℃預凍和8 h的－40 ℃真空冷凍干燥，表面鍍金，通過掃描電鏡觀察樣品。

1.6 逼近于理想值的排序（TOPSIS）綜合評價法[12-15]

1.6.1 特征矩陣的建立

設有m個評價目標D1，D2，…，Dm，每個評價目標有n個評價指標X1，X2，…，Xn，建立多屬性決策特征矩陣，見式（1）。

D=x11…x1j…x1nxi1…xij…xinxm1…xmj…xmn=D1（x1）Di（xj）Dm（xn）=X1（x1），…，Xj（xi），…，Xn（xm）。（1）

1.6.2 歸一化決策矩陣的建立

本試驗所選指標均為極大型指標，故按式（2）進行歸一化處理，得到標準化后的數據。

Rij=xij ∑ni=1（xij）2 。（2）

1.6.3 確定各指標的正理想解X+及負理想解X-

根據式（3）定義正理想解X+，根據式（4）定義負理想解X-。

X+=（x+1，x+2，x+3，…，x+n），Xj=max（Rij）。 （3）

X-=（x-1，x-2，x-3，…，x-n），Xj=min（Rij）。（4）

1.6.4 計算各指標與正、負理想解的距離

根據式（5）定義第i個評價指標與最大值的距離，根據式（6）定義第i個評價指標與最小值的距離。

D+i= ∑ni=1wn（Rij-X+j）2。 （5）

D-i= ∑ni=1wn（Rij-X-j）2。" （6）

式中：w為不同因素權重，且 0≤w≤1。

1.6.5 理想的相對貼合度

根據式（7）計算最優(yōu)方案之間的相對貼合度Ci，根據Ci對不同處理條件下的大頭菜進行排序，相對貼合度越大表明綜合質量越好。

Ci=D-iD-i+D+i（0≤Ci≤1）。 （7）

1.7 統計學分析

試驗結果均以平均值±標準差表示，采用SPSS 26軟件進行統計學分析，采用多重比較法分析差異顯著性，Plt;0.05表示差異顯著，采用Origin 2018和Microsoft Excel 2021軟件對數據進行整理和繪圖。

2 結果與討論

2.1 漂燙時間對大頭菜脆度、PE活性及果膠酸鈣含量的影響

由圖3中A可知，漂燙時間在5～15 min范圍內，脆度呈上升趨勢，在15 min時達到最大值1 423.413 g，顯著高于其他處理組（Plt;0.05），可能是因為添加的外源性鈣增加了果膠酸鈣的含量，形成更多的離子結合型果膠，填充了細胞間隙，增強了細胞間的銜接，產生的凝膠作用使大頭菜變脆[16]。15 min后脆度呈下降趨勢，可能是隨著漂燙時間的延長，細胞壁逐漸收縮，細胞形態(tài)逐漸被破壞，最終細胞壁裂解，導致脆度有所下降[17]。由圖3中B可知，漂燙時間在5～20 min范圍內，PE活性逐漸上升，除15 min和20 min之間差異不顯著外（Pgt;0.05），與其余處理組均差異顯著（Plt;0.05），可以看出低溫漂燙在一定時間內可以激活果膠酶特別是PE酶的活性，這與Imaizumi等[18]的研究結果一致。20 min后PE活性開始下降，可能是漂燙時間過長，抑制或者破壞了酶的活性。由圖3中C可知，隨著漂燙時間從5 min增加到30 min，果膠酸鈣的含量呈先上升后下降的趨勢，在15 min時最高，為84.13 μg/g，與其他處理組存在顯著性差異（Plt;0.05），這是因為氯化鈣增加了果膠分子交聯的內源Ca2+，以及在低溫漂燙過程中通過激活PE酶增加了果膠結合Ca2+的親和力，進一步與Ca2+作用生成不溶性的果膠酸鈣[19]。

2.2 漂燙溫度對大頭菜脆度、PE活性及果膠酸鈣含量的影響

由圖4中A可知，漂燙溫度在45～55 ℃范圍內，脆度逐漸上升，但55 ℃與60 ℃之間差異不顯著（Pgt;0.05），說明低溫漂燙能有效提高大頭菜的脆度，且對果蔬細胞組織結構的影響很小[20]，溫度超過60 ℃后脆度顯著下降（Plt;0.05），可能是溫度過高使得PE活性被破壞，中膠層的增溶作用使細胞的黏著性較差[21]，對大頭菜組織造成了嚴重破壞。由圖4中B可知，漂燙溫度在45～55 ℃范圍內，PE活性逐漸上升，55，60，65 ℃ 3個溫度之間差異不顯著（Pgt;0.05），但均顯著高于對照組（Plt;0.05），說明一定范圍的低溫均能有效激活PE活性，而65 ℃后陡然降低，可能是溫度過高抑制或者破壞了PE活性。由圖4中C可知，隨著漂燙溫度從50 ℃增加到70 ℃，果膠酸鈣含量呈先上升后下降的趨勢，在55 ℃時最高，為79.47 μg/g，與其他處理組及對照組存在顯著性差異（Plt;0.05）。

2.3 CaCl2添加量對大頭菜脆度、PE活性及果膠酸鈣含量的影響

鈣是細胞壁的重要組成部分，在細胞壁中層積聚，在維持細胞壁完整性方面起著重要作用，有研究表明60%以上的鈣化合物能與果膠結合生成穩(wěn)定的果膠酸鈣[22]。由圖5可知，隨著CaCl2添加量的增加，脆度、PE活性及果膠酸鈣含量均呈先上升后緩慢下降的趨勢，且顯著高于對照組（Plt;0.05），但0.15%和0.20%兩個添加量之間差異均不顯著（Pgt;0.05），這是因為保脆劑中Ca2+通過激活蔬菜中的PE酶，催化聚半乳糖醛酸聚合物中甲酯的去酯化反應，生成游離羧基與Ca2+結合，從而形成果膠鈣凝膠，使大頭菜組織變得更牢固[6]。當CaCl2添加量繼續(xù)增加時，大頭菜組織內與Ca2+發(fā)生作用的果膠物質總量達到飽和，多余的Ca2+不能再與果膠物質結合，果膠酸鈣含量不再增加。但CaCl2添加量過高時，滲透壓增大會引發(fā)大頭菜質壁分離，細胞組織萎縮、過度硬化，從而導致脆度下降[8]，這與陳小宇等[23]的研究結果一致。

2.4 不同處理條件對大頭菜VC含量、質構及可溶性固形物含量的影響

VC、質構及可溶性固形物是影響果蔬質地、提高經濟效益的重要指標。VC是水溶性抗氧化營養(yǎng)素之一，具有廣泛的生物活性[24]；質構是食物結構、機械和表面特性的感官和功能表現[17] ；可溶性固形物是果蔬中能溶解于水的化合物的總稱。

由表1可知，隨著漂燙時間的增加，VC含量不同程度地減少，可溶性固形物含量顯著降低，且各處理組均顯著低于對照組（Plt;0.05），這可能是VC和可溶性固形物溶于熱水中，增加了其溶出率，導致營養(yǎng)物質流失[25]，所以應控制漂燙時間，盡可能減少VC含量及可溶性固形物含量的損失。在不同漂燙時間范圍內，硬度指標除10 min外、彈性指標除30 min外，均與其他處理組差異不顯著（Pgt;0.05），說明漂燙時間對硬度和彈性的影響較小。而處理組的內聚性和咀嚼性與對照組差異顯著（Plt;0.05），內聚性在20 min時達到最大，說明此時耐咀嚼性最好，咀嚼性能反映蔬菜質地的堅實度大小[9]。

漂燙溫度為55 ℃時，VC含量最高，為16.92 mg/100 g，且顯著高于除45 ℃以外的其他處理組與對照組（Plt;0.05），可溶性固形物含量在50 ℃時與對照組無顯著性差異（Pgt;0.05），說明漂燙溫度控制在50～55 ℃范圍內，可減少VC含量和可溶性固形物含量的損失。隨著漂燙溫度的升高，各處理組與對照組的硬度無顯著差異（Pgt;0.05），硬度與彈性均在55 ℃時達到最大，說明此溫度下大頭菜內部變化小，組織最堅硬；內聚性的各處理組與對照組差異顯著（Plt;0.05）；在50～70 ℃范圍內，處理組的咀嚼性與對照組差異顯著（Plt;0.05）。

CaCl2添加量在0.10%～0.20%范圍時，處理組間差異不顯著（Pgt;0.05），VC含量在0.20%時最高，為16.14 mg/100 g，且顯著高于對照組（Plt;0.05），說明氯化鈣添加量對VC含量的影響較??；添加氯化鈣的處理組與對照組的可溶性固形物含量差異不顯著（Pgt;0.05），因此，在預處理過程中，可以忽略氯化鈣對可溶性固形物含量的影響。硬度在氯化鈣添加量為0.15%時最大，為1 185.90 g，但與對照組差異不顯著（Pgt;0.05）；彈性和內聚性在氯化鈣添加量為0.15%～0.25%范圍內與對照組差異顯著（Plt;0.05）；各處理組與對照組的咀嚼性均差異顯著（Plt;0.05）。

2.5 TOPSIS綜合分析法

因不同處理條件對大頭菜品質的影響不同，在燙漂結合CaCl2保脆的基礎上，以脆度、PE活性、果膠酸鈣含量、VC含量、可溶性固形物含量、硬度、彈性、內聚性和咀嚼性為指標，權重分別為20%、20%、20%、10%、10%、5%、5%、5%、5%，采用TOPSIS綜合評價法將各評價指標進行歸一化處理，得到標準化后的數據，綜合評定，確定大頭菜預處理的最佳漂燙條件及CaCl2添加量。

將脆度、PE活性、果膠酸鈣含量、VC含量、可溶性固形物含量、硬度、彈性、內聚性、咀嚼性分別設置為X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9。

評價指標到正理想解的距離：

X+漂燙時間=（0.441 8，0.455 1，0.458 9，0.561 8，0.489 4，0.440 9，0.622 8，0.428 1，0.500 8）;

X+漂燙溫度=（0.427 4，0.465 5，0.500 9，0.452 4，0.408 6，0.439 2，0.576 5，0.724 4，0.552 1）;

X+氯化鈣添加量=（0.422 7，0.416 0，0.457 4，0.401 2，0.381 4，0.422 2，0.427 5，0.495 5，0.522 2）。

評價指標到負理想解的距離：

X—漂燙時間=（0.313 2，0.235 2，0.242 9，0.241 7，0.273 6，0.323 1，0.127 9，0.224 2，0.157 6）；

X—漂燙溫度=（0.314 5，0.270 1，0.273 1，0.219 9，0.337 7，0.317 5，0.216 6，0.143 8，0.119 6）；

X—氯化鈣添加量=（0.296 5，0.219 4，0.249 6，0.357 3，0.375 7，0.329 8，0.304 1，0.261 1，0.166 3）。

各評價指標歸一化所得的決策矩陣見表2，由矩陣計算得到評價指標的正理想解距離和負理想解距離，即為最優(yōu)和最劣值向量，再計算出相對貼合度Ci，該值越大，表示質量越好。

由表3可知，各因素Ci值分別為0.716 4，0.810 8，0.792 8，最接近理想的貼合度，綜合質量越好，因此選取的最佳處理條件為漂燙時間15 min、漂燙溫度55 ℃、CaCl2添加量0.15%。

2.6 SEM掃描電鏡圖分析

通過掃描電鏡對比觀察預處理組與對照組的發(fā)酵大頭菜，由圖6中a、b可知，經過預處理后的大頭菜細胞壁結構更完整，呈不規(guī)則的多邊形結構，細胞壁邊緣更光滑，由于預處理激活了PE酶，使其催化的果膠交聯限制了β-消除反應和果膠的降解，從而抑制了組織軟化[6]。由圖6中c、d可知，對照組的微觀結構逐漸變得緊密，細胞的黏附性較差，損傷嚴重，縮孔明顯[26]，果膠主要存在于初級細胞壁和中間薄片中，并參與細胞壁的黏附，細胞壁在中間薄片處分裂，并且觀察到具有囊狀結構的細胞，可能是由于聚半乳糖醛酸聚合物中甲酯的去酯化反應沒有被抑制，果膠的β-消除反應繼續(xù)進行，樣品組織被軟化[27]。

3 結論

本研究通過探究漂燙時間、漂燙溫度、CaCl2添加量對大頭菜的脆度、果膠甲酯酶活性、果膠酸鈣含量、VC含量、質構、可溶性固形物含量等品質指標的影響，發(fā)現低溫漂燙在一定溫度范圍內能夠激活PE酶，且抑制果膠的過度分解，結合外源性Ca2+生成果膠酸鈣，從而提高大頭菜的脆度。采用TOPSIS綜合分析評價法，自定義權重，對9個指標進行綜合評定，得到最佳預處理條件為漂燙時間15 min、漂燙溫度55 ℃、CaCl2添加量0.15%。將經過預處理與未經過預處理的大頭菜進行發(fā)酵，通過掃描電鏡對比分析大頭菜的組織結構，發(fā)現經過預處理的大頭菜能夠明顯抑制其在發(fā)酵過程中的軟化。

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收稿日期：2024-04-25

基金項目：四川省科技計劃項目（2020YFN0151）

作者簡介：周鶯茹（1999—），女，碩士，研究方向：食品工程。

*通信作者：袁先鈴（1979—），女，副教授，碩士，研究方向：食品精深加工。