正交試驗法優化軟包裝蓮藕片護色工藝

楊 松，伍玉菡，陳 敏，宋亞瓊

(安徽省農業科學院農產品加工研究所，安徽合肥 230031)

蓮藕是一種多年生宿根水生草本植物，又被稱為英渠、水芙蓉、荷、藕、澤芝等。蓮藕多為人工栽培，主要種植區域為長江中下游地區，其中以湖北和江蘇種植面積較大，鄂蓮系列的蓮藕品種也是優良蓮藕品種之一[1-2]。蓮藕是深受人們喜愛的一種蔬菜，其口感爽脆、營養成分豐富，富含淀粉、蛋白質和多種礦物質元素[3]。蓮藕因水分含量高，多酚氧化酶活性高，導致其貯藏與加工困難，困擾蓮藕貯藏與深加工的最主要問題就是褐變[4]。

果蔬褐變主要分為酶促褐變和非酶促褐變兩大類。有研究表明，蓮藕的褐變主要是由酶促褐變引起的，其細胞組織內的酚類物質在多酚氧化酶的作用下被氧化為醌類化合物，而醌類物質進一步聚合形成黑色素[5]。在果蔬護色方面，國內外學者開展了大量的研究工作。吳立根等[6]研究了濃縮蘋果原汁的護色工藝。結果表明，抗壞血酸和檸檬酸的混合溶液對濃縮蘋果原汁具有很好的護色效果。吳本剛等[7]研究了催化式殺青法對萵苣中過氧化物酶(POD)、VC及色澤等指標的影響。結果表明，催化式紅外殺青法能有效降低POD酶活力，較好地保持產品色澤。然而，隨著食品工業的發展，護色劑種類的增加和國家關于食品添加劑政策法規的變化，前期的研究結論并不能完全滿足現在加工企業的需求和國家相關標準的規定。

筆者選擇4種符合現階段食品添加劑標準要求的護色劑，采用正交試驗法優化其護色配方，旨在為抑制蓮藕貯藏和加工過程中褐變提供參考。

1 材料與方法

1.1材料

1.1.1原料與主要試劑。鄂蓮6號蓮藕，由安徽省舒城縣舒豐現代農業科技開發有限責任公司提供。檸檬酸亞錫二鈉(食品級)，博野縣邦恩食品輔料有限公司；焦亞硫酸鈉(食品級)，上?？颠_食品工程有限公司；植酸(食品級)，河南萬邦實業有限公司；EDTA二鈉(食品級)，汕頭市金沙化工廠有限公司。

1.1.2主要儀器與設備。CR-400型色差儀，美國柯尼卡美能達公司；DZ-500/2S型真空包裝機，上海阿凡佬包裝機械廠；JA1003B型電子天平，上海越平科學儀器有限公司；C21-RT2140型電磁爐，廣東美的生活電器制造有限公司。

1.2方法

1.2.1軟包裝蓮藕片工藝流程。新鮮蓮藕→去皮、切片(1 cm左右厚度)→漂洗→0.5%NaCl溶液浸泡30 min→加入護色液裝袋→包裝→貯藏。

1.2.2蓮藕片褐變度測定。采用手持式色差儀測定蓮藕片表面色值，獲得藕片的L、a、b值，通過L、a、b值計算藕片的總色差(ΔE)。以ΔE值表示蓮藕片的褐變度。ΔE值越大，證明蓮藕片褐變越嚴重[8-10]。每個蓮藕片隨機選擇3個點測定，取平均值。

式中，ΔE為藕片的總色差；ΔL為測試樣與標準樣L值之差；Δa為測試樣與標準樣a值之差；Δb為測試樣與標準樣b值之差。

1.2.3單因素試驗。按照軟包裝藕片生產工藝流程，選擇檸檬酸亞錫二鈉、EDTA二鈉、焦亞硫酸鈉、植酸為護色液對藕片進行護色處理，每隔5 d測定1次各處理組藕片的褐變度。具體護色液濃度見表1。

表1 各種護色液濃度

1.2.4正交試驗優化護色液配方。在單因素試驗的基礎上，以檸檬酸亞錫二鈉、EDTA二鈉、焦亞硫酸鈉、植酸為自變量，以貯藏20 d后的藕片褐變度為試驗評價指標，設計4因素3水平的正交試驗，試驗因素水平設計見表2。

表2 試驗因素水平設計

1.3數據處理采用SPSS19.0對試驗數據進行處理。

2 結果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1檸檬酸亞錫二鈉對貯藏期間藕片褐變度的影響。由圖1可以看出，隨著貯藏時間的延長，藕片的褐變度總體呈現上升的趨勢。尤其是在貯藏10 d后，藕片的褐變度呈顯著增長態勢。但是，不同濃度的檸檬酸亞錫二鈉處理組之間，藕片的褐變度并不相同。100 mg/L檸檬酸亞錫二鈉處理的藕片，褐變程度最大，貯藏20 d后，褐變度顯著高于其他4組處理。而250和300 mg/L檸檬酸亞錫二鈉溶液處理的藕片，在貯藏20 d后，褐變度幾乎一樣，沒有顯著差異。這說明檸檬酸亞錫二鈉能夠在一定程度上抑制藕片的褐變。

圖1 檸檬酸亞錫二鈉對藕片褐變度的影響Fig.1 Effects of disodium stannous citrate on lotus roots slices browning degree

2.1.2EDTA二鈉對貯藏期間藕片褐變度的影響。由圖2可以看出，在貯藏期內，不同濃度EDTA二鈉處理組之間藕片的褐變程度也各不相同。在貯藏初期(5 d以內)，不同試驗組中藕片的褐變度差異并不明顯，這可能是由于藕片的多酚氧化酶活力前期較弱，未能使藕片產生明顯的褐變[11-12]。當貯藏時間達到10 d之后，各處理組之間的藕片褐變度呈現出明顯的差異。濃度50 mg/L EDTA二鈉處理的藕片，其褐變最嚴重，明顯高于其他試驗組。由此可見，采用EDTA二鈉處理藕片能夠有效地阻止藕片的褐變。

圖2 EDTA二鈉對藕片褐變度的影響Fig.2 Effects of ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt on lotus roots slices browning degree

2.1.3植酸對貯藏期間藕片褐變度的影響。由圖3可以看出，植酸溶液對蓮藕片的褐變具有一定的抑制效果。在貯藏初期，不同濃度的植酸處理組之間藕片褐變度的差異并不明顯，但是，當貯藏至第10天時，50 mg/L的植酸處理組藕片褐變程度較為嚴重，而其他處理組的藕片褐變較輕。其原因可能是植酸作為一種金屬螯合劑，能夠高度絡合藕片組織中的金屬離子，從而達到阻止藕片褐變的效果[13]。

圖3 植酸對藕片褐變度的影響Fig.3 Effects of phytic acid on lotus roots slices browning degree

2.1.4焦亞硫酸鈉對貯藏期間藕片褐變度的影響。由圖4可以看出，各試驗處理組的軟包裝藕片在貯藏過程中，褐變度一直不斷增大，這可能是由于多酚氧化酶在貯藏期內活力不斷增強，從而導致藕片的酶促褐變越來越嚴重。不同濃度焦亞硫酸鈉處理的藕片，其褐變的程度也不盡相同?？傮w來說，經過高濃度的焦亞硫酸鈉處理的藕片比經過低濃度處理的藕片褐變度要小。當焦亞硫酸鈉濃度達到80 mg/L時，藕片的褐變受到明顯抑制。這可能是因為，焦亞硫酸鈉作為一種強還原性的食品添加劑，能夠有效消耗組織中的氧，從而抑制氧化酶的活性，阻止藕片褐變[14-15]。

圖4 焦亞硫酸鈉對藕片褐變度的影響Fig.4 Effects of sodium pyrosulfite on lotus roots slices browning degree

2.2正交試驗結果與分析根據單因素試驗結果，以貯藏20 d后的軟包裝藕片的褐變度(總色差ΔE)為評價指標，設計4因素3水平的正交試驗優化藕片護色工藝。試驗設計方案與結果見表3。

表3 正交試驗設計方案與結果

由表3可知，各因素的R值大小順序為RA>RD>RC>RB。由此可以判斷，4種護色劑對藕片褐變度影響最大的是檸檬酸亞錫二鈉，其次是焦亞硫酸鈉、植酸和EDTA二鈉。通過各因素的K值可以判斷，最佳的護色液配方為A3B2C3D3，即檸檬酸亞錫二鈉300 mg/L，EDTA二鈉150 mg/L，植酸200 mg/L，焦亞硫酸鈉100 mg/L。

方差分析顯示，A、D 2個因素對藕片的褐變度有顯著影響(FA=120.271，FD=25.804，F0.05(2,2)=19)，而B、C 2個因素則對藕片的褐變度無顯著影響(FB=1,FC=4.533,F0.05(2,2)=19)。

3 結論與討論

該研究以藕片的總色差(ΔE)為藕片褐變的評價指標，首先通過單因素試驗，考察檸檬酸亞錫二鈉、EDTA二鈉、植酸和焦亞硫酸鈉對軟包裝藕片在貯藏期間的褐變度變化情況。在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗設計優化軟包裝藕片的復合護色劑配方。通過優化試驗得出，軟包裝藕片的最佳護色劑配方為檸檬酸亞錫二鈉300 mg/L，EDTA二鈉150 mg/L，植酸200 mg/L，焦亞硫酸鈉100 mg/L。

該研究選用的4種護色劑均為食品加工中常用的食品添加劑，其中檸檬酸亞錫二鈉和焦亞硫酸鈉均為強還原劑，能夠消耗包裝中殘存的氧氣從而達到護色效果；而EDTA二鈉和植酸則均為金屬螯合劑，能夠與食品中的金屬離子進行絡合，以達到護色效果。關于這4種護色劑的研究，國內外也有過很多報道。王朝宇等[16]研究了檸檬酸亞錫二鈉等多種護色劑對雙孢菇的護色效果，并通過響應面試驗法優化了雙孢菇的護色工藝。于國光等[14]采用焦亞硫酸鈉浸泡茭白，發現焦亞硫酸鈉溶液對茭白有較好的漂白功效。但是，將4種護色劑復合使用于軟包裝蓮藕片產品的研究報道則尚未發現，尤其在焦亞硫酸鈉用于蓮藕護色方面的研究更加罕見。原因在于蓮藕的護色研究報道大多集中在2010年之前，而在2016年，焦亞硫酸鈉才被批準可使用于蔬菜罐頭制品。因此，該研究可以為蓮藕加工過程中護色技術開發與護色劑的設計應用提供一定的理論參考。

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