均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化鮮切山藥的護(hù)色工藝

徐春明, 李 婷, 王英英, 龐高陽(yáng), 劉 穎

（北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化鮮切山藥的護(hù)色工藝

徐春明, 李 婷, 王英英, 龐高陽(yáng), 劉 穎

（北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/北京市食品風(fēng)味化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048）

鮮切山藥在空氣中容易被氧化產(chǎn)生褐色素，影響其品質(zhì)。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，研究了常用護(hù)色劑EDTA-2Na、抗壞血酸、氯化鈉及檸檬酸對(duì)鮮切山藥的護(hù)色效果，并確定了其單獨(dú)使用時(shí)的較佳濃度。通過(guò)均勻設(shè)計(jì)安排實(shí)驗(yàn)，對(duì)鮮切山藥的護(hù)色工藝進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化護(hù)色配方：0.8% EDTA-2Na，2.0%檸檬酸，0.2%抗壞血酸。通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，研究了不同前處理0.005%，0.010% NaClO消毒及65℃燙漂對(duì)鮮切山藥的護(hù)色效果，結(jié)果表明：0.005%，0.010%NaClO消毒及65℃燙漂對(duì)鮮切山藥均具有良好的護(hù)色效果，其中0.005%NaClO效果優(yōu)于0.010%NaClO。

鮮切山藥；護(hù)色；均勻設(shè)計(jì)

鮮切果蔬是指新鮮果蔬原料經(jīng)挑選、清洗、整理、切分、包裝等工序生產(chǎn)，能保持產(chǎn)品新鮮狀態(tài)，供消費(fèi)者立即食用或餐飲業(yè)使用的一種新型果蔬產(chǎn)品［1］。隨著人們生活水平的提高，生活節(jié)奏的加快，鮮切產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)在我國(guó)具有十分誘人的前景。山藥（dioscorea opposite）為薯蕷科薯蕷屬多年生草質(zhì)藤本植物，是我國(guó)保健食品的重要原料［2-3］。

鮮切山藥在加工和貯藏過(guò)程中很容易褐變，失去原有的乳白色澤。鮮切山藥的褐變反應(yīng)主要為酶促褐變［4］。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）位于正常細(xì)胞的質(zhì)體中，當(dāng)山藥受到損傷后，PPO釋放出來(lái)，在有氧環(huán)境中PPO催化酚類(lèi)物質(zhì)為鄰醌，然后鄰醌繼續(xù)相互作用生成高分子聚合物或與氨基酸或蛋白質(zhì)生成高分子絡(luò)合物，導(dǎo)致褐色素的生成［5］。學(xué)者利用薄層層析、HPLC及紫外吸收光譜鑒定山藥中引起酶促褐變的主要底物為綠原酸［6］。PPO與不同底物結(jié)合能力的強(qiáng)弱依次為綠原酸、兒茶酚、酪氨酸、焦性沒(méi)食子酸、愈創(chuàng)木酚、苯酚［7］。國(guó)內(nèi)學(xué)者高義霞等［8］研究表明L-半胱氨酸、亞硫酸氫鈉也可降低PPO活性，可有效減緩鮮切山藥的褐變。前人多研究山藥褐變的原因及抑制褐變的方法，但少有人給出鮮切山藥的無(wú)硫護(hù)色配方。

本課題用不同濃度的EDTA-2Na、抗壞血酸、氯化鈉、檸檬酸溶液分別對(duì)鮮切山藥進(jìn)行處理，研究不同無(wú)硫護(hù)色劑對(duì)山藥護(hù)色的效果，并以褐變度為指標(biāo)，進(jìn)行均勻設(shè)計(jì)，得出EDTA-2Na、抗壞血酸、氯化鈉及檸檬酸復(fù)合護(hù)色的最優(yōu)配方；分別用熱漂、次氯酸鈉消毒處理鮮切山藥，考察不同前處理對(duì)鮮切山藥的護(hù)色影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

山藥，從超市購(gòu)買(mǎi)無(wú)褐變的，表面無(wú)機(jī)械傷的新鮮山藥；化學(xué)試劑EDTA-2Na、NaCl、抗壞血酸、檸檬酸等均購(gòu)于北京匯?？苾x科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平，西杰天平（北京）儀器有限公司；D-37520型離心機(jī)，Sigma laborzentrifugen；TD5A型離心機(jī)，湖南赫西儀器裝備有限公司；HH-4型水浴鍋，華港通國(guó)際有限公司；研缽，北京匯?？苾x科技有限公司；色差計(jì)，北京辰泰克科技有限公司；UV-2450型分光光度計(jì)，Shimadzu Corporation Japan；Supra 22K型冷凍離心機(jī)，Hanil science industrial。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的制備

將新鮮山藥清洗后，經(jīng)0.02%次氯酸鈉清冼后，4℃的冰箱中冷藏24 h，去皮，切分成0.5 cm左右厚薄的圓片。分別放入不同濃度的氯化鈉、EDTA -2Na、檸檬酸、抗壞血酸溶液中浸泡5 min，以去離子水為對(duì)照，取出后放于塑料托盤(pán)中，晾干，裝入PE膜袋中，每份50 g左右，重復(fù)3次，后放于冷藏柜（4±1℃）中保存，每隔一天測(cè)定其褐變度。

1.3.2 褐變度測(cè)定［9］

褐變度由鮮切山藥的顏色反映，用色差計(jì)檢測(cè)鮮切山藥片的色度并記錄L值。L值從0～100，L= 0時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)黑，L=100時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)白。

1.3.3 均勻設(shè)計(jì)

首先研究每種護(hù)色劑對(duì)鮮切山藥的護(hù)色影響，得到每種護(hù)色劑單獨(dú)使用時(shí)的最佳濃度。采用混合水平均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，用U7（74）表格，均勻設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。自變量X1為EDTA-2Na溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，X2為檸檬酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，X3為抗壞血酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，X4為NaCl溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且每種護(hù)色劑的研究水平依據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定；以鮮切山藥處理5天后的L值為因變量，（5天后鮮切山藥顏色變暗，質(zhì)量下降）。經(jīng)DPS軟件進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，得到回歸方程為

β0，βi，βij為回歸系數(shù)，Xi，Xj為自變量，Y為因變量。

表1 均勻設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Uniform design with observed responses

1.3.4 不同前處理對(duì)鮮切山藥護(hù)色影響的實(shí)驗(yàn)

分別用熱漂、次氯酸鈉消毒處理鮮切山藥，實(shí)驗(yàn)用實(shí)驗(yàn)所得最優(yōu)護(hù)色工藝處理，每隔1天（連測(cè)10天）檢測(cè)山藥的褐變度（顏色變化），并對(duì)鮮切山藥進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，與未做處理的山藥對(duì)比，考察不同前處理對(duì)山藥護(hù)色的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同濃度的EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸、NaCl對(duì)鮮切山藥褐變度的影響

不同濃度的EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸、NaCl對(duì)鮮切山藥褐變度的影響以山藥表面色度來(lái)反映。褐變度用L值來(lái)表現(xiàn)，每隔1天連續(xù)10天檢測(cè)其L值，每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1。

由圖1得知，一定濃度EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸溶液對(duì)鮮切山藥有顯著防褐變作用。經(jīng)EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸溶液處理后的山藥，在前3天基本無(wú)褐變，L值變化很小。3天過(guò)后，未經(jīng)處理的山藥L值迅速降低，褐變加速。EDTA-2Na處理的山藥褐變受到顯著抑制，L值緩慢下降，其中3%EDTA-2Na溶液護(hù)色效果最佳。0.5%～2.0%的檸檬酸處理的山藥褐變程度明顯降低，1.0%的檸檬酸作用效果最佳，L值由72.25降低到70.72。圖1（c）可看出，抗壞血酸對(duì)鮮切山藥的影響受濃度影響較大，0.2%抗壞血酸對(duì)鮮切山藥的護(hù)色保鮮效果最佳。有文獻(xiàn)表明，一定濃度的氯化鈉對(duì)鮮切果蔬具有一定的護(hù)色作用［10］，圖1（d）顯示0.25%～1.00%NaCl溶液對(duì)鮮切山藥無(wú)護(hù)色作用，甚至?xí)铀偕剿幍暮肿儭?/p>

2.2 鮮切山藥最優(yōu)護(hù)色工藝

均勻設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1。通過(guò)DPS軟件建立多元線性回歸模型，采用多因子及互作項(xiàng)逐步回歸，獲得鮮切山藥褐變度L值，得回歸方程（2）。

相關(guān)系數(shù)R=0.986，R2=0.972。該方程能很好地?cái)M合鮮切山藥和各護(hù)色劑濃度之間的關(guān)系，具體的擬合誤差見(jiàn)表2。由表2可得：鮮切山藥的L值與X1X2（EDTA-2Na與檸檬酸）值影響最大，其次是抗壞血酸濃度。由回歸方程可得X1、X2值越大，X3值越小，Y值越大，與X4大小無(wú)關(guān)。因此，鮮切山藥最優(yōu)護(hù)色配方為：0.8%EDTA-2Na，2.0%檸檬酸，0.2%抗壞血酸。將此濃度帶入回歸方程的Y= 75.033 4。以此護(hù)色配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)鮮切山藥5天后的L值，L=74.97。說(shuō)明該方程能很好地?cái)M合鮮切山藥和各護(hù)色劑濃度之間的關(guān)系。

圖1 不同濃度的EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸、NaCl對(duì)鮮切山藥褐變度的影響Fig.1 Effects of different concentrations of EDTA-2Na，CA，NaCl，and Vc on browning degree of fresh-cut yam

表2 回歸系數(shù)對(duì)山藥L值的影響Tab.2 Significance of regression coefficient for L value of fresh-cut Chinese yam

2.3 不同前處理對(duì)鮮切山藥護(hù)色影響

在鮮切山藥進(jìn)行護(hù)色處理前，分別用0.01%，0.005%的NaClO溶液進(jìn)行消毒處理；用65℃熱水燙漂，考察不同前處理對(duì)鮮切山藥的護(hù)色影響，并以只做護(hù)色處理不做前處理的和空白組為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2。結(jié)果表明，0.01%，0.005%NaClO溶液消毒處理及熱漂處理對(duì)鮮切山藥都有護(hù)色保鮮作用。0.005%NaClO處理效果較0.01%好，一定濃度的NaClO溶液可對(duì)山藥起抑菌作用，且不損傷山藥組織。燙漂對(duì)山藥的護(hù)色效果明顯且綠色環(huán)保，這和一定高溫能抑制PPO、POD活性密不可分。

圖2 不同前處理對(duì)鮮切山藥護(hù)色影響Fig.2 Effects of different pretreatment methods on color of fresh-cut Chinese yam

3 結(jié) 論

一定濃度EDTA-2Na、檸檬酸、抗壞血酸溶液對(duì)鮮切山藥有顯著地防褐變作用，氯化鈉溶液對(duì)鮮切山藥的保鮮無(wú)明顯作用。經(jīng)均勻設(shè)計(jì)優(yōu)化得到的鮮切山藥最優(yōu)護(hù)色工藝為0.8%EDTA-2Na、2.0%檸檬酸、0.2%抗壞血酸。實(shí)驗(yàn)證明，鮮切山藥在護(hù)色處理前做一定的前處理如0.005%NaClO溶液消毒，65℃燙漂等，有助于防止山藥的褐變，提高鮮切山藥的保鮮。

［1］Alarcón-Flores M I，Romero-González R，Martínez-Vidal J L，et al.Monitoring of phytochemicals in fresh and freshcut vegetables：a comparison［J］.Food Chemistry，2014，142：392-399.

［2］王邈，李德遠(yuǎn)，李瑋，等.山藥的藥理作用分析及其開(kāi)發(fā)利用［J］.中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2010（4）：72-74.

［3］Megh Raj Bhandari，Takanori Kasai，Jun Kawabata.Nutritional evaluation of wild yam（Dioscorea spp.）tubers of Nepal［J］.Food Chemistry，2003，82：619-623.

［4］杜德紅，陳勇，肖軍霞.山藥中多酚氧化酶活性的測(cè)定及其護(hù)色研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（27）：16572-16574.

［5］Martinez-Ferrer M，Harper C，Perez-Muroz F，et al. Modified atmo-sphere packaging of minimally processed mango and pineapple fruits［J］.Food Sci，2002，67：3365-3371.

［6］Zhu Liqin，Zhou Jie，Zhu Shuhua，et al.Inhibition of browning on the surface of peach slices by short-term exposure to nitric oxide and ascorbic acid［J］.Food Chemistry，2009，114：174-179.

［7］羅馨.山藥多酚氧化酶特性及活性抑制研究［J］.貴州化工，2011，36（2）：13-19.

［8］高義霞，周向軍，張繼，等.山藥過(guò)氧化物酶的特性及抑制研究［J］.食品工業(yè)科技，2011，32（7）：105-108.

［9］Zhang Shaoying，Yu Youwei，Xiao Chunling，et al. Effect of carbon monoxide on browning of fresh-cut lotus root slice in relation to phenolic metabolism［J］.LWTFood Science and Technology，2013，53：555-559.

［10］Jin Guofeng，He Lichao，Zhang Jianhao，et al.Effects of temperature and NaCl percentage on lipid oxidation in pork muscle and exploration of the controlling method using response surface methodology（RSM）［J］.Food Chemistry，2012，131：817-825.

Researching Optimal Color-protecting Process of Fresh-cut Chinese Yam Slice by Uniform Design

XU Chunming， LI Ting， WANG Yingying， PANG Gaoyang， LIU Ying
（School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Laboratory of Food Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China）

Fresh-cut yam was easily oxidized in the air and produced brown pigment，which affected its quality.The effects of EDTA-2Na，NaCl，citric acid（CA），and Vc on the color of fresh-cut Chinese yam were studied by the single-factor experiment and the optimum concentrations of color fixative were obtained.The uniform design was used to optimize color-protecting formula of fresh-cut Chinese yam. The optimize color-protecting formula was as follows：EDTA-2Na 0.8%，citric acid 2.0%，and Vc 0.2%.Meanwhile，effects of different pretreatment methods，such as disinfection using different concentrations（0.005%and 0.010%）NaClO and 65℃blanching，on fresh-cut Chinese yam were also studied.The result showed that the NaClO disinfection and 65℃blanching treatment all could protect the color of fresh-cut Chinese yam and 0.005%NaClO had better effect than 0.010%NaClO.

fresh-cut Chinese yam；color fixative；uniform design

葉紅波）

TS255.36

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.01.010

2095-6002（2015）01-0055-04

徐春明，李婷，王英英，等.均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化鮮切山藥的護(hù)色工藝［J］.食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，33（1）：55-58.

XU Chunming，LI Ting，WANG Yingying，et al.Researching optimal color-protecting process of fresh-cut Chinese yam slice by uniform design［J］.Journal of Food Science and Technology，2015，33（1）：55-58.

2014-03-31

北京市食品學(xué)科特色教學(xué)科研創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（PXM2012-014213-000063）。

徐春明，男，副教授，博士，主要從事食品與生物化工方面的研究。