蕓豆罐頭加工過程中白點和破碎程度控制技術(shù)研究

鄭兵福，蔣立文，李笑怡，廖盧艷，田丕坤，李世瑞

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.食品科學(xué)與生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；3.湖南志成食品技術(shù)服務(wù)有限公司，湖南 長沙 410008）

蕓豆（Phaseolus vulgarisLinn），生物學(xué)名叫多花菜豆，因花色多樣而得名。蕓豆屬豆科，蝶形花亞科，菜豆族菜豆屬，原產(chǎn)美洲的墨西哥和阿根廷。蕓豆是世界上栽培面積僅次于大豆的食用豆類作物之一。據(jù)國際糧農(nóng)組織統(tǒng)計，全世界有90多個國家和地區(qū)種植蕓豆，遍及世界各大洲，種植面積較大的國家是美洲的阿根廷、美國、墨西哥，歐洲的英國，亞洲的中國、日本等。我國在16世紀(jì)末才開始引種栽培，因其生育期短，適應(yīng)范圍廣，耐旱耐瘠，在我國種植面積較大。在我國小雜糧的對外貿(mào)易中，蕓豆的出口量占據(jù)第一位[1]。

蕓豆既是蔬菜，又是糧食，營養(yǎng)價值極高。據(jù)測定，每100 g蕓豆含蛋白質(zhì)23.1 g、脂肪1.3 g、碳水化合物56.9 g、鈣76 mg及豐富的B族維生素[2]。從所含營養(yǎng)成分看，蛋白質(zhì)含量高于雞肉，鈣含量是雞的7倍多，鐵為4倍，B族維生素也高于雞肉。經(jīng)常食用蕓豆具有溫中下氣、利腸胃、止呃逆、益腎補(bǔ)元、鎮(zhèn)靜等功效，對治療虛寒呃逆，胃寒嘔吐、跌打損傷、喘息咳嗽、腰痛、神經(jīng)痛均有一定療效[3]。

蕓豆罐頭是蕓豆主要深加工產(chǎn)品之一，具有風(fēng)味獨特、方便快捷、健康衛(wèi)生等特點。在蕓豆罐頭加工過程中，會出現(xiàn)表皮白點以及蕓豆破損等情況，嚴(yán)重影響產(chǎn)品感官，筆者針對加工過程中白點較多影響外觀、熱處理易破碎問題開展研究，以期為蕓豆罐頭產(chǎn)品提升質(zhì)量提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

干蕓豆、白糖、話梅、食用純堿購自湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東之源超市；檸檬酸購自長沙市閩樂化工有限公司。

1.2 主要儀器和設(shè)備

ATZ-4型彈簧度盤稱（浙江圣超儀器設(shè)備有限公司）；LDZX-50KBS型高壓滅菌鍋（上海申安醫(yī)療器械廠）；SW-CJ-IF型凈化工作臺（奧豪斯儀器有限公司）；32%brix×0.1%型甜度計（天津市泰斯特儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 蕓豆罐頭生產(chǎn)工藝流程蕓豆罐頭生產(chǎn)工藝流程如下：

第一次篩選：剔除破損的干蕓豆，用堿水浸泡12 h；第二次篩選：剔除浸泡后破損的蕓豆。預(yù)煮：沸水煮35 min。配糖水：按照自來水∶白糖∶檸檬酸=3 000∶500∶2的比例進(jìn)行配置，然后煮沸溶解。裝瓶：要求糖水沒過蕓豆0.5 cm左右，糖水高度接近瓶口處，同時，每罐加3顆話梅。滅菌：采用高壓滅菌方式進(jìn)行滅菌，滅菌溫度為110℃，滅菌時間為40 min。

1.3.2 探究蕓豆白點單因素試驗方法選擇3個因素進(jìn)行單因素試驗：浸泡方式（堿水、自來水）、浸泡時間（8、10、12、14 h）、預(yù)煮時間（30、35、40、45、50、55 min）。同時，記錄這3個因素對蕓豆破損的影響，為探究蕓豆破損試驗提供參考。每個重復(fù)3次。

1.3.3 探究蕓豆破損單因素試驗及正交試驗（1）蕓豆破損控制單因素試驗。單因素試驗主要探究滅菌溫度和滅菌時間對蕓豆破損的影響，設(shè)置滅菌溫度梯度105、110、115、121℃和滅菌時間梯度30、35、40、45、50、55 min，進(jìn)行單因素試驗，選擇單個工藝的最適范圍，為正交試驗提供參考依據(jù)。每個重復(fù)3次。（2）蕓豆破損控制正交試驗。分別采用預(yù)煮時間為40、45、50 min；滅菌溫度為105、110、115℃；滅菌時間為40、45、50 min的加工工藝進(jìn)行3因素4水平的正交試驗。探究蕓豆破損正交試驗的水平（1、2、3）和因素（A、B、C）設(shè)計詳見表1。

表1 探究蕓豆破損正交試驗水平因素表

驗證試驗：通過單因素試驗和正交試驗得出最佳工藝條件后，按照得出的最佳工藝條件將蕓豆加工成罐頭，通過感官評價判斷其是否為最佳工藝條件。

1.3.4 感官評價及品質(zhì)檢測方法感官評價方法評分檢測是要求鑒評員把樣品的品質(zhì)特性以數(shù)字標(biāo)度形式來鑒評的一種檢驗。在評分法中，所使用的數(shù)字標(biāo)度為等距標(biāo)度或比率標(biāo)度。

在對單個產(chǎn)品進(jìn)行感官評價時，隨機(jī)選取10人（5男5女）對產(chǎn)品進(jìn)行感官評價。并在感官評價表上填寫評價人姓名、時間及各項指標(biāo)的評價分?jǐn)?shù)，指標(biāo)及評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。數(shù)據(jù)分析時，去掉最大值和最小值，然后取平均值即為該單個產(chǎn)品的感官評價分?jǐn)?shù)。

表2 蕓豆罐頭感官評價評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.5 理化及微生物檢測商業(yè)無菌檢測：參照GB 4789.26—2013，每個結(jié)果重復(fù)3次。酸度：參照GB/T 12456—2008進(jìn)行；糖度：糖度計進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕓豆白點單因素試驗

2.1.1 不同浸泡方式對蕓豆白點和破損的影響由圖1可知，在不改變其他工藝參數(shù)的情況下，用自來水浸泡和用堿水浸泡對蕓豆白點并無較大影響，而且白點出現(xiàn)比例較大，故蕓豆白點與這兩種浸泡方式無關(guān)。由圖2可知，在不改變其他工藝參數(shù)的情況下，用自來水浸泡和用堿水浸泡對蕓豆破損并無影響，破損率一直在一定范圍內(nèi)波動，故蕓豆破損與這兩種浸泡方式無關(guān)。

圖1 不同浸泡方式對蕓豆白點的影響

圖2 不同浸泡方式對蕓豆破損的影響

2.1.2 不同浸泡時間對蕓豆白點和破損的影響由圖3可知，當(dāng)浸泡時間在8～12 h時，蕓豆吸水量逐漸遞增，當(dāng)浸泡時間達(dá)到12 h后，蕓豆吸水量無明顯變化，說明蕓豆在浸泡12 h后已達(dá)到飽和狀態(tài)。結(jié)合圖3、圖4、圖5可以看出，在蕓豆吸水飽和情況下，不同浸泡時間與蕓豆罐頭的白點控制、破碎程度關(guān)聯(lián)度不大。

圖3 不同浸泡時間對蕓豆吸水率的影響

圖4 不同浸泡時間對蕓豆白點的影響

圖5 不同浸泡時間對蕓豆破損的影響

2.1.3 不同預(yù)煮時間對蕓豆白點和破損的影響由圖6可知，預(yù)煮時間越長，蕓豆的白點率越低，當(dāng)預(yù)煮時間達(dá)到45 min時，蕓豆的白點率降低至20%左右，但延長預(yù)煮時間，白點率下降幅度很小，說明蕓豆白點與預(yù)煮時間有顯著關(guān)聯(lián)，蕓豆出現(xiàn)白點是由于蕓豆沒有熟化導(dǎo)致。由圖7可知，預(yù)煮時間在45 min之前，改變預(yù)煮時間，蕓豆破損并無明顯變化，預(yù)煮時間在45 min以后，延長預(yù)煮時間，蕓豆破損率有增加趨勢。說明蕓豆破損與預(yù)煮時間有一定關(guān)聯(lián)，在預(yù)煮前期，蕓豆破損與時間無關(guān)，當(dāng)預(yù)煮時間超過45 min時，預(yù)煮時間越長，蕓豆破損率越高。

圖6 不同預(yù)煮時間對蕓豆白點的影響

圖7 不同預(yù)煮時間對蕓豆破損的影響

2.2 蕓豆破損單因素試驗

2.2.1 不同滅菌溫度對蕓豆破損的影響由圖8可知，蕓豆破損與滅菌溫度有顯著關(guān)聯(lián)，隨著滅菌溫度的升高，蕓豆破損數(shù)量也顯著升高。滅菌溫度在105～115℃時，蕓豆破損比率上升不大，到121℃時，蕓豆破損嚴(yán)重，嚴(yán)重影響感官，故選擇105、110和115℃ 3個水平進(jìn)行正交試驗，進(jìn)一步探究影響蕓豆破損的因素及聯(lián)系。

圖8 不同滅菌溫度對蕓豆破損的影響

2.2.2 不同滅菌時間對蕓豆破損的影響由圖9可知，蕓豆破損與滅菌時間有顯著關(guān)聯(lián)，隨著滅菌時間的增加，蕓豆破損數(shù)量也顯著增加。根據(jù)感官評價結(jié)果，當(dāng)時間少于35 min時，蕓豆口感偏硬，沒有綿軟的口感，當(dāng)時間超過40 min時，蕓豆開始逐漸破裂。故選擇40、45、50 min 3個水平進(jìn)行正交試驗，進(jìn)一步探究影響蕓豆破損的因素及聯(lián)系。

圖9 不同滅菌時間對蕓豆破損的影響

2.3 蕓豆破損正交試驗

采用L9（34）正交試驗對預(yù)煮時間、滅菌溫度、滅菌時間3個影響單因素進(jìn)行探討，以蕓豆破損量為指標(biāo)，確定影響蕓豆破損的最佳工藝條件，正交試驗結(jié)果見表3。

根據(jù)表3正交試驗的分析可知，B（滅菌溫度）的極差最大，C（滅菌時間）次之，A（預(yù)煮時間）最小，即在蕓豆破損的正交試驗中，滅菌溫度影響最大，預(yù)煮時間的影響最小，3種影響因素主次順序是：B＞C＞A，得出控制蕓豆破損的最佳組合為A1B1C1，但由于通過感官評價評判，A1B1C1、A1B2C2的感官性能差，此后，對比A2B1C1、A2B1C2、A1B1C2，通過感官評價得出，最佳組合為A2B1C2，對應(yīng)反應(yīng)條件為：預(yù)煮時間45 min，滅菌溫度105℃，滅菌時間45 min。這時蕓豆的破損量較少，且感官良好。

表3 探究蕓豆破損正交試驗結(jié)果

由表4可知，對蕓豆破損影響最大的為滅菌溫度，而且F0.05（2，2）＜F＜F0.01（2，2），說明變異來源差異顯著。其次的影響因素為滅菌時間，最后是預(yù)煮時間，同時F＜F0.05（2，2），說明變異來源差異不顯著。

表4 正交試驗結(jié)果方差分析

2.4 驗證試驗結(jié)果

按照最佳生產(chǎn)工藝進(jìn)行驗證試驗，結(jié)果表明，由試驗得出的最佳工藝條件基本能解決蕓豆罐頭生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題。蕓豆在沸水中預(yù)煮45 min，再經(jīng)過冷水沖洗1 min，基本可以消除80%左右的白點；蕓豆采用45 min的預(yù)煮時間、冷水沖洗1 min，裝瓶后再用105℃的滅菌溫度、45 min的滅菌時間高壓滅菌，能將蕓豆的破損率控制在8%以內(nèi)。生產(chǎn)出來的蕓豆罐頭氣密性好，蕓豆呈淡黃色，汁液澄清，有淡淡糖香，口感綿軟，酸甜適中。

2.5 蕓豆罐頭指標(biāo)測定

2.5.1 蕓豆罐頭感官指標(biāo)外觀：蕓豆表皮呈淡黃色，顆粒完整、浸液清澈；味道：口感酸甜適中，質(zhì)地綿軟；氣味：具有豆類特有香味，有淡淡糖香。

2.5.2 蕓豆罐頭理化指標(biāo)酸度1.3～1.7mg/L，甜度12.5～13.5 mg/L。

2.5.3 蕓豆罐頭微生物指標(biāo)菌落總數(shù)≤10 CFU/g，大腸菌群≤300 MPN/kg，未檢出致病菌。

根據(jù)GB 4789.26—2013，將生產(chǎn)出來的成品取5個置于36±1℃的恒溫下培養(yǎng)10 d，再對樣品進(jìn)行商業(yè)無菌檢測，對樣品檢測后，5個樣品均未出現(xiàn)膨脹；檢測pH值差異時，pH值均差0.3，無顯著性；感官評價均分82.6，顏色、氣味、狀態(tài)、口感均無明顯差異；對產(chǎn)品進(jìn)行涂片染色鏡檢，菌落總數(shù)檢測為≤10 CFU/g，無增值現(xiàn)象。由此判斷，該蕓豆罐頭符合商業(yè)無菌要求。

3 小 結(jié)

在探究蕓豆罐頭加工過程中白點和破碎程度控制技術(shù)的過程中，通過對制作工藝進(jìn)行單因素試驗以及正交試驗，將感官評價和理化指標(biāo)作為考核依據(jù)，結(jié)果表明，在蕓豆罐頭的生產(chǎn)過程中：（1）蕓豆出現(xiàn)白點是因為蕓豆表皮沒有糊化導(dǎo)致，蕓豆在沸水中預(yù)煮45 min，再經(jīng)過冷水沖洗1 min，基本可以消除80%左右的白點。（2）蕓豆破損主要是因為變性過度導(dǎo)致，采用45 min的預(yù)煮時間、冷水沖洗1 min，裝瓶后再用105℃的滅菌溫度、45 min的滅菌時間高壓滅菌，能將蕓豆的破損控制在8%以內(nèi)，同時，蕓豆質(zhì)地綿軟，呈淡黃色，色味俱佳。