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(安徽农业大学 茶与食品科技学院,安徽合肥 230036)

宣木瓜(ChaenomelesspeciosaS. Nakai),又名皱皮木瓜,铁脚梨,属蔷薇科贴梗海棠[1 - 2],是我国著名的四大“药食同源”植物之一。它在我国安徽,云南,四川等地均有种植,但以宣城地区所产品质最佳,故名“宣木瓜”[2]。目前,对宣木瓜的开发利用主要集中在中药、药酒以及果脯方面,宣木瓜中富含氨基酸、黄酮、有机酸以及钾、钙、镁等微量元素[1],中医认为其有舒筋活络、健脾开胃、舒肝止痛,祛风除湿之效[3],所以宣木瓜产品的开发利用有远大的前景。但在加工过程中宣木瓜极易发生褐变,严重影响产品的感官品质,因此研究宣木瓜护色工艺对其进一步开发利用具有重要意义。

目前常见的用于食品中的护色剂有抗氧化剂,利用其较强的还原性抑制褐变发生,如亚硫酸盐;有机酸类如植酸柠檬酸等利用其金属离子螯合力对果蔬的褐变也有一定效果;另外EDTA和卤盐等也有一定的护色效果,目前新兴研究发现柠檬酸亚锡二钠对抑制褐变也有很好的效果。亚硫酸盐护色效果良好,在实际生产中有广泛使用,但已证明其对人体有一定的危害[4 - 5]。所以本文主要探讨新型无害的护色方案,选取植酸,柠檬酸,VC,柠檬酸亚锡二钠作为主要研究对象,并以偏重亚硫酸钠作为对比研究。

1 材料与方法

1. 1 材料与仪器

宣木瓜 采自安徽宣城市新田镇木瓜种植基地,采后经挑选分级后立即放入2 ～ 4℃冷库贮藏,要求大小基本一致,八成熟,果实黄绿色。添加剂 市售蔗糖,柠檬酸亚锡二钠、植酸、柠檬酸、抗坏血酸、偏亚硫酸钠等均为分析纯。

DK - S24数显恒温水浴锅 上海精宏实验设备有限公司;LR20 - A台式高速冷冻离心机 北京雷博尔离心机有限公司;752紫外 - 可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;CR - 400色差仪 柯尼卡美能达(中国)投资有限公司。

1. 2 实验方法

1. 2. 1 宣木瓜罐头工艺流程 参考文献[6 - 7]:原材料→选果、清洗→去皮→清洗→去核、切丁→护色→预煮→修整→抽空→装罐→注液→排气→封口→杀菌→成品

1. 2. 2 几种常见护色剂对宣木瓜预处理护色效果比较 参照金定栋[4]的方法略作修改:选取大小成熟度一致的宣木瓜,去皮,测定其多酚氧化酶(PPO)的活力和色泽度,然后将其切成0. 5cm左右厚度的薄片,分别置于如表1中所示不同质量分数的偏重亚硫酸钠、植酸、柠檬酸、VC、柠檬酸亚锡二钠的护色液中常温浸泡15min然后取出沥干,在2 ～ 4℃的冷库中放置24h后测定其多酚氧化酶(PPO)的活力和褐变度(BD)。

表1 宣木瓜预处理护色剂种类及浓度表Table 1 Different kinds and concentrations of anti - browning agents for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

1. 2. 3 宣木瓜预处理复合护色最佳配比 根据《食品添加剂使用卫生标准》的要求,在1. 2. 2单因素实验的基础上以植酸、柠檬酸和VC作为因素选取适当浓度配制成复合护色液,如表2所示L9(33)进行正交护色预处理实验。同时以去离子水为空白参照CK1,以0. 01%偏亚硫酸钠护色液作为对照组CK2护色后测定其多酚氧化酶活性和褐变度[5]。

表2 宣木瓜预处理护色液正交设计表Table 2 Orthogonal design table of anti - browning agents for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

1. 2. 4 抽空处理单因素实验 在罐头加工中,对果实进行抽真空处理经常作为防止产品褐变的一种方法。将1. 2. 2复合护色预处理后的宣木瓜预煮,将煮好的宣木瓜丁分别用不同浓度(22%、25%、28%、30%)的糖液在0. 08MPa下抽空25min后装罐,隔30d后测定其褐变度;将煮好的木瓜丁用25%的糖液分别抽空(15、20、25min)后装罐,隔30d测定其褐变度[8]。

1. 2. 5 植酸和柠檬酸亚锡二钠对宣木瓜罐头的护色效果 宣木瓜经抽空处理后进行装罐,在已含有0. 3%柠檬酸的汤汁中分别加入柠檬酸亚锡二钠和植酸,柠檬酸亚锡二钠的浓度为:0. 01%,0. 02%,0. 03%;植酸的浓度为0. 01%,0. 02%,同时以0. 01%偏重亚硫酸钠和不加护色剂的作对比。每隔15d测定其褐变度,选取最佳的护色剂[2]。

1. 2. 6 褐变度的测定 将处理好的宣木瓜片取出,将表面的水分用纸巾吸干,然后用色差仪直接测量。参数分别为:L*(亮度),a*(红 - 绿)和 b*(黄 - 蓝),通过反射测量得到。每组样品重复测量五组,然后取E* 平均值为褐变度BD[9]。

ΔE*的计算公式:

1. 2. 7 多酚氧化酶活性的测定 粗酶液的提取:取不同条件处理后的宣木瓜果肉,置于研钵中,加入5. 0mL预冷的提取缓冲液(含1mol/L MPEG、4% PVPP和1% Triton X - 100),在冰浴条件下研磨成匀浆,然后4℃、12000×g离心30min,收集上清液为酶提取液,4℃冰箱中保存备用。

活性测定:取4mL 0. 05mol/L、pH5. 5乙酸—乙酸钠缓冲液和1. 0mL 0. 05mol/L邻苯二酚溶液,最后加入100μL 酶提取液,混匀后立即测定反应体系在420nm 处吸光度。以蒸馏水为参照,在反应15s时开始记录,每隔30s 记录一次,共记录2min。酶活性定义为每克果肉1min内吸光度(A420)增加0. 001为1个活性单位(U)[10]。

1. 2. 8 数据处理 数据处理采用Excel分析和作图,正交实验结果采用SPSS分析软件。

2 结果与讨论

2. 1 不同护色剂对宣木瓜预处理护色的效果比较

图1 不同浓度护色液的护色效果Fig. 1 Browning inhibition effect of different concentration of anti - browning agents

由图1a、图1b可知,植酸、柠檬酸,VC在控制褐变和抑制多酚氧化酶活力方面都有良好的效果;从曲线趋势图上可看出添加护色剂后,宣木瓜果实褐变度和多酚氧化酶的活力抑制效果明显,但达到一定浓度时褐变度变化不大。几种护色剂的护色效果依次是:偏重亚硫酸钠>植酸>VC>柠檬酸。从质量分数来看,虽然偏重亚硫酸钠和植酸的浓度都比较低,效果却比VC和柠檬酸要好,这与传统护色中使用亚硫酸盐护色效果好的结论是一致的,但是越来越多的研究表明,亚硫酸盐对人体的健康存在潜在危害,所以在实验中尝试非硫护色。植酸和柠檬酸的护色原理可能是能降低产品的pH,并与多价金属离子络合,抑制PPO酶的活性和多价金属对褐变的催化作用,从而减缓加工果蔬的酶促褐变发生[4 - 5],所以选用植酸,柠檬酸和VC进行正交复合护色,水平选择依据《食品添加剂使用卫生标准》。

2. 2 护色预处理正交实验

从表3可以看出:与2. 1的单一护色剂护色相比,复合护色剂的效果明显增强,两者对比,复合护色液处理后的木瓜褐变度明显减少,这说明植酸、VC、柠檬酸之间具有协同效应。根据表3的分析,可以得出三种护色剂对PPO活性和褐变度抑制效果的顺序为:植酸>VC>柠檬酸,这与2. 1的实验结果是大体相同的。最佳复合方案为A3B1C3,即植酸0. 02%,VC0. 01%,柠檬酸0. 4%,对此组合进行3次验证性实验,得到褐变度均值为3. 583。采用复合护色剂处理后的木瓜色泽青透,形态正常,在预煮前不会出现明显的褐变现象[4 - 5]。

表3 宣木瓜预处理复合护色L9(33)结果Table 3 Result of orthogonal design for Chaenomeles speciosa S. Nakai pretreatment

2. 3 抽空处理的护色效果

从图2、图3可以看出,用糖液抽空的罐头放置一个月后的褐变度明显比未使用糖液抽空的罐头小,这说明在预煮后使用糖液抽空能够明显抑制褐变,糖液抽空可以作为水果罐头护色的一种有效方法。抽空处理后的木瓜果实中的氧气排出,糖液渗透入果实内部,氧气含量减少氧化褐变发生。

图2 不同浓度糖液抽空对褐变度影响Fig. 2 Effect of different concentrations of sugar on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

图3 不同抽空时间对褐变度的影响Fig. 3 Effect of different vacuum pumping time on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

抽空时间达到20min,抽空糖液浓度达到25%时罐头褐变度最小,随着抽空时间的延长,糖液浓度的增加,护色效果并没有得到很明显的提高。这可能是由于随着糖液浓度的升高,糖液往果肉中渗透越来越难,在抽空时间达到20min时,糖液渗透基本达到平衡,果肉组织中氧气不再排出,从而护色效果变化不大。通过分析得出宣木瓜预煮后在浓度为25%的糖液,0. 08MPa压力下抽空20min可有效抑制褐变[5,8]。

2. 4 添加植酸和柠檬酸亚锡二钠护色糖液的护色效果的影响

图4 不同浓度DSC对褐变度影响Fig. 4 Effect of different concentrations of DSC on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

在含0. 3%柠檬酸的罐头中加入不同浓度植酸和柠檬酸亚锡二钠的护色效果如图4、图5所示。可以看出与未加护色剂的空白组相比较,随着柠檬酸亚锡二钠和植酸添加浓度的增加,罐头褐变度有所减小。柠檬酸亚锡二钠浓度为0. 02%和0. 03%时的护色效果差异不明显,0. 02%植酸护色效果相对较好,所以选取0. 02%的柠檬酸亚锡二钠和0. 02%的植酸进行对比实验,以偏重亚硫酸和空白(无添加)作对照。结果显示(图6),护色效果大小分别为:偏重亚硫酸钠>柠檬酸亚锡二钠>植酸>空白。由于亚硫酸盐在食品护色中存在安全问题,在灌装时选择效果相近的柠檬酸亚锡二钠进行护色。柠檬酸亚锡二钠做为新型的护色剂,虽然还没有得到广泛的应用,但已有研究表明其在果蔬护色上有很好的效果。柠檬酸亚锡二钠不仅自身有抗氧化的功能,而且在酸性宣木瓜罐头中可以协同柠檬酸逐渐消耗残余氧气,起到抗氧防腐作用,因此对果肉护色有显著功效。

图5 不同浓度植酸对褐变度的影响Fig. 5 Effect of different concentrations of phytic acid on browning degree of Chaenomeles speciosa S. Nakai

图6 几种不同护色剂对褐变度的影响Fig. 6 Browning inhibition effect of different anti - browning agents

3 结论

实验结果表明,植酸、柠檬酸以及VC等常见护色剂在宣木瓜罐头的生产中有很好的效果,利用这几种护色剂正交复配成新的复合护色剂抑制宣木瓜酶促褐变的效果更显著;果实预煮后,进行抽空处理不仅可以改变果实形态,而且可以排除果实中氧气,有效防止氧化褐变;罐头装罐时,添加适量的抗氧化剂的护色效果要远比不加抗氧化剂的效果好。

综上所述,宣木瓜罐头加工过程中的护色工艺为:将整理好的木瓜丁在复合护色液(0. 02%植酸,0. 01%VC,0. 4%柠檬酸)中浸泡预处理15min后预煮,预煮后使用浓度为25%的糖液,0. 08MPa压力下抽空20min;装罐时加入0. 02%的柠檬酸亚锡二钠。经对比验证,这一工艺可有效抑制宣木瓜罐头褐变。

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