基于β-胡萝卜素保护的复合磷酸盐去除胡萝卜皮方法的研究

2018-05-24◎秦婷，赵爽

现代食品 2018年6期

◎ 秦婷，赵爽

（新疆农垦科学院分析测试中心，农业部食品质量监督检验测试中心，新疆石河子 832000）

1 研究背景

1.1 胡萝卜简介

胡萝卜（Daucas carotal）原产欧洲及西域，属伞形科二年生草本植物，以肉质根供食用和药用。其适应性广、产量高，在我国种植已有悠久历史。胡萝卜含有多种营养成分，具有很高的营养价值，享有“小人参”之美誉。据研究分析[1-5]，胡萝卜营养成分丰富而全面，深受人们的喜爱，其具体成分含量见表1。

表1 胡萝卜中营养成分表（100 g鲜胡萝卜为基准）

鲜胡萝卜中β-胡萝卜素的含量相对较高，占总胡萝卜素的60%～90%，其含量不仅高于一般蔬菜，也高于一般水果。根据有关资料数据分析[6]，胡萝卜中胡萝卜素的含量是草莓的135～362倍，葡萄的34.8～90.5倍，菠萝的16.9～45.3倍，香蕉的5.4～14.5倍，苹果的17～45倍。胡萝卜素能在人体内转化成维生素A，对角膜炎、干眼病、夜盲症等眼疾有明显的治疗作用，还具有养颜和降低血脂、血压、血糖及促进儿童生长发育，养胃益脾，补中健食，增强机体抗病等功能[7-8]。胡萝卜以其富含胡萝卜素和类胡萝卜素而多用于药物和食用原料。有报道称[9-10]，以胡萝卜素加工制成的食用产品，可以清除体内的氧自由基，抗御自由基引起的内源性损伤，缓解关节症状，减少突变细胞的发生，降低肿瘤的发生率。因此，胡萝卜越来越受到人们的欢迎。

胡萝卜制品种类丰富，有胡萝卜干、胡萝卜泥、胡萝卜饮料、胡萝卜复合饮料、浓缩汁等。但胡萝卜表皮有苦涩味，所以为了提高胡萝卜汁的香甜，去其表皮是一道必不可少的工序，这样可使胡萝卜汁气味更宜人，口感更好。

1.2 国内外对果蔬去皮的研究现状

在去皮的过程中一定要做好质量把控，因为这会对于后期的制品质量起到非常大的影响。除此之外，去皮还能够对于经济效益有所提高，所以加强果蔬去皮的工作就非常重要。目前，去皮技术主要是应用化学制品进行操作，其流程主要是通过碱液、盐液进行去皮，而物理的方式主要是通过蒸汽、沸水火焰等方式进行去皮，除此之外还有真空去皮等方式[11]。

1.2.1 碱液去皮

目前，很多发达国家都在使用碱液去皮的方式，主要是通过将果蔬浸泡在90～100 ℃苛性钠液体之中，从而对于果蔬的表皮进行腐蚀和降解。这种方式中，碱液浓度会因为不同的果蔬种类进行区分，另外还要对于去皮的时间、去皮的方法采取不同的方式。例如，在对西红柿去皮时，一定不要去皮过厚，所以要采用10%的苛性钠液体进行去皮，一般在时间上需要用30 s左右，但不能够完全的去除掉西红柿的皮。可是如果浸泡时间为30 s的话，改变为分为3次进行浸泡，分为10 s一次的方式进行浸泡，就能够很好地将果皮去除。张少颖等[12]以干红枣为原料，采用碱液方法研究干红枣的去皮工艺。结果表明，碱液去皮的最佳条件为质量分数5%，时间60 s。

1.2.2 盐液去皮

通过盐液作用也能达到果蔬去皮效果。例如，5%的铵盐水溶液，在温度20 ℃、pH为7～9.5时有很好的去皮能力。被选用的铵盐最好是磷酸一铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵，磷酸的铵盐和磷酸金属盐的混合物。铵盐的使用浓度在0.5%～15%。若铵盐单独使用时，温度20 ℃、pH为8.2，5%磷酸氢二铵溶液或掺入5%的碳酸铵溶液去皮效果最佳。铵盐去皮时间为1～30 min。

1.2.3 蒸汽去皮

蒸汽去皮是将果蔬置于密封容器，通入蒸汽，保持一定压力，由于果蔬表皮受到蒸汽的热作用而引起淀粉糊化，与果肉分离。同时果皮内部受热穿透的果内薄层，含有高温水，气压下降时，这些水变成过热蒸汽冲出，将包住果肉的皮冲破，然后用去皮机除去。宗望远等[13]采用马铃薯蒸汽去皮法并通过正交试验，对影响马铃薯蒸汽去皮效果的相关因素进行分析，确定了影响因素的主次关系为加热时间＞蒸汽温度＞蒸汽压力；最优参数组合为蒸汽温度133 ℃、加热时间180 s、蒸汽压力0.16 MPa。

1.2.4 火焰和红外线去皮

使用火焰和红外线的方式去皮，是一种比较先进的方式，这种效果较好，但火焰去皮会让果蔬的内在皮层发生一些变化，让内在的水分有所流失。而红外线去皮的方式则是会提高果蔬的表面温度，而再冷却的话，就会造成皮肉分离。

果蔬可以单独在火焰或者红外线下进行处理，也可以使用沸水和水蒸气的方式进行协同作业。例如，西红柿使用红外线照射的方式时，则需要采取30 s，而西红柿的表皮会变焦而破裂。可是如果单独的使用火焰去皮，就可能只去除西红柿最外的表皮，同时形成内在果肉的焦化。如果在同时采用红外线的话，就会让表皮变焦，从而很难去除，对于西红柿的外观产生很大的影响。

1.2.5 真空去皮

真空去皮比较适于蔬菜。如番茄于96 ℃热水中处理20～40 s，使果皮与果皮下层分离，接着在600～700 mm水银柱真空屋里，采用适当技术处理，除去松散的皮，去皮效果较好[14]。

1.3 本研究的内容和意义

可作为表面活性剂的复合磷酸盐，全国食品添加剂标准化技术委员会已批准其作为食品添加剂而用于果蔬加工中的去皮，并先后被列入GB2760-1986、GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准[15]。其本身对果肉无腐蚀，但能使脱皮液保持固-液非均相间的最小表面张力，提高其浸润、渗透、溶胀能力，在一定的温度条件下，这种作用更强。但目前采用复合磷酸盐去皮的研究并不多。

本试验以胡萝卜为原料，采用复合磷酸盐去皮法制备浓缩胡萝卜汁，以β-胡萝卜素含量为评价指标，利用数理统计方法进行分析，确定复合磷酸盐法去皮最佳工艺条件。以期推动果蔬深加工的步伐。

2 分析测定方法

2.1 原料及处理

清洗新鲜胡萝卜后，将去皮后的胡萝卜切片至5 mm，与在95 ℃混合的0.5%柠檬酸、0.3%维生素C（料水比例为1∶2.5，含有0.5%柠檬酸和0.3%维生素C的混合液）热汤软化3 min后，添加2.5倍体积的0.5%柠檬酸和0.3%维生素C榨汁，并用4层纱布过滤而获得样液。

2.2 胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的测定

2.2.1 标准曲线的制作[16]

取β-胡萝卜素标准使用液（50 μg/mL）1.00、2.00、3.00、4.00、6.00 mL 和 8.00 mL，分别置于 100 mL具塞锥形瓶中，按样品测定步骤进行操作。点样体积为0.1 mL，标准曲线各点胡萝卜素含量依次为1、2、3、4、6μg和8μg。为测定低含量样品，可在0～1μg加做几点。以胡萝卜素含量为横坐标，以吸光度为纵坐标绘制标准曲线。

2.2.2 胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的测定[17]

称取相当于胡萝卜原样1～5 g的胡萝卜汁液置于100 mL带塞的锥形瓶中，加入20 mL丙酮、5 mL石油醚，振摇1 min，静置5 min，将提取液转入盛有100 mL 5%硫酸钠溶液的分液漏斗中，之后再用10 mL丙酮-石油醚（v/v为3∶7）混合溶液提取2～3次，直至提取液无色为止。

2.2.3 纸层析法

样品皂化后，用石油醚提取胡萝卜中的类胡萝卜素和其他植物色素。采用石油醚作为纸层析剂，胡萝卜素的极性最低，速度最快，分离出其他色素，切出胡萝卜素谱带。在450 nm波长处进行洗脱定量测定。实验过程中，取样，去折叠，洗脱，纸层析，β-胡萝卜素的测定和β-胡萝卜素含量的计算均参照国家标准[16]。

2.3 复合磷酸盐去皮法-单因素试验

2.3.1 不同浓度磷酸三钠对鲜胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

加入1.5%、3.0%、4.5%、6.5%、7.5%磷酸三钠与0.6%焦磷酸钠和0.7%磷酸氢二钠配置混合液，在95 ℃热烫胡萝卜3 min的条件下去皮，取去皮后的相同质量的胡萝卜制备浓缩胡萝卜汁，测定其β-胡萝卜素含量。

2.3.2 不同浓度磷酸氢二钠对鲜胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

分别采用浓度为0.1%、0.4%、0.7%、1.0%、1.3%的磷酸氢二钠与3.0%的磷酸三钠和0.6%的焦磷酸钠配置混合溶液，在95 ℃热烫3 min的条件下去皮，取去皮后的相同质量的胡萝卜制备浓缩胡萝卜汁，测定其β-胡萝卜素含量。

2.3.3 不同浓度焦磷酸钠对新鲜胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

分别采用浓度为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的焦磷酸钠与3.0%的磷酸三钠和0.7%的磷酸氢二钠配置混合溶液，在95℃热烫3min的条件下去皮，取去皮后的相同质量的胡萝卜制备浓缩胡萝卜汁，测定其β-胡萝卜素含量。

2.4 复合磷酸盐去皮法正交试验

因素水平采用单因素试验确定，磷酸三钠浓度分别为2.0%、3.0%、4.0%，磷酸氢二钠浓度分别为0.5%、0.7%、0.9%，焦磷酸钠含量分别为0.3%、0.4%和0.5%，β-胡萝卜素含量采用正交试验L9（33）标准正交因素水平见表2。

表2 因素水平表

3 结果与分析

3.1 线性回归方程及标准曲线

β-胡萝卜素标准使用液的线性回归方程及标准曲线如图1所示，线性回归方程为y=0.044 1x-0.009 6，R2=0.990 5，图中，y为测定用胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量（μg），x为吸光度值。

3.2 单因素试验结果

3.2.1 不同浓度磷酸三钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

不同浓度磷酸三钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响如图2所示。由图2可以看出，不同浓度磷酸三钠配制的混合溶液对胡萝卜去皮后，所制备的浓缩胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量影响明显。随着磷酸三钠浓度的增加，其吸光度值呈先上升后降低的趋势。在浓度为3.0%时，吸光度值达到最大；当浓度大于3.0%时，吸光度值呈下降趋势，且下降幅度较大。

图2 不同浓度磷酸三钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响图

3.2.2 不同浓度磷酸氢二钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

不同浓度磷酸氢二钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响如图3所示。由图3可以看出，不同浓度磷酸氢二钠配制的混合溶液对胡萝卜去皮后，所制备的浓缩胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响较小。当磷酸氢二钠浓度从0.1%上升到0.7%时，其吸光度变化呈缓慢上升趋势，当浓度大于0.7%时，其吸光度呈缓慢下降趋势。

图3 不同浓度磷酸氢二钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响图

3.2.3 不同浓度焦磷酸钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

不同浓度焦磷酸钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响如图4所示。由图4可以看出，不同浓度焦磷酸钠配制的混合溶液对胡萝卜去皮后，所制备的浓缩胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响较大。浓度为0.4%时，吸光度值最大，当浓度在其左右时，其吸光度均呈下降趋势。与图3、图4对比，其影响效果次于磷酸三钠，高于磷酸氢二钠。

图4 不同浓度焦磷酸钠对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响图

3.3 复合磷酸盐去皮法对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响

采用直观分析法分析复合磷酸盐去皮对胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量的影响，结果见表3。

表3 复合磷酸盐去皮法对β-胡萝卜素含量的影响表

从表3可以看出，不同浓度的胡萝卜脱皮用磷酸盐混合液对鲜胡萝卜汁中β-胡萝卜素含量有显着影响。主要影响因素为磷酸三钠（A）＞焦磷酸钠（C）＞磷酸氢二钠（B）。根据胡萝卜汁中β-胡萝卜素的含量，初步确定A2B3C1最优水平，即3.0%磷酸三钠、0.9%磷酸氢二钠、0.3%焦磷酸钠，试验指数为16.60 mg/100 g。主要因素因取最好水平，根据数学统计，最佳组合为A2B1C3，β-胡萝卜素平均含量为16.64 mg/100 g，结果为16.66 mg/100 g、17.00 mg/100 g和16.26 mg/100 g，结果优于A2B3C1正交试验表，证明最佳组合为A2B1C3，即3.0%磷酸三钠、0.5%磷酸氢二钠、0.5%焦磷酸钠。

4 结论与讨论

4.1 结论

各因素的主次顺序依次为磷酸三钠（A）＞焦磷酸钠（C）＞磷酸氢二钠（B）。3.0%磷酸三钠、0.5%磷酸氢二钠与0.5%的焦磷酸钠配比的复合磷酸盐，在固定条件（95 ℃热烫3 min）下对胡萝卜浸泡，之后再经快速流动的冷水对胡萝卜表皮进行冲洗，可完全脱去胡萝卜表皮，且去皮后的胡萝卜果肉表面光滑、无腐蚀，并具有胡萝卜本身应具有的良好色泽。