郭 茵, 卢定环, 农双宁, 施明月, 严晓敏, 谢文佩, 谭 强

（广西中医药大学 食品科学系, 广西 南宁 530200）

芋梗, 别名芋茎、芋荷杆等, 为天南星科芋属（Colocasia esculenta（L.）Schott）的叶柄部分[1]。芋头在东南亚地区被广泛种植, 在我国的芋头种植面积高达82 khm2, 每亩产量在2000 kg以上（1亩为0.067 hm2, 下同）, 芋头及芋头叶柄资源丰富[2]。芋茎长而肥大, 其中含有多种对人体有益的营养物质, 其膳食纤维含量高达43%, 是优良的膳食纤维资源和天然绿色低糖蔬菜[3]。因为新鲜的芋梗中含有草酸钙、皂甙, 人们接触或者食用未经处理的新鲜芋梗时, 会产生皮肤发痒肿胀、痒口等情况[4], 且芋头叶炳采摘后容易腐烂不耐储存, 所以芋茎的利用率不高。目前, 为了提高芋茎产品的品质, 增加芋茎利用率, 从消除芋茎刺激性涩味、干燥护色、提取有效成分等方面, 进行了研究。胡望资[2]研究证实热烫低盐发酵处理是一种可消除芋茎涩味的方法。还有研究表明, 通过使用四环素可以去除麻口涩味。

将鲜芋茎腌制成酸芋茎是芋梗加工最常见的产品形式, 也是普受大众喜爱的小菜, 虽然制作方法多样, 但普遍存在质地绵软、脆度及口感不佳、产品质量不稳定等问题。蔬菜在腌制过程中, 在各种因素的作用下, 细胞膨压发生变化, 细胞胞间层中原果胶水解, 从而引起脆度发生变化, 因此在加工过程中常采用控制采收成熟度、利用食盐抑制有害微生物生长繁殖、合理使用保脆剂等方法进行护脆[5]。

试验以新鲜芋茎为主要原料, 探究保持酸芋茎脆度的最佳工艺, 为酸芋茎产品护脆提供一种参考方法, 提高芋茎的经济价值, 有利于芋茎产业绿色发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试剂

新鲜芋茎、食盐, 市售；氯化钙（食品级）, 北京鑫达食品添加剂有限公司提供；醋酸（食品级）, 阳江市阳东区中大食品配料有限公司提供；食用油, 中粮油脂（钦州）有限公司提供。

1.2 仪器与设备

ACS-3 JZ型普通天平, 中山市衡新电子有限公司产品；电子分析天平, 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司产品；CT 3-10 K型质构仪, Brookfield美国博勒飞产品；DHG-9146A型电热恒温鼓风干燥箱, 上海精宏实验设备有限公司产品；恒温培养箱, 上海一恒科技仪器有限公司产品。

1.3 试验操作

1.3.1 酸芋茎护脆工艺流程

食盐水

鲜芋茎→清洗→分段→脱水→装罐→封口→浸渍→成品。

1.3.2 操作要点

选用新鲜芋茎的中段部分, 洗净擦干后分成2～3 cm的均匀小段, 烘干至试验所需水分后分装至玻璃罐中, 加入食盐水、醋酸和氯化钙, 用石头压紧芋茎, 密封, 放入30℃[6]恒温培养箱中浸渍15 d。

1.3.3 芋茎护脆工艺单因素试验设计

以浸渍15 d, 温度30℃为固定参数, 分别考查芋茎原料含水量（40%, 45%, 50%, 55%, 60%）、氯化钙添加量（0.05%, 0.10%, 0.15%, 0.20%, 0.25%）和食盐添加量（8%, 10%, 12%, 14%, 16%）对芋茎质构特性和感官评分的影响。

1.3.4 酸芋茎护脆工艺优化试验设计

在单因素的试验基础上, 根据Box-benhnken的中心组合原理进行响应面设计, 以氯化钙添加量、食盐添加量、原料含水量作为试验因素, 以感官评分作为响应值, 优化酸芋茎护脆工艺。

酸芋茎护脆工艺优化响应面试验因素与水平设计见表1。

表1 酸芋茎护脆工艺优化响应面试验因素与水平设计/%

1.4 考查指标

1.4.1 酸芋茎质构特性的测定

尹爽等人[7]研究发现腌制大头菜的硬度与脆度具有高度正相关关系, 咀嚼性、弹性、内聚性与硬度呈较好的相关关系, 表明硬度、咀嚼性、内聚性与脆度之间具有相关性。因此, 使用CT3-10 K型质构仪, 在TPA模式下测定硬度、内聚性、咀嚼性来呈现酸芋茎的脆度变化。试验选用TA-AVJ作为夹具, TA44作为探头, 测试参数设置条件如下：预测试速度2.00 mm/s, 测试速度1.00 mm/s, 返回速度1.00 mm/s, 触发点负载5.0 g, 压缩量50%, 循环次数2次[8-9]。芋茎质构测试尽可能选取大小一致、形状相似的芋茎块, 每项质构测试均重复5次, 组间采用邓肯多重比较（Duncun）。

1.4.2 酸芋茎感官评价测定

由10名食品专业人员组成感官评价小组, 对酸芋茎进行感官评价。

酸芋茎护脆工艺试验感官评价指标见表2。

表2 酸芋茎护脆工艺试验感官评价指标

1.5 数据分析

运用Excel 2010、Desgin Expert 8.0.6和IBM SPSS Statistics 26软件进行试验数据处理与分析作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 芋茎原料含水量对酸芋茎护脆效果的影响试验结果

芋茎含水量对酸芋茎护脆效果的影响见表3。

表3 芋茎含水量对酸芋茎护脆效果的影响

由表3可知, 在一定含水量范围内, 随着芋茎含水量的增大, 酸芋茎的硬度和感官评分都是先增大后减小, 内聚性和咀嚼性则没有明显的变化规律。影响植物脆性的主要因素有植物细胞壁的原果胶变化、植物细胞膨压和植物组织结构等[10-12]。当芋茎含水量为40%时, 芋茎烘干失水过多, 细胞膨压下降, 细胞壁、细胞形态遭到破坏。因此, 酸芋茎色泽较暗淡, 硬度较差, 芋茎组织软化, 脆度减弱, 纤维感重, 感官评分较低；当含水量处于50%时, 虽然芋茎失水细胞膨压下降, 但细胞壁原果胶等变化不大, 在适宜盐溶液下仍可恢复芋茎细胞渗透平衡, 细胞膨压回升, 此时的酸芋茎色泽均匀, 组织结构较为致密, 软硬适中, 脆度较好, 感官评分较高；当芋茎含水量为60%时, 芋茎的细胞膨压受影响小, 组织结构较为致密, 但芋茎含水量过高, 导致腌制不够透彻, 芋茎不够酸脆, 稍许麻口, 感官评分较低。综上所述, 芋茎含水量范围为45%～55%, 酸芋茎护脆效果相对较好。

2.1.2 氯化钙添加量对酸芋茎护脆效果的影响试验结果

氯化钙添加量对酸芋茎护脆效果的影响见表4。

表4 氯化钙添加量对酸芋茎护脆效果的影响

由表4可知, 在一定的氯化钙添加量范围内, 随着氯化钙添加量的增大, 酸芋茎咀嚼性和感官评分先增大后减小, 硬度上升到一定程度后趋于稳定, 内聚性变化程度较小。当氯化钙添加量为0.05%时, 芋茎细胞失水细胞皱缩、细胞膨压下降, 芋茎脆性减弱, 氯化钙浓度偏低, 激活的果胶甲酯酶较少, 细胞间凝胶作用弱, 酸芋茎组织结构松散, 酸芋茎硬度与咀嚼性偏低, 脆度下降, 感官评分低；当氯化钙添加量为0.15%时, 氯化钙浓度适中, 激活果胶甲酯酶, 芋茎细胞间凝胶作用强, 酸芋茎硬度和咀嚼性适宜, 色泽均匀, 酸脆可口, 感官评分较高；当氯化钙添加量为0.25%时, 凝胶作用变化不大, 酸芋茎硬度较稳定, 但氯化钙添加过量, 影响细胞膨压, 且使酸芋茎带苦味, 硬化过度, 纤维感重, 口感较差。综上所述, 氯化钙添加量范围在0.10%～0.20%时, 酸芋茎护脆效果及品质较好。

2.1.3 食盐添加量对酸芋茎护脆效果的影响试验结果

食盐添加量对酸芋茎护脆效果的影响见表5。

由表5可知, 在一定的食盐添加量范围内, 随着食盐添加量的升高, 酸芋茎的硬度、咀嚼性和感官评价呈先上升后下降的趋势, 而内聚性则变化不大。当食盐添加量为12%时, 盐溶液浓度适中, 抑制了有害微生物繁殖生长, 减少酸芋茎因微生物生长繁殖而造成的酸软腐败、脆性减弱, 抑制果胶酶等细胞酶活性, 减少细胞结构被酶解, 酸芋茎脆度保持较好, 感官评价色泽均一, 酸脆可口, 感官评分较高；当食盐添加量为16%时, 盐溶液浓度过高, 酸芋茎细胞原生质层出现严重皱缩、损坏, 细胞组织结构被严重破坏, 细胞膨压下降, 质构测定硬度和咀嚼性相对下降, 芋茎脆度减弱, 且咸度太高, 味道较差, 感官评分低。综上分析, 高盐溶液有利于芋茎护脆, 但盐溶液浓度过高, 则会使芋茎咸味过重, 风味不佳, 且成本消耗升高。综合考虑, 食盐添加量范围为10%～14%时, 酸芋茎护脆效果及品质较好。

表5 食盐添加量对酸芋茎护脆效果的影响

2.2 响应面优化酸芋茎护脆工艺

2.2.1 响应面试验设计结果与分析

依据单因素试验确定氯化钙添加量、食盐添加量、含水量的取值范围, 以感官评分为参考指标, 利用Design Exper 8.0.6软件中的Box-behnken模式设计响应面试验。

响应面试验设计及结果见表6, 响应面二次多项回归模型方差分析见表7。

表6 响应面试验设计及结果

运用Design Exper 8.0.6对表6响应面试验数据进行多元回归拟合分析, 得到酸芋茎的感官评分（Y）对氯化钙添加量（A）、食盐添加量（B）和含水量（C）的二次多项回归模型方程为：Y=81.92-1.86A+0.54B-2.53C-0.25AB-0.87AC+2.87BC-5.91A2-3.81B2-3.78C2。由表8可知, 酸芋茎响应面回归模型极显著（p=0.0034, p＜0.01）, 方程决定系数R2=0.9253, 校正决定系数R2Adj=0.8292, 失拟项不显著（p=0.1504, p＞0.05）, 表明酸芋茎响应面回归模型可信度高, 与试验数据拟合程度较好, 误差较小, 可靠性高, 可运用该回归模型确定最佳工艺条件。由F值大小可判断氯化钙添加量、食盐添加量和原料含水量这3个因素对酸芋茎感官评价影响程度[13]。由表7可知, 3个因素对Y影响程度由大到小依次为C、A、B, 其中二次项A2、B2、C2影响极显著（p＜0.01）, 一次项A、C和交互项BC影响显著（p＜0.05）, 表明食盐添加量和含水量对酸芋茎的感官评分有交互作用。

表7 响应面二次多项回归模型方差分析

2.2.2 响应面交互作用分析

根据此二次多项回归方程, 做出各因素交互作用对酸芋茎感官评分影响的响应面3D图及等高线图。

氯化钙添加量和食盐添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图见图1, 含水量和氯化钙添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图见图2, 含水量和食盐添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图见图3。

图2 含水量和氯化钙添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图

图3 含水量和食盐添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图

由图1可知, 在一定范围内, 响应面均呈向上凸起的锅盖形状, 响应面向上凸起越明显、越尖锐, 因素值从低水平到适宜水平条件时, 响应值增长越快, 后随着因素值水平变化响应值迅速减小；等高线形状越接近椭圆形, 说明相应两因素交互作用对相应考查指标影响越强[14-15]。由图1可知, 因素A与B的等高线形状和因素A与C的等高线形状均近似圆形, 说明氯化钙添加量与食盐添加量交互作用、氯化钙添加量与含水量交互作用对酸芋茎感官评价影响较小, 因素B与C的等高线形状接近椭圆形, 所以食盐添加量与芋茎含水量交互作用对酸芋茎感官评价影响较大。

图1 氯化钙添加量和食盐添加量交互作用对酸芋茎感官评分影响的等高线图及响应面图

2.2.3 酸芋茎护脆最优工艺条件验证试验

通过Design Expert 8.0.6软件处理试验数据, 得出酸芋茎护脆最优工艺条件为氯化钙添加量0.14%, 食盐添加量11.90%, 芋茎原料含水量48.31%, 感官评价预测值为82.4分。考虑实际应用性, 将最优工艺条件修正为氯化钙添加量0.14%, 食盐添加量11.90%, 芋茎含水量48.0%, 依据此工艺条件进行3次平行验证试验, 酸芋茎的感官评分均大于或等于82.0分, 感官评分平均值为82.3分, 近似预测值。因此, 表明响应面分析法优化得出的回归模型符合实际, 可供酸芋茎护脆工艺参考。

3 结论

通过试验研究表明影响酸芋茎护脆因素的主次顺序为芋茎含水量＞氯化钙添加量＞食盐添加量, 酸芋茎护脆最优工艺条件参数为氯化钙添加量0.14%, 食盐添加量11.90%, 芋茎含水量48.0%, 该条件下酸芋茎护脆效果最优, 硬度适中, 咀嚼性、内聚性良好, 芋茎组织结构紧密, 口感脆爽、酸芋茎色泽均匀、无涩味、不麻口、咸酸适宜、酸脆可口, 风味独特, 可为酸芋茎的实际生产提供指导。