復(fù)合生物保鮮劑的研制及對鮮食玉米保鮮的初步研究

尹天罡,何余堂,*,解玉梅,田煥芹,高虹妮,劉 賀,馬 濤

(1.渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院,遼寧錦州 121013；2.遼寧省食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心,遼寧錦州 121013)

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復(fù)合生物保鮮劑的研制及對鮮食玉米保鮮的初步研究

尹天罡1,2,何余堂1,2,*,解玉梅1,田煥芹1,高虹妮1,2,劉 賀1,2,馬 濤1,2

(1.渤海大學(xué)化學(xué)化工與食品安全學(xué)院,遼寧錦州 121013；2.遼寧省食品貯藏加工及質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心,遼寧錦州 121013)

鮮食玉米采收后品質(zhì)下降快,需進行保鮮延長貨架期。以生物活性物質(zhì)為原料研制復(fù)合保鮮劑,對鮮食玉米進行保鮮。選取殼聚糖、花粉多糖、茶多酚濃度及斯潘-80:吐溫-80比例4個因素,采用正交實驗設(shè)計進行優(yōu)化。以優(yōu)化的復(fù)合保鮮劑對鮮食玉米保鮮,分析水分、硬度與感官品質(zhì)的變化。結(jié)果表明,復(fù)合保鮮劑最佳配方為:殼聚糖濃度1.6%,花粉多糖濃度1.5%,茶多酚濃度0.25%、斯潘-80和吐溫-80比例為1∶1.5。經(jīng)保鮮劑處理的鮮食玉米在貯藏30d時保持較好的鮮食品質(zhì),而對照貯藏5d后鮮食品質(zhì)明顯下降,10d時品質(zhì)明顯變差；說明復(fù)合保鮮劑對鮮食玉米的保鮮效果明顯。

鮮食玉米,復(fù)合生物保鮮劑,保鮮

鮮食玉米富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、賴氨酸等營養(yǎng)成分,營養(yǎng)豐富、口感細膩、風(fēng)味獨特,能滿足營養(yǎng)、保健的消費需求,深受消費者喜愛,在國內(nèi)外市場十分暢銷。鮮食玉米可脫粒加工成罐頭,速凍食品,飲料等；除此之外,廣泛應(yīng)用于食品、紡織、造紙等工業(yè)領(lǐng)域[1]。

表1 鮮食玉米感官評分標準Table1 Sensory evaluation standard of fresh corn

鮮食玉米收獲后,籽粒呼吸旺盛,營養(yǎng)成分變化快,易失水,造成品質(zhì)下降,給貯藏帶來一定難度,因此,需要進行保鮮才可以延長貨架期[2]。鮮食玉米貯藏保鮮技術(shù)方法較多,如常溫保鮮,低溫保鮮,真空包裝保鮮,氣調(diào)保鮮,輻照保鮮,其它保鮮技術(shù)等[3-7]。由于鮮食玉米呼吸旺盛,營養(yǎng)成分不斷變化,加上微生物滋生,導(dǎo)致鮮食品質(zhì)不斷下降；一般保鮮技術(shù)可以延緩品質(zhì)下降,但不能長期保持鮮食玉米的口感與風(fēng)味；存在保鮮期短,工藝流程多,技術(shù)要求嚴格,需要專門設(shè)備,成本高等缺點[8-9]。需要改進現(xiàn)有保鮮技術(shù),或研究新型保鮮材料等,以解決鮮食玉米在加工、貯藏、保鮮方面存在的問題[10]。近年來,食品保鮮材料的研究不斷深入,生物保鮮劑在果蔬貯藏保鮮中得到應(yīng)用。以脂類、蛋白質(zhì)、多糖等為材料的保鮮劑,可抑制果蔬的呼吸作用,降低果蔬褐變速率,阻止微生物污染,對果蔬具有保鮮作用[11]。殼聚糖具有良好的成膜性、保濕性,花粉多糖具有較好的抗菌作用,茶多酚具有抗氧化作用,本研究以這些生物活性物質(zhì)為主要原料,研制復(fù)合保鮮劑,并對鮮食玉米進行保鮮處理,通過分析貯藏過程中鮮食玉米的品質(zhì)變化,探討其保鮮效果,為鮮食玉米的貯藏保鮮提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮玉米 墾粘4號,產(chǎn)地為遼寧省錦州；殼聚糖(脫乙酰度≥85%) 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；花粉多糖 從玉米花粉中分離、提取、純化所得；茶多酚 羅蓋特(中國)精細化工有限公司；冰乙酸,吐溫-80,斯潘-80 天津市化學(xué)試劑一廠。

質(zhì)構(gòu)儀TA.XTplus 北京超技儀器有限公司；高壓均質(zhì)機GJJ-0.03/100 上海諾尼輕工機械有限公司；烘箱 DHG-9075A,上海一恒科技有限公司；水浴鍋HH-4 深圳市鼎鑫宜實驗設(shè)備有限公司；電子天平JY5002 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 復(fù)合生物保鮮劑的制備 復(fù)合生物保鮮劑的主要成分為殼聚糖、花粉多糖、茶多酚、斯潘-80與吐溫-80(乳化劑)等。稱取殼聚糖溶于0.5%冰乙酸溶液中；配制花粉多糖水溶液,與茶多酚,斯潘-80,吐溫-80等混溶,再與殼聚糖溶液混勻后均質(zhì)備用。

1.2.2 單因素實驗 選取殼聚糖濃度、花粉多糖濃度、茶多酚濃度、斯潘-80與吐溫-80比例共4個因素,進行復(fù)合生物保鮮劑配方研制單因素實驗。在四個因素中,固定其中三個因素的水平不變,研究一種因素的不同水平對實驗結(jié)果的影響；分別研究不同濃度殼聚糖(0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%),不同濃度花粉多糖(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%),不同濃度茶多酚(0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%),斯潘-80和吐溫-80的比例(1∶0.5、1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5)(斯潘-80濃度為0.06%,吐溫-80濃度依次為0.03%,0.06%,0.09%,0.12%,0.15%)對鮮玉米的保鮮效果。

鮮玉米在復(fù)合生物保鮮劑中浸泡10min,取出瀝干后于4℃冷藏條件下貯藏20d,然后進行感官評定。

1.2.3 正交實驗設(shè)計 在單因素實驗基礎(chǔ)上,采用L9(34)正交實驗設(shè)計進行復(fù)合生物保鮮劑的優(yōu)化,各因素水平見表2。對鮮食玉米進行保鮮,處理方法與感官鑒定方法同1.2.2。

表2 正交實驗因素與水平Table2 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.4 鮮食玉米保鮮品質(zhì)測定 以優(yōu)化的復(fù)合保鮮劑對鮮食玉米進行保鮮,在4℃冷藏條件下貯藏,定期(在貯藏0、5、10、15、20、25、30d時)測定鮮食玉米的水分含量、硬度等,并進行感官評定以分析鮮食玉米保鮮效果。處理方法同上,重復(fù)兩次,以未進行保鮮劑處理為空白對照。

采用干燥法測定水分含量[12]。利用質(zhì)構(gòu)儀測定硬度:采用P10柱形探頭,TPA測試條件為:測前速率1mm/s,測試速率2mm/s,測后速率2mm/s,壓縮程度設(shè)為70%,停留間隔5s,觸發(fā)值5g。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗對鮮食玉米保鮮效果的影響

2.1.1 殼聚糖對鮮食玉米保鮮效果的影響 不同濃度殼聚糖對鮮食玉米保鮮效果的影響見圖1,隨著殼聚糖的濃度增加,鮮玉米的保鮮效果逐步增加,當殼聚糖濃度為1.6%時,感官評分最高,即保鮮效果最好,之后殼聚糖濃度的增加,感官評分不再增加,所以殼聚糖濃度為1.6%時,保鮮效果最好。

圖1 殼聚糖濃度對鮮食玉米保鮮的影響Fig.1 Effect of chitosan concentration on fresh corn preservation

2.1.2 花粉多糖對鮮食玉米保鮮效果的影響 不同濃度花粉多糖對鮮食玉米保鮮效果的影響見圖2,隨著花粉多糖的濃度增加,鮮玉米的保鮮效果逐步增加,當花粉多糖濃度為1.5%時,感官評分最高,即保鮮效果最好,之后繼續(xù)增加花粉多糖的濃度,感官評分不再有明顯的增加,所以花粉多糖濃度為1.5%時,保鮮效果最好。

圖2 花粉多糖濃度對鮮食玉米保鮮的影響 Fig.2 Effect of pollen polysaccharide concentration on fresh corn preservation

2.1.3 茶多酚對鮮食玉米保鮮效果的影響 不同濃度茶多酚對鮮食玉米保鮮效果的影響見圖3,隨著茶多酚的濃度增加,鮮玉米的保鮮效果逐步增加,當茶多酚濃度為0.25%時,感官評分最高,即保鮮效果最好,之后繼續(xù)增加茶多酚的濃度,感官評分不再有明顯的增加,所以茶多酚濃度為0.25%時,保鮮效果最好。

圖3 茶多酚濃度對鮮食玉米保鮮的影響 Fig.3 Effect of tea polyphenols concentration on fresh corn preservation

2.1.4 斯潘-80和吐溫-80對鮮食玉米保鮮效果的影響 不同濃度比例的斯潘-80和吐溫-80對鮮食玉米保鮮效果的影響見圖4,隨著斯潘-80和吐溫-80的比例增加,鮮玉米的保鮮效果逐步增加,當斯潘-80和吐溫-80的比例為1∶2.0時,感官評分最高,即保鮮效果最好,之后繼續(xù)增加斯潘-80和吐溫-80的比例,感官評分不再有明顯的增加,所以斯潘-80和吐溫-80的比例為1∶2.0時,保鮮效果最好。

圖4 斯潘-80和吐溫-80對鮮食玉米保鮮的影響 Fig.4 Effect of Span 80 and Tween 80 on fresh corn preservation

2.2 正交實驗結(jié)果分析

從表3看到,從極差分析表明,對鮮玉米保鮮效果影響大小的順序依次為:殼聚糖濃度(A)>花粉多糖濃度(B)>斯潘-80∶吐溫-80(D)>茶多酚濃度(C)。

表3 復(fù)合保鮮劑正交實驗結(jié)果Table3 Orthogonal test results of composite fresh-keeping agents

從表3的感官評定的直觀分析中看到,評分最高的是處理5,即復(fù)合生物保鮮劑的最佳組合為A2B2C3D1；從極差分析中看到復(fù)合保鮮劑的最佳處理組合為A2B2C2D1,兩個組合不同的是C3和C2,C是弱因素,即對保鮮效果影響不大,從節(jié)約成本考慮,可以選擇茶多酚添加量少的C2,即茶多酚濃度為0.25%為好。所以最終確定復(fù)合保鮮劑為:殼聚糖濃度為1.6%、花粉多糖濃度為1.5%,茶多酚濃度為0.25%,斯潘-80和吐溫-80為1∶1.5時,對鮮食玉米的貯藏保鮮效果最佳。以最佳組合A2B2C2D1配制的復(fù)合保鮮劑對鮮玉米進行保鮮,通過感官鑒定,評分平均值達到91.8分,保鮮效果好。

2.3 復(fù)合生物保鮮劑對鮮食玉米保鮮效果的影響

2.3.1 復(fù)合保鮮劑對鮮食玉米感官品質(zhì)的影響 鮮食玉米在貯藏過程中,其籽粒的色澤、形態(tài)、滋味等感官品質(zhì)均會發(fā)生較大變化。從圖5看到,對照在貯藏0～5d時,感官品質(zhì)可保持較好的狀態(tài),貯藏5d后品質(zhì)開始明顯下降,貯藏10d后食用性能明顯變差。而經(jīng)過復(fù)合保鮮劑處理的鮮食玉米在貯藏30d時,依然保持較好的色、香、味等感官品質(zhì)。經(jīng)t檢驗分析(t=4.15,p(T<=t)=0.00598),說明復(fù)合生物保鮮劑對鮮食玉米的保鮮效果極其顯著。

圖5 鮮食玉米保鮮品質(zhì)分析Fig.5 Analysis on preservation quality of fresh corn

2.3.2 復(fù)合生物保鮮劑對鮮食玉米水分含量的影響 鮮食玉米呼吸作用旺盛,在貯藏過程中水分容易散失。經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理的鮮食玉米在貯藏過程中水分含量下降緩慢,在30d時含水量依然保持60.2%(見圖6)。而對照鮮食玉米的水分含量隨貯藏時間延長下降明顯,第10d時含水量降至56.7%,第15d時含水量降至51.5%,第30d時含水量降至41.4%,貯藏期間水分失去了28.4%。說明復(fù)合生物保鮮劑可有效減少玉米的水分散失,有助于鮮食玉米保鮮。

圖6 鮮食玉米水分含量變化分析Fig.6 Analysis on moisture content change of fresh corn

2.3.3 復(fù)合生物保鮮劑對鮮食玉米硬度的影響 貯藏過程中鮮食玉米水分散失與營養(yǎng)成分的變化,導(dǎo)致表皮增厚,籽粒變硬。從圖7可看出,貯藏5d時,經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理的鮮食玉米與對照的硬度差別不明顯；隨著貯藏時間的延長,經(jīng)復(fù)合保鮮劑處理的鮮食玉米的硬度緩慢增加,變化較小,貯藏30d時硬度僅為31.89N；而對照的硬度則快速增加,貯藏10d時對照的硬度達到36.58N,貯藏30d時硬度達到80.26N。說明復(fù)合生物保鮮劑可有效延緩鮮食玉米籽粒變硬,保持良好的鮮食品質(zhì)。

圖7 鮮食玉米硬度變化分析Fig.7 Analysis on hardness change of fresh corn

3 結(jié)論

復(fù)合生物保鮮劑的最佳配方為:殼聚糖濃度1.6%,花粉多糖濃度1.5%,茶多酚濃度0.25%、斯潘-80和吐溫-80的比例為1∶1.5，評分平均值達到91.8分。

以最佳配方配制的復(fù)合生物保鮮劑對鮮食玉米進行保鮮,結(jié)果可有效地保持鮮食玉米的感官品質(zhì),抑制水分散失,延緩硬度下降,說明復(fù)合保鮮劑對鮮食玉米的保鮮有明顯的效果。

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Development of composite biological fresh-keeping agent and preliminary research of fresh corn preservation

YIN Tian-gang1,2,HE Yu-tang1,2，*,XIE Yu-mei1,TIAN Huan-qin1,GAO Hong-ni1,2,LIU He1,2,MA Tao1,2

(1.College of Chemistry,Chemical Engineering and Food Safety,Bohai University,Jinzhou 121013,China；2.Engineering and Technology Research Center of Food preservation,Processing and Safety Control of Liaoning Province,Jinzhou 121013,China)

Fresh-keeping is required to extend the shelf life of fresh corn because of rapid dropping in quality of fresh corn after harvest. Bioactive substances were used as material to develop composite bidoyical fresh-keeping agent for fresh corn preservation. The four factors such as chitosan,pollen polysaccharide,tea polyphenols concentration,proportion of span-80 and tween-80 were selected and the orthogonal experimental design was used to carry out technology optimization. The optimized fresh-keeping agent was used for fresh corn preservation. The changes in moisture,hardness and sensory quality of fresh corn were analyzed. The results showed that the optimized formula of composite biological fresh-keeping agent was chitosan concentration 1.6%,pollen polysaccharide concentration 1.5%,tea polyphenols concentration 0.25%,proportion of span-80 and tween-80 1∶1.5. It was found that the pretreated fresh corn with the fresh-keeping agent maintained good fresh-eating quality during the storage period of 30d,whereas fresh-eating quality of the control descended obviously after 5d storage and became worse in 10d storage. The research showed that the composite fresh-keeping agent had obvious preservation effect on fresh corn.

fresh corn;composite biological fresh-keeping agent;fresh-keeping

2014-07-14

尹天罡(1989-),男,在讀碩士生,研究方向:糧油植物蛋白工程。

*通訊作者:何余堂(1967-),男,博士,教授,研究方向:糧油植物蛋白與食品生物技術(shù)。

遼寧省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目(L2012399)；國家自然科學(xué)基金青年項目(31201385)；遼寧省食品安全重點實驗室暨遼寧省高校重大科技平臺開放課題(LNSAKF2011014)。

TS205.9

A

:1002-0306(2015)09-0057-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.003