壓差膨化蘋果脆片的無硫護色研究

盧亞婷，羅倉學，王東方

（1.陜西科技大學生命科學與工程學院，陜西西安710021；2.陜西農產品加工技術研究院，陜西西安710021）

壓差膨化蘋果脆片的無硫護色研究

盧亞婷1，2，羅倉學1，王東方1

（1.陜西科技大學生命科學與工程學院，陜西西安710021；2.陜西農產品加工技術研究院，陜西西安710021）

針對壓差膨化前處理中蘋果的酶促褐變進行了無硫護色研究，通過單因素試驗、正交試驗研究了不同護色劑及其組合對蘋果片的護色效果的影響。試驗結果表明檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸對蘋果片護色效果影響較顯著，試驗中最佳的復配護色劑組合為：檸檬酸0.4%、抗壞血酸0.04%、氯化鈉1.0%；護色溫度是25℃，時間20min，使用該方法護色的蘋果片能很好抑制膨化前的酶促褐變。

蘋果脆片；無硫護色；壓差膨化；褐變

果蔬在加工中的去皮、切片等工藝會引起酶促褐變的發生，嚴重影響果蔬制品的顏色和品質。因此，減少褐變、降低損失一直是果蔬加工研究中的熱點[1]。大量研究及實踐表明，亞硫酸鹽具有很好的抑制酶促褐變的效果[2]，但因含硫物質的殘留對人身體有害，所以逐漸被限制使用。加之近年來，食品安全問題備受消費者關注，所以，尋求亞硫酸鹽的替代物進行無硫護色成為目前國內外學者研究的熱點[3]。本研究以蘋果為對象，研究蘋果片壓差膨化前的無硫護色技術，為壓差膨化果蔬脆片關鍵技術提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

富士蘋果（直徑8 cm～10 cm），市售；檸檬酸、氯化鈉：天津天力化學試劑有限公司；β-環糊精：禮泉化工有限實業公司；抗壞血酸：天津市紅巖化學試劑廠；氯化鈣：天津市大陸化學試劑廠。

1.1.2 儀器

101-2型電熱鼓風干燥箱：北京科偉永興儀器有限公司；MA-50快速水分測定儀、S323S型電子天平：德國賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；BCD-196冷藏柜：青島海爾股份有限公司；CM-5分光測色儀：日本可尼卡美能達株式會社；

1.2 實驗方法

1.2.1 色澤的測定

CM-5分光測色儀進行測定。

L*a*b*值，L*值表示色澤的明亮度，L*值的范圍是從0-100，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*值越大，表示亮度越高、褐變越輕，L*值越小，表示褐變越嚴重。

1.2.2 褐變度的計算

鮮切蘋果片用色度儀立即測其L*a*b*值，分3次測量取其平均值，經不同復配護色溶液和不同溫度時間條件下護色后的蘋果片分三次測量取平均值，計算褐變度ΔE*。ΔE*值越小表明褐變越小[4]。

2 實驗設計

2.1 無硫護色劑的選擇

大量的研究表明，酶促褐變主要是由果蔬中所含有的多酚氧化酶所導致的[5]，當果蔬受到機械損傷或處或者由于不良環境的影響，植物組織細胞被破壞，導致氧大量侵入。多酚氧化酶（PPO）在O2的參與下催化酚類物質氧化成醌，醌類進一步聚合為黑色物質，嚴重影響其感官質量及其營養價值，鮮切蘋果中PPO活性增加導致組織快速褐變。其發生具備3個條件，即酶，氧氣和底物。針對酶促褐變發生的條件，常用的果蔬無硫護色劑主要包括酸類試劑、還原劑、螯合劑、巰基化合物、離子化合物和包埋劑等，見表1。

表1 部分護色劑的抑制褐變機理Table1 Antibrowning mechanism of main chemical reagents

在眾多的無硫護色劑中，由于抗壞血酸和檸檬酸都是酸性護色液，可以抑制氧化酶活性，使酶促反應減弱，從而表現出一定的護色能力；氯化鈉在一定濃度下可以驅除水溶液中的氧氣，使酚類底物難以與氧氣接觸，同時一定濃度的鹽對酶蛋白有一定的抑制作用[6]；β-環糊精的疏水空腔具有生成包絡物的能力，可使許多活性成分與環糊精生成復合物，使包絡物減少氧化，物化性質更穩定[7-8]。浸鈣可抑制PPO的活性，維持細胞膜的完整性[9]。因此，本節將初步選擇NaCl、檸檬酸、抗壞血酸、β-環糊精和氯化鈣作為蘋果片的無硫護色劑。

2.2 無硫護色劑單因素試驗

取蒸餾水配制不同種類和濃度的護色液，將蘋果去皮、去核橫向切分成5mm厚的均勻薄片并按照料液（g/m L）比為1∶6置于護色液中。在25℃下護色20mim后取出，除去表面護色液，放入已經預熱至80℃的電熱恒溫鼓風干燥箱中，干燥至水分含量為30%左右取出，待冷卻后，測定其色值。通過單因素試驗，篩選出對護色效果影響顯著的護色劑及其閾值。無硫護色劑單因素試驗設計見表2。

表2 蘋果片單因素護色試驗設計Table2 Single factor experimental design for color-fixing of fresh-cut apples

2.3 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，選擇對護色效果較為顯著的護色劑種類，進行L9（34）正交試驗，以確定復配護色劑的組成。試驗設計見表3。

表3 正交因素水平表Table3 Factors and levels

3 結果與分析

3.1 單因素試驗結果與分析

3.1.1 檸檬酸對蘋果片護色效果的影響

檸檬酸濃度對蘋果片護色效果的影響見圖1。

圖1 檸檬酸濃度對蘋果片護色效果的影響Fig.1 Effect of citric acid concentration on color protection of apple chips

由圖1可以看出，當檸檬酸濃度在0.4%～0.8%時，隨著濃度的增大，蘋果片的護色效果顯著增強。由于檸檬酸具有調節環境pH的作用，隨著檸檬酸濃度的增大，溶液的pH逐漸減小，當檸檬酸的濃度達到一定的值以后，蘋果片中的多酚氧化酶活性受到強烈的抑制。隨著pH的繼續減小，多酚氧化酶的活性基本維持在最低水平保持不變。由以上分析可以看出檸檬酸濃度在0.4%～0.8%之間能有效地抑制褐變。

3.1.2 抗壞血酸對蘋果片護色效果的影響

抗壞血酸濃度對蘋果片護色效果的影響見圖2。

圖2 抗壞血酸濃度對蘋果片護色效果的影響Fig.2 Effect of ascorbic acid concentration on color protection of apple chips

由圖2可以看出，當抗壞血酸濃度在0.02%～0.08%時，隨著濃度的增大，L*值變大，蘋果片色澤越好；隨著抗壞血酸濃度的繼續增加，L*值減小，原因是抗壞血酸在高溫的條件下不穩定，添加過量后，自身被氧化后形成的產物能與氨基酸發生褐變反應，抵消了其抗褐變的效果。因此，抗壞血酸濃度在0.06%～0.08%之間護色效果較明顯。

3.1.3 氯化鈉對蘋果片護色效果的影響

氯化鈉濃度對蘋果片護色效果的影響見圖3。

圖3 NaCl濃度對蘋果片護色效果的影響Fig.3 Effect of Nacl concentration on color protection of apple chips

由圖3可以看出，當氯化鈉濃度在0.4%～0.8%之間不斷增大時，蘋果片的護色效果逐漸增強；隨著氯化鈉濃度的增加，護色效果逐漸恒定。原因在于，氯化鈉可以降低蘋果片中氧的含量，抑制褐變的發生。當氯化鈉濃度較低時，鹽溶液的濃度不足以排除原料內部的氧，隨著濃度的逐漸增大，原料內部的氧被逐漸排除在原料外，破壞了發生褐變的環境，抑制了褐變的發生；當氯化鈉濃度較高時，氧濃度和酶活性降低，因此護色效果基本恒定。結合以上分析，以及考慮到氯化鈉濃度對口感的影響，氯化鈉濃度在0.4%～0.8%之間護色效果好。

3.1.4 β-環糊精對蘋果片護色效果的影響

β-環糊精濃度對蘋果片護色效果的影響見圖4。

圖4 β-環糊精濃度對蘋果片護色效果的影響Fig.4 Effect of Beta-Cyclodextrin concentration on color protection of apple chips

由圖4可以看出，蘋果片的護色效果隨著β-環糊精濃度的增大緩慢增加。因為β-環糊精分子較大，但是進入蘋果片組織中的β-環糊精數量很少。所以，隨著β-環糊精濃度的增加，對蘋果的L*值影響不大。

3.1.5 氯化鈣對蘋果片護色效果的影響

氯化鈣濃度對蘋果片護色效果的影響見圖5。

由圖5可以看出，當氯化鈣濃度在0.05%～0.25%之間不斷增大時，蘋果片的護色效果逐漸增強；隨著氯化鈣濃度的繼續增加，蘋果片的L*值變化緩慢，對蘋果片護色效果不明顯。當氯化鈣濃度大于0.45%時，蘋果產生不良氣味，因此氯化鈣濃度應選擇在0.15%～0.35%的濃度范圍。

圖5 氯化鈣濃度對蘋果片護色效果的影響Fig.5 Effect of CaCl2concentration on color protection of apple chips

3.2 正交試驗結果與分析

將鮮切的蘋果片立即測量其色值，測量結果取平均值，L*=82.56、a*=0.25、b*=27.60。經9種不同復配溶液護色后測量L*、a*、b*值，取3次測量的平均值（方法同單因素），試驗結果及分析見表4。

根據表4的測量結果進行褐變度分析及極差分析，結果見表4。

表4 正交試驗褐變度分析Table4 The results of browning degree analysis of orthogonal experiment

由褐變度分析結果可以看出當ΔE*=3.39時褐變度最小，對應的組合為A2B3C1。由表的正交試驗極差分析結果可以看出，試驗所選的3個因素中，護色效果強弱順序依次為：氯化鈉＞檸檬酸＞抗壞血酸，優選的最佳組合為：A2B3C3。因此需要對篩選出的組合做對照試驗。

3.3 對照試驗及結果

取蒸餾水分別按照A2B3C1的組合Ⅰ和A2B3C3的組合Ⅱ配置600mL的復配護色液各3份，做對照試驗，試驗結果見表5。

表5 對照試驗結果及分析Table 5 Comparation experiment result

由表5可以看出，兩組對照試驗的相對誤差均小于5%，A2B3C1護色劑護色后的褐變度總體均小于A2B3C3，因此優選的護色劑組合為A2B3C1，即0.04%的抗壞血酸和1.0%的氯化鈉和0.4%的檸檬酸。

4 結論

針對壓差膨化前處理中蘋果片的酶促褐進行的無硫護色研究，優選的無硫護劑組合為：0.04%的抗壞血酸和1.0%的氯化鈉和0.4%的檸檬酸，在25℃下，按照料液（g/mL）比為1∶6取適量的蘋果薄片投入到復配護色液中進行護色20min，護色效果良好。

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Research of Sulfur Free Color Protection on Puffed Apple Chips

LU Ya-ting1，2，LUO Cang-xue1，WANG Dong-fang1
（1.College of Life Science&Engineering，Shaanxi University of Science&Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China；2.Shaanxi Research Institute of Agricultural Products Processing Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

This paper researched the problem of sulfur free color protection about the enzymatic browning of apple processing occurred in pretreatment of differential expansion.Using the single factor tests and orthogonal tests，studied the color-protecting effects of different color protection agents and their combinations on apple slices.The results showed that citric acid，sodium chloride and ascorbic acid have obvious color-protecting effects on the apple slice.The orthogonal experiment established the best complex combination，the results were that0.4%citric acid，0.04% ascorbic acid，1.0%sodium chloride，the best color temperature was25℃，and time was20minutes.Use this method can get better color-protecting effect.

apple slices；sulfur free color protection；explosion puffing；browning

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.01.005

2014-07-30

咸陽市科技局項目（2012K06-08）；西安市未央區科技計劃項目（201407）

盧亞婷（1979—），女（漢），碩士，研究方向：農產品深加工及綜合利用。