鮮切百合鱗莖的加工工藝研究

張森旺，徐建國，顧震，徐剛（江西省科學院應用化學研究所，江西南昌330096）

鮮切百合鱗莖的加工工藝研究

張森旺，徐建國，顧震，徐剛
（江西省科學院應用化學研究所，江西南昌330096）

以百合鱗莖為原料，通過超聲波清洗、涂膜等處理加工成鮮切百合鱗莖產品。采用單因素試驗及響應面法優化對工藝參數進行優化，試驗表明，鮮切百合鱗莖的最佳工藝為：超聲時間為5min、超聲功率為535W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃。

鮮切百合；超聲波；殼聚糖

百合鱗莖是單子葉植物亞綱百合鱗莖科（Liliaceae）百合鱗莖屬（Lili-um）的總稱。江西萬載龍芽百合鱗莖作為一種食用百合鱗莖，其肉質鱗片內含豐富的生淀粉、生物堿、蛋白質、脂肪和多種維生素及鈣磷鐵等元素，具有滋補養陰、潤肺止咳、清心安神功效［1-3］。

目前百合鱗莖主要產品形式有：冷藏鮮百合鱗莖、干百合鱗莖片、百合鱗莖淀粉及其衍生產品等。由于百合鱗莖本身滋味不典型，營養物質及芳香物質容易隨著加工強度的增加而喪失，因而市場上一直未有比較暢銷的深加工產品，而百合鱗莖在冷藏的過程中，由于其本身含有豐富的多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）等活性酶，以及自土壤中帶來的微生物，容易致使百合鱗莖在貯藏過程中發生紅變、褐變以及霉爛等不良變化，影響出品率［4］。

本文以江西萬載龍芽百合鱗莖為原料［3］，利用超聲清洗處理，達到對鮮切百合鱗莖進行傷口修復、降低微生物污染，制備出一種潔凈、食用方便、貨架期長的產品［5］。

1　材料與方法

1.1材料

百合鱗莖：由江西省萬載縣綠泉種植農民合作社提供，要求無病蟲害、無機械損傷、鱗片肥厚及個大色白；WT-1200超聲機：濟寧市任城區萬通超聲儀器設備廠；殼聚糖溶液：將殼聚糖溶于1%的乙酸溶液，制成0.5%～2%不等濃度的殼聚體透明液。

1.2方法

1.2.1褐變指數的測定

百合鱗莖褐變指數的測定：將百合鱗莖褐變嚴重程度分為5級，1級為無褐變，記為0分；2級為0%～25%百合鱗莖褐變，記1分；3級為25%～50%百合鱗莖褐變，記2分；4級為50%～75%百合鱗莖褐變，記3分；5級為75%～100%百合鱗莖褐變，計4分［6］。

褐變指數按下式計算

1.2.2微生物指標及評價方法［7］

分別參照國家標準GB 4789.2-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》，用滅活率表示處理效果，滅活率的計算方法如下：

滅活率/%=（1-A1/A0）×100

式中：A0、A1分別為超聲處理前后，樣品所含菌落數。

1.3制作工藝及工藝要點

1.3.1水洗、整理

洗去百合鱗莖上面的泥沙及其它污物，剔除紅變或者褐變了的鱗片。

1.3.2超聲清洗

用超聲處理器對百合鱗莖鱗片進行處理，超聲功率為300 W～900 W紫外處理時間5 min～40 min。

1.3.3涂膜

將百合鱗片分成的8組，每2組用一個濃度的殼聚糖涂膜液處理1 min，重復3次。并以清水浸泡作為對照。然后將處理過的百合鱗片快速吹干，使得鱗片表面形成一層均勻的半透膜，裝盒后用保鮮膜封好，并做好標記，在常溫下（21℃～25℃）貯藏5 d，每天測定其菌落總數以及褐變指數；在0℃～8℃下貯藏25 d，每天測定其褐變指數，貯藏環境的相對濕度要求控制在65%～85%。

1.4單因素試驗

以菌落總數、大腸菌總數以及褐變指數為指標，研究超聲功率、超聲時間、殼聚糖濃度以及貯藏溫度對各項考察指標的影響。

1.5響應面優化試驗

在單因素試驗結果的基礎上，采用中心組合Box-Behnken設計方案進行試驗設計，其中影響因素超聲功率、超聲時間、殼聚糖濃度及貯藏溫度分別用A、B、C、D表示，以褐變指數為評價指標，試驗因素與水平設計表見表1。

表1　響應面優化試驗因素與水平Table 1　Response surface optimization test factors and levels

2　結果與討論

2.1單因素試驗

2.1.1超聲功率對微生物滅活率及褐變指數影響在200 W～1 000 W范圍內調節超聲清洗機功率對百合鱗莖進行10 min的超聲清洗，經涂膜后常溫貯藏5 d，考察不同功率超聲清洗工藝對鮮切百合鱗莖微生物滅活率以及褐變指數的影響，其結果見圖1。

圖1　超聲功率對微生物滅活率及產品褐變指數的影響Fig.1　Effect of ultrasonic power on microbial inactivation rate and product browning index

由圖1可知，百合的微生物滅活率隨著超聲功率的增大而增大，但是當功率達到800 W時增加則不明顯。這是由于，超聲作用能有效去除百合表面附著的微生物，只是由于超聲清洗的空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中，對污垢層的直接反復沖擊，一方面破壞污物與清洗件面的吸附，另一方面也會引起污物層的疲勞破壞而脫離［8］。隨著超生功率的增大，百合所帶微生物的滅活率不斷增大，當功率增加到800 W時，相比700 W時的微生物滅活率僅增加4.25%，增加不明顯；百合的褐變指數則是隨著超聲功率的增加呈V字形變化，超聲功率從200 W開始隨著功率增大，在500 W時達到最低值，之后則隨著功率的增大而增大，這是由于超聲處理可以雖然可以清楚百合表面的污物、微生物等，但是隨著功率的增加，也會對百合的細胞組織進行破壞，從而加速百合細胞內的酚類底物與過氧化物酶的接觸，從而加速百合的褐變。綜合以上分析，百合的超聲處理功率宜在400 W～800 W范圍內選擇。

2.1.2超聲時間對褐變指數及微生物滅活率的影響

在2 min～15 min超聲時間范圍內，500 W功率對百合鱗莖進行的超聲清洗，經涂膜后常溫貯藏5 d，考察不同功率超聲清洗工藝對鮮切百合鱗莖微生物滅活率以及褐變指數的影響，其結果見圖2。

圖2　超聲時間對微生物滅活率及產品褐變指數的影響Fig.2　Effects of ultrasonic time on microbial inactivation rate and product browning index

由圖2可知，隨著超聲時間的延長，在處理9 min的時候褐變指數有一個極小值，指數由于超聲波處理百合有助于清洗百合表面附著的微生物、細小的沙粒等雜質，減少對百合表皮的生物污染及物理損傷，但是隨著處理時間延長，超聲波將對百合的細胞組織產生較大的破壞，導致百合中的酚類物質、空氣中的氧氣在其自身所帶酶的催化作用下發生褐變反應，特別是處理時間達到13 min時，褐變指數的增長量是處理11 min褐變指數的1.42倍；而百合中微生物的滅活率則是隨著超聲處理時間的延長而加速增長，處理15min之前加速度增長較快，而15 min之后則較13 min增長僅有4.3%，小于5%，增長不顯著。綜合處理時間對百合褐變指數以及微生物滅活率的影響，選擇9 min至15 min處理作為百合超聲處理的最佳處理時間范圍。

2.1.3殼聚糖濃度對褐變指數的影響

殼聚糖濃度對產品褐變指數的影響見圖3。

圖3　殼聚糖濃度對產品褐變指數的影響Fig.3　Effect of chitosan concentration on the product′s browning index

如圖3所示，百合的褐變指數隨著殼聚糖濃度的增加而減小，并在殼聚糖濃度1.5%的時候褐變指數達到最小值，隨后隨著殼聚糖濃度增加褐變指數呈上升趨勢，這是由于采用殼聚糖對百合鱗莖進行涂膜，能有效地阻斷百合與空氣中氧氣的接觸，減少由于百合中酚類物質氧化所帶來的褐變反應，但是隨著殼聚糖濃度增加，殼聚糖所成膜的厚度增加，影響百合植物細胞的呼吸作用，破壞細胞的正常生理活動，使得氧化反應的底物更容易與催化酶接觸，導致產品褐變。因而殼聚糖濃度宜選擇在1.5%附近。

2.1.4貯藏溫度對百合鱗莖褐變系數的影響

經過保鮮處理的百合用裝于塑料盒內，并覆以保鮮膜，置于0℃～8℃保鮮庫內進行貯藏試驗，貯藏25 d后，以褐變指數為評價指標尋求百合鱗莖鮮切產品的最佳貯藏溫度，試驗結果如圖4。

圖4　貯藏溫度對產品褐變指數的影響Fig.4　Effect of storage temperature on browning index of products

如圖4所示，隨著貯藏溫度的上升，百合的褐變指數也不斷上升，但是溫度上升至4℃以后，褐變指數的上升較快，6℃時以達4℃時的201%。這是由于在低溫貯藏過程中，百合鱗莖的酶活力得到有效抑制，且植物細胞的呼吸作用也能較大程度地減緩，而百合鱗莖所帶微生物的活性也受到抑制而處于休眠狀態，從而有效抑制了百合鱗莖的褐變，但是隨著貯藏溫度的升高，效果較弱，因而本研究所選用的百合鱗莖產品的貯藏溫度宜控制在0℃～4℃。

2.2響應面優化試驗

2.2.1響應面試驗結果

根據因素與水平設計試驗方案，采用響應面法進行優化，試驗方案與結果見表2。

表2　Box-Behnken響應面試驗設計與結果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design andresults

續表2Box-Behnken響應面試驗設計與結果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design and results

利用Design-Expert軟件對試驗數據進行多元回歸擬合，得到褐變指數對超聲處理功率（W）、超聲處理時間（min）、殼聚糖濃度（%）、貯藏溫度（℃）的二次多項回歸模型為：褐變指Y=11.18+2.30×A+6.07×B-0.68× C+6.30D+0.45×A×B-1.07×A×C-2.58×A×D+0.000×B× C+6.07×B×D-6.25×C×D+0.41×A2+6.77×B2+8.32×C2+ 10.01D2，對該模型進行顯著性檢驗結果見表3。

表3 回歸模型的方差分析結果Table 3　Analysis of variance of regression model

由表3可知，模型的F值顯著，P=0.000 2＜0.01，本試驗所選用的二次項模型具有高度的顯著性，失擬項F值不顯著，P=0.053 8＞0.05，亦不顯著，其校正決定系數（R2Adj）為0.902 0，表明模型的擬合度較好，信噪比為10.734＞4，說明用此模型可以獲得足夠強的響應信號，因此可以用此模型來預測和分析鮮切百合的工藝條件。

2.2.2百合制作工藝對褐變指數影響的響應曲面分析與優化

由圖5～圖10可以看出，貯藏溫度和超聲功率、貯藏溫度和殼聚糖濃度之間的交互作用顯著。貯藏溫度和超聲功率對鮮切百合鱗莖褐變指數的影響最大，隨著貯藏溫度和超聲功率的變化，褐變指數變化顯著。經過優化后，得到鮮切百合鱗莖制備工藝條件為：超聲時間5 min、超聲功率533.91 W，殼聚糖濃度0.91%、貯藏溫度1.13℃，在此條件下，百合的褐變指數可控制在6.70%。

圖5Y=（A，B）的曲面圖Fig.5　Response surface plot of Y=（B，A）

圖6Y=（A，D）的曲面圖Fig.6　Response surface plot of Y=（A，D）

圖7 Y=（A，C）的曲面圖Fig.7　Response surface plot of Y=（A，C）

圖8Y=（B，C）的曲面圖Fig.8　Response surface plot of Y=（B，C）

圖9Y=（B，D）的曲面圖Fig.9　Response surface plot of Y=（B，D）

考慮到實際操作情況，選用超聲時間為5 min、超聲功率為535W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃，在此條件下，百合的褐變指數為6.81%，與預測值僅相差1.6%，小于0.05。因而選用該工藝參數作為鮮切百合鱗莖的制備工藝。

3　結論

研究表明，超聲處理、殼聚糖涂膜及冷藏不僅能延長鮮切百合鱗莖的貨架期，而且能有效控制產品所帶微生物的數量、降低產品在貯藏過程中的褐變指數。優化后可得產品的制備工藝參數為超聲時間為5 min、超聲功率為535 W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃，在此條件下百合貯藏12 d，褐變指數可控制在6.81%。

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Study on Processing Technology of Fresh Cut Lily Bulb

ZHANG Sen-wang，XU Jian-guo，GU Zhen，XU Gang
（Institute of Applied Chemistry，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，Jiangxi，China）

In this paper，lily bulbs as raw material，through ultrasonic cleaning，coating and other processing into fresh cut lily bulb products.Single factor experiment and response surface method were used to optimize the process parameters.The optimum technology of fresh cut lily bulb was：ultrasonic time was 5 minutes.ultrasonic power was 535 W，chitosan concentration was 0.9%，storage temperature was 1℃.

fresh cut lily；ultrasonic；chitosan

2015-12-06

張森旺（1980—），男（漢），助理研究員，碩士，研究方向：農產品加工及貯藏工程。