姜脯無硫護色工藝研究

侯嬰惠，張璐，位思清，喬旭光，唐曉珍，*

（1.山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271018；2.山東省外貿職業學院，山東泰安271000）

姜脯無硫護色工藝研究

侯嬰惠1，張璐1，位思清2，喬旭光1，唐曉珍1，*

（1.山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271018；2.山東省外貿職業學院，山東泰安271000）

為解決含硫護色劑的危害，以檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸、植酸結合燙漂對姜脯進行護色處理，研發一種無硫護色劑。結果表明，這4種試劑復合的效果優于單獨處理，利用各種護色劑的協同作用，通過正交優化試驗得到護色效果較好的護色劑組合：0.7%檸檬酸+1.5%氯化鈉+0.2%植酸+0.5%抗壞血酸在100℃條件下浸泡15 min，姜脯的L*值可達46.85。此復合護色劑護色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉相當，可以予以代替亞硫酸氫鈉進行姜脯護色。

姜脯；色差；褐變；復合護色劑

果脯蜜餞是以各種水果、蔬菜為原料，用糖、蜂蜜等進行腌漬或煮制后，經過干燥或不經干燥，具有一定形態，晶瑩、飽滿、具光澤、半透明不粘手的一類糖制品。目前果脯生產中，主要的護色手段是熏硫或浸硫法。二氧化硫的抗氧化性對果蔬有防腐及護色作用[1-2]，同樣，適量攝入二氧化硫是不會對身體造成傷害，但近年來因食用含二氧化硫超標的食物引起的過敏反應的現象越來越多[3]。急性二氧化硫中毒可引起眼、鼻、黏膜刺激癥狀，嚴重時產生喉頭痙攣、喉頭水腫、支氣管痙攣，大量吸入可引起肺水腫、窒息、昏迷甚至死亡[4-7]。國際上多個國家和地區食品藥品監督管理總局對二氧化硫的使用均有明確的規定。聯合國糧農組織/世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會（JECFA）對二氧化硫進行了安全性評估，并制定了每日允許攝入量（ADI）為 0～0.7 mg/kg bw[8]為保障國民健康，生產上多采用無硫配方或熱燙等方式加工處理各類食品[9-11]。生產上常用的無硫護色液是檸檬酸、鹽酸、EDTA二鈉、氯化鈣、抗壞血酸和食鹽等溶液。陳佩等[12]研究了燙漂工藝及檸檬酸和異抗壞血酸復合無硫護色劑對帶殼花生的護色效果，有效防止帶殼花生在加工過程中的褐變，且避免了含硫護色劑殘留的問題，提高了產品安全性。李靜等[13]采用適宜熱燙條件來保持雙孢蘑菇片品質和顏色，與未熱燙樣品相比，熱燙可使雙孢蘑菇片亮度L*值下降11.23%～30.63%，而色度變化不大，但總色差從10.12±0.55增到22.86±0.21，在此條件下能較好的保持雙孢蘑菇片的營養品質和顏色。抗壞血酸[14-16]主要來源新鮮水果和蔬菜，是高等靈長類動物與其他少數生物的必需營養素。天然的檸檬酸存在于植物如檸檬、柑橘、菠蘿等果實和動物的骨骼、肌肉、血液中，人工合成的檸檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物質發酵而制得的[17-19]。植酸[20-22]是從植物種籽中提取的一種有機磷酸類化合物。這些酸不但安全無毒，而且有一定營養保健作用都能夠抑制氧化、控制褐變反應，達到食品護色保鮮的目的。所以本文選擇抗壞血酸、氯化鈉和植酸、檸檬酸等金屬離子螯合劑作為無硫護色劑原料，考察其復合配方對姜脯護色的效果，以求研發出一種新的無硫護色劑用于我們研發的姜脯產品中，從而保證姜脯的食品安全。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

姜芽：山東江海食品科技有限公司；檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸：天津市凱通化學試劑有限公司；植酸：Solarbio。

1.2 試驗儀器

202A-1電熱恒溫干燥箱：山東省龍口市電爐制造廠；CR-104型色差儀：濟南精達儀器設備有限公司；BS-105A型電子天平：上海友聲衡器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

原料→切分→修整→清洗→護色液浸泡→燙漂→糖煮→糖漬→烘烤→成品

1.3.2 操作要點

取新鮮姜芽，手工切塊、整形，備用。將試驗用的姜芽放在護色液中浸泡，而后于100℃條件下燙漂，將燙漂后的姜芽放入鍋中糖煮，糖漬，最后烘烤成品。

1.3.3 試驗設計

以褐變度作為指標，單因素試驗考察幾種護色液對姜脯外觀品質的影響；采用正交試驗法，考察不同配比的護色液對姜脯外觀色澤的影響，優選出最佳的護色液組合。

1.3.4 指標測定

采用CIE標準色度學系統，使用WSC-S色差計測量姜脯的L*值，并以L*值的大小來比較試驗樣品處理前后的色澤變化程度。L*值表示色澤的明暗度，L*值=0表示黑色，L*值=100表示白色，值越大，表示亮度越高、褐變越輕，值越小，表示褐變越嚴重。

1.3.5 數據分析

用SPSS17.0軟件對數據進行分析，試驗結果均為3次結果的平均值。差異分析采用Ducan法進行分析比較。

2 結果與討論

2.1 氯化鈉濃度對姜脯色澤的影響

將選好的原料姜經清洗整形后，于0.15%植酸、0.50%檸檬酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.00%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%氯化鈉溶液中護色15 min，沸水燙漂后進行糖煮、浸糖，烘干，得到氯化鈉濃度對姜脯色澤變化的影響結果見圖1。

圖1 氯化鈉對姜脯色澤變化的影響Fig.1 Effect of sodium chloride on color change of ginger

通過圖1可以看出，姜脯色澤亮度隨著氯化鈉濃度的增加而上升。這是因為隨著氯化鈉濃度的增加，姜芽的含鹽量逐漸升高，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，進而抑制褐變的發生，所以浸泡的時間越長姜脯的色澤亮度也就越低。通過差異顯著分析可知氯化鈉濃度為1.00%時極顯著高于0.50%（p＜0.01）而不顯著低于1.5%和2%（p＞0.05），所以選擇1.00%的氯化鈉濃度。

2.2 植酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.50%檸檬酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的植酸中護色15 min，沸水燙漂后糖煮、浸糖，烘干，得到植酸濃度對姜脯色澤變化的影響結果見圖2。

圖2 植酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.2 Effect of phytic acid concentration on color change of ginger

植酸是維生素B族的一種肌醇六磷酸酯，其環狀對稱的分子結構，對促進氧化作用的微量金屬離子有很強的螯合作用，且植酸與金屬離子形成的絡合物不能活化氧分子，使氧較難實現對雙鍵的加成反應或形成氫過氧化物，對植酸浸泡后的姜芽也能起到一定的穩定色澤的作用[23-24]。通過圖2可以看出，隨著植酸濃度的升高，姜脯色澤的亮度逐漸升高，在植酸濃度達到0.20%時最佳，而0.20%與0.25%時差異不顯著（p＞0.05），所以選擇0.20%的植酸濃度。

2.3 抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%檸檬酸以及濃度分別為 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%抗壞血酸中護色15min，沸水燙漂后進行糖煮、浸糖，烘干，得到抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響結果見圖3。

圖3 抗壞血酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.3 Effect of ascorbic acid concentration on color change of ginger

抗壞血酸具有較強的還原性，對氧化褐變反應中氧分子有很強的結合能力，可降低褐變反應過程中的氧分子濃度，進一步抑制褐變反應速率，強化了護色作用[25-27]。圖3顯示，抗壞血酸濃度在0.1%～0.5%時，姜脯色差值隨著抗壞血酸濃度增加而極顯著增大（p＜0.01），而在 0.50%～0.90%時，色差值差異不顯著（p＞0.05），所以選擇0.50%的抗壞血酸濃度。

2.4 檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%檸檬酸中護色15 min，沸水燙漂后進行糖煮、浸糖，烘干，得到檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響結果見圖4。

圖4 檸檬酸濃度對姜脯色澤變化的影響Fig.4 Effect of citric acid concentration on color change of ginger

引起姜脯褐變的主要原因是生姜中多酚類物質在多酚氧化酶作用下氧化生成醌類，而后者進一步聚合成黑褐色的物質所致。這類反應需要4個因素才能進行，即氧、多酚氧化酶、底物和銅離子。抑制此類反應可通過除氧、降低活性銅離子和底物濃度或鈍化酶來達到。檸檬酸可降低pH值以及從PPO位點螯合Cu2+，從而對姜脯進行護色[28-29]，但過高濃度的檸檬酸影響姜脯的口感[30]。

通過圖4可以看出，當檸檬酸濃度少于0.5%時，隨著檸檬酸濃度的增加姜脯色澤亮度極其顯著升高（p＜0.01），當檸檬酸濃度高于0.5%時卻增加緩慢，0.5%～0.9%之間差別不顯著（p＞0.05），考慮到過高的檸檬酸濃度會破壞姜脯的口感，所以選擇0.5%的檸檬酸濃度。

2.5 護色液浸泡時間對姜脯色澤變化的影響

在1.00%氯化鈉、0.20%植酸、0.50%抗壞血酸以及濃度分別為0.50%檸檬酸中護色，設置護色液浸泡時間為 5、10、15、20、25 min，沸水燙漂后進行糖煮、浸糖，烘干，得到浸泡時間對姜脯色澤變化的影響結果見圖5。

圖5 檸檬酸濃度護色液浸泡時間對姜脯色澤變化的影響Fig.5 Effect of citric acid concentration on the color change of ginger

由圖5可以看出，隨著姜芽在復合護色液中的浸泡時間的延長姜脯的色澤亮度極顯著增加（p＜0.01）到15 min后趨于平緩，15、20、25 min之間差異不顯著（p＞0.05），這是因為姜芽中的多酚氧化酶的活性在一定作用時間后受到抑制，時間的延長對其活性變化影響較小。故選擇浸泡15 min。

2.6 復合護色液護色工藝優化

為進一步考察幾種護色方法的協同護色作用，減少添加劑的使用量，采用正交試驗法，研究復合護色液對姜脯色澤的影響。正交試驗的設計方案及結果如表 1、表 2。

表1 正交試驗因素水平列表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

通過對正交表進行極差和方差分析可知，對姜脯色澤變化影響的因素依次為：植酸濃度（C）＞檸檬酸濃度（B）＞抗壞血酸濃度（D）＞氯化鈉濃度（A），其最佳因素水平組合為C3B3D2A3。由于此組合不在正交表中，按照最佳因素水平組合進行驗證試驗，得到最佳濃度組合為：檸檬酸0.70%、抗壞血酸0.50%、植酸0.20%、氯化鈉1.50%，在此護色液浸泡時間為15 min，燙漂溫度為80℃，此姜脯L*值為46.85，大于此正交表中的最好值43.14。

表2 正交試驗結果Table 2 Results of orthogonal test

表3 方差分析結果Table Analysis of variance results

2.7 亞硫酸氫鈉與復合護色劑的效果比較

按照試驗得到的復合護色劑的最佳配方對姜脯進行護色，與0.3%亞硫酸氫鈉護色效果進行比較，結果如圖6。

圖6 亞硫酸氫鈉與復合護色劑的效果比較Fig.6 Comparison of the effect of sodium bisulfite and complex color protection agent

通過圖6可知，使用亞硫酸氫鈉與復合護色劑處理姜脯前后姜脯色澤L*值都有極顯著增加（p＜0.01），且增加程度相當，說明復合護色劑對姜脯的護色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉護色效果相當，而此方法所得姜脯不含對人體有害的硫，所用護色劑檸檬酸、植酸、抗壞血酸等也都對人體有益，比亞硫酸氫鈉護色更加保健、安全，可以代替亞硫酸氫鈉進行姜脯護色。

3 結論

利用植酸、氯化鈉、抗壞血酸和檸檬酸組成的復合護色劑結合燙漂工藝可較好地抑制酶促褐變，可較好地保持姜脯色澤，其較佳的護色條件為：復合護色劑的濃度分別為0.7%檸檬酸、1.5%氯化鈉、0.2%植酸、0.5%抗壞血酸，浸泡時間為15 min，姜脯的L*值可達46.85。此復合護色劑護色效果與0.3%的亞硫酸氫鈉相當，可以予以代替亞硫酸氫鈉進行姜脯護色。

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Study on Sulfur Free Color Protection of Ginger Candied

HOU Ying-hui1，ZHANG Lu1，WEI Si-qing2，QIAO Xu-guang1，TANG Xiao-zhen1，*
（1.Food Science and Engineering College of Shandong Agricultural University，Tai'an 271018，Shandong，China；2.Shandong Foreign Trade Vocational College，Tai'an 271000，Shandong，China）

One kind of sulfur free color fixative combined citric acid，sodium chloride，ascorbic acid，phytic acid with hot was developed to solve the harm of sulfur color fixative.The results showed that the four kinds of reagent complex was better than separate use of the synergies of the various color protection agent，color fixative combination to get better color protection through orthogonal optimization experiments：0.7%citric acid+1.5%sodium chloride+0.2%phytic acid+0.5%ascorbic acid under the condition of 100℃for 15 min，ginger pulp L*value could reach 46.85.The effect of compound stabilizer.color-protecting color with 0.3%sodium bisulfite could be instead of sodium bisulfite to ginger pulp color.

ginger candied；chromatism；browning；composite color fixative

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.014

山東省2016年度農業重大應用技術創新項目（2130106）；山東省自然科學基金（ZR2014CM035）；國家科技支撐計劃子課題（2012BAD33B07）；泰安市科技發展項目（20113075）

侯嬰惠（1990—），女（漢），碩士，研究方向：食品科學，功能因子的提純與功能食品開發。

*通信作者：唐曉珍（1969—），女，副教授，博士，研究方向：功能因子的提純與功能食品開發。

2017-01-20