低鹽腌漬仔姜果膠甲酯酶保脆工藝的優化

何英東，崔文甲，李曉，王文亮，王月明，唐曉珍

(1.山東省農業科學院 農產品研究所，濟南 250100；2.山東農業大學 食品科學 與工程學院，山東 泰安 271018)

仔姜又稱為嫩姜、姜芽，具有芳香和辛辣味，廣泛種植于中國、日本、印度等國家[1]。仔姜中含有豐富的鉀、鈉、鈣、鎂、鐵等多種礦物元素，黃醇、硫胺素等活性類物質也比一般的老姜豐富，同時含有一定的姜辣素等抗氧化活性物質[2]，具有開胃止嘔的功效，因此，仔姜屬于營養價值較高，且深受消費者喜愛的食品。仔姜的產量較低，因而市場售價較高，且仔姜不耐貯藏，常溫下儲存易出現腐敗、褐變，不耐低溫，仔姜一般集中于夏季上市，季節性較強[3]。為了最大化仔姜的市場價值，仔姜主要以加工制品的方式在市場中流通。張璐[4]以仔姜芽為材料，制作低糖姜脯為目的，對低糖姜脯加工過程中的多種主要工藝參數做了考察，摸索了姜脯糖煮液澄清、脫色的方法，研究出了成熟的低糖姜脯加工工藝。郭冬菊[5]開發了一款低鹽姜片產品，并通過相關試驗確定了最優工藝條件，為姜類產品的開發開拓了新的思路。由于腌漬類食品具有工藝簡單、貯存期較長、成本低等優點，所以是目前仔姜的主要儲存食用方式。

但腌漬菜的主要特點是高糖分或高鹽分來達到耐儲藏的目的，隨著綠色健康食品理念的推行，食品的低鹽化逐漸成為綠色健康的趨勢，腌漬菜行業首當其沖，傳統的高鹽分的腌漬菜的鹽含量一般高于8%[6]，并不能很好地契合食品低鹽化的理念。但低鹽腌漬存在很明顯的短板，即失去了高鹽分高滲透壓的環境條件，為細菌的滋生創造了良好的條件。而低鹽腌漬同時具有無可比擬的健康優勢，相較高鹽食品來說可以大大減低高血壓等疾病的風險[7]。根據果膠甲酯酶對果膠的作用機理，可知果膠甲酯酶從高聚半乳糖鏈中除去甲基后，Ca2+離子橋連接去甲基化后的高聚半乳糖鏈的帶負電荷的羧酸酯基團，有利于形成聚合物網絡，以減少處理環境對果蔬細胞壁完整性的破壞，在這種情況下，具有保持加工水果或蔬菜的硬度和脆度的作用。因此，果膠甲酯酶在保持加工果蔬質構、提高果蔬類泡菜的脆度、改良果醬制品粘度等方面應用廣泛。杜小琴等[8，9]利用低溫漂燙處理蘿卜制作泡菜，其中的果膠甲酯酶活性得以提升，從而脆度得到了改善；Anthon等[10]也發現了果膠甲酯酶在改善白蘿卜泡菜脆度方面具有良好的應用；楊林等[11]在實驗中利用果膠甲酯酶與兩種鈣添加劑對番茄丁進行了處理，實驗表明：果膠甲酯酶與氯化鈣的組合處理對番茄丁的硬化效果明顯；李曉等[12]研究了優化條件下添加外源性果膠甲酯酶對低鹽腌漬黃瓜果膠含量和質構性質的影響，結果表明，添加果膠甲酯酶改善了低鹽腌漬黃瓜的質構性質。

本試驗以仔姜為原料，通過添加復合腌制劑進行低鹽腌漬后，利用外源鈣與果膠甲酯酶的作用機理進行保脆。通過單因素和正交試驗，對腌漬仔姜進行質構測試，以硬度為主要指標，篩選保脆效果好的處理條件；對比不同保脆處理條件下腌漬仔姜的硬度變化，探究腌漬仔姜的保脆工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮仔姜：市售；食鹽(食品級)：山東肥城精制鹽廠；醋酸(食品級)：山東佰鴻新材料有限公司；氯化鈣(食品級)：河南萬邦實業有限公司；山梨糖醇(食品級)：鄭州食全食美商貿有限公司；葡萄糖酸鈣(食品級)：上海源葉生物科技有限公司；果膠甲酯酶(50 mL)：美國Sigma公司。

1.2 儀器與設備

TA.XT Plus食品質構儀 英國Stable Micro Systems公司；GZX-9240MBE型電熱鼓風干燥箱 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；電子天平 上海奧豪斯儀器有限公司；LRHS-Ⅱ型恒溫恒濕培養箱 上海龍躍儀器設備有限公司；HH-S6型數顯恒溫水浴鍋 江蘇金怡儀器科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 仔姜腌漬方法

將新鮮的仔姜清洗，斜切成3 mm厚橢圓形片狀，用電熱鼓風干燥箱在40 ℃條件下烘干2 h使生姜表面脫水，采用復合腌制劑(山梨糖醇2%、醋酸0.25%、氯化鈣0.3%、食鹽7%)、料液比1∶2的腌漬方式于500 mL罐頭瓶中密封腌漬3 d，溫度保持在15 ℃，濕度保持在30%，備用。

1.3.2 果膠甲酯酶保脆工藝的單因素試驗

在腌漬仔姜的基礎上分別選取不同添加量的果膠甲酯酶(0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%)、不同的處理溫度(20，30，40，50，60 ℃)，不同的處理時間(10，15，20，25，30 min)，不同添加量的葡萄糖酸鈣(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)，用錐形瓶分裝后于水浴鍋中對仔姜進行保脆處理，以硬度為指標，考察不同保脆條件下腌漬仔姜的硬度變化，篩選最優工藝。

1.3.3 果膠甲酯酶保脆工藝的正交試驗

在單因素試驗基礎上，以不同添加量的果膠甲酯酶、不同的處理溫度、不同的處理時間、不同添加量的葡萄糖酸鈣為考察因素，從腌漬仔姜保脆后的硬度為考察指標，采用四因素三水平正交試驗確定復合腌制劑組成，正交試驗因素與水平見表1。

表1 保脆工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for crispness-preserving process optimization

1.3.4 測定方法

腌漬仔姜質構的測定：以經過不同處理的腌漬仔姜為研究對象，利用質構儀進行質構(texture profile analysis，TPA)檢測，采用P5平底圓柱探頭，觸發力5 N，測前速度1 mm/s，測中速度0.5 mm/s，測后速度1 mm/s，試樣壓縮形變50%， 兩次壓縮停頓3 s。每組腌漬仔姜樣品取5個平行進行測定，最終結果取平均值。

1.4 數據處理

采用Excel 2010對數據進行處理并作圖，采用正交試驗助手進行正交試驗設計。

2 結果與分析

2.1 仔姜果膠甲酯酶保脆單因素試驗

2.1.1 不同果膠甲酯酶添加量對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響

不同果膠甲酯酶添加量對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響見圖1。

圖1 不同果膠甲酯酶添加量對低鹽腌漬仔姜硬度的影響Fig.1 Effect of different additive amount of pectin methylesterase on hardness of low-salt pickled tender ginger

由圖1可知，隨著果膠甲酯酶添加量的增加，姜片保脆后的硬度總體上呈現出先上升后平穩的趨勢。當外源性果膠甲酯酶的添加量為0.6%時，姜片的硬度最高，為3000.981 g。果膠甲酯酶添加量為0.8%～1%時，姜片的硬度呈逐漸平穩的趨勢。根據酶的基本作用機理與影響酶反應速率的因素[13，14]，在酶的濃度小于0.6%時，酶的作用效率與酶濃度成正比，當酶濃度大于0.6%時，由于底物濃度有限，限制了酶的作用效率，使得曲線趨勢平緩。試驗表明，果膠甲酯酶的添加量為0.6%時，對姜片的保脆效果最好。

2.1.2 不同處理溫度對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響

不同處理溫度對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響見圖2。

圖2 不同處理溫度對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響Fig.2 Effect of different treatment temperatures on crispness-preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由圖2可知，隨著處理溫度的上升，姜片保脆后的硬度總體上呈現出先上升后下降的趨勢。當溫度達到50 ℃時，姜片保脆后的硬度最高，為3303.03 g，試驗表明50 ℃為果膠甲酯酶在保脆工藝中的最適作用溫度。根據酶的基本作用機理與影響酶反應速率的因素，在某一溫度時，酶促反應溫度可達最大，這一溫度成為酶的最適溫度，當反應溫度小于酶的最適溫度時，隨著溫度的升高，酶活性逐漸上升；當反應溫度大于酶的最適溫度時，隨著溫度的升高，酶的活性逐漸下降。

2.1.3 不同處理時間對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響

不同處理時間對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響見圖3。

圖3 不同處理時間對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響Fig.3 Effect of different treatment time on crispness- preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由圖3可知，隨著處理時間的增加，姜片保脆后的硬度總體上呈現出先上升后下降的趨勢，并在20 min時保脆效果達到最好，此時姜片的平均硬度為3004.8 g，在處理時間超過20 min時，保脆效果有明顯的下降。根據果膠甲酯酶對果膠的作用機理，可知果膠甲酯酶可以與鈣離子結合生成難溶性的果膠酸鹽，增加了果蔬的硬度脆度，提高了果蔬的品質[15]。但是果膠甲酯酶本身屬于果膠酶的一種，可以催化果膠酯鍵的降解[16]，因此，過長的作用時間會導致果膠甲酯酶影響姜片中的果膠，使其硬度的下降。

2.1.4 不同添加量的葡萄糖酸鈣對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響

不同添加量的葡萄糖酸鈣對低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響見圖4。

圖4 不同添加量的外源葡萄糖酸鈣對 低鹽腌漬仔姜保脆效果的影響Fig.4 Effect of different additive amount of exogenous calcium gluconate on the crispness-preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由圖4可知，隨著葡萄糖酸鈣添加量的增加，姜片保脆后的硬度總體上呈現出先上升后下降的趨勢，在葡萄糖酸鈣添加量為0.4%時保脆效果最好，此時姜片的平均硬度為3038.518 g，當葡萄糖酸鈣添加量達到0.5%時，姜片的平均硬度有明顯的下降，為2773.720 g，降低了264.792 g，根據果膠甲酯酶與Ca2+對果膠的聯合作用，可知當葡萄糖酸鈣濃度處于一定水平下時，隨著葡萄糖酸鈣濃度的增加，果膠甲酯酶對果膠作用后的低甲氧基果膠與Ca2+逐漸結合形成一層果膠酸鈣網絡結構，提升了姜片的硬度。

2.2 正交試驗結果與分析

表2 保脆工藝優化正交試驗結果與分析Table 2 Orthogonal test results and analysis of crispness-preserving process optimization

由表2可知，4種因素對TPA測試中硬度影響因素順序為D>B>C>A，即葡萄糖酸鈣添加量>處理溫度>處理時間>果膠甲酯酶添加量。其最優工藝條件為A3B1C3D2。即果膠甲酯酶添加量0.8%，處理溫度為40 ℃，處理時間25 min，葡萄糖酸鈣添加量0.4%。經過驗證性試驗在此條件下，保脆后的低鹽腌漬仔姜片的平均硬度為3209.224 g。

3 結論

在對腌漬仔姜片進行TPA測試的基礎上，以硬度為評價指標，通過單因素試驗、正交試驗確定低鹽腌漬仔姜的保脆最優工藝為：果膠甲酯酶添加量0.8%，處理溫度40 ℃，處理時間25 min，葡萄糖酸鈣添加量0.4%，在此條件下，低鹽腌漬仔姜片的平均硬度為3209.224 g。