川明參無硫護色工藝

熊素琴，李丹，楊森，陳鴻平, ，劉友平, *

1. 成都中醫(yī)藥大學藥學院（成都 611137）；2. 中藥材標準化教育部重點實驗室（成都 611137）

川明參又名沙參，明參，為傘形科植物川明參屬川明參（Chuanminshen viloaceumSheh et Shan.）的干燥根，根細長，呈圓柱形，主要種植于四川地區(qū)，年產量達2 500萬 kg以上，富含維生素、蛋白質、多糖、無機元素、香豆素類多種成分，具有一定營養(yǎng)、補益作用及藥用價值[1-4]，銷往廣東、廣西、湖北、貴州等省區(qū)及臺灣，出口東南亞各國，可食用于燉湯[5]、釀酒[6]、飲品[7]，也用作雞肉、沙拉醬等食品中的調味劑，具有較大的開發(fā)價值和市場前景。川明參自采挖去皮、煮至透心后曬干，在此過程中易發(fā)生酶促褐變及非酶促褐變反應，由黃白色變?yōu)辄S褐色，嚴重影響外觀品質。為使外觀色佳，銷量提升，農戶大多采用硫磺熏蒸[8-9]，而硫熏不僅導致口感變差，二氧化硫、重金屬等有害物質殘留嚴重危害人體健康，存在安全隱患[10]。因此，研究一種安全、有效的護色技術對于川明參的品質及食用安全性具有重要意義。無硫護色技術的研究已應用于香蕉[11]、山藥[12]、蘋果片[13]、葛根[14]、馬鈴薯[15]中，而川明參無硫護色還鮮見報道，因此通過選用5種護色劑，以色澤變化及褐變度為指標，對川明參的護色作用進行研究，以期為提高川明參品質及促進產業(yè)發(fā)展提供一定理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮川明參（四川省巴中市漁溪鎮(zhèn)，冷藏于4 ℃冰箱）；檸檬酸、氯化鈉、氯化鈣、抗壞血酸、L-半胱氨酸（均為食品級）。

1.2 儀器與設備

CM-5型分光測色儀（柯尼卡美能達公司）；UV 2600型雙光束紫外-可見分光光度計（日本島津公司）；HH2-數顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；SQP Sartorius型電子天平（賽多利斯科學儀器北京有限公司）；DHG-9245A型電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.3 護色方法

取大小一致、無腐爛的川明參，清洗，投入一定溫度的水中煮至透心，用竹刀刮去外皮后橫向切段，立即投入護色液中浸泡45 min，取出瀝干，置于50 ℃烘箱中烘干。干燥后的川明參經自封袋包裝，進行褐變度及色差值測定。

1.4 試驗方法

1.4.1 護色劑的單因素試驗方法

經查閱文獻及預試驗處理，選擇一定質量濃度的檸檬酸（0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，1.1%，1.3%和1.5%），氯化鈉（0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%，2.4%，2.8%和3.2%），氯化鈣（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%和1.6%），L-半胱氨酸（0.05%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%，0.50%，0.60%和0.70%），抗壞血酸（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%和0.40%）的護色液，浸泡45 min，取出后瀝干，放置50 ℃烘箱中烘干，測定川明參的L*值和褐變度。

1.4.2 護色時間的篩選

將川明參分別在護色效果較好的檸檬酸濃度0.9%，氯化鈉濃度2.0%，氯化鈣濃度0.6%中浸泡15，30，45和60 min，干燥后測定L*值及褐變度。通過比較L*、褐變度來確定護色時間對川明參色澤的影響。

1.4.3 護色正交試驗設計

根據單一護色劑處理的結果，篩選出護色效果較好的檸檬酸、氯化鈉和氯化鈣及護色時間作為正交試驗的4個因素，確定3個水平，進行L9(34)正交試驗，正交試驗因素水平表見表1。

1.5 測定項目與方法

1.5.1 色值的測定

L*值表示亮度和白度指數，L*值越大，說明護色效果越好。b*值代表黃綠色，+b值越大，表明顏色越接近黃色。護色烘干后的川明參，直接使用色差儀測定表面顏色，多方位測量選取平均值。

1.5.2 褐變度的測定

參考文獻[10]方法，取護色干燥的川明參，粉碎（過60目篩），稱取約0.5 g粉末，按1∶10（g/mL）的比例加入甲醇，45 ℃水浴浸提30 min，取出迅速冷卻，在4 ℃離心5 min（3 000 r/min），取上清液，在波長420 nm處測定吸光度，褐變度用A420nm×10表示，褐變度越小，表明護色作用越好。

2 結果與分析

2.1 單一護色劑對川明參色澤的影響

2.1.1 檸檬酸對川明參色澤的影響

檸檬酸對川明參護色效果如圖1，隨著檸檬酸濃度增大，川明參褐變程度緩慢減小，亮度值逐漸升高并趨于平穩(wěn)，濃度0.9%時，L*值最大。此時濃度繼續(xù)增大，褐變度增大，L*值減小，護色效果有所下降。檸檬酸屬于α-羥基酸，分子式中的3個羧基可與多酚氧化酶中的銅離子產生較強的螯合作用，常作為調味劑、增塑劑及食品、化妝品等的添加劑，具有防腐和抗氧化的作用[16]。而濃度過高的檸檬酸會使pH環(huán)境過低，導致螯合作用減弱，組織細胞受到傷害[17]。

圖1 檸檬酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.2 氯化鈉對川明參的色澤影響

氯化鈉對川明參護色作用如圖2所示，隨著氯化鈉濃度增大，對川明參的護色效果增加，褐變程度減小，L*值增大。濃度大于2%時，亮度值降低，褐變度趨于平穩(wěn)。一定濃度氯化鈉對川明參有護色作用，氯化鈉溶于水后可減少水中的氧，避免多酚氧化酶與氧直接接觸，且鈉離子與多酚氧化酶中的銅離子競爭可降低其活性[18]。氯化鈉濃度過大時，不僅影響口感，還會致組織細胞脫水，有研究指出細胞失水后會使液泡中的酚類物質與質體及其他細胞器中的多酚氧化酶更易接觸，從而造成褐變[19]。

圖2 氯化鈉對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.3 氯化鈣對川明參色澤的影響

氯化鈣對川明參護色效果如圖3，隨著氯化鈣濃度增大，L*值及褐變度變化趨于平穩(wěn)，氯化鈣濃度0.6%時，L*值最大。氯化鈣溶于水可減少水中的氧氣，使多酚氧化酶與氧難以直接接觸，且鈣離子與氨基酸發(fā)生沉淀作用，抑制酶活性，從而防止褐變[20]。

圖3 氯化鈣對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.4 L-半胱氨酸對川明參色澤的影響

L-半胱氨酸的護色作用如圖4，隨著L-半胱氨酸濃度逐漸增加，L*值總體呈先逐漸增大后減小的趨勢，褐變程度降低。濃度為0.3%時，L*值達最大，褐變程度最小。L-半胱氨酸作為硫醇類化合物，具有還原性基團—SH，能與多酚氧化酶中的銅離子結合；還可在酶促反應過程中與生成的產物醌反應結合形成一種穩(wěn)定無色的化合物，從而抑制褐變發(fā)生[21-22]。

圖4 L-半胱氨酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.1.5 抗壞血酸對川明參色澤的影響

抗壞血酸對川明參護色效果如圖5，抗壞血酸對川明參的護色效果較弱，導致褐變程度增大，L*值下降。抗壞血酸具有酸性和強還原性，作為天然抗氧化劑，能保護色素及風味、營養(yǎng)物質，避免其與氧氣作用發(fā)生變化，但其本身易被氧化褐變[23]，故不宜用于川明參護色。

圖5 抗壞血酸對川明參L*值和褐變度的影響

2.2 護色時間對川明參色澤的影響

由圖6可知，隨著護色時間延長，L*值增大，褐變度減小，至30 min以后，變化趨勢均較緩慢。護色時間過短不利于川明參與護色液充分接觸，護色力度會有所下降。因此將30，45和60 min分別代入正交試驗中，以確定最佳浸泡時間。

圖6 不同護色時間對川明參L*值及褐變度的影響

2.3 正交試驗優(yōu)化

通過單因素試驗可知，檸檬酸、氯化鈣、氯化鈉護色作用優(yōu)于L-半胱氨酸、抗壞血酸，因此選擇護色效果較佳的0.5%附近的檸檬酸、0.4%附近的氯化鈣、1.6%附近的氯化鈉濃度及不同護色時間作為正交試驗水平。由表2和表3的L*值極差分析及方差分析可知，影響因素大小順序為：檸檬酸＞氯化鈣＞護色時間＞氯化鈉，因素影響均不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A3B1C2D2，即檸檬酸濃度0.9%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護色時間45 min。由表2和表4的b*值極差分析及方差分析可知，影響因素大小順序為：檸檬酸＞氯化鈉＞氯化鈣＞護色時間，因素影響不顯著（p＞0.05），最優(yōu)組合為A2B1C2D3，即檸檬酸濃度0.7%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護色時間60 min。由褐變度極差分析及方差分析可知，影響因素大小檸檬酸＞氯化鈉＞氯化鈣＞護色時間，其中檸檬酸、氯化鈉影響顯著（p＜0.05），最優(yōu)組合A1B1C2D3，即檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護色時間60 min。結果表明，在以B1C2（氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%）最好，影響因素最大為檸檬酸濃度，試驗在能有較好護色作用及減少食品添加劑用量原則的情況下，最終選取A1B1C2D3。即檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣濃度0.2%，氯化鈉濃度1.6%，護色時間60 min。

表2 正交試驗結果與極差分析

表3 L*值正交試驗方差分析表

表4 b*值正交試驗方差分析表

表5 褐變度正交試驗方差分析表

2.4 驗證試驗

為進一步驗證試驗結果的準確性，在最優(yōu)水平組合條件下，進行3組平行試驗，測定川明參L*、b*值及褐變度，取平均值，得L*值為62.03，b*值為18.20，褐變度為0.135。

3 結論與討論

不同種類的護色劑對川明參的護色效果各有不同。在試驗中，抗壞血酸和L-半胱氨酸的效果均不理想，且抗壞血酸會加重產品的褐變，究其原因是抗壞血酸作為抗氧化劑，在一定條件下本身比酚類物質更容易被氧化褐變，此結果與文獻[24]的研究一致。檸檬酸、氯化鈣、氯化鈉對川明參有較好的護色效果，且檸檬酸＞氯化鈣＞氯化鈉，在檸檬酸濃度0.5%，氯化鈣0.2%，氯化鈉1.6%的護色液中，浸泡60 min，所得川明參L*值為62.03，b*值為18.20，褐變度為0.135，與未護色川明參對比外觀有較好的改善，與傳統硫熏的方法相比更安全、綠色。關于護色劑對川明參的營養(yǎng)成分及質構特性等品質的影響在下一步進行研究。