即食馬蹄軟罐頭關鍵加工工藝優化

李官麗，羅楊合，2，黃鳳媚，雍金葉，聶輝，2，伍淑婕，張志，黎小椿*

（1.賀州學院 廣西康養食品科學與技術重點實驗室，廣西 賀州 542899；2.大連工業大學 食品學院，遼寧 大連 116034）

馬蹄（Chinese water chestnut，CWC）是荸薺的俗稱，又叫菩薺、水栗、烏芋，常用其煲水服用，對咽喉炎、百日咳、消食、醒酒等有良好療效，頗受消費者喜愛[1-2]。馬蹄鮮食脆嫩多汁、清甜爽口，熟化香味濃郁[3]，并具有良好的質構熱特性[4-5]。由于馬蹄個小皮多、削皮麻煩、食用不便、產品單一、種類少、儲藏期短，限制了馬蹄在食品加工中的應用[6-7]。因此，開發新的馬蹄產品十分必要。

隨著人們生活節奏的加快，罐頭食品因其食用便捷越來越受到消費者的喜愛。目前罐頭品種繁多，包括肉類[8]、水產類[9]、果蔬類罐頭[10]等。馬蹄罐頭主要為清水馬蹄鐵罐頭，但馬口鐵罐質量大、滅菌時間長、耗能大、開啟不便、運輸和生產成本高，且馬蹄罐頭在傳統蒸制和煮制加工環節中，極易出現“紅心”現象，營養物質和風味品質也受到嚴重破壞，嚴重影響馬蹄產業的發展[11-12]。因此，馬蹄罐頭的加工工藝研究顯得尤為重要。馬蹄罐頭的風味品質還與滅菌方式、滅菌溫度和時間密切相關。高溫殺菌是罐頭常見的殺菌方式，但滅菌不足易使產品腐敗變質；過度滅菌破壞產品色香味、營養和風味[13-14]。因此，研究馬蹄罐頭關鍵工藝，對解決馬蹄加工產業難題，提高馬蹄品質具有重要意義。

即食軟罐頭是一種新型加工產品，被稱為第二代罐頭食品，具有質量小、成本低、攜帶和食用方便、滅菌時間短等優點，還可以較好地保持食品的色香味、營養和風味的優點，更受消費者歡迎[15-17]。目前，關于馬蹄軟罐頭的研究較少。本研究通過探討護色效果、蒸煮時間和殺菌條件等關鍵工藝對馬蹄軟罐頭品質的影響，以期研制出一款方便即食、風味優良的馬蹄軟罐頭，為解決馬蹄食用不便、產品單一的產業發展難題提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荸薺、高溫耐蒸煮袋、清水馬蹄罐頭、即食楓糖脆馬蹄：市售；氯化鈉（食品級）：河南天馬食品集團有限公司；抗壞血酸（食品級）：山東魯維制藥有限公司；平板計數瓊脂（分析純）：廣東環凱微生物科技有限公司；葡萄糖、硫酸鉀、硫酸銅、氫氧化鈉、無水乙醇（均為分析純）：廣東光華科技股份有限公司；亞甲基藍指示劑（分析純）：天津市大茂化學試劑廠；硼酸（分析純）：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

CR-400 色彩色差計：柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；MS-TS 電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；AS-ZOL 真空包裝機：泉州安森機電有限公司；YXQLS-50S11 立式壓力蒸汽滅菌器、ZD-85 氣浴恒溫振蕩器：上海博迅實業有限公司醫療設備廠；K9860 凱氏定氮儀：海能未來技術集團股份有限公司；KDN-08D 恒溫加熱消煮爐：上海洪紀儀器設備有限公司；pHS-4C+酸度計：成都世紀方舟科技有限公司；TA.XTPlus 物性測定儀：英國Stable Micro System 公司；C22-RX22H0107電磁爐：廣東美的生活電器制造有限公司；DH-420 恒溫培養箱：常州金壇精達儀器制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬蹄軟罐頭工藝流程

原料挑揀→清洗→去皮與修整→護色→蒸制與煮制→冷卻瀝水→裝袋封口→排氣→殺菌→冷卻→成品。

1.3.2 操作要點

1）原料挑揀：挑選新鮮、飽滿、無病蟲害、無腐爛、無破損、大小均一、淀粉含量少、味甜、食用無殘渣的馬蹄。

2）清洗：用清水洗凈馬蹄表面的污泥。

3）去皮與修整：用不銹鋼削皮刀將馬蹄兩端削平整，以削盡芽點和蒂頭為準，防止荸薺出現紅心、藍心的現象。

4）護色：采用去離子水分別配制0.5%檸檬酸、1.0%氯化鈉、0.20%VC濃度，將去皮后的馬蹄完全浸沒在復配護色液中護色20 min。

5）蒸制和煮制：水沸騰后將鋪有馬蹄的蒸籠置于蒸鍋上或直接將馬蹄浸沒水中，蓋上鍋蓋后開始計時。

6）冷卻與瀝水：將蒸煮后的馬蹄置于水中冷卻后瀝干。

7）裝袋封口：將冷卻的馬蹄裝入高溫耐蒸煮袋中熱封。

8）排氣：抽真空處理。

9）殺菌：將密封好的馬蹄軟罐頭放入立式壓力蒸汽滅菌器中進行滅菌。

10）冷卻：為保障產品狀態和營養物質不流失，殺菌后立即冷卻，冷卻后及時擦干水分。

1.3.3 馬蹄軟罐頭關鍵工藝條件試驗

1.3.3.1 不同蒸煮時間對馬蹄軟罐頭的影響

以白度值和感官評分為考察指標，將護色后的馬蹄分別蒸制和煮制5、6、7、8、9 min，研究不同蒸煮時間對馬蹄軟罐頭品質的影響。

1.3.3.2 馬蹄軟罐頭護色單因素試驗

在最佳蒸制條件下，以白度值和感官評分為考察指標，在室溫（25 ℃）下分別考察檸檬酸濃度、氯化鈉濃度、抗壞血酸濃度和護色時間4 個因素對馬蹄軟罐頭產品感官品質和白度值的影響，確定最佳工藝的單因素水平，試驗設計如表1 所示。考察某一單因素時，其他固定因素為檸檬酸濃度0.5%、氯化鈉濃度1.0%、抗壞血酸濃度0.20%、護色時間20 min。

表1 單因素水平設計Table 1 Levels of single factors

1.3.3.3 正交試驗設計

根據單因素試驗結果，以白度值和感官評分為考察指標，選取檸檬酸濃度、氯化鈉濃度、抗壞血酸濃度和護色時間4 個因素進行L9（34）正交試驗，正交試驗因素水平設計見表2。

表2 正交試驗因素水平設計Table 2 Factors and levels of orthogonal test

1.3.3.4 滅菌工藝試驗

馬蹄軟罐頭屬于低酸性食品，滅菌工藝參考劉翔[18]的方法并稍作修改，將制備好的馬蹄軟罐頭分別在115 ℃溫度下滅菌8、10、15 min，121 ℃溫度下滅菌8、10、12 min，研究不同滅菌條件對產品品質的影響。

1.3.3.5 對比試驗

購買市售清水馬蹄罐頭和即食楓糖脆馬蹄，與本試驗最優工藝條件下制備的馬蹄軟罐頭進行感官評分、pH 值和白度值對比。

1.3.4 馬蹄軟罐頭指標檢測

1.3.4.1 感官評分

組織10 名食品專業的老師和學生對馬蹄軟罐頭的氣味、色澤、質地、滋味進行品評，評分為百分制。統計結果，去掉最低分與最高分，結果取平均值。根據文獻[3]和GB/T 13212—1991《清水荸薺罐頭》制定評分標準。具體評分標準見表3。

表3 馬蹄軟罐頭感官評分標準Table 3 Sensory evaluation criteria for soft canned CWC

1.3.4.2 白度值測定

參考段秋霞等[19]的方法并稍作修改，采用色彩色差計測定馬蹄表面的白度值，每組樣品重復測定5 次取平均值。

1.3.4.3 菌落總數檢測

菌落總數檢測按照GB 4789.26—2013《食品安全國家標準食品微生物學檢驗商業無菌檢驗》中的方法進行測定。

1.3.4.4 pH 值測定

參照GB 5009.237—2016《食品安全國家標準食品pH 值的測定》，用pH 計進行測定，當數據顯示穩定之后，記錄數值并重復試驗取平均值。

1.3.4.5 質構測定

利用物性測定儀，參考NY/T 2009—2011《水果硬度的測定》測定硬度，選取P2 探頭，設定測前速度5 mm/s，測試速度2 mm/s，測后速度5 mm/s，穿刺距離5 mm。

1.3.4.6 蛋白質測定

參考GB 5009.5—2016《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》中的凱氏定氮法進行測定。

1.3.4.7 還原糖測定參考GB 5009.7—2016《食品安全國家標準食品中還原糖的測定》中的方法進行測定。

1.4 數據處理

所有樣品均設3 個重復試驗操作（除特別說明外），運用IBM SPSS Statistics 25、Origin 8.5 和Excel 2016 進行數據處理分析和圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 不同蒸煮時間對馬蹄軟罐頭品質的影響

果蔬護色方法有化學法和物理法，蒸煮加工是典型的物理護色法，此方法不僅可以鈍化果蔬中的酶達到防止果蔬褐變的效果，還可提升產品香味[20-21]。蒸煮時間對馬蹄的品質有很大的影響，時間過短馬蹄過脆且香味不明顯；時間過長馬蹄中的營養物質和風味遭到破壞，使產品出現紅心、黑心現象[3，12]。不同蒸煮制時間對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖1。

圖1 不同蒸煮制時間對馬蹄軟罐頭品質的影響Fig.1 Effects of different steaming or boiling time on the quality of soft canned CWC

由圖1 可知，當檸檬酸濃度0.5%、氯化鈉濃度1.0%、抗壞血酸濃度0.20%、護色時間20 min 時，馬蹄在蒸制和煮制7 min 時感官評分均達到最高，且蒸制感官評分和白度值均優于煮制，此時，馬蹄果肉顏色均勻、無紅心、硬度適中，繼續延長蒸制時間，馬蹄的清香味和甜味變淡，感官評分下降。此結果與詹歌等[22]和Nie 等[23]的研究結果一致。綜上，馬蹄最佳蒸制時間為7 min。

2.2 不同檸檬酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響

不同檸檬酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖2。

圖2 不同檸檬酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響Fig.2 Effects of different citric acid concentrations on the quality of soft canned CWC

由圖2 可知，隨著檸檬酸濃度的增加，馬蹄軟罐頭的感官評分先升后降，在濃度為0.5%時感官評分最高，此時馬蹄軟罐頭色澤潔白、清香可口、脆度適中；馬蹄軟罐頭的白度值隨檸檬酸濃度的增加而增大，當濃度達到0.6%時可品嘗到淡淡的酸味，這是因為檸檬酸本身為酸性，能使溶液pH 值降低，從而使體系中O2溶解度降低[24]，同時，檸檬酸中的羰基可與多酚氧化酶中的銅離子產生較強的螯合作用，從而在一定程度上抑制多酚氧化酶的活性，抑制馬蹄發生酶促褐變。但是檸檬酸濃度過大，會使馬蹄口感出現酸味[25-26]。因此，綜合感官評分和白度值的結果，選擇檸檬酸濃度為0.4%、0.5%、0.6%進行正交試驗。

2.3 不同氯化鈉濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響

適量的氯化鈉能有效防止產品褐變，提升風味[27]。不同氯化鈉濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖3。

圖3 不同氯化鈉濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響Fig.3 Effect of different sodium chloride concentrations on the quality of soft canned CWC

由圖3 可知，氯化鈉濃度在0.8%～0.9%范圍內，感官評分和白度值隨氯化鈉濃度增加而升高，繼續增加氯化鈉濃度，白度值持續升高，但感官評分呈下降的趨勢，這是由于人們對咸味的接受程度較差，所以感知能力較強[28]，當氯化鈉濃度超過1.0%時，感官評分人員品嘗到淡淡的咸味，馬蹄原有的清香味變淡，故感官評分開始下降。綜合感官評分和白度值的結果，選取氯化鈉濃度為0.9%、1.0%、1.1%進行正交試驗。

2.4 不同抗壞血酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響

抗壞血酸是食品中非常重要的防腐護色劑，不僅能保持食品外觀色澤和風味質地，延緩食品腐敗變質，且安全衛生無副作用[29]。不同抗壞血酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖4。

圖4 不同抗壞血酸濃度對馬蹄軟罐頭品質的影響Fig.4 Effects of different ascorbic acid concentrations on the quality of soft canned CWC

由圖4 可知，抗壞血酸濃度低于0.20%時，感官評分和白度值隨著抗壞血酸濃度的增加而升高，當抗壞血酸濃度超過0.20%時，感官評分開始下降，這是由于抗壞血酸濃度達到一定濃度時，開始滲入馬蹄組織中，改變了馬蹄原有的滋味，導致感官評分開始下降。綜合感官評分和白度值的結果，選取抗壞血酸濃度為0.15%、0.20%、0.25%進行正交試驗。

2.5 不同護色劑及護色時間對馬蹄軟罐頭品質的影響

不同護色劑及護色時間對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖5。

圖5 不同護色劑及護色時間對馬蹄感官評分和白度值的影響Fig.5 Effects of different color fixatives and different color retention time on the sensory score and whiteness of soft canned CWC

由圖5A 可知，隨著護色時間的延長，3 種護色劑的感官評分先升后降，護色時間為20 min 時感官評分均達到最高，此時馬蹄軟罐頭的色澤和滋味均最佳，繼續延長護色時間，感官評分下降，這可能是護色液浸入馬蹄果肉，使得產品口感下降。由圖5B 可知，當護色時間在0～20 min 范圍內，3 種護色液的白度值隨護色時間延長而逐漸升高，護色時間達到20 min 后趨于平緩。因此，綜合白度值和感官評分的結果，選擇護色時間15、20、25 min 進行正交試驗。

2.6 正交試驗結果與分析

護色正交試驗結果如表4 所示。

表4 正交試驗結果Table 4 Orthogonal test results

由表4 可知，當以白度值為評價指標時，通過極差分析可知，各因素的主次順序為D（護色時間）＞A（檸檬酸濃度）＞B（氯化鈉濃度）＞C（抗壞血酸濃度），最優組合為A2B1C2D2，即0.5%檸檬酸、0.9%氯化鈉、0.20%VC、護色時間20 min；當以感官評分為評價指標時，各因素主次順序為D（護色時間）>C（抗壞血酸濃度）＞B（氯化鈉濃度）＞A（檸檬酸濃度），最優組合為A2B2C2D1，即0.5%檸檬酸、1.0%氯化鈉、0.20%抗壞血酸和護色時間15 min。

2.7 驗證試驗

將方案A2B1C2D2、A2B2C2D1與正交試驗表中感官評分最高的第4 組（A2B1C2D3）和白度值效果最佳的第9 組（A3B3C2D1）進行驗證比較。驗證試驗結果見表5。

表5 驗證試驗結果Table 5 Verification test results

由表5 可知，方案A2B1C2D3的感官評分（90.50）高于其他3 個方案，白度值（69.78）總體表現較佳，故最佳方案為A2B1C2D3，即馬蹄軟罐頭最佳的護色條件為檸檬酸0.5%、氯化鈉0.9%、抗壞血酸0.20%和護色時間為25 min。

2.8 不同滅菌條件對馬蹄軟罐頭品質的影響

不同滅菌條件對馬蹄軟罐頭品質的影響見圖6。

圖6 不同滅菌條件對馬蹄軟罐頭品質的影響Fig.6 Effects of different sterilization conditions on the quality of soft canned CWC

將各滅菌條件下的馬蹄軟罐頭均在37 ℃下恒溫保藏10 d，進行商業無菌檢測，菌落總數為0，且均無脹袋現象，pH 值變化小于0.5，結果說明均符合罐頭商業無菌標準。由圖6 可知，從白度值上來看，各滅菌條件對馬蹄色澤影響不大；從感官評分上來看，可知在滅菌溫度115 ℃滅菌時間為8 min 的條件下，馬蹄軟罐頭的感官評分最高為88.70，此時口感脆爽，清甜多汁。所以最佳的滅菌條件是115 ℃、8 min。

2.9 馬蹄軟罐頭與清水馬蹄罐頭、即食楓糖脆馬蹄的對比

3 種馬蹄產品的白度值、感官評分、pH 值對比見表6。

表6 3 種馬蹄產品的白度值、感官評分、pH 值的對比Table 6 Comparison of whiteness，pH and sensory score among three CWC products

由表6 可知，3 種罐頭產品的白度值相差不大，均屬于低酸性食品。從感官評分來看，馬蹄軟罐頭的感官評分優于清水馬蹄罐頭和即食楓糖脆馬蹄，其感官特點在于馬蹄軟罐頭顏色白凈、硬度適中、香甜可口，具有濃郁的馬蹄風味、即食楓糖脆馬蹄添加了白砂糖和0.5%楓樹糖漿，口感甜膩，馬蹄原有的清香風味被糖漿掩蓋；清水馬蹄罐頭甜味和香味較淡，基本無馬蹄清香風味，故其感官評分較低。

2.10 馬蹄軟罐頭質量指標的測定

在最佳工藝條件下研制的馬蹄軟罐頭的感官評分和白度值分別為90.50 和69.78；馬蹄軟罐頭pH 值為6.1，通常pH 值大于4.6 的罐頭產品稱為低酸性食品，pH 值小于4.6 的罐頭產品稱為酸性食品[30]，因此此產品屬于低酸性食品；硬度的平均值為30 294.86 N，在此工藝下馬蹄形狀完好，硬度適中、清甜爽口；蛋白質平均含量為0.92%；還原糖平均含量為1.097%，是主要的能量來源；經過商業無菌檢測，馬蹄軟罐頭的菌落數量為0，在此工藝下制備的產品達到商業無菌標準，符合食品衛生要求。

3 結論

本研究探討不同護色劑復配條件、蒸煮時間和滅菌條件等關鍵工藝對馬蹄軟罐頭色澤和感官品質的影響，研制了一款方便即食、風味獨特的新型馬蹄軟罐頭。結果表明：馬蹄軟罐頭最佳蒸制時間為7 min，護色時間為25 min、復合護色劑最優組合為檸檬酸0.5%、氯化鈉0.9%、抗壞血酸0.20%、最佳滅菌條件為115 ℃、8 min。在此工藝條件下制作出來的馬蹄軟罐頭與清水馬蹄罐頭和即食楓糖脆馬蹄對比，馬蹄軟罐頭色澤潔白、口感清脆爽口、硬度適中，具有馬蹄特有的濃郁風味，白度值為69.78，感官評分為90.50。此工藝條件大大縮短并降低了滅菌時間和溫度，產品達到商業無菌標準，符合食品衛生要求。