即食凍干蓮子預處理工藝的優化研究*

杜瑞麗，陳興煌

（1.福建農林大學食品科學學院，福建 福州 350002；2.青援食品有限公司，山東 沂水 276400）

蓮子（Semen nelumbinis）又名蓮肉、蓮實、蓮米、湖目、水芝丹等，是多年水生宿根草本植物蓮（Nelumbo nuciferaGaertn）的種子，屬于睡蓮科蓮屬[1]。在我國已有3000多年的栽培和食用歷史，主產于福建、江西、湖南、浙江、江蘇、湖北、河北、臺灣等地[2]，其中福建建蓮、江西贛蓮、湖南湘蓮和浙江宣蓮為我國最佳的四大蓮子品系。蓮子富含蛋白質、碳水化合物、維生素、礦物質等營養成分，并含有豐富的多酚氧化酶和超氧化物歧化酶等酶類物質。因此，蓮子具有很高的營養價值、保健功效和經濟效益，廣闊市場前景。

真空冷凍干燥可以最大限度地保持蓮子的色、香、味及營養成分，使其貯藏穩定性顯著增強[3]。在去皮除芯加工過程中，蓮子表皮容易被機械損傷，極易發生褐變反應，而蓮子色澤的優劣影響其商品價值，因此，應最大程度地保持其原有色澤。蓮子含有大量淀粉，經過蒸煮處理后，淀粉發生不同程度的糊化反應，使其口感、風味、營養成分等發生變化，因此，需控制蒸煮處理中的淀粉糊化程度，改善口感。本文應用單因素和正交試驗優化護色工藝及蒸煮工藝，以期改善即食凍干蓮子產品的色澤以及質構，為蓮子的深加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選用建寧產的新鮮、完整無損傷、無褐變的蓮子；檸檬酸、植酸、CaCl2、乙二胺四乙酸二鈉（Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt,EDTA-2Na）、KI、I2、KOH、HCL，均為國產分析純。

1.2 主要儀器與設備

LABCONCO 凍干機（照生有限公司）；JDG-0.2真空凍干實驗機（蘭州科技真空凍干技術有限公司）；FW100高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司）；MD-60紫外可見分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）；TA.XT.plus質構分析儀（英國Stable Micro System公司）；ADCI系列全自動測色色差計（北京辰泰克儀器技術有限公司）；AMD-24電蒸柜（廣東金東廚具有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

新鮮蓮子→清洗→護色→蒸煮→冷卻→冷凍干燥→分級→包裝→檢驗→成品→貯藏

1.3.2 護色處理優化

⑴ 單因素試驗

以不同質量分數的植酸（0、0.025%、0.050%、0.075%、0.100%、0.125%、0.150%、0.175%、0.200%）、檸檬酸（0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、CaCl2（0、0.25%，0.5%，0.75%，1.0%，1.25%，1.5%）、EDTA-2Na（0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%）作為護色劑，進行單因素試驗。以色差作指標，3次重復，觀察單一護色劑的護色效果。

⑵ 正交試驗

由于單一護色劑的護色效果低于復合護色劑[4,5]，因此，在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗進行復配，最終確定護色處理的最佳工藝參數[6]。

1.3.3 蒸煮處理優化

設定不同蒸煮時間（26、28、30、32、34、36 min）使淀粉糊化程度不同，凍干后測定其質構和碘藍值，以確定最佳蒸煮時間3次重復。

1.3.4 指標測定

⑴ 色差的測定

參考文獻[7]的方法，采用ADCI系列全自動色差計進行色澤測定和評價，采用ΔE代表被測干樣（L值，a 值，b 值）與鮮樣（L*值，a*值，b*值）的色差，其中ΔE按下列公式計算：

式⑴中：ΔE、Δa、Δb表示為樣品的L、a、b值與鮮樣L*、a*、b*值之間的差值。

⑵ 糊化度參照Birch等[8]和王寶石等[9]的方法并加以改進，采用粉碎機粉碎樣品，并通過80目篩備用。

①稱取0.2 g樣品加入于盛有98 mL蒸餾水的燒杯中，再加入2 mL濃度為10 mol/L的KOH溶液，經磁力攪拌器攪拌5 min 后，將全部溶液轉移至離心管中，在4500 r/min 條件下離心10 min。取離心后的上清液0.2 mL于20 mL具塞試管中，加入0.2 mL濃度為0.2 mol/L 鹽酸溶液，再將15 mL蒸餾水加入試管中，最后加入0.2 mL 碘液（1 g/100 mL I 2，4 g/100 mL KI），搖勻后在600 nm 波長下測定吸光度，設吸光值為A。

②另稱取樣品0.2 g于盛有95 mL蒸餾水燒杯中，并加入5 mL濃度為10 mol/L 的氫氧化鉀溶液，同樣經過磁力攪拌器攪拌5 min處理，再4500 r/min離心10 min。吸取0.2 mL上清液加于試管中，依次加入0.2 mL濃度為0.5 mol/L的鹽酸溶液、15 mL蒸餾水和0.2 mL碘液混勻，于600 nm 波長下測定吸光度，設吸光值為B。

糊化度計算公式如下：

⑶ 質構

采用TA.XT.plus型質構儀，取形狀、大小盡量一致的樣品測定質構。從包裝袋中迅速取出后，逐個在質構儀上做壓縮試驗，每種樣品重復10次，取平均值。

測定條件[10,11]：探頭型號P36R；模式為下壓過程中測量力；測前速度2.0 mm/s；測試速度0.5 mm/s；測后速度2.0 mm/s；測試距離5.0 mm；觸發點負載5.0 g；數據采集速率200 次/s。

⑷ 碘藍值

將樣品分別粉碎處理過80目篩備用。稱取0.2 g待測樣品于具塞50 mL試管中加入25 mL蒸餾水搖勻，將試管置于50 ℃的水浴鍋內水浴30 min并間歇性搖晃混勻，水浴后定容至50 mL，充分搖勻后過濾。

另取50 mL容量瓶加入30 mL蒸餾水、0.5 mL 30%的鹽酸、0.5 mL碘溶液（0.2 g/100 mL碘，2 g/100 mL碘化鉀），吸取10 mL上述濾液于容量瓶內并定容至刻度，充分混勻后靜置15 min，并以未經熟化處理的生蓮子粉代替樣品做空白組進行調零，于600 nm 波長下測定吸光值作為碘藍值[12,13]。

1.3.5 統計分析

單因素與正交試驗數據采用DPS 7.05進行分析。

2 結果與分析

2.1 護色工藝優化分析

2.1.1 單因素對凍干蓮子護色效果的影響

⑴ 植酸

由圖1可知，與對照組相比植酸對蓮子有護色效果，色澤較好均為淡黃色。植酸作為一種天然的食品添加劑，其主要存在于植物的種子和根莖中，純天然無毒被廣泛應用于食品工業[14]。植酸作為一種強酸，具有極強金屬螯合能力[15]，當濃度達到0.125%時，色差最小為6.26；當濃度大于0.125%時，隨著濃度的增大色差也隨之增大，主要是因為植酸本身為淡黃色至淡褐色漿狀液體；并且蓮子經超過一定濃度的植酸處理時具有一定的酸度，隨濃度增大而增大，蓮子的香味也變小，硬度越大。綜上考慮，植酸護色的適宜濃度為0.075%～0.125%。

圖1 植酸濃度對蓮子護色效果的影響

⑵ 檸檬酸

由圖2可知，與對照組相比較，檸檬酸的護色效果顯著，隨著檸檬酸濃度的增加，凍干蓮子的色差大致呈先減小后增大的趨勢。檸檬酸溶液作為一種有機酸酸性較強，可抑制酶促褐變的發生，兼具抗氧化作用和螯合金屬離子的作用，可螯合酚酶中的Cu2+，清除多余金屬離子[16]。當檸檬酸質量分數為0.2%時，總色差△E達到最小為5.77，色澤與新鮮蓮子最接近。蓮子表面的色澤隨著濃度的增加由黃變白，失去光澤，并且由于檸檬酸是一種較強的有機酸，自身的酸度使蓮子酸化，酸度隨著濃度增大而增大，蓮子自身的香氣也被掩蓋。綜合考慮，檸檬酸護色的適宜濃度為0.1%～0.3%。

圖2 檸檬酸濃度對蓮子護色效果的影響

⑶ 氯化鈣

由圖3可知，氯化鈣的護色效果較佳，與對照組相比效果顯著，色差大部分均在10以下，小于對照組。氯化鈣的鈣離子對果蔬輔酶金屬離子具有競爭作用，并且可以抑制酶活性，從而降低了酶促褐變反應，氯化鈣還可增加果蔬組織硬度，減緩其腐敗變質[17,18]。經氯化鈣處理的蓮子，其總色差大體隨濃度增大而增大，隨著濃度增大硬度隨之增大，同時使得鮮蓮子組織細胞的滲透壓增大，使組織液滲出與酶結合加速酶促褐變。0.5%的色差最小為5.04，蓮子的香味也隨濃度增大而變淡，并且當濃度達到1.25%時產生異味。因此，氯化鈣護色的適宜濃度為0.4%～0.6%。

圖3 CaCl2濃度對蓮子護色效果的影響

⑷ EDTA-2Na

由圖4可知，EDTA-2Na的護色效果較佳，與對照組相比護色效果顯著。EDTA-2Na是一種金屬螯合劑[19]，含有6個配位原子，其可以螯合促進褐變反應的金屬離子，從而抑制褐變，其在食品、藥品等工業方面有重要用途。色差大部分均在8以下小于對照組，表面光滑，整體呈黃色，具有蓮子香味且隨著濃度的增大而減小，酥脆性也隨之減小，尤其在小于等于1.2%范圍內蓮子的表面光滑色澤好，但當濃度達到0.9%帶有輕微的異味，并隨濃度的增大而增大。綜上考慮，EDTA-2Na護色的適宜濃度為0.6%～1.0%。

圖4 EDTA-2Na濃度對蓮子護色效果的影響

2.1.2 護色處理正交試驗結果及分析

在單因素試驗的基礎上以植酸、檸檬酸、EDTA-2Na、氯化鈣濃度為因素進行L9(34)正交試驗，以色差為指標，利用DPS7.05軟件對試驗結果進行方差分析，從而確定護色處理的最佳工藝參數。正交實驗因素水平表見表1，試驗結果見表2。

表1 L9(34)正交試驗因素水平表

表2 L9(34)正交試驗結果

利用DPS統計學軟件對正交試驗的結果（表2）進行方差分析（表3）。由表2極差結果的大小可知，各因素對蓮子護色效果的影響程度主次順序為：植酸＞檸檬酸＞CaCl2＞EDTA-2Na；最優組合為：A3B2C2D2。由表3可知，植酸、檸檬酸和CaCl2對蓮子具有極顯著（P＜0.01）的護色效果，而EDTA-2Na濃度的護色效果不顯著。因此，確定檸檬酸、植酸和氯化鈣作為最適宜的護色劑。

表3 方差分析表

2.1.3 護色工藝的確定

通過綜合分析，最終確定較優的護色條件為：植酸0.125%，檸檬酸0.2%，CaCl2 0.5%，EDTA-2Na 0.8%。最優組合為A3B2C2D2，在此條件下蓮子的色差值為1.96。

2.2 蒸煮工藝優化分析

2.2.1 蒸煮時間對糊化度的影響

蓮子含有豐富的淀粉，在蒸煮過程中，淀粉會產生不同程度的糊化現象。蒸煮是使蓮子糊化的必要步驟，蒸煮時間的選擇直接影響到即食蓮子的食用品質。由圖5可知，隨著蒸煮時間的延長，蓮子淀粉的糊化度逐漸增大。當糊化度達到一定值時，由于采取汽蒸處理，物料中水分被蒸出，導致糊化度稍有下降。蒸煮時間過長，導致蓮子表皮發生破裂，感官品質較差，在30 min左右，效果較佳。

圖5 蒸煮時間對糊化度的影響

2.2.2 糊化度對即食蓮子質構特性的影響

硬度和酥脆性是評價凍干蓮子質構的重要指標，對其食用口感有直接影響。硬度太高，口感過硬，硬度過低，口感太軟，失去凍干產品的酥脆口感；脆度越小，表明口感越酥脆[20]。從圖6可以看出，蓮子經蒸煮至不同淀粉糊化度時，蓮子的質構有明顯的差異。生蓮子經凍干后其質構明顯低于具有一定糊化度的凍干蓮子，可能由于未經熱處理凍干后其內部組織結構及成分發生變化極少，其內部空隙較大，導致質構值較小，并且具有嚴重的生淀粉味道；糊化度為70.93%左右時其質構值最大，口感堅硬；79.74%時，硬度小，酥脆性好；在80.4%左右時，其咀嚼性最低；86.4%時，硬度與脆度非常接近，咀嚼性偏低，并且表面出現破皮現象。由于蓮子含有大量的直鏈淀粉，使其很難達到完全糊化，糊化度達到極高時，其感官與質構品質極差，并且香味欠佳。

圖6 糊化度對質構的影響

2.2.3 糊化度對碘藍值的影響

蓮子含有大量淀粉包括支鏈淀粉和直鏈淀粉，并且屬于高直鏈淀粉類食品[21]。在蒸煮過程中會發生淀粉糊化現象，使可溶性直鏈淀粉從淀粉顆粒中溶出，而直鏈淀粉與碘易于發生顏色反應，以碘藍值表示。由圖7可知，不同糊化度對蓮子碘藍值的影響差異顯著（P＜0.05），由于個體差異的原因存在一定誤差，大體呈先上升后下降的趨勢。在一定的糊化度區間內（約70%～80%）隨著糊化度的增加而增加，主要是因為隨著加熱時間的延長，淀粉發生糊化，淀粉分子結構松散使直鏈淀粉易于從淀粉顆粒內部溶出，再加上支鏈淀粉側鏈斷裂，直鏈淀粉增多，且水溶性隨之增強，導致碘藍值變大[22]，當糊化度為85.39%時碘藍值最大，與其他組差異顯著（P＜0.05）；當糊化度達到一定高度時，碘藍值降低，由于長時間的加熱使a-淀粉酶和淀粉酶失活，支鏈淀粉水解減緩，直鏈淀粉含量不再增多，并且可溶性淀粉隨著水分移動甚至流失，并且溫度過高，使部分淀粉水解生成水溶性碳水化合物[23]，導致碘藍值減小。

圖7 糊化度對碘藍值的影響

3 小結與討論

通過單因素試驗可知植酸、檸檬酸、氯化鈣和EDTA-2Na護色效果較好，由正交護色工藝優化得到護色劑的最佳配比為：植酸0.125%、檸檬酸0.2%、CaCl2 0.5%、EDTA-2Na 0.8%；在蒸煮預處理工藝中，蒸煮30 min即食蓮子硬度低、酥脆性好，具有較好的感官品質，碘藍值也適中，直鏈淀粉的損失少。該工藝可望有效避免預處理階段造成的褐變，充分體現凍干產品的特性保持物料原有的色、香、味及營養成分。進一步優化凍干生產工藝，提高生產速率，降低生產成本是今后凍干蓮子的發展方向。