人工干制樹上干杏的防褐變研究

湯 堯,張文濤,高 凱,李喜宏,齊 威,王 威

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457;2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心,天津 300384)

人工干制樹上干杏的防褐變研究

湯 堯1,張文濤1,高 凱2,*,李喜宏1,齊 威1,王 威1

(1.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院,天津 300457;2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心,天津 300384)

為有效解決樹上干杏人工干制過程中的褐變問題,優(yōu)化樹上干杏的護(hù)色干制工藝條件,以色度、感官評(píng)分為響應(yīng)值,選擇熱燙溫度、熱燙時(shí)間及護(hù)色劑VC濃度為實(shí)驗(yàn)因子,進(jìn)行響應(yīng)面分析。得到最優(yōu)護(hù)色參數(shù):熱燙溫度95.6 ℃,熱燙時(shí)間4.62 min,護(hù)色劑VC濃度1.63%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明樹上干杏護(hù)色干制工藝合理可行,能有效抑制干制過程中的褐變。

樹上干杏,人工干制,防褐變,響應(yīng)面分析

樹上干杏屬薔薇科(Rosaceae)李亞科(Prunoideae)杏屬(Prunus),又名吊干杏、小金杏,是我國新疆天山北麓特克斯河谷和伊犁河谷地區(qū)獨(dú)有的地方優(yōu)良品種[1],其果肉甘甜、杏仁醇香,富含糖、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)素,具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但杏的采收期、貨架期短,采后易軟爛,不耐貯運(yùn),嚴(yán)重制約了樹上干杏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,杏的干制是目前樹上干杏最主要的加工方式。

果蔬干制分為自然干制和人工干制兩種,樹上干杏主要采取風(fēng)干、晾曬等自然干制法。自然干制法成本低、易操作,但干制過程受制于天氣和氣候條件,生產(chǎn)周期長(zhǎng)、衛(wèi)生質(zhì)量差,難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)[2],且制得的干杏褐變嚴(yán)重,顏色不均、品質(zhì)參差不齊,不能達(dá)到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化,大大降低了干杏的經(jīng)濟(jì)效益,故本文選用熱空氣干燥法對(duì)樹上干杏進(jìn)行人工干制。無論采取何種干制方式,干制過程中都會(huì)不可避免地出現(xiàn)褐變,因而如何有效防止褐變的發(fā)生、控制褐變的程度是生產(chǎn)中必須解決的一大難題。果蔬的褐變防控措施有物理、化學(xué)、生物三種,其中化學(xué)護(hù)色劑成本低、效果好,應(yīng)用最為廣泛,但其安全性較差;物理和生物防控措施安全可靠,但投入成本高,工業(yè)上難以推廣[3-4]。因此,協(xié)同使用物理、化學(xué)手段,在降低護(hù)色劑添加量的同時(shí)抑制褐變具有重要意義。目前,人工干制樹上干杏的相關(guān)研究未見報(bào)道。

本文對(duì)樹上干杏進(jìn)行人工干制,協(xié)同使用物理、化學(xué)處理防控干制過程中的褐變,以期找到經(jīng)濟(jì)、安全的護(hù)色工藝,為樹上干杏工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

表1 感官評(píng)分表

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樹上干杏由新興際華伊犁農(nóng)牧科技發(fā)展有限公司提供;檸檬酸、抗壞血酸(VC)、氯化鋅、氯化鈉、β-環(huán)糊精、乙酸、乙酸鈉、鄰苯二酚等購于天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠,均為分析純。

CP114型電子天平 西杰天平(北京)儀器有限公司;DGG-101-2BS型電熱鼓風(fēng)干燥箱 天津市天宇實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;5804R高速冷凍離心機(jī) 德國艾本德公司;UV-2550PC型紫外-可見分光光度計(jì) 日本島津公司;HP-200色差儀 上海漢譜光電科技有公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 干杏的制備

1.2.1.1 工藝流程 鮮杏→分選→清洗→熱燙→冷卻→切分,去核→護(hù)色處理→瀝水→裝盤→干制→包裝→成品

1.2.1.2 技術(shù)要點(diǎn) 分選:去除病、蟲、爛果,按照果實(shí)大小、表皮顏色進(jìn)行分級(jí),取大小適中,顏色均勻的杏黃色果實(shí)備用。清洗:將分選出的鮮杏用流動(dòng)清水漂洗,去除果實(shí)表面的泥沙等雜物。熱燙:采用水或檸檬酸(0.25% w/v)對(duì)鮮杏熱燙,時(shí)間為3 min[5]。切分,去核:沿果實(shí)縫合線將鮮杏均勻切分成兩部分,去除杏核。護(hù)色處理:按原料杏的兩倍體積配制護(hù)色液,切分后的鮮杏在護(hù)色液中充分浸泡10 min[6]。瀝水:將護(hù)色處理后的鮮杏置于瀝水籃中瀝干護(hù)色液,至無明顯液滴落下以備裝盤。干制:使用鼓風(fēng)干燥箱進(jìn)行人工干制,根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)情況將干制條件設(shè)定為溫度70 ℃、時(shí)間3 h。

1.2.2 多酚氧化酶(PPO)的提取與測(cè)定稱取5 g熱燙后的鮮杏,置于研缽中,加入5.0 mL提取緩沖液(含1 mmol MPEG、4% Triton X-100),在冰浴條件下研磨成勻漿,于4 ℃、12000×g離心30 min,收集上清液即為酶提取液,低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

取一支試管,加入4.0 mL 50 mmol/L、pH5.5的乙酸-乙酸鈉緩沖液和1.0 mL 50 mmol/L鄰苯二酚溶液,最后加入100 μL酶提取液,同時(shí)立即開始計(jì)時(shí)。將反應(yīng)混合液倒入比色杯中,置于分光光度計(jì)樣品室中。以蒸餾水為參比,在反應(yīng)15 s時(shí)開始記錄反應(yīng)體系在波長(zhǎng)420 nm處吸光度值,作為初始值,然后每隔1 min記錄一次,連續(xù)測(cè)定,至少獲取6個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。重復(fù)三次[6-7]。

記錄反應(yīng)體系在波長(zhǎng)420 nm處吸光度值,制作OD420值隨時(shí)間變化曲線,根據(jù)曲線的初始線性部分(從時(shí)間I到時(shí)間F)計(jì)算每分鐘吸光度變化值ΔOD420。

式中:ΔOD420-每分鐘反應(yīng)混合液吸光度變化值;ΔOD420F-反應(yīng)混合液吸光度終止值;ΔOD420I-反應(yīng)混合液吸光度初始值;TF-反應(yīng)終止時(shí)間,min;TI-反應(yīng)初始時(shí)間,min。

以每克鮮杏樣品(鮮重)每分鐘吸光度變化值增加1為1個(gè)活性單位,單位是ΔOD420/min·g。計(jì)算公式:

式中:V-樣品提取液總體積,mL;VS測(cè)定時(shí)索取樣品提取液體積,mL;m-樣品質(zhì)量,g。

1.2.4 感官評(píng)價(jià) 色度值可以客觀地反映干杏的表面狀況,但褐變往往是局部現(xiàn)象,顏色分布不均勻,因此需結(jié)合感官評(píng)分評(píng)估干杏的褐變防控效果。感官評(píng)價(jià)小組由經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)的10名食品科學(xué)專業(yè)的研究生組成,其中5名男士、5名女士,感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1[9]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個(gè)平行,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取其均值,應(yīng)用SPASS 17.0軟件對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,p<0.05表示顯著,p<0.01表示極顯著。

1.3 單因素實(shí)驗(yàn)

1.3.1 熱燙溫度的選擇 預(yù)處理過的鮮杏分別在60、70、80、90、100 ℃下熱燙4 min,取適量鮮杏立即檢測(cè)其PPO活性,其余鮮杏直接裝盤干制,并對(duì)制得的干杏進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3.2 熱燙時(shí)間的選擇 預(yù)處理過的鮮杏在90 ℃下分別熱燙1、2、3、4、5 min,取適量鮮杏立即檢測(cè)其PPO活性,其余鮮杏直接裝盤干制,并對(duì)制得的干杏進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。

1.3.3 護(hù)色劑的選擇 預(yù)處理過的鮮杏不進(jìn)行熱燙處理,直接進(jìn)行護(hù)色和干制,測(cè)定成品干杏的色度值并對(duì)其進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。本文對(duì)五種成本低、安全性高的護(hù)色劑進(jìn)行篩選,其作用機(jī)制不盡相同,種類及使用濃度詳見表2。

表2 不同種類護(hù)色劑的階梯濃度

1.4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)

使用Design-Expert 8.0軟件設(shè)計(jì)三因素三水平的響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),具體因素及水平見表3。以色度、感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo),色度評(píng)分采用加權(quán)評(píng)分,其中L*占70%,c*占30%,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 實(shí)驗(yàn)因素水平表

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 熱燙處理對(duì)干杏色澤的影響

2.1.1.1 熱燙對(duì)鮮杏PPO活性的影響 干杏干制過程中極易發(fā)生褐變,PPO通常被認(rèn)為是引起果蔬采后褐變的關(guān)鍵酶[10],高溫可使其鈍化,從而抑制酶促褐變。由圖1知,檸檬酸熱燙與水熱燙處理,PPO活性變化趨勢(shì)一致,隨熱燙溫度的升高、熱燙時(shí)間的延長(zhǎng),PPO活性逐漸降低,但檸檬酸熱燙的效果優(yōu)于水熱燙處理,可能是因?yàn)闄幟仕峥梢越j(luò)合PPO中的Cu2+、并降低pH,比單純的熱鈍化效果更強(qiáng)[11-12]。方差分析表明,檸檬酸熱燙處理中90 ℃與100 ℃、4 min與5 min處理差異均不顯著(p>0.05),考慮到100 ℃沸水會(huì)加劇果實(shí)軟爛,影響干杏品質(zhì),長(zhǎng)時(shí)間熱燙會(huì)增加能耗及營養(yǎng)素?fù)p失,建議熱燙溫度為90 ℃、時(shí)間4 min。

圖1 熱燙處理對(duì)PPO活性的影響Fig.1 Effect of blanching process on PPO activity

2.1.1.2 熱燙對(duì)干杏色澤的影響 由圖2知,色度值L*、c*和感官評(píng)分的變化趨勢(shì)一致,隨熱燙溫度的升高、時(shí)間的延長(zhǎng),色度值及感官評(píng)分逐漸提高。方差分析表明,90 ℃與100 ℃、4 min與5 min處理差異均不顯著(p>0.05),這與熱燙后鮮杏的PPO活性的變化規(guī)律一致,因此將熱燙處理?xiàng)l件定為溫度90 ℃、時(shí)間4 min。

圖2 熱燙對(duì)色度和感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of blanching process on colour and sensory score

2.1.2 護(hù)色劑對(duì)干杏色澤的影響 通過圖3可以看出,經(jīng)VC護(hù)色處理制得的干杏L*值、c*值、感官評(píng)分優(yōu)于其它護(hù)色劑,褐變抑制效果最理想。可能因?yàn)閂C可以通過兩種不同的作用機(jī)制抑制褐變,抑制作用更強(qiáng)烈。在缺乏PPO底物時(shí),VC與其活性位點(diǎn)的結(jié)合,尤其是在其氧化形式下結(jié)合可使其不可逆失活;在PPO底物存在時(shí),抗壞血酸會(huì)減少PPO氧化產(chǎn)物,從而延滯黑色物質(zhì)的產(chǎn)生[13]。VC濃度為1.5%時(shí),L*值、c*值、感官評(píng)分最高,其中L*值和感官評(píng)分較其它濃度均差異顯著(p<0.05),故選擇VC為人工干制的樹上干杏進(jìn)行護(hù)色。

圖3 護(hù)色劑對(duì)色度和感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of color-protecting agents on colour and sensory score

2.2 響應(yīng)曲面法優(yōu)化分析

2.2.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn) 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表4。

2.2.2 模型的建立及顯著性檢驗(yàn)

2.2.2.1 色度評(píng)分分析 利用Design-Expert 8.0軟件對(duì)表4中色度評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,響應(yīng)回歸方程:Y=49.10+0.74A+0.56B+1.81C+0.43AB-0.25AC-0.068BC-0.84A2-0.56B2-3.24C2

式中Y為色度得分,A、B、C分別為熱燙溫度、熱燙時(shí)間和VC濃度。其中C項(xiàng)即VC對(duì)響應(yīng)值影響最大,各項(xiàng)對(duì)色度影響作用次序:VC濃度>熱燙溫度>熱燙時(shí)間。交互項(xiàng)中AB與其它交互項(xiàng)相比對(duì)響應(yīng)值影響最大,即熱燙溫度和熱燙時(shí)間的交互作用對(duì)色度影響最大。

表5 基于色度評(píng)分的回歸方差分析

表4 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果

一次項(xiàng)與二次項(xiàng)中,三個(gè)因素的影響都極顯著(p<0.01),其中熱燙溫度和VC濃度的影響更顯著(p<0.0001),說明熱燙溫度和VC濃度是控制干杏色度的關(guān)鍵因素;交互項(xiàng)中,AB影響顯著(p<0.05),其它項(xiàng)影響均不顯著(p>0.05)。

2.2.2.2 感官評(píng)價(jià)分析 利用Design-Expert 8.0軟件對(duì)表4中感官評(píng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,響應(yīng)回歸方程:Y=9.12+0.50A+0.44B+0.79C+0.23AB+0.075AC+0.10BC-0.54A2-0.41B2-1.71C2

表6 基于感官評(píng)分的回歸方差分析

2.2.3 響應(yīng)面分析 響應(yīng)曲面三維圖能直觀地反映出各因素對(duì)響應(yīng)值的影響程度及因素間交互作用的強(qiáng)弱。三維圖在平面上的投影即為等高線圖,等高線形狀反映了交互影響的強(qiáng)弱,圓形等高線表明兩因素的交互作用相對(duì)較弱;橢圓形等高線兩因素的交互作用相對(duì)較強(qiáng)[14]。

2.2.3.1 色度評(píng)分響應(yīng)面分析 以色度評(píng)分為響應(yīng)值的響應(yīng)面趨勢(shì)圖如圖4。

從圖4可以看出,所選的三個(gè)因素影響均顯著,交互項(xiàng)中熱燙溫度與熱燙時(shí)間的交互作用較大。三維曲面圖中,VC濃度的曲線最陡峭,熱燙溫度的曲線較熱燙時(shí)間的曲線陡峭,這與方差分析中的影響作用次序相吻合。

圖4 色度響應(yīng)面分析Fig.4 Response surface analysis of chromaticity注:a:熱燙溫度與熱燙時(shí)間的交互作用;b:熱燙溫度與VC濃度的交互作用;c:熱燙時(shí)間與VC濃度的交互作用,圖5同。

2.2.3.2 感官評(píng)分響應(yīng)面分析 以感官評(píng)分為響應(yīng)值的響應(yīng)面趨勢(shì)圖如圖5。

圖5 感官評(píng)分響應(yīng)面分析Fig.5 Response surface analysis of sensory evaluation

圖6 不同護(hù)色處理效果比較Fig.6 Comparison of different color protecting process注:a處理為最佳護(hù)色工藝處理,b處理為熱燙處理(90 ℃、4 min)后不護(hù)色直接干制,c處理為不熱燙僅使用VC(1.5%)護(hù)色后直接干制,d處理為不熱燙僅使用ZnCl2(0.3%)護(hù)色后直接干制。

從圖5可以看出,所選的三個(gè)因素影響顯著,交互項(xiàng)中熱燙溫度與熱燙時(shí)間的交互作用較大。三維曲面圖中,VC濃度的曲線最陡峭,熱燙溫度的曲線較熱燙時(shí)間的曲線陡峭,這與方差分析中影響作用的次序相吻合,與以色度為響應(yīng)值的響應(yīng)面分析相一致,說明色度與感官評(píng)分之間存在一定的相關(guān)性。

2.2.4 最佳工藝的預(yù)測(cè)與驗(yàn)證 利用Design-Expert 8.0軟件得到的最佳護(hù)色工藝為:熱燙溫度95.6 ℃,熱燙時(shí)間4.62 min,VC濃度1.63%,此時(shí)色度評(píng)分分為49.7365,感官評(píng)分為9.54053。采用上述工藝,進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn),所得色度評(píng)分均值為49.5661,感官評(píng)分均值為9.5,與預(yù)測(cè)值間的相對(duì)誤差分別為0.34%、0.43%,表明響應(yīng)面分析法得出的最佳工藝參數(shù)是合理可行的。通過圖6可以直觀地看出,經(jīng)最佳護(hù)色工藝處理制得的干杏a呈杏黃色且色澤均勻,其它三組均出現(xiàn)了不同程度的褐變,說明協(xié)同使用熱燙處理和VC護(hù)色劑取得了良好的護(hù)色效果,其褐變抑制效果優(yōu)于單一的熱燙處理或護(hù)色劑處理。

3 結(jié)論

樹上干杏人工干制過程中,采用檸檬酸熱燙協(xié)同VC護(hù)色處理能有效抑制褐變,通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)曲面分析法優(yōu)化護(hù)色工藝,得到最佳工藝參數(shù)為:熱燙溫度95.6 ℃,熱燙時(shí)間4.62 min,VC濃度1.63%。采用此護(hù)色工藝對(duì)樹上干杏進(jìn)行人工干制,既能縮短生產(chǎn)周期,又能有效抑制褐變,為樹上干杏的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

[1]周書娟,王飛,田治國.新疆樹上干杏遺傳關(guān)系的鑒定[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(5):76-81.

[2]郭亞娟.不同干制方式對(duì)荔枝果干品質(zhì)及其粗多糖理化性質(zhì)的影響[D].武漢:華中農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[3]王靜.果蔬采后酶促褐變控制的研究進(jìn)展[J].保鮮與加工,2014,14(4):49-52,58.

[4]高海生.果蔬加工過程中褐變及其控制措施的研究進(jìn)展[J].河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào),2013,27(4):1-7.

[5]張珍.杏加工產(chǎn)品非硫護(hù)色工藝的研究[J].糧油食品科技,2004,12(4):27-28.

[6]趙桂玲.杏的無硫護(hù)色工藝研究[J].食品研究與開發(fā),2009,30(1):67-69.

[7]曹建康,姜微波,趙玉梅.果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2007:103-105.

[8]張利娟.葡萄干的抗氧化特性及防褐變工藝研究[D].楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué),2013.

[9]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY/T1041-2010綠色食品 干果[S].

[10]Whitaker J R,Lee C Y.Recent advances in chemistry of enzymatic browning[M].Washington DC:ACS Symposium Serise 600,1995:2-7.

[11]Steffens J C,Hare E,Hunt M D.Polyphenol oxidase.Pages in:Genetic Engineering of Plant Secondary Metabolism[M].New york:Plenum Press,1994:283.

[12]宋曉雪,胡文忠,畢陽,等.鮮切果蔬酶促褐變關(guān)鍵酶的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2013,34(15):390-392.

[13]曾朝珍,張永茂,康三江,等.果蔬褐變抑制機(jī)理研究進(jìn)展[J].北方園藝,2013(5):186-190.

[14]王梅英,陳慧斌,陳軍.響應(yīng)面法優(yōu)化超聲波輔助提取巖茶總黃酮工藝研究[J].食品工業(yè)科技,2011,32(12):327-330.

Study on the anti-browning technology of ‘Shushanggan’ apricot dried artificially

TANG Yao1,ZHANG Wen-tao1,GAO Kai2,*,LI Xi-hong1,QI Wei1,WANG Wei1

(1.Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China;2.National Research Center of Agricultural Product Fresh Keeping Engineering and Technology,Tianjin 300384,China)

Aim to effectively solve the browning of 'Shushanggan' apricot and improve the technology of anti-browning,response surface analysis methodology was applied by using chromaticity and the sensory evaluation scores as response values,the level of temperature,time and VCof blanching treatment as influencing factors. The results showed that the optimum level of blanching temperature,time and VCwere 95.6 ℃,4.62 min and 1.63%,respectively. The results also showed that the anti-browning technology of 'Shushanggan' apricot was reasonable and feasible,moreover,the effect of anti-browning of that was significant.

‘Shushanggan’ apricot;artificial drying;anti-browning;response surface analysis

2015-03-27

湯堯(1987-)，男，博士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail：tangyao886@hotmail.com。

*通訊作者:高凱(1976-)，男，碩士，副研究員，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail：gaokai505@sina.com。

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863)(2012AA101703)；農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2013GB2A100019)；天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目(13ZXCXNC03000)；天津科技大學(xué)優(yōu)秀博士學(xué)位論文培育基金(B2013001)。

TS255.3

B

1002-0306(2015)21-0269-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.047