板栗褐變控制及干燥條件的優(yōu)化

姚振松

（濰坊市食品藥品檢驗檢測中心，山東濰坊261061）

·工藝技術(shù)·

板栗褐變控制及干燥條件的優(yōu)化

姚振松*

（濰坊市食品藥品檢驗檢測中心，山東濰坊261061）

板栗，俗稱栗子，《本草綱目》中記載“栗味甘性溫，入脾胃腎經(jīng)”，板栗仁中富含鉀、鐵、鈣、維生素、氨基酸等。板栗產(chǎn)品具有風味濃郁、便于消化吸收、食用方便、耐貯藏等特點，深受國內(nèi)外廣大消費者青睞。我國板栗加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已由初粗加工向深加工方式轉(zhuǎn)變，開發(fā)了栗子粉、栗子乳、板栗果脯和罐頭等制品，但國內(nèi)板栗加工科技水平不高并缺乏市場競爭力，嚴重制約著我國板栗加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是板栗加工過程中遇到褐變、干燥問題，因此板栗深加工的關(guān)鍵在于解決褐變問題和優(yōu)化干燥工藝。

本研究在總結(jié)國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合板栗加工中褐變原理，探索板栗護色方法，同時以板栗干燥過程中成分及品質(zhì)變化為判定標準，最終確定板栗最佳的干燥工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

泰山板栗仁。

0.1 mol／L鄰苯二酚溶液：稱取220 mg鄰苯二酚溶解于100 mL的蒸餾水中；緩沖液：pH為5.4的磷酸鹽緩沖液。

1.2 設(shè)備

721W型分光光度計；離心分離機；冰箱；電熱鼓風干燥箱，上海躍進醫(yī)療器械廠；托盤天平；篩子（80目）。

1.3 分析方法

1.3.1 板栗仁不同部位多酚氧化酶（PPO）活性的測定

1.3.1.1 板栗中PPO活性測定方法

a）酶液提取

準確稱取5 g泰山板栗仁，加少量水，在研缽中充分研磨成乳狀液，用水多次沖洗研缽，將研磨液倒入100 mL三角瓶中，提取用水總量為40 mL，放置于冰箱中提取過夜，于4 000 r/min下離心15 min，取上清液用于測定。

b）PPO活性的測定方法

取0.5 mL酶液，加入2.5 mL磷酸緩沖液和1 mL鄰苯二酚（反應液總體積為4 mL），混合后水浴保溫3 min，立即倒入1 cm光徑的比色皿中，在410 nm波長下測定吸光度值的變化（△A），用100℃下加熱10 min的酶液0.5 mL，加入2.5 mL磷酸緩沖液和1 mL鄰苯二酚1 mL磷酸緩沖液作為對照，每30 s記錄一次讀數(shù)，共計錄3 min，酶活性以1 minΔA值每增加0.001作為1個活力單位（U）。

重復測定3次，取平均值作為PPO活性結(jié)果。

1.3.1.2 板栗仁表層、心部PPO活性測定

對板栗仁表層、心部的PPO活性進行測定，測定方法如1.3.1.1所述。表層是用自制不銹鋼刀在板栗仁表面削取的一片薄層，剩下的部分視為心部。

1.3.2 蒸煮處理對板栗褐變的影響

1.3.2.1 蒸煮溫度對板栗中PPO活性的影響

分別準確稱取5 g板栗在蒸煮溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的條件下，處理10 min后，測定PPO殘余活性。

1.3.2.2 蒸煮時間對板栗中PPO活性的影響

分別準確稱取5 g板栗于溫度100℃的條件下，分別蒸煮2 min、4 min、6 min、8 min、10 min后，測定PPO殘余活性。

1.3.3 板栗剝皮后護色試驗

1.3.3.1 護色單因素試驗

1.3.3.1.1檸檬酸對板栗PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的檸檬酸溶液(分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，測定在不同檸檬酸質(zhì)量濃度下PPO活力。測得的酶活力，根據(jù)公式轉(zhuǎn)化成抑制率。

式中：A0——加抑制劑時的PPO活性；

A1——添加抑制劑時的PPO活性。

1.3.3.1.2抗壞血酸對板栗PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的抗壞血酸溶液(分別為0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)，測定在不同抗壞血酸質(zhì)量濃度下PPO活力。

1.3.3.1.3EDTA－2Na對PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的EDTA－2Na溶液(分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，測定在不同EDTA－2Na溶液質(zhì)量濃度下PPO活力。

1.3.3.2 護色正交試驗

根據(jù)前述單因素試驗的結(jié)果，選取檸檬酸，抗壞血酸和EDTA－2Na質(zhì)量濃度為3個影響因素，設(shè)計三因素三水平正交試驗，以板栗PPO活力作為衡量指標。

1.3.4 板栗干燥條件的確定

1.3.4.1 干燥溫度和時間對水分含量變化的影響

干燥工藝流程：鮮板栗→熱燙（100℃、8 min，便于剝皮和滅酶）→去外皮→去內(nèi)衣→切片（2 mm厚，切片速度要快）→護色（護色液質(zhì)量濃度分別為檸檬酸0.8%、抗壞血酸0.10%、EDTA－2Na 0.04%）→瀝干水→熱風干燥→破碎→備用（后續(xù)擠壓膨化）。

將5份等量的板栗片分別放于不銹鋼盤里，放置于干燥箱中，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃條件下干燥。每隔30 min稱量1次，直至水分含量小于10%，記錄干燥所用時間。干燥結(jié)束后，將干燥溫度提高到105℃，當質(zhì)量恒定不變后，所稱重結(jié)果為絕干物料量。

1.3.4.2 干燥溫度和時間對感官品質(zhì)的影響

觀察在熱風干燥過程中，不同干燥溫度下（50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）板栗的色澤變化、褐變情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 板栗仁不同部位PPO活性的測定

表1 板栗仁表層與心部比例及PPO活性比較

由表1可知，板栗表層所占比例及PPO活性都要高于心部，所以表層更易褐變。因此深加工時要優(yōu)先采用板栗心部。

2.2 蒸煮處理對板栗褐變的影響

2.2.1 蒸煮溫度對板栗中PPO活性的影響

不同蒸煮溫度對板栗中PPO活性影響結(jié)果如圖1所示。

圖1 蒸煮溫度對PPO殘余活力的影響

葉興乾等研究認為板栗中PPO的適宜溫度為40℃～60℃，適宜pH為4.0～7.0。由圖1看出，在50℃～100℃范圍內(nèi)，PPO的活性隨溫度升高先增加后降低，當溫度為60℃時，PPO活性達到最大，溫度超過60℃，PPO活性開始下降；當溫度達到70℃以上時，PPO的活性急劇下降；當溫度到達100℃時，PPO活性為0。這說明PPO的最適溫度為60℃，超過60℃后，PPO酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞性的變化，導致活性逐漸降低；當溫度超過70℃后，PPO的結(jié)構(gòu)受熱變性而快速失去活性。試驗結(jié)果與高海生等研究的板栗中PPO的適宜溫度為16℃～50℃，溫度達75℃時酶活性急劇下降結(jié)論基本一致。

2.2.2 蒸煮時間對板栗中PPO活性的影響

不同蒸煮時間對板栗中PPO活性的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 蒸煮時間對PPO殘余活力影響

由圖2得知，蒸煮過程中PPO殘余活力在2 min～8 min內(nèi)先升高后降低，在蒸煮開始的2 min～4 min時PPO活性逐漸增大，在4 min時PPO活性達到最大，而在4 min～8 min時PPO殘余活力迅速降低，在8 min～10 min PPO活力為0。因為在蒸煮過程中，隨著蒸煮時間的延長，板栗溫度逐漸升高，逐漸達到PPO適宜溫度，使其活性逐漸增強達到最大，當溫度逐漸升高至100℃，超過了PPO的適宜溫度，PPO的結(jié)構(gòu)受熱變性而快速失去活性。綜合考慮各因素，在加工過程中，將蒸煮時間控制在8 min左右。

2.3 板栗剝皮后護色試驗

2.3.1 護色單因素試驗

2.3.1.1 檸檬酸對板栗PPO活性的影響

檸檬酸對板栗PPO活性的影響結(jié)果如圖3所示。

圖3 檸檬酸對PPO活性抑制率的影響

由圖3可知，隨檸檬酸質(zhì)量濃度的增加，對PPO活性抑制率明顯加大。其中檸檬酸質(zhì)量濃度在0.8%～1.0%時，對PPO活性抑制率達到35%以上，且抑制率變化不大，可以較好的抑制PPO活性。因為PPO最適pH值為5.15，加入檸檬酸能夠降低pH，抑制PPO活性；同時檸檬酸通過螯合金屬離子，阻止PPO對酚類褐變的催化。因檸檬酸質(zhì)量濃度過高會影響板栗產(chǎn)品的感官品質(zhì)，綜合考慮成本等因素，因此選用檸檬酸質(zhì)量濃度為0.8%。

2.3.1.2 抗壞血酸對PPO活性的影響

將測得的酶活力根據(jù)公式轉(zhuǎn)化成抑制率。抗壞血酸對PPO活性抑制率如圖4所示。

圖4 抗壞血酸對PPO活性抑制率的影響

由圖4可知，隨抗壞血酸質(zhì)量濃度增加，對PPO活性抑制率逐漸升高。當抗壞血酸質(zhì)量濃度低于0.02%，隨著抗壞血酸質(zhì)量濃度的增加對PPO活性抑制率迅速增大；抗壞血酸質(zhì)量濃度在0.02%～0. 10%之間，對PPO活性抑制率增幅減緩。其中抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.1%時，對PPO活性抑制率達到70%以上，可以很好地抑制PPO活性。因為PPO酶最適pH值為5.15，加入抗壞血酸能夠降低pH，抑制PPO酶活性；抗壞血酸具有較強的抗氧化性，可與酚類物質(zhì)爭奪氧氣，阻止氧氣與酚類物質(zhì)反應發(fā)生酶促褐變。因此，質(zhì)量濃度0.1%的抗壞血酸為最佳選擇。

2.3.1.3 EDTA－2Na對PPO活性的影響

EDTA－2Na對PPO活性的影響如圖5所示。

由圖5可知，隨著EDTA-2Na質(zhì)量濃度的增加，對PPO活性抑制率明顯加大，當EDTA-2Na質(zhì)量濃度在0.04%及以上時，對PPO活性抑制率達到40%以上，可以很好的抑制PPO活性，所以可采用0.04%濃度的EDTA-2NA。這是因為EDTA-2Na可螯合金屬離子，阻止PPO對酚類褐變的催化。

圖5 EDTA-2Na對PPO活性抑制率的影響

2.3.2 正交試驗

根據(jù)前述單因素試驗結(jié)果，選取檸檬酸、抗壞血酸和EDTA－2Na的質(zhì)量濃度為3個因素，設(shè)計三因素三水平正交試驗，并以板栗中PPO殘余活力作為指標。正交試驗因素水平設(shè)計見表2，結(jié)果見表3。

表2 護色液配制因素水平表

表3 護色液處理正交試驗結(jié)果

根據(jù)極差分析，影響因素大小為：抗壞血酸＞檸檬酸＞EDTA－2Na。王世錦研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸與NaCl或EDTA聯(lián)合應用對板栗的護色效果較好。本研究分析結(jié)果表明，護色液最優(yōu)組合為A2B3C1，即檸檬酸質(zhì)量濃度0.8%、抗壞血酸質(zhì)量濃度0.10%和EDTA－2Na質(zhì)量濃度0.04%，三者復配使用時對板栗的護色效果更佳。經(jīng)試驗驗證，采用此方法護色，板栗中PPO的抑制率可達到91.2%。

2.4 板栗干燥條件的確定

2.4.1 不同干燥溫度對板栗感官品質(zhì)的影響

不同干燥溫度下，板栗感官品質(zhì)變化結(jié)果見表4。

表4 不同干燥溫度下板栗感官品質(zhì)變化

由表4結(jié)果可知，板栗進行熱風干燥時，不同溫度可對其感官品質(zhì)產(chǎn)生不同影響。干燥溫度在50℃～70℃之間時，板栗不發(fā)生褐變，色澤金黃，具有很好的感官品質(zhì)；溫度在70℃～90℃之間時，板栗從邊緣開始逐漸發(fā)生褐變，造成感官品質(zhì)下降。因此，干燥溫度選擇在50℃～70℃范圍內(nèi)較合適，同時要考慮干燥時間對板栗感觀品質(zhì)的影響。

2.3.2 干燥溫度和時間對水分含量變化的影響

不同干燥溫度下板栗水分含量隨干燥時間的變化情況見圖6。

圖6 不同干燥溫度下水分含量隨時間的變化

由圖6可知，在干燥過程中，板栗的水分含量隨時間不斷降低，且在不同干燥溫度下將板栗干燥到一定水分含量（一般10%以下）所需的干燥時間不同，干燥溫度太低使干燥時間過長，干燥速度很慢，綜合表4中結(jié)論，板栗在50℃～70℃范圍內(nèi)不易褐變，因此選擇在70℃干燥180 min為板栗最適干燥條件。

綜合表4及圖6的結(jié)果分析，干燥溫度在70℃以下板栗顏色較好，隨溫度不斷升高，干燥時間的增加，板栗開始褐變。干燥溫度過低，干燥時間過長。結(jié)果表明，在干燥溫度70℃下干燥180 min，既不會造成板栗顏色明顯變化或粉質(zhì)化，又可以很好的保持板栗感官品質(zhì)，并將含水量降至10%以下。

3 結(jié)論

在板栗加工過程中，100℃下蒸煮8 min可有效抑制PPO活性，同時選擇最佳護色組合：檸檬酸質(zhì)量濃度0.8%、抗壞血酸質(zhì)量濃度0.10%和EDTA－2Na質(zhì)量濃度0.04%，可有效抑制板栗褐變；在熱風干燥過程中，工藝參數(shù)選擇為：干燥溫度70℃，干燥時間180 min，此干燥條件可以將水分量降至9.1%，保證產(chǎn)品無褐變，色澤金黃，具有很好的感官品質(zhì)，此工藝條件既能保證產(chǎn)品品質(zhì)，又能節(jié)約成本，適用于板栗產(chǎn)品加工企業(yè)。

［1］羅鳳蓮，夏延斌，歐陽建勛.我國板栗制品加工現(xiàn)狀與思索［J］.食品與機械，2004，20（2）：45-47.

［2］生吉萍，何樹林，胡小松，等.板栗栗仁褐變及其控制方法研究［J］.食品與機械，2000（1）：6-7.

［3］陳明之.板栗加工過程中的護色技術(shù)研究［J］.食品研究及開，2006（5）：28-29.

［4］高海生，常學東.我國板栗產(chǎn)品加工技術(shù)研究進展［J］.河北科技師范學院學報，2016，30（2）：1-10.

［5］霍瑞貞，劉光東，栗印環(huán).栗子多酚氧化酶催化動力學及抑制機理的研究［J］.華南理工大學學報，1999，27（9）：1-10.

［6］董翠.板栗褐變的研究進展［J］.安徽農(nóng)學通報，2016，22（15）：118-120.

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［8］HU Q G，ZHANG M，MUJUMDAR A S，et al.Drying of edamames by hot air and vacuum microwave combination［J］.Journal of Food Engineering，2006，77：977～982．

Browning controlof chestnut and optimum ofdrying conditions

YAOZhensong*
（Weifang food and drug inspection testing center，Shandong Weifang 261061，China）

為了控制板栗褐變，確定其最佳干燥工藝，在干燥前采用蒸煮滅酶處理和抗褐變劑處理后，通過控制干燥溫度和時間，以感官指標和水分含量來確定板栗最佳干燥工藝。試驗結(jié)果表明，蒸煮溫度100℃、蒸煮時間8 min能有效殺滅多酚氧化酶（PPO）的活性；檸檬酸、抗壞血酸、EDTA-2Na 3種抗褐變劑對板栗褐變都有抑制作用，且三者按照8∶1∶0.4（質(zhì)量比）聯(lián)合控制褐變效果最佳，抑制率可達91.2%；在熱風干燥過程中最佳干燥條件為干燥溫度70℃，時間180 min，此時水分含量達到9.1%，感官品質(zhì)最好。

板栗；多酚氧化酶；褐變；護色；熱風干燥

Inorder tocontrolthechestnutbrowningand choose theoptimaldryingconditions,theactivityofPPO were restrained by cookingand anti-browning reagents(citric acid、ascorbic acid、EDTA-2Na)were choosed to treat chestnut.During chestnut drying,the optimal drying conditions,namely,drying temperatures and times were choosed based on the index ofsensory quality and contents of chestnut.The results showed that activity of PPO in chestnut was killed effectivelyat 100℃for 8 min during cooking.The quality ratioofcitric acid,ascorbic acid and EDTA-2Na was 8∶1∶0.4，which was the optimal ratio to control chestnut browning.In this condition, the restraining rate ofbrowningwas 91.2%.In the hot air drying process,the best drying conditions were at the drying temperature70℃and drying time180minutes,which can sustain thebestsensoryqualityand controlthe moisturecontentbelow 9.1%ofchestnut.

chestnut；PPO；browning；color-sustaining；drying

TS255.7

A

1673-6044（2016）04-0028-05

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.04.008

*姚振松，男，1989年出生，2011年畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學食品質(zhì)量與安全專業(yè)，助理工程師。

2016-10-27