百合加工無硫護(hù)色技術(shù)的研究

李 華，趙

百合（Lily），含有蛋白質(zhì)、多糖、微量元素等營養(yǎng)成分[1]，可供藥用或食用，是衛(wèi)生部首批頒布的“藥食兼用”珍貴植物資源[2]，作為中藥材可廣泛用于抗疲勞、抗衰老、潤肺、抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、降血糖等方面[3-7]，作為蔬菜也具有悠久的食用歷史。百合保鮮期短，新鮮百合的食用受到季節(jié)的限制，故可將百合加工成百合干、百合淀粉和百合罐頭等產(chǎn)品，以滿足消費(fèi)者的需要[8]。但是在百合的貯藏、加工過程中，由于多酚氧化酶（PPO）等的存在會(huì)引起褐變，導(dǎo)致百合產(chǎn)品品質(zhì)下降，影響市場競爭力。

傳統(tǒng)的果蔬護(hù)色方法常用硫熏和亞硫酸鹽。在果蔬加工貯藏過程中使用硫磺熏蒸，利用殘留于產(chǎn)品上的亞硫酸根離子的強(qiáng)還原作用來抑制酶活性[9-10]。硫可導(dǎo)致哮喘，亞硫酸鹽抑制褐變經(jīng)濟(jì)有效、操作簡便[11]，但對(duì)人體健康有害，可能會(huì)引起過敏、癌癥等疾病，美國FDA已將其從一般安全物質(zhì)目錄中去掉[12-13]，我國相關(guān)食品法規(guī)等對(duì)其使用也有嚴(yán)格限制。因此，研究高效安全的褐變抑制劑已成為發(fā)展趨勢(shì)。

目前，國內(nèi)外對(duì)板栗[14]、蘋果[15]、梨[16]等果蔬抑制酶促褐變的護(hù)色研究報(bào)道較多，而有關(guān)百合護(hù)色的報(bào)道則相對(duì)較少，大多集中在百合的營養(yǎng)價(jià)值和各種理化性質(zhì)等方面的研究[17-18]。為抑制百合加工過程中的褐變，試驗(yàn)通過篩選組合護(hù)色劑，以期找到能替代硫的安全、高效護(hù)色劑組合，從而提高百合產(chǎn)品的品質(zhì)和附加值，豐富產(chǎn)品種類，促進(jìn)百合產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，這也是我國食品工業(yè)發(fā)展的需要。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮百合，無病蟲害、無任何機(jī)械損傷，真空包裝；鄰苯二酚、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、蘋果酸、異抗壞血酸鈉、殼聚糖、L-半胱氨酸、精氨酸、木瓜蛋白酶、谷胱甘肽、檸檬酸等，均為分析純。

TP-214型電子分析天平，北京塞利多斯儀器系統(tǒng)有限公司產(chǎn)品；723型分光光度計(jì)，上海精密儀器廠產(chǎn)品；FW100型高速萬能粉碎機(jī)，杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；DZKW-D1型數(shù)顯電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器廠產(chǎn)品；電熱恒溫干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；PHS-25型酸度計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 粗酶液的制取

根據(jù)李新華等人[19]的提取方法，并進(jìn)行改進(jìn)。將新鮮百合洗凈切片、粉碎，稱取5 g糊狀樣品，并加入4 mL預(yù)冷的磷酸鹽緩沖溶液（pH值為6.84），在8 000 r/min的轉(zhuǎn)速下冷凍離心，上清液即為粗酶液。

1.2.2 單因素護(hù)色試驗(yàn)

選擇對(duì)褐變有影響的酸化劑、螯合劑、抑酶劑、天然提取物等試劑作為護(hù)色劑來進(jìn)行護(hù)色試驗(yàn)。將新鮮百合洗凈切片、粉碎，分別稱取5 g糊狀樣品浸漬于25 mL不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%）的蘋果酸等護(hù)色劑溶液中，并加入4 mL預(yù)冷的磷酸鹽緩沖溶液（pH值6.84），護(hù)色25 min后，在8 000 r/min的轉(zhuǎn)速下冷凍離心，再分別測定其對(duì)褐變度的影響，找出護(hù)色效果較好的護(hù)色劑。

1.2.3 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用護(hù)色效果較好的護(hù)色劑進(jìn)行復(fù)配，進(jìn)一步進(jìn)行正交試驗(yàn)，找出最佳復(fù)配效果。

1.2.4 評(píng)價(jià)抗褐變效果的指標(biāo)

果蔬在加工時(shí)，組織受損，導(dǎo)致氧侵入，酶原被激活，酚類經(jīng)酶的催化作用氧化為醌類，進(jìn)一步與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)等反應(yīng)，發(fā)生褐變現(xiàn)象[20]。褐變的程度可直接反映護(hù)色液的防褐效果，因而褐變度成為抗褐變、護(hù)色的一個(gè)重要指標(biāo)[21]。

1.2.5 褐變度的測定

采用消光值法[22]，參照文獻(xiàn)方法并加以改進(jìn)，分別取0.2%鄰苯二酚溶液2 mL和離心后的上清液，在25℃的恒溫水浴鍋中加熱10 min后，取出2種溶液并迅速混合均勻，在420 nm處測量吸光度。結(jié)果以A420×10表示褐變度。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一護(hù)色劑的護(hù)色效果

使用蘋果酸、異抗壞血酸鈉、殼聚糖、L-半胱氨酸、精氨酸、木瓜蛋白酶、谷胱甘肽等進(jìn)行護(hù)色試驗(yàn)后，根據(jù)安全高效原則選擇蘋果酸、異抗壞血酸鈉和半胱氨酸進(jìn)行正交試驗(yàn)，其相應(yīng)機(jī)理及對(duì)褐變的影響討論如下。

2.1.1 蘋果酸對(duì)百合褐變度的影響

蘋果酸是一種重要的有機(jī)羧酸，廣泛存在于果蔬中，能降低產(chǎn)品的pH值或者具有絡(luò)合金屬離子的作用，可作調(diào)酸劑和保鮮劑，抑制PPO的活性，從而減緩加工果蔬的酶促褐變發(fā)生[23]。大多PPO最適pH值在6.0～7.4，在pH值降至4.0以下，PPO幾乎完全失去活性。因此可加入適量的pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)酸以降低pH值的方法來抑制果蔬褐變的發(fā)生率[24]。選取蘋果酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%進(jìn)行試驗(yàn)。

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蘋果酸溶液對(duì)百合褐變度的影響見圖1。

圖1 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蘋果酸溶液對(duì)百合褐變度的影響

由圖1可知，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的蘋果酸抗褐變的效果不同，0.6%～1.0%內(nèi)護(hù)色效果顯著，隨著蘋果酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，褐變度不斷減小。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí)，抗褐變效果最好。

2.1.2 L-半胱氨酸對(duì)百合褐變度的影響

L-半胱氨酸（L-Cys） 作為組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸之一，可溶，無毒副作用，含有巰基（-SH），是一種安全高效的天然褐變抑制劑，對(duì)多種果蔬（如蘋果、馬鈴薯等）體內(nèi)的PPO都有抑制作用[25-26]，作為無硫護(hù)色的替代品很有潛力。L-Cys作為一種還原劑，既能消耗果蔬組織中的氧，又可與酶促褐變底物反應(yīng)生成的醌類化合物進(jìn)行加成或還原，使其不再形成黑色素[27-28]。選取L-Cys質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%進(jìn)行試驗(yàn)。

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)半胱氨酸溶液對(duì)百合褐變度的影響見圖2。

圖2 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)L-Cys溶液對(duì)百合褐變度的影響

由圖2可知，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的L-Cys抗褐變的效果不同，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.4%～1.0%時(shí)護(hù)色效果顯著，隨著L-Cys質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，褐變度不斷減小。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，抗褐變效果最好。

2.1.3 異抗壞血酸鈉對(duì)百合褐變度的影響

異抗壞血酸鈉既能抑制PPO本身的催化作用，作為酶分子中銅離子的螯合劑，通過-OH與多酚氧化酶的輔基銅離子螯合，并能被多酚氧化酶直接氧化，起到競爭性抑制劑的作用，同時(shí)又有較強(qiáng)的還原性，作為醌的還原劑，能將PPO形成的產(chǎn)物醌還原為酚，阻止它們轉(zhuǎn)化為有色物質(zhì)，并且還能消耗反應(yīng)體系中的氧[27，29]。選取異抗壞血酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%進(jìn)行試驗(yàn)。

不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)異抗壞血酸鈉溶液對(duì)百合褐變度的影響見圖3。

圖3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)異抗壞血酸鈉溶液對(duì)百合褐變度的影響

由圖3可知，不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的異抗壞血酸鈉抗褐變的效果不同，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%～0.8%時(shí)護(hù)色效果顯著，隨著異抗壞血酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大，褐變度不斷減小。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%時(shí)，抗褐變效果最好。

2.2 復(fù)合護(hù)色劑對(duì)百合褐變度的影響

進(jìn)行一系列的單因素試驗(yàn)后，分別選取0.4%，0.6%，0.8%，1.0%的蘋果酸；0.2%，0.4%，0.6%，0.8%的異抗壞血酸鈉；0.4%，0.6%，0.8%，1.0%的半胱氨酸進(jìn)行正交試驗(yàn)，對(duì)復(fù)合護(hù)色劑進(jìn)行優(yōu)化。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1，正交試驗(yàn)方案與結(jié)果見表2。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/%

由正交極差分析可知，因素的主次關(guān)系為異抗壞血酸鈉＞蘋果酸＞L-半胱氨酸，試驗(yàn)結(jié)果中整體的吸光度都低，與單因素護(hù)色劑處理相比，護(hù)色效果都有提高。如表2所示，該試驗(yàn)條件下質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為蘋果酸0.4%，異抗壞血酸鈉0.8%，L-半胱氨酸溶液1.0%時(shí)吸光度最小，褐變度僅為2.75。但由表2極差統(tǒng)計(jì)分析可知，應(yīng)選擇蘋果酸0.8%，異抗壞血酸鈉0.2%，L-半胱氨酸溶液0.8%為最優(yōu)的護(hù)色劑組合。

3 結(jié)論

不同種類及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的護(hù)色劑對(duì)百合褐變的抑制作用不同，根據(jù)安全高效原則選擇蘋果酸、異抗壞血酸鈉和半胱氨酸做進(jìn)一步的正交試驗(yàn)。結(jié)果表明，蘋果酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%，異抗壞血酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%，L-半胱氨酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%為最優(yōu)的護(hù)色劑組合。復(fù)合護(hù)色劑組合中各成分安全可靠，可作為硫的替代物在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。

表2 正交試驗(yàn)方案與結(jié)果

[1]丁貴平，袁建興，李利東，等.藥食同源的百合 [J].中國食物與營養(yǎng)，2004（9）：51-52.

[2]中華人民共和國衛(wèi)生部藥典委員會(huì).中華人民共和國藥典2005年版（一部） [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：88.

[3]Kwon O K，Lee M Y，Yuk J E，et al.Anti-inflammatory effects of methanol extracts of the root of Lilium lancifolium on LPS-stimulated Raw264.7 cells[J].Ethnophamacol，2010 （1）：28-34.

[4]Yarmolinsky L，Zaccal M，Ben-Shabat S，et al.Antiviral activity of ethanol extracts of Ficus binjamina and Lilium and idum in vitro[J].N Biorechnol， 2009， 26 （6）：307-313.

[5]彭蘊(yùn)茹，錢大瑋，丁永芳，等.百合不同提取部位的藥理活性比較 [J].現(xiàn)代中藥研究與實(shí)踐，2006，20（1）：31-32.

[6]曾嶸，李福元，龍洛娜.3種百合水煎液抗疲勞與耐低氧作用比較 [J].醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2007，26（8）：850-851.

[7]李汾，袁秉祥，彌曼，等.純化百合多糖抗腫瘤作用和對(duì)荷瘤小鼠免疫功能的影響 [J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)，2008，16 （2）：188-189.

[8]尹平孫.百合的貯藏與加工 [J].特種經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物，2006，9（10）：46.

[9]張建華，楊兆艷，董文賓.蘋果（非油炸）干制護(hù)色工藝的研究 [J].食品科技，2006（5）：29-30.

[10]吳立根，王岸娜，連東軍，等.濃縮蘋果原汁的護(hù)色工藝研究 [J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（5）：34-38.

[11]Wang Y，Zhao P，Zhou S Z，et al.Enzymatic browning and its control during potato pulp powder processing[G]//New Technology of Agricultural Engineering （ICAE） ，2011 International Conference on.IEEE，2011：869-873.

[12]Gerald M.sapers.Browning of food：control by sulfites antioxidants and other means[J].Food Technology，1993，47（10）：75-84.

[13]Timbo B，Koehleen K M，Wolyniak C，et al.Sulfites-a Food and Drug Administration review of recalls and reported adverseevents[J].Food Protection，2004，67（8）：1 806-1 811.

[14]鄭龍，肖正東，王陸軍，等.板栗品種褐變度差異性及其多酚氧化酶活性的相關(guān)性研究 [J].食品工業(yè)科技，2015 （18）：126-130.

[15]易建華，朱丹，朱振寶.不同微波預(yù)處理對(duì)蘋果汁褐變特性的影響 [J].食品工業(yè)科技，2014（14）：264-267，271.

[16]Dan Li，Yudou Cheng，Yu Dong，et al.Effects of low temperature conditioning on fruit quality and peel browning spot in Huangguan pears during cold storage[J].Postharvest Biology and Technology，2017（5）：68-73.

[17]何純蓮，張小艷，楊球楨，等.藥用百合多糖提取純化工藝的研究 [J].湖南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2008，5（3）：7-10.

[18]吉宏武，丁霄霖.百合化學(xué)成分及其淀粉粒結(jié)構(gòu)與一般特性 [J].食品研究與開發(fā)，2006，27（2）：33-37.

[19]李新華，高路.紫甘薯多酚氧化酶酶促反應(yīng)最適條件的研究 [J].糧油食品科技，2008（3）：42-45.

[20]王艷穎，胡文忠，龐坤，等.機(jī)械傷害引起果蔬褐變機(jī)理的研究進(jìn)展 [J].食品工業(yè)科技，2007（11）：230-233.

[21]李全宏，趙雅松，蔡同一，等.鮮切馬鈴薯褐變抑制效果研究 [J].食品科學(xué)，2005，26（9）：92-95.

[22]Franceso Pizzocaro.Inhibition of apple polyphenol oxidaes（PPO） by ascorbic acid and sodium chloride[J].Food Proc and Pres，1993 （17）：21-30.

[23]劉元濤，劉超，文文.蘋果酸的生產(chǎn)現(xiàn)狀和研究進(jìn)展[J].發(fā)酵科技通訊，2014，43（1）：33-35.

[24]喬勇進(jìn)，徐芹，方強(qiáng)，等.溫度、pH值對(duì)梨汁非酶褐變影響的研究 [J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，24（3）：6-9.

[25]Iyidogan N F，Bayindirh A.Effect of L-cysteine，kojic acid and 4-hexylresorcinol combination on inhibition of enzymatic browning in Amasya apple juice[J].Food Engineering，2004 （7）：299-304.

[26]邱龍新，黃浩.半胱氨酸對(duì)馬鈴薯多酚氧化酶的抑制作用 [J].食品科學(xué)，2006，27（4）：37-40.

[27]王璋.食品酶學(xué) [M].北京：輕工業(yè)出版社，1990：268.

[28]Ding CK，et al.Inhibition of loquat enzymatic browning by sulfhydryl compounds[J].Food Chem.，2002 （3）：213-218.

[29]Lambrecht H S.Sulfite substitutes for the prevention of enzymatic browning in foods[C].In：Lee C Y，Whitaker J R（ed）s.Enzymatic browning and its prevention[M].Washington DC，USA；ACSSymposium Series 600，1995：313-323.◇