干燥地牯牛中非硫護色工藝的研究

施樹，羅章

（1.重慶旅游職業學院，重慶 409000；2.西藏大學 農牧學院，西藏 林芝 860000）

地牯牛即甘露子（Stachys siebolidii Miquel），又稱地蠶、玉環、寶塔菜、螺螄菜，為唇形科水蘇屬多年生草本，呈念珠狀或螺螄形塊莖，色乳白。通常在北方加工成醬菜食用，在南方做成泡菜［1］。

地牯牛在貯藏或加工過程中，容易發生色變，原本純潔的乳白色會變成褐色或者產生黃色斑點，影響產品的美觀。新鮮果蔬在受到機械損傷、凍傷等情況下，組織會受到破壞，極易發生褐變，大多數果蔬中含有多酚氧化酶，這種褐變主要是酶促褐變［2－5］。酶促褐變是在有氧條件下，由于多酚氧化酶的作用，酚類物質被氧化為醌，醌很快聚合成為褐色物質而導致果蔬褐變。褐變使果蔬感官變差，影響銷售，還會導致產品風味下降［6］。為了保證地牯牛加工產品的品質，對地牯牛進行護色處理尤為必要。

傳統的護色方法常采用含硫化合物，但在護色過程中含硫化合物會釋放出二氧化硫。因含硫護色劑會引起人們對其安全性的擔憂而受到限制，目前在果蔬加工中更傾向于使用非硫護色劑進行護色的研究［7－11］。

本文選用非硫護色劑對地牯牛護色工藝進行研究，為地牯牛產品的開發和生產提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮地牯牛：市購；檸檬酸、氯化鈉、抗壞血酸、氯化鈣：均為分析純。

1.2 儀器與設備

HH-8數顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司；DHG-9000電熱恒溫鼓風干燥箱 上海齊欣科學儀器有限公司；Ultra Scan PRO色差儀 美國Stable Misco System 公司。

1.3 護色處理工藝流程

原料挑選→清洗瀝干→切片→護色→漂洗瀝干→干燥→包裝→色差儀檢測。

挑選大小均勻、無機械損傷、無褐變及病蟲害的新鮮地牯牛，清洗干凈表面泥土后置于網篩上瀝干；采用不銹鋼刀具將地牯牛切成厚度為3mm的薄片，切開后的薄片要立即投入準備好的護色液中。地牯牛薄片在護色液中浸泡護色30min，然后置于網篩上瀝去水滴，放入烘箱于55℃恒溫干燥2.5h。干燥后的地牯牛片用聚乙烯自封袋包裝，用色差儀進行檢測。

1.4 試驗方法

1.4.1 護色劑的單因素試驗

果蔬的護色主要通過抑制酶活性、消耗酚類物質和調節氧氣含量等途徑來實現。通過參考文獻［12］，本文選擇檸檬酸、氯化鈉、氯化鈣、抗壞血酸作為護色劑，結合預試驗，分別配制100mL 0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%的氯化鈉溶液，100mL 1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的抗壞血酸溶液，100mL 0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5% 的 氯 化 鈣 溶 液，100mL 0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%的檸檬酸溶液作為護色液，將地牯牛切片并立即投入到相應的護色液中，浸泡30min后撈出晾干，放入55℃的烘箱中恒溫干燥2.5h，取出，測定色差值。每組實驗重復3次，取平均值。

1.4.2 對照試驗

將地牯牛切片后，立即放入100mL蒸餾水中浸泡30min，撈出后晾干，于55℃的烘箱中恒溫2.5h后測定色差值，作為對照組，試驗重復3次，取平均值。

1.4.3 護色正交試驗設計

根據單因素試驗，選取護色效果較好的氯化鈉、氯化鈣和檸檬酸作為正交試驗的3個因素，確定3個水平，設計L9（34）正交試驗，見表1。按照正交表所確定的試驗組合，依次配制護色液進行護色處理（30min），置于烘箱于55℃恒溫干燥2.5h后測定色差值，每組試驗重復3次。

表1 L9（34）正交試驗因素水平表Table1 Factors and levels of L9（34）orthogonal test design%

1.5 護色效果評價方法［13－16］

CIELAB表色系統被廣泛地應用。依據CIELAB系統，L＊表示明度變化，其值為0～100，對應由黑到白的變化；a＊軸為紅-綠軸，＋a＊表示紅色，－a＊表示綠色；b＊軸為黃-藍軸，＋b＊表示黃色，－b＊表示藍色。地牯牛護色處理和未護色處理產品的顏色可用色差計測定。地牯牛的顏色是白色的，最終產品也要求色澤白凈，所以采用明度的變化△L＊值作為護色效果的評價指標，更為符合實際需要，△L＊＝L＊2－L＊1。L＊2：護色處理后產品的色差值，L＊1：空白試驗。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果及分析

2.1.1 氯化鈉對地牯牛護色效果的影響

圖1 氯化鈉對地牯牛護色效果的影響Fig.1 Effect of sodium chloride treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由圖1可知，隨著氯化鈉濃度的增大，△L＊值總體呈增大趨勢，其對地牯牛的護色效果在增加，當濃度達到1.50%時，護色效果反而下降。隨著氯化鈉濃度的進一步增加，△L＊值又在增大，說明護色效果又開始逐步增大，但增大的趨勢逐步趨于平緩。這可能是因為，對于引起褐變的酶，氯化鈉能導致其聚合或脫水從而失去活性；再者，在鹽水中氧的含量會降低，這減少了酚類物質被氧化的機會，而且鈉離子與多酚氧化酶中的銅離子競爭，也降低了酶的活性，從而起到了阻止地牯牛褐變的作用［17］。

2.1.2 檸檬酸對地牯牛護色效果的影響

圖2 檸檬酸對地牯牛護色效果的影響Fig.2 Effect of citric acid treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由圖2可知，在低濃度時，隨著檸檬酸濃度的增大，△L＊值在增大，說明護色效果隨著檸檬酸濃度的增大在增大。當檸檬酸濃度在0.7%時△L＊值達到最大，隨后隨著檸檬酸濃度的增加，△L＊值呈下降趨勢，此時隨著濃度的增大，護色效果反而會下降。檸檬酸護色機理的原因可能是，它可以降低pH和氧含量，檸檬酸具有3個羧基，可以和多酚氧化酶的銅輔基螯合使其失活［18，19］。

2.1.3 抗壞血酸對地牯牛護色效果的影響

圖3 抗壞血酸對地牯牛護色效果的影響Fig.3 Effect of ascorbic acid treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由圖3可知，抗壞血酸在濃度超過1.0%時，護色效果隨著濃度的增大而降低。說明抗壞血酸在高濃度時會使產品造成褐變，而且肉眼觀察產品出現淡粉色。抗壞血酸需要在一定酸性環境下才能起到抑制褐變的作用，抗壞血酸具有很強的還原作用，但它比酚類更容易被氧化褐變［19，20］。所以，正交試驗不選擇抗壞血酸作為護色劑。

2.1.4 氯化鈣對地牯牛護色效果的影響

圖4 氯化鈣對地牯牛護色效果的影響Fig.4 Effect of calcium chloride treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由圖4可知，隨著氯化鈣濃度的增加，總體上其對地牯牛的護色效果呈增強的趨勢。氯化鈣可以和氨基酸絡合生成不溶性化合物，這使得氧化酶失活，從而抑制褐變。再者，氯化鈣可以減少氧氣含量，從而防止褐變的發生［21］。

2.2 正交試驗實驗結果及分析

依據單因素試驗，選擇氯化鈉、氯化鈣和檸檬酸為因素，設計L9（34）正交試驗，研究地牯牛最佳護色工藝，見表2。

表2 L9（34）正交試驗結果與極差分析Table2 L9（34）orthogonal test results and range analysis

由表2極差分析可知RA＞RB＞RC，氯化鈣對地牯牛的護色效果最為顯著，其次是檸檬酸，氯化鈉對地牯牛的護色作用相對較弱。即各因素對指標的影響主次為：氯化鈣濃度＞檸檬酸濃度＞氯化鈉濃度。但空白實驗極差較大，這可能是由于各因素在護色中具有很強的交互作用所致。

表3 正交試驗方差分析表Table3 Analysis of variance of orthogonal test

由表3方差分析結果可知，試驗所涉及3個因素對地牯牛的護色效果影響均不顯著，相對來講，氯化鈣和檸檬酸比氯化鈉的顯著性要強，這與極差分析結果一致。

由正交試驗結果直觀分析，選最大的△L＊值對應的護色劑組，可知護色效果最好的試驗組合應為A3B2C1，即氯化鈣濃度為0.4%，檸檬酸濃度為0.5%，氯化鈉濃度為1%，此時復合護色劑所產生的護色效果是最好的，產品的L＊值為79.78。

3 結論

本試驗采用氯化鈉、氯化鈣、抗壞血酸和檸檬酸4種非硫護色劑對地牯牛進行護色處理，通過研究發現，高濃度的抗壞血酸對地牯牛的護色效果不理想，反而會使產品發生褐變，白度值降低，a＊值明顯增加，肉眼觀察也可以看出產品顏色出現淡粉色，所以認為高濃度的抗壞血酸不適合地牯牛的護色處理。氯化鈉、氯化鈣和檸檬酸對地牯牛都具有一定的護色效果，相對來講，護色效果：氯化鈣＞檸檬酸＞氯化鈉。通過正交試驗優化出對地牯牛產品護色處理的最佳復合護色劑組合為0.4%的氯化鈣溶液，0.5%的檸檬酸溶液和1%的氯化鈉溶液，護色工藝為將鮮地牯牛切成3mm的薄片，立即浸泡入復合護色劑30min，然后取出瀝干，再放入55℃的烘箱中恒溫干燥2.5h，產品的褐變最低，其L＊值為79.78。