百合外片加工中褐變控制工藝的優化

李 浪，王行軍，彭長城，劉琪龍，劉昆言，余蓮芳，高 煒

[1.岳陽市農業科學研究院，農業農村部植物新品種測試（岳陽）分中心，湖南 岳陽 414000；2.湖南省環境保護科學研究院，湖南 長沙 410014；3.岳陽市檢驗檢測中心，湖南 岳陽 414000；4.湖南省農業科學院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125]

百合是百合科百合屬球根植物，可觀賞、食用或藥用，其鱗莖營養豐富，除淀粉外還含有較豐富的營養物質如VB1、VC、胡蘿卜素、生物堿以及硒、鈣和鎂等礦物質[1-2]。百合在我國的栽培歷史十分悠久，著名產地有甘肅蘭州、湖南龍山、江蘇宜興、浙江湖州、江西龍牙和河南洛陽等，除蘭州甜百合外其他產地的百合均味苦，具有補益心肺、清潤肺燥、調理脾胃、清熱止咳、養陰止血和消暑等功效[3]。

鮮百合含水量高，如長時間暴露在空氣中很容易發生氧化褐變，顏色由白變褐，進而腐爛[4]，不便于長途運輸和貯藏，因而百合多以干百合的形式貯藏和流通，其產地加工對百合的質量影響較大[1]。在加工過程中，百合通常采用煮制或蒸制工藝、護色工藝進行干燥前處理，再經過干燥工藝加工出多樣的百合產品[5]。目前，市面上的百合加工產品有百合果脯、百合粉、百合酒、百合飲料和百合面等[6-7]。關于百合加工研究的報道較多，但與百合復合護色劑及加工工藝優化有關的報道不多見。基于此，筆者針對百合外鱗片最易發生褐變，中部和心部鱗片由于有皮部鱗片保護[4]，且鱗莖內外層的多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性差異較大[7]、耐熱性不一等問題，選取龍山卷丹百合外片為原材料，對百合煮制燙片工藝、護色工藝與干燥工藝進行優化，以色澤L 值為評價指標控制產品的質量，期望獲得更加優質的百合粉。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以龍山縣卷丹百合為原材料，取色澤鮮明，呈微黃色，片大，無霉爛、蟲傷的鱗莖，通過人工撥片的方式由外向內取外片完好的3～4 層。

主要試劑有食用級檸檬酸、抗壞血酸（廣州穗欣化工有限公司），生化試劑植酸、半胱氨酸（國藥集團化學試劑有限公司）等。

主要儀器設備有：電子天平（BSA124S 型，賽多利斯科學儀器有限公司），全自動色度分析儀（Hunter Lab-Color Quest XE 型，上海信聯創作電子有限公司），高速萬能粉碎機（FW-100 型，北京市永光明醫療儀器有限公司），電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9053A 型，上海精宏實驗設備有限公司），電子恒溫不銹鋼水浴鍋（KQ-700DE 型，昆山市超聲儀器有限公司）等。

1.2 試驗方法

1.2.2 護色劑類型及濃度的篩選 分別選取檸檬

酸、植酸、半胱氨酸、抗壞血酸進行護色單因素試驗。取500 g 百合片，按1 ∶10（m ∶V，下同）的料液比在煮沸的水浴鍋中熱燙8 min 后快速取出，在冰水中冷卻。然后，按照1 ∶3 的料液比用不同護色劑浸泡百合片30 min，研究不同濃度檸檬酸（0.40%、0.50%，0.60%，0.70%，0.80%，）、植酸（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）、半胱氨酸（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）和抗壞血酸（0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%）對百合粉色澤的影響。最后，取漂洗3 次瀝干水的百合片，平鋪在60目篩子上，厚度為一層鱗片，在垂直風向、風速為10 m/s、溫度70℃的鼓風干燥箱中干燥。當水分含量小于10%時，取出百合置于干燥器中冷卻待測。

1.2.3 復合護色劑組配的正交試驗 參照1.2.2 的試

驗結果選取3 種護色效果較好的護色劑作為因素，以不同濃度作為水平，通過正交試驗確定最佳的復合護色劑組成及配比。

1.2.4 百合粉加工工藝的單因素試驗 （1）熱燙時間對百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進行試驗，固定復合護色劑護色時間30 min，鼓風干燥溫度70℃，考察不同熱燙時間（5、6、7、8、9 min）對百合粉色澤的影響。（2）復合護色劑護色時間對百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進行試驗，固定熱燙時間8 min，鼓風干燥溫度70℃，考察不同復合護色劑護色時間（5、15、20、25、30 min）對百合粉色澤的影響。（3）鼓風干燥溫度對百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進行試驗，固定熱燙時間8 min，復合護色劑護色時間30 min，考察不同鼓風干燥溫度（50、60、70、80、90℃）對百合粉色澤的影響。

1.2.5 百合粉加工工藝的響應面法優化試驗 以單因素試驗所得結果為參考，根據Box-Behnken 原理設計試驗，以百合粉色澤L 值為評價指標，選取熱燙時間、復合護色劑護色時間、鼓風干燥溫度3 個因素，設計3 因素3 水平的響應面優化試驗[6]。

1.2.6 百合粉色澤L 值的測定 取干燥后的百合外片，在高速萬能粉碎機作用下，磨粉1 min 制得百合粉。然后經60 目過篩，用色度測試儀在反射模式下測定百合粉的色澤。百合顏色呈現出的是白色或微黃色，所以測百合粉色澤時取L 值作為標準較適合。色度儀中的L 值表示表面色澤的明暗度，主要取決于產品表面的反射率。L 值越大表明顏色越白，褐變程度越低；反之則越暗，褐變程度越高[9]。采用色度儀對百合粉的色澤程度進行評價，能夠客觀地反映褐變的差異，且便于統計和比較。

2 結果與分析

2.1 不同護色劑及濃度對百合粉色澤的影響

由表1 可知，空白組因沒有加護色劑，L 值最低，為73.92；其次，植酸組的百合粉L 值也偏低，為74.22～74.45；護色效果較好的是檸檬酸組、半胱氨酸組和抗壞血酸組，其百合粉L 值范圍分別為79.95～80.56、84.26～85.62、84.07～85.03。檸檬酸組和抗壞血酸組，百合粉的L 值隨著護色劑濃度的增加而上升，而半胱氨酸組，百合粉的L 值在0.20%～0.30%范圍內隨護色劑濃度的增加表現出先升后降的趨勢。檸檬酸作為酸化劑和鰲合劑，對多酚氧化酶（PPO）有較好的抑制作用[10-12]。高濃度半胱氨酸在抑制褐變方面效果較好[13]。而抗壞血酸對多酚氧化酶反應體系的作用比較復雜，它既可以作為醌類的還原劑又可以作為酶分子中銅離子的螯合劑，其對PPO 的抑制主要是通過和酚類物質競爭反應底物，包括銅離子和氧氣，同時還可將酚類物質氧化形成的醌重新還原成酚，從而發揮延緩或抑制褐變過程的作用。因此，后續研究選取檸檬酸、半胱氨酸、抗壞血酸3 種護色劑進行正交試驗，其濃度水平見表2。

表1 不同護色劑對百合粉色澤的影響

表2 復合護色劑組配正交試驗的因素及水平

2.2 復合護色劑的最佳組成和配比

由表3 可知，3 個因素對護色效果的影響表現為B ＞C ＞A，檸檬酸、半胱氨酸和抗壞血酸的極差值遠大于空列，表明試驗結果是有效的、顯著的。同時，結合K 值可知，最佳組合為A3B2C3，即含0.8%檸檬酸、0.25%半胱氨酸和0.30%抗壞血酸的復合護色劑護色效果最好。由于該組合未出現在正交試驗的9 個處理中，因此對最優組合進行試驗驗證，結果顯示：以最佳組合制備的百合粉L 值（平均值為87.21）大于正交試驗處理中的最大值（87.15）。這表明該最佳組合是切實可行的。

表3 復合護色劑組配的正交試驗結果

表4 的方差分析結果顯示，半胱氨酸對百合粉L 值的影響極顯著；其次是抗壞血酸的影響，達顯著水平；而檸檬酸對百合粉L 值的影響不顯著；這一結論與李霞等[9]對蘭州百合干無硫護色劑配方優化的研究結果相似。

表4 復合護色劑組配的正交試驗方差分析結果

2.3 百合粉加工工藝單因素試驗結果

2.3.1 熱燙時間對百合粉色澤的影響 由圖1 可知，熱燙時間短于8 min 時，百合粉的L 值隨著熱燙時間的延長而上升，上升的速度由快到慢，后面趨于穩定或上升平緩。這是因為多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）的活性減弱，最耐熱的過氧化物酶在90～100℃下，加熱5 min 就會去其活性[10-11]。當熱燙時間超過8 min 時，熱燙出來的百合片外觀不好，熱燙時間越久，外觀越差，營養成分流失越多，同時加工出來的百合粉L 值也不高。因此，后續試驗的熱燙時間為8 min 左右。

圖1 不同熱燙時間處理下百合粉的L 值

2.3.2 護色時間對百合粉色澤的影響 由圖2 可知，復合護色劑護色時間≤30 min 時，百合粉的L 值隨著護色時間的延長幾乎呈直線上升趨勢。因此，后續試驗護色時間為30 min 左右。

圖2 不同護色時間處理下百合粉的L 值

2.3.3 鼓風干燥溫度對百合粉色澤的影響 由圖3可知，當鼓風干燥溫度低于70℃時，百合粉色澤L值隨溫度的升高而升高；當鼓風干燥溫度為70℃時，百合粉的色澤L 值最大；而繼續升高鼓風干燥的溫度，百合粉色澤L 值有所降低。這是因為熱燙中百合片大部分酶失活，在不同溫度下，溫度越高，干燥時間越短，褐變度越輕。反之，當高于某一溫度極限時，其中存活的耐熱酶活性最強[14]，褐變度越重，百合粉色澤L 值降低。因此，后續試驗的鼓風干燥溫度為70℃左右。

圖3 不同鼓風干燥溫度處理下百合粉的L 值

2.4 百合粉加工工藝響應面法優化結果

2.4.1 試驗模型及方差分析 根據Box-Behnken 中心組合試驗設計原理，百合粉加工工藝響應面試驗的因素與水平如表5 所示，根據表6 的設計進行試驗，然后采用Design Expert V8.0.6 軟件對各處理L值進行響應面回歸分析，獲得回歸方程：Y=87.21－0.046X1＋0.14X2－0.69X3－0.033X1X2＋1.38X1X3＋－－－。對回歸方程進行顯著性分析，結果如表7 所示，模型的F值達極顯著水平，失擬值項的P值為0.394 7 ＞0.05，不顯著，且該模型總決定系數R2=0.984 1，調整決定系數R2adj=0.963 7。這些數據說明該模型擬合度好，誤差小，可以用該回歸方程對試驗數據進行分析和預測。從表7 還可看出，模型中因素X3對模型的影響達極顯著水平，因素X1對模型的影響達顯著水平，因素X2對模型的影響不顯著，而二次項、、對模型的影響均達顯著水平，表明各因素對百合粉色澤L 值的影響并非簡單的線性關系。

表5 響應面試驗的因素與水平

表6 Box-Behnken 設計方案以及L 值

表7 響應面試驗方差分析結果

2.4.2 響應面分析 通過對回歸方程進行分析，固定其中一個因素值為零，可以得到另外2 個因素之間的交互作用是否顯著。從圖4～6 的3 組響應面圖可以看出各因素交互作用對百合粉色澤L 值的影響程度。結合回歸方程以及表7 的數據可知：鼓風干燥溫度對百合粉色澤L 值的影響最為顯著，L 值變化最大，曲面陡峭；熱燙時間對百合粉色澤L 值的影響顯著，L 值變化大，曲面較陡峭；而護色時間對百合粉色澤L 值的影響不明顯，交互作用不顯著，曲面較為平滑。綜上可以得出對百合粉色澤L 值的影響程度從大到小排序依次為鼓風干燥溫度＞熱燙時間＞護色時間。

圖4 熱燙時間與復合護色劑護色時間對百合粉色澤的影響

圖5 熱燙時間與鼓風干燥溫度對百合粉色澤的影響

圖6 復合護色劑護色時間與鼓風干燥溫度對百合粉色澤的影響

2.4.3 百合粉加工的最佳工藝及驗證 通過Design Expert V8.0.6 軟件對L 值進行優化分析，得到最佳工藝參數為熱燙時間7.97 min、護色時間30.06 min、鼓風干燥溫度69.1℃，理論L 值為87.27。在實驗室條件下設置工藝條件如下：熱燙時間8 min、護色時間30 min、鼓風干燥溫度69℃，平行試驗3 次，得到百合粉L 值的平均值為87.15，達到了理論值的99.9%，說明獲得的百合粉最優加工工藝參數是可靠的。

3 結 論

通過正交試驗獲得百合片（外片）熱燙加工的最佳護色劑配方為0.8%檸檬酸、0.25%半胱氨酸和0.3%抗壞血酸。通過響應面法獲得了百合粉加工工藝最優參數為熱燙時間8 min、復合護色劑護色時間30 min、鼓風干燥溫度69℃，在該條件下百合粉色澤L 值的理論值為87.27，試驗均值為87.15，達到了理論值的99.9%，抑制褐變的效果良好。