海带复绿及脱色条件研究

刘启莲，张立彦，芮汉明

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)

海带复绿及脱色条件研究

刘启莲，张立彦*，芮汉明

(华南理工大学轻工与食品学院，广东广州 510640)

比较了不同复绿液对海带复绿效果的影响。结果表明，Zn(Ac)2复绿效果最好，其最佳复绿条件是:121℃下，海带在Zn(Ac)2浓度为1.0mmol/L的溶液中复绿5min。高温复绿工艺会破坏海带色素。以乙酐∶35%过氧化氢∶水= 1∶1∶4的混合液对海带进行适度脱色，脱色过程中，乙酐加速了过氧化氢对叶绿素的氧化分解。结合海带脱色过程中色素提取液全波长扫描结果，在脱色初期的20min内，叶绿素的含量急速下降，脱色效果比较明显。

海带，复绿，脱色

海带，又名马兰，昆布，是生长在海底岩石上的深褐色带子状海藻类植物，属褐藻门、褐子纲、海带目、海带科，是重要的经济海藻。我国是海洋大国，海带产量占全世界总产量的50%，每年生产出大量海带。但由于采后加工不力等因素，除加工少量海带结、海带丝简单加工品外，大部分为粗加工干制品，以初级产品形式廉价销售，量少加之粗产品食用极不方便，限制了海带食品的消费，使海带养殖业和加工业徘徊不前。因此，突破海带的初级加工水平，变海带的资源优势为产品优势、经济优势，是提升海洋产品价值的重要课题。海带所含色素品种有叶绿素a、叶绿素c、叶黄素和β－胡萝卜素以及褐藻素。海带中叶绿素的总量可达到类胡萝卜素总量的38倍，但由于多以脱镁叶绿素的状态存在，因此海带常呈褐色［1］。为了迎合消费者的视觉需求，海带产品需保持新嫩的草绿色，需要加入离子化合物与海带中的叶绿素形成金属络合物而回复绿色。因此，海带的复绿是开发相应产品的首要步骤。另外，海带在复绿干燥后呈现出近似黑色的墨绿色，又需要采取一定的工艺进行适度脱色处理。本论文通过研究海带的复绿及适度脱色处理，为获得色泽自然、诱人的海带制品奠定基础，利于提升海带制品的感官品质，有一定的研究及应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

干海带 购自华南理工大学后勤集团;80%丙酮、95%丙酮、双硫腙、乙酐、35%过氧化氢、VC均为分析纯。

NJ96－IIN超声波细胞粉碎仪 上海继锦化学科技有限公司;BECKMAN DU－600分光光度图像分析仪 美国BECKMAN公司。

1.2 实验方法

1.2.1 海带的复绿反应 用水清洗掉海带上的泥砂和盐分，以海带∶复绿液=1∶20的比例充分浸泡(0.5h)后并与不同浓度(0.5、1.0、10mmol/L)复绿液［CaCl2、ZnCl2、Zn(Ac)2］在不同温度(90、100、121℃)下反应5min。由于脱镁叶绿素、脱植醇叶绿酸等叶绿素降解物质的光学性质与叶绿素差别不大［2］，采用分光光度计测量的方法难以评价复绿效果，因此辅助以感官方法。表1列出复绿海带色泽的评价指标。

表1 复绿海带色泽的评价指标

由固定的10位受过专业培训的感官评价人员在每种复绿工艺实验方法中，采用表1所示的25分制评价指标对实验结果进行评价打分，极差在3的范围内及标准偏差在1.5的范围内时认为每组的感官评定数据可靠，并取其平均值作为实验分析依据。

1.2.2 总叶绿素含量测定 参照潘增光等［3］的方法。取一定量的复绿海带，加2mL丙酮，0.3g CaCO3研磨后，再加入80%丙酮5mL，研磨成匀浆，用80%丙酮定容至10mL，摇匀静置直至CaCO3发白后，过滤，分别测定在645、663nm处吸光度值，以80%丙酮为对照。

1.2.3 锌含量的测定 根据GB5009.14－85规定，用双硫腙比色法测定Zn2+残留量。锌离子在pH4.5～5.5时能与双硫腙生成紫红色络合物，此络合物能溶于四氯化碳、氯仿等有机溶剂，根据有机溶剂中颜色的深浅与标准溶液比较，即可定量测出样品中锌的含量。

式中∶A1－样品消化液中的锌含量(μg);A2－试剂空白液中的锌含量(μg);V1－样品消化液总体积(mL);V2－测定用样品消化液的体积(mL);M－样品质量(g)。

1.2.4 复绿前后海带浸提色素的全波长扫描 海带经冰乙酸处理将褐藻酸钠转化为不溶性褐藻酸，并充分浸泡(3d，期间不断换水)去除多糖、蛋白、灰分等物质，部分充分浸泡的海带再经复绿工艺处理。将复绿前后的两份海带沥干加入95%丙酮，并采用超声波细胞粉碎仪超声10min抽提，弃去初提液。再加入适量丙酮提取，收集提取液稀释相同倍数采用BECKMAN DU－600扫描仪对样品进行波长190～1100nm的全程扫描。

1.2.5 海带的脱色反应 用水清洗海带，并切成5cm ×5cm的小块浸入脱色液A(乙酐∶35%过氧化氢∶水=1∶1∶4)及脱色液B(35%过氧化氢∶水=1∶4)中，于室温下脱色，并经常搅拌。隔一定时间取脱色的海带，用水冲洗10min，浸入1%的VC水溶液中，浸渍10min以除去残留的过氧化氢。

2 结果与讨论

2.1 海带复绿条件的优选及不同复绿液对海带复绿效果的影响

脱镁叶绿素分子中的氢离子被铜、锌等金属离子取代生成相应的叶绿素金属离子络合物后，能恢复为绿色，而且对酸、热、光和氧化等的稳定性也提高。尽管叶绿素铜络合物的色泽及其稳定性比锌络合物的好，但由于铜离子的毒害性较大，各国都对其含量严格控制。而锌是人体必需的微量元素，其强化食品中锌质量分数的允许量较高［4－6］。因此在海带加工过程中，采用锌离子取代脱镁叶绿素分子中的氢离子，形成较稳定的叶绿素锌络合物，以保持产品原有的色泽，具有重要的意义［7］。对复绿液的复绿效果起影响作用的不仅取决于复绿液阴离子对叶绿素分子的电负性的影响作用，同时复绿液阳离子与叶绿素的卟啉环的亲和置换能力的大小也起到至关重要的作用。复绿工艺中的高温操作使叶绿素脱去植醇，去除其空间障碍作用，加速金属离子的置换［8］。本文以复绿液成分、复绿液浓度及复绿温度为因素，设计L9(34)正交实验，确定最优的复绿条件，并研究各因素对复绿效果的影响。表2为复绿工艺正交实验因素、水平及实验结果分析表，由于在预实验中浓度为1%～10%的实验结果差异不显著，故浓度第三水平设定为10%。

表2 海带复绿工艺正交实验因素、水平表及实验结果分析

由表2可以看出，CaCl2、ZnCl2、Zn(Ac)2都能产生复绿效果，但其中CaCl2效果最差，需高浓度在高温下才能达到较高的离子置换率;Zn(Ac)2比ZnCl2复绿效果佳，可能是因为HAc的电离常数比HCl的小，Ac－结合脱镁叶绿素中H+能力比Cl－强，且Cl－减弱叶绿素分子的电负性，所以Zn(Ac)2表现出比ZnCl2显著快速、良好的复绿效果。由上述正交结果可以看出，复绿液成分是关键因素，其次是温度和浓度。Zn(Ac)2的最佳作用条件是∶121℃，浓度为1.0mmol/L的Zn(Ac)2溶液复绿5min，海带的复绿效果良好，感官评价分数为23.7分，同时在其作用下复绿海带的总叶绿素含量测定为216mg/kg干海带，而锌含量测定为15.8mg/kg，比GB13106－91蔬菜中规定的锌质量分数不高于20mg/kg要低。

2.2 海带复绿前后色素提取液的全波长扫描

由图1可以看出，海带复绿前的色素提取液有两个最大吸收峰，分别在660nm及450nm处。与文献对比，其中660nm左右是叶绿素的吸收波段，而450nm左右应该是类胡萝卜素的吸收波段［9－10］。对比复绿前后色素提取液的波长扫描图可以发现，复绿后海带中的叶绿素和类胡萝卜素含量都有不同程度的降低，并且叶绿素的波峰发生红移，这可能是由于脱植醇叶绿素等降解物的产生造成的。由图1可见，高温复绿工艺对海带色素有破坏，这种破坏与温度直接有关，如唐小俊等也发现高于70℃的温度会促进苦瓜叶绿素的分解［11］。

图1 海带复绿前后色素提取液的全波长扫描图

2.3 不同脱色处理海带中总叶绿素含量的变化

海带的脱色一般采用过氧化氢法处理［12］。单纯使用过氧化氢溶液，很难实现脱色的目的，通常需要添加其他化学物质，增强过氧化氢的脱色作用。在碱性或中性条件下，海藻中的一部分糖类成分可能发生溶解;在盐酸或醋酸的酸性条件下，脱色过程需要1～2周的时间，故也不适用［13］。在乙酐存在下，用过氧化氢可使海带在短时间内完成脱色过程，脱色后海带的形状、硬度等性状均不受影响。乙酐与过氧化氢混合后十分稳定。在日光下使用这种处理液，可以加快海带脱色速度，再向使用后的处理液中适量追加乙酐和过氧化氢，还可以反复使用。本文研究了添加乙酐与否对海带中叶绿素含量的影响，结果如图2所示。

图2 A、B液处理后脱色反应过程中总叶绿素的变化

由图2可以看出，对比A、B脱色液对叶绿素含量的影响，乙酐的存在显著加快了过氧化氢脱色的效果。不添加乙酐的脱色液处理海带后，海带中的叶绿素含量下降缓慢，2h后叶绿素的含量仅下降10%左右。而添加一定量的乙酐后，在脱色初期的20min内，叶绿素的含量急速下降;脱色20～60min期间，叶绿素含量的下解速率逐渐减慢;脱色2h后，海带内的叶绿素含量基本为0。马久虎［14］在其海带脱腥脱色技术研究中也发现单纯使用过氧化氢很难实现脱色目的，乙酐与过氧化氢混合脱色效果较好。

2.4 不同脱色时间内海带色素提取液的全波长扫描

由图3可以看出，随着脱色时间的增加，叶绿素的含量(660nm吸收峰)不断减少，类胡萝卜素的含量相对比较稳定。在脱色2h后，海带中的色素物质破坏比较严重，被氧化分解的程度较高［15］，且波峰紫移，证明色素的降解产物在300～400nm间有较强吸收峰。

图3 不同脱色时间内海带色素提取液的全波长扫描图

结合图2及图3的结果，前20min内，脱色液主要氧化分解叶绿素，其含量下降较快;20～60min期间，氧化分解对象逐渐过渡到类胡萝卜素。这可能是由于前期复绿过程中的加热、破碎等工艺引起细胞组织中化学成分变化和酶的失活，导致蛋白质－脂质膜的崩溃及叶绿素－蛋白复合体的释放，造成叶绿素失去保护［16］，且其极性比类胡萝卜素高，在水中溶解性大而更容易接触自由基、氧等氧化性强的物质而优先被氧化脱色。由于乙酐的加入产生了大量的自由基，从而加速了过氧化氢对叶绿素的氧化分解，使得脱色过程缩短，可以在2h内基本完全脱色。

结合感官判断，海带脱色20min可以产生鲜嫩的草绿色，适合产品需要。

3 结论

本实验结果表明三种复绿液中Zn(Ac)2的复绿效果最佳，ZnCl2次之，CaCl2复绿所需浓度高。Zn (Ac)2的最佳作用条件是∶121℃，在1.0mmol/L浓度条件下复绿5min。影响复绿效果的三个关键因素中复绿液成分影响最显著，其次是温度和浓度。由于在高温下，物质会分解产生自由基，同时加上氧的催化，加速了叶绿素的脱镁反应，海带色素被迅速降解，高温复绿工艺会破坏海带色素。以乙酐∶35%过氧化氢∶水=1∶1∶4的混合液对海带进行适度脱色，可以产生鲜嫩的草绿色，效果最佳。通过测定脱色过程中总叶绿素的变化可知，前20min内，主要氧化分解叶绿素;20～60min期间，氧化分解对象逐渐过渡到类胡萝卜素。对海带脱色反应中色素提取液进行全波长扫描，证实叶绿素含量随脱色时间的延长不断降低，这与脱色反应过程中总叶绿素的变化情况一致;而类胡萝卜素主要在脱色后期被氧化分解，且色素的降解产物可能在300～400nm间有较强吸收峰。

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Study on conditions of green－recovering and decoloration of laminaria

LIU Qi－lian，ZHANG Li－yan*，RUI Han－ming
(College of Light Industry and Food Sciences，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China)

The effects of different solutions on green－recovering of laminaria were compared.The results demonstrated that Zn(Ac)2had the best green－recovering effect，and the optimal parameters for greenrecovering was that laminaria was soaked in 1.0mmol/L of Zn(Ac)2aqueous solution for 5min at 121℃.But the high－temperature used in green－recovering progress could damage the pigments in laminaria.Mixed solution，in which the ratio of acetic anhydride，35%of hydrogen peroxide and water was 1∶1∶4，was used to decolor laminaria to a proper extend.The oxygenolysis of hydrogen peroxide towards chlorophyll was speed up by the addition of acetic anhydride during the process.The results of whole spectra scanning on laminaria pigments and the measurement of chlorophyll content during decoloration of laminaria showed that the content of chlorophyll was sharply decreased during the initial 20min.

laminaria;green－recovering;decoloration

TS255.1

B

1002－0306(2011)11－0270－04

2010－10－14 *通讯联系人

刘启莲(1987－)，女，研究生，研究方向:食品加工与保藏。