鲜切百合鳞茎的加工工艺研究

张森旺，徐建国，顾震，徐刚（江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096）

鲜切百合鳞茎的加工工艺研究

张森旺，徐建国，顾震，徐刚
（江西省科学院应用化学研究所，江西南昌330096）

以百合鳞茎为原料，通过超声波清洗、涂膜等处理加工成鲜切百合鳞茎产品。采用单因素试验及响应面法优化对工艺参数进行优化，试验表明，鲜切百合鳞茎的最佳工艺为：超声时间为5min、超声功率为535W、壳聚糖浓度为0.9%、贮藏温度为1℃。

鲜切百合；超声波；壳聚糖

百合鳞茎是单子叶植物亚纲百合鳞茎科（Liliaceae）百合鳞茎属（Lili-um）的总称。江西万载龙芽百合鳞茎作为一种食用百合鳞茎，其肉质鳞片内含丰富的生淀粉、生物碱、蛋白质、脂肪和多种维生素及钙磷铁等元素，具有滋补养阴、润肺止咳、清心安神功效［1-3］。

目前百合鳞茎主要产品形式有：冷藏鲜百合鳞茎、干百合鳞茎片、百合鳞茎淀粉及其衍生产品等。由于百合鳞茎本身滋味不典型，营养物质及芳香物质容易随着加工强度的增加而丧失，因而市场上一直未有比较畅销的深加工产品，而百合鳞茎在冷藏的过程中，由于其本身含有丰富的多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）等活性酶，以及自土壤中带来的微生物，容易致使百合鳞茎在贮藏过程中发生红变、褐变以及霉烂等不良变化，影响出品率［4］。

本文以江西万载龙芽百合鳞茎为原料［3］，利用超声清洗处理，达到对鲜切百合鳞茎进行伤口修复、降低微生物污染，制备出一种洁净、食用方便、货架期长的产品［5］。

1　材料与方法

1.1材料

百合鳞茎：由江西省万载县绿泉种植农民合作社提供，要求无病虫害、无机械损伤、鳞片肥厚及个大色白；WT-1200超声机：济宁市任城区万通超声仪器设备厂；壳聚糖溶液：将壳聚糖溶于1%的乙酸溶液，制成0.5%～2%不等浓度的壳聚体透明液。

1.2方法

1.2.1褐变指数的测定

百合鳞茎褐变指数的测定：将百合鳞茎褐变严重程度分为5级，1级为无褐变，记为0分；2级为0%～25%百合鳞茎褐变，记1分；3级为25%～50%百合鳞茎褐变，记2分；4级为50%～75%百合鳞茎褐变，记3分；5级为75%～100%百合鳞茎褐变，计4分［6］。

褐变指数按下式计算

1.2.2微生物指标及评价方法［7］

分别参照国家标准GB 4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》，用灭活率表示处理效果，灭活率的计算方法如下：

灭活率/%=（1-A1/A0）×100

式中：A0、A1分别为超声处理前后，样品所含菌落数。

1.3制作工艺及工艺要点

1.3.1水洗、整理

洗去百合鳞茎上面的泥沙及其它污物，剔除红变或者褐变了的鳞片。

1.3.2超声清洗

用超声处理器对百合鳞茎鳞片进行处理，超声功率为300 W～900 W紫外处理时间5 min～40 min。

1.3.3涂膜

将百合鳞片分成的8组，每2组用一个浓度的壳聚糖涂膜液处理1 min，重复3次。并以清水浸泡作为对照。然后将处理过的百合鳞片快速吹干，使得鳞片表面形成一层均匀的半透膜，装盒后用保鲜膜封好，并做好标记，在常温下（21℃～25℃）贮藏5 d，每天测定其菌落总数以及褐变指数；在0℃～8℃下贮藏25 d，每天测定其褐变指数，贮藏环境的相对湿度要求控制在65%～85%。

1.4单因素试验

以菌落总数、大肠菌总数以及褐变指数为指标，研究超声功率、超声时间、壳聚糖浓度以及贮藏温度对各项考察指标的影响。

1.5响应面优化试验

在单因素试验结果的基础上，采用中心组合Box-Behnken设计方案进行试验设计，其中影响因素超声功率、超声时间、壳聚糖浓度及贮藏温度分别用A、B、C、D表示，以褐变指数为评价指标，试验因素与水平设计表见表1。

表1　响应面优化试验因素与水平Table 1　Response surface optimization test factors and levels

2　结果与讨论

2.1单因素试验

2.1.1超声功率对微生物灭活率及褐变指数影响在200 W～1 000 W范围内调节超声清洗机功率对百合鳞茎进行10 min的超声清洗，经涂膜后常温贮藏5 d，考察不同功率超声清洗工艺对鲜切百合鳞茎微生物灭活率以及褐变指数的影响，其结果见图1。

图1　超声功率对微生物灭活率及产品褐变指数的影响Fig.1　Effect of ultrasonic power on microbial inactivation rate and product browning index

由图1可知，百合的微生物灭活率随着超声功率的增大而增大，但是当功率达到800 W时增加则不明显。这是由于，超声作用能有效去除百合表面附着的微生物，只是由于超声清洗的空化所产生的巨大压力能破坏不溶性污物而使它们分散于溶液中，对污垢层的直接反复冲击，一方面破坏污物与清洗件面的吸附，另一方面也会引起污物层的疲劳破坏而脱离［8］。随着超生功率的增大，百合所带微生物的灭活率不断增大，当功率增加到800 W时，相比700 W时的微生物灭活率仅增加4.25%，增加不明显；百合的褐变指数则是随着超声功率的增加呈V字形变化，超声功率从200 W开始随着功率增大，在500 W时达到最低值，之后则随着功率的增大而增大，这是由于超声处理可以虽然可以清楚百合表面的污物、微生物等，但是随着功率的增加，也会对百合的细胞组织进行破坏，从而加速百合细胞内的酚类底物与过氧化物酶的接触，从而加速百合的褐变。综合以上分析，百合的超声处理功率宜在400 W～800 W范围内选择。

2.1.2超声时间对褐变指数及微生物灭活率的影响

在2 min～15 min超声时间范围内，500 W功率对百合鳞茎进行的超声清洗，经涂膜后常温贮藏5 d，考察不同功率超声清洗工艺对鲜切百合鳞茎微生物灭活率以及褐变指数的影响，其结果见图2。

图2　超声时间对微生物灭活率及产品褐变指数的影响Fig.2　Effects of ultrasonic time on microbial inactivation rate and product browning index

由图2可知，随着超声时间的延长，在处理9 min的时候褐变指数有一个极小值，指数由于超声波处理百合有助于清洗百合表面附着的微生物、细小的沙粒等杂质，减少对百合表皮的生物污染及物理损伤，但是随着处理时间延长，超声波将对百合的细胞组织产生较大的破坏，导致百合中的酚类物质、空气中的氧气在其自身所带酶的催化作用下发生褐变反应，特别是处理时间达到13 min时，褐变指数的增长量是处理11 min褐变指数的1.42倍；而百合中微生物的灭活率则是随着超声处理时间的延长而加速增长，处理15min之前加速度增长较快，而15 min之后则较13 min增长仅有4.3%，小于5%，增长不显著。综合处理时间对百合褐变指数以及微生物灭活率的影响，选择9 min至15 min处理作为百合超声处理的最佳处理时间范围。

2.1.3壳聚糖浓度对褐变指数的影响

壳聚糖浓度对产品褐变指数的影响见图3。

图3　壳聚糖浓度对产品褐变指数的影响Fig.3　Effect of chitosan concentration on the product′s browning index

如图3所示，百合的褐变指数随着壳聚糖浓度的增加而减小，并在壳聚糖浓度1.5%的时候褐变指数达到最小值，随后随着壳聚糖浓度增加褐变指数呈上升趋势，这是由于采用壳聚糖对百合鳞茎进行涂膜，能有效地阻断百合与空气中氧气的接触，减少由于百合中酚类物质氧化所带来的褐变反应，但是随着壳聚糖浓度增加，壳聚糖所成膜的厚度增加，影响百合植物细胞的呼吸作用，破坏细胞的正常生理活动，使得氧化反应的底物更容易与催化酶接触，导致产品褐变。因而壳聚糖浓度宜选择在1.5%附近。

2.1.4贮藏温度对百合鳞茎褐变系数的影响

经过保鲜处理的百合用装于塑料盒内，并覆以保鲜膜，置于0℃～8℃保鲜库内进行贮藏试验，贮藏25 d后，以褐变指数为评价指标寻求百合鳞茎鲜切产品的最佳贮藏温度，试验结果如图4。

图4　贮藏温度对产品褐变指数的影响Fig.4　Effect of storage temperature on browning index of products

如图4所示，随着贮藏温度的上升，百合的褐变指数也不断上升，但是温度上升至4℃以后，褐变指数的上升较快，6℃时以达4℃时的201%。这是由于在低温贮藏过程中，百合鳞茎的酶活力得到有效抑制，且植物细胞的呼吸作用也能较大程度地减缓，而百合鳞茎所带微生物的活性也受到抑制而处于休眠状态，从而有效抑制了百合鳞茎的褐变，但是随着贮藏温度的升高，效果较弱，因而本研究所选用的百合鳞茎产品的贮藏温度宜控制在0℃～4℃。

2.2响应面优化试验

2.2.1响应面试验结果

根据因素与水平设计试验方案，采用响应面法进行优化，试验方案与结果见表2。

表2　Box-Behnken响应面试验设计与结果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design andresults

续表2Box-Behnken响应面试验设计与结果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design and results

利用Design-Expert软件对试验数据进行多元回归拟合，得到褐变指数对超声处理功率（W）、超声处理时间（min）、壳聚糖浓度（%）、贮藏温度（℃）的二次多项回归模型为：褐变指Y=11.18+2.30×A+6.07×B-0.68× C+6.30D+0.45×A×B-1.07×A×C-2.58×A×D+0.000×B× C+6.07×B×D-6.25×C×D+0.41×A2+6.77×B2+8.32×C2+ 10.01D2，对该模型进行显著性检验结果见表3。

表3 回归模型的方差分析结果Table 3　Analysis of variance of regression model

由表3可知，模型的F值显著，P=0.000 2＜0.01，本试验所选用的二次项模型具有高度的显著性，失拟项F值不显著，P=0.053 8＞0.05，亦不显著，其校正决定系数（R2Adj）为0.902 0，表明模型的拟合度较好，信噪比为10.734＞4，说明用此模型可以获得足够强的响应信号，因此可以用此模型来预测和分析鲜切百合的工艺条件。

2.2.2百合制作工艺对褐变指数影响的响应曲面分析与优化

由图5～图10可以看出，贮藏温度和超声功率、贮藏温度和壳聚糖浓度之间的交互作用显著。贮藏温度和超声功率对鲜切百合鳞茎褐变指数的影响最大，随着贮藏温度和超声功率的变化，褐变指数变化显著。经过优化后，得到鲜切百合鳞茎制备工艺条件为：超声时间5 min、超声功率533.91 W，壳聚糖浓度0.91%、贮藏温度1.13℃，在此条件下，百合的褐变指数可控制在6.70%。

图5Y=（A，B）的曲面图Fig.5　Response surface plot of Y=（B，A）

图6Y=（A，D）的曲面图Fig.6　Response surface plot of Y=（A，D）

图7 Y=（A，C）的曲面图Fig.7　Response surface plot of Y=（A，C）

图8Y=（B，C）的曲面图Fig.8　Response surface plot of Y=（B，C）

图9Y=（B，D）的曲面图Fig.9　Response surface plot of Y=（B，D）

考虑到实际操作情况，选用超声时间为5 min、超声功率为535W、壳聚糖浓度为0.9%、贮藏温度为1℃，在此条件下，百合的褐变指数为6.81%，与预测值仅相差1.6%，小于0.05。因而选用该工艺参数作为鲜切百合鳞茎的制备工艺。

3　结论

研究表明，超声处理、壳聚糖涂膜及冷藏不仅能延长鲜切百合鳞茎的货架期，而且能有效控制产品所带微生物的数量、降低产品在贮藏过程中的褐变指数。优化后可得产品的制备工艺参数为超声时间为5 min、超声功率为535 W、壳聚糖浓度为0.9%、贮藏温度为1℃，在此条件下百合贮藏12 d，褐变指数可控制在6.81%。

［1］中华人民共和国卫生部药典委员会.中华人民共和国药典2005年版（一部）［M］.北京：化学工业出版社，2005：88

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［8］孟祥龙，黄细彬，超声清洗技术原理及其应用［J］.科技信息，2008，（22）：39-40

Study on Processing Technology of Fresh Cut Lily Bulb

ZHANG Sen-wang，XU Jian-guo，GU Zhen，XU Gang
（Institute of Applied Chemistry，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，Jiangxi，China）

In this paper，lily bulbs as raw material，through ultrasonic cleaning，coating and other processing into fresh cut lily bulb products.Single factor experiment and response surface method were used to optimize the process parameters.The optimum technology of fresh cut lily bulb was：ultrasonic time was 5 minutes.ultrasonic power was 535 W，chitosan concentration was 0.9%，storage temperature was 1℃.

fresh cut lily；ultrasonic；chitosan

2015-12-06

张森旺（1980—），男（汉），助理研究员，硕士，研究方向：农产品加工及贮藏工程。