板栗褐变控制及干燥条件的优化

姚振松

（潍坊市食品药品检验检测中心，山东潍坊261061）

·工艺技术·

板栗褐变控制及干燥条件的优化

姚振松*

（潍坊市食品药品检验检测中心，山东潍坊261061）

板栗，俗称栗子，《本草纲目》中记载“栗味甘性温，入脾胃肾经”，板栗仁中富含钾、铁、钙、维生素、氨基酸等。板栗产品具有风味浓郁、便于消化吸收、食用方便、耐贮藏等特点，深受国内外广大消费者青睐。我国板栗加工产业发展迅速，已由初粗加工向深加工方式转变，开发了栗子粉、栗子乳、板栗果脯和罐头等制品，但国内板栗加工科技水平不高并缺乏市场竞争力，严重制约着我国板栗加工产业的发展，特别是板栗加工过程中遇到褐变、干燥问题，因此板栗深加工的关键在于解决褐变问题和优化干燥工艺。

本研究在总结国内外研究成果的基础上，结合板栗加工中褐变原理，探索板栗护色方法，同时以板栗干燥过程中成分及品质变化为判定标准，最终确定板栗最佳的干燥工艺参数。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

泰山板栗仁。

0.1 mol／L邻苯二酚溶液：称取220 mg邻苯二酚溶解于100 mL的蒸馏水中；缓冲液：pH为5.4的磷酸盐缓冲液。

1.2 设备

721W型分光光度计；离心分离机；冰箱；电热鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械厂；托盘天平；筛子（80目）。

1.3 分析方法

1.3.1 板栗仁不同部位多酚氧化酶（PPO）活性的测定

1.3.1.1 板栗中PPO活性测定方法

a）酶液提取

准确称取5 g泰山板栗仁，加少量水，在研钵中充分研磨成乳状液，用水多次冲洗研钵，将研磨液倒入100 mL三角瓶中，提取用水总量为40 mL，放置于冰箱中提取过夜，于4 000 r/min下离心15 min，取上清液用于测定。

b）PPO活性的测定方法

取0.5 mL酶液，加入2.5 mL磷酸缓冲液和1 mL邻苯二酚（反应液总体积为4 mL），混合后水浴保温3 min，立即倒入1 cm光径的比色皿中，在410 nm波长下测定吸光度值的变化（△A），用100℃下加热10 min的酶液0.5 mL，加入2.5 mL磷酸缓冲液和1 mL邻苯二酚1 mL磷酸缓冲液作为对照，每30 s记录一次读数，共计录3 min，酶活性以1 minΔA值每增加0.001作为1个活力单位（U）。

重复测定3次，取平均值作为PPO活性结果。

1.3.1.2 板栗仁表层、心部PPO活性测定

对板栗仁表层、心部的PPO活性进行测定，测定方法如1.3.1.1所述。表层是用自制不锈钢刀在板栗仁表面削取的一片薄层，剩下的部分视为心部。

1.3.2 蒸煮处理对板栗褐变的影响

1.3.2.1 蒸煮温度对板栗中PPO活性的影响

分别准确称取5 g板栗在蒸煮温度为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的条件下，处理10 min后，测定PPO残余活性。

1.3.2.2 蒸煮时间对板栗中PPO活性的影响

分别准确称取5 g板栗于温度100℃的条件下，分别蒸煮2 min、4 min、6 min、8 min、10 min后，测定PPO残余活性。

1.3.3 板栗剥皮后护色试验

1.3.3.1 护色单因素试验

1.3.3.1.1柠檬酸对板栗PPO活性的影响

配制不同质量浓度的柠檬酸溶液(分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，测定在不同柠檬酸质量浓度下PPO活力。测得的酶活力，根据公式转化成抑制率。

式中：A0——加抑制剂时的PPO活性；

A1——添加抑制剂时的PPO活性。

1.3.3.1.2抗坏血酸对板栗PPO活性的影响

配制不同质量浓度的抗坏血酸溶液(分别为0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)，测定在不同抗坏血酸质量浓度下PPO活力。

1.3.3.1.3EDTA－2Na对PPO活性的影响

配制不同质量浓度的EDTA－2Na溶液(分别为0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，测定在不同EDTA－2Na溶液质量浓度下PPO活力。

1.3.3.2 护色正交试验

根据前述单因素试验的结果，选取柠檬酸，抗坏血酸和EDTA－2Na质量浓度为3个影响因素，设计三因素三水平正交试验，以板栗PPO活力作为衡量指标。

1.3.4 板栗干燥条件的确定

1.3.4.1 干燥温度和时间对水分含量变化的影响

干燥工艺流程：鲜板栗→热烫（100℃、8 min，便于剥皮和灭酶）→去外皮→去内衣→切片（2 mm厚，切片速度要快）→护色（护色液质量浓度分别为柠檬酸0.8%、抗坏血酸0.10%、EDTA－2Na 0.04%）→沥干水→热风干燥→破碎→备用（后续挤压膨化）。

将5份等量的板栗片分别放于不锈钢盘里，放置于干燥箱中，分别在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃条件下干燥。每隔30 min称量1次，直至水分含量小于10%，记录干燥所用时间。干燥结束后，将干燥温度提高到105℃，当质量恒定不变后，所称重结果为绝干物料量。

1.3.4.2 干燥温度和时间对感官品质的影响

观察在热风干燥过程中，不同干燥温度下（50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）板栗的色泽变化、褐变情况。

2 结果与分析

2.1 板栗仁不同部位PPO活性的测定

表1 板栗仁表层与心部比例及PPO活性比较

由表1可知，板栗表层所占比例及PPO活性都要高于心部，所以表层更易褐变。因此深加工时要优先采用板栗心部。

2.2 蒸煮处理对板栗褐变的影响

2.2.1 蒸煮温度对板栗中PPO活性的影响

不同蒸煮温度对板栗中PPO活性影响结果如图1所示。

图1 蒸煮温度对PPO残余活力的影响

叶兴乾等研究认为板栗中PPO的适宜温度为40℃～60℃，适宜pH为4.0～7.0。由图1看出，在50℃～100℃范围内，PPO的活性随温度升高先增加后降低，当温度为60℃时，PPO活性达到最大，温度超过60℃，PPO活性开始下降；当温度达到70℃以上时，PPO的活性急剧下降；当温度到达100℃时，PPO活性为0。这说明PPO的最适温度为60℃，超过60℃后，PPO酶的空间结构发生破坏性的变化，导致活性逐渐降低；当温度超过70℃后，PPO的结构受热变性而快速失去活性。试验结果与高海生等研究的板栗中PPO的适宜温度为16℃～50℃，温度达75℃时酶活性急剧下降结论基本一致。

2.2.2 蒸煮时间对板栗中PPO活性的影响

不同蒸煮时间对板栗中PPO活性的影响结果如图2所示。

图2 蒸煮时间对PPO残余活力影响

由图2得知，蒸煮过程中PPO残余活力在2 min～8 min内先升高后降低，在蒸煮开始的2 min～4 min时PPO活性逐渐增大，在4 min时PPO活性达到最大，而在4 min～8 min时PPO残余活力迅速降低，在8 min～10 min PPO活力为0。因为在蒸煮过程中，随着蒸煮时间的延长，板栗温度逐渐升高，逐渐达到PPO适宜温度，使其活性逐渐增强达到最大，当温度逐渐升高至100℃，超过了PPO的适宜温度，PPO的结构受热变性而快速失去活性。综合考虑各因素，在加工过程中，将蒸煮时间控制在8 min左右。

2.3 板栗剥皮后护色试验

2.3.1 护色单因素试验

2.3.1.1 柠檬酸对板栗PPO活性的影响

柠檬酸对板栗PPO活性的影响结果如图3所示。

图3 柠檬酸对PPO活性抑制率的影响

由图3可知，随柠檬酸质量浓度的增加，对PPO活性抑制率明显加大。其中柠檬酸质量浓度在0.8%～1.0%时，对PPO活性抑制率达到35%以上，且抑制率变化不大，可以较好的抑制PPO活性。因为PPO最适pH值为5.15，加入柠檬酸能够降低pH，抑制PPO活性；同时柠檬酸通过螯合金属离子，阻止PPO对酚类褐变的催化。因柠檬酸质量浓度过高会影响板栗产品的感官品质，综合考虑成本等因素，因此选用柠檬酸质量浓度为0.8%。

2.3.1.2 抗坏血酸对PPO活性的影响

将测得的酶活力根据公式转化成抑制率。抗坏血酸对PPO活性抑制率如图4所示。

图4 抗坏血酸对PPO活性抑制率的影响

由图4可知，随抗坏血酸质量浓度增加，对PPO活性抑制率逐渐升高。当抗坏血酸质量浓度低于0.02%，随着抗坏血酸质量浓度的增加对PPO活性抑制率迅速增大；抗坏血酸质量浓度在0.02%～0. 10%之间，对PPO活性抑制率增幅减缓。其中抗坏血酸质量浓度为0.1%时，对PPO活性抑制率达到70%以上，可以很好地抑制PPO活性。因为PPO酶最适pH值为5.15，加入抗坏血酸能够降低pH，抑制PPO酶活性；抗坏血酸具有较强的抗氧化性，可与酚类物质争夺氧气，阻止氧气与酚类物质反应发生酶促褐变。因此，质量浓度0.1%的抗坏血酸为最佳选择。

2.3.1.3 EDTA－2Na对PPO活性的影响

EDTA－2Na对PPO活性的影响如图5所示。

由图5可知，随着EDTA-2Na质量浓度的增加，对PPO活性抑制率明显加大，当EDTA-2Na质量浓度在0.04%及以上时，对PPO活性抑制率达到40%以上，可以很好的抑制PPO活性，所以可采用0.04%浓度的EDTA-2NA。这是因为EDTA-2Na可螯合金属离子，阻止PPO对酚类褐变的催化。

图5 EDTA-2Na对PPO活性抑制率的影响

2.3.2 正交试验

根据前述单因素试验结果，选取柠檬酸、抗坏血酸和EDTA－2Na的质量浓度为3个因素，设计三因素三水平正交试验，并以板栗中PPO残余活力作为指标。正交试验因素水平设计见表2，结果见表3。

表2 护色液配制因素水平表

表3 护色液处理正交试验结果

根据极差分析，影响因素大小为：抗坏血酸＞柠檬酸＞EDTA－2Na。王世锦研究发现，柠檬酸与NaCl或EDTA联合应用对板栗的护色效果较好。本研究分析结果表明，护色液最优组合为A2B3C1，即柠檬酸质量浓度0.8%、抗坏血酸质量浓度0.10%和EDTA－2Na质量浓度0.04%，三者复配使用时对板栗的护色效果更佳。经试验验证，采用此方法护色，板栗中PPO的抑制率可达到91.2%。

2.4 板栗干燥条件的确定

2.4.1 不同干燥温度对板栗感官品质的影响

不同干燥温度下，板栗感官品质变化结果见表4。

表4 不同干燥温度下板栗感官品质变化

由表4结果可知，板栗进行热风干燥时，不同温度可对其感官品质产生不同影响。干燥温度在50℃～70℃之间时，板栗不发生褐变，色泽金黄，具有很好的感官品质；温度在70℃～90℃之间时，板栗从边缘开始逐渐发生褐变，造成感官品质下降。因此，干燥温度选择在50℃～70℃范围内较合适，同时要考虑干燥时间对板栗感观品质的影响。

2.3.2 干燥温度和时间对水分含量变化的影响

不同干燥温度下板栗水分含量随干燥时间的变化情况见图6。

图6 不同干燥温度下水分含量随时间的变化

由图6可知，在干燥过程中，板栗的水分含量随时间不断降低，且在不同干燥温度下将板栗干燥到一定水分含量（一般10%以下）所需的干燥时间不同，干燥温度太低使干燥时间过长，干燥速度很慢，综合表4中结论，板栗在50℃～70℃范围内不易褐变，因此选择在70℃干燥180 min为板栗最适干燥条件。

综合表4及图6的结果分析，干燥温度在70℃以下板栗颜色较好，随温度不断升高，干燥时间的增加，板栗开始褐变。干燥温度过低，干燥时间过长。结果表明，在干燥温度70℃下干燥180 min，既不会造成板栗颜色明显变化或粉质化，又可以很好的保持板栗感官品质，并将含水量降至10%以下。

3 结论

在板栗加工过程中，100℃下蒸煮8 min可有效抑制PPO活性，同时选择最佳护色组合：柠檬酸质量浓度0.8%、抗坏血酸质量浓度0.10%和EDTA－2Na质量浓度0.04%，可有效抑制板栗褐变；在热风干燥过程中，工艺参数选择为：干燥温度70℃，干燥时间180 min，此干燥条件可以将水分量降至9.1%，保证产品无褐变，色泽金黄，具有很好的感官品质，此工艺条件既能保证产品品质，又能节约成本，适用于板栗产品加工企业。

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［4］高海生，常学东.我国板栗产品加工技术研究进展［J］.河北科技师范学院学报，2016，30（2）：1-10.

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Browning controlof chestnut and optimum ofdrying conditions

YAOZhensong*
（Weifang food and drug inspection testing center，Shandong Weifang 261061，China）

为了控制板栗褐变，确定其最佳干燥工艺，在干燥前采用蒸煮灭酶处理和抗褐变剂处理后，通过控制干燥温度和时间，以感官指标和水分含量来确定板栗最佳干燥工艺。试验结果表明，蒸煮温度100℃、蒸煮时间8 min能有效杀灭多酚氧化酶（PPO）的活性；柠檬酸、抗坏血酸、EDTA-2Na 3种抗褐变剂对板栗褐变都有抑制作用，且三者按照8∶1∶0.4（质量比）联合控制褐变效果最佳，抑制率可达91.2%；在热风干燥过程中最佳干燥条件为干燥温度70℃，时间180 min，此时水分含量达到9.1%，感官品质最好。

板栗；多酚氧化酶；褐变；护色；热风干燥

Inorder tocontrolthechestnutbrowningand choose theoptimaldryingconditions,theactivityofPPO were restrained by cookingand anti-browning reagents(citric acid、ascorbic acid、EDTA-2Na)were choosed to treat chestnut.During chestnut drying,the optimal drying conditions,namely,drying temperatures and times were choosed based on the index ofsensory quality and contents of chestnut.The results showed that activity of PPO in chestnut was killed effectivelyat 100℃for 8 min during cooking.The quality ratioofcitric acid,ascorbic acid and EDTA-2Na was 8∶1∶0.4，which was the optimal ratio to control chestnut browning.In this condition, the restraining rate ofbrowningwas 91.2%.In the hot air drying process,the best drying conditions were at the drying temperature70℃and drying time180minutes,which can sustain thebestsensoryqualityand controlthe moisturecontentbelow 9.1%ofchestnut.

chestnut；PPO；browning；color-sustaining；drying

TS255.7

A

1673-6044（2016）04-0028-05

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.04.008

*姚振松，男，1989年出生，2011年毕业于山东农业大学食品质量与安全专业，助理工程师。

2016-10-27