荠菜罐头的加工工艺

高海生，赵丽君，2，杨思琦，3，张 鸽，4

(1 河北科技师范学院食品科技学院，河北 秦皇岛，066600；2 石家庄君乐宝集团君源公司；3 优胜教育集团安国分校；4 高碑店娃哈哈启力饮料有限公司)

荠菜罐头的加工工艺

高海生1，赵丽君1，2，杨思琦1，3，张 鸽1，4

(1 河北科技师范学院食品科技学院，河北 秦皇岛，066600；2 石家庄君乐宝集团君源公司；3 优胜教育集团安国分校；4 高碑店娃哈哈启力饮料有限公司)

本次研究介绍了荠菜罐头的加工工艺。试验选择了影响荠菜罐头品质的4个因素：热烫温度、护色剂的浓度、硬化剂的浓度以及杀菌条件的确定进行单因素设计，以感官评分为评价指标，在单因素试验设计进行初步筛选的基础上，采用正交分析的方法确定最佳工艺条件。结果表明，在热烫温度为92 ℃，时间为2 min时处理荠菜，能够使荠菜保持鲜艳的绿色和较好的口感；护色剂选用Zn(CH3COO)2，Na2SO32者的组合，以填充液的形式注入成品罐头中，其在护色剂中的质量分数分别为60 mg/kg和50 mg/kg，能够使荠菜长久的保持绿色；硬化剂选用质量分数为400 mg/kg的CaCl2溶液，可以保持荠菜本身的脆嫩口感；杀菌条件为95 ℃下处理15 min。在保证无胀盖现象的前提下，最大程度地保持了产品的硬脆度和汤汁的清亮。

荠菜罐头；加工工艺；最佳工艺条件

荠菜，学名Capsella bursa-pastoris L，别名护生草、粽子菜、沙荠菜等，为十字花科荠菜属1年或2年生草本植物，广泛生长于田野、路边庭院，是药食同源植物[1～3]。荠菜营养丰富，富含蛋白质、氨基酸、植物多糖、生物碱、多种维生素和钙、镁、铁等元素味道鲜美,风味独特，是人们喜爱的野生保健蔬菜品种之一[4]。荠菜中所含的蛋白质、钙、铁、磷、胡萝卜素、硫胺素、核黄素、抗坏血酸等均高于番茄、胡萝卜、菜豆，其药用价值也很高，全草可入药，具有清热解毒、利尿止血、益胃等功效[5～7]。近年来，医药界发现荠菜的功效是由于其所含的丰富的黄酮类物质而产生的，将荠菜中的提取物用来治疗高血压症，经测试其功效要比同为黄酮类植物的芦丁要好，且无毒性，故在某些地方荠菜又有“血压草”的称号[8～10]。但是荠菜受季节影响生长期短，不易保存，采收后极易出现失水萎蔫、叶片脱落和腐烂变质等现象，供应期较短，难以满足人们的需要。为此，笔者研制了荠菜罐头食品，该产品既保留了荠菜的特殊风味，又能较长时间地保存，为荠菜资源的开发利用提供了一条新的途径[11，12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

荠菜：自采于学校农场(要求新鲜采摘、无烂叶老叶、无病虫害、株形基本整齐一致的)。

食盐、白砂糖等：市售，一级。

1.2 仪器与试剂

1.2.1仪器 美的电磁炉，型号C21-RH2153；FA1004N型电子分析天平，上海韬易实业有限公司生产；小型杀菌锅；电炉等。

1.2.2试剂 Na2CO3,Zn(CH3COO)2,Na2SO3,CaCl2等，均为分析纯。

1.3 试验方法

1.3.1工艺流程 原料的选择与处理→碱液处理→热烫处理→护色→硬化→灌装→排气→封口→杀菌及冷却→成品检验。

1.3.2工艺技术要点

(1)原料的选择与处理 采用鲜嫩、无枯叶黄叶和病叶的株形基本整齐一致的荠菜为原料，然后用流动水轻揉洗去菜叶及根部上的泥沙,除掉其它杂质，沥干水分备用。

(2)碱液处理 将清洗干净的荠菜浸泡于质量分数为10 g/kg的Na2CO3溶液中,没过荠菜为宜，处理5～10 min 捞出[13]，浸泡期间需适当翻动。然后用清水冲洗,以除去残留的碱液。碱液浸泡的目的是适当除去叶表层的蜡质成分,有助于下一步护绿处理时的Zn2+和硬化处理时的Ca2+的渗透。

(3)热烫处理 将处理后的荠菜迅速置于适宜温度的热烫液中进行热烫处理,热烫完成后迅速冷却。热烫目的是杀灭活性酶,减少氧化褐变，增加组织的细胞渗透性,有利Ca2+和Zn2+的渗入并除去野生荠菜的苦涩味。及时冷却是为了让荠菜组织保持脆嫩。

(4)护色处理 蔬菜经过热烫、排气和杀菌等一系列加工后，颜色会发生变化[14]，为使成品中的荠菜保持长久的绿色，需要对荠菜进行护色处理。为了有更好的护色效果，制定出两种方案，一种是将热烫后的荠菜浸泡于适当浓度的护绿液中，浸泡一定时间后捞出沥干。另一种是将适当浓度的护绿液作为填充液灌入罐头成品中。

(5)硬化处理 为了保证荠菜的清脆适口，需要对其进行硬化处理。硬化剂选用CaCl2溶液，将荠菜用硬化液热烫处理后浸泡，浸泡一定时间后捞出沥干。

(6)灌装 将处理好的荠菜整理好，根部向下顶部朝上整齐的装入罐内，每罐固形物净重为120 g,注入配制好的填充液150 g(填充液配方为每1 kg纯净水中添加15 g食盐、20 g白砂糖)。

(7)排气 将灌装完成后的罐头瓶立即放在沸水上面的蒸屉中进行加热排气，罐头的中心温度达到75 ℃后立即封罐，防止外界冷空气进入罐内。

(8)杀菌及冷却 采用热蒸汽杀菌，杀菌后要尽快冷却，防止荠菜组织变软。

1.3.3单因素试验设计

(1)热烫温度和时间的确定 不同的热烫温度和热烫时间对荠菜的颜色和口感有较大影响。以清水为热烫液，热烫温度设为80,85,90,95,100 ℃共5个水平，分别将一定量的荠菜置于各温度下热烫2 min；热烫时间设为1,1.5,2,2.5,3 min共5个水平，分别将一定量的荠菜在95 ℃下热烫不同的时间。每个试验重复3次，热烫完成后需及时冷却，冷却后置于白瓷盘上再对荠菜的颜色、口感以及气味进行比较，选出最佳热烫时间和温度。

(2)护色工艺条件的确定 通过查找相关资料选择了相对安全的Zn(CH3COO)2和Na2SO3为护色剂。由于Zn2+渗透和取代反应进行得比较慢 ,要用加热来促进反应的进行。为此 ,采用护绿液热烫并进行浸泡的方法 ,加速了金属离子的渗透和取代反应的进行。为了达到更好的护色效果试验采用2种方案处理。每个试验重复3次，均设有空白试验。方案一是分别用Zn(CH3COO)2(100,200,300,400,500 mg/kg)，Na2SO3(100,200,300,400,500 mg/kg)，Zn(CH3COO)2(100,200,300,400,500 mg/kg)+Na2SO3200 mg/kg复合护色等试剂进行热烫处理，温度95 ℃,时间2 min,热烫后迅速冷却，在该护绿液中浸泡8 h，然后按正常工艺进行生产。

成品罐在常温条件下放置7 d，在7 d内分为3次观察，采用颜色等级法进行评分[15]，评分标准见表1。

浸泡过程中可能会使荠菜组织变软，破坏荠菜的组织形态，造成掉叶甚至流失营养成分，另外下一步的硬化中也需要浸泡，所以如果将护色剂以填充液的形式灌入成品中，可能会既保持了荠菜的鲜绿色又不影响其组织形态，两全其美。所以方案二是用Zn(CH3COO)2(20,40,60,80,100 mg/kg，Na2SO350 mg/kg)进行同样的热烫处理，然后将该护绿液作为填充液灌入成品中，在常温条件下放置7 d后观察比较并感官评定，以确定最佳工艺。

(3)硬化工艺条件的确定 硬化剂采用CaCl2溶液，加热处理后钝化了原料中的果胶甲酯酶(PEM)的活性,从而破坏了果胶甲酯酶为原料中的Ca2+和果胶形成长链大分子果胶酸钙所起的“盐桥”作用。Ca2+的存在可以激活果胶甲酯酶,提高酶的活性,促使果胶转化成低甲氧基果胶,再和Ca2+作用生成不溶性的果胶酸钙[16]。为了加速Ca2+的渗透和取代反应的进行，依然采用热烫并进行浸泡的方法。

每个试验3次重复，均设有空白试验。选取质量分数100,200,300,400,500 mg/kg共5个水平的CaCl2溶液进行热烫处理，温度95 ℃，时间2 min，热烫后迅速冷却，在该硬化液中浸泡4 h，然后按正常工艺进行生产,得到成品后对产品进行比较并感官评价，以确定最佳工艺。感官评分标准见表2。

表1 护色处理后的感官评分标准

表2 硬化处理后的感官评分标准

(4)杀菌条件的确定 杀菌温度、时间的选择是荠菜罐头生产中至关重要的一步，直接影响到罐头的品质，每个试验3次重复。试验选取80 ℃,30 min;85 ℃,25 min;90 ℃,20 min;95 ℃,15 min;100 ℃,10 min共5水平，排气杀菌后成品在常温条件下保存7 d，从成品的颜色、气味、组织状态以及填充液的状态进行观察并感官评价，以确定最佳工艺。

1.3.4正交试验设计 通过单因素试验结果，依据正交试验表确定出处理组合，进行正交试验。每个处理进行2次重复试验。

2 结果与分析

2.1 热烫时间与温度的确定

热烫处理，将温度设为80,85,90,95,100 ℃共5个水平，处理2 min；将时间设为1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 min共5个水平，热烫温度为95 ℃分别进行试验，然后将经过不同热烫处理后的荠菜迅速冷却后，放在白瓷盘上，根据冷却后的颜色和口感，进行感官评价(表3，表4)。

表3 不同热烫温度的试验结果

表4 不同热烫时间的试验结果

根据表1可以观察出，当时间确定，温度为90 ℃和95 ℃时，荠菜的色泽、气味以及口感较好，但是在90 ℃时，荠菜特有香味不太突出。而在95 ℃时荠菜的叶和梗均呈鲜绿色，荠菜香味浓郁，口感适中，为温度梯度的最佳水平。

根据表2可以观察出当温度确定，时间在2.0,2.5 min时，荠菜的色泽、气味以及口感较好，而应用到实际生产中，时间越短，成本越低，故选出最佳水平为2 min。

由此可得，最佳的热烫温度和时间分别为95 ℃,2 min。而在试验过程中，经过3次重复试验可观察出热烫的温度较热烫时间对荠菜的影响显著，所以在正交试验中，让时间确定而将温度设为不同水平。

2.2 护色工艺条件的确定

2.2.1护色液中不同质量分数的Zn(CH3COO)2对荠菜护色效果的影响结果 每次请10位品评者(男女品评者各5名)根据荠菜的颜色进行评分。结果表明，当护色液中Zn2+的质量分数达到200 mg/kg时荠菜的叶和梗均呈现了褐绿色(表5，图1)，Zn2+的质量分数越高颜色维持的相对较好，但是效果并不太明显。经查国标，虽然对Zn(CH3COO)2的添加量没有太严格的要求，但是在生产过程中本着降低成本的原则，200 mg/kg的Zn2+添加量为最佳选择。

表5 不同质量分数的Zn(CH3COO)2对荠菜护色效果的影响结果

图1 护色液中Zn(CH3COO)2的质量分数对荠菜感官品质的影响

2.2.2护色液中不同质量分数的Na2SO3对荠菜护色效果的影响结果 试验结果表明，Na2SO3的添加量在200～400 mg/kg范围内对荠菜的颜色作用效果是不相上下的(表6，图2)，虽然添加量在500 mg/kg时颜色相对来说比较好一点，但是评分并不明显提高，颜色观察呈黄绿色，所以Na2SO3护色效果较差。但是Na2SO3对叶绿素分解酶有强烈的抑制作用，可以将其与Zn(CH3COO)2制成复合护色剂进行护色处理[17]。

表6 不同质量分数的Na2SO3对荠菜护色效果的影响结果

图2 护色液中Na2SO3的质量分数对荠菜感官品质的影响

2.2.3护色液中不同质量分数的Zn(CH3COO)2+Na2SO3复合护色剂对荠菜护色效果的影响结果 试验结果表明，复合护色剂的护色效果相对较好，在Na2SO3200 mg/kg的存在下,二者的护绿作用得到加强，当Zn2+质量分数达到200 mg/kg时，荠菜叶和梗均呈绿色，护色效果较好(表7，图3)。当质量分数增加时，护色效果并没有有太大的改善，出于成本考虑，当Zn(CH3COO)2200 mg/kg，Na2SO3200 mg/kg时护色效果较好。

表7 不同质量分数的Zn(CH3COO)2和Na2SO3复合护色剂对荠菜护色效果的影响结果

图3 复合护色剂中Zn(CH3COO)2的质量分数对荠菜感官品质的影响

2.2.4护色液中不同质量分数Zn(CH3COO)2和Na2SO3复合护色剂作为填充液对荠菜护色效果 试验结果表明，将护色剂以填充液的形式灌入成品罐头中护色效果是最好的，改变了护色剂的质量分数更是增加了食品的安全(表8，图4)。当Zn2+的质量分数达到60 mg/kg时护色效果就已经很好了，做出成品后的荠菜依然保持较好的绿色，虽然Zn(CH3COO)2质量分数在100 mg/kg时呈现的绿色更为鲜艳，但是从成本和安全角度出发，还是选择Zn(CH3COO)260 mg/kg,Na2SO350 mg/kg为最佳的护色剂。

经过对表5～表8和图1～图4的分析，为了最大的保证护色效果、保持荠菜的原始形态以及保证节约健康，以填充液的形式，Zn(CH3COO)260 mg/kg, Na2SO350 mg/kg的添加量为最佳的护色剂选择。

表8 不同质量分数的Zn(CH3COO)2和Na2SO3复合护色剂作为填充液对荠菜护色效果

图4 复合护色剂中Zn(CH3COO)2的质量分数对荠菜感官品质的影响(填充液形式)

2.3 硬化工艺条件的确定

按照正常工艺做成成品罐头(设有空白试验)，在常温条件下放置7 d，再对荠菜口感的清脆度进行感官评定。请10位品评者(男女品评者各5名)根据荠菜的口感清脆度以10分为满分进行评分。结果表明，当CaCl2溶液中CaCl2的质量分数为400 mg/kg时，荠菜组织脆嫩，口感极佳，且在成品观察时发现颜色也较其他的鲜艳(表9，图5)(Ca2+也有一定的护色效果)。当质量分数较低时，荠菜清脆度不好，组织形态也不佳；当质量分数高时，荠菜的咀嚼性差，影响口感，发涩发苦。总之，CaCl2质量分数为400 mg/kg时，是最佳的添加量。

表9 不同质量分数的CaCl2溶液对荠菜硬化处理的结果

2.4 杀菌条件确定的实验结果

杀菌条件直接影响成品罐头的各项品质，由此试验选取80 ℃,30 min;85 ℃,25 min;90 ℃,20 min;95 ℃,15 min;100 ℃,10 min共5个水平，通过排气杀菌后的成品在常温条件下放置7 d后从成品的颜色、气味、组织状态以及填充液的状态进行观察并感官评价。结果表明，当杀菌条件为95 ℃,15 min时，荠菜呈鲜绿色，荠菜香味浓郁，组织脆嫩，汤汁清亮，有较好的杀菌效果(表10)。综合荠菜的口感，色泽，组织状态及汤汁的清亮度，最佳的杀菌条件确定为95 ℃,15 min。

图5 硬化剂中CaCl2的质量分数对荠菜感官品质的影响

序号杀菌条件观察结果180℃；30min荠菜颜色呈暗绿色，荠菜香味较淡，组织绵软，汤汁浑浊285℃；25min荠菜颜色呈暗绿色，无荠菜香味，组织较软，汤汁浑浊390℃；20min荠菜颜色发黄，有酸败味，组织较硬，汤汁较浑浊495℃；15min荠菜呈鲜绿色，荠菜香味浓郁，组织脆嫩，汤汁清亮5100℃；10min荠菜呈暗绿色，荠菜香味较淡，组织较硬，汤汁较浑浊

2.5 正交试验结果分析

在单因素试验中，已经选出每个单因素最佳工艺，正交试验中选取热烫温度、护色剂的浓度、硬化剂的浓度和杀菌条件4个因素做正交试验，对L9(34)中的9个试验样品分别进行感官评分，其因素水平见表11[18]，正交试验结果见表12。

极差分析表明，影响荠菜罐头成品品质的因素由大到小顺序为D,B,A,C。即杀菌条件对成品影响最大，Zn(CH3COO)2的质量分数次之，而热烫温度和CaCl2的质量分数的影响较小。由正交试验分析表可确定最佳组合为A1B2C2D3，而试验中由感官评价得出的最佳组合为A1B2C2D2，其中D的选取水平不同，下面看分析方差表(表13)。

由方差分析可知，D因素影响效果极显著，并且由正交试验分析确定的最佳组合与感官评价确定的最佳组合不一致，所以需要进一步的试验来确定最佳加工工艺。

表11 荠菜罐头最佳工艺确定的因素水平表

表12 荠菜罐头最佳工艺确定的L9(34)正交试验结果

表13 正交设计方差分析表

2.6 验证试验

2.6.1验证方法 将清洗干净的荠菜等分成2份，其中一份按照正交数据分析得出的最佳水平组合A1B2C2D3进行试验，即热烫温度92 ℃，Zn(CH3COO)2的质量分数为60 mg/kg，CaCl2质量分数为400 mg/kg，杀菌条件为100 ℃条件下杀菌10 min；另一份按照实际评分最高的组合A1B2C2D2进行试验，即热烫温度92 ℃，Zn(CH3COO)2的质量分数为60 mg/kg，硬化剂中CaCl2的质量分数为400 mg/kg，杀菌条件为95 ℃条件下杀菌15 min。其他步骤均按照荠菜罐头的加工工艺进行处理，然后进行感官评定，进而确定荠菜罐头的最佳加工工艺。

表14 两种处理的感官评定得分

2.6.2感官评分 选择10名品评者(男女品评者各5名)，通过对最终成品的品尝以10分为满分进行综合评分，取平均分为最终感官得分。2个试验的感官评定得分见表14。结果表明，经过正交试验分析得到的最优组合得分低于感官评价得到的最优组合，所以确定试验的最优组合为A1B2C2D2即预煮热烫温度92 ℃，Zn(CH3COO)2质量分数60 mg/kg，CaCl2质量分数为400 mg/kg，杀菌条件为95 ℃温度下杀菌15 min。

3 结 论

通过单因素试验和正交试验的研究，确定荠菜罐头的最佳加工工艺为：热烫温度为92 ℃,时间2 min，护色剂为Zn(CH3COO)260 mg/kg，Na2SO350 mg/kg两者的复合(作为填充液注入成品罐头)，硬化剂中CaCl2的质量分数为400 mg/kg，杀菌条件为95 ℃温度下杀菌15 min。

[1] 黄雪梅,蔡军.荠菜的生物学特性及其开发利用[J].食品与药品,2005,7(7):66-68.

[2] 潘明.超声波强化提取荠菜中总生物碱的研究[J].化学与生物工程,2006,23(11):33-35.

[3] 林秀珍.春在溪头荠菜花”——论中日古典诗歌中的荠菜[J].艺术科技，2013,(8):150.

[4] 许瑞波,王芳,刘玮炜,等.荠菜总生物碱的酸碱提取工艺研究[J].食品与发酵工业,2006,32(8):135-138.

[5] 卢胜,苏浓,王桂泽.营养保健型佳蔬——荠菜[J].中国食物与营养,2004(7):53-54.

[6] 范妮莉.药食兼用的荠菜[J].农技服务，2014,31(1):35.

[7] 霍国琴,刘康懿,候丹英,等.荠菜人工栽培周年生产技术[J].西北园艺，2014(4):9-10.

[8] 刘火安,戴传云,王伯初.荠菜总黄酮的分离纯化研究[J].时珍国医国药，2006,17(7):1 161-1 162.

[9] 梁亦龙,戴传云,李标,等.荠菜总黄酮提取工艺的研究[J].食品研究与开发,2006,27(5):73-74,62.

[10] Chen Yilin,Fu Dezhi,Chen Hang.Diversity of Chinese edible plants[C]//Third Internation symposion on diversification of vegetablecrops.Beijin,China:Final program and abst ract,1996:24-27.

[11] 于新华.罐头食品的历史、现状及发展对策[J].食品与发酵工业，2002,27(2):58-61.

[12] 刘贵峰，白莉，刘玉平，等.大青沟自然保护区沟顶植物群落物种多样性[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版)，2016,31(4)：293-297.

[13] 高海生，索杏娜，刘芸,等.美味香椿罐头的加工工艺[J].河北科技师范学院学报，2017,31(1)：1-7.

[14] 张培旗,常志娟,周茹.麦草汁的护色研究[J].食品工业,2014,35(9)：54-57.

[15] 王进,雷启能,周长春,等.袋装蕨菜保脆保鲜工艺[J].中国食物与营养，2001(6):35-36.

[16] Yang Y,Wang J,Xing Z E,et al.Identification of phenolics in Chinese toon and analysis of their content changes during storage[J].Food Chemistry,2011,128(4)：831-838.

[17] 高海生，杨思琦，赵丽君.美味香椿泥罐头生产工艺[J].河北科技师范学院学报,2016,30(4):1-8.

[18] 王钦德，杨坚.食品试验设计与统计分析[M].第二版.北京：中国农业大学出版社，2010.

(责任编辑：朱宝昌，杨静)

Abstract：The processing technique of canned shepherd’s purse was introduced in this paper. The blanching temperature, the dosage of color fixative, the dosage of curing agent, and the sterilization temperature and time were chosen as the single factors to determine the best processing technique of canned shepherd’s purse. Based on the single factor design, the orthogonal test was applied to make sure the optimum process conditions of canned shepherd’s purse. The sensory screening was used as the evaluation indexes. The results showed that the following conditions might keep the canned shepherd’s purse green stable and good taste: blanching temperature 92 ℃ for 2 min, 60mg/kg zinc acetate and 50 mg/kg sodium sulfite as the color fixative (injected in the finalized products in the form of filling solutions), 400 mg/kg calcium chloride as the curing agent at sterilization temperature 95 ℃ for 15 min. Only if there were no bulging, the process might keep the canned shepherd’s purse much crispy and the juice clear to the greatest extent.

Keywords: canned shepherd’s purse; processing technique; optimum condition

OnProcessingTechniqueofCannedShepherd'sPurse

GAO Haisheng, ZHAO Lijun, YANG Siqi, ZHANG Ge

(College of Food Science & Technology, Hebei Normal University of Science & Technology, Qinhuangdao Hebei,066600, China)

TS295.7

A

1672-7983(2017)02-0028-09

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2017.02.006

2017-06-28

高海生(1962-)，男，硕士，教授，硕士研究生导师。主要研究方向：园艺产品贮藏加工技术。