干燥地牯牛中非硫护色工艺的研究

施树，罗章

（1.重庆旅游职业学院，重庆 409000；2.西藏大学 农牧学院，西藏 林芝 860000）

地牯牛即甘露子（Stachys siebolidii Miquel），又称地蚕、玉环、宝塔菜、螺蛳菜，为唇形科水苏属多年生草本，呈念珠状或螺蛳形块茎，色乳白。通常在北方加工成酱菜食用，在南方做成泡菜［1］。

地牯牛在贮藏或加工过程中，容易发生色变，原本纯洁的乳白色会变成褐色或者产生黄色斑点，影响产品的美观。新鲜果蔬在受到机械损伤、冻伤等情况下，组织会受到破坏，极易发生褐变，大多数果蔬中含有多酚氧化酶，这种褐变主要是酶促褐变［2－5］。酶促褐变是在有氧条件下，由于多酚氧化酶的作用，酚类物质被氧化为醌，醌很快聚合成为褐色物质而导致果蔬褐变。褐变使果蔬感官变差，影响销售，还会导致产品风味下降［6］。为了保证地牯牛加工产品的品质，对地牯牛进行护色处理尤为必要。

传统的护色方法常采用含硫化合物，但在护色过程中含硫化合物会释放出二氧化硫。因含硫护色剂会引起人们对其安全性的担忧而受到限制，目前在果蔬加工中更倾向于使用非硫护色剂进行护色的研究［7－11］。

本文选用非硫护色剂对地牯牛护色工艺进行研究，为地牯牛产品的开发和生产提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜地牯牛：市购；柠檬酸、氯化钠、抗坏血酸、氯化钙：均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HH-8数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司；DHG-9000电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；Ultra Scan PRO色差仪 美国Stable Misco System 公司。

1.3 护色处理工艺流程

原料挑选→清洗沥干→切片→护色→漂洗沥干→干燥→包装→色差仪检测。

挑选大小均匀、无机械损伤、无褐变及病虫害的新鲜地牯牛，清洗干净表面泥土后置于网筛上沥干；采用不锈钢刀具将地牯牛切成厚度为3mm的薄片，切开后的薄片要立即投入准备好的护色液中。地牯牛薄片在护色液中浸泡护色30min，然后置于网筛上沥去水滴，放入烘箱于55℃恒温干燥2.5h。干燥后的地牯牛片用聚乙烯自封袋包装，用色差仪进行检测。

1.4 试验方法

1.4.1 护色剂的单因素试验

果蔬的护色主要通过抑制酶活性、消耗酚类物质和调节氧气含量等途径来实现。通过参考文献［12］，本文选择柠檬酸、氯化钠、氯化钙、抗坏血酸作为护色剂，结合预试验，分别配制100mL 0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%的氯化钠溶液，100mL 1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的抗坏血酸溶液，100mL 0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5% 的 氯 化 钙 溶 液，100mL 0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%的柠檬酸溶液作为护色液，将地牯牛切片并立即投入到相应的护色液中，浸泡30min后捞出晾干，放入55℃的烘箱中恒温干燥2.5h，取出，测定色差值。每组实验重复3次，取平均值。

1.4.2 对照试验

将地牯牛切片后，立即放入100mL蒸馏水中浸泡30min，捞出后晾干，于55℃的烘箱中恒温2.5h后测定色差值，作为对照组，试验重复3次，取平均值。

1.4.3 护色正交试验设计

根据单因素试验，选取护色效果较好的氯化钠、氯化钙和柠檬酸作为正交试验的3个因素，确定3个水平，设计L9（34）正交试验，见表1。按照正交表所确定的试验组合，依次配制护色液进行护色处理（30min），置于烘箱于55℃恒温干燥2.5h后测定色差值，每组试验重复3次。

表1 L9（34）正交试验因素水平表Table1 Factors and levels of L9（34）orthogonal test design%

1.5 护色效果评价方法［13－16］

CIELAB表色系统被广泛地应用。依据CIELAB系统，L＊表示明度变化，其值为0～100，对应由黑到白的变化；a＊轴为红-绿轴，＋a＊表示红色，－a＊表示绿色；b＊轴为黄-蓝轴，＋b＊表示黄色，－b＊表示蓝色。地牯牛护色处理和未护色处理产品的颜色可用色差计测定。地牯牛的颜色是白色的，最终产品也要求色泽白净，所以采用明度的变化△L＊值作为护色效果的评价指标，更为符合实际需要，△L＊＝L＊2－L＊1。L＊2：护色处理后产品的色差值，L＊1：空白试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果及分析

2.1.1 氯化钠对地牯牛护色效果的影响

图1 氯化钠对地牯牛护色效果的影响Fig.1 Effect of sodium chloride treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由图1可知，随着氯化钠浓度的增大，△L＊值总体呈增大趋势，其对地牯牛的护色效果在增加，当浓度达到1.50%时，护色效果反而下降。随着氯化钠浓度的进一步增加，△L＊值又在增大，说明护色效果又开始逐步增大，但增大的趋势逐步趋于平缓。这可能是因为，对于引起褐变的酶，氯化钠能导致其聚合或脱水从而失去活性；再者，在盐水中氧的含量会降低，这减少了酚类物质被氧化的机会，而且钠离子与多酚氧化酶中的铜离子竞争，也降低了酶的活性，从而起到了阻止地牯牛褐变的作用［17］。

2.1.2 柠檬酸对地牯牛护色效果的影响

图2 柠檬酸对地牯牛护色效果的影响Fig.2 Effect of citric acid treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由图2可知，在低浓度时，随着柠檬酸浓度的增大，△L＊值在增大，说明护色效果随着柠檬酸浓度的增大在增大。当柠檬酸浓度在0.7%时△L＊值达到最大，随后随着柠檬酸浓度的增加，△L＊值呈下降趋势，此时随着浓度的增大，护色效果反而会下降。柠檬酸护色机理的原因可能是，它可以降低pH和氧含量，柠檬酸具有3个羧基，可以和多酚氧化酶的铜辅基螯合使其失活［18，19］。

2.1.3 抗坏血酸对地牯牛护色效果的影响

图3 抗坏血酸对地牯牛护色效果的影响Fig.3 Effect of ascorbic acid treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由图3可知，抗坏血酸在浓度超过1.0%时，护色效果随着浓度的增大而降低。说明抗坏血酸在高浓度时会使产品造成褐变，而且肉眼观察产品出现淡粉色。抗坏血酸需要在一定酸性环境下才能起到抑制褐变的作用，抗坏血酸具有很强的还原作用，但它比酚类更容易被氧化褐变［19，20］。所以，正交试验不选择抗坏血酸作为护色剂。

2.1.4 氯化钙对地牯牛护色效果的影响

图4 氯化钙对地牯牛护色效果的影响Fig.4 Effect of calcium chloride treatment on the color protection of Stachys siebolidii

由图4可知，随着氯化钙浓度的增加，总体上其对地牯牛的护色效果呈增强的趋势。氯化钙可以和氨基酸络合生成不溶性化合物，这使得氧化酶失活，从而抑制褐变。再者，氯化钙可以减少氧气含量，从而防止褐变的发生［21］。

2.2 正交试验实验结果及分析

依据单因素试验，选择氯化钠、氯化钙和柠檬酸为因素，设计L9（34）正交试验，研究地牯牛最佳护色工艺，见表2。

表2 L9（34）正交试验结果与极差分析Table2 L9（34）orthogonal test results and range analysis

由表2极差分析可知RA＞RB＞RC，氯化钙对地牯牛的护色效果最为显著，其次是柠檬酸，氯化钠对地牯牛的护色作用相对较弱。即各因素对指标的影响主次为：氯化钙浓度＞柠檬酸浓度＞氯化钠浓度。但空白实验极差较大，这可能是由于各因素在护色中具有很强的交互作用所致。

表3 正交试验方差分析表Table3 Analysis of variance of orthogonal test

由表3方差分析结果可知，试验所涉及3个因素对地牯牛的护色效果影响均不显著，相对来讲，氯化钙和柠檬酸比氯化钠的显著性要强，这与极差分析结果一致。

由正交试验结果直观分析，选最大的△L＊值对应的护色剂组，可知护色效果最好的试验组合应为A3B2C1，即氯化钙浓度为0.4%，柠檬酸浓度为0.5%，氯化钠浓度为1%，此时复合护色剂所产生的护色效果是最好的，产品的L＊值为79.78。

3 结论

本试验采用氯化钠、氯化钙、抗坏血酸和柠檬酸4种非硫护色剂对地牯牛进行护色处理，通过研究发现，高浓度的抗坏血酸对地牯牛的护色效果不理想，反而会使产品发生褐变，白度值降低，a＊值明显增加，肉眼观察也可以看出产品颜色出现淡粉色，所以认为高浓度的抗坏血酸不适合地牯牛的护色处理。氯化钠、氯化钙和柠檬酸对地牯牛都具有一定的护色效果，相对来讲，护色效果：氯化钙＞柠檬酸＞氯化钠。通过正交试验优化出对地牯牛产品护色处理的最佳复合护色剂组合为0.4%的氯化钙溶液，0.5%的柠檬酸溶液和1%的氯化钠溶液，护色工艺为将鲜地牯牛切成3mm的薄片，立即浸泡入复合护色剂30min，然后取出沥干，再放入55℃的烘箱中恒温干燥2.5h，产品的褐变最低，其L＊值为79.78。