野生苣荬菜护绿工艺及护绿保脆剂复配优化

展宗冰　康三江　张海燕　苟丽娜

摘要：為优化苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）护绿工艺条件及护绿保脆剂配方，以野生苣荬菜为材料，采用单因素随机试验设计，研究碱液浸泡及漂烫条件对叶绿素保留率的影响，优化苣荬菜护绿工艺条件;同时在单因素试验的基础上，采用正交试验，研究D-异抗坏血酸钠浓度、植酸钠浓度、碳酸氢钠浓度、氯化钙浓度对苣荬菜叶绿素保留率和硬度的影响，优化护绿保脆剂复配配方。结果表明，无水碳酸钠浓度 1.0 g/L，浸泡时间30 min，料液比1∶15，漂烫时间60 s，漂烫温度92 ℃条件下野生苣荬菜叶绿素保留率最高;最佳护绿保脆剂配方为D-异抗坏血酸钠质量浓度4.0 g/L，植酸钠质量浓度0.1 g/L，碳酸氢钠质量浓度4.0 g/L，氯化钙质量浓度0.8 g/L，此条件下苣荬菜叶绿素保留率和硬度均最高，分别为88.29%和3.62 N。

关键词：野生苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）;护绿保脆;叶绿素保留率;硬度

中图分类号：TS255         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）18-0102-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.18.025           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on the green-maintaining process of wild Sonchus brachyotus DC. and the compound optimization of green and crisp maintaining agent

ZHAN Zong-bing1，KANG San-jiang2，ZHANG Hai-yan2，GOU Li-na2

（1.Gansu Academy of Agricultural Science，Lanzhou 730070，China;

2.Agricultural product storage and processing research Institute，Gansu Academy of Agricultural Science，Lanzhou 730070，China）

Abstract： To get the optimum green-maintaining process and green agent formula，the effect of alkali steeping and blanching conditions on chlorophyll retention rate of wild Sonchus brachyotus DC. were studies by the single factor randomized trial design. Meanwhile， take the chlorophyll retention rate， hardness as indicators， respectively. Based on the results of single factor test， orthogonal test was adopted to optimize the green-maintaining process. Innovative use of D-sodium erythorbate， sodium phytate， sodium bicarbonate， calcium chloride 4 kinds of food-grade additive without heavy metalions for the treatment of green and crisp maintaining agent compatibility optimize test. The results showed that the pre-treated wild Sonchus brachyotus DC. was soaked in an anhydrous sodium carbonate solution with a ratio of solid to liquid of 1∶15 and a concentration of 0.1 g/L for 30 min. Then after blanching for 60 seconds in the color protection solution at a temperature of 92 ℃， the obtained wild Sonchus brachyotus DC. had the best effect of protecting green and crisps. The best formula of the composite green and crisps maintaining agent is： D-sodium ascorbate 4.0 g/L， the concentration of sodium phytate is 0.1 g/L， the concentration of sodium bicarbonate is 4.0 g/L， the concentration of calcium chloride is 0.8 g/L. Under these conditions， the retention rate and hardness of chlorophyll were the highest， which were 88.29% and 3.62 N， respectively.

Key words： wild Sonchus brachyotus DC.; green and crisps maintaining; chlorophyll retention rate; hardness

苣荬菜（Sonchus brachyotus DC.）也称荬菜、野苦菜、苦葛菜、取麻菜，为菊科（Compositae）苦首菜属（Sonchus L.）植物苣荬菜的全草，主要分布于中国东北、西北、华北等地[1]。苣荬菜营养丰富，每百克苣荬菜可食部分含维生素C 88 mg，维生素E 2.40 mg，胡萝卜素3.22 mg，维生素B1 0.09 mg，维生素B2 0.53 mg，膳食纤维1.60 mg，还富含钙、镁、锰、硒和锌等无机元素[2，3]。苣荬菜既可作蔬菜食用，具有较强的清除自由基和抗氧化等的保健功能，又可作药材，具有降血压、降胆固醇、降血糖、抗菌、抗肿瘤、治肝和保肝等药理作用[4-7]。可见，苣荬菜是一种营养价值极高的纯天然无污染绿色山野菜，具有广阔的发展前景，但由于野生苣荬菜存在采收季节性强、采摘后容易出现失水失绿、且不耐贮运等问题，限制了新鲜产品的开发和利用。因此，研发精深加工利用技术及其控制加工产品质量，有利于提高野生苣荬菜的产业附加值，具有广阔的发展前景，成为野生苣荬菜的重点研究内容之一。

目前，评价绿色蔬菜及其加工制品在加工过程中质量损失的一个重要指标就是颜色。而绿色蔬菜的绿色来自于叶绿素，蔬菜加工过程中叶绿素降解是由于加工条件造成叶绿素结构破坏引起的，如光、热、pH等条件的变化引起组织细胞中叶绿素分解而发生退色或变色[8-10]。漂烫是果蔬加工中常用的控制酶促褐变预处理方法[11-13]，适度漂烫能较好地保持蔬菜品质，防止酶促褐变，确保产品的良好色泽和感官。添加适当的护色剂能够大大提高产品色泽品质，目前，在护绿方面应用最多的方法是用金属铜、锌、镁盐护色[14]，但不符合GB/T 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》[15]，易造成重金属污染及超标问题，因此应慎重选择安全、高效、无毒的护绿剂。本研究旨在促进山野菜资源的开发利用和山区农民的经济发展，为开发系列苣荬菜山野菜产品提供一定的理论依据和应用参考。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

苣荬菜采自甘肃省天祝县山林间，野生苣荬菜7—8月成熟季节人工采摘，选择植株大小均一，色泽均匀，成熟度一致，无伤、虫、病害。

无水碳酸钠、植酸钠、D-异抗坏血酸钠、氯化钠、碳酸氢钠为食品级;乙醇、石英砂均为分析纯。

1.2  仪器与设备

CT3质构分析仪，美国博勒飞公司;CR-400型色差计，日本柯尼卡公司;UV2400型紫外可见分光光度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司;TGL-16LM高速冷冻离心机，湖南星科科学仪器有限公司;BL-2200H型电子天平，日本岛津公司。

1.3  方法

1.3.1  苣荬菜护色工艺流程  原料→分选→清洗→切分→碱液浸泡→护色液漂烫→迅速冷却→空气中放置24 h后色泽测定。

1.3.2  样品制备  取经过挑选分拣、去除根部、清洗后的新鲜野生苣荬菜（24 h以内采摘）切分为3.0～4.0 cm的小段，按照试验设计，将苣荬菜段放置在一定浓度无水碳酸钠溶液中常温浸泡一段时间，用流水冲洗干净，然后在一定的漂烫时间、漂烫温度下，浸入配制好的护绿液中漂烫后捞出，立即用2～6 ℃的冰水迅速冷却至中心温度10 ℃以下即可，撈出沥水，空气中室温放置24 h后测定各项指标。

1.3.3  碱液浸泡试验  经筛选，采用无水碳酸钠试剂进行苣荬菜碱液浸泡工序。

1）碱液浸泡浓度。称取5份一定量叶片，料液比为1∶15（m∶V，下同），分别在0、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L浓度无水碳酸钠溶液中浸泡30 min，研究不同碱液浓度对苣荬菜叶绿素保留率的影响。

2）碱液浸泡时间。称取5份一定量叶片，在料液比为1∶15，无水碳酸钠浓度为1.0 g/L溶液中，分别浸泡10、20、30、40、50 min，研究不同浸泡时间对苣荬菜叶绿素保留率的影响。

3）碱液浸泡料液比。称取5份一定量叶片，分别在料液比为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25，无水碳酸钠浓度为1.0 g/L溶液中浸泡30 min，研究不同料液比对苣荬菜叶绿素保留率的影响。

1.3.4  漂烫试验

1）漂烫时间。称取5份经碱液浸泡的一定量叶片，在（92±1） ℃温度下，分别漂烫20、40、60、80、100 s，研究不同漂烫时间对苣荬菜叶绿素保留率的影响。

2）漂烫温度。称取5份经碱液浸泡的一定量叶片，分别在（72±1）、（77±1）、（82±1）、（87±1）、（92±1） ℃温度下（兰州沸水温度92 ℃），漂烫60 s，研究不同漂烫温度对苣荬菜叶绿素保留率的影响。

1.3.5  护绿保脆剂配方单因素试验  根据预试验筛选出D-异抗坏血酸钠、植酸钠、碳酸氢钠、氯化钙4种护绿剂，D-异抗坏血酸钠试验浓度范围为0～4.0 g/L，植酸钠试验浓度范围为0～0.20 g/L，碳酸氢钠试验浓度范围为0～4.0 g/L，氯化钙试验浓度范围为0～0.8 g/L进行单因素试验，考察不同护绿剂不同浓度对苣荬菜叶绿素保留率和硬度的影响。

1.3.6  复合护绿保脆剂配方优化试验  以D-异抗坏血酸钠、植酸钠、碳酸氢钠、氯化钙4种试剂对苣荬菜进行护绿保脆试验，在单因素试验的基础上采用L16（44）进行正交试验，以苣荬菜叶绿素保留率、硬度为评价指标，优化复合护绿保脆剂配方。正交试验因素与水平见表1。

1.4  测定项目及方法

1.4.1  叶绿素测定  采用分光光度法测定处理后样品的叶绿素含量。在分析天平上称取0.1 g样品，剪碎，置研钵中，加入95%乙醇10 mL，加入少量石英砂，研磨成匀浆至叶片组织变白即可，静置2～3 min，过滤，用少量95%乙醇冲洗研钵3次过滤入容量瓶，最后将滤液用95%乙醇定容至25 mL。以95%乙醇为对照，利用紫外可见分光光度计分别于665 nm和649 nm波长下测定该色素液的吸光度，并根据公式计算叶绿素总含量，重复3次取平均值。

叶绿素总量=G×

式中，G为总叶绿素浓度，G=6.10×D665 nm+20.04×D649 nm。

叶绿素保留率（%）=（处理后样品的叶绿素含量/鲜样的叶绿素含量）×100

1.4.2  硬度测定  选择长度均一、同一部位的苣荬菜段，采用CT3质构仪进行TPA质构分析，探头TA44，夹具TA-TPB，目标距离5 mm，触发点7 g，测试速度0.5 mm/s，每个处理重复5次，取平均值[16，17]。

1.5  统计学分析

试验数据采用Excel、SPSS 22.0数据分析软件进行分析处理。

2  结果与分析

2.1  护绿工艺研究

2.1.1  碱液浸泡浓度对苣荬菜叶绿素保留率的影响  由图1可以看出，随着无水碳酸钠溶液浓度的增大，苣荬菜中叶绿素保留率随之增加，当浓度为1.0 g/L时，叶绿素保留率最高，为81.15%，随后逐渐降低。这可能是因为无水碳酸钠溶液可以中和蔬菜细胞中释放出来的部分有机酸，减少了苣荬菜中叶绿素的降解，但当浓度过高时，苣荬菜组织在碱液的腐蚀作用下解体而促使叶绿素降解。由此表明，苣荬菜碱液浸泡的最佳浓度为1.0 g/L，过低或过高都会影响叶绿素的保存。

由图2可以看出，碱液浸泡时间对苣荬菜叶绿素保留率影响很大，当浸泡时间为30 min时，叶绿素保留率达到最大，为79.43%，随后随着浸泡时间的延长逐渐降低。这是因为足够的浸泡时间有助于苣荬菜叶片对碱液的吸收，从而延缓其叶绿素的降解，但是浸泡时间过长，造成叶片组织破坏，细胞中物质流出，促进叶绿素流失。由此表明，只有当浸泡时间在30 min时才能起到较好的护色作用，过多或过少都会影响产品的叶绿素保留率。

由图3可以看出，料液比对苣荬菜叶绿素保留率的影响相对较小，当料液比从1∶5增大到至1∶15时，叶绿素损失逐渐减小，叶绿素保留率最高为80.40%，而后隨着料液比的增加，叶绿素保留率变化较小。因此，选择最佳料液比为1∶15。

2.1.2  漂烫条件对苣荬菜叶绿素保留率的影响  漂烫是绿色蔬菜加工中叶绿素损失的主要原因。由图4可知，漂烫时间对苣荬菜叶片叶绿素保留率影响较大，漂烫时间在20～60 s时，叶绿素保留率随着漂烫时间的增加而增加，漂烫时间为60 s时达到最大值，当漂烫时间超过60 s时，叶绿素保留率急剧下降。这是因为漂烫时间过短时，不足以破坏引起苣荬菜叶片褐变的过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）等所致;而漂烫时间过长，苣荬菜叶片组织被破坏，细胞内的有机酸成分不再区域化，加强了与叶绿素的接触，由于酸的作用，叶绿素发生脱镁反应生成脱镁叶绿素，并进一步生成焦脱镁叶绿素，叶片颜色转变为橄榄绿、甚至褐色。

由图5可知，较高的漂烫温度有利于叶绿素的保存。在试验温度范围内，随着漂烫温度的升高，叶绿素损失逐渐减小，这主要是由于漂烫温度越高，在相同漂烫时间内，苣荬菜叶片内酶失活越多所致，故漂烫温度为92 ℃。

2.2  护绿保脆剂配方优化试验

2.2.1  单因素试验  不同浓度的D-异抗坏血酸钠、植酸钠、碳酸氢钠、氯化钙对苣荬菜叶绿素保留率的影响见图6至图9。

D-异抗坏血酸钠是一种生物型食品抗氧化、护色剂，可保持食品的色泽，自然风味，延长保质期。由图6A可知，当D-异抗坏血酸钠浓度小于3.0 g/L时，苣荬菜叶绿素保留率随着其浓度的增大而逐渐增加，增加至80.14%后趋于平稳。由图6B可知，不同的D-异抗坏血酸钠浓度对苣荬菜硬度的变化几乎无影响。

绿色蔬菜变色的主要原因之一是叶绿素的降解，因此护色成为了绿色蔬菜加工中的关键工艺、植酸钠作为一种从天然植物中提取的安全、多功能的食品添加剂，在果蔬护色中广泛应用。由图7A可知，苣荬菜叶绿素保留率随着植酸钠浓度的增大而升高，当浓度为0.10 g/L时，苣荬菜叶绿素保留率最高，达到80.08%，随后略有降低，但差异不明显。由图7B可知，不同浓度的植酸钠对其硬度的变化影响不大。

碳酸氢钠是食品中常用的添加剂，因其能使pH上升，可提高蛋白质的持水性，促使食品组织细胞软化，促进涩味成分溶出，并起到保持绿色的作用，常用于食品加工漂烫、去涩味及护色。由图8A可知，不同碳酸氢钠浓度对苣荬菜叶绿素保留率的影响较缓，随着其浓度从0 g/L升高至4.0 g/L，叶绿素保留率从42.78%上升至最高，为68.87%。由图8B可知，碳酸氢钠浓度对其硬度的变化影响不大。

钙处理能够维持果蔬组织的细胞壁和细胞膜的结构与功能使其免受破坏，从而保持一定的硬度。由图9A可知，随着氯化钙浓度的增加，苣荬菜叶绿素保留率曲线保持平稳变化，说明氯化钠浓度对其硬度的变化影响不大。由图9B可知，苣荬菜硬度随着氯化钙浓度的增加逐渐升高，当氯化钙浓度为0.8 g/L时，达到最大值3.99 N。

2.2.2  复合护绿保脆剂配方优化  在单因素试验的基础上，采用L16（44）正交试验优化苣荬菜复合护绿保脆剂配方，以苣荬菜叶绿素保留率和硬度作为评价指标，结果见表2，方差分析见表3。

由表3可知，从叶绿素保留率和硬度指标的优化来看，苣荬菜复合护绿保脆剂配方最佳组合条件为A4B2C4D4，即D-异抗坏血酸钠质量浓度（A）为4.0 g/L、植酸钠质量浓度（B）为0.1 g/L、碳酸氢钠质量浓度（C）为4.0 g/L、氯化钙质量浓度（D）为0.8 g/L，影响叶绿素保留率的主次因素顺序为B>A>C>D，影响硬度的主次因素顺序为D>C>B>A。

方差分析结果表明，植酸钠对苣荬菜叶绿素保留率的影响极显著（P<0.01），D-异抗坏血酸钠、碳酸氢钠、氯化钙对苣荬菜叶绿素保留率的影响均显著（P<0.05），氯化钙对硬度的影响极显著（P<0.01），其余3个因素不显著。

2.2.3  最佳组合的验证试验  由于优化出的组合试验中没有，因此，需要对其进行验证试验，得出的最佳配方分别进行验证试验，得出叶绿素保留率和硬度结果见表4。

由验证试验可以得出最佳组合为A4B2C3D3，与表4中试验结果一致。通过正交试验及极差分析，D-异抗坏血酸钠质量浓度、植酸钠质量浓度、碳酸氢钠质量浓度、氯化钙质量浓度分别为4.0、0.1、4.0、0.8 g/L。

3  小结与讨论

本研究选用的护色方式为一定浓度的碱液浸泡和护色液漂烫，有利于叶绿素的保存。但浸泡和漂烫过度会引起组织的物理破坏以及营养物质的损失，因此，研究护绿工艺并优化护绿剂配方有利于最大限度地保持苣荬菜的营养和感官品质。研究表明，在护绿之前用碱液浸泡叶片，一方面可以中和绿叶蔬菜中少量的磷酸根等阴离子，有利于延迟去镁叶绿素;另一方面在碱性溶液中，叶绿素会发生水解反应，生成的叶绿醇和叶绿酸钠均为较稳定的绿色化合物，这保护了蔬菜的颜色;其次可以还能破坏绿叶蔬菜表皮的蜡层，有助于增强护绿剂的护绿效果[18-20]。但碱液浓度过大或浸泡时间太长，容易造成细胞组织软化，造成维生素和其他营养物质的流失，降低果蔬的营养品质。漂烫可以破坏果蔬组织的氧化酶系统，减少营养物质氧化损失，漂烫过程中加入护色剂有利于防止色素氧化和酶褐变反应造成产品变色;另外因果蔬在成熟过程中，细胞壁中的果胶和果胶酸钙在果胶酶的作用下逐步降解，致使果蔬出现结构松散和组织软化[21，22]，从而导致果蔬的制罐、速冻、干燥等加工性能较差，影响产品的品质及感官质量，同时，因为苣荬菜叶片较薄，漂烫过程中容易出现组织软化，氯化钙有利于提升苣荬菜漂烫后品质及感官性状。

综上，野生苣荬菜护绿工艺为无水碳酸钠浓度 1.0 g/L，浸泡时间30 min，料液比1∶15，漂烫时间60 s，漂烫温度92 ℃，该条件下野生苣荬菜叶绿素保留率最好。单因素试验和正交试验优化出复合护绿保脆剂配方的结果表明，D-异抗坏血酸钠质量浓度4.0 g/L、植酸钠质量浓度0.1 g/L、碳酸氢钠质量浓度4.0 g/L、氯化钙质量浓度0.8 g/L时，苣荬菜叶绿素保留率和硬度均最高，分别为88.29%和3.62 N，实现了野生苣荬菜安全高效护绿的目的。

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