低盐腌渍仔姜果胶甲酯酶保脆工艺的优化

何英东，崔文甲，李晓，王文亮，王月明，唐晓珍

(1.山东省农业科学院 农产品研究所，济南 250100；2.山东农业大学 食品科学 与工程学院，山东 泰安 271018)

仔姜又称为嫩姜、姜芽，具有芳香和辛辣味，广泛种植于中国、日本、印度等国家[1]。仔姜中含有丰富的钾、钠、钙、镁、铁等多种矿物元素，黄醇、硫胺素等活性类物质也比一般的老姜丰富，同时含有一定的姜辣素等抗氧化活性物质[2]，具有开胃止呕的功效，因此，仔姜属于营养价值较高，且深受消费者喜爱的食品。仔姜的产量较低，因而市场售价较高，且仔姜不耐贮藏，常温下储存易出现腐败、褐变，不耐低温，仔姜一般集中于夏季上市，季节性较强[3]。为了最大化仔姜的市场价值，仔姜主要以加工制品的方式在市场中流通。张璐[4]以仔姜芽为材料，制作低糖姜脯为目的，对低糖姜脯加工过程中的多种主要工艺参数做了考察，摸索了姜脯糖煮液澄清、脱色的方法，研究出了成熟的低糖姜脯加工工艺。郭冬菊[5]开发了一款低盐姜片产品，并通过相关试验确定了最优工艺条件，为姜类产品的开发开拓了新的思路。由于腌渍类食品具有工艺简单、贮存期较长、成本低等优点，所以是目前仔姜的主要储存食用方式。

但腌渍菜的主要特点是高糖分或高盐分来达到耐储藏的目的，随着绿色健康食品理念的推行，食品的低盐化逐渐成为绿色健康的趋势，腌渍菜行业首当其冲，传统的高盐分的腌渍菜的盐含量一般高于8%[6]，并不能很好地契合食品低盐化的理念。但低盐腌渍存在很明显的短板，即失去了高盐分高渗透压的环境条件，为细菌的滋生创造了良好的条件。而低盐腌渍同时具有无可比拟的健康优势，相较高盐食品来说可以大大减低高血压等疾病的风险[7]。根据果胶甲酯酶对果胶的作用机理，可知果胶甲酯酶从高聚半乳糖链中除去甲基后，Ca2+离子桥连接去甲基化后的高聚半乳糖链的带负电荷的羧酸酯基团，有利于形成聚合物网络，以减少处理环境对果蔬细胞壁完整性的破坏，在这种情况下，具有保持加工水果或蔬菜的硬度和脆度的作用。因此，果胶甲酯酶在保持加工果蔬质构、提高果蔬类泡菜的脆度、改良果酱制品粘度等方面应用广泛。杜小琴等[8，9]利用低温漂烫处理萝卜制作泡菜，其中的果胶甲酯酶活性得以提升，从而脆度得到了改善；Anthon等[10]也发现了果胶甲酯酶在改善白萝卜泡菜脆度方面具有良好的应用；杨林等[11]在实验中利用果胶甲酯酶与两种钙添加剂对番茄丁进行了处理，实验表明：果胶甲酯酶与氯化钙的组合处理对番茄丁的硬化效果明显；李晓等[12]研究了优化条件下添加外源性果胶甲酯酶对低盐腌渍黄瓜果胶含量和质构性质的影响，结果表明，添加果胶甲酯酶改善了低盐腌渍黄瓜的质构性质。

本试验以仔姜为原料，通过添加复合腌制剂进行低盐腌渍后，利用外源钙与果胶甲酯酶的作用机理进行保脆。通过单因素和正交试验，对腌渍仔姜进行质构测试，以硬度为主要指标，筛选保脆效果好的处理条件；对比不同保脆处理条件下腌渍仔姜的硬度变化，探究腌渍仔姜的保脆工艺。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜仔姜：市售；食盐(食品级)：山东肥城精制盐厂；醋酸(食品级)：山东佰鸿新材料有限公司；氯化钙(食品级)：河南万邦实业有限公司；山梨糖醇(食品级)：郑州食全食美商贸有限公司；葡萄糖酸钙(食品级)：上海源叶生物科技有限公司；果胶甲酯酶(50 mL)：美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

TA.XT Plus食品质构仪 英国Stable Micro Systems公司；GZX-9240MBE型电热鼓风干燥箱 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；电子天平 上海奥豪斯仪器有限公司；LRHS-Ⅱ型恒温恒湿培养箱 上海龙跃仪器设备有限公司；HH-S6型数显恒温水浴锅 江苏金怡仪器科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 仔姜腌渍方法

将新鲜的仔姜清洗，斜切成3 mm厚椭圆形片状，用电热鼓风干燥箱在40 ℃条件下烘干2 h使生姜表面脱水，采用复合腌制剂(山梨糖醇2%、醋酸0.25%、氯化钙0.3%、食盐7%)、料液比1∶2的腌渍方式于500 mL罐头瓶中密封腌渍3 d，温度保持在15 ℃，湿度保持在30%，备用。

1.3.2 果胶甲酯酶保脆工艺的单因素试验

在腌渍仔姜的基础上分别选取不同添加量的果胶甲酯酶(0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1%)、不同的处理温度(20，30，40，50，60 ℃)，不同的处理时间(10，15，20，25，30 min)，不同添加量的葡萄糖酸钙(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)，用锥形瓶分装后于水浴锅中对仔姜进行保脆处理，以硬度为指标，考察不同保脆条件下腌渍仔姜的硬度变化，筛选最优工艺。

1.3.3 果胶甲酯酶保脆工艺的正交试验

在单因素试验基础上，以不同添加量的果胶甲酯酶、不同的处理温度、不同的处理时间、不同添加量的葡萄糖酸钙为考察因素，从腌渍仔姜保脆后的硬度为考察指标，采用四因素三水平正交试验确定复合腌制剂组成，正交试验因素与水平见表1。

表1 保脆工艺优化正交试验因素与水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test for crispness-preserving process optimization

1.3.4 测定方法

腌渍仔姜质构的测定：以经过不同处理的腌渍仔姜为研究对象，利用质构仪进行质构(texture profile analysis，TPA)检测，采用P5平底圆柱探头，触发力5 N，测前速度1 mm/s，测中速度0.5 mm/s，测后速度1 mm/s，试样压缩形变50%， 两次压缩停顿3 s。每组腌渍仔姜样品取5个平行进行测定，最终结果取平均值。

1.4 数据处理

采用Excel 2010对数据进行处理并作图，采用正交试验助手进行正交试验设计。

2 结果与分析

2.1 仔姜果胶甲酯酶保脆单因素试验

2.1.1 不同果胶甲酯酶添加量对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响

不同果胶甲酯酶添加量对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响见图1。

图1 不同果胶甲酯酶添加量对低盐腌渍仔姜硬度的影响Fig.1 Effect of different additive amount of pectin methylesterase on hardness of low-salt pickled tender ginger

由图1可知，随着果胶甲酯酶添加量的增加，姜片保脆后的硬度总体上呈现出先上升后平稳的趋势。当外源性果胶甲酯酶的添加量为0.6%时，姜片的硬度最高，为3000.981 g。果胶甲酯酶添加量为0.8%～1%时，姜片的硬度呈逐渐平稳的趋势。根据酶的基本作用机理与影响酶反应速率的因素[13，14]，在酶的浓度小于0.6%时，酶的作用效率与酶浓度成正比，当酶浓度大于0.6%时，由于底物浓度有限，限制了酶的作用效率，使得曲线趋势平缓。试验表明，果胶甲酯酶的添加量为0.6%时，对姜片的保脆效果最好。

2.1.2 不同处理温度对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响

不同处理温度对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响见图2。

图2 不同处理温度对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响Fig.2 Effect of different treatment temperatures on crispness-preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由图2可知，随着处理温度的上升，姜片保脆后的硬度总体上呈现出先上升后下降的趋势。当温度达到50 ℃时，姜片保脆后的硬度最高，为3303.03 g，试验表明50 ℃为果胶甲酯酶在保脆工艺中的最适作用温度。根据酶的基本作用机理与影响酶反应速率的因素，在某一温度时，酶促反应温度可达最大，这一温度成为酶的最适温度，当反应温度小于酶的最适温度时，随着温度的升高，酶活性逐渐上升；当反应温度大于酶的最适温度时，随着温度的升高，酶的活性逐渐下降。

2.1.3 不同处理时间对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响

不同处理时间对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响见图3。

图3 不同处理时间对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响Fig.3 Effect of different treatment time on crispness- preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由图3可知，随着处理时间的增加，姜片保脆后的硬度总体上呈现出先上升后下降的趋势，并在20 min时保脆效果达到最好，此时姜片的平均硬度为3004.8 g，在处理时间超过20 min时，保脆效果有明显的下降。根据果胶甲酯酶对果胶的作用机理，可知果胶甲酯酶可以与钙离子结合生成难溶性的果胶酸盐，增加了果蔬的硬度脆度，提高了果蔬的品质[15]。但是果胶甲酯酶本身属于果胶酶的一种，可以催化果胶酯键的降解[16]，因此，过长的作用时间会导致果胶甲酯酶影响姜片中的果胶，使其硬度的下降。

2.1.4 不同添加量的葡萄糖酸钙对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响

不同添加量的葡萄糖酸钙对低盐腌渍仔姜保脆效果的影响见图4。

图4 不同添加量的外源葡萄糖酸钙对 低盐腌渍仔姜保脆效果的影响Fig.4 Effect of different additive amount of exogenous calcium gluconate on the crispness-preserving effect of low-salt pickled tender ginger

由图4可知，随着葡萄糖酸钙添加量的增加，姜片保脆后的硬度总体上呈现出先上升后下降的趋势，在葡萄糖酸钙添加量为0.4%时保脆效果最好，此时姜片的平均硬度为3038.518 g，当葡萄糖酸钙添加量达到0.5%时，姜片的平均硬度有明显的下降，为2773.720 g，降低了264.792 g，根据果胶甲酯酶与Ca2+对果胶的联合作用，可知当葡萄糖酸钙浓度处于一定水平下时，随着葡萄糖酸钙浓度的增加，果胶甲酯酶对果胶作用后的低甲氧基果胶与Ca2+逐渐结合形成一层果胶酸钙网络结构，提升了姜片的硬度。

2.2 正交试验结果与分析

表2 保脆工艺优化正交试验结果与分析Table 2 Orthogonal test results and analysis of crispness-preserving process optimization

由表2可知，4种因素对TPA测试中硬度影响因素顺序为D>B>C>A，即葡萄糖酸钙添加量>处理温度>处理时间>果胶甲酯酶添加量。其最优工艺条件为A3B1C3D2。即果胶甲酯酶添加量0.8%，处理温度为40 ℃，处理时间25 min，葡萄糖酸钙添加量0.4%。经过验证性试验在此条件下，保脆后的低盐腌渍仔姜片的平均硬度为3209.224 g。

3 结论

在对腌渍仔姜片进行TPA测试的基础上，以硬度为评价指标，通过单因素试验、正交试验确定低盐腌渍仔姜的保脆最优工艺为：果胶甲酯酶添加量0.8%，处理温度40 ℃，处理时间25 min，葡萄糖酸钙添加量0.4%，在此条件下，低盐腌渍仔姜片的平均硬度为3209.224 g。