川明参无硫护色工艺

熊素琴，李丹，杨森，陈鸿平, ，刘友平, *

1. 成都中医药大学药学院（成都 611137）；2. 中药材标准化教育部重点实验室（成都 611137）

川明参又名沙参，明参，为伞形科植物川明参属川明参（Chuanminshen viloaceumSheh et Shan.）的干燥根，根细长，呈圆柱形，主要种植于四川地区，年产量达2 500万 kg以上，富含维生素、蛋白质、多糖、无机元素、香豆素类多种成分，具有一定营养、补益作用及药用价值[1-4]，销往广东、广西、湖北、贵州等省区及台湾，出口东南亚各国，可食用于炖汤[5]、酿酒[6]、饮品[7]，也用作鸡肉、沙拉酱等食品中的调味剂，具有较大的开发价值和市场前景。川明参自采挖去皮、煮至透心后晒干，在此过程中易发生酶促褐变及非酶促褐变反应，由黄白色变为黄褐色，严重影响外观品质。为使外观色佳，销量提升，农户大多采用硫磺熏蒸[8-9]，而硫熏不仅导致口感变差，二氧化硫、重金属等有害物质残留严重危害人体健康，存在安全隐患[10]。因此，研究一种安全、有效的护色技术对于川明参的品质及食用安全性具有重要意义。无硫护色技术的研究已应用于香蕉[11]、山药[12]、苹果片[13]、葛根[14]、马铃薯[15]中，而川明参无硫护色还鲜见报道，因此通过选用5种护色剂，以色泽变化及褐变度为指标，对川明参的护色作用进行研究，以期为提高川明参品质及促进产业发展提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜川明参（四川省巴中市渔溪镇，冷藏于4 ℃冰箱）；柠檬酸、氯化钠、氯化钙、抗坏血酸、L-半胱氨酸（均为食品级）。

1.2 仪器与设备

CM-5型分光测色仪（柯尼卡美能达公司）；UV 2600型双光束紫外-可见分光光度计（日本岛津公司）；HH2-数显恒温水浴锅（国华电器有限公司）；SQP Sartorius型电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）；DHG-9245A型电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.3 护色方法

取大小一致、无腐烂的川明参，清洗，投入一定温度的水中煮至透心，用竹刀刮去外皮后横向切段，立即投入护色液中浸泡45 min，取出沥干，置于50 ℃烘箱中烘干。干燥后的川明参经自封袋包装，进行褐变度及色差值测定。

1.4 试验方法

1.4.1 护色剂的单因素试验方法

经查阅文献及预试验处理，选择一定质量浓度的柠檬酸（0.1%，0.3%，0.5%，0.7%，0.9%，1.1%，1.3%和1.5%），氯化钠（0.4%，0.8%，1.2%，1.6%，2.0%，2.4%，2.8%和3.2%），氯化钙（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，1.4%和1.6%），L-半胱氨酸（0.05%，0.10%，0.20%，0.30%，0.40%，0.50%，0.60%和0.70%），抗坏血酸（0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%和0.40%）的护色液，浸泡45 min，取出后沥干，放置50 ℃烘箱中烘干，测定川明参的L*值和褐变度。

1.4.2 护色时间的筛选

将川明参分别在护色效果较好的柠檬酸浓度0.9%，氯化钠浓度2.0%，氯化钙浓度0.6%中浸泡15，30，45和60 min，干燥后测定L*值及褐变度。通过比较L*、褐变度来确定护色时间对川明参色泽的影响。

1.4.3 护色正交试验设计

根据单一护色剂处理的结果，筛选出护色效果较好的柠檬酸、氯化钠和氯化钙及护色时间作为正交试验的4个因素，确定3个水平，进行L9(34)正交试验，正交试验因素水平表见表1。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 色值的测定

L*值表示亮度和白度指数，L*值越大，说明护色效果越好。b*值代表黄绿色，+b值越大，表明颜色越接近黄色。护色烘干后的川明参，直接使用色差仪测定表面颜色，多方位测量选取平均值。

1.5.2 褐变度的测定

参考文献[10]方法，取护色干燥的川明参，粉碎（过60目筛），称取约0.5 g粉末，按1∶10（g/mL）的比例加入甲醇，45 ℃水浴浸提30 min，取出迅速冷却，在4 ℃离心5 min（3 000 r/min），取上清液，在波长420 nm处测定吸光度，褐变度用A420nm×10表示，褐变度越小，表明护色作用越好。

2 结果与分析

2.1 单一护色剂对川明参色泽的影响

2.1.1 柠檬酸对川明参色泽的影响

柠檬酸对川明参护色效果如图1，随着柠檬酸浓度增大，川明参褐变程度缓慢减小，亮度值逐渐升高并趋于平稳，浓度0.9%时，L*值最大。此时浓度继续增大，褐变度增大，L*值减小，护色效果有所下降。柠檬酸属于α-羟基酸，分子式中的3个羧基可与多酚氧化酶中的铜离子产生较强的螯合作用，常作为调味剂、增塑剂及食品、化妆品等的添加剂，具有防腐和抗氧化的作用[16]。而浓度过高的柠檬酸会使pH环境过低，导致螯合作用减弱，组织细胞受到伤害[17]。

图1 柠檬酸对川明参L*值和褐变度的影响

2.1.2 氯化钠对川明参的色泽影响

氯化钠对川明参护色作用如图2所示，随着氯化钠浓度增大，对川明参的护色效果增加，褐变程度减小，L*值增大。浓度大于2%时，亮度值降低，褐变度趋于平稳。一定浓度氯化钠对川明参有护色作用，氯化钠溶于水后可减少水中的氧，避免多酚氧化酶与氧直接接触，且钠离子与多酚氧化酶中的铜离子竞争可降低其活性[18]。氯化钠浓度过大时，不仅影响口感，还会致组织细胞脱水，有研究指出细胞失水后会使液泡中的酚类物质与质体及其他细胞器中的多酚氧化酶更易接触，从而造成褐变[19]。

图2 氯化钠对川明参L*值和褐变度的影响

2.1.3 氯化钙对川明参色泽的影响

氯化钙对川明参护色效果如图3，随着氯化钙浓度增大，L*值及褐变度变化趋于平稳，氯化钙浓度0.6%时，L*值最大。氯化钙溶于水可减少水中的氧气，使多酚氧化酶与氧难以直接接触，且钙离子与氨基酸发生沉淀作用，抑制酶活性，从而防止褐变[20]。

图3 氯化钙对川明参L*值和褐变度的影响

2.1.4 L-半胱氨酸对川明参色泽的影响

L-半胱氨酸的护色作用如图4，随着L-半胱氨酸浓度逐渐增加，L*值总体呈先逐渐增大后减小的趋势，褐变程度降低。浓度为0.3%时，L*值达最大，褐变程度最小。L-半胱氨酸作为硫醇类化合物，具有还原性基团—SH，能与多酚氧化酶中的铜离子结合；还可在酶促反应过程中与生成的产物醌反应结合形成一种稳定无色的化合物，从而抑制褐变发生[21-22]。

图4 L-半胱氨酸对川明参L*值和褐变度的影响

2.1.5 抗坏血酸对川明参色泽的影响

抗坏血酸对川明参护色效果如图5，抗坏血酸对川明参的护色效果较弱，导致褐变程度增大，L*值下降。抗坏血酸具有酸性和强还原性，作为天然抗氧化剂，能保护色素及风味、营养物质，避免其与氧气作用发生变化，但其本身易被氧化褐变[23]，故不宜用于川明参护色。

图5 抗坏血酸对川明参L*值和褐变度的影响

2.2 护色时间对川明参色泽的影响

由图6可知，随着护色时间延长，L*值增大，褐变度减小，至30 min以后，变化趋势均较缓慢。护色时间过短不利于川明参与护色液充分接触，护色力度会有所下降。因此将30，45和60 min分别代入正交试验中，以确定最佳浸泡时间。

图6 不同护色时间对川明参L*值及褐变度的影响

2.3 正交试验优化

通过单因素试验可知，柠檬酸、氯化钙、氯化钠护色作用优于L-半胱氨酸、抗坏血酸，因此选择护色效果较佳的0.5%附近的柠檬酸、0.4%附近的氯化钙、1.6%附近的氯化钠浓度及不同护色时间作为正交试验水平。由表2和表3的L*值极差分析及方差分析可知，影响因素大小顺序为：柠檬酸＞氯化钙＞护色时间＞氯化钠，因素影响均不显著（p＞0.05），最优组合为A3B1C2D2，即柠檬酸浓度0.9%，氯化钙浓度0.2%，氯化钠浓度1.6%，护色时间45 min。由表2和表4的b*值极差分析及方差分析可知，影响因素大小顺序为：柠檬酸＞氯化钠＞氯化钙＞护色时间，因素影响不显著（p＞0.05），最优组合为A2B1C2D3，即柠檬酸浓度0.7%，氯化钙浓度0.2%，氯化钠浓度1.6%，护色时间60 min。由褐变度极差分析及方差分析可知，影响因素大小柠檬酸＞氯化钠＞氯化钙＞护色时间，其中柠檬酸、氯化钠影响显著（p＜0.05），最优组合A1B1C2D3，即柠檬酸浓度0.5%，氯化钙浓度0.2%，氯化钠浓度1.6%，护色时间60 min。结果表明，在以B1C2（氯化钙浓度0.2%，氯化钠浓度1.6%）最好，影响因素最大为柠檬酸浓度，试验在能有较好护色作用及减少食品添加剂用量原则的情况下，最终选取A1B1C2D3。即柠檬酸浓度0.5%，氯化钙浓度0.2%，氯化钠浓度1.6%，护色时间60 min。

表2 正交试验结果与极差分析

表3 L*值正交试验方差分析表

表4 b*值正交试验方差分析表

表5 褐变度正交试验方差分析表

2.4 验证试验

为进一步验证试验结果的准确性，在最优水平组合条件下，进行3组平行试验，测定川明参L*、b*值及褐变度，取平均值，得L*值为62.03，b*值为18.20，褐变度为0.135。

3 结论与讨论

不同种类的护色剂对川明参的护色效果各有不同。在试验中，抗坏血酸和L-半胱氨酸的效果均不理想，且抗坏血酸会加重产品的褐变，究其原因是抗坏血酸作为抗氧化剂，在一定条件下本身比酚类物质更容易被氧化褐变，此结果与文献[24]的研究一致。柠檬酸、氯化钙、氯化钠对川明参有较好的护色效果，且柠檬酸＞氯化钙＞氯化钠，在柠檬酸浓度0.5%，氯化钙0.2%，氯化钠1.6%的护色液中，浸泡60 min，所得川明参L*值为62.03，b*值为18.20，褐变度为0.135，与未护色川明参对比外观有较好的改善，与传统硫熏的方法相比更安全、绿色。关于护色剂对川明参的营养成分及质构特性等品质的影响在下一步进行研究。