保质期内莲藕色度值统计分析

范传会，陈学玲，何建军

（湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北 武汉 430064）

莲藕具有特殊的口感和丰富的营养价值，是一种在世界范围内都广受欢迎的水生根茎类蔬菜[1-2]。莲藕中富含钾、铁、铜、硫胺素、核黄素、吡哆醇、VC、多酚和膳食纤维等营养元素，具有改善血液循环、促进消化吸收、维持心脏健康、保持精神清醒、提高免疫功能以及减少焦虑、头痛和血压等功效[3-4]。莲藕具有黏膜保护作用，可用于治疗由甾体三萜类化合物引起的消化不良、痔疮以及抗糖尿病和抗炎特性[5-6]。另外，莲藕还具有抗肥胖、保肝、解热、抗氧化、抗菌、抗真菌、止泻、利尿和镇静等作用[6-8]。

新鲜莲藕容易发生褐变。褐变后的莲藕表面呈灰黑状，褐变程度不同，莲藕表面的色度不同。除褐变外，市场上还存在很多经漂白剂漂白的莲藕。褐变莲藕和漂白莲藕都会影响莲藕的商品价值。目前已有关于抑制莲藕褐变的研究报道，如Du 等[1]用100 mg/L的二氧化氯浸泡鲜切莲藕片15 min 可显著抑制鲜切莲藕片褐变的发生。Xing 等[2]对比了壳聚糖涂膜、气调保鲜和二者结合的三种方式对鲜切莲藕片保鲜效果的影响，结果表明1.2%壳聚糖涂膜后结合气调保鲜的方式对鲜切莲藕片的保鲜效果最佳。Son 等[9]研究结果表明，用1%抗坏血酸、0.5%洋甘菊提取物结合100%CO2的处理方式可显著提升鲜切莲藕片的货架期。Sun 等[10]研究了H2S 气体对鲜切莲藕片的保鲜效果，结果表明15 μL/L 的H2S 可显著抑制鲜切莲藕片的褐变，减少超氧阴离子和过氧化氢量的生成，降低多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性，提升鲜切莲藕片的抗氧化能。上述研究都是以莲藕片为原料，研究莲藕褐变的问题。以新鲜莲藕为原料，研究莲藕褐变问题也有报道，如有研究发现用柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、D-异抗坏血酸钠、脱氢乙酸钠和亚硫酸钠配制的混合保鲜剂，可显著抑制整节新鲜莲藕的褐变[11]。现有技术可以较好地解决莲藕褐变问题，但莲藕表面存在很多黑色斑点，该黑色斑点会对判定莲藕是否发生褐变带来影响。此外除褐变外，漂白莲藕也是影响莲藕品质的一个因素，漂白莲藕是市场监测的重点和难点。目前快速判定莲藕是否发生褐变及是否经过漂白，一直是一个技术难题。本文通过符合食品添加剂使用标准的保鲜剂对莲藕进行保鲜处理，用色度计大量采集莲藕外观色度值，通过分析褐变莲藕和无褐变、无漂白莲藕的色度值，确定无褐变、无漂白莲藕的色度值正常范围，以期为判定莲藕是否发生褐变和是否经过漂白处理提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

试验所用莲藕采购于湖北省武汉市江夏区金水良祺有限公司产地，莲藕品种为“鄂莲5 号”。莲藕采摘日期为2018 年11 月20 日。采摘后的莲藕用清水清洗干净后，剔除残次品，选择表面无伤痕、无腐败、3到5 节连在一起的莲藕作为试验材料。其他分析试剂均采购于国药集团。

1.1.2 仪器与设备

JA2003A 型电子天平，上海精天电子仪器有限公司；CS580B 型色差计，杭州彩谱科技有限公司；EOS 80D 照相机，佳能（中国）有限公司。

1.2 方法

1.2.1 保鲜剂的配制

称取一定质量的柠檬酸、乙二胺四乙酸钠、D-异抗坏血酸钠、脱氢乙酸钠、亚硫酸钠溶解在蒸馏水中配制成含有0.02%柠檬酸、0.05%乙二胺四乙酸二钠、0.02%D-异抗坏血酸钠、0.01%脱氢乙酸钠、0.02%亚硫酸钠的混合溶液，备用。

1.2.2 莲藕浸泡处理及贮藏

莲藕浸泡分为试验组（EX）和对照组（CK）。在EX组中，将配制的保鲜剂25 L 加入60 cm×40 cm×50 cm的长方形容器内。加入10 kg 莲藕，浸泡5 min。将浸泡后的莲藕控干水分，装入60 cm×40 cm 厚度为0.05 mm 的PE 袋中，在PE 袋的底层垫入用保鲜剂浸泡过的杨树木屑，莲藕装入PE 袋时，分3 层，每层莲藕之间加入少量木屑防止莲藕在运输过程中产生碰撞伤口。将包装在PE 袋内的莲藕放入80 cm×35 m×20 cm 的包装箱内，4 ℃下贮藏，分别贮藏0、8、16、24、

32、40 d 后取样分析。CK 组的莲藕用清水代替保鲜剂浸泡5 min，其他处理方式与EX 组相同。

1.2.3 莲藕色度值测定

将浸泡后的整节莲藕滤干水分，放入20 cm×10 cm×10 cm 的白色盒子内，用色差计测定莲藕表面不同点的色度值。每节莲藕的色度值采集不少于10点，每组莲藕色度值采集不少于300 点。

1.2.4 拍摄莲藕图片

将EX 和CK 莲藕横放在50 cm×25 cm 黑色背景的平板上，日光灯下用照相机拍照。

1.2.5 数据分析

将所有采集到的试验数据剔除异常值后，采用Excel 2013 软件进行统计分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 莲藕色度值分布范围随贮藏时间的变化

由图1 可知，与CK 组相比，EX 组莲藕初始L*、a*和b*的最小值增大，最大值无明显变化，说明混合保鲜剂处理后增大了莲藕色度的最小值。由范传会等[11]研究可知，混合保鲜剂处理减少了莲藕表面褐变斑点，进而增大莲藕外皮中初始色度的最小值。随着贮藏时间的延长，CK 组中色度值L*和b*的最小值向着偏小的方向移动，L*和b*的范围都在变大。在40 d的贮藏时间内，EX 组中色度值L*的最大值和最小值虽然略有少许变化，但L*的最小值无显著降低的现象，可认为EX 组莲藕色度值L*无明显变化。随着贮藏时间的延长，EX 组莲藕色度值b*的范围呈先减小后增大再减小的趋势，随着贮藏时间的延长EX 组莲藕色度值b*的最大值呈现“减—增—减”趋势，b*的最小值呈现先减小后增大的趋势。L*代表莲藕的白度，b*值代表莲藕的黄蓝值，CK 组和EX 组莲藕的色度值L*和b*的不同变化趋势，说明褐变显著影响了莲藕的白度L*和黄蓝值b*。由范传会等[11]研究可知，EX 组莲藕的最佳保质期为32 d，对比图1 中32 d CK 组和EX 组莲藕的L*值，EX 组贮藏32 d 的莲藕的L*值与贮藏40 d 的莲藕的L*差异不显著，说明莲藕L*不能区分最佳保质期（32 d）内和最佳保质期外的莲藕的白度，因此还需要其他指标加以佐证莲藕外观色度的变化。由图1 可知，CK 组中随着贮藏时间的延长，b*的最大值和最小值均为减少的趋势，而EX 组b*的最大值为“减—增—减”的趋势，最小值为先减少后增大的趋势，但贮藏40 d 时EX 组莲藕色度b*的最小值小于初始值。因此b*不能作为区分最佳保质期内和最佳保质期外莲藕色度值的指标。

图1 莲藕色度值的分布范围随贮藏时间的变化趋势Fig.1 Change tendency of the distribution range of lotus root chromaticity value with storage time

图1 中CK 组和EX 组色度值a*的最大值和最小值都向着增大的方向移动，由a*值的变化可知，随着贮藏时间的延长，CK 组和EX 组a*的最大值和最小值都为增加趋势，但在最佳保质期32 d 内，EX 组莲藕的色度a*的最大值增幅远小于CK 组莲藕的色度a*的最大值增幅；当贮藏期超过最佳保质期时，EX组莲藕色度a*的最大值明显增大，接近CK 组中的a*最大值。EX 组a*值的变化趋势说明可用a*值佐证莲藕的正常色度值。

参考范传会等[11]研究中莲藕图片的褐变位置可知，莲藕褐变的主要位置发生在莲藕表面的白色部位且呈片状分布，结合本研究莲藕色度值的变化结果综合分析可得，最佳保质期范围（32 d）内无明显褐变莲藕的色度值的正常范围L*值：17.85～29.67，a*值：0.62～2.82，b*值：5.53～11.76。

2.2 莲藕色度值频率随贮藏时间的变化情况

将测定的莲藕色度值进行统计，为了便于作图，将色度值进行适度连续分段，并将出现在该区间段的色度值出现次数记在区间段的末尾值上，分析色度值在不同数值区间出现的次数与总测定次数的百分比，记为色度值的频率。图2、图3 和图4 是CK 组莲藕的色度值频率随贮藏时间的变化趋势图。图5、图6 和图7 是EX 组莲藕的色度值随贮藏时间的变化趋势图。

图2 CK 组莲藕色度值a*的频率随贮藏时间的变化趋势Fig.2 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value a*in CK group with storage time

图3 CK 组莲藕色度值b*的频率随贮藏时间的变化趋势Fig.3 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value b*in CK group with storage time

图4 CK 组莲藕色度值L*频率随贮藏时间的变化趋势Fig.4 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value L*in CK group with storage time

图5 EX 组莲藕色度值a*频率随贮藏时间的变化趋势Fig.5 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value a*in EX group with storage time

图6 EX 组莲藕色度值b*频率随贮藏时间的变化趋势Fig.6 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value b*in EX group with storage time

图7 EX 组莲藕色度值L*的频率随贮藏时间的变化趋势Fig.7 Change tendency of the frequency of lotus root chromaticity value L*in EX group with storage time

由图2～4 可知，随着贮藏时间的延长，CK 组中莲藕的色度值频率发生明显变化。与CK-0 d 组莲藕色度值频率相比，随着贮藏时间的延长，色度值a*的频率分布向右方移动，且“频率分布峰”的宽度变宽。a*值频率“峰型”的转变，说明高a*值的频率出现次数增多。a*值代表红绿值，高a*值频率的增多，说明莲藕表面有缓慢变红的趋势。色度值b*的频率分布向着左方移动，且“频率分布峰”的宽度也增加。b*值频率“峰型”的转变，说明低b*值的频率出现次数增多。b*值代表黄蓝值，低b*值频率的增多，说明莲藕表面的淡黄色减退。色度L*值的频率“峰型”向左方向移动，L*值频率“峰型”的移动，说明低L*值的频率出现次数增多。L*值代表白度，低L*值频率的增多，说明莲藕褐变的部位增多。

由图5～7 可知，EX 组莲藕的色度值a*频率的范围呈缓慢右移的趋势，但无明显“偏平”峰型的出现，说明在整个贮藏期内莲藕的色度值a*虽然在某些细小范围内频率略有改变，但整体无明显“向大”或“向小”移动现象。色度b*和L*值频率向左移动的趋势减缓且“频率分布峰”无明显“变宽”的趋势。对比CK组和EX 组可知，随着贮藏时间的延长，CK 组莲藕不仅色度值范围发生改变，色度值出现的频率也发生明显改变，因此，莲藕色度值的频率图可以作为判定莲藕是否褐变的依据。与未发生褐变的莲藕色度值的频率图对比可知，发生褐变莲藕色度值的频率分布峰的宽度增大，“峰型”有变“平坦”的趋势。

对以上莲藕色度值频率拟合图进行数据拟合，得到莲藕色度值频率方程：

式中：Y 为色度值的频率，X 为色度值L*、a*、b*的值。

方程系数及决定系数R2值见表1。由表1 可知CK 组莲藕发生褐变后，拟合得到的方程系数和决定系数都会发生改变。通过对表1 的数据进行分析并参考范传会等[11]研究中莲藕的外观，发现在最佳保质期内未褐变莲藕（CK-0 d 组和EX 组的莲藕）的色度值L*、a*和b*的频率方程决定系数都大于0.85，并且色度值频率拟合方程中方程系数满足表2 所述关系。因此当莲藕色度值频率方程满足表2 中数据关系，且莲藕的色度范围在正常莲藕的色度范围内时，可认为该莲藕无显著褐变。

表1 CK 组和EX 组莲藕色度值频率拟合方程R2 值及方程系数值Table 1 The frequency fitting equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in CK group and EX group

续表1 CK 组和EX 组莲藕色度值频率拟合方程R2 值及方程系数值Continue table 1 The frequency fitting equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in CK group and EX group

表2 正常莲藕色度值频率拟合方程R2 值及方程系数值Table 2 The frequency equationcorrelation determination and equation coefficents of nomal lotus root chromaticity

2.3 漂白莲藕验证试验

图8 是分别用2.5%亚硫酸氢钠，1.5%过氧化氢和1.5%次氯酸钠浸泡处理后的莲藕外观图片。上述3 种化学试剂都是常用的漂白剂，但在食品行业中属于非法或者限量使用的化学试剂。用上述3 种试剂浸泡的莲藕属于漂白莲藕。范传会等[11]研究中的EX组莲藕是用本文中所报道的保鲜剂浸泡后未发生褐变的莲藕，将图8 与范传会等[11]研究中的新鲜莲藕对比可知，图8 中莲藕色度略微偏白，但莲藕白度差异肉眼辨识度低，误差较大。用色度计测定图8 中莲藕的色度值得到表3 中莲藕色度值分布范围。将表3 中的莲藕色度范围与上述分析得到的正常莲藕色度值对比可知，用漂白剂浸泡后的莲藕的色度值L*范围明显增大，a*范围明显变小，b*范围向着略微增大的方向移动。对上述3 种漂白莲藕的色度值出现的频率进行统计得到色度值频率方程，方程系数和方程相关系数见表4。对比表2 中的数据可知，漂白莲藕色度值频率方程的方程系数和相关系数均不符合表2 中的要求。验证试验的结果表明，莲藕的色度值分布范围和色度值频率方程可用于判定莲藕是否发生褐变和漂白。经过漂白处理后的莲藕色度值范围和色度值频率方程均不符合正常莲藕的色度值范围和色度值频率方程。

表4 验证试验中莲藕色度值频率拟合方程系数及R2 值Table 4 The frequency equation determination coefficient and equation coefficents of lotus root chromaticity in verification tests

图8 不同化学漂白剂处理的莲藕外观图Fig.8 Images of lotus root treated with different chemical bleaching agents

表3 验证试验中莲藕色度值分布范围Table 3 The distribution range of lotus root chromaticity in verification tests

3 结论

上述试验结果表明，EX 组莲藕的色度值与CK组莲藕的色度值不同，用自配保鲜剂浸泡莲藕后，EX组中初始L*、a*和b*的最小值增大，最大值无显著变化，说明保鲜剂处理后增大了莲藕色度的最小值，且无漂白作用。综合分析可知，最佳保质期范围内，无褐变莲藕的正常色度值范围为L*值17.85～29.67，a*值0.62～2.82，b*值5.53～11.76。

对莲藕色度值频率进行统计分析可知，随着贮藏时间的延长，EX 组和CK 组的莲藕色度值出现的频率存在明显差异。可用莲藕色度值频率方程中未知项色度值的系数和方程的决定系数进一步限定无褐变和无漂白莲藕的色度值和色度值出现频率。

验证试验表明，经漂白处理的莲藕的色度值不在莲藕的正常色度值范围内，且漂白莲藕的色度值频率方程也不满足正常莲藕色度值频率方程的未知项系数和方程的决定系数。所以可用莲藕的色度值判定莲藕是否褐变和是否经过漂白处理。