风味蟹肉软罐头护色工艺优化

向俊飞，朱亚军，王福田，姜绍通,2,3，林琳,2,3，陆剑锋,2,3*

(1.合肥工业大学 食品与生物工程学院，合肥 230009；2.安徽省农产品精深加工重点实验室，合肥 230009；3.农产品生物化工教育部工程研究中心，合肥 230009)

中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)又名河蟹，其形态独特、味道鲜美，是我国特有的名优水产品[1-2]。河蟹不仅含有丰富的必需氨基酸和必需脂肪酸，还是极好的矿物质来源，尤其是锌、铁、铜和磷等物质，因此具有一定的营养保健功能[3-5]。河蟹是我国重要的水产养殖品种之一，2019年产量达77.87万吨,因其独特的风味、良好的营养品质而具有很高的经济价值[6-8]。在国内市场中，河蟹的售价与其规格大小关系密切，即小规格蟹相较于大规格蟹而言，售价较低，市场利用率也更低[9]。然而，研究表明，蟹肉的营养价值和规格大小之间并无必然联系[10]。因此，以小规格蟹的蟹肉为原料开发制备风味蟹肉软罐头，在充分利用了低值蟹资源的同时，还可创造出更高的经济和社会价值。

软罐头加工方式有效地解决了蟹肉产品贮藏期间易腐败变质的问题[11-12]。但是风味蟹肉软罐头在高温灭菌过程中易发生褐变，这是由于在高温条件下蟹肉中含硫氨基酸易分解产生挥发性硫，并与蟹肉中的铜离子结合成硫化铜沉淀，导致蟹肉颜色由金黄色变成黄褐色，严重影响产品的外观与营养品质[13]。目前，对于蟹肉在高温加热过程中易褐变的问题尚没有很好的解决方法，因此，研究一种安全、有效的护色工艺对于风味蟹肉软罐头的品质及食品安全性具有重要意义。本文通过选取在食品工业中常用的4种护色剂(柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、抗坏血酸和植酸)，以色泽变化及相对褐变程度为评价标准，对风味蟹肉软罐头产品的护色效果进行研究，以期为提高风味蟹肉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

原料：蟹肉(冷冻小规格河蟹蟹肉)，购自安徽福恩食品科技有限公司；辣椒油(味井鲜辣椒油)，马鞍山鲜味美调味品有限公司；糖(希美绵白糖)，徐州人和居食品厂；食用油(一级大豆油)，中粮食品营销有限公司；味精(加加味精)，加加食品集团股份有限公司；分别购自当地超市。

添加剂：柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、抗坏血酸和植酸(均为食品级)，浙江一诺生物科技有限公司。

1.2 仪器与设备

IIMS-20全自动雪花制冰机 常熟市雪科电器有限公司；AL204电子天平 上海精密仪器仪表有限公司；YS-ZS-420真空包装机 杭州永创机械有限公司；KYQL-65DS反压杀菌锅 山东创美机械科技有限公司；SC-100全自动色差计 北京康光光学仪器有限公司；TU-1901双光束紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 风味蟹肉软罐头的制备

冷冻蟹肉→去杂→漂洗→沥水→护色→沥干→调味→称量→装袋→封口→杀菌。

1.3.2 单一护色剂护色试验

经查阅文献[14-18]及预试验处理，选择一定质量浓度的柠檬酸(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、D-异抗坏血酸钠(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、抗坏血酸(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)、植酸(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%)的护色液，将漂洗沥水后的蟹肉分别在上述护色液中浸泡20 min，取出沥干制备风味蟹肉，真空包装后进行反压高温灭菌30 min，灭菌温度为100 ℃，灭菌结束后取出产品进行冰浴快速冷却，再测定风味蟹肉的L*值、b*值和相对褐变程度。

1.3.3 护色时间的筛选

根据单一护色剂试验结果，将漂洗沥水后的蟹肉分别放在护色效果较好的柠檬酸浓度0.4%、D-异抗坏血酸钠浓度0.3%、抗坏血酸浓度0.2%和植酸浓度0.3%的护色液中，分别浸泡10，20，30，40 min，沥干后制备成风味蟹肉软罐头，再测定风味蟹肉的L*值、b*值和相对褐变程度。通过比较L*值、b*值和相对褐变程度来确定护色时间对风味蟹肉色泽的影响。

1.3.4 护色正交试验设计

根据单因素试验的结果，优选出护色效果较好的柠檬酸和D-异抗坏血酸钠浓度及护色时间作为正交试验的3个因素，确定3个水平，以L*值、b*值和相对褐变程度为考察指标，进行L9(34)正交试验，正交试验因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平设计表Table 1 The factors and levels of orthogonal test

1.4 测定项目与方法

1.4.1 色泽的测定

将灭菌后的风味蟹肉均匀地平铺在干净的培养皿上，堆盘厚度5 mm左右，利用全自动色差仪进行色泽分析，测定其L*值、b*值，每个样品平行5次，取平均值。其中L*值表示样品的亮暗程度，L*值越大说明产品颜色越明亮；b*值代表样品的黄蓝程度，b*值越大说明产品颜色越黄。

1.4.2 相对褐变程度的测定

取灭菌后的风味蟹肉，准确称取5 g蟹肉与煮沸蒸馏水按1∶10混合后，在打浆机中匀浆1 min，随后取出在4 ℃离心15 min(4000 r/min)，取上清液在波长410 nm处测定其吸光值A410，为了更加合理地说明试验结果，采用相对褐变程度作为评价交互作用的指标。相对褐变程度按下式计算：

式中：A护色为经护色液处理后的样品匀浆上清液在410 nm下的吸光度；A空白为未经护色液处理后的样品匀浆上清液在410 nm下的吸光度，即对照样品的吸光度。所以，对照样品的相对褐变程度为1。

2 结果与分析

2.1 单一护色剂对风味蟹肉色泽的影响

2.1.1 柠檬酸对风味蟹肉色泽的影响

柠檬酸作为目前食品添加剂中应用最广泛的有机酸，其分子结构中的3个羧基对蟹肉中血蓝蛋白的铜有较强的螯合作用[19]。柠檬酸还可以调节体系的pH值，中和蟹肉中的碱性物质，防止蟹肉加热过程中碱性的增强，从而抑制硫化氢的形成和硫化物沉淀的生成。这是由于蟹肉中偏酸性的游离含硫氨基酸，如甲硫氨酸、胱氨酸、半胱氨酸，在弱酸性条件下较稳定，因此，可有效抑制其在高温灭菌过程中分解导致的硫化氢含量增加[20]。柠檬酸对风味蟹肉护色效果见图1。

图1 柠檬酸对风味蟹肉L*值和相对褐变程度的影响Fig.1 Effect of citric acid on L* value and relative browning degree of flavor crab meat

由图1可知，随着柠檬酸浓度的增大，风味蟹肉的亮度值逐渐升高并趋于平稳(P<0.05)，而相对褐变程度缓慢减小，柠檬酸浓度为0.4%时L*值达到最大，当浓度继续增大时，L*值有所降低，可能是由于较高的柠檬酸浓度导致溶液的pH降低，从而使柠檬酸螯合金属离子的能力减弱。

2.1.2 D-异抗坏血酸钠对风味蟹肉色泽的影响

D-异抗坏血酸钠是稳定性较高的一种新型生物型抗氧保鲜剂，可用于肉制品的护色及品质的稳定[21]。D-异抗坏血酸钠分子结构中的羟基易于脱氢，并与水溶液中的氧发生反应，产生去氧的效果，从而达到抗氧化的目的，且其钠离子会与蟹肉中血蓝蛋白的铜离子竞争，抑制硫化氢的生成以减少产品褐变[22]。

图2 D-异抗坏血酸钠对风味蟹肉L*值和相对褐变程度的影响Fig.2 Effect of D-sodium isoascorbate on L* value and relative browning degree of flavor crab meat

由图2可知，D-异抗坏血酸钠的添加显著提高了风味蟹肉的护色效果(P<0.05)，但其不同浓度对风味蟹肉的亮度值没有显著性影响(P>0.05)，当D-异抗坏血酸钠浓度为0.3%时，L*值达到最大，而相对褐变程度在D-异抗坏血酸钠浓度较高时稍有增加。

2.1.3 抗坏血酸对风味蟹肉色泽的影响

抗坏血酸是一种酸性己糖衍生物，作为天然抗氧化剂，能有效保护产品色泽，并避免产品中风味及营养物质氧化发生改变，因而被广泛应用于食品加工业中[23]。

图3 抗坏血酸对风味蟹肉L*值和相对褐变程度的影响Fig.3 Effect of ascorbic acid on L* value and relative browning degree of flavor crab meat

由图3可知，抗坏血酸对风味蟹肉有一定的护色效果，抗坏血酸浓度为0.1%时，风味蟹肉的L*值显著低于较高浓度的抗坏血酸处理组(P<0.05)，可能是由于抗坏血酸浓度过低，且其在加热条件下不稳定，易失活，导致护色效果较差；抗坏血酸浓度为0.2%时，L*值达到最大，随着抗坏血酸浓度的继续增大，风味蟹肉的亮度值无显著变化(P>0.05)，而相对褐变程度却稍有增加。

2.1.4 植酸对风味蟹肉色泽的影响

植酸是一种强酸，对促氧化的金属离子有很强的螯合作用，植酸与金属离子发生螯合作用时释放出氢，破坏自氧化过程中产生的过氧化物，使之较难继续氧化形成醛或酮等物质，达到抗氧化的效果，从而起一定的稳定色泽的作用[24-25]。植酸对风味蟹肉的护色效果见图4。

图4 植酸对风味蟹肉L*值和相对褐变程度的影响Fig.4 Effect of phytic acid on L* value and relative browning degree of flavor crab meat

由图4可知，随着植酸浓度的增大，风味蟹肉的L*值整体呈现先增大后减小的趋势(P<0.05)，植酸浓度为0.3%时，亮度值达到最大，而相对褐变程度无显著变化。

2.2 护色时间对风味蟹肉色泽的影响

由图5可知，随着护色时间的延长，不同护色剂均呈现出L*值逐渐增大，相对褐变程度逐渐减小的趋势，20 min后变化趋势均有所减缓。增加护色时间有利于蟹肉与护色液充分接触，护色效果也会更好。因此，正交试验中护色时间因素选择20，30，40 min 3个水平。

2.3 正交试验优化

不同护色剂不同浓度对风味蟹肉色泽的影响见图6。

由图6可知，柠檬酸对风味蟹肉的护色效果最佳，其次是D-异抗坏血酸钠，所以选用柠檬酸和D-异抗坏血酸钠作为正交试验的2个较优因素。从加工工艺成本考虑，柠檬酸和D-异抗坏血酸钠的价格相对也更低，尤其是D-异抗坏血酸钠，其成本只有抗坏血酸的1/3左右，但抗氧化作用却大大超过抗坏血酸，热稳定性也更强[26]。因此，选择护色效果较好的0.3%、0.4%、0.5%浓度的柠檬酸作为正交试验水平；D-异抗坏血酸钠对风味蟹肉的护色效果和其浓度没有显著性关系，因此选择添加剂含量较低的0.1%、0.2%、0.3%浓度作为正交试验水平。

表2 正交试验结果与极差分析Table 2 Orthogonal test results and range analysis

续 表

表3 相对褐变程度的正交试验方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal test for relative browning degree

表4 L*值的正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal test for L* value

表5 b*值的正交试验方差分析Table 5 Variance analysis of orthogonal test for b* value

由表2和表3的相对褐变程度极差分析和方差分析可知，影响因素大小顺序为柠檬酸>D-异抗坏血酸钠>护色时间，3个影响因素均显著(P<0.05)，最优组合为A2B2C、即柠檬酸浓度为0.4%，D-异抗坏血酸钠浓度为0.2%，护色时间为30 min。由表2和表4的亮度值极差分析和方差分析可知，影响因素大小顺序为柠檬酸>D-异抗坏血酸钠>护色时间，其中柠檬酸和D-异抗坏血酸钠的影响显著(P<0.05)，最优组合为A3B2C3，即柠檬酸浓度为0.5%，D-异抗坏血酸钠浓度为0.2%，护色时间为40 min。由表2和表5的黄度值极差分析和方差分析可知，影响因素大小顺序为柠檬酸>护色时间>D-异抗坏血酸钠，柠檬酸和护色时间的影响显著(P<0.05)，最优组合为A2B3C3，即柠檬酸浓度为0.4%，D-异抗坏血酸钠浓度为0.3%，护色时间为40 min。结果表明，3个指标中亮度值和黄度值两个指标都显示护色时间40 min时效果较好，根据“少数服从多数”的原则，最终选取C3(护色时间40 min)；关于两种添加剂浓度的选取，试验结果本着保证较好护色效果的同时，减少食品添加剂用量的原则，最终选取A2B2C3，即柠檬酸浓度为0.4%，D-异抗坏血酸钠浓度为0.2%，护色时间为40 min。

2.4 验证试验

为验证试验结果的准确性，以最佳护色工艺A2B2C3(柠檬酸浓度0.4%，D-异抗坏血酸钠浓度0.2%，护色时间40 min)制备风味蟹肉软罐头，进行5次平行试验，测定L*值、b*值和相对褐变程度，取其平均值，并分别与空白样品、正交试验中不同指标对应较优护色工艺A2B2C2、A3B2C3、A2B3C3的护色效果相比较。不同护色工艺的护色效果的比较结果见表6。采用最佳护色工艺制得风味蟹肉的L*值为48.41，b*值为29.34，相对褐变程度为0.308，其护色效果显著优于其他护色工艺(P<0.05)。

表6 不同护色工艺的护色效果的比较Table 6 Comparison of color preservation effect with different color preservation technologies

3 结果与讨论

本文对风味蟹肉软罐头的护色工艺进行研究，比较了不同护色剂(柠檬酸、D-异抗坏血酸钠、抗坏血酸和植酸)和不同护色时间(20，30，40 min)对风味蟹肉的护色效果，经过单因素试验和正交试验得出最佳护色工艺为：柠檬酸浓度0.4%，D-异抗坏血酸钠浓度0.2%，护色时间40 min。该护色工艺可使风味蟹肉软罐头在高温灭菌后仍保持良好的色泽与外观品质，其L*值为48.41，b*值为29.34，相对褐变程度为0.308，与未进行护色处理的风味蟹肉外观色泽对比有较好的改善。研究结果为优化蟹肉加工产品的品质及其产业发展提供了一定参考和理论依据。