即食冻干莲子预处理工艺的优化研究*

杜瑞丽，陈兴煌

（1.福建农林大学食品科学学院，福建 福州 350002；2.青援食品有限公司，山东 沂水 276400）

莲子（Semen nelumbinis）又名莲肉、莲实、莲米、湖目、水芝丹等，是多年水生宿根草本植物莲（Nelumbo nuciferaGaertn）的种子，属于睡莲科莲属[1]。在我国已有3000多年的栽培和食用历史，主产于福建、江西、湖南、浙江、江苏、湖北、河北、台湾等地[2]，其中福建建莲、江西赣莲、湖南湘莲和浙江宣莲为我国最佳的四大莲子品系。莲子富含蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质等营养成分，并含有丰富的多酚氧化酶和超氧化物歧化酶等酶类物质。因此，莲子具有很高的营养价值、保健功效和经济效益，广阔市场前景。

真空冷冻干燥可以最大限度地保持莲子的色、香、味及营养成分，使其贮藏稳定性显著增强[3]。在去皮除芯加工过程中，莲子表皮容易被机械损伤，极易发生褐变反应，而莲子色泽的优劣影响其商品价值，因此，应最大程度地保持其原有色泽。莲子含有大量淀粉，经过蒸煮处理后，淀粉发生不同程度的糊化反应，使其口感、风味、营养成分等发生变化，因此，需控制蒸煮处理中的淀粉糊化程度，改善口感。本文应用单因素和正交试验优化护色工艺及蒸煮工艺，以期改善即食冻干莲子产品的色泽以及质构，为莲子的深加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选用建宁产的新鲜、完整无损伤、无褐变的莲子；柠檬酸、植酸、CaCl2、乙二胺四乙酸二钠（Ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt,EDTA-2Na）、KI、I2、KOH、HCL，均为国产分析纯。

1.2 主要仪器与设备

LABCONCO 冻干机（照生有限公司）；JDG-0.2真空冻干实验机（兰州科技真空冻干技术有限公司）；FW100高速万能粉碎机（天津市泰斯特仪器有限公司）；MD-60紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司）；TA.XT.plus质构分析仪（英国Stable Micro System公司）；ADCI系列全自动测色色差计（北京辰泰克仪器技术有限公司）；AMD-24电蒸柜（广东金东厨具有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

新鲜莲子→清洗→护色→蒸煮→冷却→冷冻干燥→分级→包装→检验→成品→贮藏

1.3.2 护色处理优化

⑴ 单因素试验

以不同质量分数的植酸（0、0.025%、0.050%、0.075%、0.100%、0.125%、0.150%、0.175%、0.200%）、柠檬酸（0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、CaCl2（0、0.25%，0.5%，0.75%，1.0%，1.25%，1.5%）、EDTA-2Na（0、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%）作为护色剂，进行单因素试验。以色差作指标，3次重复，观察单一护色剂的护色效果。

⑵ 正交试验

由于单一护色剂的护色效果低于复合护色剂[4,5]，因此，在单因素试验的基础上，通过正交试验进行复配，最终确定护色处理的最佳工艺参数[6]。

1.3.3 蒸煮处理优化

设定不同蒸煮时间（26、28、30、32、34、36 min）使淀粉糊化程度不同，冻干后测定其质构和碘蓝值，以确定最佳蒸煮时间3次重复。

1.3.4 指标测定

⑴ 色差的测定

参考文献[7]的方法，采用ADCI系列全自动色差计进行色泽测定和评价，采用ΔE代表被测干样（L值，a 值，b 值）与鲜样（L*值，a*值，b*值）的色差，其中ΔE按下列公式计算：

式⑴中：ΔE、Δa、Δb表示为样品的L、a、b值与鲜样L*、a*、b*值之间的差值。

⑵ 糊化度参照Birch等[8]和王宝石等[9]的方法并加以改进，采用粉碎机粉碎样品，并通过80目筛备用。

①称取0.2 g样品加入于盛有98 mL蒸馏水的烧杯中，再加入2 mL浓度为10 mol/L的KOH溶液，经磁力搅拌器搅拌5 min 后，将全部溶液转移至离心管中，在4500 r/min 条件下离心10 min。取离心后的上清液0.2 mL于20 mL具塞试管中，加入0.2 mL浓度为0.2 mol/L 盐酸溶液，再将15 mL蒸馏水加入试管中，最后加入0.2 mL 碘液（1 g/100 mL I 2，4 g/100 mL KI），摇匀后在600 nm 波长下测定吸光度，设吸光值为A。

②另称取样品0.2 g于盛有95 mL蒸馏水烧杯中，并加入5 mL浓度为10 mol/L 的氢氧化钾溶液，同样经过磁力搅拌器搅拌5 min处理，再4500 r/min离心10 min。吸取0.2 mL上清液加于试管中，依次加入0.2 mL浓度为0.5 mol/L的盐酸溶液、15 mL蒸馏水和0.2 mL碘液混匀，于600 nm 波长下测定吸光度，设吸光值为B。

糊化度计算公式如下：

⑶ 质构

采用TA.XT.plus型质构仪，取形状、大小尽量一致的样品测定质构。从包装袋中迅速取出后，逐个在质构仪上做压缩试验，每种样品重复10次，取平均值。

测定条件[10,11]：探头型号P36R；模式为下压过程中测量力；测前速度2.0 mm/s；测试速度0.5 mm/s；测后速度2.0 mm/s；测试距离5.0 mm；触发点负载5.0 g；数据采集速率200 次/s。

⑷ 碘蓝值

将样品分别粉碎处理过80目筛备用。称取0.2 g待测样品于具塞50 mL试管中加入25 mL蒸馏水摇匀，将试管置于50 ℃的水浴锅内水浴30 min并间歇性摇晃混匀，水浴后定容至50 mL，充分摇匀后过滤。

另取50 mL容量瓶加入30 mL蒸馏水、0.5 mL 30%的盐酸、0.5 mL碘溶液（0.2 g/100 mL碘，2 g/100 mL碘化钾），吸取10 mL上述滤液于容量瓶内并定容至刻度，充分混匀后静置15 min，并以未经熟化处理的生莲子粉代替样品做空白组进行调零，于600 nm 波长下测定吸光值作为碘蓝值[12,13]。

1.3.5 统计分析

单因素与正交试验数据采用DPS 7.05进行分析。

2 结果与分析

2.1 护色工艺优化分析

2.1.1 单因素对冻干莲子护色效果的影响

⑴ 植酸

由图1可知，与对照组相比植酸对莲子有护色效果，色泽较好均为淡黄色。植酸作为一种天然的食品添加剂，其主要存在于植物的种子和根茎中，纯天然无毒被广泛应用于食品工业[14]。植酸作为一种强酸，具有极强金属螯合能力[15]，当浓度达到0.125%时，色差最小为6.26；当浓度大于0.125%时，随着浓度的增大色差也随之增大，主要是因为植酸本身为淡黄色至淡褐色浆状液体；并且莲子经超过一定浓度的植酸处理时具有一定的酸度，随浓度增大而增大，莲子的香味也变小，硬度越大。综上考虑，植酸护色的适宜浓度为0.075%～0.125%。

图1 植酸浓度对莲子护色效果的影响

⑵ 柠檬酸

由图2可知，与对照组相比较，柠檬酸的护色效果显著，随着柠檬酸浓度的增加，冻干莲子的色差大致呈先减小后增大的趋势。柠檬酸溶液作为一种有机酸酸性较强，可抑制酶促褐变的发生，兼具抗氧化作用和螯合金属离子的作用，可螯合酚酶中的Cu2+，清除多余金属离子[16]。当柠檬酸质量分数为0.2%时，总色差△E达到最小为5.77，色泽与新鲜莲子最接近。莲子表面的色泽随着浓度的增加由黄变白，失去光泽，并且由于柠檬酸是一种较强的有机酸，自身的酸度使莲子酸化，酸度随着浓度增大而增大，莲子自身的香气也被掩盖。综合考虑，柠檬酸护色的适宜浓度为0.1%～0.3%。

图2 柠檬酸浓度对莲子护色效果的影响

⑶ 氯化钙

由图3可知，氯化钙的护色效果较佳，与对照组相比效果显著，色差大部分均在10以下，小于对照组。氯化钙的钙离子对果蔬辅酶金属离子具有竞争作用，并且可以抑制酶活性，从而降低了酶促褐变反应，氯化钙还可增加果蔬组织硬度，减缓其腐败变质[17,18]。经氯化钙处理的莲子，其总色差大体随浓度增大而增大，随着浓度增大硬度随之增大，同时使得鲜莲子组织细胞的渗透压增大，使组织液渗出与酶结合加速酶促褐变。0.5%的色差最小为5.04，莲子的香味也随浓度增大而变淡，并且当浓度达到1.25%时产生异味。因此，氯化钙护色的适宜浓度为0.4%～0.6%。

图3 CaCl2浓度对莲子护色效果的影响

⑷ EDTA-2Na

由图4可知，EDTA-2Na的护色效果较佳，与对照组相比护色效果显著。EDTA-2Na是一种金属螯合剂[19]，含有6个配位原子，其可以螯合促进褐变反应的金属离子，从而抑制褐变，其在食品、药品等工业方面有重要用途。色差大部分均在8以下小于对照组，表面光滑，整体呈黄色，具有莲子香味且随着浓度的增大而减小，酥脆性也随之减小，尤其在小于等于1.2%范围内莲子的表面光滑色泽好，但当浓度达到0.9%带有轻微的异味，并随浓度的增大而增大。综上考虑，EDTA-2Na护色的适宜浓度为0.6%～1.0%。

图4 EDTA-2Na浓度对莲子护色效果的影响

2.1.2 护色处理正交试验结果及分析

在单因素试验的基础上以植酸、柠檬酸、EDTA-2Na、氯化钙浓度为因素进行L9(34)正交试验，以色差为指标，利用DPS7.05软件对试验结果进行方差分析，从而确定护色处理的最佳工艺参数。正交实验因素水平表见表1，试验结果见表2。

表1 L9(34)正交试验因素水平表

表2 L9(34)正交试验结果

利用DPS统计学软件对正交试验的结果（表2）进行方差分析（表3）。由表2极差结果的大小可知，各因素对莲子护色效果的影响程度主次顺序为：植酸＞柠檬酸＞CaCl2＞EDTA-2Na；最优组合为：A3B2C2D2。由表3可知，植酸、柠檬酸和CaCl2对莲子具有极显著（P＜0.01）的护色效果，而EDTA-2Na浓度的护色效果不显著。因此，确定柠檬酸、植酸和氯化钙作为最适宜的护色剂。

表3 方差分析表

2.1.3 护色工艺的确定

通过综合分析，最终确定较优的护色条件为：植酸0.125%，柠檬酸0.2%，CaCl2 0.5%，EDTA-2Na 0.8%。最优组合为A3B2C2D2，在此条件下莲子的色差值为1.96。

2.2 蒸煮工艺优化分析

2.2.1 蒸煮时间对糊化度的影响

莲子含有丰富的淀粉，在蒸煮过程中，淀粉会产生不同程度的糊化现象。蒸煮是使莲子糊化的必要步骤，蒸煮时间的选择直接影响到即食莲子的食用品质。由图5可知，随着蒸煮时间的延长，莲子淀粉的糊化度逐渐增大。当糊化度达到一定值时，由于采取汽蒸处理，物料中水分被蒸出，导致糊化度稍有下降。蒸煮时间过长，导致莲子表皮发生破裂，感官品质较差，在30 min左右，效果较佳。

图5 蒸煮时间对糊化度的影响

2.2.2 糊化度对即食莲子质构特性的影响

硬度和酥脆性是评价冻干莲子质构的重要指标，对其食用口感有直接影响。硬度太高，口感过硬，硬度过低，口感太软，失去冻干产品的酥脆口感；脆度越小，表明口感越酥脆[20]。从图6可以看出，莲子经蒸煮至不同淀粉糊化度时，莲子的质构有明显的差异。生莲子经冻干后其质构明显低于具有一定糊化度的冻干莲子，可能由于未经热处理冻干后其内部组织结构及成分发生变化极少，其内部空隙较大，导致质构值较小，并且具有严重的生淀粉味道；糊化度为70.93%左右时其质构值最大，口感坚硬；79.74%时，硬度小，酥脆性好；在80.4%左右时，其咀嚼性最低；86.4%时，硬度与脆度非常接近，咀嚼性偏低，并且表面出现破皮现象。由于莲子含有大量的直链淀粉，使其很难达到完全糊化，糊化度达到极高时，其感官与质构品质极差，并且香味欠佳。

图6 糊化度对质构的影响

2.2.3 糊化度对碘蓝值的影响

莲子含有大量淀粉包括支链淀粉和直链淀粉，并且属于高直链淀粉类食品[21]。在蒸煮过程中会发生淀粉糊化现象，使可溶性直链淀粉从淀粉颗粒中溶出，而直链淀粉与碘易于发生颜色反应，以碘蓝值表示。由图7可知，不同糊化度对莲子碘蓝值的影响差异显著（P＜0.05），由于个体差异的原因存在一定误差，大体呈先上升后下降的趋势。在一定的糊化度区间内（约70%～80%）随着糊化度的增加而增加，主要是因为随着加热时间的延长，淀粉发生糊化，淀粉分子结构松散使直链淀粉易于从淀粉颗粒内部溶出，再加上支链淀粉侧链断裂，直链淀粉增多，且水溶性随之增强，导致碘蓝值变大[22]，当糊化度为85.39%时碘蓝值最大，与其他组差异显著（P＜0.05）；当糊化度达到一定高度时，碘蓝值降低，由于长时间的加热使a-淀粉酶和淀粉酶失活，支链淀粉水解减缓，直链淀粉含量不再增多，并且可溶性淀粉随着水分移动甚至流失，并且温度过高，使部分淀粉水解生成水溶性碳水化合物[23]，导致碘蓝值减小。

图7 糊化度对碘蓝值的影响

3 小结与讨论

通过单因素试验可知植酸、柠檬酸、氯化钙和EDTA-2Na护色效果较好，由正交护色工艺优化得到护色剂的最佳配比为：植酸0.125%、柠檬酸0.2%、CaCl2 0.5%、EDTA-2Na 0.8%；在蒸煮预处理工艺中，蒸煮30 min即食莲子硬度低、酥脆性好，具有较好的感官品质，碘蓝值也适中，直链淀粉的损失少。该工艺可望有效避免预处理阶段造成的褐变，充分体现冻干产品的特性保持物料原有的色、香、味及营养成分。进一步优化冻干生产工艺，提高生产速率，降低生产成本是今后冻干莲子的发展方向。