常温贮藏时脱水莴苣片的护色

冯宇飞，张 慜 ⋆，孙金才

（1．食品科学与技术国家重点实验室，江南大学，江苏 无锡214122；2．浙江海通食品有限公司，浙江 慈溪315300）

莴苣，又名莴笋，是菊科的一年生或两年生蔬菜，营养价值很高，含钙、磷、铁较丰富，亦含维生素A 原、VB1、VB2、VC、尼克酸、蛋白质、脂肪、糖类及钾、镁等元素和食物纤维等[1]。但是生鲜果蔬保藏期具有多方面的限制，从而降低其经济价值。脱水加工是一种延长莴苣保存期的有效方法，脱水蔬菜水分含量低，运输方便、贮存时间长、营养成分不流失，是一种极具开发潜力的蔬菜深加工产品。脱水蔬菜作为一种新兴的食品种类越来越多的受到人们的青睐。

但是在莴苣片进行干燥加工和贮存时会发生严重的变色现象。变色的主要原因是叶绿素的降解和褐色物质的生成。叶绿素是含于植物的叶和茎中的绿色色素，与蛋白质结合存在于叶绿体中，包括叶绿素a和b两种，在植物中叶绿素a与叶绿素b的比例为 3∶1[2]。

脱水莴苣片在常温条件下贮存一周就基本褐变，失去经济价值，而同样护色条件的脱水万年青（油菜心）在常温条件下能贮存9个月。莴苣中必然存在某种物质可以加速莴苣中叶绿素的降解。所以，延长脱水莴苣片贮存期的最主要的任务就是寻找一种合适的护色液来阻止或延缓叶绿素的降解。竹文礼[3]等研究表明：质量分数为1%的Na2CO3溶液浸泡海芦笋护色效果最佳。江铃[4]等报道效果最好最安全的护色方法为糖液和盐的渗透处理，能有效地保护莴苣中的色素并减少细胞结构被破坏的程度，保护莴苣片的颜色。刘纪红[5]等也报道了乳糖在脱水莴苣片中的应用，且乳糖的保护作用要优于葡萄糖、蔗糖[6]，而且添加一定量乳糖对延长脱水蔬菜的返霜期也有较良好的效果[7]。但是乳糖价格相对要贵，所以运用蔗糖、乳糖混合护色，效果较单用蔗糖好，且价格相对也更经济。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

莴苣：购于无锡市雪浪镇农贸市场；电热恒温鼓风干燥箱：上海跃进医疗器械厂；真空微波干燥器：江南大学研制；UV2600紫外分光光度计：上海天美科学仪器有限公司；MS-1型水分活度仪（MS1 AW）：Novasina；DL-60B离心机：上海安亭科学仪器厂；CR-400/410色彩色差计：柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；手压式塑料封口机：温州市兴业机械设备有限公司；玻璃器皿等。

1.2 工艺流程及要点

1.2.1 工艺流程 新鲜莴苣→切片→护色液浸泡、烫漂→冷却、沥干→二次浸泡→干燥→包装

1.2.2 工艺要点

1）原料预处理：选取新鲜的莴苣（选取肉质颜色较深的品种）清洗干净，去皮（纤维部分去除干净），切片，厚度选择为5 mm，可以缩短烫漂、渗透及干燥时间，而且这个厚度符合一般人群对莴苣半成品的要求，切分时厚度要均一。

2）护色液浸泡、烫漂、二次浸泡：烫漂时间、温度对叶绿素含量有影响。首先护色液浸泡30 min，然后采用2 450 MHz微波进行真空微波烫漂，冷却，再次浸泡30 min。

3）冷却、沥干：烫漂后要立即用冷水冷却，沥干表面水分。

4）干燥：采用热风干燥分段干燥。

5）包装：采用真空包装，避光贮存。

1.3 测定方法

1.3.1 水分测定 105℃烘箱干燥法。

1.3.2 叶绿素含量测定 采用95%的乙醇浸提法。

1.3.3 色差测定 将莴苣片磨成粉状，色差计测定其色差。

1.3.4 多酚氧化酶活性的测定 邻苯二酚分光光度计法。

1.3.5 过氧化物酶活性的测定 愈创木酚法。

1.3.6 莴苣中叶绿素稳定性研究方法 混合液pH值均调至7.5以上。

1）采用95%乙醇提取芹菜叶片中的叶绿素，取茎用莴苣的底部和顶部组织各5 g切碎，蒸馏水研磨，过滤至50 mL容量瓶中。分别配置质量浓度均为 1 g/dL 的 MgCl2、CuSO4、MgSO4、MgAC2、ZnAC2、NaHSO3+ZnAC2、EDTA-Na、NaCl溶液。

2）分别取莴苣组织底部和顶部滤液、MgCl2、CuSO4、MgSO4、MgAC2、ZnAC2、NaHSO3+ZnAC2、EDTANa、NaCl溶液各5 mL，加入乙醇提取的叶绿素5 mL，于37℃恒温箱中静置12 h。

3）将莴苣滤液酒精灯上加热，取5 mL滤液+5 mL叶绿素，于37℃恒温箱中静置12 h。

4）将莴苣滤液置日光下静置24 h，取5 mL滤液+5 mL叶绿素，于37℃恒温箱中静置12 h。

5）取莴苣滤液5 mL+叶绿素5 mL，分别加入MgCl2、CuSO4、MgSO4、ZnAC2、MgAC2、NaHSO3+ZnAC2、EDTA-Na、NaCl溶液各5 mL，于37℃恒温箱中静置12 h。

6）取蒸馏水、自来水各5 mL+叶绿素5 mL，于37℃恒温箱中静置12 h。

采用正交试验，研究蔗糖与乳糖混合护色效果，寻求最佳的蔗糖、乳糖比例，达到最好的护色效果。

1.4 试验安排

叶绿素的降解包括酶促褐变与非酶促褐变。首先采用2 450 MHz微波进行真空微波烫漂，彻底使酶失活，防止酶促褐变。通过研究叶绿素降解机理，得出莴苣中叶绿素的最佳护色液。根据正交试验（L933）确定最佳糖护色液，防止非酶促褐变。采用热风干燥进行产品干制，最后确定包装。整个试验安排力求每一步的加工过程中叶绿素降解达到最小，以使最终产品中的叶绿素质量分数达到最大，实现贮存期良好的护绿作用。

2 结果与讨论

2.1 莴苣中叶绿素酶促褐变的研究与抑制

叶绿素酶促褐变过程中起作用酶的主要有叶绿素酶、脱镁螯合酶、脱镁叶绿素甲酯酸a单加氧酶、红色叶绿素降解物还原酶，多酚氧化酶及过氧化物酶也会促进叶绿素的降解[8]。酶类属于蛋白质，经过加热均能使其失活。

实验采用自主研制的2 450 MHz的真空微波干燥器进行漂烫。蔬菜采用漂烫工艺，运用高温短时间热烫使组织中的促进叶绿素降解的酶失活。烫漂时间越长，温度越高灭酶效果越好，还能杀灭蔬菜表面的微生物[9]，但同时长时间高温会破坏叶绿素，所以护绿难度也比较大；而短时间的热烫可以排除组织中的氧气，使组织透明且颜色会更翠绿[10]，所以烫漂时间一定要掌握好。

由表1可以看出，选取P1档火档，漂烫3 min，得出的莴苣片漂烫的效果最好。莴苣片的中间部位酶活高于边缘部位，采用微波烫漂从内部加热，致使酶活力丧失的较彻底，在贮藏时对莴苣颜色变化无影响。而在漂烫的同时进行抽真空可以更好的排除莴苣组织中的氧气，使莴苣片的颜色更翠绿，并且使氧气对叶绿素降解的影响达到最小。

2.2 莴苣中叶绿素非酶促褐变降解过程研究及抑制

分别取莴苣组织底部和顶部滤液、MgCl2、CuSO4、MgSO4、MgAC2、ZnAC2、NaHSO3+ZnAC2、NaCl、EDTA-Na、KCl溶液与叶绿素的混合液，于37℃恒温箱中静置12 h后，发现所有混合液均发生沉淀，其 中 MgCl2、CuSO4、MgSO4、ZnAC2、MgAC2沉淀为 蓝绿色，其余均发生不同程度的褐变。在发生褐变的混合液中，EDTA-Na是金属络合剂，可以络合叶绿素中的Mg2+，导致叶绿素不稳定，发生褐变；莴苣滤液、NaHSO3+ZnAC2、NaCl、KCl也能使叶绿素褐变，其中莴苣组织底部滤液的褐变程度要深于顶部组织。

表1 2 450 MHz真空微波漂烫组合选择表Tab.1 Selected table of combination of vacuum microwave thermal

将莴苣滤液在酒精灯上加热沸腾5 min，取5 mL滤液+5 mL叶绿素，于37℃恒温箱中静置12 h，褐变沉淀，由此可以排除酶的作用。

将莴苣滤液置日光下静置24 h，取5 mL滤液+5 mL叶绿素，于37℃恒温箱中静置12 h，褐变沉淀，可以排除莴苣苦素和山莴苣苦素的作用，因为此两种物质属光敏物质，遇光降解[11]。

NaHSO3+ZnAC2、NaCl、KCl也能使叶绿素褐变，虽然没有酸的褐变速度快，但是放置一段时间后并不比酸的褐变程度轻。根据叶绿素的分子结构推测，一价的阳离子置换了叶绿素中心的Mg2+，与环中的两个N原子相连，导致两个N原子无任何结合力，使卟啉大环更容易在C5处发生断裂，从而褐变。所以，一价阳离子不能用来对叶绿素进行护色，并且从ZnAC2未使叶绿素褐变而NaHSO3+ZnAC2与叶绿素的混合物却发生了严重褐变可以推断出：一价阳离子与叶绿素的结合能力远远超过了二价阳离子。

取蒸馏水、自来水各5 mL+叶绿素5 mL，37℃静置12 h，发现自来水与叶绿素混合液也发生一定程度的褐变并产生沉淀。测得蒸馏水、自来水、1%浓度的莴苣滤液电导率分别为2.7、84.5、142.8 ms/cm。推测离子浓度对叶绿素降解有影响。离子浓度越高，则叶绿素脱去Mg2+所需要的能量越小，越容易褐变。EDTA-Na溶液5 mL+莴苣滤液5 mL+叶绿素5 mL，37℃静置12 h，仅有轻微的褐变并产生沉淀，推测EDTA-Na络合莴苣滤液中的阳离子，才使得混合液仅仅发生轻微的褐变。

综合以上试验现象，结合图1、图2中所示的叶绿素非酶促褐变的关键步骤，卟啉大环中的Mg2+与叶绿素结合的不稳定，容易被H+取代，很容易由图1变成图2中所示的脱镁叶绿素，脱镁叶绿素结极其不稳定，高温、光照条件下很容易使卟啉大环在C5位置发生裂解，随后在C1-C20处均发生加H反应[12]，降解成为无色产物。可以推测出莴苣中存在的促进叶绿素降解的原因应该是阳离子较多，并且一价的阳离子偏多，而且在置换Mg2+时，由于叶绿素分子的大环结构，不仅是H+，一价阳离子均与N原子相结合。所以，对莴苣进行护绿的措施应该首先采用EDTA-Na络合除去莴苣组织中的阳离子，尤其是莴苣组织中的一价阳离子K+，然后加入MgAC2、ZnAC2进行金属离子置换，其中ZnAC2进行置换使卟啉大环更加稳定，而添加MgAC2则是为了增加二价阳离子的质量浓度，排除因EDTA-Na络合而使组织中Mg2+质量浓度减少的干扰。

图1 叶绿素Fig.1 Chlorophyll

2.3 糖护色液的确定

采用正交实验研究蔗糖与乳糖混合护色，旨在寻求到最佳的蔗糖、乳糖比例，达到更好的护色效果。影响烫漂工艺的因素很多，经过选择，确定莴苣烫漂的时间、蔗糖溶液质量浓度、乳糖溶液质量浓度作为本实验的试验因素，分别记作A、B、C，进行三因素正交试验，每个因素均选取3个水平。为了找出最佳的工艺条件，对以上ABC三个主要因素进行正交试验，见表2。

图2 脱镁叶绿素Fig.2 Pheophorbide

表2 因素水平表Tab.2 Table of factores and levels

表2为莴苣片的三因素三水平的正交试验，一共9组，不同工艺条件下的产品是有区别的，采用色泽比（H=a/b）[13]的形式来评分，为了便于计算极差，将色泽比公式演变为H′=-100a/b进行计数，由极差分析结果可知，最佳工艺条件为A1B2C1。

从表2还可以看出，在烫漂时间这一因素中，k1与k2仅差别0.02，但从灭酶的角度来说，2 min效果不如3 min，为了贮存效果最终选取3 min烫漂时间。因此综合考虑，最终确定最佳工艺条件为烫漂时间3 min，蔗糖质量浓度2.5 g/dL，乳糖质量浓度2 g/dL。

2.4 干燥

莴苣片的干制采用热风干燥进行，在烘烤过程中，失水速率不一定是越快越好，因为莴苣片在干制过程中颜色会发生变化，温度过高，会导致叶绿素破坏，致使莴苣片变黄、褐变。所以在烘烤过程中可以采用不同温度段进行干制，要尽量减少总干燥时间，在总干燥时间不变的情况下减少高温段的干燥时间。

作者选取两个温度段，分别为78℃和65℃，78℃温度不算太高，不会使叶绿素因高温而损失太多，而且[14]莴苣中多酚氧化酶在超过70℃后酶活迅速下降，80℃时酶活力只有最大酶活力的7.75%，所以采用78℃进行2.5 h的干制还可以灭酶活。

图3为两个温度段的失水速率图。由两条曲线的斜率可以看出，在160 min之前78℃失水比较快，而之后65℃失水比较快，所以最佳干燥工艺确定为：先采用78℃加热2.5 h，此时的干燥状态为边缘部分开始出现明显的皱缩干制，然后采用65℃加热 3～3.5 h。干制好的产品水分质量分数为9.57%，水分活度为0.43，达到脱水蔬菜的干制要求。

图3 失水速率图Fig.3 Chart of dehydration rate

2.4 包装

叶绿素对光、氧气敏感[15]，所以采取真空包装、避光贮藏。

3 结语

从试验中可以得出以下结论：

1）采用2 450 MHz真空微波烫漂3 min。

2）莴苣中存在大量阳离子促进叶绿素降解，采用EDTA-Na溶液络合，之后添加MgAC2、ZnAC2进行置换Mg2+，最后采用糖类渗透有效地保护莴苣中的叶绿素，效果较好又经济的糖液护色剂为2.5 g/dL蔗糖+2 g/dL乳糖。

3）采用热风进行分段干燥。

4）采用真空包装，避光贮存。

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