压差膨化苹果脆片的无硫护色研究

卢亚婷，罗仓学，王东方

（1.陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安710021；2.陕西农产品加工技术研究院，陕西西安710021）

压差膨化苹果脆片的无硫护色研究

卢亚婷1，2，罗仓学1，王东方1

（1.陕西科技大学生命科学与工程学院，陕西西安710021；2.陕西农产品加工技术研究院，陕西西安710021）

针对压差膨化前处理中苹果的酶促褐变进行了无硫护色研究，通过单因素试验、正交试验研究了不同护色剂及其组合对苹果片的护色效果的影响。试验结果表明柠檬酸、氯化钠、抗坏血酸对苹果片护色效果影响较显著，试验中最佳的复配护色剂组合为：柠檬酸0.4%、抗坏血酸0.04%、氯化钠1.0%；护色温度是25℃，时间20min，使用该方法护色的苹果片能很好抑制膨化前的酶促褐变。

苹果脆片；无硫护色；压差膨化；褐变

果蔬在加工中的去皮、切片等工艺会引起酶促褐变的发生，严重影响果蔬制品的颜色和品质。因此，减少褐变、降低损失一直是果蔬加工研究中的热点[1]。大量研究及实践表明，亚硫酸盐具有很好的抑制酶促褐变的效果[2]，但因含硫物质的残留对人身体有害，所以逐渐被限制使用。加之近年来，食品安全问题备受消费者关注，所以，寻求亚硫酸盐的替代物进行无硫护色成为目前国内外学者研究的热点[3]。本研究以苹果为对象，研究苹果片压差膨化前的无硫护色技术，为压差膨化果蔬脆片关键技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

富士苹果（直径8 cm～10 cm），市售；柠檬酸、氯化钠：天津天力化学试剂有限公司；β-环糊精：礼泉化工有限实业公司；抗坏血酸：天津市红岩化学试剂厂；氯化钙：天津市大陆化学试剂厂。

1.1.2 仪器

101-2型电热鼓风干燥箱：北京科伟永兴仪器有限公司；MA-50快速水分测定仪、S323S型电子天平：德国赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；BCD-196冷藏柜：青岛海尔股份有限公司；CM-5分光测色仪：日本可尼卡美能达株式会社；

1.2 实验方法

1.2.1 色泽的测定

CM-5分光测色仪进行测定。

L*a*b*值，L*值表示色泽的明亮度，L*值的范围是从0-100，L*=0表示黑色，L*=100表示白色，L*值越大，表示亮度越高、褐变越轻，L*值越小，表示褐变越严重。

1.2.2 褐变度的计算

鲜切苹果片用色度仪立即测其L*a*b*值，分3次测量取其平均值，经不同复配护色溶液和不同温度时间条件下护色后的苹果片分三次测量取平均值，计算褐变度ΔE*。ΔE*值越小表明褐变越小[4]。

2 实验设计

2.1 无硫护色剂的选择

大量的研究表明，酶促褐变主要是由果蔬中所含有的多酚氧化酶所导致的[5]，当果蔬受到机械损伤或处或者由于不良环境的影响，植物组织细胞被破坏，导致氧大量侵入。多酚氧化酶（PPO）在O2的参与下催化酚类物质氧化成醌，醌类进一步聚合为黑色物质，严重影响其感官质量及其营养价值，鲜切苹果中PPO活性增加导致组织快速褐变。其发生具备3个条件，即酶，氧气和底物。针对酶促褐变发生的条件，常用的果蔬无硫护色剂主要包括酸类试剂、还原剂、螯合剂、巯基化合物、离子化合物和包埋剂等，见表1。

表1 部分护色剂的抑制褐变机理Table1 Antibrowning mechanism of main chemical reagents

在众多的无硫护色剂中，由于抗坏血酸和柠檬酸都是酸性护色液，可以抑制氧化酶活性，使酶促反应减弱，从而表现出一定的护色能力；氯化钠在一定浓度下可以驱除水溶液中的氧气，使酚类底物难以与氧气接触，同时一定浓度的盐对酶蛋白有一定的抑制作用[6]；β-环糊精的疏水空腔具有生成包络物的能力，可使许多活性成分与环糊精生成复合物，使包络物减少氧化，物化性质更稳定[7-8]。浸钙可抑制PPO的活性，维持细胞膜的完整性[9]。因此，本节将初步选择NaCl、柠檬酸、抗坏血酸、β-环糊精和氯化钙作为苹果片的无硫护色剂。

2.2 无硫护色剂单因素试验

取蒸馏水配制不同种类和浓度的护色液，将苹果去皮、去核横向切分成5mm厚的均匀薄片并按照料液（g/m L）比为1∶6置于护色液中。在25℃下护色20mim后取出，除去表面护色液，放入已经预热至80℃的电热恒温鼓风干燥箱中，干燥至水分含量为30%左右取出，待冷却后，测定其色值。通过单因素试验，筛选出对护色效果影响显著的护色剂及其阈值。无硫护色剂单因素试验设计见表2。

表2 苹果片单因素护色试验设计Table2 Single factor experimental design for color-fixing of fresh-cut apples

2.3 正交试验设计

在单因素试验基础上，选择对护色效果较为显著的护色剂种类，进行L9（34）正交试验，以确定复配护色剂的组成。试验设计见表3。

表3 正交因素水平表Table3 Factors and levels

3 结果与分析

3.1 单因素试验结果与分析

3.1.1 柠檬酸对苹果片护色效果的影响

柠檬酸浓度对苹果片护色效果的影响见图1。

图1 柠檬酸浓度对苹果片护色效果的影响Fig.1 Effect of citric acid concentration on color protection of apple chips

由图1可以看出，当柠檬酸浓度在0.4%～0.8%时，随着浓度的增大，苹果片的护色效果显著增强。由于柠檬酸具有调节环境pH的作用，随着柠檬酸浓度的增大，溶液的pH逐渐减小，当柠檬酸的浓度达到一定的值以后，苹果片中的多酚氧化酶活性受到强烈的抑制。随着pH的继续减小，多酚氧化酶的活性基本维持在最低水平保持不变。由以上分析可以看出柠檬酸浓度在0.4%～0.8%之间能有效地抑制褐变。

3.1.2 抗坏血酸对苹果片护色效果的影响

抗坏血酸浓度对苹果片护色效果的影响见图2。

图2 抗坏血酸浓度对苹果片护色效果的影响Fig.2 Effect of ascorbic acid concentration on color protection of apple chips

由图2可以看出，当抗坏血酸浓度在0.02%～0.08%时，随着浓度的增大，L*值变大，苹果片色泽越好；随着抗坏血酸浓度的继续增加，L*值减小，原因是抗坏血酸在高温的条件下不稳定，添加过量后，自身被氧化后形成的产物能与氨基酸发生褐变反应，抵消了其抗褐变的效果。因此，抗坏血酸浓度在0.06%～0.08%之间护色效果较明显。

3.1.3 氯化钠对苹果片护色效果的影响

氯化钠浓度对苹果片护色效果的影响见图3。

图3 NaCl浓度对苹果片护色效果的影响Fig.3 Effect of Nacl concentration on color protection of apple chips

由图3可以看出，当氯化钠浓度在0.4%～0.8%之间不断增大时，苹果片的护色效果逐渐增强；随着氯化钠浓度的增加，护色效果逐渐恒定。原因在于，氯化钠可以降低苹果片中氧的含量，抑制褐变的发生。当氯化钠浓度较低时，盐溶液的浓度不足以排除原料内部的氧，随着浓度的逐渐增大，原料内部的氧被逐渐排除在原料外，破坏了发生褐变的环境，抑制了褐变的发生；当氯化钠浓度较高时，氧浓度和酶活性降低，因此护色效果基本恒定。结合以上分析，以及考虑到氯化钠浓度对口感的影响，氯化钠浓度在0.4%～0.8%之间护色效果好。

3.1.4 β-环糊精对苹果片护色效果的影响

β-环糊精浓度对苹果片护色效果的影响见图4。

图4 β-环糊精浓度对苹果片护色效果的影响Fig.4 Effect of Beta-Cyclodextrin concentration on color protection of apple chips

由图4可以看出，苹果片的护色效果随着β-环糊精浓度的增大缓慢增加。因为β-环糊精分子较大，但是进入苹果片组织中的β-环糊精数量很少。所以，随着β-环糊精浓度的增加，对苹果的L*值影响不大。

3.1.5 氯化钙对苹果片护色效果的影响

氯化钙浓度对苹果片护色效果的影响见图5。

由图5可以看出，当氯化钙浓度在0.05%～0.25%之间不断增大时，苹果片的护色效果逐渐增强；随着氯化钙浓度的继续增加，苹果片的L*值变化缓慢，对苹果片护色效果不明显。当氯化钙浓度大于0.45%时，苹果产生不良气味，因此氯化钙浓度应选择在0.15%～0.35%的浓度范围。

图5 氯化钙浓度对苹果片护色效果的影响Fig.5 Effect of CaCl2concentration on color protection of apple chips

3.2 正交试验结果与分析

将鲜切的苹果片立即测量其色值，测量结果取平均值，L*=82.56、a*=0.25、b*=27.60。经9种不同复配溶液护色后测量L*、a*、b*值，取3次测量的平均值（方法同单因素），试验结果及分析见表4。

根据表4的测量结果进行褐变度分析及极差分析，结果见表4。

表4 正交试验褐变度分析Table4 The results of browning degree analysis of orthogonal experiment

由褐变度分析结果可以看出当ΔE*=3.39时褐变度最小，对应的组合为A2B3C1。由表的正交试验极差分析结果可以看出，试验所选的3个因素中，护色效果强弱顺序依次为：氯化钠＞柠檬酸＞抗坏血酸，优选的最佳组合为：A2B3C3。因此需要对筛选出的组合做对照试验。

3.3 对照试验及结果

取蒸馏水分别按照A2B3C1的组合Ⅰ和A2B3C3的组合Ⅱ配置600mL的复配护色液各3份，做对照试验，试验结果见表5。

表5 对照试验结果及分析Table 5 Comparation experiment result

由表5可以看出，两组对照试验的相对误差均小于5%，A2B3C1护色剂护色后的褐变度总体均小于A2B3C3，因此优选的护色剂组合为A2B3C1，即0.04%的抗坏血酸和1.0%的氯化钠和0.4%的柠檬酸。

4 结论

针对压差膨化前处理中苹果片的酶促褐进行的无硫护色研究，优选的无硫护剂组合为：0.04%的抗坏血酸和1.0%的氯化钠和0.4%的柠檬酸，在25℃下，按照料液（g/mL）比为1∶6取适量的苹果薄片投入到复配护色液中进行护色20min，护色效果良好。

[1] 南海娟,高愿军,郝亚勤.鲜切苹果抗褐变研究[J].食品与机械, 2006,22(3):90-93

[2] 卜智斌,唐道邦,徐玉娟,等.不同护色剂对龙眼原浆色泽和多酚含量的影响[J].食品科学,2013,34(24):289-293

[3] 庞韵华.组合干燥法生产苹果片的研究[D].无锡:江南大学,2008

[4]JOSE A,BARRY G,GUSTAVO V.Inhibition of polyphenoloxidase in mango puree with 4-hexylresorcinol,cysteine and ascorbic acid [J].Food Science and Technology,2005,38(3):625-630

[5]姜爱丽,钟璐,胡文钟,等.3种褐变抑制剂对减轻鲜切苹果褐变效果的影响[J].食品与发酵工业,2010,36(7):45-48

[6] 汪东风,薛长湖,林洪,等.食品化学[M].北京:化学工业出版社, 2007:7

[7] 何俊萍,李建中,苑社强.双孢菇加工前变色反应及色泽控制[J].河北农业大学学报,2002,25(3):54-56

[8]彭雪萍,王花俊,纵伟,等.β-环糊精与熊果酸在乙醇溶液中的包合效果研究[J].中国食品添加剂,2010(5):157-159

[9]杨巍,刘晶,吕春晶,等.氯化钙和抗坏血酸处理对鲜切苹果品质和褐变的影响[J].中国农业科学,2010,43(16):3402-3410

Research of Sulfur Free Color Protection on Puffed Apple Chips

LU Ya-ting1，2，LUO Cang-xue1，WANG Dong-fang1
（1.College of Life Science&Engineering，Shaanxi University of Science&Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China；2.Shaanxi Research Institute of Agricultural Products Processing Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

This paper researched the problem of sulfur free color protection about the enzymatic browning of apple processing occurred in pretreatment of differential expansion.Using the single factor tests and orthogonal tests，studied the color-protecting effects of different color protection agents and their combinations on apple slices.The results showed that citric acid，sodium chloride and ascorbic acid have obvious color-protecting effects on the apple slice.The orthogonal experiment established the best complex combination，the results were that0.4%citric acid，0.04% ascorbic acid，1.0%sodium chloride，the best color temperature was25℃，and time was20minutes.Use this method can get better color-protecting effect.

apple slices；sulfur free color protection；explosion puffing；browning

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.01.005

2014-07-30

咸阳市科技局项目（2012K06-08）；西安市未央区科技计划项目（201407）

卢亚婷（1979—），女（汉），硕士，研究方向：农产品深加工及综合利用。