硫藏双华李柠檬酸烫漂脱硫工艺参数及其对品质的影响研究

宋 倩,刘春花,王 爽,杨小斌,周爱梅,林日高,刘 欣

(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)



硫藏双华李柠檬酸烫漂脱硫工艺参数及其对品质的影响研究

宋 倩,刘春花,王 爽,杨小斌,周爱梅*,林日高,刘 欣

(华南农业大学食品学院,广东广州 510642)

以硫藏双华李果胚为原料,采用柠檬酸对其进行脱硫研究,通过评价脱硫率及果胚的品质(包括色泽、质地),确定其工艺参数。结果显示:柠檬酸浓度、脱硫温度和时间都在不同程度上影响SO2脱除率。在一定范围内,增加柠檬酸浓度、提高脱硫温度和延长脱硫时间能显著地提高脱硫效果;但高温、时间过长会引起果胚果皮破损、硬度下降。正交实验优化的脱硫工艺参数为:柠檬酸浓度4%、脱硫温度90 ℃、脱硫时间20 min。该工艺条件下,果胚的SO2脱除率可达88.59%,并且果胚仍然保持着较好的外观与质地。

双华李,脱硫,柠檬酸,品质

凉果是以果蔬等为主要原料,经腌制、漂洗、糖(蜜)熬煮或浸渍,添加或不添加食品添加剂和其他辅料,并经晒(烘)等干燥处理加工而成的干态或半干态制品。目前广式凉果占据全国凉果消费市场的半壁江山[1]。为保证常年生产,广式凉果加工中常采用硫藏法来腌制浸泡果蔬原料,从而达到杀菌防腐、漂白和防褐变的目的[2]。该方法操作简便、成本低廉,目前尚无更好的方法可以取代。但如果生产过程中操作不当,如半成品中超量使用亚硫酸盐,或在制作成品前脱硫不足,就会导致成品SO2严重超标。近年来,广式凉果由于SO2留量超标的事件也时有发生[3-5],由于过量的SO2残留对人体具有多方面的安全风险[6-7],因此,硫藏果胚在后续的加工过程中必须要选择合适的降硫技术以除去产品中残留的过量SO2。我国 《食品添加剂使用卫生标准》明确规定,凉果类食品的SO2残留量为0.35 g/kg。为使SO2能控制在这一标准范围内,目前生产企业主要采用漂洗法来脱硫,具体就是采用清水对果胚进行多次反复漂洗,其操作一般是用大量清水浸泡果胚长达10～20 h左右,期间不断换水,如此反复,耗时长,不仅使得果胚果肉受损,而且脱硫效果并不理想[8]。

SO2和亚硫酸盐在水中容易生成亚硫酸、酸式亚硫酸根离子和亚硫酸根离子,当溶液pH低于4.5以下,酸式亚硫酸根离子和未解离的亚硫酸占大部分,根据这一化学特性,可以在体系中加入酸以脱除原料中游离的SO2和部分结合型的SO2。目前柠檬酸脱硫均应用于工业烟气中[9],对于在食品中的应用尤其是硫藏果胚的脱硫研究尚鲜见报道。因此,本研究以其为对象,系统研究柠檬酸烫漂脱硫过程中的各参数对脱硫效果、果坯色泽及质地的影响,为改善现行的脱硫工艺提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

硫藏双华李果胚 广东展翠食品有限公司提供;氯化汞、氯化钠、氨基磺酸铵、亚铁氰化钾、乙酸锌甲醛、盐酸副玫瑰苯胺,均为分析纯。

UV-1240紫外分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;EZ-SX500N质构仪 岛津企业管理(中国)有限公司;Dgd300-V超声波发生器 深圳宝安石岩欣和达超声公司。

1.2 实验方法

1.2.1 二氧化硫的测定 采用GB/T 5009.34-2003 盐酸副玫瑰苯胺法[10],二氧化硫脱除率的计算公式为:

式中:y为二氧化硫的脱除率,%;a为样品初始二氧化硫含量,g/kg;b为样品经过处理后的二氧化硫含量,g/kg。

1.2.2 样品中二氧化硫的测定 采用黄苇等[11]的方法,随机称取约10 g 样品,然后加入20 mL四氯汞钠,浸泡4 h,以少量水湿润并移入100 mL 容量瓶中,加入亚铁氰化钾及乙酸锌溶液各2.5 mL,最后用水稀释至刻度,混匀,静置20 min,过滤,弃去初滤液、滤液备用。准确吸取1 mL滤液,稀释100倍后,吸取5 mL稀释液于烧杯中,加入5 mL四氯汞钠、1 mL氨基磺酸铵溶液(12 g/L)、1 mL甲醛及1 mL盐酸副玫瑰苯胺溶液,摇匀,放置20 min后测定其吸光度。对照工作曲线y=0.0181x-0.0018,计算二氧化硫含量。

1.2.3 颜色测定 采用JC13-DC-P3A全自动测色色差仪检测果胚褐变情况。其中L*表示样品亮度,+表示偏白,-表示偏暗;a*代表样品红绿程度,+表示偏红,-表示偏绿,b*表示样品红蓝程度;+表示偏黄,-表示偏蓝。

1.2.4 质构测定 用EZ-SX500N质构仪测定,采用TPA模式测定。测定条件为,探头型号:TA5,直径12.7 mm;测前速率:1 mm/s;测试速率:2 mm/s;测后速率:5 mm/s;下压距离:5 mm;触发力大小:5 g[12]。

1.3 实验设计

1.3.1 单因素实验 固定温度80 ℃、时间 15 ℃,考察不同柠檬酸浓度(1%、2%、3%、4%、5%)对果胚二氧化硫残硫量以及质地色泽的影响。依次将上步所得最佳条件代入,考察不同温度(60、70、80、90、100 ℃)、时间(5、10 m、15、20、25 min)对果胚二氧化硫残硫量以及质地色泽的影响。

1.3.2 柠檬酸烫漂脱硫正交实验 根据上述单因素实验的结果,选择柠檬酸浓度、脱硫温度、脱硫时间为参试因子,正交实验法优选最佳脱硫工艺条件。正交实验的因素及水平设计见表1。

表1 因素和水平

Table 1 Factors and levels

水平因素A柠檬酸浓度(%)B水浴温度(℃)C水浴时间(min)127010238015349020

1.3.3 最佳柠檬酸烫漂脱硫工艺适用条件 采用亚硫酸氢钠溶液超声处理双华李果胚,得到一系列不同初始浓度,用最佳的酸烫漂脱硫进行处理后测二氧化硫残留量。

1.4 数据统计分析

实验数据采用Origin 8.5软件作图,SPSS Statistics 17.0.1软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 柠檬酸浓度对双华李果胚中二氧化硫残留量及色泽、质地的影响 如图1所示,当柠檬酸浓度在1%～4%范围内,随着柠檬酸浓度的增加,双华李果胚SO2残留量显著降低,脱除率明显增加(p<0.05);当柠檬酸浓度增加到4%时,SO2残硫量为0.94 g/kg,脱除率达到36.91%;之后再增加柠檬酸浓度,SO2残留量和脱除率变化不显著(p>0.05)。

图1 柠檬酸浓度对双华李脱硫效果的影响Fig.1 Effects of citric acid concentration on desulfurization rate of Shuanghua Plum

表2 不同柠檬酸浓度对双华李果胚色泽及质地影响

Table 2 Effects of citric acid concentration on Shuanghua Plum texture and color

柠檬酸浓度(%)质地色泽硬度(g)弹性(mm)咀嚼性(g)L∗a∗b∗12294±202a694±130a1133±151a4964±131c-187±194c3290±382b22246±288a683±107ab1072±236ab4940±185c-251±124c3482±372b32343±134b652±114b947±219c4692±209c-260±197bc3504±214ab42435±145c617±121c899±159d5367±196b-395±231b3640±456ab52529±224d597±137d877±134d5887±250a-416±188a3789±239a

注:不同字母表示在p<0.05水平差异显著，表3、表4同。

表3 不同脱硫温度对双华李果胚色泽和质地影响

Table 3 Effects of temperature on Shuanghua Plum color and texture

温度(℃)质地色泽硬度(g)弹性(mm)咀嚼性(g)L∗a∗b∗602894±202a994±198a1547±158a5367±196a-290±060c3789±239a702646±188b783±167b799±170b5049±173b-308±103c3640±357ab802244±167c652±214c747±242c4986±170bc-309±126c3471±206abc901849±23d617±256d572±230d4894±144bc-494±066b3424±214bc1001309±124e597±187e533±188e4737±100c-705±046a3276±144c

表2结果表明,在柠檬酸浓度为3%～5%范围内,随着柠檬酸浓度增加,双华李果胚硬度、咀嚼性显著增大,弹性显著下降(p<0.05),可能是由于柠檬酸浓度增加到3%时会对果胚造成一定硬化作用而引起。在柠檬酸浓度为4%～5%范围内,随着柠檬酸浓度增加,果胚L*值显著增加(p<0.05),a*、b*值随柠檬酸浓度增大绝对值变大,说明一定浓度的柠檬酸对双华李果胚有一定护色效果,且双华李果胚随柠檬酸浓度增大而能保持原有的果胚的黄绿色[14]。综合上述柠檬酸浓度对双华李果胚脱硫效果以及质地、色泽的影响,选择最佳的柠檬酸浓度为2%～4%进行实验。

2.1.2 脱硫温度对双华李果胚中二氧化硫残留及色泽、质地的影响 如图2所示,当脱硫温度在60～90 ℃范围内,随着温度的增加,双华李果胚SO2残留量显著降低,脱除率明显增加(p<0.05);当脱硫温度增加到90 ℃时,SO2残硫量为0.59 g/kg,脱除率达到60.74%;之后再增加温度,SO2残留量和脱除率变化不显著(p>0.05)。

图2 脱硫温度对双华李果胚脱硫效果的影响Fig.2 Effects of temperature on desulfurization rate of Shuanghua Plum

表3结果表明,随着脱硫温度增加,双华李果胚硬度、弹性、咀嚼性显著下降(p<0.05),尤其在温度达到100 ℃时,果胚硬度下降至13.09 g、弹性下降至5.97 mm、咀嚼性下降至5.33 g,这是由于温度过高使果胚组织结构破坏导致果肉松软。当温度达到80 ℃后,果胚L*值、b*值均显著下降(p<0.05),说明随着脱硫温度逐渐增加,双华李果胚颜色变深,原有的果胚黄绿色逐渐变暗。在温度达到100 ℃时,不管是质地特性,还是色泽均受到严重影响。过高的温度不仅破坏了果肉的组织结构、果皮破损而且可能会引起果胚发生褐变引起颜色加深[14]。综合上述脱硫温度对双华李果胚脱硫效果以及色泽质地的影响,选择脱硫温度为70～90 ℃进行实验。

2.1.3 脱硫时间对双华李果胚中二氧化硫残留及色泽、质地的影响 如图3所示,当脱硫时间在5～20 min范围内,随着时间的增加,双华李果胚SO2残留量显著降低,脱除率明显增加(p<0.05);当时间增加到20 min时,SO2残硫量为0.455 g/kg,脱除率达到69.45%;之后再增加时间,SO2残留量和脱除率变化不显著(p>0.05)。这是因为两相(液相水和固相果胚)之间溶质具有 扩散平衡的趋势,两相之间硫化物的浓度差使得双华李果胚中的硫化物不断溶出[15]。

图3 脱硫时间对双华李脱硫效果的影响Fig.3 Effects of time on desulfurization rate of Shuanghua Plum

表4 不同脱硫时间对双华李果胚色泽和质地影响

Table 4 Effects of time on Shuanghua Plum color embryo and texture

时间(min)质地色泽硬度(g)弹性(mm)咀嚼性(g)L∗a∗b∗52894±145a1094±148a1647±118a4928±267a-387±127a3555±100b102846±208a1083±127a1599±150a4843±069a-309±034a3519±200b152544±167b952±198b747±222b4883±147a-251±124a3606±179b202249±193c817±236c572±104c4862±147a-237±113a3514±072b252009±164d897±137d533±138d4879±201a-264±150a4098±141a

表6 方差分析

Table 6 Analysis of variance

因素变差平方和(SS)自由度(df)F值F005(2、2)F001(2、2)显著性A01382200677641999B02352341626331999C0069211999误差009622

表4结果表明,在脱硫时间15 min内,随着脱硫时间的增加,果胚质地影响不显著(p>0.05),在脱硫时间增加到15 min时,双华李果胚硬度、弹性、咀嚼性显著下降(p<0.05)。色泽上,脱硫时间增加对果胚L*值、a*值影响不显著(p>0.05);但当时间增加到25 min时,果胚的b*值增加到40.98,说明在90 ℃条件脱硫时间过长引起果胚轻微褐变。综合上述脱硫时间对双华李果胚脱硫效果以及质地和色泽的影响,选择脱硫时间10～20 min进行实验。

2.2 正交设计脱除二氧化硫残留的效果

以浸泡液∶双华李=5∶1(体积比)的比例浸泡脱硫,期间进行相应的加热处理后取样检测二氧化硫残留量。

表5 L9(34)正交实验表

Table 5 Table of L9(34)orthogonal experiment

实验号A柠檬酸浓度(%)B温度(℃)C时间(min)D(空列)残留量(g/kg)11111103±02121222111±02231333058±00142123104±02552231057±00162312078±00973132079±00183213071±00993321032±002K12720286025201920K22390239024702680K31820168019402330k10907095308400640k20797079708230893k30607056006470777R0300039301930253

结果如表5所示:根据极差分析得到最佳方案为 A3B3C3,即4%柠檬酸、90 ℃脱硫温度、脱硫时间15 min。由于该方案不在9组正交表中,因此对此条件进行验证实验,验证实验得到在此最佳条件下脱硫后,双华李果坯中的SO2残留量由1.49 g/kg降至 0.27 g/kg,脱除率达到 88.59%,并且双华李果胚仍然可保持着较好的外观和质地特性(数据略),表现为亮度略有下降,但硬度、气味等未见明显劣变。三因素对应的极差由大到小的顺序为 RB>RA>RC,即各因素对脱硫效果的影响,由大到小依次排列为水浴温度、柠檬酸浓度和水浴时间。值得注意的是,二氧化硫残留量随着柠檬酸浓度的增加以及温度的升高而降低,与单因素实验的趋势一致。

2.3 最佳柠檬酸烫漂脱硫工艺适用条件

从表7可以看出,在最佳的脱硫条件下,随着初始残硫量的增大,脱除后的残留量越大,并且在初始残硫量在1.57 g/kg以下时,此最佳脱硫条件脱硫后双华李果胚的残留量能达到国家标准规定凉果蜜饯中允许的最大残硫量(0.35 g/kg),当残硫量达到1.57 g/kg及以上时,此方法的脱除率能达到55%以上,但是无法达到国家标准中规定的残硫量。

表7 不同初始残硫量浓度脱硫后的残硫量

Table 7 Sulfur content after desulfurization to different initial concentrations

实验组初始残硫量(g/kg)脱硫后残硫量(g/kg)脱除率(%)1197087±00655842185060±00367573169044±00173964157034±00278345143030±00379026103024±0027670

3 结论

柠檬酸浓度、温度和时间都不同程度地影响双华李二氧化硫的脱除率。增加柠檬酸浓度、温度以及时间都能显著提高二氧化硫的脱除效果,但存在一定阈值,到达该值后,效果不显著,并且继续增加会引起果胚色泽加深和组织破损。

酸烫漂脱硫的优选工艺参数为:4%柠檬酸浓度、水浴温度90 ℃和水浴时间15 min。经该方法脱硫后,双华李果胚果肉中二氧化硫脱除率可达88.59%,并且果胚仍然保持着较好的外观与质地。达到国家标准限量要求,且与传统脱硫工艺相比,脱硫时间大大缩短。

二氧化硫的脱除率在最优柠檬酸烫漂脱硫条件下,随着双华李果胚的初始浓度增加呈先增大后减小的趋势。当双华李果胚残硫量达到1.57 g/kg以上时,采用此脱硫工艺无法达到其国家标准。

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Study on the technical parameters and quality of desulfurization in sulfited Shuanghua Plum by citric acid solution

SONG Qian,LIU Chun-hua,WANG Shuang,YANG Xiao-bin,ZHOU Ai-mei*,LIN Ri-gao,LIU Xin

(College of Food Science of South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

WiththesulfitedShuanghuaPlumbeingusedasmaterial,thedesulfurizationbycitricacidsolutionwasstudiedbyevaluatingthedesulfurizationrateandqualityoffruitembryo(includingcolor,texture)andthetechnicalparametersweredetermined.Resultsshowedthatcitricacidconcentration,temperature,waterbathtimeallhadagreateffectontherateofdesulfurization.Withinacertainrange,highercitricacidconcentrationanddesulfurizationtemperaturecouldsignificantlyimprovethedesulfurizationeffection,buthighertemperatureandlongertimecouldmakepeeldamagedanditspulpsofter.Theoptimalparametersoftheorthogonaldesignfordesulfurizationwere:4%ofcitricacidconcentration,90 ℃ofdesulfurizationtemperature,20minofwaterbathtime.Inthisoptimalcondition,theSO2removalrateoffruitembryothereachesto88.59%andthefruitembryostillmaintainagoodappearanceandtexture.

ShuanghuaPlum;desulfurization;citricacid;quality

2016-04-01

宋倩(1991-)，女，硕士研究生，研究方向：果蔬加工研究，E-mail：songq0609@163.com。

*通讯作者:周爱梅(1971-)，女，博士，教授，研究方向：水产品及农产品深加工研究，E-mail:zhouam@scau.edu.cn。

广东省省部产学研结合项目(2013B090600003)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)19-0107-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.012