姜脯无硫护色工艺研究

侯婴惠，张璐，位思清，乔旭光，唐晓珍，*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2.山东省外贸职业学院，山东泰安271000）

姜脯无硫护色工艺研究

侯婴惠1，张璐1，位思清2，乔旭光1，唐晓珍1，*

（1.山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2.山东省外贸职业学院，山东泰安271000）

为解决含硫护色剂的危害，以柠檬酸、氯化钠、抗坏血酸、植酸结合烫漂对姜脯进行护色处理，研发一种无硫护色剂。结果表明，这4种试剂复合的效果优于单独处理，利用各种护色剂的协同作用，通过正交优化试验得到护色效果较好的护色剂组合：0.7%柠檬酸+1.5%氯化钠+0.2%植酸+0.5%抗坏血酸在100℃条件下浸泡15 min，姜脯的L*值可达46.85。此复合护色剂护色效果与0.3%的亚硫酸氢钠相当，可以予以代替亚硫酸氢钠进行姜脯护色。

姜脯；色差；褐变；复合护色剂

果脯蜜饯是以各种水果、蔬菜为原料，用糖、蜂蜜等进行腌渍或煮制后，经过干燥或不经干燥，具有一定形态，晶莹、饱满、具光泽、半透明不粘手的一类糖制品。目前果脯生产中，主要的护色手段是熏硫或浸硫法。二氧化硫的抗氧化性对果蔬有防腐及护色作用[1-2]，同样，适量摄入二氧化硫是不会对身体造成伤害，但近年来因食用含二氧化硫超标的食物引起的过敏反应的现象越来越多[3]。急性二氧化硫中毒可引起眼、鼻、黏膜刺激症状，严重时产生喉头痉挛、喉头水肿、支气管痉挛，大量吸入可引起肺水肿、窒息、昏迷甚至死亡[4-7]。国际上多个国家和地区食品药品监督管理总局对二氧化硫的使用均有明确的规定。联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（JECFA）对二氧化硫进行了安全性评估，并制定了每日允许摄入量（ADI）为 0～0.7 mg/kg bw[8]为保障国民健康，生产上多采用无硫配方或热烫等方式加工处理各类食品[9-11]。生产上常用的无硫护色液是柠檬酸、盐酸、EDTA二钠、氯化钙、抗坏血酸和食盐等溶液。陈佩等[12]研究了烫漂工艺及柠檬酸和异抗坏血酸复合无硫护色剂对带壳花生的护色效果，有效防止带壳花生在加工过程中的褐变，且避免了含硫护色剂残留的问题，提高了产品安全性。李静等[13]采用适宜热烫条件来保持双孢蘑菇片品质和颜色，与未热烫样品相比，热烫可使双孢蘑菇片亮度L*值下降11.23%～30.63%，而色度变化不大，但总色差从10.12±0.55增到22.86±0.21，在此条件下能较好的保持双孢蘑菇片的营养品质和颜色。抗坏血酸[14-16]主要来源新鲜水果和蔬菜，是高等灵长类动物与其他少数生物的必需营养素。天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中，人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的[17-19]。植酸[20-22]是从植物种籽中提取的一种有机磷酸类化合物。这些酸不但安全无毒，而且有一定营养保健作用都能够抑制氧化、控制褐变反应，达到食品护色保鲜的目的。所以本文选择抗坏血酸、氯化钠和植酸、柠檬酸等金属离子螯合剂作为无硫护色剂原料，考察其复合配方对姜脯护色的效果，以求研发出一种新的无硫护色剂用于我们研发的姜脯产品中，从而保证姜脯的食品安全。

1 材料与方法

1.1 试验材料

姜芽：山东江海食品科技有限公司；柠檬酸、氯化钠、抗坏血酸：天津市凯通化学试剂有限公司；植酸：Solarbio。

1.2 试验仪器

202A-1电热恒温干燥箱：山东省龙口市电炉制造厂；CR-104型色差仪：济南精达仪器设备有限公司；BS-105A型电子天平：上海友声衡器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

原料→切分→修整→清洗→护色液浸泡→烫漂→糖煮→糖渍→烘烤→成品

1.3.2 操作要点

取新鲜姜芽，手工切块、整形，备用。将试验用的姜芽放在护色液中浸泡，而后于100℃条件下烫漂，将烫漂后的姜芽放入锅中糖煮，糖渍，最后烘烤成品。

1.3.3 试验设计

以褐变度作为指标，单因素试验考察几种护色液对姜脯外观品质的影响；采用正交试验法，考察不同配比的护色液对姜脯外观色泽的影响，优选出最佳的护色液组合。

1.3.4 指标测定

采用CIE标准色度学系统，使用WSC-S色差计测量姜脯的L*值，并以L*值的大小来比较试验样品处理前后的色泽变化程度。L*值表示色泽的明暗度，L*值=0表示黑色，L*值=100表示白色，值越大，表示亮度越高、褐变越轻，值越小，表示褐变越严重。

1.3.5 数据分析

用SPSS17.0软件对数据进行分析，试验结果均为3次结果的平均值。差异分析采用Ducan法进行分析比较。

2 结果与讨论

2.1 氯化钠浓度对姜脯色泽的影响

将选好的原料姜经清洗整形后，于0.15%植酸、0.50%柠檬酸、0.50%抗坏血酸以及浓度分别为0.00%、0.50%、1.00%、1.50%、2.00%氯化钠溶液中护色15 min，沸水烫漂后进行糖煮、浸糖，烘干，得到氯化钠浓度对姜脯色泽变化的影响结果见图1。

图1 氯化钠对姜脯色泽变化的影响Fig.1 Effect of sodium chloride on color change of ginger

通过图1可以看出，姜脯色泽亮度随着氯化钠浓度的增加而上升。这是因为随着氯化钠浓度的增加，姜芽的含盐量逐渐升高，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，进而抑制褐变的发生，所以浸泡的时间越长姜脯的色泽亮度也就越低。通过差异显著分析可知氯化钠浓度为1.00%时极显著高于0.50%（p＜0.01）而不显著低于1.5%和2%（p＞0.05），所以选择1.00%的氯化钠浓度。

2.2 植酸浓度对姜脯色泽变化的影响

在1.00%氯化钠、0.50%柠檬酸、0.50%抗坏血酸以及浓度分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%的植酸中护色15 min，沸水烫漂后糖煮、浸糖，烘干，得到植酸浓度对姜脯色泽变化的影响结果见图2。

图2 植酸浓度对姜脯色泽变化的影响Fig.2 Effect of phytic acid concentration on color change of ginger

植酸是维生素B族的一种肌醇六磷酸酯，其环状对称的分子结构，对促进氧化作用的微量金属离子有很强的螯合作用，且植酸与金属离子形成的络合物不能活化氧分子，使氧较难实现对双键的加成反应或形成氢过氧化物，对植酸浸泡后的姜芽也能起到一定的稳定色泽的作用[23-24]。通过图2可以看出，随着植酸浓度的升高，姜脯色泽的亮度逐渐升高，在植酸浓度达到0.20%时最佳，而0.20%与0.25%时差异不显著（p＞0.05），所以选择0.20%的植酸浓度。

2.3 抗坏血酸浓度对姜脯色泽变化的影响

在1.00%氯化钠、0.20%植酸、0.50%柠檬酸以及浓度分别为 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%抗坏血酸中护色15min，沸水烫漂后进行糖煮、浸糖，烘干，得到抗坏血酸浓度对姜脯色泽变化的影响结果见图3。

图3 抗坏血酸浓度对姜脯色泽变化的影响Fig.3 Effect of ascorbic acid concentration on color change of ginger

抗坏血酸具有较强的还原性，对氧化褐变反应中氧分子有很强的结合能力，可降低褐变反应过程中的氧分子浓度，进一步抑制褐变反应速率，强化了护色作用[25-27]。图3显示，抗坏血酸浓度在0.1%～0.5%时，姜脯色差值随着抗坏血酸浓度增加而极显著增大（p＜0.01），而在 0.50%～0.90%时，色差值差异不显著（p＞0.05），所以选择0.50%的抗坏血酸浓度。

2.4 柠檬酸浓度对姜脯色泽变化的影响

在1.00%氯化钠、0.20%植酸、0.50%抗坏血酸以及浓度分别为 0.10%、0.30%、0.50%、0.70%、0.90%柠檬酸中护色15 min，沸水烫漂后进行糖煮、浸糖，烘干，得到柠檬酸浓度对姜脯色泽变化的影响结果见图4。

图4 柠檬酸浓度对姜脯色泽变化的影响Fig.4 Effect of citric acid concentration on color change of ginger

引起姜脯褐变的主要原因是生姜中多酚类物质在多酚氧化酶作用下氧化生成醌类，而后者进一步聚合成黑褐色的物质所致。这类反应需要4个因素才能进行，即氧、多酚氧化酶、底物和铜离子。抑制此类反应可通过除氧、降低活性铜离子和底物浓度或钝化酶来达到。柠檬酸可降低pH值以及从PPO位点螯合Cu2+，从而对姜脯进行护色[28-29]，但过高浓度的柠檬酸影响姜脯的口感[30]。

通过图4可以看出，当柠檬酸浓度少于0.5%时，随着柠檬酸浓度的增加姜脯色泽亮度极其显著升高（p＜0.01），当柠檬酸浓度高于0.5%时却增加缓慢，0.5%～0.9%之间差别不显著（p＞0.05），考虑到过高的柠檬酸浓度会破坏姜脯的口感，所以选择0.5%的柠檬酸浓度。

2.5 护色液浸泡时间对姜脯色泽变化的影响

在1.00%氯化钠、0.20%植酸、0.50%抗坏血酸以及浓度分别为0.50%柠檬酸中护色，设置护色液浸泡时间为 5、10、15、20、25 min，沸水烫漂后进行糖煮、浸糖，烘干，得到浸泡时间对姜脯色泽变化的影响结果见图5。

图5 柠檬酸浓度护色液浸泡时间对姜脯色泽变化的影响Fig.5 Effect of citric acid concentration on the color change of ginger

由图5可以看出，随着姜芽在复合护色液中的浸泡时间的延长姜脯的色泽亮度极显著增加（p＜0.01）到15 min后趋于平缓，15、20、25 min之间差异不显著（p＞0.05），这是因为姜芽中的多酚氧化酶的活性在一定作用时间后受到抑制，时间的延长对其活性变化影响较小。故选择浸泡15 min。

2.6 复合护色液护色工艺优化

为进一步考察几种护色方法的协同护色作用，减少添加剂的使用量，采用正交试验法，研究复合护色液对姜脯色泽的影响。正交试验的设计方案及结果如表 1、表 2。

表1 正交试验因素水平列表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

通过对正交表进行极差和方差分析可知，对姜脯色泽变化影响的因素依次为：植酸浓度（C）＞柠檬酸浓度（B）＞抗坏血酸浓度（D）＞氯化钠浓度（A），其最佳因素水平组合为C3B3D2A3。由于此组合不在正交表中，按照最佳因素水平组合进行验证试验，得到最佳浓度组合为：柠檬酸0.70%、抗坏血酸0.50%、植酸0.20%、氯化钠1.50%，在此护色液浸泡时间为15 min，烫漂温度为80℃，此姜脯L*值为46.85，大于此正交表中的最好值43.14。

表2 正交试验结果Table 2 Results of orthogonal test

表3 方差分析结果Table Analysis of variance results

2.7 亚硫酸氢钠与复合护色剂的效果比较

按照试验得到的复合护色剂的最佳配方对姜脯进行护色，与0.3%亚硫酸氢钠护色效果进行比较，结果如图6。

图6 亚硫酸氢钠与复合护色剂的效果比较Fig.6 Comparison of the effect of sodium bisulfite and complex color protection agent

通过图6可知，使用亚硫酸氢钠与复合护色剂处理姜脯前后姜脯色泽L*值都有极显著增加（p＜0.01），且增加程度相当，说明复合护色剂对姜脯的护色效果与0.3%的亚硫酸氢钠护色效果相当，而此方法所得姜脯不含对人体有害的硫，所用护色剂柠檬酸、植酸、抗坏血酸等也都对人体有益，比亚硫酸氢钠护色更加保健、安全，可以代替亚硫酸氢钠进行姜脯护色。

3 结论

利用植酸、氯化钠、抗坏血酸和柠檬酸组成的复合护色剂结合烫漂工艺可较好地抑制酶促褐变，可较好地保持姜脯色泽，其较佳的护色条件为：复合护色剂的浓度分别为0.7%柠檬酸、1.5%氯化钠、0.2%植酸、0.5%抗坏血酸，浸泡时间为15 min，姜脯的L*值可达46.85。此复合护色剂护色效果与0.3%的亚硫酸氢钠相当，可以予以代替亚硫酸氢钠进行姜脯护色。

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Study on Sulfur Free Color Protection of Ginger Candied

HOU Ying-hui1，ZHANG Lu1，WEI Si-qing2，QIAO Xu-guang1，TANG Xiao-zhen1，*
（1.Food Science and Engineering College of Shandong Agricultural University，Tai'an 271018，Shandong，China；2.Shandong Foreign Trade Vocational College，Tai'an 271000，Shandong，China）

One kind of sulfur free color fixative combined citric acid，sodium chloride，ascorbic acid，phytic acid with hot was developed to solve the harm of sulfur color fixative.The results showed that the four kinds of reagent complex was better than separate use of the synergies of the various color protection agent，color fixative combination to get better color protection through orthogonal optimization experiments：0.7%citric acid+1.5%sodium chloride+0.2%phytic acid+0.5%ascorbic acid under the condition of 100℃for 15 min，ginger pulp L*value could reach 46.85.The effect of compound stabilizer.color-protecting color with 0.3%sodium bisulfite could be instead of sodium bisulfite to ginger pulp color.

ginger candied；chromatism；browning；composite color fixative

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.014

山东省2016年度农业重大应用技术创新项目（2130106）；山东省自然科学基金（ZR2014CM035）；国家科技支撑计划子课题（2012BAD33B07）；泰安市科技发展项目（20113075）

侯婴惠（1990—），女（汉），硕士，研究方向：食品科学，功能因子的提纯与功能食品开发。

*通信作者：唐晓珍（1969—），女，副教授，博士，研究方向：功能因子的提纯与功能食品开发。

2017-01-20