百合加工无硫护色技术的研究

李 华，赵

百合（Lily），含有蛋白质、多糖、微量元素等营养成分[1]，可供药用或食用，是卫生部首批颁布的“药食兼用”珍贵植物资源[2]，作为中药材可广泛用于抗疲劳、抗衰老、润肺、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、降血糖等方面[3-7]，作为蔬菜也具有悠久的食用历史。百合保鲜期短，新鲜百合的食用受到季节的限制，故可将百合加工成百合干、百合淀粉和百合罐头等产品，以满足消费者的需要[8]。但是在百合的贮藏、加工过程中，由于多酚氧化酶（PPO）等的存在会引起褐变，导致百合产品品质下降，影响市场竞争力。

传统的果蔬护色方法常用硫熏和亚硫酸盐。在果蔬加工贮藏过程中使用硫磺熏蒸，利用残留于产品上的亚硫酸根离子的强还原作用来抑制酶活性[9-10]。硫可导致哮喘，亚硫酸盐抑制褐变经济有效、操作简便[11]，但对人体健康有害，可能会引起过敏、癌症等疾病，美国FDA已将其从一般安全物质目录中去掉[12-13]，我国相关食品法规等对其使用也有严格限制。因此，研究高效安全的褐变抑制剂已成为发展趋势。

目前，国内外对板栗[14]、苹果[15]、梨[16]等果蔬抑制酶促褐变的护色研究报道较多，而有关百合护色的报道则相对较少，大多集中在百合的营养价值和各种理化性质等方面的研究[17-18]。为抑制百合加工过程中的褐变，试验通过筛选组合护色剂，以期找到能替代硫的安全、高效护色剂组合，从而提高百合产品的品质和附加值，丰富产品种类，促进百合产业的良性发展，这也是我国食品工业发展的需要。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜百合，无病虫害、无任何机械损伤，真空包装；邻苯二酚、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、苹果酸、异抗坏血酸钠、壳聚糖、L-半胱氨酸、精氨酸、木瓜蛋白酶、谷胱甘肽、柠檬酸等，均为分析纯。

TP-214型电子分析天平，北京塞利多斯仪器系统有限公司产品；723型分光光度计，上海精密仪器厂产品；FW100型高速万能粉碎机，杭州汇尔仪器设备有限公司产品；高速冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂产品；DZKW-D1型数显电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器厂产品；电热恒温干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；PHS-25型酸度计，上海精密科学仪器有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 粗酶液的制取

根据李新华等人[19]的提取方法，并进行改进。将新鲜百合洗净切片、粉碎，称取5 g糊状样品，并加入4 mL预冷的磷酸盐缓冲溶液（pH值为6.84），在8 000 r/min的转速下冷冻离心，上清液即为粗酶液。

1.2.2 单因素护色试验

选择对褐变有影响的酸化剂、螯合剂、抑酶剂、天然提取物等试剂作为护色剂来进行护色试验。将新鲜百合洗净切片、粉碎，分别称取5 g糊状样品浸渍于25 mL不同质量分数（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%）的苹果酸等护色剂溶液中，并加入4 mL预冷的磷酸盐缓冲溶液（pH值6.84），护色25 min后，在8 000 r/min的转速下冷冻离心，再分别测定其对褐变度的影响，找出护色效果较好的护色剂。

1.2.3 正交试验

在单因素试验的基础上，选用护色效果较好的护色剂进行复配，进一步进行正交试验，找出最佳复配效果。

1.2.4 评价抗褐变效果的指标

果蔬在加工时，组织受损，导致氧侵入，酶原被激活，酚类经酶的催化作用氧化为醌类，进一步与细胞内的蛋白质等反应，发生褐变现象[20]。褐变的程度可直接反映护色液的防褐效果，因而褐变度成为抗褐变、护色的一个重要指标[21]。

1.2.5 褐变度的测定

采用消光值法[22]，参照文献方法并加以改进，分别取0.2%邻苯二酚溶液2 mL和离心后的上清液，在25℃的恒温水浴锅中加热10 min后，取出2种溶液并迅速混合均匀，在420 nm处测量吸光度。结果以A420×10表示褐变度。

2 结果与分析

2.1 单一护色剂的护色效果

使用苹果酸、异抗坏血酸钠、壳聚糖、L-半胱氨酸、精氨酸、木瓜蛋白酶、谷胱甘肽等进行护色试验后，根据安全高效原则选择苹果酸、异抗坏血酸钠和半胱氨酸进行正交试验，其相应机理及对褐变的影响讨论如下。

2.1.1 苹果酸对百合褐变度的影响

苹果酸是一种重要的有机羧酸，广泛存在于果蔬中，能降低产品的pH值或者具有络合金属离子的作用，可作调酸剂和保鲜剂，抑制PPO的活性，从而减缓加工果蔬的酶促褐变发生[23]。大多PPO最适pH值在6.0～7.4，在pH值降至4.0以下，PPO几乎完全失去活性。因此可加入适量的pH值调节剂调酸以降低pH值的方法来抑制果蔬褐变的发生率[24]。选取苹果酸质量分数为0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%进行试验。

不同质量分数的苹果酸溶液对百合褐变度的影响见图1。

图1 不同质量分数的苹果酸溶液对百合褐变度的影响

由图1可知，不同质量分数的苹果酸抗褐变的效果不同，0.6%～1.0%内护色效果显著，随着苹果酸质量分数的增大，褐变度不断减小。当质量分数为0.8%时，抗褐变效果最好。

2.1.2 L-半胱氨酸对百合褐变度的影响

L-半胱氨酸（L-Cys） 作为组成蛋白质的20种氨基酸之一，可溶，无毒副作用，含有巯基（-SH），是一种安全高效的天然褐变抑制剂，对多种果蔬（如苹果、马铃薯等）体内的PPO都有抑制作用[25-26]，作为无硫护色的替代品很有潜力。L-Cys作为一种还原剂，既能消耗果蔬组织中的氧，又可与酶促褐变底物反应生成的醌类化合物进行加成或还原，使其不再形成黑色素[27-28]。选取L-Cys质量分数为0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%进行试验。

不同质量分数半胱氨酸溶液对百合褐变度的影响见图2。

图2 不同质量分数L-Cys溶液对百合褐变度的影响

由图2可知，不同质量分数的L-Cys抗褐变的效果不同，质量分数0.4%～1.0%时护色效果显著，随着L-Cys质量分数的增大，褐变度不断减小。当质量分数为1.0%时，抗褐变效果最好。

2.1.3 异抗坏血酸钠对百合褐变度的影响

异抗坏血酸钠既能抑制PPO本身的催化作用，作为酶分子中铜离子的螯合剂，通过-OH与多酚氧化酶的辅基铜离子螯合，并能被多酚氧化酶直接氧化，起到竞争性抑制剂的作用，同时又有较强的还原性，作为醌的还原剂，能将PPO形成的产物醌还原为酚，阻止它们转化为有色物质，并且还能消耗反应体系中的氧[27，29]。选取异抗坏血酸钠质量分数为0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%进行试验。

不同质量分数异抗坏血酸钠溶液对百合褐变度的影响见图3。

图3 不同质量分数异抗坏血酸钠溶液对百合褐变度的影响

由图3可知，不同质量分数的异抗坏血酸钠抗褐变的效果不同，质量分数0.2%～0.8%时护色效果显著，随着异抗坏血酸钠质量分数的增大，褐变度不断减小。当质量分数为0.8%时，抗褐变效果最好。

2.2 复合护色剂对百合褐变度的影响

进行一系列的单因素试验后，分别选取0.4%，0.6%，0.8%，1.0%的苹果酸；0.2%，0.4%，0.6%，0.8%的异抗坏血酸钠；0.4%，0.6%，0.8%，1.0%的半胱氨酸进行正交试验，对复合护色剂进行优化。

正交试验因素与水平设计见表1，正交试验方案与结果见表2。

表1 正交试验因素与水平设计/%

由正交极差分析可知，因素的主次关系为异抗坏血酸钠＞苹果酸＞L-半胱氨酸，试验结果中整体的吸光度都低，与单因素护色剂处理相比，护色效果都有提高。如表2所示，该试验条件下质量分数分别为苹果酸0.4%，异抗坏血酸钠0.8%，L-半胱氨酸溶液1.0%时吸光度最小，褐变度仅为2.75。但由表2极差统计分析可知，应选择苹果酸0.8%，异抗坏血酸钠0.2%，L-半胱氨酸溶液0.8%为最优的护色剂组合。

3 结论

不同种类及质量分数的护色剂对百合褐变的抑制作用不同，根据安全高效原则选择苹果酸、异抗坏血酸钠和半胱氨酸做进一步的正交试验。结果表明，苹果酸质量分数0.8%，异抗坏血酸钠质量分数0.2%，L-半胱氨酸溶液质量分数0.8%为最优的护色剂组合。复合护色剂组合中各成分安全可靠，可作为硫的替代物在生产实践中应用。

表2 正交试验方案与结果

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