鲜切淮山药防褐变技术
2020-01-13谷绒万国福陶琛昊
谷绒，万国福，陶琛昊
江苏食品药品职业技术学院（淮安 223003）
淮山药（Dioscorea opposita Thunb），别称淮山、山药，盛产于广东、江苏、安徽等地，为药食同源植物，营养价值极高，含有大量的蛋白质、淀粉、维生素B族、维生素C、维生素E、糖类、17种以上的氨基酸及铁、钙、碘、锌等人体不可缺少的无机盐和微量元素[1-2]。淮山药肉质细嫩，含有丰富的功能性成分，常食有益气健脾、增强人体免疫、提高记忆力、延缓衰老的功效[3]。近年来，我国淮山药种植和加工越来越被受重视，成为农村种植结构调整、地方经济增收的重要途径之一[4]。但因淮山药加工时鲜切极易褐变，严重影响产品品质，一直是精深加工过程中的重大技术难题，所以试验将鲜切淮山药防褐变技术作为研究重点，为淮山药后续加工提供一定的技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 材料与试剂
淮山药，淮安产；醋酸锌、氯化钙等，均为国产分析纯；柠檬酸、L-抗坏血酸、D-异抗坏血酸钠、氯化钠等，均为国产食品级添加剂。
1.1.2 仪器设备
CS-580A分光测色仪，杭州彩谱科技有限公司。
1.2 试验方法
1.2.1 操作流程
淮山药原料→挑选、清洗→去皮、切片→护色、保脆处理→沥干→色差测定
1.2.2 操作要点
1) 原料选择、清洗：选取粗细均匀的新鲜山药，剔除损伤霉变，清洗待用。
2) 去皮、切片：山药褐变主要原因是山药中的酚类物质接触空气中的氧气被氧化生成了带有颜色的醌类物质。试验考虑到金属对酚类物质褐变的影响，去皮、切片统一采用陶瓷刀具，切片厚度约3 mm。
3) 护色处理[3,5]：采用热烫和无硫护色液进行浸泡护色处理，冷却、沥干。
4) 保脆处理[5-7]：0.2%氯化钙溶液浸泡处理30 min，沥干。
5) 褐变度测定：通过分光测色仪测定色差值确定。
1.3 试验设计
1.3.1 热烫温度选择
将鲜切山药片分别在50，60，70，80和90 ℃条件下进行4 min热烫处理，测定色差值进行评价。
1.3.2 热烫时间选择
将鲜切山药片置于60 ℃温水中，分别热烫2，4，6，8和10 min，测定色差值进行评价。
1.3.3 护色剂选择
1.3.3.1 柠檬酸护色效果分析
分别配制0.10%，0.15%，0.20%，0.25%和0.30%的柠檬酸溶液[3]，将鲜切山药片浸泡1 h，测定色差值进行评价。
1.3.3.2 醋酸锌护色效果分析
分别配制0.010%，0.015%，0.020%，0.025%和0.030%的醋酸锌溶液[5]，将鲜切山药片浸泡1 h，测定色差值进行评价。
1.3.3.3 氯化钠护色效果分析
分别配制2%，3%，4%，5%和6%的氯化钠溶液，将鲜切山药片室温浸泡1 h，测定色差值进行评价。
1.3.3.4 D-异抗坏血酸钠护色效果分析
分别配制0.010%，0.015%，0.020%，0.025%和0.030%的D-异抗坏血酸钠溶液，将鲜切山药片室温浸泡1 h，测定色差值进行评价。
1.3.3.5 L-抗坏血酸护色效果分析
分别配制0.015%，0.030%，0.045%，0.060%和0.075%的L-抗坏血酸溶液[3]，将鲜切山药片室温浸泡1 h，测定色差值进行评价。
1.3.4 护色剂复配设计
通过5种护色剂护色效果的单因素试验比较，筛选出三种效果最好的护色剂，进一步进行护色剂复配响应面试验设计并测定色差值[7]。
1.3.5 复配护色剂的最佳浸泡时间选择
将鲜切山药片置于复配组合护色液中，室温条件下分别浸泡0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 h，对比不同浸泡时长后的山药的色差，确定最佳浸泡时间。
1.4 评价方法
1.4.1 感官评价
试验从截面颜色、光泽、褐斑数目、质地四方面进行鲜切山药的护色效果评价。满分100分，权重各占25%，10人评价取平均值，结果保留整数。感官评价表见表1。
表1 感官评价表
1.4.2 色差值测定
先进行CS-580A分光测色仪黑板、白板值校正，然后再测定护色后的淮山药片白度，得明度差ΔL，明度差ΔL值越小则表明褐变反应越小，护色效果越好，反之亦然。
2 结果与分析
2.1 热烫温度选择
加热可以钝化多酚氧化酶从而抑制褐变，但过高的温度会使鲜切山药熟化变软影响品质。由图1可知，当热烫温度为50 ℃时，因温度较低钝化作用不明显，明度差ΔL较高，护色效果较差，随着温度不断升高，ΔL逐渐减少并保持水平，护色效果变得稳定。再结合感官评价，试验最终确定60 ℃为热烫温度。
图1 热烫温度对鲜切山药护色效果的影响
2.2 热烫时间选择
由图2可知，在60 ℃条件下，护色效果随时延长，感官评价呈现先增后降的趋势，ΔL先降后趋于平稳，护色效果逐渐稳定。两者结合考虑，试验确定60℃条件下热烫时间为6 min。
图2 热烫时间对鲜切山药护色效果的影响
2.3 护色剂选择
2.3.1 柠檬酸浓度选择
由图3可知，随着护色剂柠檬酸浓度的增加，ΔL呈先降后升趋势，感官评价呈先增后降趋势，当柠檬酸浓度为0.25%时，两指标均达到最佳，护色效果最好。故选柠檬酸浓度为0.25%进行后续试验。
2.3.2 醋酸锌浓度选择
由图4可知，随着护色剂醋酸锌浓度的增加，鲜切山药感官评价呈现先增后降的趋势，但明度差ΔL波动较大，不稳定。两指标结合考虑，试验选定醋酸锌浓度为0.015%进行后续试验。
2.3.3 氯化钠浓度选择
由图5可知，随着护色剂氯化钠浓度的增加，ΔL呈先降后升趋势，感官评价呈先增后降趋势，并且两指标数值变化均较大。当氯化钠浓度为4%时，两指标均达到最佳，护色效果最好。故选氯化钠浓度为4%进行后续试验。
图3 柠檬酸浓度对鲜切山药护色效果的影响
图4 醋酸锌浓度对鲜切山药护色效果的影响
图5 氯化钠浓度对鲜切山药护色效果的影响
2.3.4 D-异抗坏血酸钠浓度选择
由图6可知，随着护色剂D-异抗坏血酸钠浓度的增加，ΔL先下降后期平稳，感官评价先上升后期平稳，且当D-异抗坏血酸钠浓度为0.02%时，护色效果趋于稳定。故选择D-异抗坏血酸钠浓度为0.02%进行后续试验。
2.3.5 L-抗坏血酸浓度选择
由图7可知，随着护色剂L-抗坏血酸浓度的增加，ΔL呈先降后升趋势，感官评价呈先增后降趋势。当L-抗坏血酸浓度为0.06%时，两指标均达到最佳，护色效果最好。故选L-抗坏血酸浓度为0.06%进行后续试验。
图6 D-异抗坏血酸钠浓度对鲜切山药护色效果的影响
图7 L-抗坏血酸浓度对鲜切山药护色效果的影响
2.3.6 护色剂复配设计
结合明度差ΔL和感官评价两个指标，比较上述5种护色剂的效果，发现以L-抗坏血酸护色效果为最好，其次是柠檬酸和D-异抗坏血酸钠，最后是醋酸锌和氯化钠。所以试验选取L-抗坏血酸、D-异抗坏血酸钠和柠檬酸三种护剂进行复配设计，以明度差ΔL作为评价指标，运用软件Design-Expert 8.0进行三因素响应面试验设计[8-10]。因素水平表见表2，结果见表3。
将表3结果代入Design-Expert 8.0.6进行方差分析得回归方程：Y=+1.44+0.5A+0.28B+0.15C+0.047AB-2.5×10-3AC+0.08BC+0.81A2+1.01B2+0.32C2。其中：Y为明度差ΔL，A为L-抗坏血酸浓度，B为D-异抗坏血酸钠浓度，C为柠檬酸浓度。对多元回归方程进行方差析，结果见表4。
由表4可知，回归方程的F=0.000 3＜0.01，即检验结果为回归方程差异极显著，方程失拟项p=0.181 7＞0.05，即差异不显著，复相关系数R2=0.965 8，说明回归方程拟合程度很好。进一步对回归方程进行分析，结果见图8～图10。
表2 Box-Behnken试验因素水平设计
表3 Box-Behnken试验设计表及其结果
表4 多元回归方程方差分析
图8 L-抗坏血酸与D-异抗坏血酸钠的复配对鲜切山药护色效果影响
图9 L-抗坏血酸与柠檬酸浓的复配对鲜切山药护色效果影响
图10 D-异抗坏血酸钠与柠檬酸的复配对鲜切山药护色效果影响
根据方差分析结果对护色剂复配优化，明度差ΔL理论值为1.371 4，最佳配方条件为L-抗坏血酸0.06%、D-异抗坏血酸钠0.02%、柠檬酸0.24%。进行验证试验，取ΔL三次平均值，为1.44，证明了回归方程的可行性。
2.4 复配护色剂的最佳浸泡时间选择
由图11可知，L-抗坏血酸0.06%、D-异抗坏血酸钠0.02%、柠檬酸0.24%复配后对鲜切山药片进行不同时间浸泡。随时间延长，ΔL先下降后期平稳，感官评价呈现先上升后期也出现较为平稳的趋势，两者结合考虑，当浸泡时间为1.5 h时，护色效果最好。故试验选择复配护色剂的最佳浸泡时间为1.5 h。
图11 复配护色剂不同浸泡时间对鲜切山药护色效果的影响
3 结论
山药中富含多酚类物质，极易发生氧化褐变。通过研究鲜切山药护色的主要影响因素（热烫温度、热烫时间、护色剂及浸泡时间），运用单因素试验设计和响应面试验设计最终确定了护色工艺条件：鲜切山药片在60 ℃条件下热烫6 min后冷却至室温，再浸泡于含有L-抗坏血酸0.06%、D-异抗坏血酸钠0.02%、柠檬酸0.24%的混合护色液中1.5 h。用此方法护色得到的淮山药色泽润白、质地脆嫩、无异味、空气中较长时间存放不变色。
