广西大果山楂无硫护色工艺的研究

磨正遵 吴凤莲 李定金

摘要：广西大果山楂是2000年经过潘中田教授栽培改良的本地特有山楂，种植于广西贺州、百色、桂林等地区，资源丰富。大果山楂在加工切片过程中容易发生褐变，造成农产品资源浪费。为了解决广西大果山楂果实在加工过程中的褐变问题，本研究以广西大果山楂果实为原料，△E值作为指标，并进行单因素试验对大果山楂果实切片护色的工艺，探討抗坏血酸、CaCl2、茶多酚、壳聚糖、NaCl  5种护色剂对护色效果的影响，选择护色效果较好的抗坏血酸、CaCl2、NaCl作正交实验。按正交表L9（34）正交试验得到最佳工艺条件为：0.3%抗坏血酸+0.2%CaCl2+0.5%NaCl；△E值为7.83，褐变变化量最小，效果最好。

关键词：广西大果山楂；加工切片；无硫护色

中图分类号：TS255.41 文献标志码：A

Study on Sulfur-Free Color Protection Technology of Guangxi Malus doumeri （Bois） Chev.

MO Zhengzun1， WU Fenglian2*， LI Dingjin3

（1Guangxi College of Physical Education; Nanning， Guangxi 530000， China; 2Guangxi Vocational College of Agricultural Engineering， Chongzuo， Guangxi 532200， China; 3Hezhou University， Hezhou， Guangxi 542800， China）

Abstract： Guangxi Malus doumeri （Bois） Chev.， a local unique hawthorn cultivated and improved by Professor Pan Zhongtian in 2000， was planted in Hezhou， Baise， Guilin and other areas in Guangxi in large quantities. M. doumeri was prone to brown during processing and slicing， resulting in waste of agricultural products. In order to solve the problem of browning during processing， this study took Guangxi M. doumeri as raw material， △E value as an index and conducted a single factor experiment on color protection technology of sliced hawthorn fruit in Guangxi and investigate the influence of 5 color protectants （ascorbic acid， CaCl2， tea polyphenol， chitosan and NaCl） on the color protection. Among the color protectants， scorbic acid， CaCl2 and NaCl with better color protection effect were selected for orthogonal experiment. Taking orthogonal experiment of orthogonal table L9（34） and the experiment result into account， the optimal process conditions are： 0.3% ascorbic acid + 0.2%CaCl2 +0.5%NaCl， △E=7.83， leading to the least browning and the best effect.

Keywords： Guangxi Malus doumeri （Bois） Chev.; processing and slicing; sulfur-free color protection

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge），又名为山里红、红果等，蔷薇科山楂属落叶乔木，在2015年版的《中国药典》中将大果山楂收录[1]。山楂有南北山楂之分，南方的大果山楂是2000年经过潘中田教授栽培改良的本地特有的山楂品种，现在广西贺州、百色、桂林的地区有种植，资源丰富，产量很高，单果重75～100 g，含糖量达10.23%～14.25%[2]。近年来临床试验表明，山楂具有降血压血脂[3]、抗心律不齐[4]、抗自由基活性等功效[5]。但是由于山楂不耐贮藏，靠常规的保鲜方法不能解决贮藏问题，且广西大果山楂[Guangxi Malus doumeri （Bois） Chev.]果实内部含有一种氧化酶，引起酶促褐变，在加工的过程中容易导致大果山楂褐变产生黑色素，影响果蔬的品质[6]，丰富的产量与山楂生产加工能力不对称，严重制约广西山楂产业的发展。而目前能抑制褐变主要是亚硫酸及盐类等化学药剂，应用于熏硫法或浸泡硫法。二氧化硫的抗氧化性对果蔬有护色作用[7-8]，但是这种化学物质对人体具有副作用，会引起一些过敏反应[9]，严重时会造成粘膜刺激，引起水肿等症状[10-13]，且因残毒及污染，二氧化硫己被美国食品药品管理局（FDA）禁止用于果蔬护色保鲜。目前，前人对北方品种的山楂果实加工护色的研究较多，对广西大果山楂加工护色研究较少，且在广西大果山楂大规模加工过程中存在使用有害人体护色剂的现象。为了解决广西大果山楂果实在加工过程中的褐变问题，本试验通过单因素及正交试验比较抗坏血酸、CaCl2、茶多酚、NaCl、壳聚糖5种无硫护色剂效果，选出最好的3种护色剂，研究山楂果在加工过程中抑制山楂果的褐变，避免了含硫护色剂使用。

1 材料与方法

1.1 材料试剂

大果山楂：采摘自广西贺州学院大果山楂种植基地。CaCl2：连云港科德化工有限公司，食品级。茶多酚：广州鸿易食品有限公司，食品级。抗坏血酸：江西德兴市百勤有限公司，食品级。壳聚糖：国药集团化学试剂有限公司，食品级。NaCl：中国盐业总公司，食品级。主要仪器与设备：CR-10色差仪，日本柯尼卡美能达有限公司计。JJ-1000型电子天平：双杰测试仪器有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 工艺流程

将大果山楂用清水洗净后去掉核，切成约5 mm厚的薄片，放入抗坏血酸、CaCl2、茶多酚、壳聚糖、NaCl  5种护色剂的5个浓度梯度中浸泡30 min处理，对照组采用纯净水处理，后捞出沥干用CR-10色差仪测定果肉△E值。

1.2.2 主要操作要点

清洗：用清洗液洗掉表面污物与碎屑。切片：将山楂去核后切成约5 mm厚的薄片。护色：浸泡30 min进行护色。沥干：经护色液处理后沥干。测定：对照组采用纯净水浸泡30 min，护色处理的山楂片捞出沥干1 h后测定果肉色泽。

1.2.3 单因素试验

选用抗坏血酸、CaCl2、茶多酚、壳聚糖、NaCl  5种护色剂进行单因素试验，通过单因素试验结果分析获得各因素适宜水平值，选取3种最佳的护色剂进行正交实验。每个单因素试验做出的最优质值作为下一组单因素的固定条件值，每一个试样重复3次。

1.2.4 正交试验

在单因素的基础上，选用抗坏血酸、CaCl2、NaCl这3个护色剂，按正交表L9（34）正交试验，正交试验因素水平见表2。

1.2.5 计算与测定

采用自动色差计测定。以△E值作为指标，值越小，褐变越轻；值越大，褐变越严重。L0*、a0*、b0*为原色值，L*、a*、b*为护色后的色值。按下列公式计算。

△E=[（L0*-L*）+（a0*-a*）+（b0*-b*）]

1.2.6 数据处理

数据处理和分析采取Excel  2003表格、OriginPro 8.5软件和Minitab 2017软件进行数据整理分析及作图。结果以平均值的形式表示。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖浓度对山楂护色的效果

不同壳聚糖浓度对山楂色泽变化的影响如图1所示。不添加壳聚糖时，山楂的褐变程度最大，当添加壳聚糖在0.1%～0.5%质量分数时，质量分数越高，△E值越小，对护色效果也越来越明显。壳聚糖质量分数为0.5%时，总色差△E值最小为15.7，色泽与山楂最接近。这可能因为壳聚糖可以与山楂形成具有一定阻隔性的膜，防止其氧化，减少鲜切产品水分蒸发[11]。

2.2 茶多酚浓度对山楂护色的效果

不同茶多酚浓度对山楂色泽变化的影响如图2所示。不添加茶多酚的褐变度高，总色差△E为33.46，当茶多酚质量分数为0.5%时，总色差最小为12.28。在0.1%～0.3%质量分数时曲线呈缓慢下降的趋势，总色差△E减小，在0.3%～0.5%时，对山楂片的护色效果加强。这是因为山楂的褐变是酶促褐变反应，茶多酚浓度增加会使山楂中的PPO（多酚氧化酶）的活性降低，抑制了酶促褐变反应，因此山楂的褐变的程度也相对减弱[12]。

2.3 CaCl2浓度对山楂护色的效果

不同CaCl2浓度对山楂色泽变化的影响如图3所示。随着CaCl2质量分数的增加，山楂片的总色差△E值变化不大，△E值保持在14左右。这是因为Ca2+能与细胞壁上的果胶酸发生反应，反应生成的果胶酸钙具有增加组织的硬度作用，进一步阻止液泡中的组织液外泄到细胞质中，防止了与酶类物质接触发生酶促褐变反应[13]。如图3所示，只添加0.1%的CaCl2时，护色效果跟茶多酚、壳聚糖添加0.5%的一样，所以添加少量的CaCl2对山楂护色有明显的效果。

2.4 抗坏血酸浓度对山楂护色的效果

不同抗坏血酸浓度对山楂色泽变化的影响如图4所示。随着抗坏血酸质量分数的上升，总色差△E值逐渐减小，护色效果逐渐变好。当在0.1%～0.3%质量分数之间时，效果呈缓慢的趋势；在0.3%～0.5%时，下降趋势明显。这是因为抗坏血酸具有较强的还原性，可防止多酚氧化酶体系的中间产物进一步聚合成为黑色素[14]。

2.5 NaCl浓度对山楂护色的效果

不同NaCl浓度对山楂色泽变化的影响如图5所示。随着NaCl的质量分数的增加，总色差△E值逐渐减小，总体上趋势呈缓慢。添加0.5%的NaCl时，护色效果最为明显，△E值为13.5。因为山楂褐变是酶促褐变反应，需要氧气参与，NaCl可以去除水中的氧气，使山楂中的酚类与氧气隔绝，抑制了褐变反应，随着NaCl的质量分数增加，去除氧气的能力也越强，故抑制山楂褐变的能力也越强[15]。

2.6 3种护色剂正交试验结果

根据单因素试验结果基础上，产品以△E值变化量为评价，△E值变化越大，褐变越大，△E值变化越小，护色最好。在单因素试验过程中，抗坏血酸、CaCl2、NaCl的△E值小，护色效果最好，因此实验选用抗坏血酸、CaCl2、NaCl这3个护色剂进行L9（34）正交优化试验。正交试验因素及水平见表2，结果見表3。

由表3可知，通过对正交表进行极差分析可知，因素C（NaCl）添加量对山楂护色影响最大（R=2.46），其次为因素B（CaCl2）添加量                     （R=1.30），影响最小的是A（抗坏血酸）添加量（R=1.22），即：C>B>A。经极差分析，山楂无硫护色效果较好的最佳浓度组合为A1B2C3，即0.3%抗坏血酸+0.2%CaCl2 +0.5%NaCl。

由方差分析表4可知：因素C（NaCl）的影响最大，偏和平方和为9.13，P值为0.15；因素B（CaCl2）仅次于C，偏和平方和为5.86；因素A（抗坏血酸）是影响最小的，偏和平方差为3.28。故影响山楂无硫护色的主次因素为C>B>A，与前面一致。

2.7 验证试验

正交试验中△E变化最小的是A1B2C2，△E为8.21，经过极差分析下得到最佳浓度组合为A1B2C3，即在0.3%抗坏血酸+0.2%CaCl2+0.5%NaCl实验结果下△E值为：7.83。与正交试验比较，A1B2C3褐变变化量最小，效果最好。

3 讨论

近5年来，国内外研究对于山楂护色工艺的研究比较少，主要是采用热处理、热处理复合护色液，并用感官评分或者褐变度（OD）值去评价护色效果，主观因素会导致评价标准不一，如黄哲[16]在山楂果酒发酵工艺研究中，采用热处理方式进行酶钝化，限制山楂酶促褐变，考察热处理对山楂汁OD值的影响。唐道邦等[17]在采用半胱氨酸、0.5％柠檬酸、0.01％植酸组成的复合护色液中煮沸3 min并浸泡12 h进行山楂凉果加工护色，时间周期长，护色效果以肉眼观察颜色变化为指标，人为评价不标准，不规范。赵萍等[18]在果实加工过程中采用糖液短时热烫可保持山楂产品良好的块形，防止后续加工中果肉软烂，但山楂果脱色严重；而采用抽浸-热烫技术可生产出保持山楂鲜艳色泽、风味俱佳的产品。本研究广西大果山楂为原料，用自动色差计测定△E值作为褐变指标，值越小，褐变越轻；值越大，褐变越严重，得到护色效果较好的最佳浓度组合为A1B2C3，即0.3%抗坏血酸+0.2%CaCl2 +0.5%NaCl，△E值可达7.83，褐变变化量最小，效果最好。

4 结论

本试验广西大果山楂为原料，比较抗坏血酸、CaCl2、茶多酚、NaCl、殼聚糖5种为护色剂对山楂色泽变化，选出了抗坏血酸、CaCl2、NaCl  3种效果较好的护色剂，根据单因素及正交试验结果显示，因素NaCl对山楂护色效果最明显，其次为因素CaCl2、抗坏血酸；得到护色效果较好的最佳浓度组合为A1B2C3，即0.3%抗坏血酸+0.2%CaCl2 +0.5%NaCl，△E值可达为7.83，褐变变化量最小，效果最好。

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责任编辑：李菊馨

基金项目：广西重大科技项目（桂科AA16380033）。

第一作者：磨正遵（1992—），男，研究生，研究方向为农产品加工，E-mail：286094168@qq.com。

*通信作者：吴凤莲（1995—），女，研究生，研究方向为农产品加工，E-mail：845242023@qq.com。

收稿日期：2023-07-20