張森旺，徐建國，顧震，徐剛（江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所，江西南昌330096）

鮮切百合鱗莖的加工工藝研究

張森旺，徐建國，顧震，徐剛
（江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所，江西南昌330096）

以百合鱗莖為原料，通過超聲波清洗、涂膜等處理加工成鮮切百合鱗莖產(chǎn)品。采用單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面法優(yōu)化對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)表明，鮮切百合鱗莖的最佳工藝為：超聲時(shí)間為5min、超聲功率為535W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃。

鮮切百合；超聲波；殼聚糖

百合鱗莖是單子葉植物亞綱百合鱗莖科（Liliaceae）百合鱗莖屬（Lili-um）的總稱。江西萬載龍芽百合鱗莖作為一種食用百合鱗莖，其肉質(zhì)鱗片內(nèi)含豐富的生淀粉、生物堿、蛋白質(zhì)、脂肪和多種維生素及鈣磷鐵等元素，具有滋補(bǔ)養(yǎng)陰、潤肺止咳、清心安神功效［1-3］。

目前百合鱗莖主要產(chǎn)品形式有：冷藏鮮百合鱗莖、干百合鱗莖片、百合鱗莖淀粉及其衍生產(chǎn)品等。由于百合鱗莖本身滋味不典型，營養(yǎng)物質(zhì)及芳香物質(zhì)容易隨著加工強(qiáng)度的增加而喪失，因而市場上一直未有比較暢銷的深加工產(chǎn)品，而百合鱗莖在冷藏的過程中，由于其本身含有豐富的多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）等活性酶，以及自土壤中帶來的微生物，容易致使百合鱗莖在貯藏過程中發(fā)生紅變、褐變以及霉?fàn)€等不良變化，影響出品率［4］。

本文以江西萬載龍芽百合鱗莖為原料［3］，利用超聲清洗處理，達(dá)到對(duì)鮮切百合鱗莖進(jìn)行傷口修復(fù)、降低微生物污染，制備出一種潔凈、食用方便、貨架期長的產(chǎn)品［5］。

1　材料與方法

1.1材料

百合鱗莖：由江西省萬載縣綠泉種植農(nóng)民合作社提供，要求無病蟲害、無機(jī)械損傷、鱗片肥厚及個(gè)大色白；WT-1200超聲機(jī)：濟(jì)寧市任城區(qū)萬通超聲儀器設(shè)備廠；殼聚糖溶液：將殼聚糖溶于1%的乙酸溶液，制成0.5%～2%不等濃度的殼聚體透明液。

1.2方法

1.2.1褐變指數(shù)的測定

百合鱗莖褐變指數(shù)的測定：將百合鱗莖褐變嚴(yán)重程度分為5級(jí)，1級(jí)為無褐變，記為0分；2級(jí)為0%～25%百合鱗莖褐變，記1分；3級(jí)為25%～50%百合鱗莖褐變，記2分；4級(jí)為50%～75%百合鱗莖褐變，記3分；5級(jí)為75%～100%百合鱗莖褐變，計(jì)4分［6］。

褐變指數(shù)按下式計(jì)算

1.2.2微生物指標(biāo)及評(píng)價(jià)方法［7］

分別參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 4789.2-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測定》，用滅活率表示處理效果，滅活率的計(jì)算方法如下：

滅活率/%=（1-A1/A0）×100

式中：A0、A1分別為超聲處理前后，樣品所含菌落數(shù)。

1.3制作工藝及工藝要點(diǎn)

1.3.1水洗、整理

洗去百合鱗莖上面的泥沙及其它污物，剔除紅變或者褐變了的鱗片。

1.3.2超聲清洗

用超聲處理器對(duì)百合鱗莖鱗片進(jìn)行處理，超聲功率為300 W～900 W紫外處理時(shí)間5 min～40 min。

1.3.3涂膜

將百合鱗片分成的8組，每2組用一個(gè)濃度的殼聚糖涂膜液處理1 min，重復(fù)3次。并以清水浸泡作為對(duì)照。然后將處理過的百合鱗片快速吹干，使得鱗片表面形成一層均勻的半透膜，裝盒后用保鮮膜封好，并做好標(biāo)記，在常溫下（21℃～25℃）貯藏5 d，每天測定其菌落總數(shù)以及褐變指數(shù)；在0℃～8℃下貯藏25 d，每天測定其褐變指數(shù)，貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度要求控制在65%～85%。

1.4單因素試驗(yàn)

以菌落總數(shù)、大腸菌總數(shù)以及褐變指數(shù)為指標(biāo)，研究超聲功率、超聲時(shí)間、殼聚糖濃度以及貯藏溫度對(duì)各項(xiàng)考察指標(biāo)的影響。

1.5響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用中心組合Box-Behnken設(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其中影響因素超聲功率、超聲時(shí)間、殼聚糖濃度及貯藏溫度分別用A、B、C、D表示，以褐變指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)表見表1。

表1　響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)因素與水平Table 1　Response surface optimization test factors and levels

2　結(jié)果與討論

2.1單因素試驗(yàn)

2.1.1超聲功率對(duì)微生物滅活率及褐變指數(shù)影響在200 W～1 000 W范圍內(nèi)調(diào)節(jié)超聲清洗機(jī)功率對(duì)百合鱗莖進(jìn)行10 min的超聲清洗，經(jīng)涂膜后常溫貯藏5 d，考察不同功率超聲清洗工藝對(duì)鮮切百合鱗莖微生物滅活率以及褐變指數(shù)的影響，其結(jié)果見圖1。

圖1　超聲功率對(duì)微生物滅活率及產(chǎn)品褐變指數(shù)的影響Fig.1　Effect of ultrasonic power on microbial inactivation rate and product browning index

由圖1可知，百合的微生物滅活率隨著超聲功率的增大而增大，但是當(dāng)功率達(dá)到800 W時(shí)增加則不明顯。這是由于，超聲作用能有效去除百合表面附著的微生物，只是由于超聲清洗的空化所產(chǎn)生的巨大壓力能破壞不溶性污物而使它們分散于溶液中，對(duì)污垢層的直接反復(fù)沖擊，一方面破壞污物與清洗件面的吸附，另一方面也會(huì)引起污物層的疲勞破壞而脫離［8］。隨著超生功率的增大，百合所帶微生物的滅活率不斷增大，當(dāng)功率增加到800 W時(shí)，相比700 W時(shí)的微生物滅活率僅增加4.25%，增加不明顯；百合的褐變指數(shù)則是隨著超聲功率的增加呈V字形變化，超聲功率從200 W開始隨著功率增大，在500 W時(shí)達(dá)到最低值，之后則隨著功率的增大而增大，這是由于超聲處理可以雖然可以清楚百合表面的污物、微生物等，但是隨著功率的增加，也會(huì)對(duì)百合的細(xì)胞組織進(jìn)行破壞，從而加速百合細(xì)胞內(nèi)的酚類底物與過氧化物酶的接觸，從而加速百合的褐變。綜合以上分析，百合的超聲處理功率宜在400 W～800 W范圍內(nèi)選擇。

2.1.2超聲時(shí)間對(duì)褐變指數(shù)及微生物滅活率的影響

在2 min～15 min超聲時(shí)間范圍內(nèi)，500 W功率對(duì)百合鱗莖進(jìn)行的超聲清洗，經(jīng)涂膜后常溫貯藏5 d，考察不同功率超聲清洗工藝對(duì)鮮切百合鱗莖微生物滅活率以及褐變指數(shù)的影響，其結(jié)果見圖2。

圖2　超聲時(shí)間對(duì)微生物滅活率及產(chǎn)品褐變指數(shù)的影響Fig.2　Effects of ultrasonic time on microbial inactivation rate and product browning index

由圖2可知，隨著超聲時(shí)間的延長，在處理9 min的時(shí)候褐變指數(shù)有一個(gè)極小值，指數(shù)由于超聲波處理百合有助于清洗百合表面附著的微生物、細(xì)小的沙粒等雜質(zhì)，減少對(duì)百合表皮的生物污染及物理損傷，但是隨著處理時(shí)間延長，超聲波將對(duì)百合的細(xì)胞組織產(chǎn)生較大的破壞，導(dǎo)致百合中的酚類物質(zhì)、空氣中的氧氣在其自身所帶酶的催化作用下發(fā)生褐變反應(yīng)，特別是處理時(shí)間達(dá)到13 min時(shí)，褐變指數(shù)的增長量是處理11 min褐變指數(shù)的1.42倍；而百合中微生物的滅活率則是隨著超聲處理時(shí)間的延長而加速增長，處理15min之前加速度增長較快，而15 min之后則較13 min增長僅有4.3%，小于5%，增長不顯著。綜合處理時(shí)間對(duì)百合褐變指數(shù)以及微生物滅活率的影響，選擇9 min至15 min處理作為百合超聲處理的最佳處理時(shí)間范圍。

2.1.3殼聚糖濃度對(duì)褐變指數(shù)的影響

殼聚糖濃度對(duì)產(chǎn)品褐變指數(shù)的影響見圖3。

圖3　殼聚糖濃度對(duì)產(chǎn)品褐變指數(shù)的影響Fig.3　Effect of chitosan concentration on the product′s browning index

如圖3所示，百合的褐變指數(shù)隨著殼聚糖濃度的增加而減小，并在殼聚糖濃度1.5%的時(shí)候褐變指數(shù)達(dá)到最小值，隨后隨著殼聚糖濃度增加褐變指數(shù)呈上升趨勢，這是由于采用殼聚糖對(duì)百合鱗莖進(jìn)行涂膜，能有效地阻斷百合與空氣中氧氣的接觸，減少由于百合中酚類物質(zhì)氧化所帶來的褐變反應(yīng)，但是隨著殼聚糖濃度增加，殼聚糖所成膜的厚度增加，影響百合植物細(xì)胞的呼吸作用，破壞細(xì)胞的正常生理活動(dòng)，使得氧化反應(yīng)的底物更容易與催化酶接觸，導(dǎo)致產(chǎn)品褐變。因而殼聚糖濃度宜選擇在1.5%附近。

2.1.4貯藏溫度對(duì)百合鱗莖褐變系數(shù)的影響

經(jīng)過保鮮處理的百合用裝于塑料盒內(nèi)，并覆以保鮮膜，置于0℃～8℃保鮮庫內(nèi)進(jìn)行貯藏試驗(yàn)，貯藏25 d后，以褐變指數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)尋求百合鱗莖鮮切產(chǎn)品的最佳貯藏溫度，試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4　貯藏溫度對(duì)產(chǎn)品褐變指數(shù)的影響Fig.4　Effect of storage temperature on browning index of products

如圖4所示，隨著貯藏溫度的上升，百合的褐變指數(shù)也不斷上升，但是溫度上升至4℃以后，褐變指數(shù)的上升較快，6℃時(shí)以達(dá)4℃時(shí)的201%。這是由于在低溫貯藏過程中，百合鱗莖的酶活力得到有效抑制，且植物細(xì)胞的呼吸作用也能較大程度地減緩，而百合鱗莖所帶微生物的活性也受到抑制而處于休眠狀態(tài)，從而有效抑制了百合鱗莖的褐變，但是隨著貯藏溫度的升高，效果較弱，因而本研究所選用的百合鱗莖產(chǎn)品的貯藏溫度宜控制在0℃～4℃。

2.2響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

2.2.1響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)因素與水平設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，采用響應(yīng)面法進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)方案與結(jié)果見表2。

表2　Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design andresults

續(xù)表2Box-Behnken響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果Table 2　Box-Behnken response surface experimental design and results

利用Design-Expert軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到褐變指數(shù)對(duì)超聲處理功率（W）、超聲處理時(shí)間（min）、殼聚糖濃度（%）、貯藏溫度（℃）的二次多項(xiàng)回歸模型為：褐變指Y=11.18+2.30×A+6.07×B-0.68× C+6.30D+0.45×A×B-1.07×A×C-2.58×A×D+0.000×B× C+6.07×B×D-6.25×C×D+0.41×A2+6.77×B2+8.32×C2+ 10.01D2，對(duì)該模型進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 回歸模型的方差分析結(jié)果Table 3　Analysis of variance of regression model

由表3可知，模型的F值顯著，P=0.000 2＜0.01，本試驗(yàn)所選用的二次項(xiàng)模型具有高度的顯著性，失擬項(xiàng)F值不顯著，P=0.053 8＞0.05，亦不顯著，其校正決定系數(shù)（R2Adj）為0.902 0，表明模型的擬合度較好，信噪比為10.734＞4，說明用此模型可以獲得足夠強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)，因此可以用此模型來預(yù)測和分析鮮切百合的工藝條件。

2.2.2百合制作工藝對(duì)褐變指數(shù)影響的響應(yīng)曲面分析與優(yōu)化

由圖5～圖10可以看出，貯藏溫度和超聲功率、貯藏溫度和殼聚糖濃度之間的交互作用顯著。貯藏溫度和超聲功率對(duì)鮮切百合鱗莖褐變指數(shù)的影響最大，隨著貯藏溫度和超聲功率的變化，褐變指數(shù)變化顯著。經(jīng)過優(yōu)化后，得到鮮切百合鱗莖制備工藝條件為：超聲時(shí)間5 min、超聲功率533.91 W，殼聚糖濃度0.91%、貯藏溫度1.13℃，在此條件下，百合的褐變指數(shù)可控制在6.70%。

圖5Y=（A，B）的曲面圖Fig.5　Response surface plot of Y=（B，A）

圖6Y=（A，D）的曲面圖Fig.6　Response surface plot of Y=（A，D）

圖7 Y=（A，C）的曲面圖Fig.7　Response surface plot of Y=（A，C）

圖8Y=（B，C）的曲面圖Fig.8　Response surface plot of Y=（B，C）

圖9Y=（B，D）的曲面圖Fig.9　Response surface plot of Y=（B，D）

考慮到實(shí)際操作情況，選用超聲時(shí)間為5 min、超聲功率為535W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃，在此條件下，百合的褐變指數(shù)為6.81%，與預(yù)測值僅相差1.6%，小于0.05。因而選用該工藝參數(shù)作為鮮切百合鱗莖的制備工藝。

3　結(jié)論

研究表明，超聲處理、殼聚糖涂膜及冷藏不僅能延長鮮切百合鱗莖的貨架期，而且能有效控制產(chǎn)品所帶微生物的數(shù)量、降低產(chǎn)品在貯藏過程中的褐變指數(shù)。優(yōu)化后可得產(chǎn)品的制備工藝參數(shù)為超聲時(shí)間為5 min、超聲功率為535 W、殼聚糖濃度為0.9%、貯藏溫度為1℃，在此條件下百合貯藏12 d，褐變指數(shù)可控制在6.81%。

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Study on Processing Technology of Fresh Cut Lily Bulb

ZHANG Sen-wang，XU Jian-guo，GU Zhen，XU Gang
（Institute of Applied Chemistry，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330096，Jiangxi，China）

In this paper，lily bulbs as raw material，through ultrasonic cleaning，coating and other processing into fresh cut lily bulb products.Single factor experiment and response surface method were used to optimize the process parameters.The optimum technology of fresh cut lily bulb was：ultrasonic time was 5 minutes.ultrasonic power was 535 W，chitosan concentration was 0.9%，storage temperature was 1℃.

fresh cut lily；ultrasonic；chitosan

2015-12-06

張森旺（1980—），男（漢），助理研究員，碩士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。