食品科学与工程类毕业论文复合护色液对鲜切牛蒡的防褐变研究.docx

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食品科学与工程类毕业论文复合护色液对鲜切牛蒡的防褐变研究

毕业论文（设计）

题目：

复合护色液对鲜切牛蒡的防褐变研究

姓名：

学院：

专业：

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学号：

指导教师：

20**年5月31日

目录

摘要1

Abstract2

引言3

1　材料与方法8

1.1　材料、仪器与药品8

1.1.1　试验材料8

1.1.2　试验仪器与用具8

1.1.3　试验试剂与药品8

1.2　鲜切牛蒡的制备工艺8

1.2.1　鲜切牛蒡制备的工艺流程8

1.2.2　鲜切牛蒡制备的操作要点8

1.3　鲜切牛蒡护色工艺研究9

1.3.1　鲜切牛蒡感官评分标准的确定9

1.3.2　最佳护色时间的确定9

1.3.3　最佳料液比的确定9

1.3.4　单一护色剂最佳浓度的确定10

1.3.5　正交试验10

2　结果与分析11

2.1　护色时间对鲜切牛蒡护色效果的影响11

2.2　料液比对鲜切牛蒡护色效果的影响11

2.3　各种护色液在不同浓度条件下对鲜切牛蒡护色效果的影响13

2.4　鲜切牛蒡护色效果的正交优化试验15

3　结论17

致谢18

参考文献19

复合护色液对鲜切牛蒡的防褐变研究

摘要：

本文研究了影响鲜切牛蒡护色效果的工艺条件，在单因素试验的基础上进行正交试验，通过感官评定来确定最佳护色工艺。

试验结果表明，单一的0.6%抗坏血酸、1.0%柠檬酸和1.0%的亚硫酸氢钠处理均能很好地抑制鲜切牛蒡褐变，三种护色剂对护色效果的影响顺序为亚硫酸氢钠>柠檬酸>抗坏血酸；在考虑护色时间和料液比的基础上，通过L9（34）正交试验，确定了鲜切牛蒡的最佳护色组合为A1B3C3，即0.4%抗坏血酸、0.8%柠檬酸、0.15%亚硫酸氢钠按1：

2的料液比浸泡30min，可以有效地防止鲜切牛蒡加工过程中的褐变。

关键词：

复合护色液；鲜切牛蒡；褐变；护色

Anti-browningEffectsofaCompoundReagentonFresh-cutBurdocks

Abstract:

Thetechnologyandconditionofcolor-protectioninfresh-cutburdocksprocessingwerestudiedinthispaper.Onthebaseofsinglefactorexperiments,throughorthogonaltestandsensoryevaluation,theoptimalprocessofcolor-protectionwasdetermined.Theresultsshowedthat0.6%Vc,1.0%citricacidand1.0%NaHSO3hadgoodanti-browningeffectsonfresh-cutburdocksduringstorageperiod.TheeffectofthesecolorpreservativesfromstrongtoweakwasbyNaHSO3>citricacid>VC.Consideringprotectcolortimeandsolid-liquidratio,viaorthogonalexperimentL9（34）,theoptimalcolorprotectionwasachievedforfresh-cutburdocksbysoakingfor30minutesandratioofburdockstoliquid1:

2followedbybleachinginamixedsolutioncontaining0.4%VC,0.8%citricacidand0.15%NaHSO3.

Keywords:

compoundreagent;fresh-cutburdocks;browning;color-protection

引言

（一）研究背景

1鲜切牛蒡防褐变的研究意义

牛蒡，别名牛鞭菜、大力子、东洋参，菊科二年生草本植物，是营养价值极高的药食两用蔬菜。

主要食用肥大肉质根，叶柄和嫩叶也可食用。

牛蒡根不仅富含蛋白质、氨基酸、菊糖、胡萝卜素、纤维素、钙、磷、铁等人体所需的多种维生素及矿物质，而且含有牛蒡酸、醛类、多炔类及挥发油等多种小分子活性成分[1]。

胡萝卜素含量比胡萝卜高150倍，位居蔬菜第二，蛋白质、钙和膳食纤维的含量位居根茎类之首[2]。

在我国，牛蒡长期作为药用，菜用牛蒡在十九世纪八十年代从日本引种，目前栽培地区集中在山东、河南、江苏等地。

随着牛蒡栽培面积的扩大，产量的增加，牛蒡系列产品凭借其独特的香气、纯正的口味和丰富的营养价值迅速走俏东南亚市场，风靡日本、韩国和我国福建、广西、台湾地区，日益受到美国、加拿大、英国、法国、日本等发达国家的青睐[3-5]。

现代研究表明，其综合营养价值优于其他蔬菜，可以日食而无任何副作用，且对体内系统的平衡具有复原功效。

具有清热解毒、消肿止痛、通肠润便、降血压和降血糖的功效[6]。

牛蒡根的生理活性和其中所富含的菊糖息息相关，菊糖可以预防肿瘤、冠心病、糖尿病、结肠癌、高血压、高血脂、动脉硬化、便秘、肥胖等疾病[7]。

此外，牛蒡根中含有的多炔类物质具有较好的抗菌作用，多酚类物质，如咖啡酸、绿原酸，具有抗菌、抗癌和抗突变的作用。

作为药食两用的蔬菜，在日常饮食中，牛蒡的食用方法颇多，洗净去皮切块，置于凉水中浸泡片刻沥干，可与肉炖，可煲鸡汤或排骨汤，也可与大米、薏苡、大豆、芝麻等一同煨粥，还可切丝用沸水焯一下挤干，加香醋麻油等调料作凉拌菜食之。

在食品加工中，牛蒡主要用来加工成速冻牛蒡、鲜切牛蒡、脱水牛蒡片、牛蒡茶、牛蒡软罐头、盐渍牛蒡等，此外还有牛蒡速溶冲剂、牛蒡饮料、牛蒡低糖脯、牛蒡保健香肠、牛蒡营养棒、凝固性牛蒡酸乳、香脆牛蒡条等[8-12]。

其中，鲜切牛蒡以其自然、新鲜、方便、卫生、环保、营养、百分之百可食的优点，日益受到消费者的青睐[13]。

鉴于牛蒡自身的营养价值、食用价值、经济效益、社会效益、出口前景，以及人们的生活节奏、养生理念，鲜切牛蒡具有广阔的市场消费前景[14]。

牛蒡经过鲜切加工后，表层细胞组织结构受到伤害，原有的保护系统被破坏，容易引发一系列不利于贮藏的生理生化反应，如呼吸代谢加快、乙烯产生加速、酶促和非酶促褐变加剧、切分表面木质化等，同时由于切割造成细胞破裂，导致一些营养物质流失，从而会降低果蔬组织自然抵抗微生物的能力，易发生微生物污染，甚至还会造成食物中毒，所有这些变化都会加剧鲜切牛蒡品质的下降，缩短货架期，大大降低其商品价值[15]。

其中，褐变是主要的质量问题。

虽然褐变作为果蔬本身一种正常的生理生化反应，一般不会影响果蔬的食用品质，但是褐变会严重影响产品的外观颜色，同时造成抗氧化成分的降低，从而降低商品价值，造成经济损失[9]。

同时，颜色在食品的选购、偏爱性和可接受性上起关键作用，有时，颜色甚至会影响人们的口感、甜度感和满意度[16]。

因此，研究防止鲜切牛蒡褐变的有效方法，不仅可以改善其外观，延长货架期，提高商品价值，减少经济损失，而且有利于扩大化生产，为牛蒡的深加工提供理论依据。

2鲜切果蔬褐变的原因

鲜切果蔬在加工过程中产生褐变的主要原因是酶促褐变，其次是非酶促褐变。

关于酶促褐变发生的机理，研究者先后提出了乙醛—乙醇毒害假说、自由基伤害假说、维生素C保护假说、酚—酚酶区域化分布学说等理论，由于植物组织生理活动的复杂性，这些理论都只能解释酶促褐变的部分过程和结果，不能全面阐明其发生机制。

目前，酚—酚酶区域化分布学说是人们比较接受的学说，Mayer和Harel指出，正常的植物组织不发生褐变与细胞内酚类物质和PPO（多酚氧化酶，又称儿茶酚酶）的区域化分布有关[17]。

酚类物质分布在细胞液泡内，PPO则分布在各种质体或细胞质内，当果蔬原料在加工中受到机械损伤时，细胞壁和细胞膜的完整性被破坏，酚类物质与PPO接触，在氧的参与下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成黑褐色物质，从而引起褐变。

显然，从上述学说中可以看出，酶促褐变的发生必须具备三个条件：

酶类、酚类物质和氧，三者缺一不可。

研究表明与鲜切果蔬褐变相关的酶类包括酚酶、过氧化物酶、酪氨酸酶、苯丙氨酸解氨酶、脂氧合酶、抗坏血酸氧化酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等。

酚类物质包括邻苯二酚、儿茶酚、愈创木酚、绿原酸、咖啡酸、没食子酸、酪氨酸、花色素、黄酮类物质等，它们在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在酚与醌之间保持着动态平衡[10]。

非酶促褐变是在没有酶的参与下反应而形成的褐变，这种褐变不仅使果蔬制品色泽变差，而且还会破坏一些营养成分，从而影响产品风味，导致产品品质下降。

引起非酶促褐变的主要反应类型有美拉德反应、抗坏血酸自身氧化、酚类物质与某些金属离子反应等[18]。

3鲜切果蔬防褐变的方法

在生产加工中，非酶促褐变不仅比酶促褐变发生的几率低，而且比较容易控制，因此，鲜切果蔬防褐变的研究方向主要是如何抑制酶促褐变。

酶促褐变的发生必须同时具备以下三个条件：

酚类物质、酶类和氧气，因此，可以从减少酚类物质的含量、抑制酶类的活性、降低氧浓度三方面入手来控制褐变的产生。

到目前为止，从物理、化学、生物角度防止酶促褐变的方法有低温保鲜、热处理、超滤、加压处理、抽真空、电场处理、气调包装、可食性涂膜、护色剂处理、植物提取液、酶法、基因工程等[13]。

防止果蔬非酶促褐变的主要方法是应用护色剂及低温贮藏[19]。

可以看出，采用护色剂处理鲜切果蔬不仅可以同时抑制酶促褐变和非酶促褐变。

此外，护色剂处理还具有成本低、操作简单、切实可行的优势，有利于在果蔬的生产加工中广泛采用。

（2）复合护色液防止鲜切果蔬褐变的研究现状

对于复合护色剂的防褐变研究，涉及到甘薯、莲藕、莴笋、苹果、山药、马铃薯、姬菇、辣椒、牛蒡等。

胡小松等人[20]研究指出，单独使用抗坏血酸，褐变较严重，但在pH3.5条件下使用由抗坏血酸、柠檬酸、CaCl2和NaHSO3组成的混合护色剂可控制由多酚氧化酶引起的酶促褐变和非酶促褐变。

赵梅等人[21]对甘薯护色的研究表明，甘薯在加工过程中的最佳工艺条件是复合护色液的各成分配比为0.8%柠檬酸、0.6%NaHSO3、0.4%抗坏血酸，各因素对护色效果的影响顺序为柠檬酸＞NaHSO3＞抗坏血酸。

许晓春等人[22]对切分莲藕的研究表明，0.3%半胱氨酸、0.5%柠檬酸、0.2%抗坏血酸和0.5%NaCl组合不仅可以有效抑制切分莲藕褐变，而且可以保持较高的水分含量和可溶性固形物，这四种护色剂的作用顺序为半胱氨酸＞柠檬酸＞抗坏血酸＞NaCl。

周伟伟等人[23]对鲜切莴笋的护色研究表明，采用0.3%异抗坏血酸钠、0.5%柠檬酸、0.45%氯化钙、40mg/kg二氧化氯浸泡鲜切莴笋6min，所得产品抽真空包装后，于低温（1~4℃）贮藏15天后，产品感官品质优异，颜色保持翠绿，与新鲜莴笋无明显差异。

卢影等人[24]对鲜切苹果护色研究表明，单一的0.5%L-半胱氨酸、1.0%的抗坏血酸、0.3%草酸和0.5%氯化钠处理均能很好地抑制鲜切苹果褐变。

采用0.5%L-半胱氨酸、0.5%抗坏血酸、0.2%草酸和0.3%NaCl组成的复合护色剂浸泡处理鲜切果片10min,结合保鲜膜密封和4℃贮藏，可使鲜切苹果的多酚氧化酶（PPO）活性、褐变度、感官品质在16天内保持较优水平。

李红涛等人[25]通过正交试验对山药的护色研究表明，采用配方为0.15g/kg植酸、0.2g/kg抗坏血酸、10g/kg柠檬酸、0.2g/kgEDTA-2Na的无硫复合护色剂进行4h的护色处理，可取得良好的护色效果。

张学杰等人[26]通过对不同配方保鲜剂对抑制马铃薯丝褐变效果比较，确定4%浓度的抗坏血酸和苹果酸处理10min为较佳抗褐变保鲜的配方，PE膜包装,4℃贮存条件下，货架期可达到5天，达到国外切割蔬菜4~7天货架期的要求。

王伟等人[27]利用NaHSO3对马铃薯切片的防褐变研究表明，NaHSO3对马铃薯PPO具有显著的抑制作用，且50mmol/LNaHSO3对马铃薯切片具有较好的防褐变功能。

王雪飞等人[28]利用复合护色剂对姬菇的研究表明，复合护色剂的最优组合为0.12%L-半胱氨酸、0.24%抗坏血酸、0.60%柠檬酸和0.75%氯化钠，且护色剂对姬菇产品褐变度的影响程度依次为：

抗坏血酸＞L-半胱氨酸＞柠檬酸＞氯化钠。

高建华等人[29]通过色度计和感官鉴评对黄灯笼发酵剁椒的护色研究表明，在酸性条件下，添加0.4%异抗坏血酸钠、0.01%亚硫酸氢钠作为护色剂，能使剁椒产品色泽稳定，呈现亮黄色，贮存期达6个月以上。

采用复合护色剂对鲜切牛蒡的研究，以牛蒡切片居多，牛蒡丝较少。

李建松[16]研究指出，用1%柠檬酸和2%食盐水溶液处理去皮牛蒡，室温下放置12h不变色，且酸味很弱，质量较好。

黄雪松等人[30]研究表明，牛蒡片采用pH4.0-4.5或20mg/Kg以上二氧化硫或40mg/Kg以上抗坏血酸溶液或90℃以上烫漂10min，均可防止牛蒡片变色。

陈学红等人[30]研究指出，牛蒡切片在0.5%抗坏血酸、1.0%柠檬酸和0.5%CaCl2的复合护色液中浸泡30min，在80℃的复合护色液中热烫90s，冷却后切丝，于（4±1）℃条件下冷藏14天不变色，且无任何不良风味。

石启龙等人[31]研究指出，牛蒡加工中的最适非硫护色组合为1.0%柠檬酸、0.18%抗坏血酸和0.16%半胱氨酸。

（3）本课题的研究内容

本课题在深入探究鲜切牛蒡褐变机理、熟练掌握鲜切牛蒡加工工艺流程的基础上，首先通过试验确定鲜切牛蒡的感官评分标准；之后通过对护色时间、料液比和护色液浓度的试验设计，利用感官评分得到最佳的单一护色因素；在确定最佳护色时间、最佳料液比和最佳单一护色浓度的基础上进一步通过正交试验确定最佳复合护色液的组合，以期制备出品质优良的鲜切牛蒡，从而寻找到一个生产成本低、简单易行的防褐变方法。

1材料与方法

1.1材料、仪器与药品

1.1.1试验材料

牛蒡：

购自青岛城阳大润发超市。

1.1.2试验仪器及用具

JYT-5架盘药物天平：

常熟市金羊砝码仪器有限公司；

AR2140电子分析天平：

奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；

烧杯；量筒；移液管；容量瓶；玻璃棒；胶头滴管；吸耳球；药匙；滤纸；标签纸；塑料托盘；保鲜膜；刀具；案板；白瓷盆。

1.1.3试验试剂与药品

氯化钠、抗坏血酸、柠檬酸、亚硫酸氢钠，均为分析纯。

1.2鲜切牛蒡的制备工艺

1.2.1鲜切牛蒡制备的工艺流程

选料→清洗→去皮→粗护色→切分→修整→护色液浸泡→清洗→沥干→包装→保藏[6]

1.2.2鲜切牛蒡制备的操作要点

原料的预处理：

选取新鲜、无裂纹、无病斑、无机械伤、无糠心且粗细均匀的牛蒡为原料，首先清洗干净，摘净须根，并用锋利的小刀在流动的自来水中刮去牛蒡表面的黑皮，清洗干净之后投入到0.5%的食盐水溶液中进行粗护色。

切分：

将去皮牛蒡先切段、再切片，之后切丝，最后进行修整。

整个操作过程中各个环节的时间差要尽量缩短，以免护色之前发生褐变，影响后续的保鲜处理。

护色液处理：

切好的牛蒡丝要尽快投入到清水中进行清洗，沥干水分后尽快投入到相应的护色液中浸泡一定时间。

包装：

把牛蒡丝从护色液中取出，清洗后沥干水分，有次序的放入到塑料托盘中，包上保鲜膜，之后排尽其中的空气。

1.3鲜切牛蒡护色工艺研究

1.3.1鲜切牛蒡感官评分标准的确定

将切好的牛蒡丝直接用蒸馏水浸泡15min，沥干水分后包装，分成三组，在室温下放置，每4h观察一次颜色变化，并记录现象，直至牛蒡丝完全褐变为止。

由此确定鲜切牛蒡百分制的感官评分标准，见表1。

试验中由五位具有专业知识的成员组成的感官鉴评小组根据试验现象进行感官评分，用感官评分来表示护色效果。

表1鲜切牛蒡感官评分标准

Table1Sensoryevaluationstandardsforfresh-cutburdocks

等级感官指标得分

一全部呈正常白色91-100

二75%以上呈现白或灰白，其余稍发微红或粉红71-90

三75%以上呈现微红或粉红，其余呈红色41-70

四75%以上呈现红色，其余呈红褐色21-40

五全部呈红褐色11-20

1.3.2最佳护色时间的确定

分别取抗坏血酸、柠檬酸和亚硫酸氢钠三种护色剂，浓度和料液比均保持一致，护色时间分别为10min、20min、30min、40min、50min、60min，之后在室温下放置24h后进行感官评分。

1.3.3最佳料液比的确定

分别取以上三种护色剂，浓度和护色时间均保持一致，称取等量的牛蒡丝，取料液比（m/V）分别为1：

1.5、1：

2、1：

2.5、1：

3，护色时间均为30min，之后室温下放置24h后进行感官评分。

1.3.4单一护色剂最佳浓度的确定

分别取以上三种护色剂，料液比和护色时间均保持一致，质量浓度梯度均为0.1%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，之后在室温下放置24h后进行感官评分。

1.3.5正交试验

根据单因素试验结果，设计3因素3水平的正交试验。

以抗坏血酸、柠檬酸和亚硫酸氢钠的三种护色剂的最佳浓度为依据，分别设置各自三个不同的浓度，护色时间为30min，料液比为1：

2，进行正交试验。

其因素水平见表2。

表2鲜切牛蒡制备工艺的因素水平表

Table2Factorsandlevelsinorthogonalarraydesignforoptimalcolor

protectionoffresh-cutburdocks

水平抗坏血酸（%）柠檬酸（%）亚硫酸氢钠（%）

10.40.60.05

20.50.70.1

30.60.80.15

注：

“%”表示各组分与水的质量百分比

以上每个设计步骤均进行三次平行试验，进行数据处理时，采用三次平行试验所得感官评分的平均值。

2结果与分析

2.1护色时间对鲜切牛蒡护色效果的影响

当其他工艺参数保持不变，在不同护色时间的条件下，经过三种护色剂处理的牛蒡感官评分结果参见图1。

图1不同护色时间对鲜切牛蒡护色效果的影响

Fig.1Effectofdifferentprotectcolortimeonfresh-cutburdocks

由图1可以看出，不同护色时间对鲜切牛蒡的护色效果影响比较平稳，牛蒡的感官评分均随着护色时间的变化呈现先升高后下降的趋势。

经抗坏血酸和柠檬酸处理过的牛蒡，感官评分均在30min前呈现上升趋势，30min后呈下降趋势，在30min时护色效果最好。

经亚硫酸氢钠处理过的牛蒡感官评分随时间变化较小，在护色时间为20min、30min和40min时，护色效果均较好。

由此可以确定最佳护色时间为30min。

2.2料液比对鲜切牛蒡护色效果的影响

当其他工艺参数保持不变，在不同料液比（m/V）的条件下，经过三种护色剂处理的牛蒡感官评分结果参见图2-4。

图2不同料液比对抗坏血酸护色效果的影响

Fig.2Effectofdifferentsolid-liquidratioonVC

图3不同料液比对柠檬酸护色效果的影响

Fig.3Effectofdifferentsolid-liquidratiooncitricacid

图4不同料液比对亚硫酸氢钠护色效果的影响

Fig.4Effectofdifferentsolid-liquidratioonNaHSO3

由图2-4可以看出，以上四种料液比对鲜切牛蒡护色效果有一定的影响，抗坏血酸料液比为1：

2时，感官评分是80.13，护色效果最好；柠檬酸料液比为1：

2时，感官评分是82，护色效果最好；亚硫酸氢钠料液比为1：

1.5时，感官评分是95.8，护色效果最好，但与料液比为1：

2时相差不大。

经综合考虑，确定最佳料液比为1：

2。

2.3各种护色液在不同浓度条件下对鲜切牛蒡护色效果的影响

在不同浓度条件下，经过三种护色剂处理的牛蒡感官评分结果参见图5~7。

图5抗坏血酸浓度对鲜切牛蒡护色效果的影响

Fig.5EffectofVc'sdifferentconcentrationsonfresh-cutburdocks

由图5可以看出，抗坏血酸在浓度为0.6%，护色效果最好。

其护色效果在0.1%~0.6%的范围内，随着浓度的增加而呈现增强的趋势，在0.6%~1.0%的范围内，随着浓度的增加而呈现减弱的趋势，这可能与抗坏血酸浓度过高时，易氧化成脱氢抗坏血酸，导致醌类物质积累而形成黑色素有关[3]。

因此，在进行鲜切牛蒡护色时，抗坏血酸的浓度应选择为0.6%左右。

图6柠檬酸浓度对鲜切牛蒡护色效果的影响

Fig.6Effectofcitricacid'sdifferentconcentrationsonfresh-cutburdocks

由图6可以看出，柠檬酸的护色效果在0.1%~1.0%的范围内，随着浓度的增加而逐渐增强。

但是，当柠檬酸浓度为1.0%时，鲜切牛蒡会产生一种不愉快的酸味。

因此，在进行护色时，柠檬酸的浓度应该选择在0.6%~0.8%的范围内。

图7亚硫酸氢钠浓度对鲜切牛蒡护色效果的影响

Fig.7EffectofNaHSO3'sdifferentconcentrationsonfresh-cutburdocks

由图7可以看出，亚硫酸氢钠在浓度为1.0%时，护色效果最好。

当浓度在0.1%~0.2%的范围内时，护色效果随着浓度的增加而增强，当浓度大于0.2%时，护色效果差异不大。

从总体上看，在0.1%~1.0%的浓度范围内，亚硫酸氢钠的感官评分维持在89分以上，护色效果均较好。

此外，在试验过程中发现，当亚硫酸氢钠的浓度大于0.8%时，鲜切牛蒡会有异味产生。

考虑到亚硫酸氢钠的安全性浓度，因此，在进行护色时，亚硫酸氢钠的浓度选择小于0.2%。

2.4鲜切牛蒡护色效果的正交优化试验

经过不同配比的三种护色液组成的复合护色液处理以后，其正交试验的结果见表3。

表3鲜切牛蒡护色的正交试验结果

Table3Resultsoforthogonalarraydesigntestsforoptimalcolorprotectionoffresh-cutburdocks

试验号抗坏血酸柠檬酸亚硫酸氢钠感官评分

（A/%）（B/%）（C/%）（平均分）

111185.27

212289.73

313390.07

421286.67

522393.40

623183.60

731391.80

832181.53

933291.53

K1265.07263.74250.40

K2263.67264.66267.93

K3264.86265.20275.27

k188.3687.9183.47

k287.8988.2289.31

k388.2988.4091.76

R0.