上海青保脆护绿预处理条件优化研究
时间：2023-02-10 12:30:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
周湘，李思敏
（广东广垦绿色农产品有限公司，广东 广州 510630）
上海青（Brassica chinensis L.）是十字花科芸薹属叶菜，因其颜色碧绿、口感鲜嫩而深受消费者喜爱，在我国南北方广泛种植［1］。与其他叶菜类似，上海青采摘后因呼吸作用及蒸发作用旺盛，容易失水、变黄腐烂［2］，需要及时进行加工处理。目前，由于预制菜加工的兴起以及消费者快速消费的需求，将上海青加工成预制配菜或即食型蔬菜具有较大的发展空间。但是，上海青在受热熟化过程中细胞结构遭到加热或果胶酶等的破坏，导致细胞分离、脆度下降及变软，叶中含有的叶绿素也由于加热被破坏或变为脱镁叶绿素，失去翠绿颜色，影响观感。
许多蔬菜在加工、速冻及腌制前会进行保脆及护色处理，例如加热烫漂抑制酶解软化［3］，或使用保脆剂如氯化钙、乳酸钙、乳酸锌等物质增强蔬菜脆性［4］，效果良好。例如，刘翔等人为了保持速冻西兰花的色泽和硬脆度，将烫漂后的西兰花在氯化钙溶液中浸泡5 min，发现与未处理的样品相比，西兰花茎解冻后硬度提高了16.8%，叶绿素含量提高了26.4%，维生素C、蛋白质和水分在预处理前后则没有明显的变化，说明合适的烫漂条件结合适当浓度的氯化钙脆化处理可以对西兰花中的叶绿素保持、解冻后质构的变化起到积极作用［5］。此外，烫漂及保脆剂处理技术研究应用在竹笋、蕨菜及青刀豆及荷兰豆的护色保脆处理中［6-8］，效果良好。但至今尚未见有关于上海青护绿及保脆处理的研究。
本文探讨了保脆护绿预处理条件（氯化钙浓度、烫漂温度及时间）对上海青叶绿素保留率及剪切力（脆度表征）的影响，并以此为基础设计三因素三水平响应面实验，对上述预处理条件进行优化，以期获得最优的上海青保脆护绿处理条件，为制备上海青预制配菜或即食蔬菜的生产奠定基础，也为其他叶菜类蔬菜的保脆及护色处理提供借鉴。
1.1 材料与试剂
实验用上海青由广东广垦绿色农产品有限公司提供，挑选大小均匀一致、外形完好、新鲜翠绿且无病虫害的上海青，用PE聚乙烯包装袋包装，放置于恒温恒湿箱中贮存。试验所用氯化钙为食用级，其余化学试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
JJ500A型电子天平，昆山托普泰克电子有限公司；
DZQ400/2D多功能真空封口机；
上海锦屏仪器仪表公司；
H22-x3电陶炉，九阳股份有限公司；
752 型紫外-可见光分光光度计，上海现科分光仪器有限公司；
BCD-215K冰箱，海尔电器集团有限公司；
CR-400色度仪，柯尼卡美能达株式会社；
TMS-PRO型质构仪，美国FTC公司。
1.3 方法
1.3.1 原料处理
取上海青切根后取茎叶部分，于2%食盐水中浸泡20 min，清水冲洗干净，沥干后于一定温度下、在一定浓度的氯化钙溶液中烫漂一定时间。烫漂结束后将上海青迅速捞出，并用冰水冷却降温，沥干水分后备用待测。
1.3.2 叶绿素保留率的测定
烫漂前后上海青中的叶绿素含量按照参考文献［9］的方法进行测定，按照下列公式计算叶绿素保留率。
（1）式中，C0为烫漂前上海青中叶绿素的含量（mg/g）；
C1为烫漂后上海青中叶绿素含量（mg/g）。取8个样品平行测定 8次，取平均值。
1.3.3 剪切力的测定
上海青去掉绿色叶片，取上部茎部，用薄刃多刀剪切探头测定剪切力，以代表上海青的脆度。测试条件如下：测前速度5 mm/s，测后速度2 mm/s。取8个样品平行测定8次，取平均值。
1.3.4 响应面优化实验
在预实验基础上，选取氯化钙浓度（A）、烫漂温度（B）及烫漂时间（C）作为试验因素，以烫漂后的上海青中叶绿素保留率（Y1）及剪切力（Y2）为响应值，采用Design-Expert13.0软件，依据 Box-Benhnken Design试验设计原理设计进行三因素三水平响应面实验，具体请见表1所示。
表1 响应面因素水平表
1.4 数据处理
采用Excel 2010 软件分析处理试验数据，数据用“平均值±标准差”的形式表示，并采用Design Expert 13软件进行响应面试验计算和分析。用SPSS对测定指标进行方差分析，应用最小显著差异法（LSD）进行多重比较，分析不同处理组间的差异显著性（P＜0.05）。
2.1 氯化钙浓度对护绿保脆效果的影响
氯化钙是蔬菜保脆处理中常用的保脆剂，这是由于氯化钙溶液中的Ca2+可以渗入蔬菜中，并与果胶交联形成不溶性果胶酸钙而使组织硬化，强化细胞骨架，进而提高组织硬度和脆性［9］。另外，氯化钙处理还具有一定的护色效果［7］，所以本文用氯化钙作为保脆护色剂进行试验，结果见图1所示。
图1 氯化钙浓度对上海青叶绿素保留率及剪切力的影响
由图1数据可知，氯化钙确实可以提高茎部的剪切力，提升海青的脆性，且随着其浓度的增加上海青剪切力几乎线性增大，至氯化钙浓度为1%（w/v，下同）时，处理得到的上海青剪切力是空白样的1.65倍，增脆效果明显。另外，图1显示，氯化钙也可以促进保留上海青中的叶绿素，这可能是由于Ca2+与果胶形成果胶酸钙后使得上海青细胞组织致密，阻碍了烫漂过程中叶绿素的流失。叶绿素保留率随氯化钙浓度增加而逐渐提高，在用量0.6%时显著增大至96%（w/w，下同）以上（P＜0.05）。但是，若再继续增加氯化钙浓度，叶绿素保留率的提高变得不再显著（P＞0.05）。
2.2 烫漂温度对护绿保脆效果的影响
烫漂是果蔬加工的重要步骤，通过烫漂可以起到灭酶、杀菌等作用，防止后续处理过程中变色、变味及营养流失［10］。图2显示，随着热烫温度的升高，上海青中的叶绿素含量不断下降，叶绿素保留率逐渐下降，在75～85℃之间时下降不显著（P＞0.05），但在90℃及以上温度时则显著降低（P＜0.05），至100℃时叶绿素损失了约28%左右。这是因为烫漂温度太高会使组织细胞中的叶绿素转变为脱镁叶绿素，蔬菜变色加剧［11］。上海青的剪切力也随烫漂温度的升高而不断下降，呈现与叶绿素保留率类似的规律：在75～85℃之间时剪切力下降不明显（P＞0.05），但在90℃及以上温度时则显著下降（P＜0.05），至100℃时上海青剪切力仅为75℃时的73%，显著变软。因此，为了保持上海青的绿色及脆度，应慎重选择漂烫温度，防止加热过度，造成品质下降。
图2 烫漂温度对上海青叶绿素保留率及剪切力的影响
2.3 烫漂时间对护绿保脆效果的影响
图3显示了上海青在85℃下烫漂过程中颜色及脆度的变化。由图可以看出，随着烫漂时间延长，上海青中的叶绿素逐渐下降，在30 s内变化不显著（P＞0.05），但在30 s后显著下降（P＜0.05），至烫漂60 s时叶绿素含量仅为未处理样的54%左右，损失严重。上海青的剪切力也在烫漂30 s后显著下降（P＜0.05），蔬菜明显变软。这可能是因为烫漂时间长于30 s后，上海青细胞组织遭到热破坏而变软，细胞内的有机酸释放而使得叶绿素的脱镁反应加快，叶绿素含量快速下降［12］。
图3 烫漂时间对上海青叶绿素保留率及剪切力的影响
2.4 响应面优化方案及结果
2.4.1 响应面优化方案及结果分析
响应面优化试验方案及结果见表2所示，表3及4分别为响应值叶绿素保留率（Y1）及剪切力（Y2）的方差分析结果。通过Design-Expert 13.0进行多元回归拟合，得到氯化钙浓度（A）、烫漂温度（B）及烫漂时间（C）3个因素与响应值叶绿素保留率（Y1）及剪切力（Y2）之间的多元二次回归模型方程分别如式（2）和式（3）所示。
表2 Box-Benhnken响应面试验设计及结果
由表3的方差分析可知，响应值Y1（叶绿素保留率）的模型 F=67.05，P＜0.000 1，表明建立的模型极显著（P＜0.01）；
失拟项F=2.32，P=0.217 4，失拟项不显著 （P＞0.05），表明所选用的二次多项模型对上海青保脆护绿条件优化试验的拟合程度良好。回归方差的决定系数R2=0.988 5，表明该回归方程相关性较好，Radj2=0.973 8，表明实验数据 97.38% 的变异性可用此回归模型来解释。表3中的显著性分析结果表明，各因素对口感评分的影响大小为：氯化钙浓度（A）＞烫漂温度（B）＞烫漂时间（C）。另外，表3数据还显示，A、B、A2、B2、C2对上海青的叶绿素保留率的影响均达到极显著水平（P＜0.01），AB、AC的影响达到显著水平（P＜0.05）。因此，该模型可对上海青护绿保脆预处理试验中的叶绿素保留率进行分析预测。
表3 叶绿素保留率（Y1）方差分析结果
由表4的方差分析可知，响应值Y2（剪切力）的模型 F=17.59，P＜0.000 1，表明建立的模型极显著（P＜0.01）；
失拟项 F=3.34，P=0.1372，失拟项不显著 （P＞0.05），表明所选用的二次多项模型对上海青保脆护绿条件优化试验的拟合程度良好。回归方程的决定系数R2=0.957 7，表明该回归方程相关性较好，Radj2=0.903 2，表明实验数据90.32%的变异性可用此回归模型来解释。根据表4中的显著性分析结果，各因素对口感评分的影响大小为：氯化钙浓度（A）＞烫漂时间（C）＞烫漂温度（B）。另外，表4数据还显示，A、C、A2、B2、C2对上海青的叶绿素保留率的影响均达到极显著水平（P＜0.01），B、AB、BC的影响达到显著水平（P＜0.05）。因此，该模型可对上海青护绿保脆预处理试验中的剪切力值进行分析预测。
表4 剪切力（Y2）方差分析结果
2.4.2 交互作用分析
由图4可知，对于响应值Y1（叶绿素保留率），氯化钙浓度与烫漂温度及烫漂时间之间的交互作用较强。而烫漂温度及时间之间的交互作用较弱。这些结果与表3中的方差分析结果一致。
图4 各因素对叶绿素保留率影响的响应面图
由图5可知，对于响应值Y2（剪切力），氯化钙浓度与烫漂温度及烫漂时间与烫漂温度之间的交互作用较强，而氯化钠浓度与烫漂时间之间交互作用较弱。这些结果与表4中的方差分析结果一致。
图5 各因素对剪切力影响的响应面图
2.4.3 响应面优化结果及验证
根据回归模型的分析结果，得到上海青保脆护绿预处理的最优条件为氯化钙浓度0.614%，烫漂温度86.084℃，烫漂时间43.236 s，该条件下上海青叶绿素保留率的预测值为96.522%，剪切力为28.330 N。考虑实际的操作情况，将最佳预处理条件调整如下：氯化钙浓度0.6%，烫漂温度86℃，烫漂时间43 s。而后进行了验证实验，3组平行试验结果所得保脆护绿后的上海青叶绿素保留率达到96.42%，剪切力达到28.41 N，与模拟值接近，说明运用响应面法优化得到的预处理条件准确可靠，具有实用价值。
氯化钙可以提高上海青的剪切力，并利于在烫漂过程中保留叶绿素，使蔬菜保持绿色和脆性，该效果与氯化钙浓度正相关。烫漂温度和时间与上海青中的叶绿素含量和剪切力大小呈负相关关系，过度烫漂（高温、长时间加热）会造成上海青失绿且变软，品质下降。
响应面优化实验结果显示，氯化钙浓度及烫漂温度对上海青叶绿素保留率有极显著影响， 而氯化钙浓度分别与烫漂温度、时间之间的交互作用有显著影响。氯化钙浓度及烫漂时间对上海青剪切力有极显著影响，而烫漂温度、氯化钙浓度与烫漂温度、烫漂温度与时间之间的交互作用有显著影响。经优化得出的上海青保脆护绿预处理工艺条件为氯化钙浓度0.6%，烫漂温度86℃，烫漂时间43 s，经烫漂后的上海青色泽翠绿，脆度适中，利于进行后续的加工处理。
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