（农产品加工及贮藏工程专业论文）脱水蔬菜贮藏过程中变色问题的研究.pdf

摘要 脱水蔬菜贮藏过程中变色问题的研究 专业：农产品加工及贮藏工程 硕士研究生姓名：江玲 指导教师：张憨 入学时间：2 0 0 7 0 9 0 1 答辩时间：2 0 0 9 0 7 2 0 授予学位时间： 摘要 近几年，脱水蔬菜生产规模不断扩大，已成为我国重要的出口农产品之一。但是脱 水蔬菜在贮藏过程中容易色变，严重影响产品的销售情况。因此，针对脱水蔬菜进行护 色研究具有重要的现实意义。 本论文针对脱水红椒粒和脱水莴苣片贮藏过程中的变色问题展开研究，通过寻找变 色的原因和稳定色素的方法，研究安全、有效的护色工艺。 脱水红椒粒变色的主要原因是缓慢氧化导致的脂肪酸氧化，从而影响了色素的稳定 性。在贮藏过程中，跟踪检测红椒粒的色差值以及总色素含量的变化，选出可行的护色 方法。结果表明：首先，热烫对红椒色素的稳定有很好的作用，以9 0 热烫2r a i n 的效 果最好；其次，各种护色剂和抗氧化剂的添加对颜色的稳定性有保护作用，其中以油脂 类抗氧化剂( t b h q 和b h t ) 的护色效果最好；再次，干燥后采用2 的海藻酸钠涂膜 可以很好地隔绝外界氧气，达到护色的作用。而且，所有护色处理对红椒粒的营养成分 均起到了很好的保护作用。 脱水莴苣片贮藏期内发生变色是由各种非酶褐变及叶绿素的不稳定性引起的，生成 的褐色物质严重影响产品的颜色。试验以色差和褐变度作为主要指标。首先，选出最佳 的热烫条件为9 5 下4m i n 。然后，通过对各种护色方法进行试验，最终得出糖和盐的 渗透处理是最有效、安全的护色方法。通过正交试验，得出最佳的渗透工艺为1 6 海藻 糖加4 氯化钠常温下渗透6 0r a i n 。最后，研究了渗透处理对莴苣片品质的影响，得出 渗透处理不仅提高色素的稳定性，而且降低水分活度，提高复水速率、提高产品外观质 量的结论。 关键词：贮藏；干制品；变色；红椒；莴苣；护色：渗透；抗氧化剂 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep r o d u c t i o ns c a l eo fd e h y d r a t e dv e g e t a b l ei se n l a r g e di nr e c e n ty e a r s ，d e h y d r a t e d v e g e t a b l eh a sb e c o m eo n eo ft h ei m p o r t a n te x p o s e da g r i c u l t u r a lp r o d u c t s b u tt h e r e i sa s e r i o u sp r o b l e ma b o u tt h ed e c o l o r e t i o n d u r i n gs t o r a g e ，t h i sp r o b l e ma f f e c t st h e s a l e s e r i o u s l y t h e r e f o r e ，s t u d y i n go nt h es t a b i l i t yo fp i g m e n th a st h ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e a i m i n g a td e c o l o r e t i o np r o b l e mo ft h ed r y i n gr e db e l lp e p p e rg r a i n sa n dl e t t u c es l i c e s ，t h e d e c o l o r e t i o nm e c h a n i s ma n dp i g m e n t - s t a b i l i z em e t h o d sw e r es t u d i e dt of m do u tt h ee f f e c t i v e a n ds a f e t yc o l o u rp r o t e c t i o nm e t h o d t h es l o wo x i d a t i o nw a st h em a i nr e a s o no fd e c o l o r e t i o nf o rd r y i n gr e db e l lp e p p e r t h e f a t t ya c i dw a so x i d e da n da f f e c t e dt h es t a b i l i t yo fp i g m e n t t h ec h a n g eo fc o l o u rw a sd e t e c t e d d u r i n gt h es t o r a g e ，t h e nc h o s et h ee f f e c t i v em e t h o d t h er e s u l t ss h o w e d ：f i r s t ，b l a n c h i n gh a da g o o de f f e c to n t h ep i g m e n t s ，9 0 。c2m i nw a st h eb e s tb l a n c h i n gc o n d i t i o n ；s e c o n d ，a n t i o x i d a n t h a dag o o dp r o t e c t i o nf o rt h es t a b i l i t yo ft h er e dc o l o u r , t h et b h qa n db h t se f f e c tw a s b e r e r ；ml a s t ，t h e2 a l g i n a t ec o a t i n gm a d eav e r yg o o di s o l a t i o nt ot h eo u t s i d e e n v i r o n m e n t ，a n dp r o t e c t e dc o l o u ro ft h er e db e l lp e p p e r a l lt h ec o l o u r - p r o t e c t i n gd e a l i n g s m a d eag o o dp r o t e c tf o rt h en u t r i e n t s t h em a i nr e a s o no ft h ed e c o l o r e t i o no fd e h y d r a t i o nl e t t u c es l i c e sw a st h en o n e n z y m a t i c b r o w n i n ga n du n s t a b i l i t y o fc h l o r o p h y l l t h ec o l o u ra n db r o w n i n gd e g r e ew a st h em a i n e x p e r i m e n ti n d e x f i r s t ，t h r o u g hs t u d y i n gt h eb e s tb l a n c h i n gc o n d i t i o n ，w ec h o s et h e9 5 c4 m i n ；s e c o n d ，t h r o u g ht r y i n gt h ed i f f e r e n tc o l o u r - p r o t e c t i n gm e t h o d s ，w ef o u n do s m o t i c i n g 、) l ，i t h s u g a ra n ds a l th a dt h eb e s te f f e c ta n da f t e rt h es t u d y i n go fd i f f e r e n to s m o t i cc o n d i t i o n s ，w e c o n c l u d e dt h a t16 t r e h a l o s ea n d4 n a c io s m o t i c i n g6 0m i nw a st h eb e s tp r o c e s s ；a tl a s t ，w e f o u n dt h eo s m o t i cd e a l i n gw a sn o to n l yi m p r o v e dt h es t a b i l i t yo fc o l o u rb u ta l s os l o w e dd o w n t h ew a t e ra c t i v i t y , i m p r o v e dt h er e h y d r a t i o nr a t ea n di m p r o v e dt h eq u a l i t yo fp r o d u c t s 。 k e y w o r d s ：s t o r a g e ；d e h y d r a t e dp r o d u c t ；d e c o l o r e t i o n ；r e db e l lp e p p e r ；l e t t u c e ； c o l o u r - p r o t e c t i n g ；o s m o t i c ；a n t i o x i d a n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：王1 企 日期：协7 年 月矿日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：芝1 硷导师签名：主至丝 日期：力d 歹年7 月亭日 1 引言 1 引言 1 1 脱水蔬菜的生产现状 脱水蔬菜是经过脱水加工使其保持特有风味、色素和营养素的精制干菜【l 】，是国际 市场上的畅销食品。在日本、美国等国家，此类食品已成为一种适应现代人快节奏、高 频率生活方式的方便食品。目前我国脱水蔬菜已形成了三大类：一是快餐食品中的配菜， 二是调味品，如用做调味料的辣椒粉、葱粉等，三是蔬菜替代品。 作为蔬菜深加工产品的一种，脱水蔬菜具有新鲜蔬菜的色、香、味、质、便于贮运、 储藏时间长等优点，近1 0 多年来国内外市场上脱水蔬菜的需求量逐年增加，而我国的脱 水蔬菜加工业近几年也得到了迅猛的发展f 2 】。我国蔬菜品种丰富，干燥蔬菜的种类也较 多，包括甘蓝、大蒜、胡萝卜、辣椒、莴苣、蘑菇、豆角等。但是与发达国家相比，我 国蔬菜的脱水比例太低。例如在美国，洋葱收获量的2 0 用来生产脱水洋葱；大蒜收获 量的8 0 用来生产脱水大蒜；葡萄干占收获量的2 5 。在我国，除了辣椒，其它品种的 蔬菜脱水比例太低，规模效益不明显【3 】。 目前，在脱水蔬菜加工中应用的技术主要有六种：常压热风干燥、冷冻干燥、微波 干燥、远红外干燥、渗透干燥和热泵技术1 2 j 。常压热风干燥( h o t a i rd r y i n g ) 是采用最 广泛的干燥方式，我国脱水蔬菜企业9 0 都是采用该方式。渗透干燥( o s m o t i cd r y i n g ) 是指蔬菜在一定的温度下，浸入高浓度高渗透压的溶液中，除去其中部分水分的一种方 法。经过渗透脱水的蔬菜产品仍具有原有的风味、色泽、质构和营养品质。渗透脱水只 能脱去蔬菜中的部分水分，经常作为脱水蔬菜加工的一种前处理方式，与微波干燥或热 风干燥相结合使用1 4 j 。 虽然近几年我国脱水蔬菜出口量保持增长势头，但是从整体水平上看，我国脱水蔬 菜的整体实力还比较薄弱。脱水蔬菜生产中存在的主要问题是加工工艺落后、生产设备 简陋、产品质量较低，在国际市场上处于中、下等商品，严重地影响到经济效益f 2 1 。因 此改善脱水蔬菜的加工工艺，完善加工设备，拓宽传统脱水蔬菜的发展，提高性价比， 是我国发展脱水蔬菜生产极为迫切的任务。 1 2 热风脱水蔬菜贮藏中的变色问题及护色研究进展 1 2 1 热风脱水蔬菜 热风脱水是生产脱水蔬菜最简单有效的方法，但是往往会由于干燥时间过长，温度 过高，对物料( 特别对热敏性物料) 的品质劣变影响大，由于氧化作用很容易造成蔬菜 内部营养物质的损失和色泽的变化，不仅影响其外观，而且影响其风味和营养价值。变 色问题导致的损失很严重，增加颜色的稳定性就可以延长脱水蔬菜的贮藏期，这对企业 带来的利润非常可观。因此，研究脱水蔬菜变色的主要原因，寻找抑制变色的方法，提 高脱水蔬菜颜色的稳定性是亟待解决的问题。 江南大学硕士学位论文 引起脱水蔬菜变色的主要原因是色素的变化和褐色物质的生成。李燕等【5 】对果蔬变 色的各种原因进行了总结，得出酶促褐变、非酶褐变、色素物质的变化以及与金属离子 的接触是导致果蔬褐变的主要原因，并提出了加碱保绿、铜锌盐处理和重盐法护绿的方 法进行护绿。吴德明总结了食品的变色问题，主要是色素降解、酶蛋白激活、羰一氨基 反应等一系列变化，如致使稻米变黄、植物食品材料的叶绿素黄化褐变、类胡萝b 素、 花青素消解、肉制品哈败以及色蛋白褐变等问题发生，这些因素造成食物品质下降，甚 至产毒败坏1 6 1 。 目前关于脱水蔬菜护色研究的报道较多。其中对于绿色蔬菜的研究普遍采用的方法 有热烫处理、利用金属离子来取代叶绿素中的m 孑+ ，从而生成绿色稳定的叶绿素金属 盐、采用叶绿素铜钠盐进行着色以及添加抗坏血酸( v c ) 、乙二胺四乙酸( e d t a ) 等 护色剂。周凌霄等【7 】比较了金属离子的护绿方法和叶绿素铜钠盐的着色方法对脱水苦瓜 的护绿效果及其在贮藏期间的色泽变化，结果发现，两种处理方法的色泽都较理想但 经叶绿素铜钠着色后的色泽更稳定，能保持3 个月不褪色，且复水比护绿处理的更容易。 房星星等【8 】采用z n c l 2 、v e 、柠檬酸以及c a c l 2 处理猕猴桃片，之后进行预干燥及低温 气流膨化处理，取得了良好的护色效果。主要原理是钙离子能和氨基酸结合生成不溶性 化合物，此物质不能与单糖产生美拉德反应，控制褐变；采用柠檬酸来降低处理液的p h ， 减少酶促褐变，抗坏血酸作为还原剂可降低处理液中氧含量，当p h 3 时，柠檬酸对抗 坏血酸的抗氧化性有增效作用；添加锌盐生成比镁离子更稳定的叶绿素锌盐从而抑制褐 变。张伟光等【9 】对绿竹笋采用沸水中热烫7m i n ，再经o 1 5 柠檬酸加0 0 2 乙二胺四乙 酸二钠溶液护色浸泡3m i n ，防止干燥过程的变色，并采用真空包装能有效防止贮藏中 绿竹笋干的变色。 对脱水胡萝b 的护色研究也较多，钟昔阳【l o 】得出最佳护色液选为0 1 5 v e 和0 0 9 柠檬酸。田红萍【1 1 】在进行胡萝卜的渗透脱水试验时发现，高浓度的蔗糖溶液( 6 5 ) 能 起到护色的作用。陈晓明1 1 2 】通过研究热烫对胡萝b 的影响发现，无论在何种包装和贮藏 条件下，热烫处理有利于控制脱水胡萝b 的维生素损失和色泽的变化。干制产品加工中 的热烫处理可提高产品在贮藏过程中的b 胡萝b 素含量，可能是因为酶钝化和硫处理的 作用。 1 2 2 两种色素的稳定性 类胡萝b 素和叶绿素是脱水蔬菜中存在的两种主要色素，变色现象的发生主要是由 于蔬菜色素不稳定性，发生变化而导致的颜色褪变。 辣椒红色素是类胡萝卜素的一种，存在于成熟红辣椒中。辣椒红色素的种类主要有： 辣椒红素、辣椒玉红素、玉米黄质、b 胡萝b 素以及少量的隐辣椒质等。下面分别为辣 椒红素和辣椒玉红素的结构图【1 3 】。 从上面的结构图中可以看出，辣椒红素和辣椒玉红素均属于四萜类类胡萝卜素，由 8 个异戊二烯单位组成，其中的共轭双键是类胡萝卜素的发色基团。单双键相间的长多 烯链碳原子构成了类胡萝b 素的分子中心骨架，以此为基础而产生一些衍生物。 2 1 引言 咀 辣椒红素辣椒玉红素 由于含有高度共轭不饱和结构，高温、氧、氧化剂和光均能使之分解、褪色和异构 化，主要发生热降解反应、氧化反应和异构化反应。氧化反应主要是自动氧化反应即共 轭不饱和双键能形成游离基发生自动氧化反应；光氧化反应时双键过氧化后发生裂解， 终产物为紫罗酮：在有油脂存在时，类胡萝卜素会发生偶合氧化，失去颜色，脂肪氧化 酶可以加速偶合氧化，催化多不饱和脂肪酸氧化，产生过氧化物，随即过氧化物快速与 类胡萝卜素反应，使颜色褪去【1 4 1 。 叶绿素是高等植物和其他能进行光合作用的生物体所含有的一类绿色色素，其种类 很多，主要有叶绿素a , b ，c 和d 。其中与食品相关的主要是高等植物中的叶绿素a 和b 两 种，其分子式如下【1 5 j ： 叶绿素在活细胞中与蛋白质相结合，当细胞死亡后，叶绿素失去了蛋白质的保护， 形成不稳定的游离叶绿素，对光、热、酸敏感。在酸性条件下，分子中的镁可被氢原子 所取代，生成暗绿色至褐绿色的脱镁叶绿素，进一步脱甲酯基成焦脱镁叶绿素或焦脱镁 脱植叶绿素，颜色较暗，呈褐色【i5 1 。叶绿素在碱性溶液中比较稳定，被皂化成叶绿素的 碱盐，结构式中间的镁离子被其他金属离子所取代，变成稳定的叶绿素铜钠盐。所以要 保证叶绿素的稳定，一种是在稀碱溶液中发生的皂化反应，叶绿素生成叶绿素盐、叶绿 酸和甲醇，颜色仍然是鲜绿的。另一种是用铜或锌取代叶绿素中的镁，所生成的铜或锌 衍生物可长期保持绿色i l6 。 1 2 3 脱水红椒粒的变色研究 甜椒( s w e e tp e p p e r ) 【c a p s i c u m f r u t e s c e ns l v a r g r o s s u ms e n & 属于茄科辣椒属植 物，原产于热带美洲秘鲁和智利一带，在我国各地均有栽培【1 7 1 。与同科作物西红柿、茄 子相比，红甜椒有丰富的v c 、v a 源( b 胡萝卜素和b 隐黄质) 、辣椒碱、辣椒红素等。 红甜椒不仅具有增进食欲，缓解胸腹疼痛，杀抑胃腹内的寄生虫，控制心脏病及冠状动 脉硬化的作用，还能刺激口腔黏膜及胃的蠕动，促进唾液分泌及消化吸收，特别是能加 3 江南大学硕士学位论文 快脂肪的新陈代谢，达到减肥的目的。此外，适量的辣椒素贮存于人体肝脏内，可形成 类似抗癌剂的物质，具有延缓衰老及美容之功效【l 引。 脱水红椒粒由于水分含量低，贮藏期相对较长，但是在长期的贮藏过程中仍会发生 理化变化，使得产品质量下降，最主要的就是颜色的褪变，往往在冷藏条件下贮藏一年 后便会伴随着大量红色褪去现象的发生，红色逐渐消失转变成黄褐色，严重影响了产品 的外观。产品的颜色往往决定了人们的第一感观，褪色导致消费者难以接受。红椒粒的 质量不仅仅与色素的总量有关，还取决于贮藏过程中各种色素的稳定性，因此，对热风 干燥红椒粒进行研究十分必要，寻求一种方法来控制贮藏过程中辣椒色素的稳定性，减 少经济损失。 红椒粒中的色素在一般的加工和贮藏中是相对稳定的，但是随着时间的延长会发生 缓慢的褪色。缓慢褪色的机理比较复杂，总结其原因可归结为：色素不饱和双键的自动 氧化、油脂的偶合氧化以及褐变反应的发生等。影响这些反应的主要因素有光照、氧气、 温度以及产品本身的酶活、含水量和抗氧化性等。高蓝等研究发现，由热和光引起的色 素氧化降解是辣椒工业中的一个重要问题，与品种本身的遗传性、加工及贮藏条件有关。 降解的机理有很多，例如偶合氧化、缓慢氧化、光的催化降解等【1 9 1 。 针对以上分析，对红椒粒的褪色情况进行护色和稳定色素方法的研究分析。一光照， 保证在干燥和贮藏过程避光；二氧气，贮藏过程通过后期的后处理以及包装形式保证去 除包装里的氧气。此外，组织中本身也存在着氧气，这部分氧气很可能促进了后期的缓 慢氧化，针对这点可以采用热烫的方法去除组织中的氧气。三温度，干燥过程中尽量降 低温度，减少褐变和氧化反应的发生，最好采用冷藏方式进行最终贮藏；四酶，红椒中 的过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶会导致酶促褐变反应和脂肪氧化的发生，热烫 可以保证杀灭组织中的酶：五含水量，红椒粒本身的含水量对于色素的稳定性起很大的 作用。水分含量及水分活度是脂肪氧化以及褐变反应的必备条件，因此选择合适的水分 含量及水分活度可以减少脂肪氧化引起的色素降解和褐变。六抗氧化性，红椒中本身存 在着v e 、v e 等抗氧化剂，但是在加工贮藏过程中会发生氧化而降解，这个过程也往往 伴随着色素的降解，因此可以通过加入外源抗氧化剂去除自由氧，保护碳碳双键，避免 色素被降解。 国内关于干燥红椒颜色的研究相对较少，祝霞掣1 8 】对冷冻干燥红椒进行护色，采用 先进行碱液浸泡，然后于抗坏血酸和柠檬酸的护色液中漂烫的方法，增加了最终产品色 素的稳定性。c h e n 和g u t m a n i s 详细研究了温度、光、氧、水分含量等因素对贮存辣椒 中类胡萝b 素的影响【2 0 l ，发现辣椒品种、氧、贮存温度和样品水分含量是影响贮存辣椒 中类胡萝b 素损失的主要因素。k r i s h a m u r t h y 等发现，辣椒于封闭罐中存放1 8 0d ，总 色素量损失很小，但水分含量在1 1 1 2 时颜色明显变暗，而水分低于7 时颜色变浅。 u t es c h w e i g g e r t c h r i s t i n ak u r z a n d r e a ss c h i e b e r l 2 i 】研究了辣椒中非酯化类胡萝卜素和类 胡萝卜素酯在加工贮藏过程中的变化，结果表明饱和脂肪酸酯化的二酯和单酯类胡萝卜 素较非酯化的要稳定。i b r a h i md o y m a z ，m e h m e tp a l a 等 2 2 1 通过浸泡油酸乙酯和碳酸钾溶 液对辣椒进行护色，护色效果很好，而且该处理提高了干燥速度。但是油酸乙酯对于人 4 1 引言 体有一定的危害，很多国家限量或者禁止添加。因此，本试验的主要目的就是根据红椒 粒变色的主要原因，寻找一种安全、有效的护色方法，保证干燥红椒粒的颜色在贮藏期 内的稳定。 1 2 4 脱水莴苣片的变色研究 莴苣( l a c t u c as a t i v al v a r a n g u s t a n ai r i s h ) ，又称“千金菜”，“莴笋”，菊科，莴苣 属，一年生或两年生草本植物，可分为叶用和茎用两类【2 3 1 。莴苣的营养价值高，含有丰 富的矿物质、钙、磷、铁，亦含v a 、v b l 、v b 2 、v e 、尼克酸、蛋白质、脂肪、糖类、 灰分及钾、镁等微量元素和食物纤维等【2 4 1 。现代科学研究发现，莴苣白汁可以致死白血 病细胞，有抗白血病的功效【2 5 1 。莴苣的鲜汁可以舒张血管，减少全血粘度，减少血流阻 力，降低动脉血压扩张支气管，减少气流阻力兴奋小肠平滑肌，促进消化和吸收，还有 明显的利尿作用【2 6 1 。 莴苣在我国的种植面积较大，南北方都有种植，是人们日常生活中重要的蔬菜。脱 水是延长莴苣保存期的有效方法，但是脱水莴苣片中存在着一个严重的问题，即在干燥 及贮藏过程中经常会发生严重的变色现象。变色的主要原因是叶绿素的降解和褐色物质 的生成。莴苣片的贮藏寿命主要是决定于叶绿素损失的量。b a r t h 等报道过【2 7 】，商品可 以接受的极限为2 0 的叶绿素转变成脱镁叶绿素。因此提高莴苣片的感官质量，尽可能 减少于制和贮藏对苠苣片颜色的影响十分重要。 脱水莴苣片变色的试验可从两方面进行分析，一方面是叶绿素的降解，另一方面是 褐变反应的发生。叶绿素的缓慢降解主要原因是叶绿素不稳定，在贮藏过程中由于环境 的影响逐渐发生了降解。 莴苣中酶促褐变主要有三种酶：多酚氧化酶、过氧化物酶和叶绿素酶。新鲜莴苣的 多酚氧化酶活力很高，一旦接触空气，极易引起酶促褐变，引起制品颜色变深。干燥莴 苣片经过热烫处理后，多酚氧化酶存在的几率很小。叶绿素酶直接以叶绿素为底物， 催化叶绿素中植醇酯键水解而产生脱植醇叶绿素，引起叶绿素的降解，叶绿素酶较 容易失活，一般1 0 0 下即可失活。过氧化物酶的存在也会影响产品的质量和颜色，莴 苣中的过氧化物酶很耐热，常作为热烫的标准，而且过氧化物酶会引起莴苣的氧化反应， 生成褐色物质。 非酶褐变主要有美拉德反应、焦糖化反应和抗坏血酸反应3 种类型。凡是羰基与氨 基经缩合、聚合生成黑色素的反应均属于美拉德反应。氨基酸中的赖氨酸、单糖中的葡 萄糖最容易发生这种反应。焦糖化反应主要是在没有氨基化合物存在的情况下，糖类受 高温脱水，生成焦糖。焦糖化的反应温度一般需要高于l o o ，而在莴苣片的整个干燥 和贮藏过程中没有超过8 0 。c ，因此推断该反应不是莴苣片褐变的原因。抗坏血酸反应即 v c 被氧化成为脱氢抗坏血酸，再经脱水、脱羟成为羟基糠醛，该物质可聚合成为褐色 物质。虽然莴苣片中v e 含量较低，但是v e 氧化也是褐变的一个原因。 目前可查到的关于脱水莴苣片贮藏中褐变的研究较少，大部分的研究集中在鲜切莴 苣预处理过程的护色研究，而且主要针对酶促褐变，抑制多酚氧化酶的活性。刘纪红等 口8 】通过研究乳糖在莴苣干制品中的应用发现，乳糖有很好地保持莴苣干制品颜色的作 5 江南大学硕士学位论文 用。目前，关于绿色蔬菜的护色机理研究较充分，但大部分都是采用金属离子取代镁离 子，由于金属离子的安全性问题，很多国家不允许添加金属离子。近几年，糖液渗透处 理由于其安全简单性，被越来越多企业采用，经过碳水化合物渗透处理后的蔬菜能够很 好地保持蔬菜的品质和颜色。采用海藻糖对西红柿进行渗透脱水处理后，产品感观方面 得到了很大的提高，而且也证明了渗透处理对颜色和v c 有保护作用【2 9 1 。陈从贵等【3 0 】采 用渗透方法提高脱水荷兰豆的品质，通过浸泡1 0 的麦芽糊精加1 0 的蔗糖并加入5 食盐的溶液进行干燥前处理，最终获得较佳的护色效果并大大提高了产品复水性。 1 3 立题意义和背景 我国蔬菜资源丰富，脱水蔬菜又有其独特的贮藏、运输优势，促使我国的脱水蔬菜 生产规模不断扩大。近十几年来，我国的脱水蔬菜加工业得到了迅猛的发展。国内方面， 随着经济的不断发展，脱水蔬菜加工的前景将会依然看好。国际方面，日本、美国、韩 国等国家和地区每年脱水蔬菜的需求量在1 0 万吨以上，受原料资源及生产成本的限制， 大部分需要进口。而我国蔬菜资源丰富，质优价廉，加之劳动力等价格远比日本低廉， 如再采用一些新技术，其成本还不到国外的l 3 ，在国际市场上有着很强的竞争优势， 发展前景广阔【3 1 1 。 但我国脱水蔬菜生产还存在诸多急需解决的问题。比如脱水蔬菜生产技术含量不 高，以低档产品为主等。生产质量的提高除了要保证原材料的质量外，就是要加强生产 工艺的研究，减少营养物质和色素的损失，提高产品的质量。针对热风干燥产品档次低 的特点，我们可以对其研究，做相应改进，提高产品的档次。综上所述，我国脱水蔬菜 的发展前景极为广阔，在脱水蔬菜的加工方面首先应注意的是加大产品的科技含量，生 产高附加值的产品，提高该行业的生产质量和效益。 本课题来源于某企业的实际生产中遇到的问题。该企业生产的脱水红椒粒和脱水莴 苣片在贮藏过程中均出现了严重的褪色现象，严重影响了产品的销售。因此，研究热风 干燥蔬菜的护色问题，可延长贮藏期，提高产品的质量，从而提高产品的市场竞争力， 促进企业可持续发展。 目前，很多脱水蔬菜采用添加亚硫酸盐、金属离子等护色方法，这些添加剂对于身 体的危害较大，且其中很多添加剂在出口产品中是禁止使用的。因此，这就需要我们尽 量研究出“绿色”的护色方法，在保证产品质量的前提下，尽量保证产品的安全性。 1 4 本论文的主要研究内容 1 首先分析热风干燥红椒粒贮藏中颜色褪变的主要原因，通过各种前处理和后处理 方法进行护色试验，提高红椒粒贮藏期内的颜色稳定性。 2 研究脱水莴苣片贮藏中颜色褪变的主要原因，通过对各种护色方法的研究，选出 安全、有效的护色方案。 6 2 试验材料与方法 试验材料与方法 2 1 试验材料、试剂与设备 2 1 1 试验材料 红甜椒：购于无锡雪浪菜市场。要求新鲜、果形完整、成熟度和大小均匀、无损伤、 无腐烂。 莴苣：购于无锡雪浪菜市场。要求新鲜、成熟度均匀、无损伤、无腐烂。 2 1 2 主要试剂 偏重亚硫酸钠，分析纯国药集团化学试剂有限公司 2 ，6 二氯靛酚，分析纯国药集团化学试剂有限公司 植酸，分析纯国药集团化学试剂有限公司 乙二胺四乙酸，分析纯国药集团化学试剂有限公司 海藻糖，食品级厦门美拉德食品配料有限公司 麦芽糊精，食品级鲁洲集团 特丁基对苯二酚( t b h q ) ，食品级 厦门美拉德食品配料有限公司 2 ，6 二叔丁基对甲酚( b h t ) ，食品级厦门美拉德食品配料有限公司 2 1 3 试验仪器及设备 全自动测色色差计 c r 4 0 0k o n i c a m i n o l t a ，日本 热泵除湿干燥箱( 非标)上海桑菱环境能源研究所 水分活度仪n o v a s i n am s l a w ，瑞典 2 2 试验方法 2 2 1 脱水红椒粒护色工艺流程 脱水红椒粒的两种护色工艺流程如下所示： 红甜椒- 清洗_ 切割一护色及热烫前处理叶冷却一干燥_ 包装 红甜椒一清洗一切割一干燥后处理涂膜_ 干燥一包装 乱将红甜椒洗净后按规定大小进行切割。 b 将切好的红椒进行护色以及热烫前处理，处理后进行漂洗。 c 沥干水后，将红椒放入干燥箱内干燥，干燥工艺为8 0 ( 1 h ) 一7 0 ( 1h ) - 6 0 c ( 至终点) 。 d 将干燥至终点的红椒粒进行涂膜处理，涂膜后立即干燥直至膜干燥为止。 e 干燥好的红椒粒包装在聚乙烯袋内，置于4 5 生化培养箱中贮藏。每隔一段时 间进行指标测定，每个样品重复测定3 次。 7 江南大学硕士学位论文 2 2 1 1 脱水红椒粒的工艺要点 ( 1 ) 原料预处理 首先将红甜椒去蒂、去籽，然后用清水将红甜椒表面和内部冲洗干净，并去除不良 品，将红甜椒切成8m m x 8m m 的正方粒状。 ( 2 ) 护色前处理 本组试验主要从两方面进行护色。一方面，去除酶对脂肪氧化的影响，采用热烫处 理；另一方面，加强色素和脂肪酸的稳定性，采用添加护色剂和抗氧化剂的方法，提高 红椒粒的抗氧化性。 本着安全、有效、简单的原则，本组试验选择如下几种护色液：v e 、柠檬酸、植酸、 e d t a 以及油脂类抗氧化剂t b h q 和b h t ，护色工艺为先浸泡护色后热烫灭酶。护色 放在热烫前主要是考虑减少热烫对红椒颜色的损失。 水溶性护色剂按相应浓度配制成水溶液。抗氧化剂溶液配制时先将t b h q 、b h t 溶 于少量乙醇中，然后将乙醇溶液溶于水中。浸泡处理即将红椒粒于各种护色液中浸泡3 0 m i n ，并间歇5m i n 进行搅拌。 本试验共设计3 组不同的热烫条件，低温长时和高温短时热烫，分别为：6 5 下5 m i n 、8 0 下3m i n 和9 0 下2m i n 。 ( 3 ) 后处理涂膜 后处理采用涂膜的方法隔绝外界环境，稳定红椒粒的质量，从而达到贮藏期内不变 色的目的。 涂膜方法即：先将海藻酸钠溶于水中，放置在4 0 。c 水浴锅中溶胀、溶解lh ，然后加 水配成不同浓度的膜液，将干燥好的红椒粒全部浸入膜液中持续五、六秒钟，立刻取出 后分散开于6 0 下干燥，直至涂膜全干为止。 首先研究不同的膜液浓度对红椒粒颜色的影响，然后向膜液中添加前面试验效果较 好的护色剂进行涂膜，研究不同组成的膜对红椒粒颜色的保护作用。 ( 4 ) 试验安排 首先，采用热烫预处理方法，通过热烫处理组与未处理组的比较，确定热烫的效果 和最佳热烫条件。然后，根据前面得到的最佳热烫条件，采用先浸泡后热烫的处理方法 护色，进行抗氧化剂的选择和优化试验，得出对色素稳定效果最好的抗氧化剂种类和配 比，并讨论有效护色处理对红椒粒营养成分的影响。最后，对后处理涂膜效果进行研究， 并讨论涂膜处理对红椒粒复水性的影响。经红椒粒置于4 5 c 下进行贮藏，并检测颜色各 项指标的变化。 2 2 2 脱水莴苣片护色工艺流程 脱水莴苣片的护色工艺流程如下所示： 莴苣_ 去皮、清洗- 切割护色及热烫前处理一冷却- 干燥_ 包装 a 将莴苣去皮洗净并按照要求大小进行切割。 b 将切好的莴苣进行热烫以及护色前处理。 8 2 试验材料与方法 c 护色处理后，将莴苣片放入干燥箱内干燥，干燥工艺为8 0 ( 1h ) _ 7 0 ( 1h ) _ 6 0 ( 至终点) 。 d 干燥好的莴苣片包装在聚乙烯袋内，置于3 7 。c 生化培养箱中贮藏。每隔一段时 间进行样品指标测定，每个样品重复测定3 次。 2 2 2 1 脱水莴苣片的工艺要点 ( 1 ) 原料预处理 首先将莴苣外皮去除，保证外皮纤维去除干净，然后用清水洗净，切成厚度为5m m 的片状。 ( 2 ) 护色方法 针对叶绿素的不稳定性和褐变反应的发生，本组试验选择如下几种护色液：醋酸锌、 氯化钙、n a h s 0 3 、乙二胺四乙酸二钠( e d t a 2 n a ) 、葡萄糖、海藻糖、麦芽糊精、氯 化钠。护色方法即，将莴苣片进行热烫处理后浸泡在各种护色液3 0m i n ，料液比为l ：5 。 糖液渗透处理为了提高干燥产品外观质量，工艺为先渗透3 0m i n 后于糖液中热烫。 ( 3 ) 试验安排 首先，通过研究酶活与褐变、叶绿素含量的关系，得出最佳热烫条件。然后，根据 ( 2 ) 中的护色方法进行护色剂筛选试验，得出对色素稳定效果最好的护色方法。并通 过单因素试验确定各因素的较优水平，进行正交试验，优化护色工艺。最后，研究最佳 护色工艺对脱水莴苣片品质的影响。将莴苣片置于3 7 下贮藏，并检测颜色等各项指标 的变化。 2 2 3 试验指标及测定方法 2 2 3 1 含水率的测定 采用常压烘箱干燥法( g b 5 0 0 9 3 2 0 0 3 ) 。 2 2 3 2 可提取辣椒红色素含量的测定 根据美国香料贸易协会的颜色值( a s t a 2 0 1 方法) 来判断贮藏中红椒红色素的强 度。将红椒粒磨成粉末，并过直径为o 1 5m m 的筛，准确称取0 0 7g - 0 1 1g 样品置于1 0 0 m l 丙酮中，于黑暗中浸提1 6h 。测定提取液4 6 0a m 下的吸光度。色价按下面的公式进 行计算吲。 ，。164，asta201 = 二竺! 上 形( g ) a 4 6 0 m 为提取液4 6 0n m 下的吸光度，i f 为校正因数( 1 ) ，w ( g ) 为样品的重量。 2 2 3 3v e 含量的测定 由于辣椒红色素的干扰，常规滴定方法不方便判断滴定终点，所以根据张丙春等【3 3 】 研究的2 ，6 二氯靛酚反滴定法进行测定。对护色处理、热烫处理以及贮藏过程中各组 红椒粒中v c 含量进行测定。 2 2 3 4 色差的测定 对贮藏中的红椒粒和莴苣片进行跟踪测定。 9 江南大学硕士学位论文 将样品磨成细粉末，装入自封袋中压实后，用测色色差计进行测定，从不同的角度 分别读数，测三次，取三次读数的平均值。 a 值表示样品的红绿度，数值越大，颜色越红，数值越小，颜色越绿。 c 即色度又叫饱和度，它是样品灰暗鲜艳比例的一个指标( 从o 到6 0 ) ，可按照下 面的公式进行计算【3 4 】。 c = 石a c = v。+ d 2 2 3 5 蛋白质含量的测定 对贮藏过程中各组红椒粒中蛋白质含量进行测定。 采用考马斯亮蓝染色的方法进行测赳”】。 2 2 3 6 叶绿素含量的测定 测定贮藏过程中莴苣片中叶绿素的含量。 采用8 0 的丙酮浸提法，利用分光光度计测定叶绿素含量，具体方法见文献【3 6 1 。 2 2 3 7 褐变度的测定 将样品充分研细，称取5g ，用水定容至5 0m l ，静止2h 后，取测定样5m l ，再 加入9 5 的乙醇5m l ，用离心机在7 8 0 0 x g 下离心1 0m i n ，用分光光度计在4 2 0 n i n 处 测定吸光度( 2 0 ) ，用吸光度的大小直接表示褐变度【3 7 3 羽。 2 2 3 8 过氧化物酶活的测定 过氧化物酶活性测定采用愈创木酚法【3 9 1 。 2 2 3 9 多酚氧化酶活的测定 多酚氧化酶活性的测定采用邻苯二酚分光光度计法m 。 2 2 3 1 0 褐变指数的测定 按褐变级别计算贮藏过程中红椒粒和莴苣片的褐变指数。 褐变级别共分为五级，0 级：红椒粒表面无褐变斑；1 级：表面有少许褐变斑，但 面积不超过总面积的1 4 ，品质开始下降；2 级：褐变面积达到过总表面积的1 4 1 3 ：3 级：褐变面积达到总面积1 3 1 2 ，基本失去商品价值；4 级：褐变面积超过1 2 或全褐 变，无商品价值。 褐变指数= ( 级别该级别样品数) 总样品量 2 2 3 1 1 水分活度的测定 测定不同浓度的糖液渗透处理后脱水莴苣片的水分活度。 首先用标准饱和溶液校正水分活度仪，然后进行样品测定。将脱水莴苣片在密闭的 环境下碾磨均匀，放入测量盒，待达到平衡时读取数值，每次试验重复测量3 次，结果 取平均值。 2 2 3 1 2 水分损失和固形物获得的测定 水分损失( w l ) 和固形物获得( s g ) 在新鲜莴苣片的渗透过程中进行测量。 l o 2 试验材料与方法 耽：( m o - t o o ) - ( m - m )s g ：m - r g l 0 聊o m o 是渗透处理前新鲜莴苣片的重量，m 是渗透过程中莴苣片的重量，m 是渗透过 程中莴苣片干物质的重量，m o 是渗透处理前新鲜莴苣片的干物质重量【4 l 】。 2 2 3 1 3 莴苣综合指标的确定 综合考虑色差和褐变度两项指标作为评价莴苣颜色的综合指标。 参考叶盛划4 2 】采用评价函数法将两项指标转化为单目标优化问题。色差a 值和褐变 度在优化时尽量取最小值，所以最终结果越小越好。先采用线性型功效系数法进行规范 化，再用线性加权法，构造评价函数，即 m a x w f ( y ) 】= w l 栈) + w 2 ( 袅) 式中w l 和w 2 分别为y l 和y 2 的加权系数，满足w l + w 2 = 1 。本文用模糊数学的模糊 优先比相似选择方法，确定w l - - 0 5 ，w 2 = 0 5 求得综合优化工艺参数。 2 2 3 1 4 复水比的测定 将脱水红椒或莴苣置于6 5 的温水中浸泡，每隔一段时间取出迅速擦净表面的水， 称量一下复水后产品质量，直到产品质量增加不明显为止。计算公式如下【4 3 】： 艘：互 r r 为复水比，彬为复水后质量，为复水前干品质量。 2 2 3 1 5 统计分析 试验数据采用d p s 数据处理系统分析。 江南人学硕十学位论文 3 结果与讨论 3 1 脱水红椒粒护色试验结果 3 1 1 热烫预处理对红椒粒酶活的影响 根据s c h w e i g g e r tu t e 等i 的研究可知，早期的酶失活对红椒粒的质量，主要是颜 色和微生物起着重要的作用，其中多酚氧化酶和脂肪氧台酶都与色素的稳定性有直接的 联系。但这两种酶都属于不耐热型酶，而且在红椒中的含量都相对较低，热烫较容易使 其失活。 本组试验首先研究不同的热烫处理对红椒粒中过氧化物酶括性的影响。网为多酚氧 化酶和脂肪氧合酶较容易失活，最终选取过氧化物酶作为热烫处理的指标。 从图3 - 1 中可以看出，热烫处理对杀灭过氧化物酶起重要作用，经过不同热烫处理 后的相对过氧化物酶活均已降低到1 0 以下，所有处理组中6 5 cf 热烫5m i n 的酶活最 高约8 ，8 0 下3m i n 约5 ，其他条件处理后的酶活均已降到5 以下。 乏一 fj 日# 女$ ” # ai 0 0 2 m i n 口9 0 c ，2 m i no9 0 3 m i “ 口8 0 c3 日8 0 c 4 口6 5 ，5 1 n 目3 - 1 不同捕夔处理后p o d 残奈酶活百分比 f i g 3 - 1p o dr e s i d u a la e t i v j t v ( ) a f t e r d i f f e r e n t t h e r m a l t r e a t m e n b 根据a n t o n i op & e z - g h l v e z 等h ”的报道可知。辣椒在干燥和贮藏过程中会发生氧化 反应，破坏辣椒的颜色和质量。考虑到热烫可以杀火酶活、排除组织中的氧气、减少残 留在产品表面的微生物，所以选择热烫作为脱水红椒粒的一个前处理，消除氧化反应的 隐患，在稳定辣椒红色素的同时还可以提高红椒粒的卫生质量。 3 1 2 热烫预处理条件的选择 根据前面的酶酒测定试验结果，最终选择三组热烫条件进行试验，分别为高温短时 ( 9 0 c 热烫2m i n 和8 0 热烫3m i n ) 和低温长时( 6 5 热烫5r a i n ) 两种方法进行热烫前 处理，观察护色效果。 图3 2 为各组红椒粒在贮藏过程中色差a 值的变化曲线。从图中可以看出未处理 组的初始a 值最高，可见热烫处理对辣椒红色素有一定的损失。贮藏前期各组a 值的变 化趋势基本一致，外观颜色没有太大差异，数据存在重叠现象，但是随着时问的延长， 傩帆帆啡蚪帏帕 3 结果与讨论 各组的差距慢慢变大，贮藏后期，9 0 。c 热烫2m i n 组的a 值高于其他组，后期变化趋势 较其他组缓慢，其中未处理组的降解最快，红色损失最严重，其次为6 5 。c 热烫5m i n 。 由此可见，热烫处理对贮藏过程中