姚振松

（濰坊市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東濰坊261061）

·工藝技術(shù)·

板栗褐變控制及干燥條件的優(yōu)化

姚振松*

（濰坊市食品藥品檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山東濰坊261061）

板栗，俗稱栗子，《本草綱目》中記載“栗味甘性溫，入脾胃腎經(jīng)”，板栗仁中富含鉀、鐵、鈣、維生素、氨基酸等。板栗產(chǎn)品具有風(fēng)味濃郁、便于消化吸收、食用方便、耐貯藏等特點(diǎn)，深受國(guó)內(nèi)外廣大消費(fèi)者青睞。我國(guó)板栗加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已由初粗加工向深加工方式轉(zhuǎn)變，開發(fā)了栗子粉、栗子乳、板栗果脯和罐頭等制品，但國(guó)內(nèi)板栗加工科技水平不高并缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，嚴(yán)重制約著我國(guó)板栗加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是板栗加工過程中遇到褐變、干燥問題，因此板栗深加工的關(guān)鍵在于解決褐變問題和優(yōu)化干燥工藝。

本研究在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合板栗加工中褐變?cè)恚剿靼謇踝o(hù)色方法，同時(shí)以板栗干燥過程中成分及品質(zhì)變化為判定標(biāo)準(zhǔn)，最終確定板栗最佳的干燥工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

泰山板栗仁。

0.1 mol／L鄰苯二酚溶液：稱取220 mg鄰苯二酚溶解于100 mL的蒸餾水中；緩沖液：pH為5.4的磷酸鹽緩沖液。

1.2 設(shè)備

721W型分光光度計(jì)；離心分離機(jī)；冰箱；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠；托盤天平；篩子（80目）。

1.3 分析方法

1.3.1 板栗仁不同部位多酚氧化酶（PPO）活性的測(cè)定

1.3.1.1 板栗中PPO活性測(cè)定方法

a）酶液提取

準(zhǔn)確稱取5 g泰山板栗仁，加少量水，在研缽中充分研磨成乳狀液，用水多次沖洗研缽，將研磨液倒入100 mL三角瓶中，提取用水總量為40 mL，放置于冰箱中提取過夜，于4 000 r/min下離心15 min，取上清液用于測(cè)定。

b）PPO活性的測(cè)定方法

取0.5 mL酶液，加入2.5 mL磷酸緩沖液和1 mL鄰苯二酚（反應(yīng)液總體積為4 mL），混合后水浴保溫3 min，立即倒入1 cm光徑的比色皿中，在410 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度值的變化（△A），用100℃下加熱10 min的酶液0.5 mL，加入2.5 mL磷酸緩沖液和1 mL鄰苯二酚1 mL磷酸緩沖液作為對(duì)照，每30 s記錄一次讀數(shù)，共計(jì)錄3 min，酶活性以1 minΔA值每增加0.001作為1個(gè)活力單位（U）。

重復(fù)測(cè)定3次，取平均值作為PPO活性結(jié)果。

1.3.1.2 板栗仁表層、心部PPO活性測(cè)定

對(duì)板栗仁表層、心部的PPO活性進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定方法如1.3.1.1所述。表層是用自制不銹鋼刀在板栗仁表面削取的一片薄層，剩下的部分視為心部。

1.3.2 蒸煮處理對(duì)板栗褐變的影響

1.3.2.1 蒸煮溫度對(duì)板栗中PPO活性的影響

分別準(zhǔn)確稱取5 g板栗在蒸煮溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的條件下，處理10 min后，測(cè)定PPO殘余活性。

1.3.2.2 蒸煮時(shí)間對(duì)板栗中PPO活性的影響

分別準(zhǔn)確稱取5 g板栗于溫度100℃的條件下，分別蒸煮2 min、4 min、6 min、8 min、10 min后，測(cè)定PPO殘余活性。

1.3.3 板栗剝皮后護(hù)色試驗(yàn)

1.3.3.1 護(hù)色單因素試驗(yàn)

1.3.3.1.1檸檬酸對(duì)板栗PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的檸檬酸溶液(分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，測(cè)定在不同檸檬酸質(zhì)量濃度下PPO活力。測(cè)得的酶活力，根據(jù)公式轉(zhuǎn)化成抑制率。

式中：A0——加抑制劑時(shí)的PPO活性；

A1——添加抑制劑時(shí)的PPO活性。

1.3.3.1.2抗壞血酸對(duì)板栗PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的抗壞血酸溶液(分別為0.00%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)，測(cè)定在不同抗壞血酸質(zhì)量濃度下PPO活力。

1.3.3.1.3EDTA－2Na對(duì)PPO活性的影響

配制不同質(zhì)量濃度的EDTA－2Na溶液(分別為0.0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%)，測(cè)定在不同EDTA－2Na溶液質(zhì)量濃度下PPO活力。

1.3.3.2 護(hù)色正交試驗(yàn)

根據(jù)前述單因素試驗(yàn)的結(jié)果，選取檸檬酸，抗壞血酸和EDTA－2Na質(zhì)量濃度為3個(gè)影響因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，以板栗PPO活力作為衡量指標(biāo)。

1.3.4 板栗干燥條件的確定

1.3.4.1 干燥溫度和時(shí)間對(duì)水分含量變化的影響

干燥工藝流程：鮮板栗→熱燙（100℃、8 min，便于剝皮和滅酶）→去外皮→去內(nèi)衣→切片（2 mm厚，切片速度要快）→護(hù)色（護(hù)色液質(zhì)量濃度分別為檸檬酸0.8%、抗壞血酸0.10%、EDTA－2Na 0.04%）→瀝干水→熱風(fēng)干燥→破碎→備用（后續(xù)擠壓膨化）。

將5份等量的板栗片分別放于不銹鋼盤里，放置于干燥箱中，分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃條件下干燥。每隔30 min稱量1次，直至水分含量小于10%，記錄干燥所用時(shí)間。干燥結(jié)束后，將干燥溫度提高到105℃，當(dāng)質(zhì)量恒定不變后，所稱重結(jié)果為絕干物料量。

1.3.4.2 干燥溫度和時(shí)間對(duì)感官品質(zhì)的影響

觀察在熱風(fēng)干燥過程中，不同干燥溫度下（50℃、60℃、70℃、80℃、90℃）板栗的色澤變化、褐變情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 板栗仁不同部位PPO活性的測(cè)定

表1 板栗仁表層與心部比例及PPO活性比較

由表1可知，板栗表層所占比例及PPO活性都要高于心部，所以表層更易褐變。因此深加工時(shí)要優(yōu)先采用板栗心部。

2.2 蒸煮處理對(duì)板栗褐變的影響

2.2.1 蒸煮溫度對(duì)板栗中PPO活性的影響

不同蒸煮溫度對(duì)板栗中PPO活性影響結(jié)果如圖1所示。

圖1 蒸煮溫度對(duì)PPO殘余活力的影響

葉興乾等研究認(rèn)為板栗中PPO的適宜溫度為40℃～60℃，適宜pH為4.0～7.0。由圖1看出，在50℃～100℃范圍內(nèi)，PPO的活性隨溫度升高先增加后降低，當(dāng)溫度為60℃時(shí)，PPO活性達(dá)到最大，溫度超過60℃，PPO活性開始下降；當(dāng)溫度達(dá)到70℃以上時(shí)，PPO的活性急劇下降；當(dāng)溫度到達(dá)100℃時(shí)，PPO活性為0。這說明PPO的最適溫度為60℃，超過60℃后，PPO酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞性的變化，導(dǎo)致活性逐漸降低；當(dāng)溫度超過70℃后，PPO的結(jié)構(gòu)受熱變性而快速失去活性。試驗(yàn)結(jié)果與高海生等研究的板栗中PPO的適宜溫度為16℃～50℃，溫度達(dá)75℃時(shí)酶活性急劇下降結(jié)論基本一致。

2.2.2 蒸煮時(shí)間對(duì)板栗中PPO活性的影響

不同蒸煮時(shí)間對(duì)板栗中PPO活性的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 蒸煮時(shí)間對(duì)PPO殘余活力影響

由圖2得知，蒸煮過程中PPO殘余活力在2 min～8 min內(nèi)先升高后降低，在蒸煮開始的2 min～4 min時(shí)PPO活性逐漸增大，在4 min時(shí)PPO活性達(dá)到最大，而在4 min～8 min時(shí)PPO殘余活力迅速降低，在8 min～10 min PPO活力為0。因?yàn)樵谡糁筮^程中，隨著蒸煮時(shí)間的延長(zhǎng)，板栗溫度逐漸升高，逐漸達(dá)到PPO適宜溫度，使其活性逐漸增強(qiáng)達(dá)到最大，當(dāng)溫度逐漸升高至100℃，超過了PPO的適宜溫度，PPO的結(jié)構(gòu)受熱變性而快速失去活性。綜合考慮各因素，在加工過程中，將蒸煮時(shí)間控制在8 min左右。

2.3 板栗剝皮后護(hù)色試驗(yàn)

2.3.1 護(hù)色單因素試驗(yàn)

2.3.1.1 檸檬酸對(duì)板栗PPO活性的影響

檸檬酸對(duì)板栗PPO活性的影響結(jié)果如圖3所示。

圖3 檸檬酸對(duì)PPO活性抑制率的影響

由圖3可知，隨檸檬酸質(zhì)量濃度的增加，對(duì)PPO活性抑制率明顯加大。其中檸檬酸質(zhì)量濃度在0.8%～1.0%時(shí)，對(duì)PPO活性抑制率達(dá)到35%以上，且抑制率變化不大，可以較好的抑制PPO活性。因?yàn)镻PO最適pH值為5.15，加入檸檬酸能夠降低pH，抑制PPO活性；同時(shí)檸檬酸通過螯合金屬離子，阻止PPO對(duì)酚類褐變的催化。因檸檬酸質(zhì)量濃度過高會(huì)影響板栗產(chǎn)品的感官品質(zhì)，綜合考慮成本等因素，因此選用檸檬酸質(zhì)量濃度為0.8%。

2.3.1.2 抗壞血酸對(duì)PPO活性的影響

將測(cè)得的酶活力根據(jù)公式轉(zhuǎn)化成抑制率?？箟难釋?duì)PPO活性抑制率如圖4所示。

圖4 抗壞血酸對(duì)PPO活性抑制率的影響

由圖4可知，隨抗壞血酸質(zhì)量濃度增加，對(duì)PPO活性抑制率逐漸升高。當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量濃度低于0.02%，隨著抗壞血酸質(zhì)量濃度的增加對(duì)PPO活性抑制率迅速增大；抗壞血酸質(zhì)量濃度在0.02%～0. 10%之間，對(duì)PPO活性抑制率增幅減緩。其中抗壞血酸質(zhì)量濃度為0.1%時(shí)，對(duì)PPO活性抑制率達(dá)到70%以上，可以很好地抑制PPO活性。因?yàn)镻PO酶最適pH值為5.15，加入抗壞血酸能夠降低pH，抑制PPO酶活性；抗壞血酸具有較強(qiáng)的抗氧化性，可與酚類物質(zhì)爭(zhēng)奪氧氣，阻止氧氣與酚類物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生酶促褐變。因此，質(zhì)量濃度0.1%的抗壞血酸為最佳選擇。

2.3.1.3 EDTA－2Na對(duì)PPO活性的影響

EDTA－2Na對(duì)PPO活性的影響如圖5所示。

由圖5可知，隨著EDTA-2Na質(zhì)量濃度的增加，對(duì)PPO活性抑制率明顯加大，當(dāng)EDTA-2Na質(zhì)量濃度在0.04%及以上時(shí)，對(duì)PPO活性抑制率達(dá)到40%以上，可以很好的抑制PPO活性，所以可采用0.04%濃度的EDTA-2NA。這是因?yàn)镋DTA-2Na可螯合金屬離子，阻止PPO對(duì)酚類褐變的催化。

圖5 EDTA-2Na對(duì)PPO活性抑制率的影響

2.3.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)前述單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取檸檬酸、抗壞血酸和EDTA－2Na的質(zhì)量濃度為3個(gè)因素，設(shè)計(jì)三因素三水平正交試驗(yàn)，并以板栗中PPO殘余活力作為指標(biāo)。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表2，結(jié)果見表3。

表2 護(hù)色液配制因素水平表

表3 護(hù)色液處理正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)極差分析，影響因素大小為：抗壞血酸＞檸檬酸＞EDTA－2Na。王世錦研究發(fā)現(xiàn)，檸檬酸與NaCl或EDTA聯(lián)合應(yīng)用對(duì)板栗的護(hù)色效果較好。本研究分析結(jié)果表明，護(hù)色液最優(yōu)組合為A2B3C1，即檸檬酸質(zhì)量濃度0.8%、抗壞血酸質(zhì)量濃度0.10%和EDTA－2Na質(zhì)量濃度0.04%，三者復(fù)配使用時(shí)對(duì)板栗的護(hù)色效果更佳。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用此方法護(hù)色，板栗中PPO的抑制率可達(dá)到91.2%。

2.4 板栗干燥條件的確定

2.4.1 不同干燥溫度對(duì)板栗感官品質(zhì)的影響

不同干燥溫度下，板栗感官品質(zhì)變化結(jié)果見表4。

表4 不同干燥溫度下板栗感官品質(zhì)變化

由表4結(jié)果可知，板栗進(jìn)行熱風(fēng)干燥時(shí)，不同溫度可對(duì)其感官品質(zhì)產(chǎn)生不同影響。干燥溫度在50℃～70℃之間時(shí)，板栗不發(fā)生褐變，色澤金黃，具有很好的感官品質(zhì)；溫度在70℃～90℃之間時(shí)，板栗從邊緣開始逐漸發(fā)生褐變，造成感官品質(zhì)下降。因此，干燥溫度選擇在50℃～70℃范圍內(nèi)較合適，同時(shí)要考慮干燥時(shí)間對(duì)板栗感觀品質(zhì)的影響。

2.3.2 干燥溫度和時(shí)間對(duì)水分含量變化的影響

不同干燥溫度下板栗水分含量隨干燥時(shí)間的變化情況見圖6。

圖6 不同干燥溫度下水分含量隨時(shí)間的變化

由圖6可知，在干燥過程中，板栗的水分含量隨時(shí)間不斷降低，且在不同干燥溫度下將板栗干燥到一定水分含量（一般10%以下）所需的干燥時(shí)間不同，干燥溫度太低使干燥時(shí)間過長(zhǎng)，干燥速度很慢，綜合表4中結(jié)論，板栗在50℃～70℃范圍內(nèi)不易褐變，因此選擇在70℃干燥180 min為板栗最適干燥條件。

綜合表4及圖6的結(jié)果分析，干燥溫度在70℃以下板栗顏色較好，隨溫度不斷升高，干燥時(shí)間的增加，板栗開始褐變。干燥溫度過低，干燥時(shí)間過長(zhǎng)。結(jié)果表明，在干燥溫度70℃下干燥180 min，既不會(huì)造成板栗顏色明顯變化或粉質(zhì)化，又可以很好的保持板栗感官品質(zhì)，并將含水量降至10%以下。

3 結(jié)論

在板栗加工過程中，100℃下蒸煮8 min可有效抑制PPO活性，同時(shí)選擇最佳護(hù)色組合：檸檬酸質(zhì)量濃度0.8%、抗壞血酸質(zhì)量濃度0.10%和EDTA－2Na質(zhì)量濃度0.04%，可有效抑制板栗褐變；在熱風(fēng)干燥過程中，工藝參數(shù)選擇為：干燥溫度70℃，干燥時(shí)間180 min，此干燥條件可以將水分量降至9.1%，保證產(chǎn)品無褐變，色澤金黃，具有很好的感官品質(zhì)，此工藝條件既能保證產(chǎn)品品質(zhì)，又能節(jié)約成本，適用于板栗產(chǎn)品加工企業(yè)。

［1］羅鳳蓮，夏延斌，歐陽建勛.我國(guó)板栗制品加工現(xiàn)狀與思索［J］.食品與機(jī)械，2004，20（2）：45-47.

［2］生吉萍，何樹林，胡小松，等.板栗栗仁褐變及其控制方法研究［J］.食品與機(jī)械，2000（1）：6-7.

［3］陳明之.板栗加工過程中的護(hù)色技術(shù)研究［J］.食品研究及開，2006（5）：28-29.

［4］高海生，常學(xué)東.我國(guó)板栗產(chǎn)品加工技術(shù)研究進(jìn)展［J］.河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，30（2）：1-10.

［5］霍瑞貞，劉光東，栗印環(huán).栗子多酚氧化酶催化動(dòng)力學(xué)及抑制機(jī)理的研究［J］.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，27（9）：1-10.

［6］董翠.板栗褐變的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2016，22（15）：118-120.

［7］鄭傳祥.板栗干燥性實(shí)驗(yàn)研究［J］.食品工業(yè)科技，2000，21（5）：8-10.

［8］HU Q G，ZHANG M，MUJUMDAR A S，et al.Drying of edamames by hot air and vacuum microwave combination［J］.Journal of Food Engineering，2006，77：977～982．

Browning controlof chestnut and optimum ofdrying conditions

YAOZhensong*
（Weifang food and drug inspection testing center，Shandong Weifang 261061，China）

為了控制板栗褐變，確定其最佳干燥工藝，在干燥前采用蒸煮滅酶處理和抗褐變劑處理后，通過控制干燥溫度和時(shí)間，以感官指標(biāo)和水分含量來確定板栗最佳干燥工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明，蒸煮溫度100℃、蒸煮時(shí)間8 min能有效殺滅多酚氧化酶（PPO）的活性；檸檬酸、抗壞血酸、EDTA-2Na 3種抗褐變劑對(duì)板栗褐變都有抑制作用，且三者按照8∶1∶0.4（質(zhì)量比）聯(lián)合控制褐變效果最佳，抑制率可達(dá)91.2%；在熱風(fēng)干燥過程中最佳干燥條件為干燥溫度70℃，時(shí)間180 min，此時(shí)水分含量達(dá)到9.1%，感官品質(zhì)最好。

板栗；多酚氧化酶；褐變；護(hù)色；熱風(fēng)干燥

Inorder tocontrolthechestnutbrowningand choose theoptimaldryingconditions,theactivityofPPO were restrained by cookingand anti-browning reagents(citric acid、ascorbic acid、EDTA-2Na)were choosed to treat chestnut.During chestnut drying,the optimal drying conditions,namely,drying temperatures and times were choosed based on the index ofsensory quality and contents of chestnut.The results showed that activity of PPO in chestnut was killed effectivelyat 100℃for 8 min during cooking.The quality ratioofcitric acid,ascorbic acid and EDTA-2Na was 8∶1∶0.4，which was the optimal ratio to control chestnut browning.In this condition, the restraining rate ofbrowningwas 91.2%.In the hot air drying process,the best drying conditions were at the drying temperature70℃and drying time180minutes,which can sustain thebestsensoryqualityand controlthe moisturecontentbelow 9.1%ofchestnut.

chestnut；PPO；browning；color-sustaining；drying

TS255.7

A

1673-6044（2016）04-0028-05

10.3969/j.issn.1673-6044.2016.04.008

*姚振松，男，1989年出生，2011年畢業(yè)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品質(zhì)量與安全專業(yè)，助理工程師。

2016-10-27