羅 麗，付院生，陳萬林，聶益晗，趙亞茹，王順民*

（1.安徽工程大學生物與食品工程學院，安徽蕪湖 241000；2.安徽邁濤食品有限公司，安徽馬鞍山 243000）

蓮藕作為一種水生蔬菜，質(zhì)地嫩脆爽口，營養(yǎng)成分豐富，隨著消費者對凈菜產(chǎn)品的需求不斷增長，鮮切蓮藕產(chǎn)品擁有廣闊的市場前景[1-2]。但蓮藕在加工過程中因組織被破壞易在其表面發(fā)生褐變等品質(zhì)劣變現(xiàn)象[3]，而食品的外觀會影響產(chǎn)品及其營銷特性，當消費者受到食物顏色刺激時，大腦會調(diào)動消費者之前對于這種顏色的記憶，從而影響消費者對于食品其他品質(zhì)的判斷[4-5]，進一步表現(xiàn)為顏色對于其他感官認知的影響。因此，保持鮮切蓮藕的顏色對增加其銷量極為重要。

超聲波作為一種物理加工技術(shù)，不但能夠起到保鮮的作用，還具有安全、方便和高效的優(yōu)勢[6-7]，因此在食品加工行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用[8]。研究發(fā)現(xiàn)與單純超聲相比，超聲-熱處理能在較低溫度、較短時間內(nèi)更有效地滅活酶和微生物[9-10]。Yga 等[11]發(fā)現(xiàn)超聲與熱處理聯(lián)合使用能在很大程度上抑制胡蘿卜中過氧化物酶（peroxidase，POD）的活性并使其總類胡蘿卜素含量顯著增加。目前已報道的關(guān)于超聲波及超聲-熱處理鮮切果蔬的研究較多[12]，但是應(yīng)用于鮮切蓮藕的較少。本章采用超聲-熱（ultrasonic-heat，Heat+US）處理鮮切蓮藕，研究不同超聲功率、時間和熱處理溫度對鮮切蓮藕護色保鮮的影響。通過單因素及響應(yīng)面試驗的設(shè)計與優(yōu)化，確定超聲-熱處理鮮切蓮藕護色的最佳工藝，并進一步探究該處理條件下鮮切蓮藕褐變度、失重率、硬度及微生物污染情況的變化。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

蓮藕，品種為‘鄂蓮7 號’，購自蕪湖當?shù)匾患沂卟顺?。采用果實大小均勻?.3～1.5 kg），形狀和成熟度、色澤一致的優(yōu)質(zhì)蓮藕作為試驗材料。

1.2 試驗試劑

乙醇、次氯酸鈉、氯化鈉，分析純，國藥集團化學試劑有限公司；聚乙烯自封袋（8 cm×12 cm），食品級，深圳市深綠源貿(mào)易有限公司。

1.3 儀器與設(shè)備

KS-500DE 型液晶超聲波清洗機，昆山潔力美超聲儀器有限公司；HP-C210 精密型手持色差儀，上海米遠電氣有限公司；6380A 去皮器，義烏市宏盛五金廚衛(wèi)商行。

1.4 試驗方法

1.4.1 預處理試驗

蓮藕經(jīng)自來水沖洗，去皮后切成5 mm 的薄片。去皮器、切刀和切菜板在使用前用體積分數(shù)0.1%次氯酸鈉溶液消毒。Heat+US 處理試驗在超聲水浴中進行。將隨機選取的藕片置于超聲水浴中，在不同的超聲功率、水溫和處理時間下，以40 kHz 的恒定頻率進行處理。通過恒溫裝置來恒定超聲浴的溫度[13]。處理后，將蓮藕在室溫下快速風干后放入聚乙烯自封袋中，于4 ℃和80%±5%相對濕度的冰箱中貯藏9 d，分別在0、3、6、9 d 取出進行指標測定和分析。以未進行處理的鮮切蓮藕為對照組。

1.4.2 單因素試驗

（1）超聲功率對鮮切蓮藕白度的影響

選取5 個不同超聲波功率（100、200、300、400、500 W）處理鮮切蓮藕9 min（水溫為45 ℃）。處理后將蓮藕取出迅速風干后，裝入密封袋中并放入4℃冰箱中貯藏9 d。測定其在0、3、6、9 d 色差的變化。

（2）超聲時間對鮮切蓮藕白度的影響

保持超聲功率為300 W，采用5 個不同超聲時間（3、6、9、12、15 min）處理鮮切蓮藕（水溫為45 ℃）。后續(xù)試驗同上述。

（3）超聲溫度對鮮切蓮藕白度的影響

保持超聲功率為300 W，選取5 個不同的超聲溫度（35、40、45、50、55 ℃）處理鮮切蓮藕9 min。后續(xù)試驗同上述。

1.4.3 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

為獲得Heat+US 預處理鮮切蓮藕保鮮的最佳工藝參數(shù)，在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇超聲功率、時間和溫度這三個因素為自變量，設(shè)計響應(yīng)值為鮮切蓮藕貯藏期間的最終白度，使用Design expert 8.0.6 軟件的CCD 分析法進行響應(yīng)面分析，研究各因素間的交互作用。響應(yīng)面因素水平見表1。

表1 響應(yīng)面分析因素水平表Table 1 Factors and levels of response surface methodology

1.4.4 色差測定

采用色差儀[14]測定鮮切蓮藕的L*、a*、b*值，白度（W）作為總顏色變化的指標，通過與原始樣品的值進行比較和評估，由公式（1）計算得到。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

每組試驗重復3 次，試驗數(shù)據(jù)采用Origin 8.5 和SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計分析，用Duncan’s 多重比較法對各處理的均值進行差異顯著性分析，結(jié)果用“平均值±標準差”表示。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 超聲功率對鮮切蓮藕貯藏期間白度的影響

如圖1 所示，鮮切蓮藕的白度隨著超聲功率的增加呈先增加后降低的趨勢，不同超聲功率處理下蓮藕白度與CK 組差異不大。貯藏6～9 d，300 W 超聲處理9 min，蓮藕白度顯著高于其他處理組（P＜0.05），是CK 組的1.17～1.18 倍。

圖1 不同超聲功率對鮮切蓮藕白度的影響Fig.1 Effect of different ultrasonic power on the whiteness of fresh-cut lotus root

2.1.2 超聲時間對鮮切蓮藕貯藏期間白度的影響

如圖2 所示，不同超聲時間處理下蓮藕白度與對照無顯著差異。貯藏6～9 d，300 W 超聲處理12 min，其白度高于其他處理組（P＜0.05），是CK 組的1.22～1.23 倍。這可能是因為超聲處理能夠在一定程度上滅活多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和POD 的活性[11]，氧化酶活性降低導致多酚類物質(zhì)的氧化速率下降，使其氧化聚合形成有色物質(zhì)的過程減弱[15]。

圖2 不同超聲時間對鮮切蓮藕白度的影響Fig.2 Effect of different ultrasonic times on the whiteness of fresh-cut lotus root

2.1.3 超聲溫度對鮮切蓮藕貯藏期間白度的影響

由圖3 可知，鮮切蓮藕的白度隨著超聲溫度的增加呈先上升后降低的趨勢，但在貯藏期間整體呈下降趨勢。溫度為50 ℃，貯藏9 d 時，鮮切蓮藕的白度高于其他處理，比CK 組高18.70%。這可能是由于超聲波結(jié)合一定溫度的熱處理能夠抑制與褐變相關(guān)的酶活性[11]，從而延緩鮮切蓮藕的褐變。

圖3 不同超聲溫度對鮮切蓮藕白度的影響Fig.3 Effect of different ultrasonic temperatures on whiteness of fresh-cut lotus root

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗結(jié)果

2.2.1 優(yōu)化試驗結(jié)果與模型方差

響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計與蓮藕的白度（Y）結(jié)果見表2（見下頁），試驗結(jié)果的擬合建立在描述鮮切蓮藕白度和Heat+US 參數(shù)關(guān)系的基礎(chǔ)上，采用Design Expert 8.0.5 對響應(yīng)值與各因素進行回歸擬合后，得到回歸方程：

表2 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Design and results of response surface methodology

從表3 的響應(yīng)面優(yōu)化試驗回歸分析中可知，本模型項F=60.63，P＜0.0001，模型顯著性高，擬合得到的回歸方程較好地描述了三個因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系，且失擬項并不顯著。響應(yīng)面回歸參數(shù)分析得出Heat+US 處理的功率、時間和溫度對鮮切蓮藕貯藏后的白度有顯著影響，且根據(jù)各個因素的F值可知，各因素對鮮切蓮藕白度的影響由大到小依次為C、B、A。多元相關(guān)系數(shù)R2＝0.9873，該模型與實際情況的擬合效果較好。校正決定系數(shù)R2Adj＝0.9711，表明此回歸模型可用于解釋97.11%的試驗數(shù)據(jù)的變異性。變化系數(shù)CV＝1.18%，表明試驗的結(jié)果具有較高的可信度和精確度。

表3 Heat+US 處理的回歸分析Table 3 Regression analysis of Heat+US treatment

2.2.2 響應(yīng)面圖分析

由圖4a 可以看出，超聲功率和時間之間的交互作用比較明顯。鮮切蓮藕白度的響應(yīng)面呈拋物面型，即超聲時間一定，隨著超聲功率的不斷增大，鮮切蓮藕白度的變化趨勢表現(xiàn)為先上升后降低；同理，當超聲功率一定時，隨著超聲時間不斷延長，鮮切蓮藕白度的變化表現(xiàn)為先上升后降低，當超聲功率為300 W、時間9 min 時，鮮切蓮藕白度最高。由圖4b 可知，作用參數(shù)的功率和溫度間交互作用顯著，當超聲功率一定時，隨著溫度不斷上升，鮮切蓮藕白度表現(xiàn)為先上升后降低，超聲波功率300 W，溫度45 ℃時鮮切蓮藕白度最高。由圖4c 可知，超聲時間和溫度間有顯著交互作用（P＜0.05），當超聲時間一定時，隨著超聲溫度的增加，蓮藕白度隨之先增加后降低，超聲波10 min，在溫度50 ℃時鮮切蓮藕白度最高。

圖4 超聲功率、時間和溫度對鮮切蓮藕最終白度的響應(yīng)面與等高線圖Fig.4 Response surface and contour plot of ultrasonic power,time and temperature to final whiteness of fresh cut lotus root

2.2.3 最佳預處理條件及驗證試驗

使用Design Expert 8.0.5 軟件分析該模型的二次多項回歸方程，得出超聲波處理鮮切蓮藕的最佳工藝為超聲功率319.02 W、超聲時間9.74 min、超聲溫度46.60 ℃。經(jīng)校正后實際工藝為超聲功率300 W，超聲時間10 min，超聲溫度50 ℃。在此條件下進行響應(yīng)面驗證試驗，結(jié)果得出鮮切蓮藕4 ℃貯藏9 d 的白度為47.23%。

3 結(jié)論

通過單因素及響應(yīng)面優(yōu)化試驗研究了不同超聲功率、時間和溫度等因素對鮮切蓮藕白度的影響，通過回歸擬合處理，得到了三個因素和響應(yīng)值之間的關(guān)系模型，模型顯著且對實際情況擬合較好；失擬項不顯著，試驗的可信度和精確度高。經(jīng)軟件模擬，結(jié)合實際試驗條件，得到Heat+US處理鮮切蓮藕護色的最佳條件為超聲功率300W，超聲時間10min，超聲溫度50 ℃，在此條件下鮮切蓮藕白度較高，保鮮程度較好。該研究為鮮切蓮藕的加工提供了技術(shù)和理論支持。