李 浪，王行軍，彭長(zhǎng)城，劉琪龍，劉昆言，余蓮芳，高 煒

[1.岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試（岳陽(yáng)）分中心，湖南 岳陽(yáng) 414000；2.湖南省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410014；3.岳陽(yáng)市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，湖南 岳陽(yáng) 414000；4.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125]

百合是百合科百合屬球根植物，可觀賞、食用或藥用，其鱗莖營(yíng)養(yǎng)豐富，除淀粉外還含有較豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如VB1、VC、胡蘿卜素、生物堿以及硒、鈣和鎂等礦物質(zhì)[1-2]。百合在我國(guó)的栽培歷史十分悠久，著名產(chǎn)地有甘肅蘭州、湖南龍山、江蘇宜興、浙江湖州、江西龍牙和河南洛陽(yáng)等，除蘭州甜百合外其他產(chǎn)地的百合均味苦，具有補(bǔ)益心肺、清潤(rùn)肺燥、調(diào)理脾胃、清熱止咳、養(yǎng)陰止血和消暑等功效[3]。

鮮百合含水量高，如長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中很容易發(fā)生氧化褐變，顏色由白變褐，進(jìn)而腐爛[4]，不便于長(zhǎng)途運(yùn)輸和貯藏，因而百合多以干百合的形式貯藏和流通，其產(chǎn)地加工對(duì)百合的質(zhì)量影響較大[1]。在加工過(guò)程中，百合通常采用煮制或蒸制工藝、護(hù)色工藝進(jìn)行干燥前處理，再經(jīng)過(guò)干燥工藝加工出多樣的百合產(chǎn)品[5]。目前，市面上的百合加工產(chǎn)品有百合果脯、百合粉、百合酒、百合飲料和百合面等[6-7]。關(guān)于百合加工研究的報(bào)道較多，但與百合復(fù)合護(hù)色劑及加工工藝優(yōu)化有關(guān)的報(bào)道不多見(jiàn)?；诖耍P者針對(duì)百合外鱗片最易發(fā)生褐變，中部和心部鱗片由于有皮部鱗片保護(hù)[4]，且鱗莖內(nèi)外層的多酚氧化酶（PPO）和過(guò)氧化物酶（POD）活性差異較大[7]、耐熱性不一等問(wèn)題，選取龍山卷丹百合外片為原材料，對(duì)百合煮制燙片工藝、護(hù)色工藝與干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化，以色澤L 值為評(píng)價(jià)指標(biāo)控制產(chǎn)品的質(zhì)量，期望獲得更加優(yōu)質(zhì)的百合粉。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以龍山縣卷丹百合為原材料，取色澤鮮明，呈微黃色，片大，無(wú)霉?fàn)€、蟲(chóng)傷的鱗莖，通過(guò)人工撥片的方式由外向內(nèi)取外片完好的3～4 層。

主要試劑有食用級(jí)檸檬酸、抗壞血酸（廣州穗欣化工有限公司），生化試劑植酸、半胱氨酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）等。

主要儀器設(shè)備有：電子天平（BSA124S 型，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司），全自動(dòng)色度分析儀（Hunter Lab-Color Quest XE 型，上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司），高速萬(wàn)能粉碎機(jī)（FW-100 型，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司），電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9053A 型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司），電子恒溫不銹鋼水浴鍋（KQ-700DE 型，昆山市超聲儀器有限公司）等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.2 護(hù)色劑類(lèi)型及濃度的篩選 分別選取檸檬

酸、植酸、半胱氨酸、抗壞血酸進(jìn)行護(hù)色單因素試驗(yàn)。取500 g 百合片，按1 ∶10（m ∶V，下同）的料液比在煮沸的水浴鍋中熱燙8 min 后快速取出，在冰水中冷卻。然后，按照1 ∶3 的料液比用不同護(hù)色劑浸泡百合片30 min，研究不同濃度檸檬酸（0.40%、0.50%，0.60%，0.70%，0.80%，）、植酸（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）、半胱氨酸（0.10%，0.15%，0.20%，0.25%，0.30%）和抗壞血酸（0.15%，0.20%，0.25%，0.30%，0.35%）對(duì)百合粉色澤的影響。最后，取漂洗3 次瀝干水的百合片，平鋪在60目篩子上，厚度為一層鱗片，在垂直風(fēng)向、風(fēng)速為10 m/s、溫度70℃的鼓風(fēng)干燥箱中干燥。當(dāng)水分含量小于10%時(shí)，取出百合置于干燥器中冷卻待測(cè)。

1.2.3 復(fù)合護(hù)色劑組配的正交試驗(yàn) 參照1.2.2 的試

驗(yàn)結(jié)果選取3 種護(hù)色效果較好的護(hù)色劑作為因素，以不同濃度作為水平，通過(guò)正交試驗(yàn)確定最佳的復(fù)合護(hù)色劑組成及配比。

1.2.4 百合粉加工工藝的單因素試驗(yàn) （1）熱燙時(shí)間對(duì)百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，固定復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間30 min，鼓風(fēng)干燥溫度70℃，考察不同熱燙時(shí)間（5、6、7、8、9 min）對(duì)百合粉色澤的影響。（2）復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間對(duì)百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，固定熱燙時(shí)間8 min，鼓風(fēng)干燥溫度70℃，考察不同復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間（5、15、20、25、30 min）對(duì)百合粉色澤的影響。（3）鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)百合粉色澤的影響：按照1.2.2 的步驟進(jìn)行試驗(yàn)，固定熱燙時(shí)間8 min，復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間30 min，考察不同鼓風(fēng)干燥溫度（50、60、70、80、90℃）對(duì)百合粉色澤的影響。

1.2.5 百合粉加工工藝的響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn) 以單因素試驗(yàn)所得結(jié)果為參考，根據(jù)Box-Behnken 原理設(shè)計(jì)試驗(yàn)，以百合粉色澤L 值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選取熱燙時(shí)間、復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間、鼓風(fēng)干燥溫度3 個(gè)因素，設(shè)計(jì)3 因素3 水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)[6]。

1.2.6 百合粉色澤L 值的測(cè)定 取干燥后的百合外片，在高速萬(wàn)能粉碎機(jī)作用下，磨粉1 min 制得百合粉。然后經(jīng)60 目過(guò)篩，用色度測(cè)試儀在反射模式下測(cè)定百合粉的色澤。百合顏色呈現(xiàn)出的是白色或微黃色，所以測(cè)百合粉色澤時(shí)取L 值作為標(biāo)準(zhǔn)較適合。色度儀中的L 值表示表面色澤的明暗度，主要取決于產(chǎn)品表面的反射率。L 值越大表明顏色越白，褐變程度越低；反之則越暗，褐變程度越高[9]。采用色度儀對(duì)百合粉的色澤程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠客觀地反映褐變的差異，且便于統(tǒng)計(jì)和比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同護(hù)色劑及濃度對(duì)百合粉色澤的影響

由表1 可知，空白組因沒(méi)有加護(hù)色劑，L 值最低，為73.92；其次，植酸組的百合粉L 值也偏低，為74.22～74.45；護(hù)色效果較好的是檸檬酸組、半胱氨酸組和抗壞血酸組，其百合粉L 值范圍分別為79.95～80.56、84.26～85.62、84.07～85.03。檸檬酸組和抗壞血酸組，百合粉的L 值隨著護(hù)色劑濃度的增加而上升，而半胱氨酸組，百合粉的L 值在0.20%～0.30%范圍內(nèi)隨護(hù)色劑濃度的增加表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。檸檬酸作為酸化劑和鰲合劑，對(duì)多酚氧化酶（PPO）有較好的抑制作用[10-12]。高濃度半胱氨酸在抑制褐變方面效果較好[13]。而抗壞血酸對(duì)多酚氧化酶反應(yīng)體系的作用比較復(fù)雜，它既可以作為醌類(lèi)的還原劑又可以作為酶分子中銅離子的螯合劑，其對(duì)PPO 的抑制主要是通過(guò)和酚類(lèi)物質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)底物，包括銅離子和氧氣，同時(shí)還可將酚類(lèi)物質(zhì)氧化形成的醌重新還原成酚，從而發(fā)揮延緩或抑制褐變過(guò)程的作用。因此，后續(xù)研究選取檸檬酸、半胱氨酸、抗壞血酸3 種護(hù)色劑進(jìn)行正交試驗(yàn)，其濃度水平見(jiàn)表2。

表1 不同護(hù)色劑對(duì)百合粉色澤的影響

表2 復(fù)合護(hù)色劑組配正交試驗(yàn)的因素及水平

2.2 復(fù)合護(hù)色劑的最佳組成和配比

由表3 可知，3 個(gè)因素對(duì)護(hù)色效果的影響表現(xiàn)為B ＞C ＞A，檸檬酸、半胱氨酸和抗壞血酸的極差值遠(yuǎn)大于空列，表明試驗(yàn)結(jié)果是有效的、顯著的。同時(shí)，結(jié)合K 值可知，最佳組合為A3B2C3，即含0.8%檸檬酸、0.25%半胱氨酸和0.30%抗壞血酸的復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色效果最好。由于該組合未出現(xiàn)在正交試驗(yàn)的9 個(gè)處理中，因此對(duì)最優(yōu)組合進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果顯示：以最佳組合制備的百合粉L 值（平均值為87.21）大于正交試驗(yàn)處理中的最大值（87.15）。這表明該最佳組合是切實(shí)可行的。

表3 復(fù)合護(hù)色劑組配的正交試驗(yàn)結(jié)果

表4 的方差分析結(jié)果顯示，半胱氨酸對(duì)百合粉L 值的影響極顯著；其次是抗壞血酸的影響，達(dá)顯著水平；而檸檬酸對(duì)百合粉L 值的影響不顯著；這一結(jié)論與李霞等[9]對(duì)蘭州百合干無(wú)硫護(hù)色劑配方優(yōu)化的研究結(jié)果相似。

表4 復(fù)合護(hù)色劑組配的正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果

2.3 百合粉加工工藝單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 熱燙時(shí)間對(duì)百合粉色澤的影響 由圖1 可知，熱燙時(shí)間短于8 min 時(shí)，百合粉的L 值隨著熱燙時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，上升的速度由快到慢，后面趨于穩(wěn)定或上升平緩。這是因?yàn)槎喾友趸福≒PO）和過(guò)氧化物酶（POD）的活性減弱，最耐熱的過(guò)氧化物酶在90～100℃下，加熱5 min 就會(huì)去其活性[10-11]。當(dāng)熱燙時(shí)間超過(guò)8 min 時(shí)，熱燙出來(lái)的百合片外觀不好，熱燙時(shí)間越久，外觀越差，營(yíng)養(yǎng)成分流失越多，同時(shí)加工出來(lái)的百合粉L 值也不高。因此，后續(xù)試驗(yàn)的熱燙時(shí)間為8 min 左右。

圖1 不同熱燙時(shí)間處理下百合粉的L 值

2.3.2 護(hù)色時(shí)間對(duì)百合粉色澤的影響 由圖2 可知，復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間≤30 min 時(shí)，百合粉的L 值隨著護(hù)色時(shí)間的延長(zhǎng)幾乎呈直線上升趨勢(shì)。因此，后續(xù)試驗(yàn)護(hù)色時(shí)間為30 min 左右。

圖2 不同護(hù)色時(shí)間處理下百合粉的L 值

2.3.3 鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)百合粉色澤的影響 由圖3可知，當(dāng)鼓風(fēng)干燥溫度低于70℃時(shí)，百合粉色澤L值隨溫度的升高而升高；當(dāng)鼓風(fēng)干燥溫度為70℃時(shí)，百合粉的色澤L 值最大；而繼續(xù)升高鼓風(fēng)干燥的溫度，百合粉色澤L 值有所降低。這是因?yàn)闊釥C中百合片大部分酶失活，在不同溫度下，溫度越高，干燥時(shí)間越短，褐變度越輕。反之，當(dāng)高于某一溫度極限時(shí)，其中存活的耐熱酶活性最強(qiáng)[14]，褐變度越重，百合粉色澤L 值降低。因此，后續(xù)試驗(yàn)的鼓風(fēng)干燥溫度為70℃左右。

圖3 不同鼓風(fēng)干燥溫度處理下百合粉的L 值

2.4 百合粉加工工藝響應(yīng)面法優(yōu)化結(jié)果

2.4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ图胺讲罘治?根據(jù)Box-Behnken 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，百合粉加工工藝響應(yīng)面試驗(yàn)的因素與水平如表5 所示，根據(jù)表6 的設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，然后采用Design Expert V8.0.6 軟件對(duì)各處理L值進(jìn)行響應(yīng)面回歸分析，獲得回歸方程：Y=87.21－0.046X1＋0.14X2－0.69X3－0.033X1X2＋1.38X1X3＋－－－。對(duì)回歸方程進(jìn)行顯著性分析，結(jié)果如表7 所示，模型的F值達(dá)極顯著水平，失擬值項(xiàng)的P值為0.394 7 ＞0.05，不顯著，且該模型總決定系數(shù)R2=0.984 1，調(diào)整決定系數(shù)R2adj=0.963 7。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明該模型擬合度好，誤差小，可以用該回歸方程對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。從表7 還可看出，模型中因素X3對(duì)模型的影響達(dá)極顯著水平，因素X1對(duì)模型的影響達(dá)顯著水平，因素X2對(duì)模型的影響不顯著，而二次項(xiàng)、、對(duì)模型的影響均達(dá)顯著水平，表明各因素對(duì)百合粉色澤L 值的影響并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

表5 響應(yīng)面試驗(yàn)的因素與水平

表6 Box-Behnken 設(shè)計(jì)方案以及L 值

表7 響應(yīng)面試驗(yàn)方差分析結(jié)果

2.4.2 響應(yīng)面分析 通過(guò)對(duì)回歸方程進(jìn)行分析，固定其中一個(gè)因素值為零，可以得到另外2 個(gè)因素之間的交互作用是否顯著。從圖4～6 的3 組響應(yīng)面圖可以看出各因素交互作用對(duì)百合粉色澤L 值的影響程度。結(jié)合回歸方程以及表7 的數(shù)據(jù)可知：鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)百合粉色澤L 值的影響最為顯著，L 值變化最大，曲面陡峭；熱燙時(shí)間對(duì)百合粉色澤L 值的影響顯著，L 值變化大，曲面較陡峭；而護(hù)色時(shí)間對(duì)百合粉色澤L 值的影響不明顯，交互作用不顯著，曲面較為平滑。綜上可以得出對(duì)百合粉色澤L 值的影響程度從大到小排序依次為鼓風(fēng)干燥溫度＞熱燙時(shí)間＞護(hù)色時(shí)間。

圖4 熱燙時(shí)間與復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間對(duì)百合粉色澤的影響

圖5 熱燙時(shí)間與鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)百合粉色澤的影響

圖6 復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間與鼓風(fēng)干燥溫度對(duì)百合粉色澤的影響

2.4.3 百合粉加工的最佳工藝及驗(yàn)證 通過(guò)Design Expert V8.0.6 軟件對(duì)L 值進(jìn)行優(yōu)化分析，得到最佳工藝參數(shù)為熱燙時(shí)間7.97 min、護(hù)色時(shí)間30.06 min、鼓風(fēng)干燥溫度69.1℃，理論L 值為87.27。在實(shí)驗(yàn)室條件下設(shè)置工藝條件如下：熱燙時(shí)間8 min、護(hù)色時(shí)間30 min、鼓風(fēng)干燥溫度69℃，平行試驗(yàn)3 次，得到百合粉L 值的平均值為87.15，達(dá)到了理論值的99.9%，說(shuō)明獲得的百合粉最優(yōu)加工工藝參數(shù)是可靠的。

3 結(jié) 論

通過(guò)正交試驗(yàn)獲得百合片（外片）熱燙加工的最佳護(hù)色劑配方為0.8%檸檬酸、0.25%半胱氨酸和0.3%抗壞血酸。通過(guò)響應(yīng)面法獲得了百合粉加工工藝最優(yōu)參數(shù)為熱燙時(shí)間8 min、復(fù)合護(hù)色劑護(hù)色時(shí)間30 min、鼓風(fēng)干燥溫度69℃，在該條件下百合粉色澤L 值的理論值為87.27，試驗(yàn)均值為87.15，達(dá)到了理論值的99.9%，抑制褐變的效果良好。