电子鼻ＰＥＮ３用于软包装水煮薇菜工艺和品质研究

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食品业科技艺技术Science and Technology of Food Industry 食品业科技艺技术 业e 郭婧敏，王翎羽，杨 华，吴晓丹，马银霞，王 丽 ( 浙江万里学院生物与环境学院食品科学系，浙江宁波315100) 摘 要：研究了薇菜的软包装水煮工艺及品质。研究通过对薇菜干进行浸泡复水等预处理之后，加工成添加调味品包装后的水煮薇菜，同时针对复水过程中的口感进行研究，得到复水前后山野薇菜的硬度变化较大，咀嚼性及弹性变化不是很大，保持着优良的品质，结果确定热-冷-热-冷(80℃)这一复水过程；针对杀菌过程中风味研究得到杀菌温度为85℃，杀菌时间为10min； 通过以面方面的研究为薇菜的综合加工提供一条良好的途径。 关键词：薇菜，加工工艺，品质，电子鼻 Study on technology and quality ofthe water-cooking Osmunda Japonica Thunb with soft pack GUO Jing-min，WANG Ling-yu，YANG Hua，WU Xiao-dan，MA Yin-xia，WANG Li (Faculty of Life Science and Biotechnology，Zhejiang Wanli University， Ningbo 315100，China) Abstract： Technology and operational points of the water- cooking Osmunda Japonica Thumb with soft pack werestudied.Dried Osmunda Japonica Thunb was used as raw material to produce water- cooking food with differentcondiments. While，rehydration process in feeling of the mouth was researched，the fine quality of Osmunda JaponicaThunb was maintained after rehydration. Hardness was changed. Chewiness and springiness were not changed.So therehydration process，which was heating-cooling-heating-cooling(80℃) process.The best sterilization way was studiedby flavor research which was temperature for 85℃， time for 10min. A nice approach for general processing of theOsmunda Japonica Thunb was provided. Key words： Osmunda Japonica Thunb； process technology； quality； electronic nose 中图分类号：TS255.1 文献标识码：B 文章编号：1002-0306(2011)06-0296-04 薇菜，学名紫箕(Osmunda Japonica Thunb)，紫箕科紫箕属多年生蕨类植物，我国东北、陕西、甘肃等地山区、秦巴山区，以及朝鲜、日本等地均有分布。薇菜采后到加工的间隔时间不宜过长，否则薇菜的水分挥发较多，会出现组织纤维，严重影响产品品质2-31。薇菜以幼嫩卷叶供食用，质细味鲜、清脆爽口，被称为“山菜之王”，可鲜食，可腌制、干制。其嫩叶制成干菜主要出口日本及东南亚各国，被称为“中国红薇干”，是我国目前出口创汇的重要蔬菜品种之-，为国际市场高档紧俏的无公害产品。薇菜营养价值较高，富含蛋白质，多种维生素，膳食纤维，铁、钙、磷、硒等微量元素，并对流感、乙型脑炎等病毒有明显的抑制作用。国内的薇菜产品主要是薇菜干，也有部分以鲜品为原料加工成盐渍薇菜，虽然这些粗加工产品能够创造一定的经济效益，但附加值极低，要想真正将资源优势转化为经济优势，必须将原 ( 收稿日期：2010-05-28 *通讯联系人 ) ( 作者简介：郭婧敏(1987-)，女，本科，研究方向：食品科学与工程。 ) ( 基金项目：2009年宁波市成果转化项目(2009C30008)；2010年浙江省 科技厅新苗计划项目。 ) 料精加工，才能使其发挥更大的经济效益。新鲜野菜的加工研究已有不少报道4-71，但以薇菜干为原料的加工研究却鲜有报道。由于新鲜薇菜的加工受到采收季节的制约，很难规模化生产。本文以干制薇菜为原料，经复水后加工水煮薇菜，探索出一条薇菜深加工的新途径，为规模化生产积累了相关的工艺参数。 1 材料与方法 1.1 材料与设备 薇菜干 由宁波东方九洲食品工贸有限公司提供；食盐等调味料 均为市售；柠檬酸等试剂 均为食品级。 杀菌锅，烧毛机，恒温水槽，pH计，质构仪(TMS-Pro)，电子鼻(PEN-3)等。 1.2 实验方法 1.2.1 薇菜干的复水研究8-101 薇菜的复水是加工过程中的重要环节，直接影响到终产品的质量及效益。若复水不足，不仅产品皱缩干硬，而且直接影响到复水产品的得率。若复水过度，会造成产品软烂，口感差，汤汁易混浊。复水程度以复水比表示，即： 复水比R=复水后薇菜的重量G/复水前干制品 重量g 设计4种复水方案，并且对各方案的复水进行评价，以确定适宜复水工艺。 a.冷水浸泡：薇菜干放在自来水中浸泡，每12h换水一次，直至达到最大复水比为止。 b.热水-热水-冷水：薇菜干→80℃热水浸泡(1h)→自然冷却至常温→再热水浸泡(1h)→再将薇菜浸泡于自来水中4~5h→复水薇菜。 c.热水-冷水-热水-冷水：薇菜干→80℃热水浸泡(1h)→自然冷却至常温→再将薇菜浸泡于自来水中3h→再用热水80℃浸泡(1h)→水中自然冷却至常温2h→复水薇菜。 d.热水-冷水-热水-冷水：薇菜干→70℃热水浸泡(1h)→常温水中浸泡 3h→70℃热水浸泡(1h)→浸泡至常温2h→复水薇菜。 1.2.2 水煮薇菜褐色护色的评分标准 感官评价中以1~10分为评分标准，分别表示淡褐色到最深褐色，一般情况下以5分的棕褐色最佳。 1.2.3 质构仪测定方法 设置仪器参数感应力为0.05N，实验速度30mm/min，控制模式为压缩模式，压缩形变30%，数据取点数1000pps。将样品紧密地铺在测试平台上，用滤纸吸去表面水分。 每种袋样品抽取五个形状接近的样品，每个样品测试三次。三次的结果：第一次为根部测试，第二次为中部测试，第三次为顶部测试。测试应在3min内完成，防止样品变干。 1.2.4 电子鼻测定方法 电子鼻采用 PEN-3仪器测定，由北京盈盛恒泰科技有限责任公司提供，测定前原材料采用水浴锅40℃加热 30min，测定时间为60s。 1.3 工艺流程 称取干菜→烧毛→冷却→复水→清洗→第一次调 pH(4.0~4.5)→挑选(包括切断)→检验→过除毛机→精选→调pH(4.0)→沥水称重→袋子打印→装袋→加汤(配汤)→封口→灯检→金属探测→杀菌→冷却→自动烘干→灯检→打包→出运 2 结果与分析 2.1 薇菜干的复水研究 由表1的实验结果显示，热水浸泡可明显提高薇菜干复水比，进一步分析复水过程，得到以下结论，薇菜干的复水温度保持恒定有利于复水的进行，80℃的复水温度较为适宜，温度过高，易造成薇菜干受热过度，产品出现软烂，口感差。复水过程中的冷水浸泡是必要的，一方面可以防止长时间的热水浸泡使组织软化，另一方面在冷热的交替作用下，促使薇菜组织纤维结构改变，更利于复水进行。4种复水方法薇菜干所得到复水比如表1所示，比较4种复水方法，以方法c效果最好。 表1不同复水方法复水比结果 复水方法 复水比 a冷水浸泡 4.0 b热-热-冷 c热-冷-热-冷(80℃) d热-冷-热-冷(70℃) 6.0 Vol.32，No.06，2011 2.2 复水前后山野薇菜的口感变化研究 由表2分析得到山野薇菜复水前后的质构发生了变化。复水前薇菜的硬度较复水后的硬度大，对于弹性和咀嚼性是复水前优于复水后。复水前后其硬度发生明显变化，弹性、咀嚼性基本变化不是很大，主要是咀嚼性稍有变化，因此，山野薇菜经复水后其口感并没发生较大的变化，基本保持其原有的优良口感。 表2 复水前后山野薇菜质构的变化 指标 样品 标准 样品 样品 样品 平均 偏差 根部 中部 顶部 复水前硬度1(N) 2.186 1.926 1.673 1.928 0.257 复水前硬度2(N) 1.169 1.082 2( 0.952 1.068 0.109 复水后硬度1(N) 0.708 1.206 0.812 2 0.909 0.263 复水后硬度2(N) 0.545 0.705 0.416 0.57 0.124 复水前弹性(mm) 0.8 0.72 0.56 0.69 0.123 复水后弹性( mm) 1.02 0.49 0.37 0.63 0.345 复水前咀嚼性(mJ) 0.41 0.4 0.26 0.36 0.0819 复水后咀嚼性(mJ) 0.4 0.14 0.07 0.2 0.174 注：硬度1表示下压时的硬度，硬度2表示上升时的硬度。 2.3 水煮薇菜护色研究 为了更好地处理好水煮薇菜的颜色，采用V。和柠檬酸调整 pH 来护色，一般情况下，水煮薇菜的颜色以棕褐色为最佳。按照感官标准打分在5分左右为最佳。 从表3我们可以得出，在水煮薇菜中pH控制在4~4.5时，水煮薇菜的颜色最适合生产的要求，达到棕褐色，最终控制pH在4.0为佳。从表4中我们可以看出，V的加入量为8%o为最佳，颜色接近棕褐色，达到要求。因此，在护色中采用柠檬酸来调整酸度在4.0~4.5左右，并加入Vc，同时控制pH在4.0为佳。 表3 不同pH对水煮薇菜的护色作用 pH 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 得分 8 7 6 5 3 表4 不同Vc含量的护色效果 Ⅴ。浓度(%0) 2 4 8 12 14 得分 8 7 6 5 3 2.4 水煮薇菜保脆研究 保脆一般是利用钙离子渗人细胞组织间隙，形成钙离子“盐桥”，从而保持一定的脆度。因此，在实验中选用一定的热乳酸钙溶液浸泡虽有利于 Ca的渗入，但热水会软化组织影响脆度。因此，选择在冷水条件下用不同乳酸钙的溶液对原料进行浸泡4~6h后的保脆效果进行研究。由表5可知，质量浓度为1%的乳酸钙溶液的保脆综合效果最好。一方面Ca+浓度越大，脆度就越好，但口感却在下降。 表5不同乳酸钙浓度对保脆和口感的影响 感官指标· 乳酸钙(%) 0.25 0.5 1 1.5 2 薇菜口感 * ** *** *** ** 外观 ** *** *** *** **** 评比 脆度不够脆度稍低脆嫩可口口感稍差口感较差 注：*表示脆度和外观的强度。 表6 PEN-3的标准传感器阵列 阵列序号 传感器名称 性能描述 备注 1 W1C 芳香成分 甲苯，10mL·m -3 2 W5S 灵敏度大，对氮氧化合物很敏感 NO，，1mL·m -3 3 W3C 氨水，对芳香成分灵敏 苯，10mL·m― -3 4 W6S 主要对氢气有选择性 H，，100mL·m .-3 5 W5C 烷烃，芳香成分 丙烷，1mL·m 6 W1S 对甲烷灵敏 CH4，100mLm 7 W1W 对硫化物灵敏 H，S，1mL·m -3 8 W2S 对乙醇灵敏 CO，100mL·m .-3 9 W2W 芳香成分，对有机硫化物灵敏 H，S，1mL·m -3 10 W3S 对烷烃灵敏 CH，10mL·m 表7风味传感器响应数据 样品R R(1) R(2) R(3) R(4) R(5) R(6) R(7) R(8) R(9) R(10) 原样品 1.294 2.520 1.403 1.040 1.425 1.538 1.961 1.542 1.023 1.131 10min 2.036 4.720 2.206 1.066 2.336 2.394 1.047 2.788 1.308 1.115 12min 2.136 4.246 2.240 1.064 2.378 2.269 1.063 2.740 1.376 1.117 经实验在85℃中杀菌10、12、14min取出后迅速冷却，置于35℃的恒温箱中1周，经10min 杀菌微胀，其它的无胀袋现象。胀袋现象是由于装料较多，短时间内未彻底灭菌，按调味实验的装填量10min能保证杀菌彻底。 2.6 杀菌前后风味研究 2.6.1 样品预处理传感器响应信号的影响 根据表6、表7，原样品与三个处理样进行比较，分析得到三个杀菌时间中R(2)值变化最大，其中杀菌时间为10min 的样品 R(2)值(对氮氧化合物较敏感)的含量最高，其他风味值与 12min 和 14min 的样品相当，而杀菌时间为14min时R(7)值显示的信号最弱。对于10个传感器的响应数据来看，作10min 处理的样品与作12min、14min 处理的样品变化均不大，但经生产实际综合考虑确定杀菌时间采用10min。 图4~图6为电子鼻的10个传感器的电导率所制成的雷达图。比较三个图得出，三者最敏感的成分是芳香成分，其中图4的芳香成分最为敏感，对烷烃灵敏最低，其中以 14min 最低，三者总体雷达趋向相当，因此，以上杀菌时间对于风味总体影响不大，但综合考虑，认为采用10min 较为合理。 图3 原样品的风味雷达图 2.6.2 PCA主成分分析 采用SAS 8.0对实验所得的数据进 PCA分析。经分析发现主成分方差贡献率为90%以上(横坐标)，其他三种处理样品从区分力值来看，处理1和处理2样品显示更为接近。这说明该主成分所对应的特征向量决定的二维子空间就能充分精 图4 杀菌10min 的风味雷达图 图5 杀菌12min 的风味雷达图 图6 杀菌14min 的风味雷达图 确地拟合原始数据。由图7可见，处理3的数据比较集中，拟合度较高，其次为原样品、处理2，且样品1的离散程度最高。显然四种样品都可以区分开。原样与其它三种处理过的样品有比较明显的差异。 结论 本实验设计的薇菜干复水方案切实可行，复水效果良好，通过质构分析仍保持其优良品质。 3.2 薇菜的水煮加工工艺参数为：在加工中加入8%的Vc、1%的乳酸钙在 pH 为4.0时护色保脆效果最好。 ( (下转第303页) ) 声频率不变的情况下，提取时间在25~35min 的范围内总多酚和鞣花酸含量最高。 根据回归模型，超声提取黑莓果实总多酚和鞣花酸的最佳条件为：X， =46.54，X，=30，X，=62.26，X=33.68，此时Y=5.313；转化为实际参数，即在乙醇浓度 46.54%，料液比1：30，超声频率24kHz，提取时间33.68min 的条件下，测得黑莓果实的总多酚含量高达5.313mgg，鞣花酸含量高达 0.1502mg吕g。在该条件下，实验值Y为5.131，Y， 为0.1483，两者与预测值相差均小于5%。 2.3 模型的检验 为了进一步确定超声提取黑莓果实多酚类物质的最优工艺条件，利用 Design Expert 分析，优选出12组参数来验证。结果显示总多酚含量的平均相对误差为3.70%±2.26%，鞣花酸含量的平均相对误差为3.85%±2.52%，均低于5%，证明该模型能较好地评价超声法提取黑莓果实多酚的作用效果。 3 结论 超声波提取是利用超声波在液体中的空化、振动、扩散、击碎等作用加速植物有效成分的浸出，具有温度低、时间短、耗能低、提取率高等优点，避免提取过程中因热效应引起的有效成分结构变化、损失及生理活性的降低，广泛用于多种植物有效成分的提取。 本研究用超声提取的方法，从黑莓果实中提取多酚类物质，应用响应曲面法进行分析，对自变量：乙醇浓度(X)、料液比(X)、超声频率(X)、提取时间( X)等4因素与因变量：总多酚含量(Y)和鞣花酸含量(Y)的数学模型进行了回归分析，数学模型极显著相关。黑莓果实多酚类物质的最佳提取工艺条件为：乙醇浓度 46.54%，料液比1：30，超声频率24kHz，提取时间为33.68min，在此工艺条件下，测得黑莓果实的总多酚含量为 5.131mg"g ，鞣花酸含量为0.1483mgg。经检验证明该提取黑莓果实多酚类物质的工艺条件合理、可靠。 ◆一◆小◆◆川◆川◆◆◆ ◆ I.main axis Ivariance 90.74(%) 图7 三种杀菌方式主成分分布图 注：1：处理1(10min)；2：处理2(12min)；3：处理3(14min)；4：原样品。 3.3 通过电子鼻对风味影响的比较，得出杀菌最佳时间10min，温度为85℃。 ( 参考文献 ) ( 1]徐怀德.药食同源新食品加工[M].北京：中国农业出版 社，2002：181-182. ) ( 2]王宪章，胡传训.薇菜的适宜土壤和营养价值J] . 四川农 业大学学报，1990，8(4)：326-330. ) ( 参考文献 ) ( 1]吴文龙，顾姻.新经济植物黑莓的引种J].植物资源与环 境学报，1994，3(3)：45-48. ) ( 2]吴文龙，李维林，闾连飞，等.黑莓、树莓在南京地区的引 种研究].江苏林业科技，2006，33(2)：13-15. ) ( 3 ] Tate P ， God J ， B i bb R， et al. 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