响应面法优化绿豆罐头护色工艺研究

摘 要：绿豆作为豆类的一种，具有很高的营养价值，但在加工过程中产品色泽风味会受到影响。本文以绿豆为主要原料，利用响应面优化法研究护色剂添加量对绿豆罐头品质的影响。结果表明，通过响应面优化得到最佳护色条件：柠檬酸添加量为0.06%、D-异抗坏血酸钠添加量为0.16%、乙二胺四乙酸二钠添加量为0.021%。在此条件下，绿豆罐头具有更好的色泽和风味，且稳定性好，达到商业无菌标准，符合食品卫生要求。

关键词：绿豆；罐头食品；护色；响应面优化；商业无菌

Optimization of Color Protection Technology for Canned Mung Bean by Response Surface Methodology

LI Dongming， GUO Jianhang， CAO Keyuan， HE Ye， WANG Wenjie， FAN Junying*

（D. Co International Food Co.， Ltd.， Jiaozuo 454000， China）

Abstract： Mung bean， as a kind of legume， has high nutritional value， but the color and flavor of the product may be affected during processing. In this paper， using mung bean as the main raw material， the response surface optimization method was used to study the effect of colour protection agent addition on the quality of canned mung bean. The results showed that the best colour protection conditions were obtained through response surface optimization： the addition amount of citric acid was 0.06%， the addition amount of sodium D-isoascorbate was 0.16%， and the addition amount of disodium ethylenediaminetetraacetic acid salt was 0.021%. Under this condition， the canned mung bean had better colour and flavour， and good stability， reached the standard of commercial sterility， and met the requirements of food hygiene.

Keywords： Mung bean; tinned food; color protection; response surface optimization; commercial sterility

绿豆（Vigna radiata L.）又名青小豆，是豆科豇豆属植物的果实，广泛分布在热带和亚热带地区，在我国种植面积广泛，主要分布在内蒙古、吉林、安徽、河南等地，产量居世界第二[1]。绿豆作为药食同源作物，具有清凉解毒、利尿明目之效[2]。现代医学研究表明，绿豆含有大量人体所需的微量元素、矿物质，酚类物质、多糖等功能因子，使其具有降血糖、预防心血管疾病、抗炎、护肝、抗肿瘤等多种生物

活性[3-4]。

随着人们生活节奏的加快，方便食品的地位也逐渐凸显，罐头食品因其便捷性、多样性越来越受消费者的喜爱。但由于绿豆罐头在加工过程中长时间蒸煮灭菌，产品色、香、风味物质受到严重破坏，严重影响了产品品质和绿豆罐头产业的发展。研究表明，常见的护色剂有酸性试剂、还原剂、螯合剂、离子化合物等，它们通过抑制褐变的产生，从而达到护色效果[5]。据报道，姚鑫淼和任传英等[6-7]通过调节护色剂（柠檬酸钠、D-异抗坏血酸钠和三聚磷酸钠）的比例，经高温高压杀菌后，仍能保持绿豆自身的色泽；张国治等[2]在绿豆中加入一定比例的叶绿素铜钠盐、D-异抗坏血酸钠和柠檬酸，使绿豆制品具有更好的色泽和风味。因此，本文以绿豆罐头为研究对象，选取柠檬酸、D-异抗坏血酸钠和乙二胺四乙酸二钠为护色剂，改进绿豆护色工艺，筛选出绿豆罐头最佳护色方案，以期为罐头食品的开发应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿豆，河南知润科技有限公司；白砂糖，中粮集团有限公司；柠檬酸，潍坊英轩实业有限公司；D-异抗坏血酸钠，江西省德州市百勤异VC钠有限公司；乙二胺四乙酸二钠，南通奥凯生物技术开发有限公司。

1.2 仪器与设备

电子天平，上海精密科学仪器有限公司；实验用小型杀菌釜，山东鼎泰盛食品工业装备股份有限公司；色度仪，深圳市三恩时科技有限公司；恒温培养箱，上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 绿豆罐头加工工艺

挑选色泽光亮、颗粒大小均一的优质绿豆，清洗后沥干水分，按照一定比例将复配护色剂与蔗糖溶解调配汤汁；使用绿豆与糖水分别灌装，先灌装绿豆再灌装糖水，避免因物料混合再灌装导致固形物不均一的情况；最后采用水浴灭菌，杀菌方式（升温10 min，杀菌20 min，降温10 min-反压冷却/

121 ℃）灭菌后立即冷却至38 ℃以下。加工工艺如图1所示。

图1 绿豆罐头加工工艺图

1.3.2 感官评价

选择18位感官评价人员，按照表1评定标准进行评价，以确定柠檬酸的最佳添加量。

1.3.3 单因素实验

产品颜色主要取决于各类护色剂成分及多酚氧化程度，根据《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》（GB 2760—2014），主要选取柠檬酸添加量、D-异抗坏血酸钠的添加量以及乙二胺四乙酸二钠的添加量3个因素进行单因素实验，以产品风味、质地、颜色为评价指标，以确定单因素变量的最佳值。

（1）护色剂柠檬酸添加量对绿豆罐头品质的影响。根据控制变量法，通过固定D-异抗坏血酸钠的添加量为0.100%（质量分数，下同），乙二胺四乙酸二钠的添加量为0.020%，考察护色剂柠檬酸添加量（0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%）对绿豆罐头护色及感官品质的影响，并对其进行感官评分。

（2）护色剂D-异抗坏血酸钠添加量对绿豆罐头品质的影响。根据控制变量法，通过固定柠檬酸的添加量为0.06%，乙二胺四乙酸二钠的添加量为0.020%，考察护色剂D-异抗坏血酸钠添加量（0.050%、0.075%、0.100%、0.150%、0.200%）对绿豆罐头护色及感官品质的影响，并对其进行感官评分。

（3）护色剂乙二胺四乙酸二钠添加量对绿豆罐头品质的影响。根据控制变量法，通过固定柠檬酸的添加量为0.06%，D-异抗坏血酸钠的添加量为0.100%，考察护色剂乙二胺四乙酸二钠添加量（0.005%、0.010%、0.015%、0.020%、0.025%）对绿豆罐头护色及感官品质的影响，并对其进行感官评分。

1.3.4 绿豆罐头响应面优化实验设计

基于单因素实验结果，根据Box-Behnken实验设计原理，以感官得分数值为响应指标，以柠檬酸添加量（A）、D-异抗坏血酸钠添加量（B）、乙二胺四乙酸二钠添加量（C）为考察因素，设计响应面实验。采用Design-Expert V8.0.6软件进行响应面实验设计，因素与水平设计见表2。

1.3.5 响应面结果验证

根据单因素和响应面法获得的最佳工艺条件，在此条件下制作绿豆罐头，并进行感官测试，验证响应面结果。

1.4 稳定性及理化指标测定

采用色差仪测定最佳护色条件下绿豆罐头的稳定性，根据《均匀色空间和色差公式》

（GB/T 7921—2008），以杀菌后的绿豆罐头的色差值为标准值，测定常温下贮藏30 d的颜色变化[8]。根据国家标准对绿豆罐头微生物进行检测[9]。

1.5 数据统计与分析

实验均重复3次，采用Design Expert软件进行方差分析和数据处理，使用Origin 2018软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果分析

2.1.1 柠檬酸添加量对绿豆罐头品质的影响

柠檬酸是食品领域应用最广的添加剂，在食品加工过程中具有护色、调节pH值、抑菌等作用[10]。如图2所示，不同柠檬酸添加量对绿豆罐头色泽和感官评分有明显影响，随着柠檬酸添加量的增加，绿豆罐头感官评分先增加后下降，而色泽a*值（绿值）则先减小后增加，当柠檬酸添加量为0.06%时，绿豆罐头呈现色泽鲜艳的黄绿色，口感爽滑，酸甜适口，无褐变，感官评分最高。这是因为柠檬酸的加入可以提供一个弱酸环境，钝化酶活，减轻绿豆褐变过程[11]。当柠檬酸添加量大于0.06%时，酸甜比例失衡，酸味偏重，口感差，感官评分逐渐下降。因此，选择柠檬酸添加量为0.04%、0.06%、0.08%进行响应面优化实验。

2.1.2 D-异抗坏血酸钠添加量对绿豆罐头品质的影响

如图3所示，随着D-异抗坏血酸钠添加量的增加，绿豆罐头感官评分呈现先上升后下降的趋势，而色泽a*值呈先降低后增加的趋势。当D-异抗坏血酸钠添加量为0.15%时，绿豆罐头感官评分最高，绿值达到最大，这是因为D-异抗坏血酸钠的添加能起到抗氧化和助色作用，可以将醌类物质还原成酚类物质，阻止醌类物质聚集形成黑色素[12]。但当添加量过多时，会导致氧化还原反应产生的还原产物堆积而造成产品色泽变化加快[12-14]。因此，选择D-异抗坏血酸钠添加量为0.100%、0.150%、0.200%进行响应面优化实验。

图2 柠檬酸添加量对绿豆罐头品质的影响

图3 D-异抗坏血酸钠添加量对绿豆罐头品质的影响

2.1.3 乙二胺四乙酸二钠添加量对绿豆罐头品质的影响

乙二胺四乙酸二钠能与金属离子发生螯合反应，可以螯合酶中金属离子，从而抑制酶活，从根本上抑制酚类物质氧化变色，同时可以加强酚类物质和金属离子的络合反应[15-16]。如图4所示，随着乙二胺四乙酸二钠盐的添加，绿豆罐头感官评分和绿值均呈现先增加后降低的趋势。当乙二胺四乙酸二钠的添加量为0.020%时，绿豆罐头感官评分和绿值最佳，因此，选择乙二胺四乙酸二钠添加量为0.015%、0.020%、0.025%进行响应面优化实验。

图4 乙二胺四乙酸二钠添加量对绿豆罐头品质的影响

2.2 响应面优化实验结果分析

2.2.1 模型构建与方差分析

响应面实验设计结果如表3所示。利用Design Expert软件对表3进行回归拟合，得到回归方程为Y=87.14-0.92A+2.05B+1.72C-0.14AB-1.21AC-0.75BC-8.50A2-5.16B2-2.99C2。

回归模型方差分析如表4所示。该回归模型的P值小于0.000 1，失拟项（P=0.138 80＞0.05）不显著，决定系数为R2=0.988 1，变异系数为1.25%，表明该模型与实际实验拟合度好，能有效反映各类添加剂对绿豆罐头品质的影响；校正后决定系数Radj2=0.972 7，