植物源性物質(zhì)荸薺食品加工研究進展

馬蹄，又名馬蹄、栗子、黑驢和自然災(zāi)害。這是五味子科的一種多年生淺水草本植物。在我國長江以南的各省種植，面積2.7萬公頃，年產(chǎn)量75萬噸。荸薺以其地下球莖為食用器官,是一種藥食兼用的果蔬類食品,其肉質(zhì)細嫩,營養(yǎng)豐富,汁多味甜,清脆爽口,在南方自古有“地下雪梨”之美譽,北方則稱其為“江南人參”。荸薺本身含有的荸薺英具有顯著的抑菌功能,其質(zhì)構(gòu)熱穩(wěn)定性也是荸薺的一個顯著特性。荸薺可以加工成罐頭、馬蹄糕、荸薺飲料等多種產(chǎn)品,同時,在加工中產(chǎn)生的荸薺皮渣含有豐富的纖維和色素,可以進一步被加工利用。近年來國內(nèi)外針對荸薺資源的開發(fā)利用和荸薺食品的貯藏加工開展了大量的研究工作,筆者對此加以綜述,旨在為荸薺資源的有效利用提供理論依據(jù)。1營養(yǎng)成分測定荸薺含有水分、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì),鮮荸薺營養(yǎng)成分含量見表1。由表1可知,除水分外,荸薺的主要成分是碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維素和礦物質(zhì)等,并含有豐富的維生素。2杏仁的特性2.1淀粉糊的黏合劑荸薺淀粉顆粒主要為橢圓或多角形,顆粒表面平滑規(guī)整,粒徑為3~14μm,晶體類型屬于C型,接近A型。其淀粉糊具有很高的黏性,當受到的剪切力增大時黏性會隨著減小,屬于非牛頓型假塑性流體。淀粉凝膠形成濃度分界點為8%,當濃度達到8%時可形成荸薺淀粉凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種凝膠黏彈性較大,經(jīng)過凍融后,其凝膠網(wǎng)絡(luò)便從無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殄e落有致的有序網(wǎng)孔狀,但凍融超過7次時,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)撕破現(xiàn)象,凝膠凍融穩(wěn)定性良好。2.2加熱對脆性部分破壞的作用荸薺以其脆嫩爽口著稱,而荸薺經(jīng)過熱處理后仍能保持很好的脆性、硬度等質(zhì)構(gòu)特性。Loh等人從細胞的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成研究加熱對荸薺脆性的破壞,發(fā)現(xiàn)脆性的破壞和細胞壁的分離都發(fā)生在煮制初期,加熱對脆性的部分破壞可能和細胞壁的分離有一定的聯(lián)系。荸薺的質(zhì)構(gòu)熱穩(wěn)定性可能與細胞中含有的阿魏酸(C10H10O4,3-甲氧基-4-羥基肉桂酸)及其二聚體有關(guān),阿魏酸可以促進荸薺細胞內(nèi)多糖之間的交聯(lián)黏聯(lián),從而使其保持質(zhì)構(gòu)熱穩(wěn)定性。王海等人研究荸薺在煮制過程中質(zhì)構(gòu)特性的變化,發(fā)現(xiàn)荸薺加熱是一個失水的過程,而馬鈴薯受熱則是吸水的過程,在加熱過程中荸薺淀粉和馬鈴薯淀粉的這種不同的性質(zhì)可能是其質(zhì)構(gòu)熱穩(wěn)定性的重要原因。荸薺加熱時間過長會對其質(zhì)構(gòu)造成破壞,這可能是由于長時間加熱導(dǎo)致原生質(zhì)體變性凝聚,薄壁細胞變形以及淀粉糊化的緣故。2.3荸薺英提取物抑菌活性追蹤荸薺中含有的荸薺英是一種抗菌成分,主要存在于荸薺果皮以及果皮和果肉之間的部分。運用生物自顯影技術(shù)和抑菌成分追蹤方法對荸薺英提取物抑菌成分進行活性追蹤,可將抑菌物粗提物乙酸乙酯部分分離為六個組分,這六種組分還有待進一步鑒定。荸薺英提取物對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌及綠膿桿菌的活性均有抑制作用,在中性條件下抑菌效果較好,不同濃度的抑菌物提取物抑菌效果不同,抑菌成分對紫外照射、金屬離子等具有良好的穩(wěn)定性,但是不耐熱。2.4水溶液穩(wěn)定性試驗荸薺皮含有豐富的棕色素,其主要成分為黃酮類物質(zhì)如黃酮、黃酮醇、二氫黃酮等,是一種水溶性色素,對光、熱及部分化學(xué)添加劑穩(wěn)定性良好,但在堿性條件下不穩(wěn)定。荸薺皮色素提取物有較好的抗氧化作用,有一定清除自由基(DPPH·)和羥自由基的能力,且清除能力和提取物濃度有較好的劑量關(guān)系,色素提取物對超氧離子也具有抑制作用。3確認日期適合存放和加工荸薺資源的加工利用途徑主要如下:3.1荸薺貯藏技術(shù)荸薺的常規(guī)貯藏方法有:窖藏法、細沙貯藏法、缸藏法和堆藏保鮮法等,但以上方法不適于大規(guī)模的貯藏。速凍荸薺是近年興起的一種荸薺貯藏技術(shù),荸薺經(jīng)過清理、去皮、修整分級后,于-30℃下速凍,待荸薺溫度達到-18℃時,置于-18℃冷庫中存放,可長期貯藏。常溫下將荸薺清洗液和保鮮劑混合使用,可有效抑制荸薺的生理代謝和腐敗微生物的侵入,是一種實用的貯藏方法。用強力安對荸薺進行殺菌處理,采用真空包裝方式,在0~4℃條件下也可使荸薺貯藏期達到2個月。3.2涂膜保鮮對鮮切荸薺抗氧化酶活性的影響荸薺去皮后容易發(fā)生褐變和腐敗而影響其品質(zhì)。當發(fā)生褐變時,果肉中的苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性升高,可加入酶活性抑制劑來抑制褐變,如加入護色劑雙氧水、檸檬酸、抗壞血酸等可以有效抑制這幾種酶的活性,對保持其品質(zhì)效果較好。鮮切荸薺用熱水燙漂,通過熱處理抑制與褐變有關(guān)酶的活性也可有效抑制褐變。通過涂膜技術(shù)在鮮切荸薺表面用殼聚糖或殼聚糖與納米TiO2等材料進行涂膜處理,在其表面形成一層致密的膜,可調(diào)節(jié)CO2和O2的進出量,減少O2,抑制荸薺的呼吸作用和苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、過氧化物酶的活性,延緩其褐變和衰老進程。潘永貴等人對荸薺的黃化物質(zhì)進行化學(xué)鑒定的結(jié)果表明,其中含有黃酮類物質(zhì),這對今后研究荸薺黃化褐變機理具有重要意義。3.3產(chǎn)品的制作要點(1)荸薺淀粉的生產(chǎn)工藝:荸薺→預(yù)處理→破碎→粉渣分離→脫水→干燥粉碎→成品。預(yù)處理時,必須將荸薺的附帶雜物清洗干凈,破碎時以荸薺內(nèi)皮渣內(nèi)層無白色果肉為宜。對于粉渣的分離,采取先粗渣分離,再進行精濾,淀粉先采用離心方法脫去大部分水分,干燥時宜采用先低溫后高溫的干燥方式。(2)用馬蹄粉、馬蹄皮提取物及其它添加劑加工成功能性即食馬蹄糊,因產(chǎn)品中添加的馬蹄皮提取物含有豐富的膳食纖維和黃酮,故具有促進胃腸蠕動和改善血液循環(huán)等功能。(3)馬蹄糕的生產(chǎn)工藝:由于炒制砂糖時發(fā)生了焦糖化反應(yīng),可使產(chǎn)品具有金黃的色澤和獨特的甜香味。傳統(tǒng)的馬蹄糕蒸制加熱方式是蒸汽加熱,芮漢明研究了用微波蒸制馬蹄糕的最佳工藝,使得微波技術(shù)在這一傳統(tǒng)食品中應(yīng)用有了理論依據(jù)。馬蹄糕富含淀粉、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì),葡萄球菌、大腸桿菌等病原微生物易在其中生長繁殖,因而必須對成品進行滅菌處理。由于殺菌時間過長,可能會使馬蹄糕自身含有的抑菌物質(zhì)失活,故宜采用高溫短時殺菌。馬蹄糕采用真空包裝可延長其保存時間,但易出現(xiàn)漲袋現(xiàn)象。在馬蹄糕中添加由荸薺產(chǎn)粉廢漿中提取的功能組分,可防治馬蹄糕出現(xiàn)腐斑和漲袋現(xiàn)象。3.4人工磨削,影響蝦肉率和形態(tài)馬蹄罐頭的加工工藝:馬蹄罐頭具有肉質(zhì)脆嫩、清爽的口感,很受人們歡迎。采用化學(xué)方法去皮比人工去皮法可顯著提高出肉率,但口感較差;而人工削皮則采肉率較低,削切的時候不易將芽點去除干凈,會導(dǎo)致罐頭出現(xiàn)紅心現(xiàn)象,這些都是影響馬蹄采肉率和形態(tài)的關(guān)鍵因素。荸薺經(jīng)去皮后,暴露在空氣中,會發(fā)生黃化褐變,在對去皮果肉護色時,可以借鑒鮮切荸薺的護色方法。預(yù)煮是馬蹄罐頭生產(chǎn)的一道重要工序,預(yù)煮時間過短會使果肉過脆導(dǎo)致切片易碎,實際生產(chǎn)中以荸薺果肉切片中心淀粉開始糊化為宜,荸薺罐頭采用高溫短時殺菌方法。3.5復(fù)配和澄清荸薺含有大量的水分,取汁容易,其汁清甜可口,是一種理想的飲料原料。通過荸薺汁和其他原料的果汁進行復(fù)配,可生產(chǎn)出一系列馬蹄風(fēng)味的復(fù)合飲料,如馬蹄-羅子望復(fù)合飲料、蓮藕-馬蹄復(fù)合飲料等。荸薺汁中因含有果膠、蛋白質(zhì)、淀粉等膠體物質(zhì)而呈現(xiàn)渾濁狀態(tài),影響感官品質(zhì),加入殼聚糖、瓊脂可以起到較好的澄清效果。從技術(shù)要求和添加劑成本考慮,瓊脂更適合作為荸薺汁的澄清劑。4環(huán)保保鮮技術(shù)研究有待進一步加強雖然對荸薺加工食品及其特性的研究已經(jīng)開展了很多工作,但是目前尚有一些問題亟待解決。(1)我國荸薺資源種類多樣,受地區(qū)、氣候等影響,品種之間在營養(yǎng)成分及加工適應(yīng)性上有很大差別,因此對荸薺不同品種的加工適應(yīng)性方面有待進一步研究。(2)荸薺采收集中,其貯藏保鮮技術(shù)仍是今后研究的一個重要方向。鮮切荸薺黃化褐變是影響其品質(zhì)的關(guān)鍵因素,對黃化物質(zhì)的成分及其變色機理還需要深入探索。(3)荸薺淀粉具有優(yōu)良的凝膠特性和凍融穩(wěn)定性,可以與其他來源的淀粉進行復(fù)配以改善食品的質(zhì)構(gòu)品質(zhì),也可以制成食品膠替代其他高成本的食品膠。(4)荸薺皮渣及淀粉渣等加工副產(chǎn)物中含有大量的纖維素、荸薺英、棕色素等。荸薺英是一種天然的抑菌劑,目前的研究主要集中在荸薺英粗提物的抑菌條件和穩(wěn)定性上