本发明属于果蔬贮藏加工技术领域，具体涉及一种速冻小松菜无害化护绿保鲜剂及其安全保鲜处理工艺。
背景技术：
小松菜是十字花科芸苔属的草本植物,别名冬菜、莺菜、饼菜、日本油菜，是白菜亚种，普通白菜的变种。与普通白菜相比，小松菜生长旺盛、产量高、叶色嫩绿，叶片近圆形、耐热、耐寒、抗病。在土壤肥沃，有机物质多，水源条件好的地方生长旺盛、产量高。原先分布于中国，到了19世纪被传入了日本，成为了日本人春季食用的最多的绿色蔬菜之一。
小松菜钙含量极高，适宜加工，经烹调后色泽翠绿、味美质佳，属于加工型十字花科蔬菜，本身含有丰富的维生素(维生素a、维生素b、维生素c等)和矿物质，尤其是钙含量是菠菜的3倍多，营养价值高(超过绿叶菜之首的菠菜)。在日本等国外市场一直供不应求，适于速冻出口，我国江浙地区近年来引进了多个小松菜品种。作为速冻加工型出口蔬菜，因其生长周期短、抗逆性强(可周年生产)、产量高、效益佳、市场前景好，已成为我国的主要出口蔬菜之一。
然而翠绿新鲜小松菜和许多绿叶蔬菜一样在采后速冻贮藏期间，极易导致产品由鲜绿色变成黄褐色，严重影响了冷冻小松菜的产品品质，甚至无法出口。由于日本、欧美等对我国出口蔬菜实施苛刻的产品品质、食用安全性等制约，根据工、贸、检三方，以及国际市场的要求和标准，速冻小松菜的无害化护绿已成为我国相关出口冷冻菜加工厂和外贸企业亟待解决的问题。
研究表明：绿叶蔬菜呈色的主要物质是叶绿素，叶绿素在高温、光照、酸性的环境中放置太久会加速分解。研究认为这主要是因为在高温、光照、酸性环境中，叶绿素中的镁离子易被氢离子取代形成脱镁叶绿素，使果蔬变成褐绿色。基于低温、避光在现代规模化果蔬采收加工环节难于完全实现，而且果蔬内部本来含有大量有机酸，传统贮藏保鲜采取的避光、低温并避免与酸性溶液接触的方式，在实际生产中不具很强的可操作性。
目前蔬菜加工中护绿方法主要集中在以下几方面研究：
(1)采用碱溶液(如碳酸氢钠、碳酸钠等)热烫处理，与不稳定的叶绿素反应生成稳定的绿色叶绿素钠盐：在绿色山野菜软罐头(田淑贤等，1994)、芹菜、青豆罐头护绿(徐国民，1995)工艺中碱液热烫效果均很好，且相对于石灰水等碱液，食品添加剂小苏打(碳酸氢钠)安全性更好，但有报道显示单纯用小苏打等碱液护绿时间不长(柯乐芹，2006)，需要和其它护绿方法结合使用(鞠长发，2000)，不同蔬菜种类其适宜的小苏打护绿液浓度及热烫其它参数(ph值、温度、时间、其它盐分浓度)不同。采用小苏打碱液热烫护绿效果受碱液浓度及热烫温度、时间、热烫中氯化钠浓度等因素的影响，不同绿色蔬菜种类其适宜的碱液浓度等热烫参数值不同，需要具体试验筛选，也需结合其它方法综合无害化处理。
(2)采用锌、铜、钙离子盐等溶液，在酸性环境下(常用柠檬酸等调节)与叶绿素反应生成稳定的绿色叶绿素盐护绿方法：在各护绿的离子盐中，铜离子盐(如硫酸铜、醋酸铜等)在人体积累有害，近年已被限用；食品强化剂锌离子安全性好(焦凌梅等，2004)，与叶绿素护色反应后效果好，故氯化锌、醋酸锌等做护绿剂被广泛采用；钙离子盐(如氯化钙)不仅可与不稳定的叶绿素反应生成稳定绿色的叶绿素钙盐，而且钙离子还能在细胞间隙凝结，起到护绿与保脆的双重作用被广泛采用(万新等，2003；黄诚等，2010；刘树兴等，2002)。综合速冻前蔬菜护绿保鲜的大量文献来看，或护绿保鲜手段单一、效果受限，或所选护绿液不符合食用安全性要求，如：郭新发等，虽然对冷冻小松菜的护绿工艺进行研究，但所选护绿液中难免含铜离子等成分渗透(郭新发等，2001)，不具有无害化推广应用意义。
(3)目前关于冷冻蔬菜护绿前处理方面的专利经查询主要有3项，其中授权专利仅1项，申请实质审查期2项，具体如下：(1)一种莼菜的保鲜方法(申请号：201210549974.6)，该专利公布了一种水生蔬菜莼菜速冻前的杀青、冷却、冰醋酸等保鲜预处理方法，实现速冻莼菜的保鲜；(2)一种野生四叶菜速冻保鲜工艺(申请号：201310173203.6)，该专利公布了一种野生四叶菜速冻保鲜工艺；(3)控制绿色叶菜保藏期内褐变的方法(授权公告号cn101455229b)，该专利提供了一种叶菜速冻前颈部和绿叶分开热烫的工艺方法和后处理步骤。国内有关本发明研究对象小松菜方面的专利仅1项且在栽培种植领域：一种小松菜栽培方法(申请号：201210392595.0)，而在小松菜速冻前护绿等前处理工艺方面专利目前仍处于空白，这也是本发明的关键所在。
综上所述，近年有关果蔬加工中护绿研究多采用普通热烫灭酶，碱结合热烫处理，或铜离子、铁离子、钙离子与叶绿素置换反应等单一手段，且未见商业化规模应用，或所选护绿处理液不符合食品安全性要求(如仍采用硫酸铜、醋酸铜等在人体积累有害的铜离子盐做护绿液)，在安全性检测严格的农产品出口领域不具应用意义。迄今为止将无害化食品添加剂、碱液热烫处理应用于速冻蔬菜工艺进行护绿的研究报道不多，特别是应用于速冻小松菜无害化(非铜离子)护绿保鲜研究鲜有报道及成熟商业应用。
鉴于此，本发明首次开发了一种适用于速冻小松菜的无害化护绿保鲜剂及其安全保鲜处理工艺。本发明的无害化护绿保鲜剂以食品添加剂小苏打为重要成分，通过无害化热烫方法与护绿方法结合进行综合护绿处理条件参数筛选，并与速冻小松菜冷冻处理中其它工艺(如预冷、杀菌)参数结合进行研究，从食用安全性技术层面提高速冻产品品质、减少损失，为速冻小松菜无害化(非铜离子)护绿保鲜技术的应用提供了参考价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于新开发一种适用于速冻小松菜的无害化护绿保鲜剂及其安全保鲜处理工艺。
实现本发明目的的技术方案为：一种速冻小松菜无害化护绿保鲜剂，该护绿保鲜剂用于小松菜的漂烫处理，所述护绿保鲜剂由以下组分组成，碳酸氢钠质量百分浓度为0.10～0.26％，氯化钠质量百分浓度为0.10～0.31％，余量为水。
作为本发明的一种优选方案，所述小松菜为“极乐天”品种，其护绿保鲜剂由以下组分组成，碳酸氢钠质量百分浓度为0.26％，氯化钠质量百分浓度为0.31％，余量为水。
作为本发明的另一种优选方案，所述小松菜为“莎莉”品种，其护绿保鲜剂由以下组分组成，碳酸氢钠质量百分浓度为0.10％，氯化钠质量百分浓度为0.10％，余量为水。
优选的，本发明所述漂烫处理，其烫漂温度为90℃～95℃，漂烫时间72s～89s。更优选的，所述漂烫处理，其烫漂温度为90℃或95℃，漂烫时间为72s或89s。
一种速冻小松菜无害化护绿保鲜剂的安全保鲜处理工艺，其处理步骤如下：
1)挑选新鲜小松菜，用清水洗净后沥干，再进行切分；
2)将切分好的小松菜放入护绿保鲜剂中进行漂烫处理；
3)将漂烫过的小松菜浸入冰水中快速降温，然后脱水沥干；
4)将沥干后的小松菜放入装有氯化钙溶液的密封玻璃杯中浸泡；
5)将浸泡过氯化钙的小松菜脱水沥干后，封口包装；
6)将包装好的小松菜进行快速预冷，最后冻藏进行效果评估。
其中，步骤4)所述的氯化钙溶液，氯化钙的质量百分浓度为0.20％，25℃下浸泡时间为30min。
步骤6)所述的快速预冷，其冷冻温度为-30℃，冷冻时间为8小时；所述的冻藏，其冻藏温度为-18℃，冻藏时间15天。
本发明的技术效果在于：本发明提出以碱复合液热烫处理结合浸钙等其它速冻前工艺进行出口典型小松菜品种护绿保鲜，符合农产品出口领域食品安全要求，替代在人体积累有害的铜离子护绿保鲜途径、以及处理剂量使其产品中含量极易超过3～180mg/l限量标准的锌离子途径(中华人民共和国卫生部，gb14880-2012食品安全国家标准食品营养强化剂使用标准[s].北京：中国标准出版，2012：8)。经本发明护绿保鲜处理后的小松菜，其护绿保鲜综合评定分值是现有普通热烫工艺处理的对照组产品综合评分的1.40～2.37倍，且钙、钠微量元素含量符合营养强化剂使用安全要求，降低了解冻后褐变及软烂问题，大大减少了产品损失，同时为速冻农产品无害化(非铜离子)护绿保鲜技术的应用提供了参考价值。
附图说明
图1为碳酸氢钠浓度对小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响变化图。
图2为氯化钠浓度对小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响变化图。
图3为漂烫温度对小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响变化图。
图4为漂烫时间对小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响变化图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
原料：小松菜“极乐天”品种(青岛黄泷种子有限公司引进)，小松菜“莎莉”品种(福州农播王种苗有限公司引进)，均采收自台太兴业(常熟)食品有限公司生产基地。
实施例1
选择小松菜“极乐天”品种进行护绿保鲜处理，具体处理步骤如下：
(1)材料挑选、清洗与切分：选择新鲜脆嫩、无腐烂、枯叶的小松菜，用自来水冲洗净小松菜表面粘附的泥土和脏污，再用纯净水漂洗干净，用es-150脱水机沥干小松菜上的水分，然后将小松菜进行切分，去掉根部，断面应整齐。
(2)加碱漂烫护绿保脆处理：用纯净水配制一定浓度配比的碳酸氢钠和氯化钠的护绿保鲜剂，其中，碳酸氢钠质量百分浓度为0.26％，氯化钠质量百分浓度为0.31％，然后将处理好的小松菜放在护绿保鲜剂中进行漂烫处理，漂烫温度95℃、漂烫时间89s。
(3)快速降温冷却、沥干：用沥水勺快速将小松菜捞出浸入冰水混合物中冷却，并用es-150脱水机沥干蔬菜表面水分。
(4)氯化钙溶液浸泡：把冷却好的小松菜放入装有氯化钙溶液的密封玻璃杯中浸泡。氯化钙主要是影响小松菜的口感，随着浓度增加，虽然果蔬外观正常，但口感不佳。由预试验可知，当氯化钙的质量百分浓度为0.20％时，口感较好，所以固定氯化钙溶液的浓度为0.20％，在25℃下浸泡时间为30min。
(5)沥干、包装：将浸泡过氯化钙的小松菜放入es-150脱水机沥干表面水分后，装入食品专用pe包装袋，用真空封口机封口，并在包装袋上编号。
(6)快速预冷及冷藏：将编好号的小松菜送入速冻箱(-30℃)冷冻8h以上，放入-18℃的冷柜冻藏15天，进行相应指标观测与护绿保鲜效果评估。
下面选用单因素试验与响应面设计方案两个步骤，确定上述步骤(2)“加碱漂烫护绿保脆处理”中主要影响因素(碳酸氢钠溶液浓度、氯化钠溶液浓度、漂烫温度、漂烫时间)的适宜范围及最佳参数。
1)单因素试验确定各因素参数适宜范围
在相同工艺条件下(0.25％碳酸氢钠、0.3％氯化钠、95℃烫漂温度、1.5min漂烫时间)，对单一碳酸氢钠质量百分浓度(0.05％、0.15％、0.25％、0.35％、0.45％)，氯化钠质量百分浓度(0.10％、0.20％、0.30％、0.40％、0.50％)，烫漂温度(80℃、85℃、90℃、95℃、100℃)和漂烫时间(0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min)进行单因素试验，测定该范围内各参数处理对应的叶绿素a/脱镁叶绿素a比值，确定主要影响因素(碳酸氢钠浓度、氯化钠浓度、漂烫温度、漂烫时间)的适宜范围，为下一步box-behnken试验的最佳参数筛选做准备。
图1考察了碳酸氢钠浓度对小松菜“极乐天”品种护绿保鲜效果的影响，固定氯化钠浓度(0.3％)、漂烫温度(95℃)和漂烫时间(1.5min)条件不变，探讨质量百分浓度为0.05％、0.15％、0.25、0.35％、0.45％的碳酸氢钠对速冻小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响。由图1可以发现，随着碳酸氢钠浓度的升高，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值总体呈先升后降的趋势，当碳酸氢钠质量百分浓度为0.25％时，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值达到最高点。这可能是因为随着碳酸氢钠浓度的升高，叶绿素逐渐与碳酸氢钠反应生成叶绿素钠盐(呈翠绿色且较稳定)的过程更充分，当碳酸氢钠浓度达到0.25％最佳时，叶绿素与碳酸氢钠反应生成叶绿素钠盐达到饱和状态，蔬菜中几乎很少有不含钠离子的稳定叶绿素a，使叶绿素a脱镁的几率很小，故其两者比值较大，因此，复合液中碳酸氢钠浓度设置为接近0.25％左右为宜。
图2考察了氯化钠浓度对小松菜“极乐天”品种护绿保鲜的影响，固定碳酸氢钠浓度(0.25％)、漂烫温度(95℃)、漂烫时间(1.5min)条件不变，探讨氯化钠浓度分别为0.10％、0.20％、0.30％、0.40％、0.50％时，对速冻小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响。由文献(王丽琼.果蔬贮藏与加工[m]，中国农业大学出版社，2008：174)可知：护绿保鲜剂中的氯化钠主要是通过细胞壁渗入到菜体组织，起到保护组织并抑制氧化酶的作用。如图2所示，随着氯化钠浓度的升高，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值不断上升，当氯化钠浓度在0.3％附近时，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值达到最大，当浓度超过0.3％后，比值趋于下降。故复合液中氯化钠浓度设置为更接近0.3％左右较合适。
图3考察了漂烫温度对小松菜护绿保鲜的影响，固定碳酸氢钠浓度(0.25％)、氯化钠浓度(0.30％)、漂烫时间(1.5min)条件不变，用漂烫温度分别为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃时对速冻小松菜护绿保鲜效果的影响。由图3可知，随着漂烫温度的升高，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值总体呈现峰形变化趋势，当漂烫温度为95℃附近时，比值达到最高点。这可能是因为温度对脱镁叶绿素氧化酶的活性有抑制作用，会造成叶绿素降解中间产物的积累，进而对叶绿素酶和脱镁叶绿素鳌合酶形成反馈抑制，从而延缓了青菜叶片的黄化。当温度过低时，灭酶不彻底容易褪色、腐烂；温度过高时，新鲜蔬菜易被煮烂，从而造成绿色汁液的流失。综上所述，复合液漂烫温度为更接近95℃左右较为适宜。
图4考察了漂烫时间对小松菜“极乐天”品种护绿保鲜效果的影响，固定碳酸氢钠浓度(0.25％)、氯化钠浓度(0.30％)、漂烫温度(95℃)条件不变，用漂烫时间分别为0.5min、1.0min、1.5min、2.0min、2.5min时，对速冻小松菜“极乐天”品种护绿效果的影响。由图4可知，随着漂烫时间的延长，叶绿素a/脱镁叶绿素a比值呈先上升后下降的趋势，当漂烫时间为1.5min时，比值达到最高点。这是因为当漂烫时间太短时，叶绿素不能充分与碱反应、灭酶不彻底而且渗入到细胞壁中的钠离子太低；时间太长时，容易造成绿色汁液的流失。因此复合液漂烫时间更接近1.5min左右较为适宜。
2)响应面法box-behnken设计优化护绿保鲜剂最佳配方参数
a、参数预测模型建立
综上，以质量百分浓度0.25％的碳酸氢钠溶液、0.30％的氯化钠溶液、95℃热烫温度、1.5min漂烫时间作为烫漂环节各主要影响因素的中心点水平(如下表1)上下浮动一定范围，为下一步box-behnken试验做准备，以筛选其更精确的最佳因素参数。
表1
根据二次通用旋转组合设计理论，box-behnken设计整个试验在中心点共有29组(见下表2)，以总叶绿素含量、叶绿素a/脱镁叶绿素a比值和叶梗硬度的综合评分为响应值衡量指标，单组指标测定3次重复，以碳酸氢钠浓度、氯化钠浓度、漂烫温度、漂烫时间4个因素为自变量，利用响应面法找出综合评分与四个自变量之间的关系，从而优化碱热烫工艺参数。
表2
对表2的实验数据进行多元回归分析，可得到各因素与综合值之间优化后的显著性多元回归方程：
y＝0.67+0.028a+0.021b-0.019d-0.038ad-0.13a2-0.092b2-0.11c2-0.15d2，进行分析和预测漂烫处理4个因素(碳酸氢钠浓度、氯化钠浓度、漂烫温度、漂烫时间)的最佳参数。
b、工艺参数优化与验证
根据回归方程的计算可得到碱热烫处理的小松菜的综合评分理论值为0.6719，对响应结果进行优化分析，以综合评分为评价指标，得到相应的优化理论配方：碳酸氢钠浓度为0.26％，氯化钠浓度0.31％，烫漂温度94.8℃，漂烫时间89s。
为检测在此条件下，综合评分理论值(0.6719)结果的真实性，按照上述配方进行验证实验。但是由于实际条件的限制，将条件改为碳酸氢钠浓度0.26％，氯化钠浓度0.31％，烫漂温度95℃，浸泡时间89s进行近似验证实验。平行测定3次，测得此烫漂参数处理后的速冻小松菜品质指标综合评分的均值为0.671819。与理论预测值相比，其相对误差约为1.15％低于5％，说明采用响应曲面法优化得到的碱热烫配方是可行的，具有实用价值。在此工艺参数处理下，测得的叶绿素a/脱镁叶绿素a比值为98.53、总叶绿素含量为117.43mg/100g、叶梗硬度为0.27n、钙离子含量2402.31mg/kg、钠离子含量289.19mg/kg，综合评分是该品种现有生产中普通热烫工艺处理(96℃30秒)的对照组综合评分的2.37倍(见表3)；钙、钠微量元素含量符合营养强化剂使用安全要求，对速冻小松菜冻藏期的护绿保鲜效果较好。
表3
实施例2
具体选择小松菜“莎莉”品种进行上述步骤相同的护绿保鲜处理。同样以实施例1的单因素(碳酸氢钠溶液浓度、氯化钠溶液浓度、漂烫温度、漂烫时间四个因素)与最佳配方优化设计方法得到优选的护绿保鲜剂配方及处理参数。
结果显示：“莎莉”品种小松菜速冻前护绿保鲜剂优选的烫漂工艺参数为：碳酸氢钠溶液浓度为0.10％，氯化钠溶液浓度为0.10％，烫漂液温度为90℃，烫漂时间为72s，烫漂后结合保脆剂氯化钙浸泡(0.20％氯化钙溶液25℃下浸泡30min)措施，在此工艺参数条件下，冻藏15天测得的叶绿素a/脱镁叶绿素a比值为5.91、总叶绿素含量为121.66mg/100g、叶梗硬度为0.41n，护绿保鲜综合评定分值为0.961691，是该品种现有生产中普通热烫工艺处理(96℃30秒)的对照组综合评分的1.40倍(见表4)，钙、钠微量元素含量符合营养安全要求，产品质构品质与护绿保鲜综合效果较好。
表4