红外辐照下马铃薯片灭酶工艺优化及多酚氧化酶失活机理的研究

来源 :中国农业机械化科学研究院 | 被引量 : 11次 | 上传用户:FlyingBird173
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马铃薯种植广、营养丰富、加工量越来越大,在很多地区已成为农民收入的重要支柱产业。马铃薯各种加工过程中,尤其是在半成品加工过程中,抑制褐变是影响产品质量的关键。多酚氧化酶(PPO)是发生酶促褐变的主要酶,存在于大多数果蔬中。在大多数情况下,由于PPO的作用,褐变不仅有损于果蔬感观,影响产品运销,还会导致风味和品质下降。因此为保证产品质量,必须抑制酶促褐变。在众多的抑制酶促褐变方法中,物理方法如烫漂,会导致果蔬质地变软,影响其品质。超声处理、超临界二氧化碳处理也用来钝化多酚氧化酶,但两者所需设备十分复杂,因此这些物理方法显然有局限性。化学方法在食品工业上一直是最为广泛地用来抑制酶促褐变的方法,但化学抑制剂毕竟是一种外来的添加物,易引起食品营养安全问题。因此,在酶促褐变的抑制上寻求即能保证钝化PPO和保留食品营养品质,又能简化设备、降低投资的物理灭酶方法显得较为重要。本文提出的红外能灭酶较漂烫灭酶具有处理时间短,能耗小,无污水排放,在灭酶的同时还有一定的脱水效果等的优势。通过比较马铃薯片经红外和漂烫两种灭酶处理后,多酚氧化酶相对活性,亮度,色度及维生素C含量的变化,采用多元非线性拟合方法优化得到两种方法的最佳工艺参数分别为:对厚度为3mm薯片采用强度为3.92kW/m2红外辐照,处理时间1.46min,维生素C剩余量为6.983mg/100g;对同样厚度薯片采用漂烫处理,处理温度为91.2℃,处理时间3.89min,维生素C剩余量为7.068mg/100g。与传统的漂烫灭酶相比,红外灭酶缩短加工时间62.5%,维生素C含量仅下降2.6%,同时红外处理下能量利用率提升58.6%,得到了大大提升。利用圆二色谱分析处理得到多酚氧化酶结构变化情况,结合酶活性的变化进行二者的比较,进而从蛋白质分子二级结构的角度探究红外灭酶下热和非热效应与多酚氧化酶失活关系。红外处理下马铃薯PPO失活从热效应方面来看,可能是α-螺旋向β-转角和无规则卷曲转化的转化而造成的。从非热效应方面来看,红外辐射可以造成β-折叠相对含量下降,从而可能加速了PPO的失活。本文的研究可减少水果蔬菜加工中能源的消耗,减少环境污染,同时有助于从微观结构上探究红外辐照下马铃薯PPO酶的失活机理。
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