甘薯飲料褐變抑制工藝的研究

陳偉

（遼寧經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 沈陽 110122）

甘薯，旋花科，甘薯屬，可以為人體提供均衡的營養(yǎng)[1-2]，被世界衛(wèi)生組織（WHO）評定為冠軍蔬菜，且具有極高的食用價(jià)值。以甘薯為原料可制成富含氨基酸、礦物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特的甘薯原汁飲料[3]。實(shí)際生產(chǎn)中酶促褐變嚴(yán)重影響產(chǎn)品的感觀質(zhì)量，本試驗(yàn)采用微波和添加幾種酶抑制劑結(jié)合法滅酶，得出最佳褐變抑制的工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

檸檬酸、草酸、VC、L-半胱氨酸、植酸等均為化學(xué)純。

1.2 儀器與設(shè)備

WP700（21）型微波爐:格蘭仕微波爐電器有限公司；SS230-A多功能食物攪拌器：順德市方勝電器實(shí)業(yè)有限公司；離心機(jī)TDL-5-A型：上海安亭科學(xué)儀器廠；UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)：北京瑞利分析儀器公司；電子分析天平：北京奧多利斯儀器系統(tǒng)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 甘薯飲料褐變抑制工藝

甘薯原料→清洗→去皮破碎（規(guī)格為3 mm～5 mm的方塊）→浸泡（甘薯∶褐變抑制劑溶液質(zhì)量比為1∶5）→微波滅酶→打漿→過濾離心→上清液→測量

1.3.2 褐變指數(shù)測定波長的確定

取2份甘薯試樣20 g，一份未經(jīng)褐變抑制處理直接加100 mL水打漿，另一份加0.40%的檸檬酸溶液100 g浸泡3 h進(jìn)行處理，再中高火微波（600 W）滅酶60 s，然后兩份樣品分別4000 r/min離心10 min，取上清液在在UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)上390 nm～780 nm范圍內(nèi)分別掃描其吸光度，根據(jù)吸光度圖譜，確定最適測定波長。

1.3.3 褐變抑制浸泡時(shí)間的確定

取30份甘薯試樣20 g，加入檸檬酸（0.40%）、草酸（0.4%）、VC（0.03%）、L-Cys（0.04%）、植酸（0.020%）溶液 100 g 分別浸泡 1、2、3、4、5、6 h，再中高火微波滅酶60 s，然后兩份樣品分別4000 r/min離心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)420 nm處測量其吸光度。

1.3.4 微波滅酶條件的確定

取15份甘薯試樣20 g，加0.40%的檸檬酸溶液100 g浸泡3 h，再分別在350、490、700 W的條件下處理 20、40、60、80、100 s，然后兩份樣品分別 4000 r/min離心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)420 nm處測量其吸光度。

1.3.5 檸檬酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

取6份甘薯試樣20g，分別加0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%的檸檬酸溶液浸泡3 h，再中高火微波滅酶60 s，然后兩份樣品分別4000 r/min離心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)420 nm處測量其吸光度。

1.3.6 VC對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

取6份甘薯試樣20 g，分別加0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%的VC溶液溶液浸泡 3 h，再中高火微波滅酶60 s，然后兩份樣品分別4000 r/min離心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)420 nm處測量其吸光度。

1.3.7 植酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

取6份甘薯試樣20 g，分別加0.010%、0.015%、0.020%、0.025%、0.030%、0.035%的植酸溶液溶液浸泡3 h，再中高火微波滅酶60 s，然后兩份樣品分別4000 r/min離心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可見分光光度計(jì)420 nm處測量其吸光度。

1.3.8 最佳褐變抑制條件的確定

根據(jù)以上單因素試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，選擇適當(dāng)?shù)乃阶稣辉囼?yàn)，進(jìn)而得到最佳褐變抑制條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變指數(shù)測定波長的確定

波長與甘薯褐變抑制前后吸光度的關(guān)系見圖1。

圖1 測定波長與甘薯褐變抑制前后吸光度的關(guān)系Fig.1 The relation between the deter mined wavelength and the asorbency before and after sweet potato brown-restraining

在一定波長范圍內(nèi)，甘薯的褐變程度越深，其吸光度越大，所以褐變指數(shù)可以用某一波長下的吸光度大小來衡量。由圖1可以看出，在390 nm～780 nm可見光范圍內(nèi)，甘薯褐變抑制前后的吸光度都是逐漸下降的趨勢，而且在420 nm處其下降趨勢最明顯，因此褐變指數(shù)采用420 nm處的吸光度來測量。

2.2 褐變抑制浸泡時(shí)間的確定

不同浸泡時(shí)間對甘薯飲料褐變抑制效果的影響見圖2。

由圖2可以得出，各褐變抑制劑浸泡時(shí)間在1h～3h時(shí)，吸光度呈下降趨勢，說明褐變抑制效果呈上升趨勢，而當(dāng)時(shí)間大于3 h時(shí)，吸光度下降趨于平緩，已基本達(dá)到抑制效果，因此各褐變抑制劑的最佳浸泡時(shí)間選為3 h。

圖2 不同浸泡時(shí)間對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Fig.2 The effect of different dipping time on sweet potato beverage′s brown-restraining

2.3 微波滅酶條件的確定

不同微波條件對甘薯飲料褐變抑制效果的影響見表1。

表1 不同微波條件對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Table 1 The effect of different microwave′s condition on sweet potato beverage′s brown-restraining

由表1可以看出，采用350 W時(shí)，吸光度隨時(shí)間的增加而變??；490 W時(shí)，在20 s～80 s之間，吸光度逐漸降低，而100 s時(shí)吸光度卻增大，這一現(xiàn)象主要是加熱過度導(dǎo)致液體黏度增加，呈半固體狀態(tài)，影響吸光度的測量；700 W時(shí)，在20 s～60 s之間，吸光度逐漸降低，而80 s～100 s時(shí)吸光度卻增大，原因同上。3種功率下的最佳褐變抑制條件為350 W、100 s，吸光度為0.498；490 W、80 s，吸光度為 0.456；700 W、60 s，吸光度為0.451。綜合褐變抑制效果和節(jié)省能源的因素，選擇490 W、80 s，吸光度為0.456，又由于490 W、60 s時(shí)的吸光度為0.458，褐變抑制效果基本與490 W、80 s相近，所以選擇微波滅酶的條件為490 W、60 s。

2.4 檸檬酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

不同檸檬酸用量對甘薯飲料褐變抑制效果的影響見圖3。

由圖3可以得出，檸檬酸濃度在0.10%～0.40%之間時(shí)，吸光度降低趨勢明顯，說明褐變程度越來越小，褐變抑制效果越來越好，而當(dāng)檸檬酸用量大于0.40%時(shí)，吸光度下降趨勢不明顯，說明0.40%的檸檬酸已基本達(dá)到抑制效果，所以綜合考慮成本選擇檸檬酸的最適添加量為0.40%，此時(shí)的吸光度為0.422。

圖3 不同檸檬酸用量對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Fig.3 The effect of different citric acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

2.5 VC對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

不同VC用量對甘薯飲料褐變抑制效果的影響見圖4。

圖4 不同VC用量對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Fig.4 The effect of different Vc′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由圖4可知，當(dāng)VC用量在0.01%～0.03%之間時(shí)，吸光度明顯下降，當(dāng)用量在0.04%～0.05%之間時(shí)，下降趨勢不明顯，當(dāng)用量為0.06%時(shí)，吸光度稍有上升，這可能是由于VC過量，多余的VC被氧化成脫氫抗壞血酸，易與氨基酸反應(yīng)，產(chǎn)生非酶褐變，導(dǎo)致褐變加深。因此最適用量是VC全部用來作用于多酚氧化酶，產(chǎn)生最佳的褐變控制效果。添加量過高或過低，效果都不理想。因此，本試驗(yàn)采用VC的最適添加量為0.03%，此時(shí)的吸光度為0.534。

2.6 植酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響

植酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響見圖5。

圖5 植酸對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Fig.5 The effect of different phytic acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由圖5可知，當(dāng)植酸用量在0.010%～0.020%之間時(shí)，吸光度下降趨勢十分明顯，但當(dāng)植酸用量大于0.020%時(shí)，曲線趨于平緩，所以在用量為0.020%時(shí)，吸光度最小，褐變抑制效果最好，因此選用植酸的最適用量為0.020%，此時(shí)的吸光度為0.842。

2.7 最佳褐變抑制條件的確定

根據(jù)以上單因素試驗(yàn)，綜合選取檸檬酸、VC、植酸用量做三因素三水平試驗(yàn)（見表2），進(jìn)而得到最佳的褐變抑制條件。正交試驗(yàn)極差圖見圖6。

表2 正交試驗(yàn)表Table 2 Orthogonal test table

圖3 不同檸檬酸用量對甘薯飲料褐變抑制效果的影響Fig.3 The effect of different citric acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由表 2 可知，極差 RB＞RC＞RA，表明甘薯飲料褐變抑制條件的影響因素由強(qiáng)到弱依次是VC用量＞植酸用量＞檸檬酸用量，最佳褐變抑制條件是A2B3C2，即檸檬酸用量為0.40%，VC用量為0.035%，植酸用量為0.020%。

根據(jù)正交試驗(yàn)選擇的最佳工藝條件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的甘薯汁在420 nm處測定其吸光度為0.289。

3 結(jié)論

以添加褐變抑制劑和微波結(jié)合滅酶對甘薯飲料色澤進(jìn)行保護(hù)，效果較好。最佳褐變抑制條件是檸檬酸用量為0.40%，VC用量為0.035%，植酸用量為0.020%，浸泡3 h，490 W微波60 s。此工藝可保證甘薯飲料的色澤品質(zhì)。

[1]伍軍,孫囝,朱明麗.紅薯飲料澄清工藝條件及模型的研究[J].糧油加工與食品機(jī)械,2004(8):58-60

[2]趙小明,杜琨,王憲偉.甘薯的營養(yǎng)價(jià)值及開發(fā)利用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,34(4):751

[3]劉福林,唐明翔.紅薯原汁飲料的研制[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào),2001,5(1):63-64