苹果多酚氧化酶特性及无硫护色脱水研究.docx
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苹果多酚氧化酶特性及无硫护色脱水研究
刘树兴,王乐*
（陕西科技大学生命与工程学院,陕西西安710021
摘要:
脱水苹果片在加工过程中极易发生褐变。
在对苹果多酚氧化酶特性进行分析的基础上,通过设计正交实验得到最佳无硫护色剂组合,并初步确定真空干燥的条件。
结果表明,苹果多酚氧化酶的最适pH为6.0,最适温度为36ħ,100ħ热烫60s可使其完全失活。
苹果片的最佳无硫护色剂组合为0.6%柠檬酸、0.06%L－半胱氨酸、1.5%氯化钠,在真空度为0.09MPa,温度为50ħ的条件下,可得到色泽较好的苹果片。
关键词:
脱水苹果片,多酚氧化酶,无硫护色,真空干燥
Characteristicsofpolyphenoloxidaseinappleand
non－sulfurpreventionofdiscolorationindriedapplesliceprocessingLIUShu－xing,WANGLe*
（CollegeofLifeScience＆Engineering,ShaanxiUniversityofScience＆Technology,Xi’an710021,China
Abstract:
Browningoccuredveryeasilyduringtheprocessionofdriedappleslice.Inthisstudy,thecharacteristicsofpolyphenoloxidaseinapplewereinvestigated.ByanorthogonalexperimentofL
9
（34,akindofmixedsoakingsolutionwhichwassafeandeffectiveforcolorprotectionwasobtained.TheresultsshowedthatpolyphenoloxidaseinapplewasactivelyatpH6.0and36ħ,andtheactivitywasalmostlostinconditionof100ħ,60s.Aftertheappleweresoakedinthemixedsolutionwhichconsistedof0.6%citricacid,0.06%L－cysand1.5%NaCl,anddriedat50ħ,0.09MPa,thecolorofthedriedappleslicewasgood.
Keywords:
driedappleslice;polyphenoloxidase;non－sulfitescolorprotection;vacuumdrying
中图分类号:
TS255.1文献标识码:
B文章编号:
1002－0306（201103－0334－03
收稿日期:
2010－03－19*通讯联系人
作者简介:
刘树兴（1962－,男,教授,硕士,研究方向:
食品加工与食
品添加剂研制。
苹果是我国产量最大的水果,而陕西省已成为
我国最主要的苹果两大产区之一[1]。
苹果产量之大
已超过了鲜销的需求,对苹果进行深加工不仅可以
解决鲜销市场卖果难的问题,还可以实现加工增
值[2]。
由于新鲜苹果加工制成的苹果脆片,适用范围
广泛,必将会以其独特的口味吸引消费者的目光,具
有广阔的市场前景。
但苹果在去皮切片后,如果不
经处理直接暴露在空气中,会很快发生褐变,脱水干
燥时还会发生美拉德反应,影响产品的商业价值。
本研究拟分析苹果多酚氧化酶特性,采用无硫护色
剂对苹果片护色,使用真空干燥法对其脱水干燥,尽
可能减轻非酶促褐变的影响,旨在得到护色效果最好
的无硫苹果片。
这一新工艺不同于传统的硫处理防褐
变方法,可避免由于食品中添加过量硫对人体产生的
危害以及对环境的污染,同时为苹果片的生产提供一
种新的工艺路线,提高苹果的综合应用价值。
1材料与方法
1.1材料与仪器
苹果新鲜市售;柠檬酸、氯化钠食品级;邻苯二酚、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、甲醇、L－半胱氨酸分析纯。
DZF型真空干燥箱、粉碎机FW－400A北京科伟仪器有限公司;5810R型冷冻离心机湖南凯达科学仪器有限公司;UV754紫外分光光度计上海第三分析仪器厂;MF－50快速水分测定仪上海禾工科学仪器有限公司;PB－10型pH测定仪浙江赛因科学仪器有限公司;BCD－177AK型电冰箱河南新飞电器有限公司。
1.2实验方法
1.2.1苹果粗酶液的提取新鲜苹果放入4ħ冰箱中预冷30min,取出洗净。
称取果肉1g,加入3mL0.05mol/L磷酸缓冲液及少量石英砂,冰浴研磨,低温离心（13000r/min,10min,取上清液,即为粗酶液[3]。
1.2.2PPO活性测定反应体系中加入1mL缓冲液,1.5mL0.02mol/L邻苯二酚,36ħ保温10min,迅速加入0.5mL酶液。
在420nm下每隔30s测一次吸光值,共3min,重复测3次,以每分钟吸光度改变0.001所需酶量为1个活力单位（0.001ΔA/min[4]。
1.2.3pH对PPO活性的影响配制pH为2.08.0系列缓冲液,分别加入1.5mL0.02mol/L邻苯二酚和
335
0.5mL酶液,按1.2.2方法测定不同pH对PPO活性的影响。
1.2.4
温度对PPO活性的影响吸取1mL缓冲液和
1.5mL0.02mol/L邻苯二酚,分别在2080ħ保温10min,迅速加入0.5mL酶液,测定不同温度对PPO活性的影响。
1.2.5
PPO的热稳定性
将苹果粗酶液在100、
90、80ħ水浴中处理一定时间（10、20、30、40、50、60s后,加入反应体系,测定PPO的活性。
1.2.6抑制剂对PPO活性的影响用0.05mol/L磷酸缓冲液配制表1中不同浓度的抑制剂。
在反应体系中加入0.5mL抑制剂,
混合反应20min,再迅速加入0.5mL酶液,测定不同浓度抑制剂对PPO活性的影响。
表1不同浓度抑制剂对PPO活性的影响
水平L－半胱氨酸（%柠檬酸（%氯化钠（%
10.020.20.520.040.41.030.060.61.540.080.82.050.101.02.5
1.2.7褐变度的测定取数片苹果片研磨成粉并过
筛,
称取0.5g,按1ʒ10（WʒV加入甲醇5mL,在40ħ水浴锅中浸提30min,立即冷却,离心（13000r/min,10min。
取上清液在420nm下测定吸光度A420,褐变
度BD以A420ˑ10表示[5]
。
重复测定3次取平均值。
1.2.8最佳无硫护色条件的确定本实验选用柠檬
酸、L－半胱氨酸、氯化钠作为护色剂。
苹果经去皮等
预处理,
切分成5mm厚的苹果片,分别用不同浓度的护色剂处理,
浸泡时间为20min,以初步确定护色剂适宜的浓度范围,护色后的苹果片,沥干水分,置于
真空干燥箱中脱水干燥。
采用L9（34
正交实验方案,以柠檬酸、L－半胱氨酸及氯化钠浓度、浸泡时间为考察因素,
以苹果片的褐变度为考察指标,由正交实验结果分析得到最佳无硫护色剂组合。
1.2.9苹果片真空干燥实验苹果片经最佳护色剂护色处理后,沥干水分,均匀铺放于真空干燥箱中进行薄层干燥,至最终含水量为3%。
保持真空度为0.09MPa,调节温度分别为40、45、50、55、60ħ,评价指标为产品的褐变度、干燥时间及感官品质,综合比较得到最佳干燥条件。
表2
苹果片感官指标评价标准
感官
指标色泽滋味外形口感标准淡黄色,均匀一致具有原苹果风味平整不收缩
有酥脆感分值
40
20
20
20
2
结果与讨论
2.1
pH对PPO活性的影响
由图1可知,苹果多酚氧化酶的活性随pH的增加
而增加,在pH为6时,PPO活力最大为142ΔA/min,pH继续增加,
PPO活力开始下降。
由此可知,pH对PPO活力影响显著,偏酸或偏碱的条件都可对酶活性有较好抑制。
对苹果片进行护色时,必须考虑pH
的影响,可调节pH在23范围内
。
图1pH对PPO活性的影响
2.2温度对PPO活性的影响
图2表明,酶活力随温度的升高而发生较大变
化,
在36ħ时达到最大值,当温度继续上升时,酶活力显著降低,在80ħ条件下,酶活力仅为最大值的21%。
因此在苹果片加工过程中应尽量避免多酚氧化酶的最适温度即36ħ
。
图2温度对PPO活性的影响
2.3PPO的热稳定性
图3显示的是苹果粗酶液经100、
90、80ħ高温处理10、
20、30、40、50、60s后PPO的相对活性。
经高温处理后,
多酚氧化酶活性受到较大程度的抑制,温度越高,处理时间越长,抑制效果也越明显。
100ħ水浴热烫30s,大部分酶已失活,热烫60s就可以使多酚氧化酶完全失活。
在苹果片加工的过程
中,
可以考虑使用高温瞬间热烫的方法来护色,但同时必须考虑到热烫对果片风味的不良影响
。
图3PPO的热稳定性
2.4抑制剂对PPO活性的抑制作用
由图4可知,三种抑制剂对PPO活力的抑制效
果依次为L－半胱氨酸、
柠檬酸、氯化钠。
L－半胱氨酸的抑制作用最显著,随着其浓度的增大,
PPO的相对活性一直呈下降的趋势,当L－半胱氨酸浓度为0.06%时,PPO的相对活性仅为10%,当其浓度继续
增大为0.08%时,
PPO的相对活性为0。
分析可能的原因是:
L－半胱氨酸与酚氧化产物醌反应生成一种
新的无色物质,避免醌与其他醌类、氨基酸、蛋白质反应生成有色物质;半胱氨酸还可通过与多酚氧化酶活性位点的铜离子不可逆结合,或者替代活性位
点的组氨酸残基而抑制酶活性
[6]
。
图4
不同浓度护色剂对PPO活性抑制效果
柠檬酸护色原因有两方面:
第一,降低体系的pH,使其远低于苹果多酚氧化酶的最适pH;第二,通过羧基与多酚氧化酶的辅基铜离子的螯合作用,抑
制酶的活性[7]
。
增加柠檬酸溶液浓度,
PPO活性下降,
当浓度为1.0%时,相对活性可降为36.1%。
但考虑到此浓度会造成苹果片口感过酸,在加工过程中可使用较低浓度并和其它护色剂联合使用,以达到护色的效果。
苹果多酚氧化酶的活性随着氯化钠浓度的升高
呈下降趋势,
但是相对趋势与以上两种抑制剂相比较小。
氯化钠能护色在于它能部分排除溶于水中的
氧气,使酚类底物难以与氧接触,氯化钠溶液形成的高渗透压也可使酶细胞脱水失活。
但在实际添加过程中,必须注意氯化钠浓度不能过高,否则影响产品的口感。
2.5最佳无硫护色条件的确定
通过分析可得,以上四因素对苹果片褐变度影
响程度大小依次为B＞A＞D＞C,
即L－半胱氨酸对苹果片护色效果影响最大,
其次为柠檬酸、浸泡时间、氯化钠。
根据实验结果及极差分析得出最佳护色组合为A2B3C3D2,即0.6%柠檬酸、
0.06%L－半胱氨酸、1.5%氯化钠,浸泡时间为20min。
表3
苹果片护色正交实验
水平
A柠檬酸
（%BL－半胱
氨酸
（%C氯化钠
（%
D浸泡时间（minBD（A420ˑ1011（0.41（0.021（0.5
1（101.60212（0.04
2（1.02（201.48313（0.063（1.53（401.4342（0.61231.55522311.37623121.3473（0.81321.52832131.51933211.40
k11.5031.5571.4831.457k21.4201.4531.4771.447k31.4771.3901.4401.497R
0.083
0.1670.043
0.050
2.6验证实验
根据正交实验得到的最佳护色组合为
A2B3C3D2,进行验证实验,测定褐变度为1.31,结果与正交实验相符,
证明正交实验结果是可信的。
采用此复合护色剂处理的苹果片,在整个加工过程中,包括护色处理及后续干燥脱水期间,无褐变现象,并且
酸甜适中,具有苹果特有的香味。
表4正交实验结果表
重复实验号
BD（A420ˑ10
平均值11.3321.301.31
3
1.31
2.7
苹果片真空干燥参数的确定
苹果片护色后进行真空干燥,可使水分在较低的温度下蒸发,从而减轻普通热风干燥较高的温度所带来的非酶促褐变。
同时干燥箱内保持一个较低
的氧气浓度,
可进一步削弱脱水过程中酶促褐变和非酶促褐变的发生。
从表5可以清楚地看到,在保
持0.09MPa这个较高的真空度时,温度越高,干燥速度越快,40ħ条件下,果片干燥到安全水分含量需要8h之久。
当温度高于50ħ,虽然干燥速度快,但果片褐变较严重,测得60ħ干燥的苹果片吸光度最大;温度较低时,由于达到3%含水量所需的干燥时间过长（78h,褐变现象反而更严重。
综合比较可知,50ħ为最佳温度,苹果片无褐变、色泽好、脱水速度快,
并且有良好的苹果香味,最终含水量可达3%,适于长期保存。
表5真空干燥不同温度对苹果片综合指标的影响
温度
（ħBD（A420ˑ10
干燥时间（h感官评价401.41880451.336.590501.285.593551.365.258560
1.43
5
79
3结论
护色及干燥是苹果片加工最关键的两个工序,
采用无硫护色剂处理,真空干燥脱水不仅可以保证产品的安全性,还可以最大程度地防止果片褐变。
苹果片防褐变的最佳无硫护色剂组合是0.6%柠檬酸、
0.06%L－半胱氨酸、1.5%氯化钠。
采用此护色剂组合对苹果片浸泡20min,在真空度为0.09MPa,50ħ下干燥5.5h可得到色泽及风味较好的苹果片。
参考文献
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