最终稿切片马铃薯护色方法研究 1.docx

1、最终稿切片马铃薯护色方法研究 1 南 阳 理 工 学 院本科生毕业论文 学院（系）： 生物与化学工程学院专 业： 食品科学与工程 学 生： 指导教师 ： 完成日期 2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业论文切片马铃薯护色方法研究Prevention of Discoloration of Potato Slice总计：毕业论文 24 页表 格： 20 个插 图： 20 幅南阳理工学院本科毕业论文切片马铃薯护色方法研究Prevention of Discoloration of Potato Slice学 院（系）： 生物与化学工程学院 专 业： 食品科学与工程 学 生 姓 名： 指 导 教

2、 师（职称）： 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2014年5月16日 切片马铃薯护色方法研究食品科学与工程 某某某摘 要以马铃薯为试验材料，研究不同种类护色剂对切片马铃薯颜色的影响。设计单因素试验、搭配试验和正交试验方案，通过测定褐变程度和多酚氧化酶活力比较护色剂的护色效果。结果表明：单因素试验中，有5种护色剂有明显效果，护色效果由强到弱排列亚硫酸氢钠柠檬酸L-半胱氨酸磷酸乳酸。搭配试验中，护色效果由强到弱排列柠檬酸与亚硫酸氢钠柠檬酸与L-半胱氨酸柠檬酸与氯化钠柠檬酸与抗坏血酸。正交试验优化护色配方，护色效果最理想的搭配是柠檬酸0.8%，亚硫酸氢钠0.05%，氯化钠0.4%。该配方下7天后

3、的褐变程度0.105，检测无酶活。关键词护色剂；马铃薯；多酚氧化酶；褐变Prevention of Discoloration of Potato SliceFood Science and Engineering Major ZHAO TingtingAbstract: The effect of color protecting liquic on potato slice was studied. Single factor design, two-factor design and orthogonal design were employed to analyze the color

4、 protecting effection by determining the browning degree, and the PPO activaty. The result showed that: 5 kinds of color protecting liquid had significant protecting effection which were ordered as sodium bisulfite citric acid L-cysphosphatelactic acid phosphate. Composing of two color protecting li

5、quic also had obvious effection. which were orderd as citric acid+sodium bisulfitecitric acid+L-cyscitric acid+sodium chloridecitric acid+Vc. The optimized formula was citric acid 0.8%, sodium bisulfite 0.1%, sodium chloride0.4%. The BD was 0.105 by stored 7d, and the PPO activety not be tested.Key

6、words: color fixatives；potato；PPO；browning1 文献综述1.1 鲜切马铃薯鲜切果蔬是以新鲜果蔬为原料，经清洗去皮，切分包装等加工而制成的即食果蔬加工制品。鲜切果蔬是顺应时代发展而诞生的轻加工食品，是一种仍具有呼吸代谢等生命活动的生鲜食品，新鲜果蔬切割后产生一系列的生理生化变化，这些变化对鲜度品质乃至营养成分都将产生很大影响1。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，在国外已流行多年的半加工果蔬，以其新鲜、洁净、方便等特点，在国内也越来越受到消费者的欢迎。马铃薯又名土豆，是重要的粮食、蔬菜兼用作物。是人们日常生活中经常食用的菜肴，营养丰富，也有一定的药用价

7、值，且在工业上是制作淀粉的主要原料。鲜切马铃薯是指：新鲜的马铃薯经过修整、去皮并切割成100%可利用的产品，这些产品采用预先包装，为消费者提供高营养、方便和良好的新鲜产品2。我国每年的果蔬产量居世界的第一位，新鲜的果蔬的腐烂损耗率较高，马铃薯作为主要食用作物，对其护色保鲜是必不可少，我国是世界马铃薯主产国之一。但其加工过程中常常发生果肉黄色、褐色或黑色变化使马铃薯失去天然的色泽，影响感官，破坏产品的风味和营养。1.2 马铃薯的褐变机理鲜切马铃薯在加工和储存过程中易发生褐变。这是由鲜切马铃薯由于切分造成机械损伤导致组织细胞破裂，使细胞内的化学成分在酶的作用下相互作用，迅速产生褐变，引起外观色泽的

8、变化，同时改变风味，造成营养物质损失，降低鲜切马铃薯的商品价值和食用价值3。酶促褐变是指在有氧条件下，多酚氧化酶（PPO，Polyphenol oxidase）催化酚类物质反应成为醌类物质及其聚合物，醌自发集合并和细胞内蛋白质氨基酸基团反应，产生黑色和褐色的物质。酶促褐变是一个复杂的过程，分为两个阶段。其中第一阶段由PPO介导，导致醌类形成（颜色轻微变化），二醌通过非酶促反应形成褐色复合物。为此抑制马铃薯的褐变就显得尤为重要。为了解决这一问题，人们对果蔬产品的褐变原理和防止方法进行了许多深入的研究。其中，化学方法一直是应用最为广泛地抑制酶促褐变的方法。在试验研究中，已有很多种化合物被证实可抑制

9、酶促褐变，降低褐变程度（BD，Browning degree）。1.3 马铃薯的护色方法及影响因素 1.3.1 护色方法（1）化学方法化学方法利用化合物抑制酶活性，去除底物或作为竞争底物。现市场上流通的鲜切马铃薯多为化学方法护色保鲜4。使用护色剂是一种常用的化学护色手段，将马铃薯切片后立即转入护色液中浸泡一定时间取出，沥干后真空包装，或者直接将护色液与马铃薯一同包装，在消费者食用时再将护色液去除5。（2）物理方法 物理方法包括降温、降低氧气含量、辐射处理、可食性涂膜、热烫高压处理等。 1.3.2 部分护色剂护色机理护色剂有很多种，例如：柠檬酸、酒石酸、苹果酸、抗坏血酸、EA、L-半胱氨酸、环糊

10、精、EDTA缩聚磷酸盐、4-己基间苯二酚、硼酸、四硼酸钠、硫脲、硼酸钠、偏磷酸、氯化钾、氯化铁、氯化钡、氯化钠、苯甲酸钠、蜂蜜、香豆酸、阿魏酸、聚乙烯毗咯烷酮、已基黄原酸钠、曲酸、环糊精、亚硫酸氢钠等。酸化剂例如柠檬酸、苹果酸是通过降低pH抑制酶活，多数多酚氧化酶的最适pH在6-7之间，在pH在3以下几乎检测不到酶活6。多酚氧化酶无活性或酶活受到抑制，就可以减弱抑制马铃薯的褐变。还原剂例如L-半胱氨酸、抗坏血酸，可将多酚氧化酶酶中Cu2+还原成Cu+，从而抑制PPO的活性，也可能在PPO反应产物变成黑色之前与之反应，也可以将醌类物质还原成无色的酚类物质阻断酶促褐变的进行7。其他护色剂例如亚硫酸

11、氢钠，护色机理非常复杂，会不可逆的破坏酚酶活性，也有还原效果，在有氧的条件下可以被消耗。 1.3.3 影响因素多酚氧化酶的反应，以Cu2+为辅基，以O2为受氢体，一元酚和二元酚为底物进行反应。也就是说酶促褐变所需的基本条件：活性PPO、O2和酚类底物的存在。所以抑制马铃薯的褐变主要控制的是多酚氧化酶8。 多酚氧化酶的主要影响因素：温度、pH、底物浓度、氧气浓度。1.4 马铃薯护色研究进展国内外对鲜切果蔬方面的研究很多，主要集中在对鲜切果蔬的护色保鲜研究上。周静亚9研究了3种复合保鲜剂对抑制马铃薯净菜褐变效果的研究，结果表明：生姜和大蒜提取物可有效保持马铃薯的色泽。生姜提取物有望成为一种新型纯天

12、然净菜褐变抑制剂。吕运萍10研究了臭氧和异抗坏血酸钠处理对鲜切马铃薯保鲜效果的影响，结果表明：臭氧水处理可以有效杀灭微生物，异抗坏血酸钠处理可明显减少鲜切马铃薯中抗坏血酸的损失，抑制褐变对，细菌的生长繁殖有一定的抑制作用，对失重率没有影响。臭氧和异抗坏血酸钠之间的交互作用不明显，两者一同处理鲜切马铃薯不影响各自的保鲜效果。海萍11研究了抗褐变剂对鲜切马铃薯保鲜技术，结果表明：抗坏血酸和氯化钙，均有抑制褐变的功能且0.5%抗坏血酸0.3%氯化钙效果最好。姚晓敏12研究了马铃薯褐变的控制，结果表明：马铃薯的褐变与多酚氧化酶的活性呈正相关，PPO受多种因素的影响，pH、温度、护色剂等所以可采取将pH

13、控制，在4.1以下，多种护色剂使用优于一种的使用。王娟慧13研究了马铃薯净菜的保鲜研究，结果表明各因素的重要性次序是：苹果酸氯化钙D异抗坏血酸钠。苹果酸和氯化钙的浓度越高，对褐变的抑制效果越好，而D异抗坏血酸钠则以低浓度为宜。李鑫熠14研究了鲜切马铃薯片复合护色剂工艺优化，结果表明：切马铃薯片复合护色剂配比为氯化钙0.1，柠檬酸0.2，抗坏血酸0.15，同时包装方法采用真空包装，储运方式选择冷链储藏(4)，可保持马铃薯片7d颜色基本无变化，但产品菌落总数超标。切马铃薯片经过复合护色剂处理后，采用二氧化氯浓度40 mg/L，处理10min，对鲜切马铃薯片具有良好的杀菌效果，产品能够保持7d货架期

14、。1.5 本文研究内容 本文以马铃薯作为材料，选择柠檬酸、乳酸、磷酸、苹果酸、抗坏血酸、L-半胱氨酸、亚硫酸氢钠、氯化钠8种护色剂进行单因素试验。通过可见分光光度计法测定褐变程度，并评价样品感官。 选择柠檬酸与L-半胱氨酸、亚硫酸氢钠、氯化钠和抗坏血酸进行搭配实验，以感官状态、褐变程度和多酚氧化酶的活性为指标，比较抑制褐变的效果，从中选择效果好的护色剂进行的正交试验优化，得出最佳的护色配方。2 材料与方法2.1 材料2.1.1 材料与试剂马铃薯，市售；磷酸氢二钠（分析纯）天津市天力化学试剂有限公司磷酸二氢钠（分析纯）天津市德恩化学试剂有限公司邻苯二酚（分析纯）天津市化学试剂三厂亚硫酸氢钠（分析

15、纯）天津市德恩化学试剂有限公司抗坏血酸（分析纯）天津市化学试剂三厂氯化钠（分析纯）天津市德恩化学试剂有限公司柠檬酸（分析纯）天津市天力化学试剂有限公司L-半胱氨酸（生化试剂）天津市科密欧化学试剂有限公司磷酸（分析纯）天津市德恩化学试剂有限公司乳酸（分析纯）天津市德恩化学试剂有限公司苹果酸（食品级) 2.1.2 主要设备721可见分光光度计上海菁华科技有限公司FA1004型电子天平上海良平仪器表有限公司HHS-6S型电子恒温不锈钢水浴锅上海宜昌仪器纱筛厂TGL-16C型高速台式离心机 上海安亭科技仪器厂制造101-2A型电热鼓风干燥箱天津市泰斯特仪器有限公司2.2 试验方案 2.2.1 工艺流程

16、15-16马铃薯清洗去皮切片护色沥干包装（保鲜膜）储存测定。 护色液的配制操作要点：（1）原材料的挑选 需选择成熟的、肉质丰富、组织紧密、色泽鲜明，无机械损伤、化学损害、和缺陷的马铃薯。（2）原料处理 清洗马铃薯，用不锈钢的去皮器去皮，再用刀将马铃薯切成相等厚度的圆片。（3）护色液的配制 选择不同的试剂，按照一定的浓度梯度配制成护色液。（4）护色将切片后的马铃薯迅速投入备用的护色液于浸泡15min后，取出沥干水分，用保鲜膜包裹。（5）储藏 放入冰箱冷藏储存（4），7d。（6）测定 放入冰箱冷藏储存，每天取一块观察其外观变化，并在波长410nm下测定保藏期内的褐变强度（BD）、多酚氧化酶（PPO

17、）活性，连续测定7d。 2.2.2 护色剂的配制（1）单因素试验 选取柠檬酸、抗坏血酸、L-半胱氨酸、乳酸、苹果酸、磷酸、亚硫酸氢钠和氯化钠为护色剂配制成护色液。其中柠檬酸、抗坏血酸、乳酸、苹果酸、磷酸、亚硫酸氢钠和氯化钠的浓度梯度为0.5%、1%、1.5%、2%。L-半胱氨酸浓度梯度为0.18%、0.36%、0.54%、0.72%。以水处理样品为对照试验。以褐变程度和感官为指标评价护色效果。（2）两种护色剂搭配 选取氯化钠、抗坏血酸、L-半胱氨酸、亚硫酸氢钠分别与柠檬酸搭配，以水处理样品为对照试验搭配试验方案分别如表1、表2、表3、表4所示。以褐变程度和PPO酶活为指标评价护色效果。表1护色

18、剂搭配试验表试验号氯化钠（%）柠檬酸（%）111221311.5421.5表2护色剂搭配试验表试验号抗坏血酸（%）柠檬酸（%）10.5121130.51.5411.5表3护色剂搭配试验表试验号L-半胱氨酸（%）柠檬酸（%）10.3120.5130.31.540.51.5表4护色剂搭配试验表试验号亚硫酸氢钠（%）柠檬酸（%）110.5210.831.50.541.50.8（3）正交试验 选取效果较好的护色剂进行正交试验，试验方案及因素水平如表5所示。以褐变程度和PPO酶活为指标评价护色效果，每种配方重复一次。表5正交试验方案及因素水平表试验号因素ABC柠檬酸（%）亚硫酸氢钠（%）氯化钠（%）11

19、(0.4)1(0.05)1(0.2)2112(0.4)32(0.8)2(0.1)142225121612272118212 2.2.3 检测方法（1）观察外观17表6感官鉴定表褐变程度感官褐变等级无色泽鲜亮0轻有灰色1中等微红褐色2严重浅红褐色3非常严重红褐色4（2）褐变强度（BD）的测定18 取样（3g）研磨加水（冰水）匀浆定容（50mL）离心上清液测定（在410nm处比色），以410nm下溶液吸光值表示褐变程度（BD）。（3）多酚氧化酶（PPO）活性测定19-22：称取待测样品1g，研碎，加10mL冰水，搅拌均匀，取适量均浆进行离心处理(5000rmin)，离心10min，离心液即为粗酶液

20、。分别取25水浴恒温的粗酶液1mL、pH值6.8的磷酸盐缓冲液2mL及1mL 0.1g/mL邻苯二酚溶液，混匀于410 nm处比色，记录其吸光度值。每隔30s测一次，共测 6次，计算波长变化平均值A。 PPO相对活力的定义为：1g蔬菜中的PPO在特定温度、特定波长、一定的反应时间内的吸光度值变化。3 结果与讨论3.1 单因素试验 3.1.1 柠檬酸柠檬酸对马铃薯感官影响如表7所示，样品褐变程度随时间变化如图1所示。由图1可知，在贮藏初期，柠檬酸处理过的样品的褐变程度均小于空白样品。通过柠檬酸溶液处理过的鲜切马铃薯片其褐变得到了抑制，溶液浓度越高护色效果越好，低浓度的酸可能是使溶液的pH降至PP

21、O的最适pH，所以会促进褐变。柠檬酸通过降低pH以及螯合多酚氧化酶中的Cu+2来抑制PPO，以此来抑制马铃薯的褐变，是应用最广泛的护色剂，由表7可知柠檬酸浓度过大时，马铃薯片会变得过白失真，软化。表7柠檬酸对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.51123344100001341.5000000020000000水1122334 图1柠檬酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.2 乳酸乳酸对马铃薯感官影响如表8所示，样品褐变程度随时间变化如图2所示。由图2可知，在贮藏初期，乳酸酸处理过的样品的褐变程度均小于空白样品。通过乳酸溶液处理过的鲜切马铃薯片其褐变得到了抑制，溶液浓度越高

22、护色效果越好，低浓度的酸可能是使溶液的pH降至PPO的最适pH，所以会促进褐变。乳酸通过降低pH来抑制PPO，以此来抑制马铃薯的褐变，由表8可知，乳酸浓度过大时，马铃薯片会变得过白失真，软化。表8乳酸对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.50124555101113341.5000011120000000水1122444图2乳酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.3 磷酸磷酸对马铃薯感官影响如表9所示，样品褐变程度随时间变化如图3所示。由图3可知，在贮藏初期，磷酸处理过的样品的褐变程度均小于空白样品。通过磷酸溶液处理过的鲜切马铃薯片其褐变得到了抑制，溶液浓度越高护色效果越好

23、，低浓度的酸可能是使溶液的pH降至PPO的最适pH，所以会促进褐变。磷酸通过降低pH，以此来抑制马铃薯的褐变，是应用最广泛的护色剂由表7可知磷酸浓度过大时，马铃薯片会变得过白失真，软化。磷酸是无机酸，并且磷酸护色马铃薯会使马铃薯产生不好风味，消费者不易接受。表9磷酸对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.51123445100111111.5001111120000000水 1122455图3磷酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.4 苹果酸 苹果酸对马铃薯感官影响如表10所示，样品褐变程度随时间变化如图4所示。由图4可知，在贮藏初期，苹果酸处理过的样品的褐变程度小于或等于空

24、白样品。通过苹果酸溶液处理过的鲜切马铃薯片其褐变得到了抑制，溶液浓度越高护色效果越好，苹果酸的酸性不强，浓度较高时也会促进褐变，所以苹果酸在很高浓度才有效果。低浓度的酸可能是使溶液的pH降至PPO的最适pH，所以会促进褐变。苹果酸通过降低pH，以此来抑制马铃薯的褐变。表10苹果酸对马铃薯感官影响溶液浓度（d）储藏时间（d）12345670.50123444101234441.5002244420011333水 1124555图4苹果酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.5 抗坏血酸 抗坏血酸对马铃薯感官影响如表11所示，样品褐变程度随时间变化如图5所示。由图5可知在储藏初期抗坏血酸溶液处理过的鲜切

25、马铃薯片褐变几乎没有得到抑制，等同于空白样品。抗坏血酸的作用机理是还原醌成无色酚，阻止醌类物质进一步发展为色素，或是将酶中Cu2+还原成Cu+，从而抑制PPO的活性。所以抗坏血酸是被消耗的，护色效果是暂时的，在氧气多的情况下抗坏血酸会很快的被消耗，而且抗坏血酸不能渗透马铃薯组织，只附在表面，所以很快被破坏。表11抗坏血酸对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.51233344111233441.5111334421111344水 1112344图5抗坏血酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.6 L-半胱氨酸 L-半胱氨酸对马铃薯感官影响如表12所示，样品褐变程度随时间变化如图

26、6所示。由图5可知在储藏初期L-半胱氨酸溶液处理过的鲜切马铃薯片褐变得到有效抑制，样品的褐变程度小于空白样品，溶液浓度越高护色效果越好。L-半胱氨酸与醌类化合物发生加成反应，产生无色加合物，使它不再进一步形成黑色素，同时作为还原剂，消耗氧气进而抑制PPO，双重作用，效果显著，但是价格昂贵。表12 L-半胱氨酸对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.1811222330.3601112220.540.7200001010101021水 1233334图6L-半胱氨酸对马铃薯褐变程度的影响 3.1.7 亚硫酸氢钠 亚硫酸氢钠对马铃薯感官影响如表13所示，样品褐变程度随时间变化

27、如图7所示。通过亚硫酸氢钠溶液处理过的鲜切马铃薯片其褐变得到了明显抑制，样品的褐变程度小于空白样品，溶液浓度越高护色效果越好，浓度达到1%就导致马铃薯过白失真。如图7所示低浓度的亚硫酸氢钠护色效果就很明显，使用浓度过高，失真明显。亚硫酸氢钠是常用的护色剂，其对PPO作用的机理较复杂，它能够不可逆与醌生成无色的加成产物，又可以不可逆地直接作用于酶，降低其作用于一元酚和二元酚的活力。其对PPO有不可逆的抑制作用。表13亚硫酸氢钠对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.50000011100000001.5000000020000000水 1112333图7亚硫酸氢钠对马铃薯褐变程度的影响 3.1.8 氯化钠 氯化钠对马铃薯感官影响如表14所示，样品褐变程度随时间变化如图8所示。由图8可知储藏初期氯化钠溶液处理过的鲜切马铃薯片褐变得到抑制，样品的褐变程度几乎等同空白样品，溶液浓度越高护色效果变好。氯化钠是弱抑制剂，与PPO中的Cu+2发生交互作用。氯化钠是消费者容易接受的护色剂。表14氯化钠对马铃薯感官影响溶液浓度（%）储藏时间（d）12345670.51112334111122231.5011122220111