康三江,張永茂,張海燕,張 芳,鄭 婭,曾朝珍,張霽紅

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070)

漂燙對(duì)速凍蘋果丁過氧化物酶活性及品質(zhì)的影響

康三江,張永茂,張海燕,張 芳,鄭 婭,曾朝珍,張霽紅

(甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,甘肅蘭州 730070)

為了優(yōu)化速凍蘋果丁漂燙工藝,以新鮮富士蘋果(切分為1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小丁)為研究對(duì)象,采用響應(yīng)曲面法,建立漂燙時(shí)間、漂燙溫度、料液比對(duì)POD相對(duì)酶活影響的二次多元回歸數(shù)學(xué)模型,并分析漂燙對(duì)其品質(zhì)的影響。結(jié)果表明:抑制速凍蘋果丁POD酶活性的最佳漂燙條件為:漂燙時(shí)間4.5 min、漂燙溫度92 ℃、料液比1∶11(g/mL);未漂燙速凍蘋果丁的ΔE值升高了36.10,感官品質(zhì)降低了34.46,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為28.25%、17.67%、20.13%,漂燙后速凍蘋果丁的ΔE值升高了5.57,感官品質(zhì)降低了7.27,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為24.42%、10.85%、12.16%。表明漂燙處理較好地保持速凍蘋果丁的品質(zhì)。

漂燙,速凍蘋果丁,響應(yīng)曲面法,過氧化物酶,品質(zhì)

我國是蘋果栽培面積最大和產(chǎn)量最高的國家,分別占世界總面積和總產(chǎn)量的42.5%和48.4%[1]。但由于產(chǎn)后加工能力滯后,新產(chǎn)品、新工藝研發(fā)不足,蘋果產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；б孢€沒有完全體現(xiàn)出來,延伸產(chǎn)業(yè)鏈,提高產(chǎn)品附加值成為蘋果產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。速凍果蔬是近年來迅速發(fā)展的新型果蔬加工制品,它能較好的保持果蔬的色、香、味和新鮮狀態(tài),是一種具有發(fā)展前景的方便食品[2-3]。蘋果內(nèi)部含有多種酶類,極易引起變色和品質(zhì)惡化,即使在凍結(jié)條件-18～-25 ℃范圍內(nèi)只能作短時(shí)間的貯藏,酶仍具有活性,解凍后溫度升高其活性加劇,導(dǎo)致褐變和品質(zhì)下降,所以蘋果速凍前需對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理來控制其酶促褐變。漂燙是果蔬加工中常用的控制酶促褐變預(yù)處理方法[4-6],適度漂燙是速凍加工的關(guān)鍵技術(shù)之一,近年來,對(duì)漂燙在速凍果蔬加工中能有效破壞酶的活性、穩(wěn)定色澤、改善產(chǎn)品質(zhì)地、風(fēng)味和組織、固定品質(zhì)等進(jìn)行了大量的研究[7-11],但有關(guān)漂燙對(duì)速凍蘋果丁過氧化物酶及品質(zhì)影響的研究尚未見報(bào)道。多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO)和過氧化物酶(peroxidase,POD)是酶促褐變的主要酶源,由于PPO酶經(jīng)70～90 ℃短時(shí)間熱處理就足以使它全部失活,而POD酶屬于最耐熱的酶類,常被用作果蔬漂燙是否充分的指標(biāo)[12-16],但是完全鈍化POD酶耗時(shí)較長,且會(huì)造成速凍蘋果品質(zhì)劣變。因此,本研究以POD酶相對(duì)酶活作為考察指標(biāo),以POD酶相對(duì)酶活為5%作為漂燙終點(diǎn)[17],利用響應(yīng)曲面法(response surface methodology,RSM)優(yōu)化漂燙對(duì)速凍蘋果POD酶影響的工藝條件,并研究漂燙對(duì)其品質(zhì)的影響,擬為蘋果丁速凍加工提供一定的理論依據(jù)和應(yīng)用參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

富士蘋果 天水昌盛食品有限公司原料基地,選擇色澤均勻,大小均一,成熟度一致,無傷、蟲、病害的果實(shí)。

D-異抗壞血酸鈉、氯化鈉為食品級(jí),乙酸、乙酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇6000、Triton X-100、愈創(chuàng)木酚、過氧化氫均為分析純 中瑞化學(xué)試劑公司。

CT3質(zhì)構(gòu)儀 美國博勒飛公司;超低溫冰箱 青島海爾集團(tuán);CR-400型色差計(jì) 日本柯尼卡公司;L93-3智能溫度記錄儀 杭州路格科技有限公司;ST2118美的電磁爐 美的集團(tuán);CARY 100紫外可見分光光度計(jì) 美國瓦里安有限公司;TGL-16LM高速冷凍離心機(jī) 湖南星科科學(xué)儀器有限公司;BL-2200H電子天平 日本島津公司;SB42L真空充氣包裝機(jī) 上海人民儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 速凍蘋果丁加工工藝流程 參考文獻(xiàn)[18]

原料→分選→清洗→去皮去核→切分→護(hù)色→漂燙→冷卻→速凍→包裝→冷藏。

1.2.2 樣品制備 取經(jīng)過清洗、去皮、去核處理的新鮮蘋果切分為1.5 cm×1.5 cm×1.5 cm的小丁,按護(hù)色液與蘋果丁的質(zhì)量比例為10∶12,將蘋果丁浸入配制好的由水、D-異抗壞血酸鈉(3∶1000)和氯化鈉(20∶1000)組成護(hù)色液中,進(jìn)行抽空處理20 min,真空度0.6～0.7 MPa,按照實(shí)驗(yàn)組合設(shè)計(jì)的漂燙時(shí)間、漂燙溫度、料液比,將蘋果丁置于新鮮沸水中漂燙后,撈出用2～6 ℃的冰水迅速冷卻至中心溫度10 ℃以下即可,在-30 ℃下快速凍結(jié)(30 min內(nèi))至-18 ℃,解凍至中心溫度達(dá)到-5 ℃(以刀能切斷為準(zhǔn)),測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.3 漂燙條件的單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.3.1 漂燙時(shí)間 速凍蘋果料液比為1∶10 g/mL,分別在(92±1)℃溫度下漂燙3、4、5、6、7 min,研究不同漂燙時(shí)間對(duì)速凍蘋果POD相對(duì)酶活性的影響。

1.2.3.2 漂燙溫度 速凍蘋果料液比為1∶10 g/mL,分別于72±1、77±1、82±1、87±1、(92±1)℃溫度下漂燙5 min,研究不同漂燙溫度對(duì)速凍蘋果POD相對(duì)酶活性的影響。

1.2.3.3 料液比 分別將速凍蘋果在(92±1)℃溫度下按料液比1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14 g/mL漂燙5 min,研究不同料液比對(duì)速凍蘋果POD相對(duì)酶活性的影響。

1.2.4 漂燙對(duì)速凍蘋果POD相對(duì)酶活性影響條件優(yōu)化 本實(shí)驗(yàn)采用Design-Expert 9數(shù)據(jù)分析軟件和Box-Benhnken模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理[19-20],選取影響速凍蘋果POD酶活性的3個(gè)主要因素漂燙時(shí)間、漂燙溫度、料液比為響應(yīng)變量,分別以X1、X2、X3來表示,并以+1、0、-1分別代表自變量的高、中、低水平,以速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活Y為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化,重復(fù)3次,實(shí)驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 響應(yīng)面分析的因素水平編碼表

1.2.5 漂燙對(duì)速凍蘋果丁品質(zhì)的影響 通過測(cè)定鮮蘋果丁、不漂燙直接速凍蘋果丁、漂燙后速凍蘋果丁的色澤、感官品質(zhì)、可溶性固形物損失率,可滴定酸損失率、VC損失率的變化,研究漂燙對(duì)速凍蘋果丁品質(zhì)的影響。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 POD相對(duì)酶活的測(cè)定 POD酶活性的測(cè)定參照曹健康等方法[21],POD相對(duì)酶活是指將鮮切蘋果丁的POD酶活定位100%,其他處理?xiàng)l件下的酶活與其相比較計(jì)算得出相對(duì)酶活,重復(fù)3次。

1.3.2 色澤測(cè)定 采用色差計(jì)法測(cè)定,ΔE值越小代表色澤褐變度越小,即色澤與鮮蘋果色澤越接近。

1.3.3 感官品質(zhì)評(píng)價(jià) 根據(jù)NY/T 1406-2007《綠色食品 速凍蔬菜》[22]、Q/XLY 0003 S-2012《速凍水果》[23]、GB/T 31273-2014《速凍水果和速凍蔬菜生產(chǎn)管理規(guī)范》[24]等標(biāo)準(zhǔn),由從事食品研究和加工人員制定出速凍蘋果感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如表2。鑒定小組由10個(gè)從事食品研究和加工的成員組成,加工好的各樣品隨機(jī)取樣,解凍后打開包裝將樣品置于潔凈的白色瓷盤中,在自然光線下品嘗鑒評(píng),評(píng)定每個(gè)樣品后,均用清水漱口并間隔10 min再進(jìn)行評(píng)定。

1.3.4 可溶性固形物損失率、可滴定酸損失率、維生素C(Vitamin C,VC)損失率測(cè)定 參照曹健康等方法[21],可溶性固形物采用手持折光儀法測(cè)定,可滴定酸采用酸堿滴定法測(cè)定,VC采用2,6-二氯靛酚法測(cè)定;損失率(%)=(原料中該物質(zhì)含量-速凍蘋果中該物質(zhì)含量)×100/原料中該物質(zhì)含量×100。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPSv7.05和Design-Expert 9版數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析處理。

表2 速凍蘋果丁官品質(zhì)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 漂燙時(shí)間對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響 由圖1可知,在燙漂溫度為(92±1)℃、燙漂料液比為1∶10 g/mL的情況下,隨著漂燙時(shí)間的延長,速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活逐漸降低。當(dāng)漂燙時(shí)間為4 min時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活為7.55%;當(dāng)漂燙時(shí)間為7 min時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活僅為1.85%,此時(shí)速凍蘋果丁色澤變暗,果肉發(fā)生軟爛現(xiàn)象,表明漂燙過度,因此選擇4～6 min作為漂燙對(duì)速凍蘋果丁POD酶影響的優(yōu)化條件。

圖1 漂燙時(shí)間對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響Fig.1 Effect of blanching time on the relative activity of POD in frozen apple cubes

2.1.2 漂燙溫度對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響 由圖2可知,在燙漂時(shí)間為5 min、燙漂料液比為1∶10 g/mL的情況下,隨著漂燙溫度的升高,速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活逐漸降低。當(dāng)漂燙溫度為82 ℃時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活為10.05%;當(dāng)漂燙溫度為92 ℃時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活4.29%,因此選擇82～92 ℃作為漂燙對(duì)速凍蘋果丁POD酶影響的優(yōu)化條件。

圖2 漂燙溫度對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)活性的影響Fig.2 Effect of blanching temperature on the relative activity of POD in frozen apple cubes

2.1.3 料液比對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響 由圖3可知,在燙漂溫度(92±1)℃、燙漂時(shí)間為5 min的情況下,隨著料液比的升高,速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活逐漸降低。當(dāng)料液比為1∶8時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活為9.54%;當(dāng)料液比為1∶14時(shí),速凍蘋果丁相對(duì)酶活降為2.63%,此時(shí)速凍蘋果丁色澤變暗,果肉發(fā)生軟爛現(xiàn)象,表明漂燙過度,因此選擇1∶8～1∶12作為漂燙對(duì)速凍蘋果丁POD酶影響的優(yōu)化條件。

圖3 料液比對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)活性的影響Fig.3 Effect of solid-liquid ratio on the relative activity of POD in frozen apple cubes

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)及分析

表4 回歸模型方差分析

注:* 5%顯著水平,** 1%顯著水平。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇漂燙時(shí)間、漂燙溫度、料液比為影響因素,POD相對(duì)酶活為響應(yīng)值,采用Box-Benhnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見表3。

2.2.2 回歸模型的建立與方差分析 利用Design-Expert 9.0.6數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸分析,得到速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活自變量X1(漂燙時(shí)間)、X2(漂燙溫度)、X3(料液比)的二次多項(xiàng)回歸放成為:

Y=536.77-8.84X1-10.06X2-9.88X3-0.10X1X2-0.35X1X3+0.10X2X3+1.92X12+0.05X22+0.13X32

同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表4。由表4可知,模型p<0.0001,說明該模型極顯著,回歸方程的相關(guān)系數(shù)R2=0.991,預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值之間有較好的相關(guān)性,并且失擬項(xiàng)p值為0.9939,無顯著性影響(p>0.05),說明該模型對(duì)漂燙對(duì)速凍蘋果丁POD酶工藝優(yōu)化實(shí)驗(yàn)擬合程度較好,可用該回歸方程優(yōu)化漂燙對(duì)速凍蘋果POD影響的工藝條件。表4中的F值表明:因素的主效應(yīng)關(guān)系為漂燙溫度>漂燙時(shí)間>料液比,p值表明,X1、X2、X3、X1X3、X2X3、X12、X22在速凍蘋果丁漂燙工藝中對(duì)POD相對(duì)酶活的影響均達(dá)到了極顯著水平(p<0.01),X1X2和X32達(dá)到了顯著水平(p<0.05)。

表3 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

2.2.3 響應(yīng)曲面圖分析 為了進(jìn)一步研究相關(guān)變量之間的交互作用以及確定最優(yōu)點(diǎn),通過軟件繪制響應(yīng)面曲線圖進(jìn)行可視化的分析,結(jié)果見圖4～圖6。響應(yīng)曲面圖可以直觀地反映出各因素交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響,響應(yīng)曲面坡度相對(duì)平緩,表明其可以忍受處理?xiàng)l件的變異,不影響到響應(yīng)值的大小;反之,響應(yīng)曲面坡度異常陡峭,表明響應(yīng)值對(duì)于處理?xiàng)l件的改變非常敏感。由圖可以看出,漂燙時(shí)間、漂燙溫度和料液比對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響均極顯著,漂燙時(shí)間和漂燙溫度的交互作用顯著,漂燙時(shí)間和料液比的交互作用極顯著,漂燙溫度和料液比的交互作用最顯著。在實(shí)驗(yàn)考察范圍內(nèi),隨著漂燙時(shí)間的延長、漂燙溫度的升高以及料液比的增加,POD相對(duì)酶活逐漸降低,各因素對(duì)速凍蘋果丁POD相對(duì)酶活的影響由大到小依次為:漂燙溫度(X2)>漂燙時(shí)間(X1)>料液比(X3),結(jié)果與方差分析一樣。

圖4 漂燙時(shí)間與漂燙溫度及其交互作用對(duì)POD活性的響應(yīng)曲面圖Fig.4 Influence of blanching time,temperature and their cross-interraction on the response surface of the relative activity of POD

2.2.4 漂燙工藝條件的確定以及回歸模型的驗(yàn)證 通過響應(yīng)面優(yōu)化分析,得到各因素最優(yōu)條件為漂燙時(shí)間4.68 min、漂燙溫度91.51 ℃、料液比1∶10.55,在此條件下的POD相對(duì)酶活為5.01%。為檢驗(yàn)所建回歸模型的準(zhǔn)確性和合理性,采用最優(yōu)漂燙條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,重復(fù)3次,同時(shí)為了實(shí)際操作方便,將最優(yōu)工藝參數(shù)修正為漂燙時(shí)間4.5 min、漂燙溫度92 ℃、料液比1∶11(g/mL),實(shí)際得到的POD相對(duì)酶活為4.96%,理論值和實(shí)際值的相對(duì)誤差較小,說明采用Box-Benhnken模型優(yōu)化得到的速凍蘋果丁POD酶的工藝參數(shù)準(zhǔn)確可靠,具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

表5 漂燙對(duì)速凍蘋果丁品質(zhì)的影響

圖5 漂燙時(shí)間與料液比及其交互作用對(duì)POD活性的響應(yīng)曲面圖Fig.5 Influence of blanching temperature,solid-liquid ratio and their cross-interraction on the response surface of the relative activity of POD

圖6 漂燙溫度與料液比及其交互作用對(duì)POD活性的響應(yīng)曲面圖Fig.6 Influence of blanching time,solid-liquid ratio and their cross-interraction on the response surface of the relative activity of POD

2.3 漂燙對(duì)速凍蘋果丁品質(zhì)的影響

由表5可知,與鮮蘋果丁相比,未漂燙速凍蘋果丁的ΔE值為46.22,升高了36.10,感官品質(zhì)為58.16,降低了34.46,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為28.25%、17.67%、20.13%;漂燙后速凍蘋果丁的ΔE值為15.69,升高了5.57,感官品質(zhì)為85.35,降低了7.27,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為24.42%、10.85%、12.16%,這是由于漂燙增強(qiáng)了凍結(jié)時(shí)細(xì)胞對(duì)冰晶體積膨脹的忍耐性[25-26],從而保證了速凍蘋果丁品質(zhì)。因此,漂燙處理能較好地保持速凍蘋果丁的品質(zhì)。

3 結(jié)論

抑制速凍蘋果丁POD酶活性的最佳漂燙條件為:漂燙時(shí)間4.5 min、漂燙溫度92 ℃、料液比1∶11,此條件下,POD相對(duì)酶活最低,為4.96%。

與鮮蘋果丁相比,未漂燙速凍蘋果丁的ΔE值升高了36.10,感官品質(zhì)降低了34.46,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為28.25%、17.67%、20.13%;漂燙后速凍蘋果丁的ΔE值升高了5.57,感官品質(zhì)降低了7.27,可溶性固形物、可滴定酸及VC損失率分別為24.42%、10.85%、12.16%,由此可見,漂燙處理能較好地保持速凍蘋果丁的品質(zhì)。

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Effect of blanching on peroxidase activity and the qualities of quick-frozen apple cubes

KANG San-jiang,ZHANG Yong-mao,ZHANG Hai-yan,ZHANG Fang,ZHENG Ya,ZENG Chao-zhen,ZHANG Ji-hong

(Agricultural product storage and processing research Institute,Gansu Academy of Agricultural Science,Lanzhou 730070,China)

In order to optimize the blanching process of quick-frozen apple cubes,taking fresh Fuji apples as the research object(divided apple into.15 cm×1.5 cm×1.5 cm cubes),and response surface methodology as analysis method. A multiple quadratic regression model between POD activity and blanching time,blanching temperature,solid-liquid ratio were established. The results showed that the optimum blanching process were found to be 4.5 min,92 ℃,and 1∶11 g/mL for blanching time,blanching temperature and solid-liquid ratio respectively. Under these conditions,the relative POD activity was 4.96%.In the unblanching frozen group,the ΔE value for unblanching apple cubes was increased by 36.10,the sensory evaluation was decreased by 34.46,the loss rates of soluble solid,titratable acid and vitamin C were 28.25%,17.67%,20.13% respectively for. The ΔE value was increased by 5.57,sensory evaluation was decreased by 7.27,the loss rates of soluble solid,titratable acid and vitamin C were 24.42%,10.85%,12.16% respectively for quick-frozen and blanching apple cubes. These results suggested that the qualities of frozen apple cubes can be preserved by optimized blanching treatment.

blanching;quick-frozen apple;response surface methodology;peroxidase;quality

2015-03-25

康三江(1977-)，男，本科，副研究員，研究方向：果蔬精深加工，E-mail:kang58503@163.com。

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)(CARS-28)；甘肅省科技重大專項(xiàng)計(jì)劃資助項(xiàng)目(1203NKDA016-4)。

TS255.3

A

1002-0306(2015)23-0333-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.061