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薯条的速冻工艺研究

作　者: 卫学青
导　师: 李瑜
学　校: 河南农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 马铃薯薯条多酚氧化酶护色剂烫漂速冻
分类号: TS215
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本研究以产于本地区的三种马铃薯(费乌瑞它、中薯5号、中薯6号)为原料,筛选出最适合速冻薯条加工的品种,探讨了其所含有的多酚氧化酶(PPO)的褐变机理,并对马铃薯的PPO特性进行研究,同时研究了不同护色剂的抑制作用及最佳复配参数,烫漂工艺中最优烫漂温度和烫漂时间以及不同冻结方式对马铃薯薯条微观结构和营养品质的影响,目的是为本地区的马铃薯薯条生产提供理论依据,主要研究内容如下:1、通过对三种马铃薯的微量元素和各种理化指标进行测定,并对结果进行分析,筛选出最适合速冻薯条加工的马铃薯品种,即中薯5号。2、以邻苯二酚为底物,分别在不同波长下测定马铃薯PPO粗酶液的吸光度值,选出最佳测定波长为420nm,并对马铃薯中多酚氧化酶部分特性进行研究。研究表明:该酶的最适反应温度为30℃,对热比较敏感,在90℃加热80s酶活性已基本失活;最适pH值为5.5,同时在pH为5.0-6.0时酶活性较强。在pH<5.0和pH>6.0时,酶活性显著降低,当pH≤2或pH≥8时,多酚氧化酶已基本失活。同时抗坏血酸、柠檬酸、氯化钙、EDTA-2Na四种抑制剂对马铃薯多酚氧化酶活力都有抑制作用,加入抑制剂后,马铃薯中的PPO活力均有大幅度下降,但抑制效果并不是随浓度的增加而一直增强,说明抑制作用并不是随浓度的增加而增加,而是有一个最适浓度,超出此值,酶活性反而增强,其最佳抑制浓度出现在0.20%附近,柠檬酸在0.40%附近,氯化钙在0.70%附近,EDTA-2Na在0.80%附近。由此可以看出,在马铃薯的贮藏加工过程中,可采用瞬时高温、调节pH、添加抑制剂等方法来抑制或钝化多酚氧化酶活性,降低其褐变程度,这将对速冻马铃薯薯条的加工、运输、贮藏具有重要意义。3、通过选择多种抑制剂对马铃薯进行护色实验,研究不同抑制剂对马铃薯中多酚氧化酶的影响,结果显示抗坏血酸,柠檬酸,氯化钙对PPO酶活性均表现出较好的抑制效果,其最佳浓度分别为0.20%,0.40%,0.70%;草酸,乙二胺四乙酸对酶活性也表现出一定得抑制性,但抑制效果不是太明显,磷酸二氢钠与磷酸氢二钠对PPO酶表现出激活作用,不适合做PPO抑制剂。4、在单因素试验的基础上,通过三因素三水平的二次回归试验,研究了抗坏血酸、柠檬酸和氯化钙三个因素对马铃薯中多酚氧化酶(PPO)活性的影响;建立了优化因子与试验因子之间的回归数学模型,应用响应面分析法,确定护色保鲜的最佳复配浓度:抗坏血酸0.30%,柠檬酸0.50%,氯化钙0.76%。5、通过选择不同的温度对马铃薯薯条进行烫漂实验,在不同的烫漂温度下多酚氧化酶残留酶活性随时间的变化规律表明:0.5~2min,酶失活速率较慢;2~4min酶失活速率急剧增加,四分钟后酶失活率占90%,五分钟后PPO已经基本全部失活。由于温度升高对产品品质是有影响的,与此同时,随着加热时间的延长,会使产品质地变软,不利于最终产品品质的保证。此外,也尝试了用微波和超声波辅助烫漂实验,结果表明其效果与热水烫漂无显著差异,且用超声波辅助烫漂容易使产品变软、断裂,综合考虑各种因素,选取90℃热水烫漂,最佳的处理时间是5分钟。6、通过慢冻与快冻两种冻结方式的比较及冻结对马铃薯品质影响的研究,可以得出快速冻结在抑制PPO活性,对细胞结构的影响及对马铃薯薯条质地特性的影响上明显优于慢冻。其原因是慢冻在细胞外溶液首先形成冰晶,胞内水向外移动形成大冰晶,对细胞壁有很大的机械损伤,对细胞造成较大的损伤,在解冻的过程中汁液流失较多,薯条失水收缩变软,对细胞结构影响较大;快速冻结在细胞内部形成小而密的冰晶,对薯条细胞破坏作用较小,解冻后薯条失水较少,薯条较硬,由于经过烫漂过程,对薯条细胞也有一定的破坏作用,但细胞保存的完整性明显优于烫漂后的慢冻。烫漂后的快速冻结对PPO活性能达到90%以上的抑制作用,能够较好的保持薯条的品质。结果表明:在三种马铃薯中,中薯5号最适合速冻薯条的加工;对马铃薯多酚氧化酶特性的研究显示,该酶最佳吸收波长为420nm,最适反应温度为30℃,对热敏感,90℃加热80s酶活性已基本丧失,最适pH为5.5,抗坏血酸、柠檬酸、氯化钙对马铃薯多酚氧化酶均有抑制作用;在单因素护色剂的基础上,选出三种抑制效果比较好的护色剂,运用响应曲面分析法,确定护色剂的最佳复配浓度:抗坏血酸0.30%,柠檬酸0.50%,氯化钙0.76%;经烫漂实验确定了其最佳烫漂温度和时间,即90℃热水烫漂5min;通过不同冻结方式的比较发现,快速冻结能更好的保持薯条的品质。

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摘要 6-81 文献综述 8-14 1.1 速冻薯条的概述 8-11 1.1.1 马铃薯的简介 8 1.1.2 马铃薯的用途 8-9 1.1.3 多酚氧化酶在自然界中的分布 9-10 1.1.4 酚类物质 10-11 1.1.5 果实褐变与PPO、酚类物质在细胞和果实中区域化分布 11 1.1.6 多酚氧化酶的特性研究在速冻马铃薯薯条加工中的应用意义 11 1.2 速冻薯条国内外研究概况 11-14 1.2.1 国内研究概况 11-12 1.2.2 国外研究概况 12-142 引言 14-16 2.1 课题提出的依据和研究意义 14 2.2 课题研究的内容和目标 14-163 马铃薯中金属元素的测定 16-21 3.1 材料与方法 16-17 3.1.1 材料与试剂 16 3.1.2 仪器与设备 16 3.1.3 方法 16-17 3.2 结果与分析 17-20 3.2.1 硝酸浓度的确定 17 3.2.2 火焰原子吸收测定条件选择 17 3.2.3 溶剂酸度的影响 17 3.2.4 各微量元素的标准曲线及相关系数 17-19 3.2.5 马铃薯中微量元素的含量 19-20 3.2.6 回收率实验 20 3.2.7 检出限 20 3.3 结论 20-214 马铃薯中多酚氧化酶（PPO）的研究 21-32 4.1 材料与方法 21-26 4.1.1 材料与试剂 21 4.1.2 仪器与设备 21 4.1.3 方法 21-26 4.1.3.1 样品前处理 21 4.1.3.2 理化指标的测定 21-25 4.1.3.3 多酚氧化酶特性的研究 25-26 4.2 结果与分析 26-30 4.2.1 理化指标结果与分析 26-27 4.2.2 多酚氧化酶（PPO）特性研究结果分析 27-30 4.3 结论 30-325 薯条的速冻工艺研究 32-51 5.1 材料与方法 32-36 5.1.1 材料与试剂 32-33 5.1.2 仪器与设备 33 5.1.3 方法 33-36 5.1.3.1 护色剂的筛选 35 5.1.3.2 烫漂工艺参数的确定与优化 35-36 5.1.3.3 冻结温度曲线 36 5.1.3.4 冻结方式对薯条品质的影响 36 5.2 结果与分析 36-50 5.2.1 单因素护色剂对PPO 活性的影响 36-40 5.2.2 护色剂的复配优化 40-44 5.2.3 烫漂工艺对终产品的影响 44-46 5.2.4 不同冻结方式对薯条品质的影响结果分析 46-50 5.3 结论 50-516 结论与讨论 51-53 6.1 结论 51-52 6.2 讨论 52-53参考文献 53-58Abstract 58-60致谢 60-61硕士期间发表论文 61

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