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鲜切紫薯褐变机理及控制技术研究

作　者: 罗佳丽
导　师: 蒋和体
学　校: 西南大学
专　业: 食品科学
关键词: 紫薯鲜切褐变机理控制
分类号: TS255.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

鲜切果蔬具有方便、健康、安全、新鲜等特点,使其在果蔬加工业中越来越重要,但鲜切果蔬的切分表面褐变将会影响其商品价值及货架期。本论文以新鲜紫薯(Ipomoea batatas (L.)Lam.)为原料,通过对鲜切紫薯在贮藏期间褐变度、总酚、游离酚、花色苷、PPO、POD、PAL活力变化以及PPO、POD酶学特性研究,探索鲜切紫薯褐变发生机理,通过单因素和响应面试验筛选出一套安全、经济、适用的综合控制褐变技术。主要研究结果如下：1.鲜切紫薯酚提取物通过紫外分光光度法和HPLC鉴定,结果表明其主要酚类物质为绿原酸、咖啡酸和阿魏酸,含量分别为94.30±6.05、5.40±1.45、17.54±2.70mg/100g。其中,绿原酸能作为紫薯PPO和POD的作用底物,咖啡酸能作为紫薯POD的作用底物,阿魏酸不能作为两种酶的底物。2.鲜切紫薯贮藏期间生理生化指标变化测定,结果表明：褐变度、b*和MDA含量呈上升趋势,a*和花色苷含量呈下降趋势,总酚含量呈先上升后下降的趋势,PPO、PAL、POD活力和游离酚、绿原酸含量在不同温度下贮藏期间变化差异明显。与20℃相比,4℃低温贮藏能有效抑制鲜切紫薯PPO、POD、PAL活力的上升,减少MDA的积累,减缓花色苷的降解,延缓组织褐变,较好的保持鲜切紫薯的品质。鲜切紫薯褐变度与表面色泽a*、b*、C*,PPO、PAL、POD活力及MDA、游离酚、绿原酸、花色苷含量之间存在显著的相关性。初步可得鲜切紫薯的褐变机理为：切分使得PPO、POD和PAL活力增大,PAL活力增加促进底物酚的合成,为褐变提供丰富的底物；切分使组织细胞破裂造成膜系统损伤,使酶底物与酶组织区域化受到破坏,细胞质中的酚类物质受POD和PPO的催化发生氧化并聚合形成褐色物质,使切分表面发生褐变。3.研究鲜切紫薯褐变关键酶PPO酶学特性。结果表明：鲜切紫薯PPO催化儿茶酚氧化的产物最大吸收波长为405nm;在鲜切紫薯皮部检测到4条PPO同工酶带,心部仅1条同工酶带；该酶的最适反应温度为20℃,紫薯PPO在50℃以上不稳定,且随着处理温度的升高,PPO活力下降速度加快,90℃处理3min能使鲜切紫薯PPO完全失活；pH对其活力影响较大,最适反应pH为6.5,且在pH为4.0处有一肩峰,在pH为9.0时活力几乎完全丧失；鲜切紫薯PPO的低物亲和力顺序为：绿原酸>咖啡酸>儿茶酚,最适底物为绿原酸；NaHSO3、L-cys、AA对紫薯PPO活力抑制效果非常好,浓度仅为0.02%时均能完全抑制其活力；CA、EDTA、NaCl对紫薯PPO活力抑制作用次之,不能完全抑制紫薯PPO活力,且随着浓度的增加,抑制效果增加不明显；超声波处理对紫薯PPO活力具有抑制作用,其中,120W处理4min抑制效果最佳。4.研究鲜切紫薯过氧化物酶(POD)酶学特性。结果表明：鲜切紫薯POD同工酶谱共4条条带,条带1、3在皮部和心部均检测到,条带2、4为皮部所特有;紫薯POD最适温度为55℃,大于70℃时其活力稳定性较差,80℃6min和90℃3min能使POD完全失去活力；最适pH为6.0；最适H202浓度为12mmol/L;与不同酚类底物的亲和力顺序为：没食子酸>咖啡酸>愈创木酚>绿原酸>儿茶酚>焦性没食子酸,最适底物为没食子酸；0.04%L-半胱氨酸和0.06%抗坏血酸能完全抑制POD活力,而柠檬酸、NaCl、NaHSO3、EDTA在试验浓度下对POD活力抑制效果不明显。5.鲜切紫薯褐变控制条件优化：以超声波强度、L-cys、AA、CA浓度四个单因素试验为基础,设计了四因素三水平响应面试验,通过软件对试验数据进行分析,得到回归方程：Y=6.29-0.15A+0.02B+0.097C-0.057D-0.013AB+0.055AC-0.028AD+0.083BC+0.11BD-0.15CD+0.25A2+0.039B2+0.059C2+0.054D2,该模型的相关系数R2=0.899,拟合程度较好。通过软件优化并结合实际操作得到鲜切紫薯褐变控制的最佳条件为：‘超声波功率130W、L-cys浓度0.03%、CA浓度0.20%、AA浓度0.06%。在此条件下处理的鲜切紫薯在4℃贮藏15d后的褐变度为6.10±0.09,与预测值6.04相近,说明该模型很好的预测出鲜切紫薯褐变控制条件与褐变度的关系。6.采用响应面优化的最佳处理组对鲜切紫薯进行处理,结果显示,处理组能有效的减缓a*、C*的下降,减缓b*、△E的上升,能较好的维持鲜切紫薯的表面色泽,处理组的褐变度显著的低于对照(p<0.05),PPO、POD活力显著的低于对照(p<0.05),表明所筛选的防褐变最佳处理工艺能有效延缓鲜切紫薯的褐变和生理代谢,维持其贮藏品质。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-13
缩略词  13-14
第1章绪论  14-28
  1.1 紫薯概述  14-16
    1.1.1 紫薯的营养价值  14-15
    1.1.2 紫薯的加工研究现状  15-16
  1.2 鲜切果蔬的研究现状  16-17
  1.3 鲜切果蔬褐变可能的机理  17-20
    1.3.1 褐变相关酶  17-20
    1.3.2 褐变底物  20
  1.4 鲜切果蔬的褐变控制技术  20-24
    1.4.1 物理方法  20-22
    1.4.2 化学方法  22-24
    1.4.3 生物方法  24
  1.5 立题依据及研究意义  24-25
  1.6 论文主要研究内容  25
  1.7 技术路线  25-28
第2章鲜切紫薯贮藏过程中生理生化变化  28-42
  2.1 材料、试剂与仪器  28-29
    2.1.1 试验材料  28
    2.1.2 试验试剂  28
    2.1.3 试验仪器  28-29
  2.2 试验方法  29-31
    2.2.1 原料处理方法  29
    2.2.2 分析测定方法  29-31
    2.2.3 数据处理  31
  2.3 结果与分析  31-40
    2.3.1 紫薯主要酚类物质分析  32-33
    2.3.2 贮藏过程中鲜切紫薯表面色泽的变化  33-35
    2.3.3 贮藏过程中鲜切紫薯褐变度变化  35
    2.3.4 贮藏过程中鲜切紫薯花色苷、酚类物质及丙二醛含量变化  35-38
    2.3.5 贮藏过程中鲜切紫薯PPO、POD、PAL活力的变化  38-39
    2.3.6 鲜切紫薯褐变度与其他生理指标的相关性分析  39-40
  2.4 小结  40-42
第3章紫薯多酚氧化酶的酶学特性研究  42-52
  3.1 试验材料、试剂与仪器  42-43
    3.1.1 试验材料  42
    3.1.2 试验试剂  42
    3.1.3 试验仪器  42-43
  3.2 试验方法  43-44
    3.2.1 pH对紫薯PPO活力的影响  43
    3.2.2 温度对PPO活力的影响  43
    3.2.3 紫薯PPO的热稳定性  43
    3.2.4 紫薯PPO底物特异性  43
    3.2.5 底物浓度对PPO活力的影响  43
    3.2.6 抑制剂对PPO活力的影响  43
    3.2.7 分析测定方法  43-44
    3.2.8 数据处理  44
  3.3 结果与分析  44-50
    3.3.1 紫薯PPO产物吸收光谱  44-45
    3.3.2 紫薯PPO同工酶  45
    3.3.3 pH对紫薯PPO活力的影响  45-46
    3.3.4 温度对紫薯PPO活力的影响  46-47
    3.3.5 紫薯PPO热稳定性  47
    3.3.6 紫薯PPO底物特异性  47-48
    3.3.7 底物浓度对紫薯PPO活力的影响  48-49
    3.3.8 抑制剂对紫薯PPO活力的影响  49-50
    3.3.9 超声波处理对紫薯PPO活力的影响  50
  3.4 小结  50-52
第4章紫薯过氧化物酶的酶学特性研究  52-60
  4.1 试验材料、试剂与仪器  52
    4.1.1 试验材料  52
    4.1.2 试验试剂  52
    4.1.3 试验仪器  52
  4.2 试验方法  52-54
    4.2.1 温度对POD活力的影响  52
    4.2.2 pH对POD活力的影响  52
    4.2.3 H_2O_2浓度对POD活力的影响  52-53
    4.2.4 POD活性的热稳定性  53
    4.2.5 紫薯POD底物特异性  53
    4.2.6 底物浓度对POD活力的影响  53
    4.2.7 抑制剂对POD活力的影响  53
    4.2.8 分析测定方法  53-54
  4.3 结果与分析  54-59
    4.3.1 紫薯POD产物吸收光谱结果  54
    4.3.2 紫薯POD同工酶  54-55
    4.3.3 温度对紫薯POD活力的影响  55
    4.3.4 紫薯POD热稳定性  55-56
    4.3.5 pH对POD活力的影响  56
    4.3.6 H_2O_2浓度对紫薯POD活力的影响  56-57
    4.3.7 紫薯POD底物特异性  57
    4.3.8 底物浓度对紫薯POD活力的影响  57-58
    4.3.9 抑制剂对紫薯POD活力的影响  58-59
  4.4 小结  59-60
第5章鲜切紫薯褐变控制条件的优化  60-72
  5.1 试验材料、试剂与仪器  60
    5.1.1 试验材料  60
    5.1.2 试验试剂  60
    5.1.3 实验仪器  60
  5.2 试验方法  60-61
    5.2.1 抑制剂对鲜切紫薯褐变度的影响  60
    5.2.2 超声波处理对鲜切紫薯褐变度的影响  60-61
    5.2.3 鲜切紫薯褐变抑制条件优化  61
    5.2.4 最佳防褐变措施的褐变抑制效果评价  61
    5.2.5 测定指标  61
  5.3 结果与分析  61-70
    5.3.1 超声波处理对鲜切紫薯褐变度的影响  61-62
    5.3.2 L-cys对鲜切紫薯褐变度的影响  62
    5.3.3 AA对鲜切紫薯褐变度的影响  62-63
    5.3.4 CA对鲜切紫薯褐变度的影响  63
    5.3.5 鲜切紫薯褐变抑制响应面优化  63-67
    5.3.6 防褐变处理对鲜切紫薯色泽的影响  67-69
    5.3.7 防褐变处理对鲜切紫薯褐变度的影响  69
    5.3.8 防褐变处理对鲜切紫薯PPO活力的影响  69-70
    5.3.9 防褐变处理对鲜切紫薯POD活力的影响  70
  5.4 小结  70-72
第6章结论与讨论  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 讨论  73-74
参考文献  74-86
致谢  86-88
攻读硕士研究生期间发表论文  88

鲜切紫薯褐变机理及控制技术研究

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