魔芋片微波滅酶的最佳工藝參數(shù)研究

申 丹，鐘果林，楊大偉

（1.黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北黃岡 438000；2.湖南博嘉魔力農(nóng)業(yè)科技有限公司，湖南懷化 418000；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南長沙 410128；）

魔芋（Amorphophallus Konjac） 為天南星科魔芋屬（Amorphophallus Blume） 多年生宿根性草本植物，是唯一產(chǎn)葡甘聚糖的經(jīng)濟(jì)植物[1]。葡苷聚糖是一種具有降低血脂、血糖、膽固醇，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、預(yù)防肥胖等作用的膳食纖維。新鮮魔芋除加工魔芋豆腐外，通常干燥成魔芋片（角），再粉碎成粗粉，進(jìn)一步加工成魔芋精粉，用魔芋精粉可以加工成多種魔芋食品。由于魔芋中含有大量多酚氧化酶（PPO），能催化酚類物質(zhì)氧化形成褐色物質(zhì)，是引起魔芋酶促褐變的主要原因[2-3]。由于魔芋嚴(yán)重的酶促褐變，導(dǎo)致魔芋干片的顏色很黑，粉碎后的魔芋粉色澤黑暗，影響銷售及后續(xù)精加工產(chǎn)品的色澤。因此，加工過程中為了避免或盡量減少酶促褐變的發(fā)生，就必須采取有效的方法殺滅或抑制多酚氧化酶的活性[4-5]。抑制魔芋酶褐變的傳統(tǒng)方法是將魔芋切片通過熏硫處理，抑制酶促褐變，改善魔芋粉顏色[6]。但含硫的魔芋粉違背了綠色健康食品的加工原則，限制了魔芋食品的進(jìn)一步發(fā)展。抑制酶促褐變除熏硫處理外，還可以采用開水或高溫蒸汽漂燙處理，該方法不但要增加漂燙設(shè)備投資，而且魔芋片漂燙后表面水分很多，干燥過程中魔芋片相互黏連在一起，導(dǎo)致干燥時間延長，有的魔芋片已經(jīng)烘干，有的還沒有烘干，極不平衡。綜上所述，加工不熏硫的魔芋片是當(dāng)前魔芋產(chǎn)業(yè)亟待解決的一個產(chǎn)業(yè)問題。

由于微波處理物料具有穿透均勻、加熱速度快、無需傳熱介質(zhì)的特點(diǎn)，能使物料內(nèi)外同時加熱，往往能比傳統(tǒng)方法獲得更好的滅酶效果[7-8]。同時，魔芋片經(jīng)過微波干燥后可以避免后續(xù)干燥過程中相互黏連在一起，有利于干燥操作。在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過正交試驗(yàn)探討了微波處理對魔芋片滅酶的最佳工藝參數(shù)，為無硫魔芋片（粉） 加工提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)樣品

新鮮花魔芋，湖南博嘉魔力農(nóng)業(yè)科技有限公司提供。

1.1.2 試劑與藥品

磷酸氫二鈉和三氯乙酸，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司提供；PVPP，東粵美化工有限公司提供；鄰苯二酚，天津市巴斯夫化工有限公司提供；磷酸二氫鈉，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑有限公司提供。上述試劑均為分析純。

1.1.3 儀器與設(shè)備

EG23B-DC型微波爐，廣東美的廚房電器制造有限公司產(chǎn)品；TDZ5-WS型多管架自動平衡離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司產(chǎn)品；722S型可見分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司產(chǎn)品；DK-98-ⅡA型電熱恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司產(chǎn)品；CP214型電子分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 單因素對魔芋片微波滅酶效果的影響

（1）魔芋切片厚度對滅酶效果的影響。選擇新鮮魔芋球莖的皮下內(nèi)層部分，分別切成質(zhì)量相近的5，7，9 mm的魔芋片[9]。用800 W的微波功率對不同厚度的魔芋片進(jìn)行微波滅酶處理，載樣量15 g，微波處理時間60 s，滅酶后迅速測定魔芋片中殘留的多酚氧化酶活性，考查魔芋切片厚度對魔芋片微波滅酶效果的影響，每個處理進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

（2）微波處理時間對滅酶效果的影響。選擇新鮮魔芋球莖的皮下內(nèi)層部分，切成質(zhì)量相近的7 mm的魔芋片。用640 W的微波功率對魔芋片進(jìn)行微波滅酶處理，載樣量15 g，微波處理時間分別為30，60，90 s，滅酶后迅速測定魔芋片殘留的多酚氧化酶活性，考查微波處理時間對魔芋片微波滅酶效果的影響，每個處理進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

（3）微波功率對滅酶效果的影響。選擇新鮮魔芋球莖的皮下內(nèi)層部分，切成質(zhì)量相近的7 mm的魔芋片。分別用400，640，800 W的微波功率對魔芋片進(jìn)行微波處理，載樣量15 g，微波處理時間60 s，滅酶后迅速測定魔芋片殘留的多酚氧化酶活性，考查微波功率對魔芋片微波滅酶效果的影響，每個處理進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

1.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)微波滅酶的最佳工藝參數(shù)

為綜合研究微波功率、微波處理時間和切片厚度對魔芋片滅酶效果的影響，以便獲得最優(yōu)的滅酶工藝參數(shù)，在上述單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交優(yōu)化試驗(yàn)，考查單因素及其交互作用對滅酶效果的影響[10]。切片厚度取5 mm和9 mm 2個水平，微波處理時間取60 s和90 s 2個水平，微波功率取400 W和800 W 2個水平，滅酶效果以魔芋片多酚氧化酶活性為指標(biāo)，每個處理重復(fù)試驗(yàn)3次。

1.2.3 多酚氧化酶（PPO）活力測定方法

多酚氧化酶（PPO）的活力測定采用文獻(xiàn)方法[11]。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

平均數(shù)多重比較采用最小顯著性差數(shù)法（LSD法）。方差分析使用IBM SPSS Statistics 22數(shù)據(jù)編輯器進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 魔芋片厚度對滅酶效果的影響

用800 W的微波功率分別對厚度為5，7，9 mm的魔芋片進(jìn)行滅酶，處理60 s。

不同厚度的魔芋片多酚氧化酶活性見表1。

表1 不同厚度的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表1可知，微波處理滅酶，切片厚度對魔芋片滅酶效果具有極顯著影響。魔芋片越薄，滅酶效果越好。微波具有穿透物料表面到達(dá)內(nèi)部的特點(diǎn)，其穿透通量越大，熱效應(yīng)越強(qiáng)，溫度越高。多酚氧化酶是一種比較耐熱的酶類，需要較高溫度處理才能抑制其活性。由于魔芋片厚度越大，微波輻射的阻力越大，穿透通量越小，熱效應(yīng)越弱，溫度越低，滅酶效果越差，因此魔芋片厚度對滅酶效果極為顯著。綜合滅酶效果和生產(chǎn)效率分析，5 mm是最佳的魔芋片厚度。

2.2 微波處理時間對滅酶效果的影響

用640 W的微波功率對7 mm厚度的魔芋片進(jìn)行滅酶。

不同微波處理時間的魔芋片多酚氧化酶活性見表2。

表2 不同微波處理時間的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表2可知，微波處理時間對魔芋片滅酶效果具有極顯著影響。魔芋片中多酚氧化酶活性隨處理時間增加呈下降趨勢。抑制多酚氧化酶活性需要高溫和足夠長的處理時間協(xié)同作用，高溫短時間和低溫長時間均達(dá)不到理想的滅酶效果。因此，一定溫度下處理時間越長，滅酶效果越好。

2.3 微波功率對滅酶效果的影響

分別用400，640，800 W的微波功率對7 mm厚度的魔芋片進(jìn)行滅酶，處理時間為60 s。

不同微波功率處理的魔芋片多酚氧化酶活性見表3。

表3 不同微波功率處理的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表3可知，微波功率對魔芋片滅酶效果具有極顯著影響。微波功率越高，熱效應(yīng)越強(qiáng)，溫度越高，處理時間一定，多酚氧化酶活性越低，滅酶效果越好。

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

以魔芋多酚氧化酶（PPO）活性為指標(biāo)，選擇魔芋片厚度（A）、微波功率（B）、微波處理時間（C）3個因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。

微波滅酶正交試驗(yàn)結(jié)果見表4，正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果見表5。

由表4和表5可知，ABC因素屬于二級交互作用，效應(yīng)較弱，可作為誤差效應(yīng)對待，極差分析和方差分析均表明，主效應(yīng)對滅酶效果的影響強(qiáng)于各因素的交互作用，且厚度和處理時間的交互作用沒有顯著影響；魔芋片厚度、微波功率、處理時間等3個主效應(yīng)均對滅酶效果有極顯著影響，影響順序依次為魔芋片厚度＞微波功率＞處理時間；厚度與微波功率之間的交互作用和微波功率與處理時間之間的交互作用對滅酶效果有極顯著影響，說明在生產(chǎn)

表4 微波滅酶正交試驗(yàn)結(jié)果

表5 正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果

實(shí)踐中，要兼顧兩者之間的相互影響，綜合考慮最優(yōu)滅酶工藝為A1B2C2，即選擇厚度為5 mm的魔芋片在微波功率800 W下處理90 s作為微波滅酶的最佳工藝參數(shù)。

3 結(jié)論

以新鮮魔芋為試材，研究了微波處理對魔芋片滅酶效果的影響。厚度為5 mm的魔芋片在微波功率800 W下處理90 s時為最優(yōu)滅酶工藝。試驗(yàn)結(jié)果為無硫魔芋粉的加工提供了有益的參考，對無硫魔芋食品的生產(chǎn)加工具有重要意義，有利于魔芋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。