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(zhǎng)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(lèi)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(xiāo)售及后續(xù)精加工產(chǎn)品的色澤。因此，加工過(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)程中魔芋片相互黏連在一起，導(dǎo)致干燥時(shí)間延長(zhǎng)，有的魔芋片已經(jīng)烘干，有的還沒(méi)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(gè)產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。

由于微波處理物料具有穿透均勻、加熱速度快、無(wú)需傳熱介質(zhì)的特點(diǎn)，能使物料內(nèi)外同時(shí)加熱，往往能比傳統(tǒng)方法獲得更好的滅酶效果[7-8]。同時(shí)，魔芋片經(jīng)過(guò)微波干燥后可以避免后續(xù)干燥過(guò)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(guò)正交試驗(yàn)探討了微波處理對(duì)魔芋片滅酶的最佳工藝參數(shù)，為無(wú)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(dòng)平衡離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開(kāi)發(fā)有限公司產(chǎn)品；722S型可見(jiàn)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(duì)魔芋片微波滅酶效果的影響

（1）魔芋切片厚度對(duì)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(duì)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(shí)間60 s，滅酶后迅速測(cè)定魔芋片中殘留的多酚氧化酶活性，考查魔芋切片厚度對(duì)魔芋片微波滅酶效果的影響，每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

（2）微波處理時(shí)間對(duì)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(duì)魔芋片進(jìn)行微波滅酶處理，載樣量15 g，微波處理時(shí)間分別為30，60，90 s，滅酶后迅速測(cè)定魔芋片殘留的多酚氧化酶活性，考查微波處理時(shí)間對(duì)魔芋片微波滅酶效果的影響，每個(gè)處理進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

（3）微波功率對(duì)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(duì)魔芋片進(jìn)行微波處理，載樣量15 g，微波處理時(shí)間60 s，滅酶后迅速測(cè)定魔芋片殘留的多酚氧化酶活性，考查微波功率對(duì)魔芋片微波滅酶效果的影響，每個(gè)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(shí)間和切片厚度對(duì)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(duì)滅酶效果的影響[10]。切片厚度取5 mm和9 mm 2個(gè)水平，微波處理時(shí)間取60 s和90 s 2個(gè)水平，微波功率取400 W和800 W 2個(gè)水平，滅酶效果以魔芋片多酚氧化酶活性為指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)試驗(yàn)3次。

1.2.3 多酚氧化酶（PPO）活力測(cè)定方法

多酚氧化酶（PPO）的活力測(cè)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(duì)滅酶效果的影響

用800 W的微波功率分別對(duì)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(jiàn)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(duì)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(lèi)，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(duì)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(shí)間對(duì)滅酶效果的影響

用640 W的微波功率對(duì)7 mm厚度的魔芋片進(jìn)行滅酶。

不同微波處理時(shí)間的魔芋片多酚氧化酶活性見(jiàn)表2。

表2 不同微波處理時(shí)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(shí)間對(duì)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(shí)間增加呈下降趨勢(shì)。抑制多酚氧化酶活性需要高溫和足夠長(zhǎng)的處理時(shí)間協(xié)同作用，高溫短時(shí)間和低溫長(zhǎng)時(shí)間均達(dá)不到理想的滅酶效果。因此，一定溫度下處理時(shí)間越長(zhǎng)，滅酶效果越好。

2.3 微波功率對(duì)滅酶效果的影響

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

不同微波功率處理的魔芋片多酚氧化酶活性見(jiàn)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(duì)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(shí)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(shí)間（C）3個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。

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

由表4和表5可知，ABC因素屬于二級(jí)交互作用，效應(yīng)較弱，可作為誤差效應(yīng)對(duì)待，極差分析和方差分析均表明，主效應(yīng)對(duì)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(shí)間的交互作用沒(méi)有顯著影響；魔芋片厚度、微波功率、處理時(shí)間等3個(gè)主效應(yīng)均對(duì)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(shí)間；厚度與微波功率之間的交互作用和微波功率與處理時(shí)間之間的交互作用對(duì)滅酶效果有極顯著影響，說(shuō)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(duì)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(shí)為最優(yōu)滅酶工藝。試驗(yàn)結(jié)果為無(wú)硫魔芋粉的加工提供了有益的參考，對(duì)無(wú)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。