微波燙漂對速凍懷山藥品質(zhì)的影響

李 瑜，鄭 磊，詹麗娟，司志敏

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

微波燙漂對速凍懷山藥品質(zhì)的影響

李 瑜，鄭 磊，詹麗娟，司志敏

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

采用不同的微波燙漂水平處理懷山藥，通過測定過氧化物酶活性、多酚氧化酶活性、失重率、可溶性固形物含量和游離氨基酸總量5項(xiàng)指標(biāo)，研究微波燙漂對速凍懷山藥品質(zhì)的影響。同時(shí)對護(hù)色劑處理、熱水燙漂、微波燙漂3種不同處理?xiàng)l件下懷山藥解凍后的硬度、質(zhì)地以及感官特性進(jìn)行比較。結(jié)果表明：微波燙漂懷山藥短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到滅酶效果，而且營養(yǎng)成分損失少，解凍后品質(zhì)較好。最佳的微波功率及相應(yīng)的處理時(shí)間為407.6W和60s。

懷山藥；微波燙漂；酶；速凍

山藥為薯蕷科植物的塊莖，以古懷慶府(今河南省焦作市溫縣、沁陽市、武陟縣等沿沁河一帶)為我國道地產(chǎn)區(qū)，習(xí)稱懷山藥[1]。懷山藥自古以來就是我國著名的中藥材，中醫(yī)藥學(xué)上用作益精氣、健脾胃、補(bǔ)肺腎藥。懷山藥主要成分有：山藥素、尿囊素、植酸、鹽酸多巴胺、16種氨基酸、黏液汁、淀粉、糖蛋白、膽甾醇、β-谷甾醇等活性成分，此外還含有碘、磷、鈣等多種無機(jī)元素，具有防止高血脂、調(diào)理腸胃、降血糖、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、延緩衰老、消炎抑菌等保健作用[2-3]。我國懷山藥種植面積廣泛，但不宜長期貯存，每年冬季懷山藥因霉變等損失高達(dá)50%以上。目前，我國懷山藥加工主要是干制后作為藥材，而作為食品主要作為蔬菜烹調(diào)食用，加工產(chǎn)品很少。近年來，我國果蔬速凍工藝技術(shù)有了許多重大的發(fā)展，與其他加工貯藏方法相比，速凍能更好保持果蔬原有的色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)價(jià)值，且食用方便，可滿足一年四季的需求[4]。懷山藥中含有多酚類物質(zhì)，在加工過程中容易在氧化酶的催化作用下發(fā)生褐變，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)和風(fēng)味[5-6]。因此，在懷山藥加工預(yù)處理過程中，抑制氧化酶的活性顯得非常重要，而在這個(gè)過程中不可避免的會(huì)造成山藥中營養(yǎng)保健成分的損失。常規(guī)的燙漂手段主要是采取熱水或蒸汽等方式，然而，經(jīng)熱處理后不但營養(yǎng)成分損失嚴(yán)重而且易導(dǎo)致懷山藥軟爛破碎。利用微波技術(shù)燙漂懷山藥能很好地克服熱處理的不足。本實(shí)驗(yàn)采用微波燙漂懷山藥，對微波燙漂時(shí)間和微波功率進(jìn)行探討，旨在找出使氧化酶活性充分鈍化，而又盡可能減少懷山藥中營養(yǎng)保健成分損失的方法，為懷山藥的加工提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

懷山藥 河南省焦作市武陟縣。

抗壞血酸、檸檬酸為食品級；鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、三氯乙酸、氯化鐵、冰醋酸、甲醛、鄰苯二甲酸氫鉀、酚酞為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

EG720FA5-NS美的微波爐 廣東美的微波爐制造有限公司；分析天平 美國奧豪斯公司；Delta 320 pH計(jì)瑞士梅特勒-托利多公司；Neofuge 23R臺式高速冷凍離心機(jī) 力康發(fā)展有限公司；T6新世紀(jì)紫外-可見分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；HH-501數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市杰瑞爾電器有限公司；HLSY-2小型速凍機(jī) 鄭州亨利制冷設(shè)備有限公司。

1.3 工藝流程

原料驗(yàn)收→清洗→整理→去皮→切分→護(hù)色液浸泡→微波燙漂→冷卻→速凍→包裝→凍藏→解凍

1.4 操作要點(diǎn)

將清洗干凈的山藥去皮，迅速浸入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%抗壞血酸和0.6%檸檬酸混合液中護(hù)色處理10min，然后用切片機(jī)將懷山藥切成2cm×2cm大小的段，迅速再次浸入上述護(hù)色液處理20min。清洗懷山藥段表面護(hù)色液并瀝干水分后 (置于微波爐專用盒)放入微波爐中，加5mL蒸餾水防止懷山藥段在微波場中焦化和脫水。懷山藥燙漂后應(yīng)立即冷卻。將微波燙漂的懷山藥先放入20℃的水中，再放入制好的冰水混合物中，使懷山藥溫度降至10℃以下。經(jīng)冷卻后的懷山藥立即進(jìn)行瀝水，以防止殘留水在速凍過程中刺破懷山藥組織而影響風(fēng)味和外觀。采用單體速凍機(jī)進(jìn)行速凍，冷風(fēng)溫度為－40℃，風(fēng)速為3.0～6.0m/s，15min內(nèi)使懷山藥中心溫度降至－18℃以下。采用0.1mm的聚乙烯(PE)塑料薄膜袋，包裝速度要快，整體過程不得超過15min。包裝好的懷山藥迅速放入冷庫(－18℃)中貯藏，庫溫保持恒定。分別取不同處理?xiàng)l件下凍藏1個(gè)月后的速凍懷山藥以287.4W微波加熱解凍，每隔10s測一次中心溫度，以0℃為最終解凍溫度。

1.5 微波實(shí)際功率測定

本實(shí)驗(yàn)室所用微波爐頻率為2450MHz，由于微波爐的額定功率和實(shí)際加熱功率存在差異，因此進(jìn)行了微波加熱功率的測定。用帶蓋的容器裝1000mL的去離子水在不同的功率下加熱2min，水的初溫不應(yīng)超過200℃，以避免加熱2min后水分蒸發(fā)，影響結(jié)果[9]。按式(1)計(jì)算功率。

式中：P為微波爐實(shí)際功率/W；t1為去離子水最終溫度/℃；t2為去離子水最初溫度/℃；c為去離子水比熱容4.19J/(g·℃)；m為去離子水質(zhì)量/g；t為熱處理時(shí)間/s。

經(jīng)計(jì)算可知，實(shí)驗(yàn)室的微波爐功率范圍為87.2～522.8W。

1.6 指標(biāo)測定方法

1.6.1 多酚氧化酶活性測定

采用比色法[7]測定。稱取5g山藥樣品，置于研缽中，加入pH6.0的0.2mol/L磷酸緩沖溶液10mL，在冰浴條件下研磨成勻漿，于4℃、12000r/min，冷凍離心30min，收集上清液即為多酚氧化酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。吸取磷酸緩沖液1.5mL，加入lmL 0.02mol/L的鄰二苯酚，先于40℃保溫10min，再加入lmL酶提取液，同時(shí)立即開始計(jì)時(shí)。將反應(yīng)混合液倒入比色杯中，置于分光光度計(jì)樣品室中，以蒸餾水為參比，每30s時(shí)測定并記錄波長410nm處吸光度，連續(xù)測定至少獲取10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。重復(fù)3次。酶活力以每分鐘吸光度值變化0.001為一個(gè)單位(U410nm/g)。

1.6.2 過氧化物酶活性測定

采用比色法[7]測定。取一支試管加入2mL 25mmol/L愈創(chuàng)木酚溶液和0.5mL按1.3.1節(jié)方法提取的酶液(記錄吸光度時(shí)變化過大可以適當(dāng)稀釋)，再加入200 μ L 0.5mol/L H2O2溶液，并迅速混合啟動(dòng)反應(yīng)，同時(shí)立即開始計(jì)時(shí)，將反應(yīng)混合液倒入比色杯中，置于分光光度計(jì)樣品室中。以蒸餾水為參比，每30s時(shí)測定并記錄波長470nm處吸光度，連續(xù)測定至少取10個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。重復(fù)3次。酶活力以每分鐘吸光度值變化0.001為一個(gè)單位(U470nm/g)。

1.6.3 質(zhì)量損失率測定

采用稱質(zhì)量法測定。懷山藥段微波處理前稱質(zhì)量，微波處理后冷卻，稱質(zhì)量。質(zhì)量損失率按式(2)計(jì)算。

1.6.4 可溶性固形物含量的測定

采用折光法測定。稱取5g懷山藥放入研缽磨碎，于4000r/min離心10min，用手持折光儀進(jìn)行測定。

1.6.5 游離氨基酸總量測定

采用甲醛滴定法[8]。稱取1.0g懷山藥，置于研缽中，加入5.0mL 10%的乙酸溶液，研磨勻漿后，轉(zhuǎn)移到100mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋、定容至刻度，混勻，然后用干濾紙過濾到三角瓶中備用。吸取1.0mL樣品濾液，置于20mL干燥具塞刻度試管中，加入1.0mL無氨蒸餾水、3.0mL 6g/L水合茚三酮溶液、0.1mL 1g/L抗壞血酸溶液，于100℃水浴中加熱15min，在570nm波長處測定吸光度。重復(fù)3次。以氨基態(tài)氮的質(zhì)量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出回歸曲線方程為：y=0.1528x－0.0285，相關(guān)系數(shù)R2=0.9976。以懷山藥中氨基態(tài)氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示(%)。

1.6.6 質(zhì)構(gòu)分析

通過質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行壓縮破壞實(shí)驗(yàn)(TPA)，用質(zhì)構(gòu)儀P 0.5圓柱形測試探頭，測試前速度為3mm/s，測試速度1mm/s，測試后速度3mm/s，感應(yīng)力10g，壓縮距離為10mm，壓縮比為55%。

1.7 數(shù)據(jù)處理

所有實(shí)驗(yàn)經(jīng)重復(fù)3次后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，用Excel作圖并分析結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波燙漂對懷山藥過氧化物酶活性的影響

懷山藥中含有比較豐富的酶系，尤其是氧化酶系統(tǒng)。各種氧化酶中以過氧化物酶對熱最穩(wěn)定，失活溫度為90℃；多酚氧化酶的耐熱性最弱，失活溫度為70℃左右。所以一般在熱燙滅酶處理中都以過氧化物酶作為指標(biāo)酶之一[10]。

圖1 微波燙漂對懷山藥過氧化物酶活性的影響Fig. 1 Effect of microwave blanching on peroxidase activity of Chinese yam

由圖1可知，隨著微波燙漂時(shí)間延長和微波輸出功率增大，過氧化物酶活性迅速降低。在微波247.8W功率條件下，處理60s后，過氧化物酶活力下降76.72%，在407.6W功率條件下，下降97.69%，在522.8W下條件，下降99.71%。微波燙漂120s后，4種微波輸出功率下，過氧化物酶均已基本失活。微波穿透性強(qiáng)，使懷山藥迅速被加熱，微波作用于懷山藥時(shí)，蛋白質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，導(dǎo)致蛋白分子空間結(jié)構(gòu)破壞，使得懷山藥過氧化物酶活力降低[11-12]。低微波輸出功率下，懷山藥的多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合體對懷山藥過氧化物酶具有保護(hù)作用；隨著微波輸出功率增加，懷山藥的多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合體解體破壞，保護(hù)作用的喪失，微波輸出功率對懷山藥過氧化物酶活力的影響更加顯著。

2.2 微波燙漂對懷山藥多酚氧化酶活性的影響

圖2 微波燙漂對懷山藥多酚氧化酶活性的影響Fig. 2 Effect of microwave blanching on polyphenol oxidase activity of Chinese yam

多酚氧化酶是一類能催化多酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)的含銅質(zhì)體金屬酶，也是引起酶促褐變的主要酶之一。但該酶的耐熱性比過氧化物酶要弱[13]。由圖2可知，隨著微波功率增大和微波處理時(shí)間延長，多酚氧化酶活性迅速下降；在微波407.6W功率下，處理60s后，多酚氧化酶活性下降至2.63%，在522.8W條件下，下降至0.96%，微波功率越大，下降速度越快，與過氧化物酶的趨勢基本相同。微波處理100s后，懷山藥中多酚氧化酶已完全失去活性。微波燙漂山藥時(shí)，在高頻電磁場作用下，懷山藥中的極性分子(水分子等)成為吸收微波的最好介質(zhì)，這些極性分子從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)，轉(zhuǎn)為按照電場的極性排列取向，這一過程促使分子運(yùn)動(dòng)和相互摩擦，使分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，溫度升高后使蛋白質(zhì)、核酸等變性，從而失去生物活性，使酶失活[14-15]。

2.3 微波燙漂對懷山藥質(zhì)量損失率的影響

圖3 微波燙漂對懷山藥質(zhì)量損失率的影響Fig. 3 Effect of microwave blanching on weight loss rate of Chinese yam

質(zhì)量損失率直接影響懷山藥感官指標(biāo)如外形、口感、營養(yǎng)成分含量等。由圖3可知，隨著微波燙漂時(shí)間延長和微波輸出功率增大，各處理水平下的懷山藥質(zhì)量損失率逐漸增大。在微波522.8W功率條件下，處理60s，在407.6W功率條件下，處理80s，懷山藥質(zhì)量損失率高達(dá)20%以上，水分流失嚴(yán)重，感官變劣，已無食用和生產(chǎn)價(jià)值。高功率微波作用下，水分子運(yùn)動(dòng)加劇，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，持水力不斷下降，使吸附水與結(jié)合水被釋放出來，蒸發(fā)速度更快，質(zhì)量損失率也更大。因此，在燙漂過程中，為了盡可能保持懷山藥原有的感官品質(zhì)和減少營養(yǎng)保健成分的損失，要盡可能降低微波功率和縮短熱處理時(shí)間。

表1 不同前處理的懷山藥在解凍后的質(zhì)構(gòu)分析Table 1 Texture analysis of quick-frozen Chinese yam with different pre-treatments after thawing

2.4 微波燙漂對懷山藥可溶性固形物含量的影響

圖4 微波燙漂對懷山藥可溶性固形物含量的影響(以鮮質(zhì)量計(jì))Fig. 4 Effect of microwave blanching on soluble solid content of Chinese yam

懷山藥具有很高的滋補(bǔ)營養(yǎng)價(jià)值，在燙漂過程中要盡量減少黏液蛋白、山藥多糖、無機(jī)鹽等保健成分的損失[16-17]。由圖4可知，在0～20s內(nèi)，隨著微波燙漂時(shí)間延長和微波輸出功率增大，懷山藥可溶性固形物含量基本呈略下降趨勢；在20s之后，可溶性固形物含量逐漸上升。微波處理100s時(shí)，微波187.6W功率條件下懷山藥可溶性固形物含量增加了22.06%，在407.6W條件下增加了17.39%，可能與微波的特殊效應(yīng)有關(guān)，微波遇到不同的介質(zhì)體系時(shí)進(jìn)行各種形式的能量轉(zhuǎn)換，體系吸收微波能量后進(jìn)行一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生一定效應(yīng)，致使非溶性大分子變成可溶性小分子，使可溶性固形物含量相對增大。這與有些學(xué)者研究山藥熱水燙漂處理中固形物含量的變化趨勢完全不同[10]。關(guān)于其作用機(jī)理還有待于進(jìn)一步探討。

2.5 微波燙漂對懷山藥游離氨基酸總量的影響

由圖5可知，隨著微波燙漂時(shí)間延長和微波輸出功率增大，懷山藥游離氨基酸總量呈略增大趨勢。在處理時(shí)間100s時(shí)，微波552.8W功率處理?xiàng)l件下懷山藥游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了38.89%，微波407.6W功率和微波247.8W功率處理?xiàng)l件下分別增加了8.92%和8.17%，其原因可能是微波的熱力效應(yīng)及非熱力效應(yīng)導(dǎo)致部分蛋白質(zhì)分解為氨基酸，由于微波爐內(nèi)微波場分布不均勻，使蛋白質(zhì)分解不均勻。游離氨基酸總量的提高增強(qiáng)了懷山藥營養(yǎng)保健成分的含量，利于人體吸收利用[17]。

圖5 微波燙漂對懷山藥游離氨基酸總量的影響(以鮮質(zhì)量計(jì))Fig. 5 Effect of microwave blanching on total free amino acid of Chinese yam

2.6 不同前處理的懷山藥在解凍后品質(zhì)變化的對比

處理方式不同，懷山藥解凍后質(zhì)地及感官品質(zhì)差別很大。從表1可知，微波燙漂處理的懷山藥解凍后硬度和脆性明顯比鮮樣、護(hù)色處理(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%抗壞血酸、0.6%檸檬酸、0.6%氯化鈉、0.3%氯化鈣浸泡護(hù)色30min)和熱燙處理(90℃熱水燙漂2min)的大，而使咀嚼度較低?？赡苁撬瘴⒉芰勘容^快，對于受熱而言，吸收的影響大于穿透的影響，所以部分區(qū)域吸收熱量多，在此區(qū)域形成過熱效應(yīng)，引起部分蛋白質(zhì)的變性，也可能跟解凍的方式和時(shí)間有關(guān)[18-19]。

3 結(jié) 論

在速凍懷山藥處理過程中，護(hù)色劑處理并不能長期有效地抑制酶的活性，因此酶的鈍化就顯得相當(dāng)重要，否則在凍藏過程中會(huì)發(fā)生褐變，影響其品質(zhì)。采用微波燙漂處理組合(407.6W和60s)燙漂長2cm、直徑2cm的懷山藥段較好，微波燙漂處理懷山藥短時(shí)間內(nèi)即可有效地鈍化酶類，而且營養(yǎng)成分損失少，解凍后品質(zhì)狀態(tài)良好并能很好的直接反應(yīng)速凍懷山藥的貨架期。微波燙漂技術(shù)在食品加工業(yè)有著極大的發(fā)展空間。

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Effect of Microwave Blanching on Quality of Quick-frozen Chinese Yam

LI Yu，ZHENG Lei，ZHAN Li-juan，SI Zhi-min
(College of Food Science and Technology, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The effect of microwave blanching at various levels on the quality of quick-frozen Chinese yam was explored by determining peroxidase activity, polyphenol oxidase activity, weight loss rate, soluble solid content, total free amino acid content and sensory evaluation analysis. A comparative study was also conducted to analyze the hardness, texture and sensory characteristics of Chinese yam treated by color-preserving reagents, hot water blanching and microwave blanching. The results indicated that microwave blanching could result in satisfactory inactivation effect on enzyme activities with less nutritional component loss within short treatment time and provide better quality of quick-frozen Chinese yam. The optimal blanching condition was microwave treatment at 407.6 W for 60 s.

Chinese-yam；microwave blanching；enzyme；quick frozen

TS255.5

A

1002-6630(2011)17-0100-05

2011-06-08

李瑜(1976—)，女，副教授，博士，研究方向?yàn)楣哔A藏保鮮與深加工。E-mail：liyuliyu76@163.com