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马铃薯营养价值高,鲜切蛋白质含量高,马铃热量低,薯褐富含维生素和矿物质。变抑研究发现食用马铃薯可预防胃溃疡、研究慢性胃炎、鲜切便秘等病症,马铃享有“地下苹果”、薯褐“长寿食品”等美誉。变抑根据发达国家和城市的研究消费需求,目前主要将采后马铃薯加工成鲜切马铃薯作为即食食品出售,鲜切然而鲜切后导致表面细胞破坏和下层组织机械损伤,马铃在马铃薯多酚氧化酶(PPO)等的薯褐催化下极易发生酶促褐变,会对鲜切马铃薯的变抑颜色、质地、研究风味、气味和营养品质产生不利影响,所以通过钝化马铃薯PPO的活性来抑制马铃薯鲜切加工中的酶促褐变是本研究的重点内容。鲜切马铃薯工艺路线如图1所示。
一、马铃薯的酶促褐变机理
多酚氧化酶(Polyphenoloxidase,PPO)是植物体内普遍存在可被分离提纯获得的酚酶,其结构为每个亚基含有一个Cu2+作为辅基,以氧作为受氢体的一种末端氧化酶。酶是蛋白质构成的生化反应催化剂,PPO催化的反应分为两类:一类是羟基化作用,产生酚的邻羟基化;二类是氧化作用,使邻苯二酚氧化为邻醌。植物细胞内的酶充当呼吸作用的传递介质,保持着酚一醌的动态平衡,当细胞遭受机械损伤后,O2大量侵入导致醌类的连续生成,造成酚和醌之间的失衡,而醌的积累使得醌进行多聚化生成黑褐色素,造成营养丢失。马铃薯邻苯二酚的氧化机制见图2。
鲜切马铃薯褐变的途径如图3所示。
二、马铃薯多酚氧化酶活性钝化效果的试验验证
1、试验材料与试验方法
(1)试验材料与试验试剂
材料选用新鲜马铃薯,购于本地超市,试验挑选新鲜饱满、无机械损伤和病虫害的马铃薯;邻苯二酚、氢氧化钠、稀盐酸、焦亚硫酸钠、异抗坏血酸钠、EDTA-2Na、CaCl2、NaCl等均为化学纯;柠檬酸,食品级;L-半胱氨酸,生化试剂;次氯酸钠溶液等。
(2)试验仪器与设备FA2004B电子天平;BSA2201电子天平;HHS11-2数显恒温水浴锅;上海飞鸽高速离心机TGL16G;UVmini-1240紫外可见分光光度计;PHS-3D型实验室pH计;冰箱;研钵、移液器、试管等。
(3)试验方法
马铃薯粗酶液的制备:采用李全宏等试验方法加以改进,将马铃薯清洗消毒削皮切片后称取5.0g放入冷冻的研钵中,加入适量预冷的磷酸缓冲液(0.1mol/L,pH5.5),冰浴研磨成匀浆,设定离心机转速6000r/min离心时间10min,所得上清液即为马铃薯PPO粗酶液,定容至50mL,4℃低温保存备用。
马铃薯PPO活性测定:取0.1mol/L的磷酸缓冲液(PBS,pH5.5)lmL、0.1mol/1的邻苯二酚溶液1mL、粗酶液1mL混合,在410nm波长下测定12min的吸光度值。马铃薯PPO活性定义为在测定条件下1min内引起吸光度值变化0.0l为一个多酚氧化酶的活力单位。
单因素试验:测定不同温度(25℃~60℃)、不同pH(pH3.52~pHlO.01)下反应体系的吸光度A410,研究环境条件(温度、酸碱度)对马铃薯PPO催化的酶促褐变的影响;测定不同浓度焦亚硫酸钠(BK、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)、不同浓度柠檬酸(BK、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%)、不同浓度L一半胱氨酸(BK、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)、不同浓度CaCl2(BK、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)、不同浓度异抗坏血酸钠(BK、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%)、不同浓度EDTA-2Na(BK、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%)下反应体系的吸光度A410,研究抑制剂(焦亚硫酸钠、柠檬酸、L-半胱氨酸、CaCl2、异抗坏血酸钠、EDTA一2Na)对马铃薯PPO催化的酶促褐变的影响。
正交试验设计及试验验证:以柠檬酸(A)、L-半胱氨酸(B)、D-异抗坏血酸(C)和氯化钙(D)作为抑制剂,分别设置3个不同的浓度,采用L9(34)正交试验设计,以体系的褐变度为考察指标进行正交试验,如表1所示。
(4)数据处理
采用OriginPr02017和Designexpert8.0进行作图,采用SPSS进行统计学分析,P<0.05认为有统计学显著性差异,P<0.01认为有统计学极显著性差异。
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相关链接:邻苯二酚,焦亚硫酸钠,异抗坏血酸钠,L-半胱氨酸
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