甘薯饮料褐变抑制工艺的研究

陈伟

（辽宁经济职业技术学院，辽宁 沈阳 110122）

甘薯，旋花科，甘薯属，可以为人体提供均衡的营养[1-2]，被世界卫生组织（WHO）评定为冠军蔬菜，且具有极高的食用价值。以甘薯为原料可制成富含氨基酸、矿物质及维生素等营养丰富，风味独特的甘薯原汁饮料[3]。实际生产中酶促褐变严重影响产品的感观质量，本试验采用微波和添加几种酶抑制剂结合法灭酶，得出最佳褐变抑制的工艺条件。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

柠檬酸、草酸、VC、L-半胱氨酸、植酸等均为化学纯。

1.2 仪器与设备

WP700（21）型微波炉:格兰仕微波炉电器有限公司；SS230-A多功能食物搅拌器：顺德市方胜电器实业有限公司；离心机TDL-5-A型：上海安亭科学仪器厂；UV-1100紫外-可见分光光度计：北京瑞利分析仪器公司；电子分析天平：北京奥多利斯仪器系统有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 甘薯饮料褐变抑制工艺

甘薯原料→清洗→去皮破碎（规格为3 mm～5 mm的方块）→浸泡（甘薯∶褐变抑制剂溶液质量比为1∶5）→微波灭酶→打浆→过滤离心→上清液→测量

1.3.2 褐变指数测定波长的确定

取2份甘薯试样20 g，一份未经褐变抑制处理直接加100 mL水打浆，另一份加0.40%的柠檬酸溶液100 g浸泡3 h进行处理，再中高火微波（600 W）灭酶60 s，然后两份样品分别4000 r/min离心10 min，取上清液在在UV-1100紫外-可见分光光度计上390 nm～780 nm范围内分别扫描其吸光度，根据吸光度图谱，确定最适测定波长。

1.3.3 褐变抑制浸泡时间的确定

取30份甘薯试样20 g，加入柠檬酸（0.40%）、草酸（0.4%）、VC（0.03%）、L-Cys（0.04%）、植酸（0.020%）溶液 100 g 分别浸泡 1、2、3、4、5、6 h，再中高火微波灭酶60 s，然后两份样品分别4000 r/min离心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可见分光光度计420 nm处测量其吸光度。

1.3.4 微波灭酶条件的确定

取15份甘薯试样20 g，加0.40%的柠檬酸溶液100 g浸泡3 h，再分别在350、490、700 W的条件下处理 20、40、60、80、100 s，然后两份样品分别 4000 r/min离心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可见分光光度计420 nm处测量其吸光度。

1.3.5 柠檬酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

取6份甘薯试样20g，分别加0.10%、0.20%、0.30%、0.40%、0.50%、0.60%的柠檬酸溶液浸泡3 h，再中高火微波灭酶60 s，然后两份样品分别4000 r/min离心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可见分光光度计420 nm处测量其吸光度。

1.3.6 VC对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

取6份甘薯试样20 g，分别加0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%的VC溶液溶液浸泡 3 h，再中高火微波灭酶60 s，然后两份样品分别4000 r/min离心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可见分光光度计420 nm处测量其吸光度。

1.3.7 植酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

取6份甘薯试样20 g，分别加0.010%、0.015%、0.020%、0.025%、0.030%、0.035%的植酸溶液溶液浸泡3 h，再中高火微波灭酶60 s，然后两份样品分别4000 r/min离心10 min，取上清液用UV-1100紫外-可见分光光度计420 nm处测量其吸光度。

1.3.8 最佳褐变抑制条件的确定

根据以上单因素试验得出的数据，选择适当的水平做正交试验，进而得到最佳褐变抑制条件。

2 结果与分析

2.1 褐变指数测定波长的确定

波长与甘薯褐变抑制前后吸光度的关系见图1。

图1 测定波长与甘薯褐变抑制前后吸光度的关系Fig.1 The relation between the deter mined wavelength and the asorbency before and after sweet potato brown-restraining

在一定波长范围内，甘薯的褐变程度越深，其吸光度越大，所以褐变指数可以用某一波长下的吸光度大小来衡量。由图1可以看出，在390 nm～780 nm可见光范围内，甘薯褐变抑制前后的吸光度都是逐渐下降的趋势，而且在420 nm处其下降趋势最明显，因此褐变指数采用420 nm处的吸光度来测量。

2.2 褐变抑制浸泡时间的确定

不同浸泡时间对甘薯饮料褐变抑制效果的影响见图2。

由图2可以得出，各褐变抑制剂浸泡时间在1h～3h时，吸光度呈下降趋势，说明褐变抑制效果呈上升趋势，而当时间大于3 h时，吸光度下降趋于平缓，已基本达到抑制效果，因此各褐变抑制剂的最佳浸泡时间选为3 h。

图2 不同浸泡时间对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Fig.2 The effect of different dipping time on sweet potato beverage′s brown-restraining

2.3 微波灭酶条件的确定

不同微波条件对甘薯饮料褐变抑制效果的影响见表1。

表1 不同微波条件对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Table 1 The effect of different microwave′s condition on sweet potato beverage′s brown-restraining

由表1可以看出，采用350 W时，吸光度随时间的增加而变小；490 W时，在20 s～80 s之间，吸光度逐渐降低，而100 s时吸光度却增大，这一现象主要是加热过度导致液体黏度增加，呈半固体状态，影响吸光度的测量；700 W时，在20 s～60 s之间，吸光度逐渐降低，而80 s～100 s时吸光度却增大，原因同上。3种功率下的最佳褐变抑制条件为350 W、100 s，吸光度为0.498；490 W、80 s，吸光度为 0.456；700 W、60 s，吸光度为0.451。综合褐变抑制效果和节省能源的因素，选择490 W、80 s，吸光度为0.456，又由于490 W、60 s时的吸光度为0.458，褐变抑制效果基本与490 W、80 s相近，所以选择微波灭酶的条件为490 W、60 s。

2.4 柠檬酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

不同柠檬酸用量对甘薯饮料褐变抑制效果的影响见图3。

由图3可以得出，柠檬酸浓度在0.10%～0.40%之间时，吸光度降低趋势明显，说明褐变程度越来越小，褐变抑制效果越来越好，而当柠檬酸用量大于0.40%时，吸光度下降趋势不明显，说明0.40%的柠檬酸已基本达到抑制效果，所以综合考虑成本选择柠檬酸的最适添加量为0.40%，此时的吸光度为0.422。

图3 不同柠檬酸用量对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Fig.3 The effect of different citric acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

2.5 VC对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

不同VC用量对甘薯饮料褐变抑制效果的影响见图4。

图4 不同VC用量对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Fig.4 The effect of different Vc′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由图4可知，当VC用量在0.01%～0.03%之间时，吸光度明显下降，当用量在0.04%～0.05%之间时，下降趋势不明显，当用量为0.06%时，吸光度稍有上升，这可能是由于VC过量，多余的VC被氧化成脱氢抗坏血酸，易与氨基酸反应，产生非酶褐变，导致褐变加深。因此最适用量是VC全部用来作用于多酚氧化酶，产生最佳的褐变控制效果。添加量过高或过低，效果都不理想。因此，本试验采用VC的最适添加量为0.03%，此时的吸光度为0.534。

2.6 植酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响

植酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响见图5。

图5 植酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Fig.5 The effect of different phytic acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由图5可知，当植酸用量在0.010%～0.020%之间时，吸光度下降趋势十分明显，但当植酸用量大于0.020%时，曲线趋于平缓，所以在用量为0.020%时，吸光度最小，褐变抑制效果最好，因此选用植酸的最适用量为0.020%，此时的吸光度为0.842。

2.7 最佳褐变抑制条件的确定

根据以上单因素试验，综合选取柠檬酸、VC、植酸用量做三因素三水平试验（见表2），进而得到最佳的褐变抑制条件。正交试验极差图见图6。

表2 正交试验表Table 2 Orthogonal test table

图3 不同柠檬酸用量对甘薯饮料褐变抑制效果的影响Fig.3 The effect of different citric acid′s amount on sweet potato beverage′s brown-restraining

由表 2 可知，极差 RB＞RC＞RA，表明甘薯饮料褐变抑制条件的影响因素由强到弱依次是VC用量＞植酸用量＞柠檬酸用量，最佳褐变抑制条件是A2B3C2，即柠檬酸用量为0.40%，VC用量为0.035%，植酸用量为0.020%。

根据正交试验选择的最佳工艺条件，进行实验，得到的甘薯汁在420 nm处测定其吸光度为0.289。

3 结论

以添加褐变抑制剂和微波结合灭酶对甘薯饮料色泽进行保护，效果较好。最佳褐变抑制条件是柠檬酸用量为0.40%，VC用量为0.035%，植酸用量为0.020%，浸泡3 h，490 W微波60 s。此工艺可保证甘薯饮料的色泽品质。

[1]伍军,孙囝,朱明丽.红薯饮料澄清工艺条件及模型的研究[J].粮油加工与食品机械,2004(8):58-60

[2]赵小明,杜琨,王宪伟.甘薯的营养价值及开发利用[J].安徽农业科学,2006,34(4):751

[3]刘福林,唐明翔.红薯原汁饮料的研制[J].石河子大学学报,2001,5(1):63-64