鲜切马铃薯褐变抑制的研究

中国食品添加剂试验研究China Food Additives^鲜切马铃薯褐变抑制的研究李京赞，刘玉德％陶春生(北京工商大学材料与机械工程学院，北京100048)摘要：为了提高鲜切马铃薯的品质，本文通过单因素试验和正交试验分别研究了焦亚硫酸钠、柠檬酸、L-半胱氨酸、CaCl2、异抗坏血酸钠、EDTA-2Na对马铃薯在鲜切过程中的酶促褐变影响。

单因素试验结果表明：抑制马铃薯褐变的试剂的最佳浓度分别是焦亚硫酸钠0.10%，柠檬酸0.20%, L-半胱氨酸0.10%，CaCl2(U0%,异抗坏血酸钠0.10%，EDTA 2Na0.10%s正交试验结果表明：当选取柠檬酸、L-半胱氨酸、CaCl2、异抗坏血酸钠作为抑制剂和以鲜切马铃薯的最低褐变度为目标值时，经过试验并将其结果进行参数优 化获得其最佳方案是：柠檬酸0.40%+ L-半胱氨酸0.15%+异抗坏血酸钠0.30%+ CaCl2 0.40%。

以此方案进行 试验验证，测得样品的平均褐变度仅为0.071,表明该方案可有效抑制马铃薯的酶促褐变，保证鲜切马铃薯的新鲜品质。

关键词：鲜切马铃薯；酶促褐变；抑制褐变；单因素试验，正交试验；新鲜品质中图分类号：Q55/T S202.1 文献标识码：A文章编号：1006-2513(2019) 04-0100 _07 Study on browning inhibition of fresh-cut potatoesLI Jing-zan, LIU Yu-de*, TAO Chun-sheng(School of Materials and Mechanical Engineering,Beijing Technologyand Business University,Beijing 100048)Abstract ：In ord er to im p rove the q u a lity o f fr e s h-c u t p o ta to e s, the e ffe c ts o f S o d iu m M e ta b is u lfite, C itricA c id, L—c y s te in e, C a C l2, S o d iu m Iso a sco rb ate and E D T A-2N a on en zy m a tic b ro w n in g o f fre sh—cu t potatow ere studied by sin gle factor experim ent and orthogonal experim ent. T h e results o f sin gle factor experim ent sh ow ed that the optim um concentration o f the inh ibitors w as Sod ium M etasu lfite 0.10%, C itric A c id0.20%, L-c y s te in e0.10%, C a C l20.10%, Sodium Isoascorbate 0.10%, Sodium Isoascorbate 0.10%, E D T A-2N a0.10%. T h e resultso f orthogonal experim ent sh ow ed that w hen citric acid, L-c y s te in e, C a C l2and Sodium Isoascorbate w ere selected as inhibitors and the low est brow ning degree o f fresh cut potatoes w as taken as the target valu e, the optim um schem e w as 0.40%C itric A c id+ 0.15%L-c y s te in e+ 0.30%Sodium Isoascorbate + 0.40%C a C l：. T h e experim ental results sh ow ed that the average brow nin g degree w as m erely 0.071, w h ich indicated that the m ethod could e ffe ctiv e ly inhibit enzym atic brow nin g and ensure the quality o f fre sh-c u t potatoes.Keywords: fresh cut potatoes; enzym atic brow ning ；in h ibition；orthogonal exp erim en t；quality收稿日期：2018—11—20基金项目：野战厨房配套给养器材系列研究，螺杆挤压生产高麦麸膳食纤维的马铃薯面条的研究（KM201810011003)，2017学位与研究生教育资助项目（11000101010)。

作者简介：李京赞（1990-)，男，硕士研究生，研究方向为食品加工与食品机械，E-m ail: 1730302003@。

*通讯作者：刘玉德，男，北京工商大学教授，博士，从事食品机械方面的研究，E-m ail: Liu-yude@。

I10012019年第4期试验研究屮国食品添加剂.China Food Additives马铃薯营养价值高，蛋白质含量高，热量 低，富含维生素和矿物质m 。

研究发现食用马铃 薯可预防胃溃疡、慢性胃炎、便秘等病症，享有 “地下苹果”、“长寿食品”等美誉m 。

根据发达 国家和城市的消费需求，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，然而鲜切 后导致表面细胞破坏和下层组织机械损伤，在马 铃薯多酚氧化酶（PPO )等的催化下极易发生酶 促褐变，会对鲜切马铃薯的颜色、质地、风味、 气味和营养品质产生不利影响131,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筛选预冷处理去皮切片切块清洗消毒 护色液泡 涂膜 冷风吹干气调包装 低温K ：藏 货架待售图1鲜切马铃薯加工工艺路线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。

1马铃薯的酶促褐变机理多酿氧化酶（Polyphenol oxidase , 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Cu 2+作为辅基，以氧作 为受氢体的一种末端氧化酶|41。

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酿|51。

植物细 胞内的酶充当呼吸作用的传递介质，保持着酚- 醌的动态平衡，当细胞遭受机械损伤后，〇2大 量侵人导致醍类的连续生成，造成酚和醌之间的失衡，而酿的积累使得醌进行多聚化生成黑褐色 素，造成营养丢失|61。

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。

图2马铃薯邻苯二酣的氧化机制m101 I2019年第4期I中国食品添加剂China Food Additives.试验研究a.酚类物质+0,PPO (酶促褐变）+醌类(褐变）‘iS A A串b.酚类物质+POD (酶促褐变）_►酿类(褐变）‘姐A宰c l.酚类物质+0，PPO (酶促褐变）+醌类POD (酶促褐变）c2.酚类物质(A)+ 02PPO (酶促褐变）-►醌,（A)(褐变）►聚合物酹类物质（A) +H202酚类物质（B) POD醌类（B) 褐色色素图3鲜切马铃薯褐变的途径2马铃薯多酣氧化酶活性钝化效果的试验 验证2.1试验材料与试验方法2.1.1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。

2.1.2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 TGL-16G;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。

2.1.3试验方法马铃薯粗酶液的制备：采用李全宏等181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放人冷冻的研钵中，加入适量预冷的磷 酸缓冲液（O.lmol/L,pH5.5),冰浴研磨成匀浆, 设定离心机转速6000r/min离心时间lOmin,所得 上清液即为马铃薯PPO粗酶液，定容至50mL, 4 °C低温保存备用。

马铃薯PPO活性测定：取O.lmol/L的磷酸 缓冲液（PBS,p H5.5)lmL、O.lmol/1 的邻苯二 酚溶液1mL、粗酶液1m L混合，在410nm波长 下测定12m in的吸光度值。

马铃薯PPO活性定义 为在测定条件下lm in内引起吸光度值变化0.01为一个多酚氧化酶的活力单位m。

单因素试验：测定不同温度（25°C~6C T C)、不同pH(pH3.52~pH10.01)下反应体系的吸光 度A4I。

，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-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A4,。

，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-2Na)对 马铃薯pp〇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。

表1正交试验L9(34)因素水平表水平因素A B C D10.20%0.15%0.10%0.30%20.30%0.20%0.20%0.40%30.40%0.30%0.30%0.50%102 2019年第4期0.08-0.06,f■I ' i1 i1 I 1I 1 i’i246 8101214时间(min)图5不同pH 对P P()催化的酶促褐变的影响试验研究中国食品添加剂China Food Additives性条件对马铃薯PPO 活性中心Cu 2+稳定性有利： 酶活性中心的Cu 2+易解离，在碱性条件下易生成 Cu (OH )2沉淀，PPO 活性中心被破坏而导致酶活降低；因此在马铃薯加工中可以使用柠檬酸、 苹果酸等食用酸调节pH 来预防和抑制酶促褐 变1121。