响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究.pdf

年 月第 卷 第 期 响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究收稿日期:通讯联系人基金项目:安徽省教育厅高校协同创新项目()作者简介:李雅丽()女安徽五河人硕士研究生 :.李雅丽林春寅姜 薇杜传来(.安徽科技学院 食品工程学院安徽 凤阳.黄山学院 旅游学院安徽 黄山)摘 要:为了改善毛豆在加工和贮藏过程中易发生的褐变反应研究热水烫漂、高温蒸汽热烫和超声波结合热水烫漂三种热处理方式对毛豆品质变化的影响并利用单因素试验和响应面分析法优化抗坏血酸、柠檬酸、半胱氨酸三种护色剂的最佳配比 结果表明:通过分析过氧化物酶()相对活性三种热处理下毛豆的烫漂终点分别为热水烫漂 、高温蒸汽热烫 和超声波结合热烫处理 根据护色效果和部分营养及感官品质的保持能力发现当超声波结合热烫处理 时热处理工艺的效果最佳 复合护色剂的最佳配比为抗坏血酸 、柠檬酸 和 半胱氨酸 色调角实际测量值是 与回归模型预测值基本一致研究结果可为毛豆的贮藏保鲜与加工提供重要参考关键词:毛豆烫漂响应面护色剂中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):.().:毛豆是豆科()大豆属又称为菜用大豆或青毛豆富含蛋白质、脂肪、矿物质以及维生素、等多种营养成分其氨基酸比例与人体蛋白质中氨基酸组成相似 因此毛豆作为人类植物蛋白的重要来源深受消费者喜爱常被加工成各类产品热处理是果蔬采后加工的基本工序之一它可以破坏酶活性杀死微生物 热处理还具有排除组织中的空气、防止氧化、减少果蔬中的硝酸盐以及软化组织的作用 适当的热烫护色可以有效防止果蔬在储存过程中褐变延长果蔬的保质 为了取得理想的护色效果近年来许多研究者试验把多种护色剂联合使用以获取复合护色剂的最佳组合配比 这不仅降低了单一护色剂的浓度以确保安全而且提高了抑制褐变的效果 俞所银等研究发现在 沸水中处理 后用.柠檬酸、抗坏血酸和 半胱氨酸进行复配护色 豌豆泥整体质量优于未处理组总色差 较小具有良好的护色效果 张忆洁通过响应面实验优化了脱水豇豆漂烫工艺条件在 沸水中烫漂 、使用 氯化钙护色时豇豆的 活性下降至 色调角为 杨超研究了不同护色剂对漂烫速冻青刀豆护色效果的 影 响 发 现 氯 化 钙、柠 檬 酸、抗坏血酸的组合对速冻青豆的漂烫有较好的护色作用 虽然豆科蔬菜保色保鲜的研究有所增多但研究对象主要是豇豆、菜豆、干青豆等而对毛豆的护色保鲜研究较少本实验以毛豆为原料研究三种不同热处理方法和时间对毛豆品质的影响 选择出较为合适的热处理方法并使用抗坏血酸、柠檬酸、半胱氨酸和氯化钙作为护色剂 在单因素试验的基础上采用 设计法利用 软件分析毛豆护色的二次回归模型确定复合护色剂的最佳配比以期为毛豆贮藏保鲜与加工中品质的控制提供参考 材料与方法.材料与试剂新鲜毛豆:市售 试剂盒:南京建成生物工程研究所抗坏血酸、柠檬酸、半胱氨酸、氯化钙:河南万邦化工科技有限公司二氯靛酚盐、丙酮、碳酸钙、草酸、碳酸氢钠:国药集团化学试剂有限公司以上化学试剂均为分析纯.仪器与设备质构仪():美国 公司超声波清洗机()、水浴锅()、均质机()、恒温培养箱():均为德国 公司高速冷冻离心机():上海圣科仪器设备有限公司紫外可见分光光度计():上海光谱仪器有限公司色差仪():三恩时科技有限公司.毛豆热烫工艺研究在前期实验的基础上采用热水烫漂(热水)、高温蒸汽热烫(蒸锅置于水浴锅里当蒸锅里的水温度到达 时维持一段时间将样品置于蒸笼上)、超声波结合热水烫漂(超声功率 频率 热水)三种方法设置不同热处理时间对毛豆进行烫漂 热烫后将样品用冷水不断冲洗使其温度降至 以未经热处理的新鲜毛豆样品为对照确定不同方法的最佳烫漂条件并筛选出更合适的烫漂方法 具体见表 表 热处理实验水平设计表热处理方式处理水平 热水烫漂(热水)高温蒸汽热烫(热水蒸汽)超声波结合热水烫漂(超声功率 频率 热水).过氧化物酶()活力测定热烫可以使毛豆中酶的活性失活抑制酶促褐变 过氧化物酶()相较于多酚氧化酶()更耐热因此可以通过抑制 的活性来有效防止毛豆酶促褐变的发生 过氧化物酶()活力测定根据 测定试剂盒说明书进行操作 活力计算见公式()每组样品重复测 次 活力(/鲜重)测 对 反总样 样总()李雅丽等 响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究 式中:反总为反应体系总体积 样为取样量 为比色光径 为反应时间 为组织鲜重样总为匀浆液总体积.抗坏血酸含量的测定毛豆中抗坏血酸含量按照 食品中抗坏血酸的测定 二氯靛酚滴定法测定每组样品重复测 次.叶绿素含量的测定叶绿素含量的测定参考姜玉的方法稍作修改 称取 毛豆样品将 (/)丙酮、少量 和石英砂加入研钵中研磨至组织变白然后用 (/)丙酮冲洗钵体并定容至 摇匀静置片刻取滤液于 处测定吸光值()以(/)丙酮作为空白参比调零 毛豆叶绿素含量见公式()每组样品重复测 次叶绿素含量(/).()式中:为提取液体积 为滴定时所取滤液中样品的质量.硬度的测定质构仪测定选用 模式 将毛豆分为均等的 瓣再将 瓣的平齐面置于测试台确保探头作用于样品的过程中样品不发生移动 测定条件:选择 探头探头直径 回收高度 挤压距离 检测探头速度 触发点负载 测试后速度 每组样品重复测 次.色泽的测定用色差仪测定毛豆的色泽(值)色泽的变化用色调角()(/)表示色调角值小表明颜色黄色调角值大表明颜色绿 每组样品重复测 次.毛豆护色单因素试验在毛豆热烫工艺研究的基础上选取超声波结合热烫处理 选择绿色脆嫩、无虫害、无损伤的新鲜毛豆作为原料冲洗干净后分成 /份按照表 护色 料液比为 (/)护色结束后漂洗干净超声波结合热烫处理 将样品用冷水不断冲洗使其温度降至 后手动型蔬菜甩干机去除表面水分放置在 环境下贮存 后通过色差仪测定其色调角()具体见表 表 单一护色剂质量浓度优化设计护色剂质量分数/抗坏血酸.柠檬酸.半胱氨酸.氯化钙.响应面优化试验根据单因素试验结果筛选出护色效果较好的三种护色剂进行复合护色 以抗坏血酸、柠檬酸、半胱氨酸的质量分数作为考察因素利用 设计原理进行三种护色剂的优化组合具体见表 表 响应面分析因素及水平水平因素 :抗坏血酸质量分数/:柠檬酸质量分数/:半胱氨酸质量分数/.数据分析实验数据使用 软件绘图利用.软件进行差异显著性分析(方差分析)得到 表示差异显著 结果与分析.不同热处理方式对毛豆 相对活性的影响过氧化物酶()是一种含有铁离子的热稳定性酶常被用作判断果蔬是否烫漂彻底与果蔬的褐变和不良气味的产生密切相关 以过氧化物酶()相对活性低于 确定毛豆的烫漂终点 从图 可以看出三种方法处理的毛豆 相对活性均随着热处理时间的延长而先迅速下降然后趋于平稳 同一热处理方式和不同热处理水平下毛豆 相对活性都差异显著()当热水烫漂时间为 、时毛豆 相对活性较低分别为 、和 高温蒸汽热烫过程中处理时间为 、和蚌埠学院学报 年 月 第 卷 第 期(总第 期)时 毛豆 相 对 活 性 分 别 为 、烫漂时间为 、时超声波联合热烫处理的毛豆 相对活性显著低于其他两种热处理方式分别为 、和 超声波结合热烫可以加速 灭活减少烫漂时间 这也同 等人的研究结果一致 这可能是超声波处理导致了 的空间构象发生改变分离了中心亚铁离子与酶蛋白 活性丧失的缘故图 烫漂工艺对毛豆 相对活性的影响.不同热处理方式对毛豆抗坏血酸含量的影响抗坏血酸(维生素)呈酸性具有抗癌、提高人体免疫力等作用作为微量营养素与人体健康密切相关 从图 可以看出随着毛豆热处理时间的延长三种方法处理下毛豆维生素 均呈现不断下降的趋势 同一热处理方式下和不同热处理水平下毛豆的抗坏血酸含量都差异显著()在烫漂结束时热水烫漂处理 毛豆的抗坏血酸含量较低为 /这与姜玉的研究结果一致说明抗坏血酸在高温和强氧化的环境容易氧化降解 与热水烫漂相比超声波结合热烫和高温蒸汽热烫可以更好地保存毛豆的抗坏血酸含量 超声波联合热烫处理中烫漂时间为 毛豆的抗坏血酸含量为 /高温蒸汽热烫过程中当烫漂时间为 时毛豆的抗坏血酸含量为 /这可能是超声处理使热处理强度下降处理时间减少从而降低了抗坏血酸的损失和降解而蒸汽处理过程中样品不浸入水中抗坏血酸损失的可能性较小的缘故 但在烫漂终点时超声波联合热烫处理 抗坏血酸损失最少图 烫漂工艺对毛豆抗坏血酸含量的影响.不同热处理方式对毛豆叶绿素含量的影响叶绿素作为蔬菜中重要的呈色物质之一其结构的变化或损失会对蔬菜的感官品质产生不良影响 从图 可以看出随着热处理时间的不断延长三种方法处理的毛豆叶绿素含量均呈现下降趋势热水烫漂下毛豆叶绿素含量保留率最低 同一热处理方式下和不同的热处理水平下毛豆叶绿素含量存在显著差异()在漂烫终点热水烫漂处理 毛豆叶绿素含量为 /保留率为 这可能是热水烫漂刺激了叶绿素酶活性使得叶绿素脱去叶绿醇进入水中导致叶绿素含量下降 而高温蒸汽烫漂终点时间较长为 毛豆叶绿素含量低至 /保留率为 在超声波结合热烫处理下超声波增强细胞膜的通透性叶绿素容易渗出但超声波结合热烫处理时间 时毛豆叶绿素含量为 /其保留率高达 图 烫漂工艺对毛豆叶绿素含量的影响.不同热处理方式对毛豆硬度的影响从图 可知三种方法处理下毛豆的硬度随着烫漂时间增加而逐渐降低高温蒸汽处理下毛豆的硬度与热水烫漂以及超声波结合热烫处理下毛豆的硬度存在显著差异()其中在三种热处李雅丽等 响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究图 烫漂工艺对毛豆硬度的影响理方式的烫漂终点时超声波结合热烫处理 毛豆硬度仍保持在 热水烫漂 时毛豆硬度较低()高温蒸汽热烫 时毛豆硬度降低至 与新鲜毛豆相比其硬度分别下降 和 超声波结合热烫处理能够较好的保持毛豆的硬度这与张玉蕾等的发现一致 这可能是超声波降低了果胶甲酯酶()和多聚半乳糖醛酸酶()酶活性阻止了果胶的分解的缘故.单一护色剂比较结果通过比较不同质量分数的抗坏血酸(、)、柠檬酸(、)、半 胱 氨 酸(、)和氯化钙(、)的护色效果由图 可以看出抗坏血酸和 半胱氨酸的护色效果较好 抗坏血酸可以将系统中的醌还原为酚类在酚类底物之前消耗一部分的氧气从而阻断黑色素的生成并且也会充当多酚氧化酶中铜分子的络合剂发挥竞争性抑制剂的作用半胱氨酸对毛豆颜色有较好的保护作用可能是多酚氧化酶氧化的醌类物质增加生成无色且稳定的化合物阻止黑色素的形成保留毛豆原本的颜色 柠檬酸具有抑制细菌、护色、改进风味等作用也能够调节 值和络合铜离子但单独使用柠檬酸的护色效果并不明显 相较于其他几种还原剂氯化钙的护色效果也不明显但可以用来改善果蔬的质地结构氯化钙中的钙离子能与可溶性果胶相互作用生成果胶酸钙加强了果胶分子的交联作用而形成凝胶使组织硬度增强组织液泡中的组织液渗漏到细胞质中接触酶类会减少褐变的产生图 单一护色剂添加水平对超声波热烫处理下毛豆的色调角大小的影响.响应面法对毛豆护色工艺的优化结果.响应面分析试验设计与结果响应面分析试验设计与结果见表 表 响应面试验设计与结果标准序号运行序号因素:抗坏血酸质量分数 :柠檬酸质量分数 :半胱氨酸质量分数色调角/(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).蚌埠学院学报 年 月 第 卷 第 期(总第 期)续表表 响应面试验设计与结果标准序号运行序号因素:抗坏血酸质量分数 :柠檬酸质量分数 :半胱氨酸质量分数色调角/(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).(.)(.)(.).模型的建立及显著性分析利用 软件对表 中的数据进行分析得到以响应值色调角()的二次多项拟合方程:由表 所示该模型得 值是 可以得到 半胱氨酸质量分数()柠檬酸质量分数()回归方程总决定系数 调整决定系数 失拟项 即失拟项是不显著的表示方程拟合良好 较低说明实验运行可靠 因此该模型可以代替实际操作对试验结果进行预测表 响应面设计试验方差分析及回归系数显著性检验项目平方和自由度均方 值 值显著性模型.:抗坏血酸质量分数.:柠檬酸质量分数.:半胱氨酸质量分数.残差.失拟项.纯误差.总误差.注:差异极显著“”差异显著“”.响应面最佳工艺条件的确定根据单因素试验结果选择合适的试验数据分析抗坏血酸质量分数()、柠檬酸质量分数()、半胱氨酸质量分数()对毛豆色调角的影响并绘制、的响应面分析图和等高线图 从图 图 可以看出当抗坏血酸为 、柠檬酸为.时毛豆的色调角达到最大值 从三维响应面图中可以看出抗坏血酸的曲面变化比柠檬酸的曲面变化大说明抗坏血酸对色调角的影响较大这与方差分析结果一致 从图 图 可以看出李雅丽等 响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究三维响应面图中毛豆的色调角随着抗坏血酸和 半胱氨酸的变化先增大后减小 当抗坏血酸为、半胱氨酸为 时对毛豆的色调角影响较大 分析等高线图可以发现抗坏血酸所在轴向的等高线较为密集而 半胱氨酸所在轴向的等高线较为稀疏二者相比较说明抗坏血酸对色调角的影响更大 并且两者的等高线图形状为椭圆形表明两者之间存在显著的交互作用 从图 图 可以看出三维响应面图中毛豆的色调角随着柠檬酸和 半胱氨酸的变化先增加后降低 当柠檬酸为 、半胱氨酸为 时毛豆的色调角达到最大 从等值线图中可以发现半胱氨酸的所在轴向轮廓较密集说明 半胱氨酸对色调角的影响较大而柠檬酸的轴向轮廓则相对稀疏表明柠檬酸对色调角的影响较小这与方差分析的结果一致 两者的等高线图形状为椭圆形表明柠檬酸和 半胱氨酸之间也存在显著的交互作用综上所述复合护色剂的最佳配比为 抗坏血酸、柠檬酸和 半胱氨酸 理论最大预测色调角为 利用上述三个因素的最佳质量分数进行验证实验比较预测值与实际值的接近程度 三组平行实验得到平均色调角为 与预测值基本一致表明预测值与实验值拟合良好回归模型的可靠性较高图 与 对色调角影响的响应面三维图图 与 对色调角影响的响应面等高线图 与 对色调角影响的响应面三维图图 与 对色调角影响的响应面等高线图 与 对色调角影响的响应面三维图图 与 对色调角影响的响应面等高线蚌埠学院学报 年 月 第 卷 第 期(总第 期)结论在毛豆加工的预处理过程中随着热处理时间延长采用热水烫漂、高温蒸汽热烫和超声波结合热水烫漂三种热处理方式处理过毛豆其过氧化物酶()相对活性、维生素 含量、叶绿素含量和硬度均呈现不断下降趋势从毛豆的 相对活性判断热水烫漂、高温蒸汽热烫 和超声波结合热烫处理 是毛豆的烫漂终点从护色效果和部分营养及感官品质的保持方面看超声波结合热烫处理 是比较合适的热处理工艺 复合护色剂较单一护色剂具有更好的护色效果通过响应面优化法得到复合护色剂的最佳配比为抗坏血酸、柠檬酸 和 半胱氨酸 色调角的实际测量值是 与预测值基本一致研究确定了较优的热处理工艺建立了毛豆护色工艺回归模型可为毛豆的深加工提供一定的参考依据参考文献:杜传来邹小欠陈钰等.不同热处理工艺对荷兰豆品质变化的影响.农业技术与装备():.:.:.靳婕路雪美冯小雨.果蔬化学护色技术研究进展.吉林医药学院学报():.俞所银李杰李越华等.豌豆泥护色效果研究.江苏农业科学():.张忆洁祁岩龙宋芳芳等.响应曲面法优化脱水豇豆的烫漂工艺研究.食品工业():.杨超汤文晶阚清华等.速冻青刀豆烫漂护色工艺研究.安徽工程大学学报():.(:).:.(.).():.熊忠飞商金颖李惠等.干青豆复水常温货架期护色抗菌保鲜效果研究.食品科技():.姜玉程新峰蒋凯丽.不同漂烫处理对冷冻毛豆仁品质的影响.食品工业科技():.孙金才于宁张慜.毛豆热烫护色工艺的研究.食品与生物技术学报():.赵圆圆易建勇毕金峰等.干燥方式对复水香菇感官、质构及营养品质的影响.食品科学():.:.().():.程新峰蒋凯丽朱玉钢等.超声波灭酶机制及其在食品加工中的应用.食品工业科技():.:./.:():.().():.张玉蕾张誉丹牛晓峰等.超声波、酸性电生功能水及结合处理对菜豆贮藏品质的影响.食品科技():.刘军波张慜任志灿.莲藕汁防褐变预处理工艺的研究.食品与生物技术学报():.许青莲税玉儒邱叶等.微波真空干燥柠檬片护色剂配方优化及其品质变化.食品工业科技():.王大全王俊颖翟立公等.响应面优化酶法提取蓝莓果渣多酚工艺研究.安徽科技学院学报():.孔茂竹孔露余佳熹等.响应面法优化两步浸泡提取玉米淀粉工艺.食品科技():.李雅丽等 响应面优化毛豆烫漂护色工艺研究