[科普中国]-[原创]甘薯饮料的抑制褐变工艺

甘薯，旋花科，甘薯属，可以为人体提供均衡的营养成分，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、矿物质及维生素的甘薯原汁饮料。实际生产中酶促褐变严重影响产品的感观质量，通过采用微波和添加不同酶抑制剂灭酶，得出最佳抗褐变的工艺条件。

1. 材料与设备

（1）材料与试剂 柠檬酸、草酸、维生素C、L -半胱氨酸、植酸等均为化学纯。

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

2. 工艺流程

甘薯原料→清洗→去皮破碎（规格为3 mm~5 mm的方块）→浸泡（甘薯与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。

3. 数据测定

（1）褐变指数测定波长的确定 取2份甘薯试样20 g，1份未经褐变抑制处理直接加100 mL水打浆，1份加0.40％的柠檬酸溶液100 g浸泡3 小时进行处理，再用中高火微波（600 W）灭酶60秒，然后分别在4 000 转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液在UV-1100型紫外可见分光光度计上于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。

（2）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（0.40％）、维生素C（0.03％）、L -半胱氨酸（0.04％）、植酸（0.02％）溶液100 g，分别浸泡1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时，再用中高火微波灭酶60秒，然后分别在4 000 转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液用UV-1100型紫外可见分光光度计于420 nm处测量其吸光度。

（3）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小时，分别在350 W、490 W、700 W 的条件下处理20秒、40秒、60秒、80秒、100秒，然后分别在 4 000转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液用UV-1100型紫外可见分光光度计于420 nm处测量其吸光度。

（4）柠檬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0.10％、0.20％、0.30％、0.40％、0.50％、0.60％的柠檬酸溶液浸泡3小时，再用中高火微波灭酶60秒，然后分别在 4 000转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液用UV-1100型紫外可见分光光度计于420 nm处测量其吸光度。

（5）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％的维生素C溶液浸泡3小时，再用中高火微波灭酶60秒，然后分别在4 000转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液用UV-1100型紫外可见分光光度计于420 nm处测量其吸光度。

（6）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％的植酸溶液浸泡3小时，再用中高火微波灭酶60秒，然后分别在4 000转/分钟的转速下离心10分钟，取上清液用UV-1100型紫外可见分光光度计于420 nm处测量其吸光度。

（7）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。

4. 结果分析

（1）褐变指数测定波长的确定 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。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）褐变抑制浸泡时间的确定 褐变抑制剂浸泡时间在1小时~ 3小时，吸光度呈下降趋势，说明褐变抑制效果呈上升趋势，而当大于3小时时，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小时。

（3）微波灭酶条件的确定 采用350 W时，吸光度随时间的增加而变小；490 W时，在20秒~80秒，吸光度逐渐降低，而100秒时吸光度却增大，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秒~ 60秒，吸光度逐渐降低，而80秒~ 100秒时吸光度却增大，原因同上。据此，3种功率下的最佳褐变抑制条件为350 W、100秒，吸光度为0.498；490 W、80秒，吸光度为0.456；700 W、60秒，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秒，吸光度为0.456，又由于490 W、60秒时的吸光度为0.458，褐变抑制效果基本与490 W、80秒相近，所以选择微波灭酶的条件为490 W、60秒。

（4）柠檬酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响 柠檬酸质量分数在0.10％~0.40％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。

（5）维生素C对甘薯饮料褐变抑制效果的影响 当维生素C用量为0.01％~0.03％时，吸光度明显下降，当用量为0.04％~0.05％时，下降趋势不明显，当用量为0.06％时，吸光度稍有上升，这可能是由于维生素C过量，多余的维生素C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，最适用量是维生素C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，采用维生素C的最适添加量为0.03％，此时的吸光度为0.534。

（6）植酸对甘薯饮料褐变抑制效果的影响 当植酸用量在0.010％~0.020％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。

根据以上单因素试验，综合选取柠檬酸、维生素C、植酸用量做三因素三水平试验，进而得到最佳的褐变抑制条件。甘薯饮料褐变抑制条件的影响因素由强到弱依次是维生素C用量> 植酸用量>柠檬酸用量，最佳褐变抑制条件是柠檬酸用量为0.40％、维生素C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，可保证甘薯饮料的色泽品质。

编辑：王慧 审核专家：农产品加工杂志社总编 张成龙