论文部分内容阅读
葛根营养价值丰富,富含淀粉、膳食纤维、糖类、矿物质和丰富的异黄酮类化合物。葛根全粉是以新鲜葛根为原料,经过清洗、去皮、切片、护色、热烫、蒸煮、干燥、粉碎等工艺过程,得到的葛根全部干物质的粉末状产品,其风味品质和加工性能受生产工艺及干燥方式影响较大。本研究以葛根为材料,研究葛根多酚氧化酶基本特性及褐变控制,对比分析热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥对全粉理化性质、加工性能、抗氧化性能、香气成分及感官评价的影响,经过综合评定后选择真空干燥进行单因素和响应面工艺优化研究,为葛根全粉的生产加工提供理论基础。研究结果如下:1、葛根多酚氧化酶（PPO）最适pH值为4.5,在p H3.55时,PPO相对活性高于40%,pH小于3或大于5.5时,PPO相对活性迅速降低。温度45℃时葛根PPO活性最高,随着温度进一步上升相对活性显著降低（P<0.05）。高温处理可以短时间内使酶迅速失活,100℃处理80s和90℃处理160s可导致酶活性丧失。单一抑制剂可不同程度抑制葛根PPO活性,PPO残余活性随抑制剂浓度的增大而降低,异抗坏血酸钠浓度由0.1%升至0.5%时,PPO残余活性由64%降至43.3%。氯化钠浓度由0.5%升至2.5%时,PPO残余活性由75.3%降至61.3%。柠檬酸和氯化钙浓度为0.4%时,PPO残余酶活分别为59%和67.3%,浓度进一步升高,酶活降低不显著（P>0.05）。正交实验最优复合护色剂配比为氯化钠1.5%、异抗坏血酸钠0.5%、柠檬酸0.8%,测得PPO残余酶活10.19%,按此护色剂对葛根护色,随护色时间的延长,色差△E值逐渐降低,30min时△E值为28.90,时间进一步延长,△E值变化不显著（P>0.05）,选取30min护色较合适。2、不同干燥方式对葛根全粉主要营养成分的影响差异显著（P<0.05）,热风干燥全粉还原糖含量最高（4.33g/100g）,真空冷冻干燥全粉粗蛋白含量最高（6.89g/100g）,真空干燥全粉淀粉和粗脂肪含量最高,分别为60.68g/100g和1.57g/100g。热风干燥全粉碘蓝值为9.96,显著高于真空干燥和真空冷冻干燥（P<0.05）。不同干燥方式下葛根全粉色差△E有显著性差异（P<0.05）,热风干燥对全粉色泽的影响最大,△E为29.56。从粉体粒径和电镜微观结构测定分析,不同干燥方式粉体平均粒径有显著性差异性（P<0.05）。真空干燥和真空冷冻干燥更易于保持全粉颗粒的完整性与均一性。从加工特性看,不同干燥方式全粉溶解度、吸水吸油能力、乳化性和冻融析水率均存在显著差异（P<0.05）。溶解度热风干燥最高（30.18g/100ml）,真空冷冻干燥最低（18.84g/100ml）。真空干燥吸水能力为7.82ml/g,真空冷冻干燥吸油能力为1.15ml/g,为三种方式最高（P<0.05）。乳化性和乳化稳定性热风干燥分别为5.49%和3.36%,显著高于真空干燥和真空冷冻干燥（P<0.05）。乳化稳定性真空干燥和真空冷冻干燥无显著差异（P>0.05）。真空冷冻干燥冻融析水最低（P<0.05）,稳定性最好。从糊化特性看,热风干燥和真空干燥全粉黏度曲线未呈现出明显的波峰和波谷,起糊温度分别为72.5℃和75.75℃。真空冷冻干燥峰值黏度（2109）和崩解值（782）最高,真空干燥最终黏度最低（1296）。从消化特性看,经4小时消化,真空干燥全粉消化率最高（40%）,热风干燥次之（38%）,真空冷冻干燥最低（36%）。3、不同干燥方式对葛根全粉的抗氧化物质含量有显著影响（P<0.05）,冷冻干燥方式下葛根全粉的总黄酮含量和总酚含量最高,分别为2.46 g/100 g和1.37 g/100g。加工各环节对抗氧化成分有不同程度的影响,总黄酮在护色、热烫和蒸煮等环节后分别下降14.5%、12%和12.5%（P<0.05）。总酚在三个环节中分别下降8.6%、6.3%和33.3%,但在护色和热烫后测定无显著性差异（P>0.05）。不同干燥方式葛根全粉的DPPH自由基清除率、羟自由基清除率和ABTS自由基清除率均随着粉末量的增加而显著提高（P<0.05）。真空冷冻干燥方式的清除效果最强,粉末量为10mg时对DPPH自由基的清除率为82.80%。全粉对DPPH自由基的清除率显著高于对羟自由基和ABTS自由基的清除率（P<0.05）。不同干燥方式全粉的还原能力有显著差异（P<0.05）,真空冷冻干燥全粉还原力最高,粉末量为10mg时吸光值为1.354。对Fe3+的螯合能力大小为:真空冷冻干燥>真空干燥>热风干燥。随粉末量的增加,真空干燥和热风干燥全粉的螯合能力变化趋势相似。粉末量为10mg时,真空冷冻干燥全粉螯合2.54mL标准Fe3+溶液,热风干燥和真空干燥全粉螯合能力无显著差异（P>0.05）。4、运用SPME-GC-MS法检测出鲜葛根和3种干燥方式葛根全粉的香气物质共有90种,鲜葛根、热风干燥、真空干燥和真空冷冻干燥全粉各自鉴定出43、68、66种和64种挥发性香气成分。鲜葛根主体香气成分为正己醇、顺-3-己烯醇和正己醛,酯类相对含量仅为0.34%。葛根全粉香气物质中醇类含量较少,主要包括1-辛烯-3-醇、芳樟醇以及1-戊醇和α-松油醇等。全粉主体香气成分为醛酮类和酯类,热风干燥、真空干燥、真空冷冻干燥葛根全粉的醛类较鲜葛根分别增加了14.35%、13.86%和20.43%。比起热风干燥,真空干燥和真空冷冻干燥对于鲜葛根中的香气成分有更好的保留和增加效果,并且减少了部分对风味有反作用的物质。采用模糊数学进行感官评定,真空干燥全粉感官评价分数为64.70分,热风干燥为59.68分,真空冷冻干燥为59.10分。选取干燥时间、主要营养成分、碘蓝值、色差值、抗氧化物质含量、感官评分等指标对不同干燥方式葛根全粉进行综合评价,Z热风=20.15分,Z真空=22.25分,Z冷冻=19.53分。真空干燥全粉综合评价分数最高,选择真空干燥进行工艺优化。5、按照综合评价分数,选择真空干燥进行工艺优化。通过单因素和响应面实验对制备工艺中的热烫时间、蒸煮温度、蒸煮时间和干燥条件进行优化,建立葛根全粉工艺各因素以及交互因素对碘蓝值水平的响应面回归模型Y=7.83-0.10A-0.077B+0.51C-0.37D+0.34AB+0.18AC-0.098AD-0.083BC+0.078BD+0.56CD+0.43A2+0.62B2+3.00C2+0.88D2。确定葛根全粉真空干燥的最佳工艺条件为:热烫时间155s、蒸煮温度90℃、蒸煮时间9.5min、干燥温度63℃、干燥时间8.3h。此条件下游离淀粉碘蓝值为7.62,和预测值基本相符。证明葛根全粉干燥工艺参数使用响应面法进行优化是合理可行的。