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针对亚硫酸盐、EDTA-2Na等传统的化学褐变抑制剂存在的安全性问题,以天然安全的壳聚糖为试验材料,采用酶活力测定等方法,研究了壳聚糖对苹果切片和板栗褐变的抑制作用,初步探讨了其抑制机理。
1.采用原子吸收技术测定了壳聚糖和羧甲基壳聚糖对金属离子的螯合能力。结果表明,壳聚糖在pH5.5条件下对铜离子(Cu<2+>)的螯合作用强,对Cu<2+>的螯合率在12h时达到97%;羧甲基壳聚糖在pH7.0条件下对Cu<2+>有较强的螯合作用,对Cu<2+>的螯合率在12h时达到98%。壳聚糖和羧甲基壳聚糖对铁离子(Fe<2+>)的螯合作用相对较弱,壳聚糖在pH5.5条件下作用12 h对Fe<2+>的螯合率为79%,在pH6.0条件下作用12h对Fe<2+>的螯合率为80%。
2.正交试验结果表明,四种褐变抑制剂抑制苹果切片褐变的主次关系为壳聚糖>EDTA-2Na>柠檬酸>Vc,在α=0.1时,壳聚糖的影响具有显著性;抑制板栗褐变的主次关系为壳聚糖>Vc>EDTA-2Na>柠檬酸,在α=0.1时,壳聚糖的影响具有显著性。说明壳聚糖对苹果切片和板栗的褐变有较强的抑制作用。 3.研究了苹果和板栗多酚氧化酶(PPO)的活性与pH值的关系,结果表明,苹果PPO的最适pH值为5.5,板栗为5.0左右,而壳聚糖在pH4.5条件下具有较好的溶解性,故选择pH4.5进行抑制苹果切片和板栗褐变的试验研究,并获得较好的抑制效果,该条件适宜苹果和板栗加工。
4.酶活性分析显示了壳聚糖的螯合作用与其抑制褐变反应的关系,提示了壳聚糖抑制苹果和板栗酶促褐变的机制。壳聚糖螯合PPO的辅基Cu<2+>,使PPO活力下降,从而抑制褐变反应。壳聚糖对苹果和板栗PPO活性的抑制能力随着其浓度和脱乙酰度的增加而增强。
5.试验优化了板栗罐头的加工工艺并确定最优的工艺条件,煮制过程中第一阶段的温度为60℃~70℃,时间为30 min;第二阶段的温度为80℃~90℃,时间为30 min;第三阶段沸煮4 h左右。褐变抑制剂配比为1.5‰的柠檬酸、4.0‰ 的抗坏血酸、2.0‰ 的壳聚糖和0.1‰的EDTA-2Na,相比传统工艺中EDTA-2Na的最佳用量0.2‰,此工艺在有效的抑制褐变的同时将EDTA-2Na.的用量减少了一半。