魔芋片微波灭酶的最佳工艺参数研究

申 丹，钟果林，杨大伟

（1.黄冈职业技术学院，湖北黄冈 438000；2.湖南博嘉魔力农业科技有限公司，湖南怀化 418000；3.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙 410128；）

魔芋（Amorphophallus Konjac） 为天南星科魔芋属（Amorphophallus Blume） 多年生宿根性草本植物，是唯一产葡甘聚糖的经济植物[1]。葡苷聚糖是一种具有降低血脂、血糖、胆固醇，调节内分泌、预防肥胖等作用的膳食纤维。新鲜魔芋除加工魔芋豆腐外，通常干燥成魔芋片（角），再粉碎成粗粉，进一步加工成魔芋精粉，用魔芋精粉可以加工成多种魔芋食品。由于魔芋中含有大量多酚氧化酶（PPO），能催化酚类物质氧化形成褐色物质，是引起魔芋酶促褐变的主要原因[2-3]。由于魔芋严重的酶促褐变，导致魔芋干片的颜色很黑，粉碎后的魔芋粉色泽黑暗，影响销售及后续精加工产品的色泽。因此，加工过程中为了避免或尽量减少酶促褐变的发生，就必须采取有效的方法杀灭或抑制多酚氧化酶的活性[4-5]。抑制魔芋酶褐变的传统方法是将魔芋切片通过熏硫处理，抑制酶促褐变，改善魔芋粉颜色[6]。但含硫的魔芋粉违背了绿色健康食品的加工原则，限制了魔芋食品的进一步发展。抑制酶促褐变除熏硫处理外，还可以采用开水或高温蒸汽漂烫处理，该方法不但要增加漂烫设备投资，而且魔芋片漂烫后表面水分很多，干燥过程中魔芋片相互黏连在一起，导致干燥时间延长，有的魔芋片已经烘干，有的还没有烘干，极不平衡。综上所述，加工不熏硫的魔芋片是当前魔芋产业亟待解决的一个产业问题。

由于微波处理物料具有穿透均匀、加热速度快、无需传热介质的特点，能使物料内外同时加热，往往能比传统方法获得更好的灭酶效果[7-8]。同时，魔芋片经过微波干燥后可以避免后续干燥过程中相互黏连在一起，有利于干燥操作。在单因素试验的基础上，通过正交试验探讨了微波处理对魔芋片灭酶的最佳工艺参数，为无硫魔芋片（粉） 加工提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验样品

新鲜花魔芋，湖南博嘉魔力农业科技有限公司提供。

1.1.2 试剂与药品

磷酸氢二钠和三氯乙酸，天津市致远化学试剂有限公司提供；PVPP，东粤美化工有限公司提供；邻苯二酚，天津市巴斯夫化工有限公司提供；磷酸二氢钠，天津市风船化学试剂有限公司提供。上述试剂均为分析纯。

1.1.3 仪器与设备

EG23B-DC型微波炉，广东美的厨房电器制造有限公司产品；TDZ5-WS型多管架自动平衡离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司产品；722S型可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司产品；DK-98-ⅡA型电热恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司产品；CP214型电子分析天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 单因素对魔芋片微波灭酶效果的影响

（1）魔芋切片厚度对灭酶效果的影响。选择新鲜魔芋球茎的皮下内层部分，分别切成质量相近的5，7，9 mm的魔芋片[9]。用800 W的微波功率对不同厚度的魔芋片进行微波灭酶处理，载样量15 g，微波处理时间60 s，灭酶后迅速测定魔芋片中残留的多酚氧化酶活性，考查魔芋切片厚度对魔芋片微波灭酶效果的影响，每个处理进行3次重复试验。

（2）微波处理时间对灭酶效果的影响。选择新鲜魔芋球茎的皮下内层部分，切成质量相近的7 mm的魔芋片。用640 W的微波功率对魔芋片进行微波灭酶处理，载样量15 g，微波处理时间分别为30，60，90 s，灭酶后迅速测定魔芋片残留的多酚氧化酶活性，考查微波处理时间对魔芋片微波灭酶效果的影响，每个处理进行3次重复试验。

（3）微波功率对灭酶效果的影响。选择新鲜魔芋球茎的皮下内层部分，切成质量相近的7 mm的魔芋片。分别用400，640，800 W的微波功率对魔芋片进行微波处理，载样量15 g，微波处理时间60 s，灭酶后迅速测定魔芋片残留的多酚氧化酶活性，考查微波功率对魔芋片微波灭酶效果的影响，每个处理进行3次重复试验。

1.2.2 正交试验设计微波灭酶的最佳工艺参数

为综合研究微波功率、微波处理时间和切片厚度对魔芋片灭酶效果的影响，以便获得最优的灭酶工艺参数，在上述单因素试验的基础上，设计正交优化试验，考查单因素及其交互作用对灭酶效果的影响[10]。切片厚度取5 mm和9 mm 2个水平，微波处理时间取60 s和90 s 2个水平，微波功率取400 W和800 W 2个水平，灭酶效果以魔芋片多酚氧化酶活性为指标，每个处理重复试验3次。

1.2.3 多酚氧化酶（PPO）活力测定方法

多酚氧化酶（PPO）的活力测定采用文献方法[11]。

1.2.4 数据统计方法

平均数多重比较采用最小显著性差数法（LSD法）。方差分析使用IBM SPSS Statistics 22数据编辑器进行分析。

2 结果与分析

2.1 魔芋片厚度对灭酶效果的影响

用800 W的微波功率分别对厚度为5，7，9 mm的魔芋片进行灭酶，处理60 s。

不同厚度的魔芋片多酚氧化酶活性见表1。

表1 不同厚度的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表1可知，微波处理灭酶，切片厚度对魔芋片灭酶效果具有极显著影响。魔芋片越薄，灭酶效果越好。微波具有穿透物料表面到达内部的特点，其穿透通量越大，热效应越强，温度越高。多酚氧化酶是一种比较耐热的酶类，需要较高温度处理才能抑制其活性。由于魔芋片厚度越大，微波辐射的阻力越大，穿透通量越小，热效应越弱，温度越低，灭酶效果越差，因此魔芋片厚度对灭酶效果极为显著。综合灭酶效果和生产效率分析，5 mm是最佳的魔芋片厚度。

2.2 微波处理时间对灭酶效果的影响

用640 W的微波功率对7 mm厚度的魔芋片进行灭酶。

不同微波处理时间的魔芋片多酚氧化酶活性见表2。

表2 不同微波处理时间的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表2可知，微波处理时间对魔芋片灭酶效果具有极显著影响。魔芋片中多酚氧化酶活性随处理时间增加呈下降趋势。抑制多酚氧化酶活性需要高温和足够长的处理时间协同作用，高温短时间和低温长时间均达不到理想的灭酶效果。因此，一定温度下处理时间越长，灭酶效果越好。

2.3 微波功率对灭酶效果的影响

分别用400，640，800 W的微波功率对7 mm厚度的魔芋片进行灭酶，处理时间为60 s。

不同微波功率处理的魔芋片多酚氧化酶活性见表3。

表3 不同微波功率处理的魔芋片多酚氧化酶活性/U·g·min-1

由表3可知，微波功率对魔芋片灭酶效果具有极显著影响。微波功率越高，热效应越强，温度越高，处理时间一定，多酚氧化酶活性越低，灭酶效果越好。

2.4 正交试验结果分析

以魔芋多酚氧化酶（PPO）活性为指标，选择魔芋片厚度（A）、微波功率（B）、微波处理时间（C）3个因素进行正交试验。

微波灭酶正交试验结果见表4，正交试验方差分析结果见表5。

由表4和表5可知，ABC因素属于二级交互作用，效应较弱，可作为误差效应对待，极差分析和方差分析均表明，主效应对灭酶效果的影响强于各因素的交互作用，且厚度和处理时间的交互作用没有显著影响；魔芋片厚度、微波功率、处理时间等3个主效应均对灭酶效果有极显著影响，影响顺序依次为魔芋片厚度＞微波功率＞处理时间；厚度与微波功率之间的交互作用和微波功率与处理时间之间的交互作用对灭酶效果有极显著影响，说明在生产

表4 微波灭酶正交试验结果

表5 正交试验方差分析结果

实践中，要兼顾两者之间的相互影响，综合考虑最优灭酶工艺为A1B2C2，即选择厚度为5 mm的魔芋片在微波功率800 W下处理90 s作为微波灭酶的最佳工艺参数。

3 结论

以新鲜魔芋为试材，研究了微波处理对魔芋片灭酶效果的影响。厚度为5 mm的魔芋片在微波功率800 W下处理90 s时为最优灭酶工艺。试验结果为无硫魔芋粉的加工提供了有益的参考，对无硫魔芋食品的生产加工具有重要意义，有利于魔芋产业的发展。