CN104351908A - 一种快速钝酶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速钝酶方法，属于农产品加工技术领域。该方法包括以下步骤：对待处理物料进行远红外辐射和接触式超声处理，远红外辐射的辐射源与待处理物料之间的距离为5～10cm，远红外辐射的辐射功率为500～1000W，峰值波长5～15μm，接触式超声的功率为400～800W，频率20～100kHz。本发明将功率超声与远红外辐射相结合，利用超声波的空化效应、机械效应及冲击效应以及远红外辐射的热效应及光谱效应，实现酶活的快速钝化及酶促褐变的有效抑制，钝酶处理1～3min物料内多酚氧化酶90％酶活钝化，钝酶后物料色差仅为0.58～1.12，适用于金银花等不适合常规漂烫、蒸煮或化学法钝酶的农产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速钝酶方法，属于农副产品加工技术领域。
背景技术
酶促褐变是农产品在贮藏、加工、运输过程中发生的重要反应，可显著影响产品品质。一般认为，植物器官或组织的酚类物质在酶的作用下氧化为醌和水，醌再经非酶促聚合，形成褐色物质，从而产生颜色褐变，即酶促褐变。底物(酚类物质)、酶和氧是产生酶促褐变的三个条件。以金银花为例，正常情况下，由于酶和底物在细胞中的区域化分布限制了酶促反应，新鲜金银花难以发生褐变。但在保藏过程中，由于外力作用以及内部水分迁徙和结构变化，会导致金银花内酶和底物的接触，在酶的催化作用下，酶促反应随之发生。
植物组织在加工过程中的褐变严重影响商业价值，因此采取措施进行酶促褐变抑制是农产品加工工艺的重要环节，常用方法包括热处理法和化学处理法等。热处理法如漂烫法或者热蒸汽杀青，能够减少由于多酚氧化酶、过氧化物酶等引起的酶促褐变过程，尤其是对于热稳定性较低的多酚氧化酶来说，效果十分显著。然而若热处理不当，易造成农产品营养成分、质地、色素、风味的损失。而化学法抑制褐变的主要作用机制包括通过螯合多酚氧化酶辅基Cu2+而降低酶的活力，改变酶作用的酸碱环境，还原酚氧化产物(醌)使其失去进一步聚合变色的能力，与酶产生竞争性抑制，与褐变底物酚类结合、促使酚的结构发生改变，保持细胞膜的完整性等。但化学方法由于使用了化学物质，容易造成物料组织生理活动的改变，继而影响产品品质。因此，更深层次地揭示酶促褐变调控机制，采取更有效的抑制褐变技术，有利于将农产品深加工提升到更高的水平。
远红外辐射加热利用物质(如水等)易于吸收红外线的特点，通过红外辐射将热能转变为红外辐射能量，直接辐射到被加热物体上，引起分子共振，迅速升温。远红外辐射不仅不需要任何介质直接辐照到物料表面，而且还穿透表面到达物体内部，从而提高能量利用和增大加热速率，这是物理法钝酶所需的理想条件。虽然远红外辐射具有较好的灭酶效果，可在一定程度上抑制酶促褐变，但灭酶时间仍不够短，钝酶效果仍不令人满意。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速钝酶方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种快速钝酶方法，包括以下步骤：对待处理物料进行远红外辐射和接触式超声处理。
所述待处理物料为新鲜农副产品(如新鲜金银花)，物料层厚度为3～4mm。
所述远红外辐射的辐射功率为500～1000W，峰值波长5～15μm。
所述远红外辐射的辐射源(如远红外辐射板)与待处理物料之间的距离为5～10cm。
所述接触式超声的功率为400～800W，频率20～100kHz。
所述接触式超声是将待处理物料置于超声波辐射板上直接进行超声振荡。
所述钝酶的时间为1～3min。
本发明的有益效果：
超声波是一种物理能量机械波，可使介质粒子振动并引起超声空化现象，其气穴效应、冲击效应、机械效应与自由基效应会影响酶的形态、构象及活性中心，从而对酶活产生影响，尤其是较大功率的超声波，对果蔬中的酶活可产生显著的抑制作用。
本发明中快速钝酶方法将功率超声与远红外辐射相结合，利用超声波的空化效应、机械效应及冲击效应以及远红外辐射的热效应及光谱效应，使上述效应同时对果蔬中的多酚氧化酶产生作用，当酶接受的能量及应力足够大，酶的形态及构象将发生改变，二级结构与三级结构随之变化，酶活迅速下降，从而实现酶活的快速钝化及酶促褐变的有效抑制，以利于后续贮藏处理等。
本发明将待处理物料放置在超声波辐射板上，可使超声波能量直接进入物料内部，有效减少超声波传播过程中的能量衰减，提高超声波的钝酶强化效果。此外，如果超声功率过低，达不到影响酶活所必需的强度，将无法实现强化远红外辐射钝酶的效果。本发明采用较大功率的远红外辐射和超声同时对物料作用，既利用远红外辐射良好的热效应及光谱效应进行钝酶，又利用大功率、高强度的超声对钝酶行为进行强化，可在1～3min内实现物料内多酚氧化酶90％的酶活钝化，同时钝酶后的物料色差仅为0.58～1.12。本发明利用功率超声强化远红外辐射，在钝酶同时不对物料品质产生负面影响，克服了传统蒸汽漂烫钝酶方法在高温处理时容易改变物料颜色的缺陷，实现快速、高效的钝酶效果，适用于金银花等不适合常规漂烫、蒸煮或化学法钝酶的农产品。
附图说明
图1为本发明实施例1中实施快速钝酶方法的装置结构示意图。
具体实施方式
下述实施例仅对本发明作进一步详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
金银花中含有丰富的多酚氧化酶及酚类物质，在贮藏过程中极易发生酶促褐变，从而引起有效成分的大量损失及产品色泽的严重褐变。因此需要在加工前对金银花中的多酚氧化酶进行有效钝化，常用的钝酶方法是蒸汽钝酶。蒸汽钝酶虽能在几分钟内实现酶活钝化，但容易造成金银花的严重皱缩，其色泽也由新鲜物料的青绿变成不正常的碧绿。目前，农户常采用烘房烘干金银花，利用燃煤产生的二氧化硫对金银花进行护色，但硫容易残存在金银花内，从而造成硫超标。而采用化学试剂进行酶活抑制，一方面容易引起金银花生理活性的变化，另一方面将导致金银花中药效成分的分解、水解或异构化，从而对产品品质产生负面影响。因此，金银花等不适合常规漂烫、蒸煮或化学法钝酶的农产品宜物理钝酶方法。
本实施例中金银花的快速钝酶方法，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为500W，峰值波长15μm，待达到工作参数后(约1min后工作状态稳定)，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于超声波辐射板上，调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为10cm，开启超声波，设定超声功率为400W，频率100kHz，钝酶处理3min。
本实施例中实施快速钝酶方法的装置结构示意图如图1所示，包括远红外辐射板1和超声波辐射板3，远红外辐射板1与超声波辐射板3上下对应设置，远红外辐射板1位于超声波辐射板3的正上方。远红外辐射板1通过远红外辐射板控制器2调节辐射功率。超声波辐射板3通过变幅杆与超声波换能器4连接，超声波换能器4利用变幅杆的快速伸缩，带动超声波辐射板3同步振动，将超声波换能器4产生的超声波发射到物料中。超声波换能器4通过电缆接收从超声波发生器5产生的电信号。
本实施例中远红外辐射板采用河南科技大学研制的钛锆系远红外辐射陶瓷板，该辐射板由85％的ZrO2与TiO2和15％的辅料组成，峰值波长在5～15μm之间，法向辐射率高于88％，辐射面不均匀度小于5.5％，板面尺寸25×25cm，厚度1.5cm。远红外辐射板可以采用规格相同的市售商品。本实施例超声波换能器采用河南科技大学制作的压电陶瓷超声换能器，圆形表面直径25cm，厚度0.4cm。在满足超声功率400～800W、频率20～100kHz的前提下，超声波换能器可以采用市售的压电陶瓷超声换能器及配套的振动辐射板。
实施例2
本实施例中金银花的快速钝酶方法，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为1000W，峰值波长5μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于超声波辐射板上，调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为5cm，开启超声波，设定超声功率为800W，频率20kHz，钝酶处理1min。
实施例3
本实施例中金银花的快速钝酶方法，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为1000W，峰值波长5μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于超声波辐射板上，调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为10cm，开启超声波，设定超声功率为400W，频率100kHz，钝酶处理1.5min。
实施例4
本实施例中金银花的快速钝酶方法，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为500W，峰值波长15μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于超声波辐射板上，调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为10cm，开启超声波，设定超声功率为800W，频率20kHz，钝酶处理2min。
对比例1
本对比例中金银花的钝酶方法(不实施功率超声)，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为500W，峰值波长15μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于远红外辐射板的辐射面，并调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为10cm，钝酶处理5min。
对比例2
本对比例中金银花的钝酶方法(不实施功率超声)，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为1000W，峰值波长5μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于远红外辐射板的辐射面，并调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为5cm，钝酶处理3min。
对比例3
本对比例中金银花的钝酶方法(不实施功率超声)，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为1000W，峰值波长5μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于远红外辐射板的辐射面，并调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为10cm，钝酶处理4min。
对比例4
本对比例中金银花的钝酶方法(不实施功率超声)，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)开启远红外辐射，辐射功率为500W，峰值波长15μm，待达到工作参数后，迅速将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于远红外辐射板的辐射面，并调节远红外辐射板与新鲜金银花之间的距离为5cm，钝酶处理4min。
对比例5
本对比例中金银花的钝酶方法(水蒸汽漂烫)，包括以下步骤：
(1)选取新鲜金银花，颜色青绿、外观饱满，平铺在网状物料盘中备用，物料层厚度4mm；
(2)将盛有水的平底锅加热至水沸腾，再将盛装有新鲜金银花的网状物料盘置于平底锅的正上方，水蒸气漂烫3min。
试验例
1、金银花中多酚氧化酶活性检测
金银花中多酚氧化酶的活性检测，包括以下步骤：
(1)酶液制备：取实施例1～4及对比例1～5钝酶处理后的金银花各5g，迅速切碎，放入研钵中，加入10mL预先冷藏的磷酸缓冲液，冰浴研磨成匀浆，将匀浆液全部转移到离心管中，于5000r/min条件下离心10min，取上清液定容至10mL，2℃(1～2℃均可)下放置备用；
(2)多酚氧化酶活性测定：酶反应体系为：3.9mL pH6.0磷酸缓冲液，1mL0.1mol/L邻苯二酚溶液和0.1mL酶液，以煮沸失活酶液为对照；反应体系加入酶液后，于420nm波长下每隔1min测量其吸光值，共记录10min，通过反应时间内的吸光度计算酶活，见下式(1)：
酶活力(0.01/min)＝Δa×D/0.01T (1)
式(1)中：Δa，反应时内吸光度的变化；T，反应时间(min)；D，稀释倍数。
2、金银花色差值检测
色差值检测方法为：取实施例1～4及对比例1～5钝酶处理后的金银花，利用色差仪检测，得到亮度值、红绿值及黄蓝值，再与新鲜金银花进行比对，经计算得到钝酶后物料的色差值。
金银花中多酚氧化酶活性及色差值检测结果见下表1。
表1 不同钝酶方法对多酚氧化酶活性及物料色差值的影响
从表1可以看出，在没有功率超声强化钝酶的情况下，仅应用远红外辐射所需的钝酶时间为3～5min，相较本发明中功率超声耦合远红外辐射的钝酶时间长(1～3min)；而单一的远红外辐射钝酶后的物料色差为0.87～1.37，高于本发明钝酶方法处理后物料的色差值(0.58～1.19)。因此，利用功率超声强化远红外辐射钝酶，能有效缩短钝酶时间，提高钝酶效率，同时钝酶结束后物料的色泽、外观无明显变化，在快速钝酶的同时最大程度地保护物料品质。
传统的水蒸汽漂烫钝酶所需时间为3min，与本发明钝酶方法所用时间上限持平，然而其物料色差达到7.81，远高于本发明钝酶方法处理后物料的色差值，说明传统的水蒸汽漂烫在有效钝酶的同时，容易对物料原有的青绿色产生影响，不利于保持金银花原有色泽。而本发明中功率超声耦合远红外辐射钝酶方法，钝酶时间进一步缩短，同时色泽变化数值仅为0.58～1.19，说明本发明钝酶方法能有效避免蒸汽漂烫等常规钝酶方法对物料外观、色泽等品质指标的负面影响，在快速钝酶的同时最大程度地保护物料的色泽和药用价值，并有利于物料的贮藏及后续加工处理。
Claims (7)
1.一种快速钝酶方法，其特征在于：包括以下步骤：对待处理物料进行远红外辐射和接触式超声处理。
2.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述待处理物料为新鲜农副产品，物料层厚度为3～4mm。
3.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述远红外辐射的辐射功率为500～1000W，峰值波长5～15μm。
4.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述远红外辐射的辐射源与待处理物料之间的距离为5～10cm。
5.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述接触式超声的功率为400～800W，频率20～100kHz。
6.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述接触式超声是将待处理物料置于超声波辐射板上直接进行超声振荡。
7.根据权利要求1所述的快速钝酶方法，其特征在于：所述钝酶的时间为1～3min。
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