馬鈴薯酶促褐變機(jī)理研究.pdf

1、馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)具有產(chǎn)量高、適應(yīng)性強(qiáng)、營養(yǎng)豐富及綜合加工用途廣泛等特點,是世界上重要的四大糧食作物之一。馬鈴薯加工是農(nóng)產(chǎn)品高值化的最重要環(huán)節(jié),加工過程中的褐變嚴(yán)重影響馬鈴薯深加工產(chǎn)品的質(zhì)量和市場競爭力。因此,研究褐變發(fā)生機(jī)理以及抑制技術(shù)對馬鈴薯加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義深遠(yuǎn)。本課題研究了馬鈴薯加工過程中的酶促褐變機(jī)理,并建立體外褐變數(shù)學(xué)模型,為馬鈴薯加工中抑制褐變研究提供理論依據(jù)。本研究的內(nèi)容及結(jié)論如下:
　

2、　 首先,建立馬鈴薯塊莖組織褐變度與多酚氧化酶和酚酸的相關(guān)性,確定色澤劣變的主導(dǎo)因素。采用分光光度法測定馬鈴薯塊莖褐變程度、PPO活力,高效液相色譜法測定塊莖中綠原酸含量,SPSS軟件分析三者在加工過程中的動態(tài)變化,并進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果表明不同溫度相關(guān)性差異顯著,30℃時褐變度與PPO、總酚、綠原酸的相關(guān)系數(shù)r分別為-0.972、-0.947、-0.966;45℃為-0.924、-0.605、-0.856;60℃則為-0.794、-

3、0.715、-0.858。表明褐變度與多酚氧化酶活力及酚酸含量呈負(fù)相關(guān),且溫度越高相關(guān)性越差,60℃下相關(guān)系數(shù)僅為0.794,表明高溫條件下由PPO引起的酶促褐變已經(jīng)不是馬鈴薯塊莖加工中色澤劣變的主要原因。
　　 其次,建立馬鈴薯多酚氧化酶熱穩(wěn)定性模型,預(yù)測多酚氧化酶活力的變化趨勢。利用分光光度法測定不同加熱溫度和加熱時間處理下多酚氧化酶的殘存酶活,Matlab軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項式模型擬合。二元三次多項式模型擬合度較高,其中R2

4、=0.981,P＜0.01表明模型具有極顯著性?；貧w方程如下:Z=24.54+6.116X+3.406Y-0.02689X2-0.2361XY-0.03509Y2-0.0002836X3+0.001326X2Y+0.0012XY2。驗證實驗表明,殘存酶活在30％-80%范圍時,誤差在5%左右。模型能夠較準(zhǔn)確的反映并預(yù)測熱加工中PPO活力的變化趨勢。
　　 再次,研究多酚氧化酶酶促動力學(xué),包括動力學(xué)方程的建立、底物特異性研究和褐變

5、活化能的測定。通過Hanes-Woolf法作計算動力學(xué)參數(shù)Vmax和Km,由阿倫尼烏斯(Arrhenius)公式計算酶促褐變活化能Ea。綠原酸、咖啡酸、L-多巴和酪氨酸的Vmax值分別為:0.2060、0.2897、0.1251和0.0098mol/L·min,Km值分別為10.3845、15.8274、18.0205和5.5913mrnol/L,褐變活化能Ea分別為:37.165、20.716、37.877、31.269KJ/mol,

6、馬鈴薯多酚氧化酶不能催化對苯二酚和阿魏酸。不同酚酸單體與馬鈴薯PPO親和力(Vmax/Km)大小依次為:綠原酸＞咖啡酸＞L一多巴＞酪氨酸,馬鈴薯PPO最適底物為綠原酸,它主要催化具有鄰位酚羥基結(jié)構(gòu)的底物。溫度的變化對綠原酸Km值影響最大,表明高溫下與酶的親和力更大。最后,建立雙底物褐變模型,預(yù)測底物組成差異對褐變的影響。采用分光光度法測定不同底物組成下褐變度的改變,利用Matlab軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項式(Y=bo+61X2+62Y