香蕉粉加工过程褐变机理及其控制研究

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香蕉营养全面,保健功能突出,且产量大,是产区农民首选地致富作物。但香蕉不耐贮藏,极易变质,“卖难”问题经常发生,严重影响该产业的稳定发展。利用香蕉生产香蕉粉、浆、汁、酒、醋等产品可以稳定香蕉产业,也可以为市场提供健康美味产品。但香蕉在加工过程极易发生褐变,成为香蕉加工首先遇到的难题,特别是香蕉粉不仅在加工过程会发生褐变(一次褐变),而且在香蕉粉加水的使用过程中也有褐变现象的发生(二次褐变),使香蕉粉遇水呈水泥灰色,严重影响了香蕉粉产品的感官品质与推广使用。  本研究以香蕉粉为研究对象,系统研究了香蕉粉加工过程中的褐变问题,采用色差仪、高效液相色谱仪、原子吸收光谱仪等仪器,考察了引起香蕉粉一次褐变和二次褐变的各种可能和因素,通过大量观察、相关参数系统检测,以及关联度分析,发现一次褐变和二次褐变的原因,初步系统的揭示了香蕉褐变机理。在肯定继承前人关于褐变产生机理与防治方法基础上,进一步提出控制两次褐变的措施,为香蕉粉的进一步加工、开发利用提供理论依据。其主要研究结果如下:  1、香蕉褐变程度随成熟度不同而变化,其褐变机理也在变化。熟香蕉较青香蕉褐变严重,青香蕉主要是非酶促褐变,熟香蕉主要是酶促褐变。分析各褐变物质的变化与香蕉粉一次褐变度的相关性,发现氨基态氮的含量与褐变度的相关系数为0.512,Vc的含量与褐变度的相关系数为0.5045,多酚的含量与褐变度的相关系数为0.866,褐变度与多酚的含量变化相关性更明显。因此,多酚的氧化缩合反应是导致香蕉粉加工过程中一次褐变的主要原因,其次是美拉德反应和Vc的氧化分解反应。  2、香蕉粉的二次褐变是指在控制好香蕉粉一次褐变后,将香蕉粉加水使用的时候,再次发生的褐变现象,香蕉粉浆由天然的香蕉黄白色变成水泥灰色。二次褐变与加工方法与设备有直接关系。气流干燥香蕉粉的二次褐变的规律是:随着温度、pH的升高,放置时间的延长,褐变越来越严重,固液比对其影响不大;气流干燥香蕉粉中金属离子铁的含量是鼓风干燥香蕉粉的38.8倍,而其他物质如还原糖、氨基酸态氮、多酚等含量相近;24小时内气流干燥香蕉粉浆的褐变度与多酚、铁离子、还原糖、氨基态氮等物质含量的相关系数分别为0.877、0.9803、0.3009和0.7033,相关系数的大小分别为R2(铁离子)>R2(多酚)>R2(氨基态氮)>R2(还原糖),其中多酚和铁离子与褐变度的相关系数较大,是引起气流干燥香蕉粉二次褐变主要影响因素;铁离子是最主要的影响因素,铁离子引起褐变的阈值是70ug/g。  3、柠檬酸(X1)、L-半胱氨酸(X2)与柠檬酸亚锡二钠(X3)对香蕉粉的一次褐变有较好的抑制效果,采用Box-Behnken设计对3种物质的配比进行响应面优化,得出最佳的配比是:柠檬酸的添加量为0.10%,L-半胱氨酸的添加量0.20%、柠檬酸亚锡二钠的添加量0.10%。  4、在香蕉粉加工及利用过程中注意防止金属离子的混入能有效防止二次褐变。对于气流干燥香蕉粉来说,通过控制多酚或控制金属离子可以有效防止二次褐变。EDTA-2Na(X1)、柠檬酸(X2)、酒石酸(X3)有较好的抑制褐变的效果。采用Box-Behnken设计对这3种物质的配比进行响应面优化,得出最佳的配比是:EDTA-2Na添加量0.25%,柠檬酸的添加量0.60%,酒石酸的添加量0.505%。考虑到实际的操作性,将实验参数调整为:EDTA-2Na添加量0.25%,柠檬酸的添加量0.60%,酒石酸的添加量0.51%。
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