欧姆加热处理对苹果多酚氧化酶活性及其组织结构的影响

苹果因其风味优美、营养价值高而深受人们喜爱。陕西苹果产量大，除鲜食以外也多用于深加工，以提高农产品附加值。果汁、罐头、苹果干、苹果醋、苹果酒等作为苹果深加工的主要产品，预处理时常常面临苹果中的多酚氧化酶(PPO)氧化引起的褐变等问题，严重影响了产品质量。因此为了解决褐变问题，为苹果产品的预处理提供理论依据，促进苹果深加工产业发展，本文采用欧姆加热预处理方法，以陕西红富士苹果为研究对象，研究了不同欧姆加热处理参数对多酚氧化酶残余活力的影响，并用响应曲面法分析了它们之间的交互作用，确定了最佳欧姆加热处理条件;根据欧姆加热后苹果块电导率的大小对苹果块内部组织结构的变化进行了描述，同时利用扫描电镜观察了欧姆加热处理后苹果块组织结构的变化，以探究欧姆加热处理电-热协同作用机理;最后研究了欧姆加热处理对苹果品质的影响规律。论文主要结论如下:
　　(1)为了探究欧姆加热处理参数对多酚氧化酶残余活力的影响，测定了不同加热条件下多酚氧化酶的活性，发现多酚氧化酶残余活力随加热温度和电场强度的升高而逐渐减小;保温时间对其影响不明显;低频加热时，加热频率越大，多酚氧化酶残余活力越高，钝酶效果越差。采用响应曲面法(RSM)设计了四因素五水平二次回归正交旋转中心组合试验，建立了加热温度、电场强度、保温时间和频率与苹果欧姆加热处理后多酚氧化酶残余活力之间关系的二次多项数学模型，确定了各因素对苹果多酚氧化酶残余活力影响的强弱顺序为温度＞电场强度＞频率＞保温时间，交互作用对苹果多酚氧化酶残余活力影响的强弱顺序为温度与频率＞电场强度与频率。确定最佳欧姆加热条件为加热温度70℃，电场强度62V/cm，保温时间92s，加热频率210Hz。
　　(2)为了探究欧姆加热对苹果组织细胞结构的影响，通过检测苹果块电导率和利用扫描电镜观察，从宏观和微观上来分析和观察试样微观组织结构的变化，进一步阐明了电热协同作用机理。结果表明:水浴和低场强欧姆加热时，苹果组织细胞结构随温度的变化可分为两个阶段:温度低于60℃时，苹果组织结构变化缓慢，细胞结构出现轻微破坏;温度继续升高，苹果组织结构急剧破坏，细胞破裂，组织结构破损率值急剧增大，可认为苹果组织细胞结构热致破坏温度为65℃。45V/cm以上电场强度的欧姆加热处理时，在电、热双重作用下，苹果组织细胞受到了连续的不可逆破坏，破损率随温度线性增大，处理效果远好于水浴加热，可以在较低温度下获得较大的破损率，且温度升高会使电致破坏更加显著。苹果试样的破坏程度与电场强度线性正相关，与通电频率负相关，当电场强度大于75V/cm时，细胞壁、细胞膜破损严重，呈撕碎状，推测苹果细胞发生了电穿孔现象，加速了细胞破裂。欧姆加热时苹果组织结构破损率符合一级反应动力学模型，分析结果表明:欧姆加热温度超过50℃时能够提高苹果组织破损的处理效率，温度达到60℃时苹果组织细胞就基本完全破损;反应速率K与温度的关系符合阿伦尼乌斯公式，进而求得活化能为122.88 kJ/mol;通过特征破损时间与温度的阿伦尼乌斯曲线求得其活化能为157.01 kJ/mol，通过资料对比发现苹果组织比毛桃组织和甘蔗组织对温度更敏感。
　　(3)为了探究欧姆加热处理对苹果理化性质的影响，检测了苹果块欧姆加热处理后的质量损失率、硬度、颜色、糖度、pH。结果表明:低场强欧姆加热时，当温度达到65℃，苹果细胞结构破损严重，膨胀压丧失，细胞内液流出，使得质量损失率显著增大，硬度大大降低;欧姆加热处理降低了苹果块多酚氧化酶的活性，抑制了褐变，使其颜色变亮;对果汁的糖度、pH几乎没有影响，欧姆加热更有利于保持苹果风味，有助于苹果副产品的预处理等加工操作，因此极具开发前景。