摘要：为掌握蚕豆微波烫漂的最佳工艺，在单因素试验结果的基础上，采用响应面法(RSM)优化能保持较高蚕豆硬度、叶绿素保留率和较低过氧化物酶(POD)相对活性的烫漂条件，得到微波功率、时间的最佳工艺组合。试验结果表明，当微波功率为589W，时间为67s时，蚕豆的硬度为3245.17g，叶绿素保留率为91.12%，POD相对活性为6.08%。
蚕豆（Vicia faba）英文名broad bean和fab-abean，属豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papil-ionoideae)野蚕豆族(Viceae)蚕豆属（Vicia），起源于亚洲的西部和中部。它是我国重要的豆类作物，具有较高的营养价值和药用价值。目前，蚕豆的采收期较短，且在采摘后容易产生变质，严重影响风味、色泽和营养价值等，因此，如何既能保持它的品质又能延长供应期就成了亟待解决的课题。
速冻果蔬可长期贮藏，并能较大程度地保持果蔬原有的色泽、风味和维生素，且食用方便，也能对其市场的淡旺季起到调节作用。速冻加工工艺中的关键环节是烫漂，烫漂处理有利于保持速冻产品品质的稳定性。与传统烫漂方法热水处理和蒸汽烫漂相比，微波烫漂因具有热穿透力强、加热速度快、营养物质损失少、能耗低和易于控制等优点而被广泛研究和应用。本研究应用响应面法(RSM)对微波处理后蚕豆的过氧化物酶(POD)活性、叶绿素保留率及硬度进行分析，从而获取最佳的微波功率与时间组合，为蚕豆的速冻加工提供理论依据。
1.材料与方法
1.1原料处理
将品种为通蚕（鲜）6号的新鲜蚕豆去壳，籽粒经清洗整理后，称取50g，置于微波炉专用盒内进行微波处理，料水（1%氯化钠溶液，可以防止蚕豆在微波处理时萎蔫及褐变）比为2:l(g·mL-1)。采用微波功率为600W，微波烫漂时间分别为0、30、60、90、120、150和180s进行试验。根据微波时间对蚕豆POD的试验结果，选择微波时间为70s，微波功率分别为500、600，700、800、900W进行试验。
1.2设备与仪器
NJU07-3型实验专用微波炉，中国南京杰全微波设备有限公司出品；TA.XTPlus物性分析仪，英国SMS公司出品；DS-1型高速组织捣碎机，上海标本模型厂生产；UV-2100紫外可见分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司生产。
1.3方法
1.3.1硬度测定
由物性分析仪TA.XTPlus测定，探头采用NDP/VB。
1.3.2叶绿素含量的测定
采用双波法测定，将蚕豆清洗整理，称取5.0g左右至研钵中，加入少量碳酸钙中和细胞溶液中的有机酸，再加入80%丙酮，研磨成匀浆。在玻璃漏斗底部垫一小团脱脂棉，将匀浆通过脱脂棉过滤到100mL的容量瓶中，用80%的丙酮冲洗残渣使之无色，再用80%的丙酮定容到100mL，即得叶绿素的80%丙酮提取液，在测定时适当稀释一定的倍数。以80%的丙酮溶液作空白，于663、645nm处测得吸光度分别为A663和A645，代入方程：
总叶绿素含量（mg·100g-1）=（20.2×A645+8.02×A663）×V×n/m （1）
其中：n——稀释倍数；m-称取的样品重量(g)；V——提取液体积(mL)；A645——样品管在645nm处的吸光值；A663——品管在663nm处的吸光值；
1.3.3过氧化物酶活性测定
参照邻苯二胺法，取样品50g，加入50mL的50mmol·L-1pH 7.0磷酸盐缓冲溶液，研磨成匀浆后，于10000g离心10min。取0.1mL上清液，分别加入2.6mL的0.1mol· L-lpH为7.0磷酸盐缓冲溶液，0.1mL邻苯二胺一乙醇，0.2mL 10mol·L-1H202。以酶液在470nm波长下每分钟吸光度的变化值表示POD活性大小A470/Fw。
POD活力=△A470×D/0.01×Fw×t
POD相对活性（%）= POD力（处理）/POD（新鲜）×100%
式中（公式见右上）：△A470——样品管在470nm处吸光值的变化；D——稀释倍数；Fm——样品鲜重(g)；t——加过氧化氢到最后一次读数时间(min)。
1.3.4数据处理
各指标重复测定3次。
2.结果与分析
2.1 微波时间对POD相对活性、叶绿素保留率及硬度的影响
微波时间对POD相对活力影响的结果显示：随着微波时间的延长，蚕豆的POD相对活性逐渐下降，在60s以前，其相对活性下降迅速，在60s以后，则变化较小，在90s时，POD为0。据Bottcher的研究指出，当POD完全钝化，意味着烫漂过度，当蔬菜保持2.9%～8.2% POD活性时，反而使其冷冻的品质更好。当时间在60-80s时，蚕豆的POD在上述范围内。
在烫漂工艺中，叶绿素保留率多少对速冻产品的色质有重要作用，一般认为：叶绿素保留率越高，速冻产品的品质越好。随着微波时间的增加，叶绿素的保留率逐步下降，当时间为120s时，其保留率为79.59%，所以微波时间对叶绿素保留率的影响较大。
经过烫漂后，蚕豆的硬度会降低，变化值越小越有利于保持质地品质。随着时间的增加，蚕豆硬度逐渐降低，当时间超过90s时，硬度降低的速度增加。
2.2微波功率对POD相对活性、叶绿素保留率及硬度的影响
微波功率500W以内时，蚕豆的POD相对活性快速下降，当功率为700W时，其相对活性仅为0.23%，根据Bottcher的研究，此时已属于烫漂过度，同时，当微波功率在550～650W时，POD的相对活性在适度范围内。
随着功率的增大，叶绿素保留率逐渐下降，当功率大于700W时，叶绿素保留率的下降速度明显增加。当功率为900W时，其叶绿素保留率仅为74.23%。
微波功率对硬度的影响结果显示：随着功率的增加，蚕豆的硬度逐渐降低，当功率大于700W时，其硬度降低速度明显增加，说明微波功率对蚕豆硬度的影响较大。
2.3 响应面优化蚕豆的烫漂工艺
2.3.1 中心组合设计试验方案确定
由单因素试验可知，微波时间、功率对蚕豆的POD相对活性、叶绿素保留率及硬度均有影响，综上所述，把微波功率范围设为[550W，650W]，时间范围设为[60s，80s]。采用软件De-sign Expert(version 8.0.5)中的中心组合设计原理，设计二因素三水平试验（表1）。
表1 中心组合设计试验因子编码表
编码Xj
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A（微波时间/s）
|
B（微波功率/W）
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-1
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60
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550
|
0
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70
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600
|
1
|
80
|
650
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2.3.2 试验结果与分析
利用上述软件对表2的数据进行分析，分别获得Y1（硬度/g）、Y2（叶绿素保留率/%）、Y3（POD相对活性/%）对自变量A（微波时间/s）、B（微波功率/W）的二元回归方程(1)、方程(2)和方程(3)。
Y1=3223.65-64.13×A-63.71×B-10.79×A×B-21.87×A2+9.70×B2 （1）
Y2=89.91-2.80×A-2.04×B+0.0.55×A×B+0. 21×A2-0.86×B2 （2）
Y3=4.43-2.85×A-2.38×B+0.80×A×B+O.32-A2+0.40×B2 （3）
模型方程(1)差异极显著(P＜0.0001)，相关校正系数R2为0.9951，Adj-R2为0.9916,方程(2)P为0.0001，相关校正系数为R2为0.9555，Adj-R2为0.9237，方程(3)P为0.0002，相关校正系数R2为0.9475，Adj-R2为0.9100，说明各因子系数均有意义，三个模型拟合程度良好，试验误差小，试验模型合适。
2.3.3蚕豆烫漂的最佳条件优化
要使蚕豆在烫漂后，其POD相对活性较低，同时，能最大程度保持蚕豆的硬度及叶绿素含量。利用Design Expert软件，通过对三方程模拟寻优，分析得到最佳响应值(Y)时，A、B相应的编码值为588.86和66.65，与其相对应的Y1（硬度）为3260.43g，Y2（叶绿素保留率）91.26%，Y3（POD相对活性）为6.11%。考虑到实际试验条件，把功率修正为589W，时间为67s，在这一条件下进行验证试验，三次平行试验结果：Y1（硬度）的均值为3245.17g，相对误差为0.47%；Y2（叶绿素保留率）为91.12%，相对误差为0.15%；Y3（POD相对活性）为6.08%，相对误差为0.49%。这表明，响应面法优化蚕豆微波烫漂的方案是可行的。
3.讨论
在单因素微波时间对POD相对活性的试验中，前30s时POD活性下降迅速，30s时下降为原来的33.18%，30s后变化较小，到120s时POD相对活性为0。这说明POD失活是个双相过程，这与David等的研究结论相一致。过氧化物酶热失活的双相过程指的是POD分子中含有耐热程度不同的部分，其中不耐热部分在热处理时会很快失活，而耐热部分则缓慢地失活。
目前微波烫漂的研究逐渐增多，霍文兰等在对酱菜的微波烫漂研究中表明，经处理后的苦菜营养成分（糖、维生素C、蛋白质及钙）有所降低，但明显高于传统的热水烫漂法；在对叶菜的处理中，微波烫漂后的营养物质（可溶性糖、抗坏血酸和蛋白质）的损失量比经热水烫漂处理后的损失量小；还有在对黑毛豆仁挥发性风味成分的影响研究中发现，微波烫漂后黑毛豆仁仍保持良好的豆类清香风味。这些研究从营养、风味的角度表明，微波烫漂比传统烫漂具有更大的优势。
本试验是通过综合考察蚕豆经微波处理后的硬度、叶绿素保留率及POD相对活性3个指标，通过响应面法优化蚕豆的微波烫漂工艺，试验结果表明：当微波功率为589W，时间为67s时，蚕豆硬度为3245.17g；叶绿素保留率为91.12%，POD相对活性为6.08%，具有实际应用价值。
陈 惠，唐明霞，袁春新，王学军
(江苏沿江地区农业科学研究所，江苏如皋226541)
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