唐明霞1,2， 陈惠1， 袁春新1,2， 汪凯华1， 顾志华1
(1．江苏沿江地区农业科学研究所，江苏如皋226541；2．南通市农副产品加工技术协会，江苏南通226001)
摘要：为探讨微波功率和烫漂时间对大豆加工品质的影响，获取大豆微波烫漂的最佳工艺，采用响应面法对微波处理后大豆的过氧化物酶（POD）、硬度及叶绿素保留率进行研究。结果表明，当微波功率为750W、烫漂时间为50s时，大豆的硬度为1610.2g，叶绿素保留率为91.55%，POD相对活性为3.91%，与模型预测值基本符合。说明利用响应面法优化微波烫漂工艺是可行的，微波烫漂时间（50s）与功率（750W）组合方案具有实际应用价值，可为微波烫漂在大豆速冻加工中的应用提供理论依据。
关键词：大豆；微波烫漂；响应面法；中心组合设计
中图分类号：S565.109 文献标识码：A 文章编号：1000-4440（2013）04-0870-06
大豆为豆科，大豆属一年生草本植物，属于蝶形花科大豆属，又叫黄豆，中国古称菽。大豆是豆科植物中最富有营养而又易于消化的食物，是植物蛋白质最丰富且最廉价的来源。蛋白质在大豆中含量约为40%，远高于其他豆类，比禾谷类小麦、稻米、玉米高2～3倍。鲜食大豆采摘后容易变质，尤其在高温季节，风味、色泽、口感和营养价值会迅速下降，影响商品性。
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，也能对市场的淡旺季有调节作用。在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（热水处理和蒸气烫漂）相比，微波漂烫具有热穿透力强、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。
通豆6号是2007年通过江苏省农作物品种审定委员会审定，成为江苏省审定的首批鲜食夏大豆新品种。2008年获得国家植物新品种权保护（公告号：CNA004931E）。它是采用系统育种方法育成的大荚大粒、高产、优质、综合性状优良的鲜食夏大豆新品种，鲜籽百粒重70.2g（鼓粒鲜籽百粒重90g左右），出仁率52.3%；食煮口感品质香甜柔嫩，是适合速冻加工的优良品种。干籽粒椭圆形、种皮淡绿色、淡褐脐、子叶黄色。2003年经国家农业部谷物品质检测中心检测：蛋白质41.88%，油脂含量20.97%，18种氨基酸含量39.28%。
本试验拟采用响应面法（RSM）对微波处理后大豆的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，为微波烫漂速冻加工提供理论依据。
1 材料与方法
1.1原料处理
将通豆6号的新鲜大豆去壳，豆仁清洗后称取100g，置于微波炉专用盒内进行微波处理，微波前加入1%NaCl溶液，可以防止大豆在微波处理时萎蔫及褐变，1%NaCl与大豆比为2g:1mL，经处理过的大豆用冰水进行冷却。微波功率为600W，微波烫漂时间分别为0s、30s、60s、90s、120s、150s和180s。选取最佳微波时间，微波功率分别为500W、600W、700W、800W、900W。
1.2设备与仪器
NJL07-3型实验专用微波炉（中国南京杰全微波设备有限公司产品），TA．XTPlus物性分析仪(英国SMS公司产品)，DS-1型高速组织捣碎机（上海标本模型厂产品），UV-2100紫外可见分光光度计[尤尼柯（上海）仪器有限公司产品]。
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，记录第一次压缩时的最大峰值。
1.3.2 叶绿素含量的测定
采用双波法测定。将大豆清洗整理，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%的丙酮，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，分别于663nm、645nm处测定吸光度，代入方程：总叶绿索含量（mg/g）=（20.2×A645+8.02×A663）×V×n/lOOm。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：样品管在663nm处的吸光值。
大豆叶绿素保留率=处理后大豆的总叶绿素含量/新鲜大豆的总叶绿素含量×100%
1.3.3 过氧化物酶活性测定
采用邻苯二胺法测定。取样品50g，加入50mL磷酸盐缓冲溶液（50mmol/L，pH7.0），研磨成匀浆后，于10000g离心10min。取0.1mL上清液，分别加入2.6mL磷酸盐缓冲溶液（0.1mol/L，pH7.0），0.1mL邻苯二胺-乙醇，0.2mL 10mol/L H2O2。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。
POD活力=（ΔA470×D）（0.01×Fw×t）
POD相对活性=POD活力（处理）/POD活力(新鲜)×100%
式中：ΔA470：样品管在470nm处吸光值的变化；D：稀释倍数；Fw：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
指标重复测3次，数据由SPSSl7统计分析，图由Origin8.0绘制。
2 结果
2.1微波烫漂时间对大豆POD相对活性、硬度及叶绿素保留率的影响
如图1所示，随着微波烫漂时间的增加，大豆POD相对活性迅速下降，烫漂时间超过60s时变化较小，150s时为0，在0s至150s之间差异显著(P＜0.05)。Botteher的研究指出，POD完全钝化，意味着烫漂过度，当蔬菜保持2.9%～8.2%POD活性时冷冻品质较好。由图l可知，当微波烫漂时间在50s至80s之间时，大豆的POD相对活性在上述范围内。
经过烫漂后，大豆的硬度会降低，变化值越小越有利于保持质地品质。由图2可知，随着微波烫漂时间的延长，大豆的硬度逐渐降低，不同烫漂时间之间差异显著（P＜O.05）。当烫漂时间在90s与150s之间时，硬度降低速度较快，150s后降低速度减慢，当烫漂时间达180s时，其硬度仅为未处理的50.7%。
在烫漂工艺中，叶绿素保留率对速冻产品的色泽有着重要作用。一般认为：叶绿素保留率越高，速冻产品的色泽品质越好。由图3可知，随着微波烫漂时间的增加，叶绿素的保留率逐渐下降，不同烫漂时间之间差异均显著（P＜0.05）。当时间超过90s时，保留率下降较快；当时间为180s时，其保留率为70.63%。
综上，微波烫漂时间对POD相对活性、硬度及叶绿素保留率影响较大。
2.2微波功率对POD相对活性、叶绿素保留率及硬度的影响
微波功率在0W与500W之间时，POD相对活性快速下降。当功率为800W时，POD相对活性仅为0.83%。根据Bottcher的研究，此时已属于烫漂过度。当微波功率在600～750W时效果较好(图4)。随着功率的增加，大豆的硬度也逐渐降低。当功率大于800W时，硬度降低速度明显增加；达900W时，硬度仅为未处理的69.4%（图5）。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（图6）。当功率为900W时，叶绿素保留率仅为84.11%。POD相对活性、叶绿素保留率及硬度在不同微波功率之间差异显著（P＜0.05）。
图2 微波烫漂时间对大豆硬度的影响
注：不同字母表示不同烫漂时间处理间差异显著（P＜0.05）。
图3 微波烫漂时间对叶绿素保留率的影响
注：不同字母表示不同微波功率处理间差异显著（P＜0.05）。
图4 微波功率对POD活性的影响
注：不同字母表示不同微波功率处理间差异显著（P＜0.05）。
图5 微波功率对大豆硬度的影响
注：不同字母表示不同微波功率处理间差异显著（P＜0.05）。
图6 微波功率对叶绿素保留率的影响
2.3响应面优化大豆的烫漂工艺
2.3.1 中心组合设计试验结果
根据单因素试验结果，将微波功率设为550～650W，时间设为60-80s。采用软件Design expert(version 8.0.5)中的中心组合设计原理，设计2因素3水平试验，见表l。
利用Design Expert软件对表2的数据进行分析，分别获得硬度Y1（g）、叶绿素保留率Y2（%）、POD相对活性Y3（%）对自变量微波时间A（s）、微波功率B（W）的二元回归方程（1）、方程（2）和方程（3）。
Yl=1642.65-25.85A-26.52B+13.08AB-6.28A2-15.28 B2 （1）
Y2=91.8-1.21A-1.76B+0.15AB+0.lA2-0.082B2 （2）
Y3=4.78-2.16A-3.57B+0.29AB+0.46A2+0.37B2 （3）
模型方程（1）极显著相关(P为0.0006)，相关校正系数R2为0.9320，Aaj-R2为0.8834。方程（2）极显著相关（P＜0.0001），相关校正系数R2为0.9711，Adj-R2为0.9504。方程（3）极显著相关（P＜0.0001），相关校正系数R2为0.9984，Adj-R2为0.9973。说明各因子系数均有意义，3个模型拟合程度良好，试验误差小，试验模型合适。
2.3.2 大豆烫漂的最佳条件优化
为使大豆在烫漂后，POD相对活性较低，同时能最大程度地保持其硬度和叶绿素含量，利用Design Expert软件，通过对三方程模拟寻优，结果如图7所示。当A、B编码值分别为-l、1，即微波时间50s、微波功率750W时，可得到最佳响应值（Y），即Y1（硬度）为1607.4g，Y2（叶绿素保留率）为91.30%，Y3（POD相对活性）为3.91%。在这条件下进行验证试验，3次平行试验结果：Y1（硬度）的均值为1610.2g，相对误差为0.18%；Y2（叶绿素保留率）为91.55%，相对误差为0.46%；Y3（POD相对活性）为3.91%，相对误差为0.25%。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60s时大豆POD活性下降迅速，当时间为60s时下降为原来的4.84%，60s后则变化较小，到150s时POD相对活性为0。这与David等的研究一致。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很快失活，而耐热部分则缓慢失活。
目前，在大豆烫漂的研究中，通过POD残余量来确定大豆热水烫漂的时间。研究表明在温度为94～96℃时，最佳烫漂时间为60s；李初英等对95C-13和香水豆2个品种的青豆荚试验结果表明：鲜毛豆荚在92℃、94℃、96℃、98℃和100℃5个温度下烫漂80-100s后，豆荚及豆粒颜色翠绿，豆中的脂肪氧化酶失活，无生腥昧、口感好。
近年来，微波烫漂的研究也逐渐增多。霍文兰等的研究表明，经微波烫漂处理后的苦菜营养成分（糖、维生素C、蛋白质及钙）有所降低，但仍明显高于传统的热水烫漂法；微波烫漂后的叶菜营养物质（可溶性糖、抗坏血酸和蛋白质）的损失量比经热水漂烫处理后的损失量小；微波烫漂后黑毛豆仁的豆类清香风味保持良好。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。本试验对大豆经微波处理后的硬度、叶绿素保留率及POD相对活性等3个指标综合研究表明：利用响应面法优化微波时间（50s）与功率（750W）组合方案是可行的，且具有实际应用价值。
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