超聲波對蘆筍貯藏品質(zhì)和抗氧化能力的影響

魏云瀟，何良興，徐庭巧

(浙江省杭州市余杭區(qū)農(nóng)產(chǎn)品監(jiān)測中心，浙江杭州311199)

食品保藏是一個極具挑戰(zhàn)性的課題。超聲波是機(jī)械振動在媒質(zhì)中的傳播過程，其頻率一般在20kHz以上。超聲波有許多特殊的物理性能，無化學(xué)殘留、安全性高、簡便有效，目前廣泛應(yīng)用于食品的提取、干燥、過濾、結(jié)晶、解凍、乳化、發(fā)酵、食品生產(chǎn)環(huán)境的清洗、滅菌、食品體系的檢測、分析等［1］。本實(shí)驗(yàn)通過研究，初步探討不同頻率超聲波對蘆筍貯藏品質(zhì)特性和抗氧化能力的影響，為蔬菜貯藏加工提供新的科學(xué)理論依據(jù)和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘆筍 浙江省新昌縣蘆筍生產(chǎn)基地;化學(xué)試劑中國國藥集團(tuán)。

DS-I型組織搗碎機(jī) 于上海標(biāo)本模型廠;BR4i型冷凍離心機(jī) 法國Jouan公司;Waters 1525型高效液相色譜儀 美國;UV-2450分光光度計 日本Shimadzu;ODS-3型色譜柱 日本;水浴式超聲波儀器 廣州市新棟力電子設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

剪去蘆筍底端白色部分，裁切成27cm長，分做4個處理:a.對照(清水浸泡);b.超聲波20kHz;c.超聲波60kHz;d.超聲波100kHz。

浸泡蘆筍10min，自然晾干1h。然后用0.025mm×30cm×25cm的聚乙烯袋(PE)包裝，每袋裝(500±20)g，每個處理10袋，共裝40袋。

將蘆筍放置于(2±2)℃冰箱中(采摘第1d看做作實(shí)驗(yàn)第0d測其相關(guān)數(shù)值)。每5d每個濃度水平從任意3袋中各取(100±20)g混合，取距下部8～12cm處測定呼吸速率、顏色、剪切力、失重率、細(xì)菌和霉菌數(shù)量。蘆筍液氮速凍后，密封放置于-80℃低溫冰箱保存，用于測定總酚、總黃酮、抗壞血酸、抗氧化力含量變化。

1.3 測定方法

1.3.1 呼吸速率 采用靜置法測定［2］。

1.3.2 色澤 采用全自動色差計(SC-80C型)測定蘆筍顏色變化。用三刺激色值(L*、a*、色度角)表示［3］。

1.3.3 硬度 硬度可以表示蘆筍莖段的質(zhì)地，由質(zhì)地檢測儀測定。TA-XT2i型分析儀探頭直徑為5mm。每個硬度實(shí)驗(yàn)的開始速度為2mm/s，接觸物品速度變?yōu)?mm/s，接觸物品后速度為10mm/s。

1.3.5 總酚 總酚含量測定采用Folin酚法［4］。

1.3.7 抗壞血酸 采用Leong等［5］的反相液相色譜和紫外檢測器法。

1.3.8 抗氧化力 采用DPPH自由基清除力和FRAP法。DPPH自由基清除力的測定參考Brand-Williams 的方法［6］，F(xiàn)RAP(Ferric reducing antioxidant power)參照 Benzie和 Strain 的方法［7］。以 Trolox為標(biāo)準(zhǔn)樣品，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，DPPH自由基清除力和FRAP值用μmol·kg-1Trolox表示。

1.3.9 微生物檢測 參照 GB/T 4789.2-2010，GB4789.15-2010，分別采用馬鈴薯和葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨瓊脂培養(yǎng)基測定霉菌和細(xì)菌。

1.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用ANOVA進(jìn)行鄧肯氏(Duncan)差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波對蘆筍呼吸速率的影響

由圖1可知，蘆筍采摘后貯藏于低溫條件下，其呼吸相關(guān)酶類活性快速下降，導(dǎo)致蘆筍呼吸速率呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，后期隨著蘆筍衰老的進(jìn)程呼吸速率升高。結(jié)果表明:貯藏10d，超聲波60、100kHz處理組蘆筍呼吸速率分別為對照73.1%、75.9%，差異水平顯著。貯藏15d，超聲波20、60kHz處理組蘆筍呼吸速率分別比對照組低9.8%、11.3%，差異水平顯著。貯藏15、20d時，超聲波100kHz處理組蘆筍呼吸速率顯著高于對照組(p＜0.05)。超聲波對蘆筍的呼吸速率有抑制作用，并隨貯藏時間延長作用力逐漸消失。

圖1 超聲波對蘆筍呼吸速率的影響Fig.1 Effect of ultrasound waves on respiration rate of asparagus

2.2 超聲波對蘆筍色澤的影響

色澤是綠葉蔬菜的重要品質(zhì)指標(biāo)，脫綠黃化是蘆筍衰老的表現(xiàn)特征。如圖2所示蘆筍a*值都呈上升趨勢，色度角呈下降趨勢。貯藏5d，超聲波提高蘆筍a*值，并降低了蘆筍色度角，但差異水平不顯著，說明超聲波清洗對蘆筍貯藏中的色澤雖有一定破壞作用但沒有顯著影響。貯藏10d后，超聲波處理抑制了蘆筍a*值的升高，并提高色度角。超聲波處理對蘆筍的色澤起一定的積極作用，但是頻率能量不能過大，否則對蘆筍的色澤有一定破壞作用。

圖2 超聲波對蘆筍a*值(a)和色度角(b)的影響Fig.2 Effect of ultrasound waves on a*value(a)and hue angle(b)of asparagus

2.3 超聲波對蘆筍硬度的影響

隨著貯藏時間的延長，蘆筍硬度呈現(xiàn)初期上升后下降趨勢(圖3)。超聲波清洗有助于維持蘆筍的硬度水平，貯藏15d前超聲波處理后蘆筍的硬度低于對照，此后高于對照。貯藏15d時，超聲波60、100kHz兩處理組蘆筍硬度水平分別比對照組低1.82、2.09N，差異水平顯著(p＜0.05)。超聲波具有激發(fā)細(xì)胞的活性作用，能夠不破壞細(xì)胞壁促進(jìn)細(xì)胞生長，改進(jìn)細(xì)胞的質(zhì)量傳輸機(jī)制，加速細(xì)胞的新陳代謝過程，提高細(xì)胞內(nèi)相關(guān)酶的活性［8-10］。超聲波處理對硬度的保持有效果可能與超聲波對細(xì)胞的刺激作用有關(guān)。

圖3 超聲波對蘆筍硬度的影響Fig.3 Effect of ultrasound waves on hardness of asparagus

2.5 超聲波對蘆筍微生物的影響

從表1中可以看出，蘆筍采后菌落總數(shù)急劇增多，在貯藏25d細(xì)菌和霉菌總數(shù)分別達(dá)到6.14×105和562cfu/g。通過超聲波殺菌可有效地降低蘆筍表面菌數(shù)，但不能將菌落全部殺滅，超聲波在液體中產(chǎn)生的空化現(xiàn)象對微生物具有殺滅作用，但隨時間的延長效果消失。

高頻率超聲波有助于降低蘆筍細(xì)菌及霉菌總數(shù)，但具有一定時間性;低頻率超聲波可能對微生物造成暫時失活的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致一段時間后細(xì)菌數(shù)量重新增多。在貯藏5d，超聲波處理組蘆筍細(xì)菌總數(shù)分別為1.92 ×103、4.78 ×103、9.86 ×102cfu/g，明顯低于對照10.67×103cfu/g，蘆筍表面霉菌為2.4～3.6cfu/g低于貯藏5d前的對照。因此，超聲波處理可以降低蘆筍貯藏中菌落數(shù)量，從而降低蘆筍貯藏中腐爛數(shù)量，提高商品價值。

表1 超聲波對蘆筍細(xì)菌和霉菌總數(shù)的影響(單位:cfu/g)Table 1 Effect of ultrasound wave on bacteria and mould numbers of asparagus(cfu/g)

2.6 超聲波對蘆筍總酚、總黃酮與抗壞血酸的影響

酚類物質(zhì)是植物體內(nèi)主要的次生代謝物質(zhì)，也是植物體內(nèi)重要的防御物質(zhì)［11］。從圖4a可知，蘆筍采后10d前總酚含量下降，此后上升。貯藏10～20d，超聲波20、60kHz組蘆筍總酚含量顯著高于對照組;除貯藏15d外，超聲波100kHz對蘆筍總酚的影響與對照組差異顯著(p＜0.05)。從圖4b可以看出，隨著貯藏時間的延長，抗壞血酸含量均呈下降趨勢。超聲波處理組蘆筍在5d前低于對照，其中超聲波100kHz頻率處理后蘆筍的抗壞血酸含量顯著低于對照。貯藏10d，超聲波20、60kHz處理后蘆筍抗壞血酸含量分別高出對照21.8%、27.1%，差異水平顯著;貯藏15d，超聲波20、60、100kHz三處理的蘆筍抗壞血酸含量分別比對照高23.9%、40.4%、23.9%，差異水平同樣顯著(p＜0.05)。

超聲波瞬態(tài)空化的氣泡在崩潰瞬間出現(xiàn)高溫高壓會導(dǎo)致出現(xiàn)自由基等現(xiàn)象［12］，產(chǎn)生的高能量都可能對蘆筍內(nèi)部抗氧化物質(zhì)造成損傷，這可能是貯藏初期超聲波處理組蘆筍總酚、總黃酮和抗壞血酸含量下降的原因。但超聲波作用力隨著時間的延長而消失，蘆筍總酚、總黃酮和抗壞血酸高于對照，推測超聲波對蘆筍衰老過程抗氧化物質(zhì)的快速下降有一定的抑制作用，但是超聲波頻率和能量不宜過高。

2.7 超聲波對蘆筍抗氧化能力的影響

貯藏5d，超聲波處理組DPPH自由基清除力和FRAP抗氧化值顯著低于對照組(由圖5)。但是，貯藏10d，超聲波處理組蘆筍DPPH自由基清除力和FRAP抗氧化值顯著高于對照組。貯藏20d，超聲波處理組蘆筍DPPH自由基清除力比對照組高出28%以上，差異水平顯著。貯藏25d，超聲波100kHz處理組蘆筍FRAP抗氧化值比對照組高11.51%，差異水平顯著(p＜0.05)。在貯藏5d，超聲波處理組蘆筍抗氧化能力(DPPH自由基清除力和FRAP抗氧化值)低于對照，而貯藏中后期超聲波處理蘆筍抗氧化能力高于對照，這說明超聲波處理有助于提高蘆筍抗氧化能力，但頻率過大對蘆筍短期的抗氧化能力有一定破壞作用，而且超聲對蘆筍作用時間有一定的時效性。

圖4 超聲波處理對蘆筍總酚(a)與抗壞血酸(c)含量的影響Fig.4 Effect of ultrasound wave on total phenolic content(a)，and ascorbic acid(b)of asparagus

3 結(jié)論

超聲波具有激發(fā)細(xì)胞的活性作用，能夠不破壞細(xì)胞壁促進(jìn)細(xì)胞生長。低頻率高能量的超聲波能夠?qū)?xì)胞產(chǎn)生刺激作用，改進(jìn)細(xì)胞的質(zhì)量傳輸機(jī)制，加速細(xì)胞的新陳代謝過程提高細(xì)胞內(nèi)相關(guān)酶的活性［8-10］。本研究表明，超聲波清洗對蘆筍的色澤無明顯影響，但對蘆筍的硬度有很大程度的提高，超聲波改變了蘆筍的質(zhì)地水平。本實(shí)驗(yàn)研究所采用的超聲波頻率單位為kHz，頻率低但能量強(qiáng)度高，能夠改變被利用物體的物理特性，或促進(jìn)某種化學(xué)反應(yīng)。超聲波對蘆筍貯藏5d時抗壞血酸、總酚、DPPH自由基清除力和FRAP抗氧化值有破壞或抑制作用;相反地，貯藏5～20d，超聲波提高了蘆筍的抗壞血酸、總酚、DPPH自由基清除力和FRAP抗氧化值。超聲波作為一種綜合保鮮新技術(shù)效果好、處理簡便，具有良好的前景，但對其具體應(yīng)用效果，尚需加大研究力度。

圖5 超聲波處理對蘆筍DPPH自由基清除力(a)和FRAP抗氧化值(b)影響Fig.5 Effect of ultrasound wave on DPPH radical scavenging ability(a)and FRAP(b)of asparagus

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