強(qiáng)酸性電生功能水提高鮮切蓮藕品質(zhì)的研究

康　捷,郝建雄,劉海杰,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京100083;2.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊 050018)

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強(qiáng)酸性電生功能水提高鮮切蓮藕品質(zhì)的研究

康捷1,郝建雄2,劉海杰1,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京100083;2.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊 050018)

以鮮切蓮藕為試材,研究了強(qiáng)酸性電生功能水對(duì)鮮切蓮藕表面微生物的殺滅作用及抑制酶促褐變效果,探究了強(qiáng)酸性電生功能水的有效氯濃度、貯藏時(shí)間、貯藏溫度對(duì)其抑制褐變效果的影響,進(jìn)一步考察幾種不同清洗方式處理的蓮藕切片在貯藏期間的色差值變化。結(jié)果表明:貯藏溫度為4 ℃條件下,與對(duì)照組比,不同處理液均能顯著(p<0.05)抑制鮮切蓮藕的酶促褐變,其中pH3.0、有效氯濃度(ACC)40 ppm的強(qiáng)酸性電生功能水浸泡處理15 min,能最好保持鮮切蓮藕的色澤品質(zhì),最大程度地抑制褐變反應(yīng)。貯藏兩周后,對(duì)照組褐變度(L*值)下降了45.0%以上,色澤變暗,而經(jīng)強(qiáng)酸性電生功能水處理的蓮藕其褐變度值保持最高,下降了約30.0%,且表面微生物數(shù)量減少最多,減少了42.9%,很好的保護(hù)了鮮切蓮藕的色澤,提高產(chǎn)品品質(zhì)。

鮮切蓮藕,強(qiáng)酸性電生功能水,酶促褐變,微生物

鮮切蔬菜具有天然、營養(yǎng)、新鮮、方便以及可利用度高(100%可食用)等特點(diǎn),市場(chǎng)需求量迅速增加[1]。但由于加工過程中受到機(jī)械損傷,失去組織的完整性,營養(yǎng)物質(zhì)流出,因切割后蔬菜細(xì)胞受損、表面暴露在空氣中沒有表皮保護(hù),其品質(zhì)容易發(fā)生各種劣變[2]。褐變是大多數(shù)鮮切蔬菜都會(huì)發(fā)生的不利反應(yīng),在適宜條件下植物組織中多酚氧化酶系催化酚類物質(zhì)氧化生成鄰醌,后者聚合成褐色或黑色的物質(zhì)而發(fā)生酶促褐變,直接影響其食用及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。如何解決鮮切蔬菜加工過程中發(fā)生的酶促褐變問題,以及減少表面微生物數(shù)量,保護(hù)產(chǎn)品品質(zhì)是目前生產(chǎn)加工鮮切蔬菜急需解決的問題。

電生功能水是將水在一種特殊裝置中經(jīng)電場(chǎng)處理后,使水的pH、氧化還原電位(ORP值)、有效氯濃度(ACC)等指標(biāo)發(fā)生改變而產(chǎn)生的具有特殊功能的酸性離子水和堿性離子水的總稱[4-5]。在室溫放置下可還原成無毒、無害的水,使用過程中不會(huì)產(chǎn)生有毒的殘留,對(duì)環(huán)境無污染,對(duì)人體無毒副作用。國外已有不少報(bào)道其可快速殺滅多種細(xì)菌和病毒,是一種理想的消毒劑,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在醫(yī)療、食品加工、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等行業(yè)中[6-7]。

目前集中使用不同方法對(duì)鮮切蔬菜進(jìn)行護(hù)色保鮮,包括普SO2熏蒸、添加褐變抑制劑(如檸檬酸、EDTA-2Na等)、隔離氧氣、氣調(diào)包裝及低溫貯藏等手段來控制鮮切蔬菜加工中的褐變問題[8],但這些方法不免存在食品安全性、價(jià)格等問題。關(guān)于電生功能水對(duì)果蔬的殺菌作用,國內(nèi)外已有大量的研究和報(bào)道,Izumiy[9]等研究了強(qiáng)酸性電解水對(duì)鮮切胡蘿卜、甜椒、菠菜、蘿卜、土豆表面微生物總量的殺滅效果,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過強(qiáng)酸性電生功能水處理后表面微生物數(shù)量降低了0.6 log CFU/g。應(yīng)用酸性電生功能水來抑制酶促褐變、控制微生物指標(biāo)和提高鮮切蔬菜品質(zhì)的研究尚少,本課題組長(zhǎng)期從事于電生功能水的相關(guān)研究,前期研究已證實(shí)酸性電生功能水對(duì)鮮切馬鈴薯酶促褐變具有抑制作用[10],本研究以鮮切蓮藕為試材,比較了傳統(tǒng)添加檸檬酸作為褐變抑制劑的清洗處理和新興清洗劑電生功能水(包括強(qiáng)酸性電生功能水和微酸性電生功能水)之間對(duì)鮮切蓮藕貯藏期間褐變的抑制效果,為強(qiáng)酸性電生功能水應(yīng)用于鮮切蓮藕褐變抑制劑、殺菌劑提供理論基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

蓮藕市售,處理前放入4 ℃冰箱中貯藏備用;鹽酸、氯化鈉、檸檬酸等均為分析純。

電生功能水發(fā)生裝置實(shí)驗(yàn)室自制;510M-01型多功能參數(shù)測(cè)定儀美國ThermoFisher Scientific公司;CR-300 MINOLTA色彩色差計(jì)日本柯尼卡-美能達(dá)公司;HH-501恒溫水浴鍋常州國華企業(yè);RF-3F高濃度有效氯測(cè)定儀日本笠原理化公司;無菌操作臺(tái)寧波賽福實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;恒溫培養(yǎng)箱北京博宇寶威實(shí)驗(yàn)設(shè)備公司等。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1不同處理溶液的準(zhǔn)備強(qiáng)酸性電生功能水(以下簡(jiǎn)稱強(qiáng)酸水):由實(shí)驗(yàn)室自制的有隔膜式的電生功能水發(fā)生裝置電解一定濃度的NaCl溶液制取;

微酸性電生功能水(以下簡(jiǎn)稱微酸水):由實(shí)驗(yàn)室自制的無隔膜式的電生功能水發(fā)生裝置電解一定濃度的HCl溶液制取。其中電生功能水的pH、氧化還原電位(ORP)值采用多功能參數(shù)測(cè)定儀測(cè)定,有效氯濃度(ACC)采用碘量法或者高濃度有效氯濃度測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

其他溶液:0.2%檸檬酸溶液、蒸餾水和自來水。

1.2.2電生功能水對(duì)鮮切蓮藕酶促褐變的抑制作用研究選擇新鮮、無機(jī)械損傷的蓮藕經(jīng)水洗去皮后切分為4～5 mm的薄片,分別用強(qiáng)酸性電生功能水、微酸性電生功能水、檸檬酸溶液、蒸餾水和自來水浸泡處理15 min。以未做任何處理的鮮切蓮藕作為對(duì)照組,浸泡后將藕片取出瀝干,裝入聚乙烯密封袋中,4 ℃條件下保存,每隔一段時(shí)間測(cè)定反映褐變程度的相關(guān)指標(biāo)。

表1　不同處理液的各項(xiàng)理化指標(biāo)

用色彩色差計(jì)測(cè)定鮮切蓮藕切片的L*值、a*值、b*值,來表征褐變程度。L*值取決于樣品表面的反射率,是表示明度的一個(gè)指標(biāo),取值范圍在0～100,值越小表明樣品顏色越黑,越大表明切割表面的顏色越接近新鮮的自然色;a*值表示綠(-)-紅(+)軸的色度,b*值表示藍(lán)(-)-黃(+)軸的色度[11]。每個(gè)藕片測(cè)定正反兩面,每個(gè)處理測(cè)5組,分析時(shí)取平均值。

1.2.3強(qiáng)酸性電生功能水的有效氯濃度對(duì)鮮切蓮藕褐變的抑制作用研究鮮切蓮藕切片制備參考1.2.2,強(qiáng)酸性電生功能水制備參考1.2.1中方法,通過調(diào)節(jié)極板間距、電流(電壓)大小、電解時(shí)間等[12]來制備有效氯濃度分別為20、30、40、50、60 ppm的強(qiáng)酸性電生功能水(pH約為3.0),將準(zhǔn)備好的藕片分別浸泡在800 mL的上述電生功能水中15 min后取出瀝干,裝入聚乙烯密封袋中,4 ℃下貯藏,每隔兩天用色彩色差計(jì)測(cè)定各指標(biāo)。

1.2.4貯藏時(shí)間對(duì)鮮切蓮藕酶促褐變的抑制作用研究將準(zhǔn)備好的藕片浸泡在800 mL的強(qiáng)酸性電生功能水(pH=3.0,ACC=40 ppm,ORP=1150 mV)中,浸泡15 min后取出瀝干,裝入聚乙烯密封袋中,4 ℃下貯藏一段時(shí)間,貯藏期間每隔兩天用色彩色差計(jì)測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.5貯藏溫度對(duì)鮮切蓮藕酶促褐變的抑制作用研究將準(zhǔn)備好的蓮藕切片浸泡在800 mL的強(qiáng)酸性電生功能水中(pH=3.0,ACC=40 ppm,ORP=1150 mV),浸泡15 min后取出瀝干,隨機(jī)分為兩份裝入聚乙烯密封袋中,分別置于4 ℃和25 ℃條件下貯藏一段時(shí)間,用色彩色差計(jì)測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.6鮮切蓮藕微生物指標(biāo)的測(cè)定按照GB4789.2-2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)的測(cè)定》[13],對(duì)鮮切蓮藕中殘留的菌落總數(shù)進(jìn)行測(cè)定。準(zhǔn)備好的藕片分別在800 mL自來水、強(qiáng)酸性電生功能水(pH=3.0,ACC=40 ppm,ORP=1150 mV)和次氯酸鈉溶液(pH=10.07,ACC=62 ppm,ORP=600 mV)中浸泡處理10 min后取出瀝干,取25 g不同處理的樣品加入225 mL無菌生理鹽水,均質(zhì)1～2 min,制成1∶10的樣品勻液。取1 mL上述溶液加入到9 mL稀釋液中,震蕩均勻制成1∶100的樣品勻液,按照上述步驟,制備10倍系列稀釋樣品勻液,每遞增稀釋一次,換用一次1 mL無菌吸管或吸頭。選擇2～3個(gè)適宜稀釋度的樣品勻液,吸取1 mL于無菌平皿中,每個(gè)稀釋度做兩個(gè)平皿,同時(shí),分別吸取1 mL空白稀釋液加入兩個(gè)無菌平皿內(nèi)作空白對(duì)照。平皿內(nèi)再加入15～20 mL冷卻至46 ℃的平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基,待凝固后翻轉(zhuǎn)平板,37±1 ℃培養(yǎng)48±2 h后取出按標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算樣品的菌落總數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)分析

每組實(shí)驗(yàn)做三個(gè)平行,取平均值,采用SPSS 20.0中的Duncan’s多重比較進(jìn)行顯著性差異性分析(p<0.05),圖像繪制采用Origin 8.5軟件和Excel。

2　結(jié)果與分析

2.1不同處理液對(duì)鮮切蓮藕酶促褐變的抑制效果

圖1顯示以未作任何處理的為空白對(duì)照,分別用自來水、蒸餾水、0.2%檸檬酸溶液、微酸性電生功能水(pH=5.5,ACC=40 ppm,ORP=850 mV)和強(qiáng)酸性電生功能水(pH=3.0,ACC=40 ppm,ORP=1150 mV)5種不同處理液浸泡處理新鮮蓮藕切片貯藏1 d后用色彩色差計(jì)測(cè)定的各項(xiàng)指標(biāo),L*值越低,褐變?cè)絿?yán)重[14],從圖1A中可以看出,經(jīng)所有處理液處理后的樣品L*值都比空白對(duì)照組高,說明經(jīng)不同處理液處理后鮮切蓮藕酶促褐變都受到一定程度的抑制。其中,自來水對(duì)鮮切蓮藕酶促褐變的抑制效果不明顯,自來水中含有雜質(zhì)較多,短時(shí)間貯藏后與空白對(duì)照組之間沒有顯著差異性,其他處理液都能顯著(p<0.05)抑制鮮切蓮藕褐變。鮮切蓮藕的a*值變化如1B所示,呈現(xiàn)下降趨勢(shì),a*值越小褐變程度越小,經(jīng)不同處理液處理后樣品a*值都低于空白對(duì)照組。b*值變化如圖1C所示,同a*正好相反,b*值越大,切面的褐變程度越小。不同處理液對(duì)鮮切蓮藕色差變化的影響有一定的差異性,可能是由于其對(duì)樣品組織的代謝反應(yīng)不同所致,其中強(qiáng)酸性電生功水處理組效果最好。鮮切果蔬的褐變與酚類物質(zhì)含量和PPO活性密不可分,植物中PPO的最適pH一般在5～7左右,隨著pH的下降,PPO的活性下降,特別是pH在3.0以下時(shí),強(qiáng)酸性環(huán)境會(huì)使酶蛋白上的銅離子解離下來,導(dǎo)致PPO逐漸失活,酶活性趨于最低[15],這也證實(shí)了強(qiáng)酸性電生功能水具有最好的抑制酶促褐變效果。

圖1　鮮切蓮藕經(jīng)不同處理液浸泡處理后貯藏1 d后色差變化Fig.1　Changes of color after 1 day of fresh-cut lotus with different treatments

2.2有效氯濃度對(duì)鮮切蓮藕褐變的影響

圖2顯示由不同有效氯濃度的強(qiáng)酸性電生功能水處理鮮切蓮藕后,褐變得到一定程度的抑制,不同有效氯濃度處理液之間在貯藏初期沒有顯著性差異,但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),不同處理組對(duì)鮮切蓮藕的褐變抑制效果不同,由圖看出,有效氯濃度為40 ppm的強(qiáng)酸性電生功能水處理后的樣品在貯藏一周后仍保持較高水平的L*值,且整個(gè)貯藏期間L*值下降趨勢(shì)緩慢,表明其對(duì)鮮切蓮藕褐變抑制效果最好。電生功能水的pH不同導(dǎo)致Cl2、HClO、ClO-的存在比率發(fā)生變化[16],強(qiáng)酸性電生功能水pH在3以下,有效氯以Cl2和HClO為主,Cl2和HClO是氧化劑,對(duì)PPO具有一定的抑制作用[17],從而抑制鮮切蓮藕的褐變反應(yīng)?？紤]制備含有過高有效氯濃度的強(qiáng)酸性電生功能水在技術(shù)上較為困難,所以選用有效氯濃度水平為40 ppm左右的強(qiáng)酸性電生功能水浸泡處理即可有效的抑制鮮切蓮藕的褐變。

圖2　不同有效氯濃度處理液處理后貯藏期間色差變化Fig.2　Changes of color difference in storage period of fresh-cut lotus with different avaliablechlorine concentration treatments

2.3貯藏時(shí)間對(duì)鮮切蓮藕褐變的影響

由圖3可以看出,經(jīng)所有處理液處理的樣品L*值隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)其變化趨勢(shì)一致,不同處理液雖在一定程度上抑制鮮切藕片的酶促褐變,但隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),樣品的L*值不同程度地減小,表明褐變程度逐漸增大,不同處理液對(duì)鮮切蓮藕色差變化的影響具有一定的差異性,可能由于其對(duì)代謝組織的代謝反應(yīng)不同所致[18]。檸檬酸溶液處理組的樣品在貯藏初期對(duì)褐變的抑制效果較好,但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),L*值迅速下降,特別是貯藏2 d后與強(qiáng)酸性電生功能水處理相比,褐變程度更大。強(qiáng)酸性電生功能水處理組的樣品相比其他處理組的樣品L*值在整個(gè)貯藏期間都保持在最高水平,且L*值的下降趨勢(shì)較緩慢,說明強(qiáng)酸性電生功能水對(duì)鮮切蓮藕褐變抑制效果最好,這與上面結(jié)果相一致。強(qiáng)酸性電生功能水處理組的樣品貯藏兩周后保持最高的L*值,貯藏期間色差值僅降低了不到30.0%,而對(duì)照組卻降低了45.0%以上,說明經(jīng)強(qiáng)酸性電生功能水處理后的鮮切蓮藕可以較長(zhǎng)時(shí)間的保持產(chǎn)品品質(zhì),延長(zhǎng)貯藏期。

表2　不同處理鮮切蓮藕色差值隨貯藏溫度的變化

圖3　不同處理鮮切蓮藕隨貯藏時(shí)間色差的變化Fig.3　Changes of color in different storage time of fresh-cut lotus with different treatments

2.4貯藏溫度對(duì)鮮切蓮藕褐變的影響

由表1可以看出,所有處理組鮮切藕片在4 ℃貯藏條件下的L*值都比20 ℃的高,表明相比20 ℃貯藏條件,鮮切藕片在4 ℃下褐變程度更小,蓮藕褐變反應(yīng)是酶促褐變,與PPO、POD等多種酶活性有關(guān),其中起重要作用的是多酚氧化酶(PPO),即是在多酚氧化酶(PPO)和O2的參與下將酚類化合物氧化成醌,醌再聚合成有色物質(zhì)的過程[19]。酶促反應(yīng)有最適溫度,大多數(shù)酶最適溫度在20～40 ℃,在4 ℃貯藏條件下與褐變相關(guān)的酶失去活性,因而褐變程度降低,所以要保持鮮切蓮藕最小程度褐變,最適貯藏溫度為4 ℃。

2.5電生功能水對(duì)鮮切蓮藕微生物數(shù)量的影響

由圖4可以看出,經(jīng)不同處理液浸泡處理鮮切蓮藕勻漿液中微生物指標(biāo),其中強(qiáng)酸性電生功能水(pH=3.0,ACC=40 ppm)處理組的樣品中微生物數(shù)量減少最多,減少了1.5(lgCFU/g),而相同處理?xiàng)l件下,次氯酸鈉溶液(ACC=50 ppm)減少了1.2(lgCFU/g),自來水僅減少了0.5(lgCFU/g),與強(qiáng)酸性電生功能水相比均存在顯著性差異(p<0.05)?？赡茉蚴菑?qiáng)酸性電生功能水的有效氯成分主要以Cl2和HClO共存,其中HClO具有較強(qiáng)的氧化性及穿透細(xì)胞膜的能力,能有效地破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、殺滅微生物[20];而次氯酸鈉溶液中的有效氯成分主要為ClO-,研究表明,ClO-的除菌效果明顯低于HClO[21],所以強(qiáng)酸性電生功能水的殺菌效果明顯優(yōu)于次氯酸鈉溶液。

圖4　不同處理液對(duì)鮮切蓮藕表面微生物數(shù)量影響Fig.4　The influence on the amount of microbe of fresh-cut lotus with different treatments

3　結(jié)論

清洗殺菌工藝不僅能保持鮮切產(chǎn)品的品質(zhì),并能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期,成為鮮切產(chǎn)業(yè)體系中的關(guān)鍵控制點(diǎn)。切割加工引起的組織傷害會(huì)刺激鮮切蓮藕呼吸強(qiáng)度的增強(qiáng),與褐變相關(guān)酶的活性也隨之增大,導(dǎo)致切割表面發(fā)生褐變,降低了鮮切蓮藕的貯藏品質(zhì)[22]。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)用有效氯濃度為40 ppm的強(qiáng)酸性電生功能水浸泡處理鮮切蓮藕15 min,可以顯著抑制酶促褐變的發(fā)生,明顯降低微生物數(shù)量,其褐變抑制效果與0.2%檸檬酸溶液(常用的褐變抑制劑)相當(dāng),與自來水處理組相比微生物數(shù)量降低了28%。相比常用的氯系殺菌劑如漂白粉、二氧化氯、次氯酸鈉等,在堿性條件下,ClO-易于有機(jī)物反應(yīng)生成有害物質(zhì),對(duì)人體產(chǎn)生危害,強(qiáng)酸性電生功能水作為一種安全有效的殺菌劑,應(yīng)用于鮮切蓮藕的殺菌保鮮,并且能夠最大程度的保證產(chǎn)品品質(zhì),其在鮮切蔬菜產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景十分廣闊。

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Maintaining the quality of fresh-cut lotus root by using strong acidic electrolyzed water

KANG Jie1,HAO Jian-xiong2,LIU Hai-jie1,*

(1.College of Food Science and Nutritional Engineering of China Agricultural University,Beijing 100083,China;2.College of Bioscience and Engineering,Hebei University os Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China)

To explore the effect of strong acidic electrolyzed water(AcEW)inhibiting enzymatic browning and on total microbial count on fresh-cut lotus root slices. The aviliable chiorine concentration(ACC)of strong acidic electrolyzed water(AcEW),storage time and storage temperature on the influence of the effect of inhibiting browing and further investigate several cleaning method processing of fresh-cut lotus slices in color different values during storage time were explored. The results showed that under the condition of 4 ℃ storage temperature,compared to no treatment,all of cleaning treatments can significantly(p<0.05)inhibit enzymatic browning of fresh-cut lotus root slices.When the aviliable chiorine concentration(ACC)was 40 ppm,the processing time was 15 min,the strong acidic electrolyzed water can maximum keep the quality and inhibit enzymatic browning of fresh-cut lotus. After storage two weeks,the browning degree of control group(L*)decreased by more than 45.0%,while the fresh-cut lotus with the treatment of strong acidic electrolyzed water(AcEW)had the higestL*value,reduced less than 30.0%. And the number of microorganisims decreased by 42.9%,the most too. Which conclude the strong acidic electrolyzed water(AcEW)could be a useful approach to enhance the edible safety of fresh-cut lotus and improve product quality.

fresh-cut lotus root;strong acidic electrolyzed water;enzymatic browning;microorganism

2016-01-12

康捷(1991-),女,碩士研究生,研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程,E-mail:kangjie925@163.com。

劉海杰(1973-),女,博士,副教授,研究方向:食品科學(xué),E-mail:liuhaijie@cau.edu.cn。

新世紀(jì)人才項(xiàng)目(2015QC049);基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(2015SP001)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)13-0335-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.061