氯化鈉處理延緩鮮切粉葛褐化機(jī)理研究

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(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院南亞熱帶作物研究所,海南省熱帶園藝產(chǎn)品采后生理與保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東湛江 524091)

粉葛(PuerariaethomsoniiRadix)又名甘葛、野扁葛等,為多年生豆科(Leguminosae)落葉藤本植物的干燥根,通常在秋、冬兩季采挖,其淀粉含量高達(dá)40%,并富含纖維素、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪、黃酮類物質(zhì)及13種人體所必需的微量元素,具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值[1],是一種藥食同源的天然植物資源,素有“南葛北參”和“南方人參”之稱[2],不僅對(duì)冠心病、心絞痛、腸癌等具有明顯療效,還可促進(jìn)人腦的血液循環(huán)、增強(qiáng)記憶、降低血脂、減肥健美等功效[3]。

在貯藏和加工過(guò)程中,新鮮粉葛切割后表面很容易發(fā)生酶促褐變,嚴(yán)重影響產(chǎn)品感官品質(zhì)和內(nèi)在質(zhì)量,縮短貨架期。護(hù)色是粉葛鮮切后直接作為果蔬產(chǎn)品或其他加工的必要步驟,鮮切產(chǎn)品表面褐變主要是以多酚氧化酶(PPO)為主的系列酶,催化特殊的酚類底物氧化成醌類褐色化合物[4],同時(shí)也與因刺激產(chǎn)生的乙烯及呼吸速率的升高[5]、酚類物質(zhì)成分的變化以及抗氧化水平的高低[6]等一系列生理生化變化密切相系。目前葛根鮮切后護(hù)色方法包括熱燙和預(yù)煮,亞硫酸鈉噴涂[7],含有氯化鈣、檸檬酸、抗壞血酸等復(fù)合護(hù)色劑浸泡等[8],但熱燙和預(yù)煮的方法會(huì)使葛根中的功能活性物質(zhì)受到破壞,且淀粉易糊化,影響產(chǎn)品品質(zhì)和風(fēng)味,而硫化物處理后不但降低產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),其殘留還可引起某些人的過(guò)敏反應(yīng)。氯化鈣作為采后處理保鮮劑,在延緩褐化、提高果實(shí)硬度、推遲果實(shí)后熟等方面有廣泛報(bào)道[9]。

鹵化鹽(NaCl、KCl、CaCl2、NaF、NaBr、NaI等)可抑制鮮切果蔬的褐化,以氯化鈉最為典型,作為一種價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)味的食品添加劑可有效延緩鮮切蘋果、鮮切梨片褐化,但在鮮切粉葛上尚未報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)就0.1 mol/L氯化鈉處理延緩鮮切粉葛褐化的機(jī)理進(jìn)行探討,對(duì)鮮切粉葛護(hù)色工藝配方篩選提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

粉葛湛江寸金農(nóng)貿(mào)市場(chǎng);托盤山東恒信基塑業(yè)股份有限公司;0.05 mm厚度聚乙烯保鮮膜國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程中心;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚等試劑均為分析純;實(shí)驗(yàn)用水屈臣氏蒸餾水。

UV-1700型紫外-可見分光光度計(jì)日本島津公司;臺(tái)式冷凍離心機(jī)Thermo-scientific公司;HH-S4型電熱恒溫水浴鍋北京恒瑞鑫達(dá)科技有限公司;ME303電子天平瑞士梅特勒托利多公司;恒溫恒濕箱上海一恒科技有限公司。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品處理及貯藏挑選新鮮、大小均勻、無(wú)損傷、無(wú)病害的粉葛,清洗后用滅菌的工具去皮、切成1 cm×1 cm×1 cm的小塊,用1.0%的二氧化氯進(jìn)行二次清洗,之后分別放在蒸餾水(CK組)、0.1 mol/L NaCl[7]溶液中浸泡10 min,瀝干之后裝入塑料托盤中,每個(gè)托盤約裝100 g粉葛,然后用聚乙烯保鮮膜封口包裝,置于5 ℃恒溫恒濕箱中貯藏,每隔2 d取樣一次測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo),每次測(cè)定各取每組樣品一托盤。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1褐變度測(cè)定參考譚誼談等[10]方法,稱取新鮮樣品1 g,切碎研磨后加入10 mL預(yù)冷蒸餾水,在25 ℃,6000×g離心20 min,取上清液待測(cè),以蒸餾水為對(duì)照,測(cè)定波長(zhǎng)410 nm處的吸光度,褐變度用10×A410 nm表示。

1.2.2.2苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性測(cè)定參照曹健康[11]的方法,稱取1 g樣品組織研磨,加入5 mL預(yù)冷的pH8.8硼酸緩沖液(含5 mmol/Lβ-巰基乙醇+1%聚乙烯吡咯烷酮),12000×g，4 ℃離心15 min,取上清待測(cè)。每個(gè)離心管中加入3.4 mL pH8.8硼酸緩沖液、0.5 mL 20 mmol/L L-苯丙氨酸溶液、0.1 mL酶提取液,搖勻,37 ℃保溫30 min,后立即加入0.1 mL 6 mol/L鹽酸終止反應(yīng),測(cè)定A290 nm。以每小時(shí)每克鮮樣品反應(yīng)體系吸光度增加0.01為一個(gè)PAL活性單位(U),單位為U/(h·g)。

1.2.2.3總酚含量測(cè)定參考王艷穎等[12]方法并作修改,以咖啡酸為標(biāo)準(zhǔn)品制得回歸方程為y=2.9664x+0.0002(R2=0.9928),以甲醇溶液作空白參比調(diào)零,取上述濾液于280 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度,酚類含量以(mg咖啡酸/g)表示。

1.2.2.4多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)及過(guò)氧化物酶(Peroxidase,POD)活性測(cè)定均參照譚誼談等[13]的方法。稱取1 g樣品于研缽中,立即加入6 mL預(yù)冷pH6.8的0.1 mol/L 磷酸緩沖液(含1%聚乙烯吡咯烷酮)冰浴研磨,12000×g、4 ℃下離心15 min,上清液為粗酶液,測(cè)定室溫條件下420 nm波長(zhǎng)處,反應(yīng)液1 min內(nèi)吸光度的變化。以每分鐘吸光度變化0.01為一個(gè)酶活力單位(U)。POD活性測(cè)定時(shí)則加入2.7 mL pH6.8的0.1 mol/L的磷酸緩沖液、0.1 mL 4%的愈創(chuàng)木酚、0.1 mL 0.5%H2O2和0.1 mL酶提取液,于室溫條件下測(cè)定反應(yīng)液在1 min內(nèi)波長(zhǎng)470 nm處吸光度的變化,以每分鐘吸光度變化0.01為一個(gè)酶活力單位(U)。

1.2.2.5丙二醛(malondialdehyde MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法進(jìn)行測(cè)定[14]。

1.2.2.6總黃酮含量測(cè)定參考張棋等[15]方法,以葛根素為標(biāo)準(zhǔn)品得回歸方程為y=11.647x+0.0072(R2=0.9977),稱取2 g新鮮樣品,加入10 mL預(yù)冷甲醇室溫避光靜置12 h,12000×g離心10 min,取上清液待測(cè)。每管加入4.3 mL蒸餾水,0.5 mL上述提取液,0.1 mL 10%氯化鋁,0.1 mL 1 mol/L乙酸鉀,室溫30 min后測(cè)定波長(zhǎng)415 nm處的吸光度。根據(jù)葛根素標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算總黃酮提取量,結(jié)果以葛根素當(dāng)量表示(mg葛根素/g)。

1.3　數(shù)據(jù)分析

2　結(jié)果與分析

2.1　氯化鈉處理對(duì)鮮切粉葛褐變度的影響

褐變度是酚類物質(zhì)被氧化成褐色聚合物的程度的表現(xiàn)[16]。從圖1可以看出,粉葛鮮切后在貯藏過(guò)程中褐變度不斷上升,顏色由白色逐漸變成深黃色,最后變成褐色乃至黑色。0.1 mol/L氯化鈉處理延緩了鮮切粉葛的褐變進(jìn)程,貯藏2 d時(shí),氯化鈉處理粉葛的褐變度(1.87)比對(duì)照粉葛(2.10)低10.9%,差異顯著(p<0.05)。貯藏10 d時(shí),氯化鈉處理粉葛的褐變度(3.01)僅為對(duì)照粉葛(4.36)的69%,差異達(dá)到極顯著水平(p<0.01),表明0.1 mol/L氯化鈉處理可有效延緩鮮切粉葛褐化。

圖1　0.1 mol/L NaCl處理對(duì)鮮切粉葛褐變度的影響Fig.1　Effect of 0.1 mol/L NaCl treatment on browning of fresh-cut Pueraria

2.2　氯化鈉處理對(duì)PAL和總酚含量的影響

PAL是與酚類物質(zhì)生物合成直接相關(guān)的酶,能夠?qū)⒈奖彼岱纸獬煞宇惡皖慄S酮等,而酚類物質(zhì)作為褐變底物可以被多酚氧化酶氧化形成褐色醌類物質(zhì)[4]。從圖2A可知,粉葛鮮切后刺激PAL活性不斷升高,在整個(gè)貯藏過(guò)程中氯化鈉處理和對(duì)照處理鮮切粉葛PAL活性呈不斷上升的趨勢(shì);貯藏前4 d變化緩慢,二者之間無(wú)顯著性差異;貯藏6 d時(shí),對(duì)照處理粉葛PAL活性急劇上升;貯藏結(jié)束時(shí),氯化鈉處理粉葛的PAL活性則顯著低于對(duì)照,僅為對(duì)照組的77.6%。由圖2B可知,在貯藏過(guò)程中鮮切粉葛總酚含量呈增加的趨勢(shì),氯化鈉處理顯著降低了貯藏過(guò)程中的總酚含量(p<0.05)。機(jī)械損傷大量呼吸引起代謝、糖代謝、能量代謝和苯丙烷類代謝途徑,提高呼吸代謝和能量代謝水平,為酚類物質(zhì)合成提供物質(zhì)和能量保障,在貯藏期前6 d,氯化鈉處理可能并非通過(guò)影響PAL活性來(lái)減少酚類物質(zhì)合成;在貯藏期后4 d,氯化鈉處理降低了PAL活性同時(shí)減少了酚類物質(zhì)的合成。

圖2　0.1 mol/LNaCl處理對(duì)鮮切粉葛PAL活性(A)和總酚含量(B)的影響Fig.2　Effect of 0.1 mol/L NaCl treatment on the activity of PAL(A)and content of total phenol(B)of fresh-cut Pueraria

2.3　氯化鈉處理對(duì)PPO和POD活性的影響

PPO和POD是果蔬中酶促褐變過(guò)程中兩個(gè)重要的酶,PPO催化酚類物質(zhì)氧化形成褐色物質(zhì),POD在H2O2存在下能催化酚類、類黃酮的氧化和聚合,導(dǎo)致組織褐變[17]。由圖3A可知,PPO活性在貯藏過(guò)程中呈現(xiàn)先升后降再升的趨勢(shì),對(duì)照組在2 d后PPO活性開始上升,至4 d時(shí)出現(xiàn)小峰值為3993.50 U·g-1·min-1;而氯化鈉處理組在4 d時(shí)PPO活性開始上升,至6 d時(shí)出現(xiàn)小峰值為4260.00 U·g-1·min-1,后緩慢下降至8 d,由此可見氯化鈉處理延緩了PPO活性的上升,較對(duì)照推遲2 d出現(xiàn)PPO活性小高峰。圖3表明,整個(gè)貯藏過(guò)程中POD活性先升高后降低,從貯藏期第2 d開始,較之對(duì)照,氯化鈉處理極顯著降低粉葛中POD活性(p<0.01)。說(shuō)明氯化鈉處理鮮切粉葛的褐變與POD活性存在較為密切的關(guān)系。

圖3　0.1 mol/L NaCl對(duì)鮮切粉葛PPO(A)和POD(B)活性的影響Fig.3　Effect of 0.1 mol/L NaCl treatment on the activities of PPO(A)and POD(B)of fresh-cut Pueraria

2.4　氯化鈉處理對(duì)丙二醛含量的影響

MDA是膜脂過(guò)氧化程度的指標(biāo),與組織褐變及細(xì)胞膜破壞程度及膜透性的改變有密切關(guān)系[18],圖4顯示,在鮮切粉葛整個(gè)貯藏過(guò)程中丙二醛含量總體呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),氯化鈉處理顯著減少了丙二醛的積累,在2、4、6、10 d時(shí)氯化鈉處理組的丙二醛含量顯著低于對(duì)照處理丙二醛含量(p<0.05),說(shuō)明氯化鈉處理可顯著降低鮮切粉葛中丙二醛含量進(jìn)而延緩粉葛褐變。

圖4　0.1 mol/L NaCl對(duì)鮮切粉葛丙二醛含量的影響Fig.4　Effect of 0.1 mol/L NaCl treatment on the content of MDA of fresh-cut Pueraria

表1　氯化鈉處理鮮切粉葛不同生理指標(biāo)之間的相關(guān)性分析Table 1　Correlation between different physiological indices in fresh-cut Pueraria with NaCl

注：**表示差異極顯著(p<0.01),*表示差異顯著(p<0.05),無(wú)*表示差異不顯著(p>0.05),n=6。

2.5　氯化鈉處理對(duì)總黃酮含量的影響

由圖5可知,在鮮切粉葛貯藏過(guò)程中,總黃酮含量呈現(xiàn)升-降-升的趨勢(shì),2 d時(shí)氯化鈉處理鮮切粉葛總黃酮含量出現(xiàn)小峰值0.019 mg葛根素/g,顯著高于對(duì)照;而對(duì)照組則在6 d時(shí)出現(xiàn)小峰值0.026 mg葛根素/g,顯著高于氯化鈉處理;在貯藏期4 d時(shí),氯化鈉處理與對(duì)照處理的總黃酮含量分別為0.012、0.016 mg葛根素/g,二者之間差異不顯著;在貯藏期8 d時(shí),氯化鈉處理與對(duì)照處理的總黃酮含量分別為0.016 mg葛根素/g和0.014 mg葛根素/g,二者之間差異不顯著,至貯藏期結(jié)束,氯化鈉處理鮮切粉葛的總黃酮含量顯著高于對(duì)照處理。

圖5　0.1 mol/L氯化鈉處理對(duì)鮮切粉葛總黃酮含量的影響Fig.5　Effect of 0.1 mol/L NaCl treatment on the content of total flavonoid of fresh-cut Pueraria

2.6　氯化鈉處理褐變度與褐變相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性分析

對(duì)氯化鈉處理鮮切粉葛褐變度與褐變相關(guān)的生理生化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析和顯著性檢驗(yàn),結(jié)果表明褐變度與總酚含量呈極顯著正相關(guān),與PAL活性呈顯著正相關(guān),與POD活性呈顯著負(fù)相關(guān),與PPO活性、MDA呈負(fù)相關(guān),但相關(guān)性不顯著(表1)?？偡雍颗c褐變度(極顯著)、PAL活性(極顯著)、MDA、PPO活性呈正相關(guān),與POD活性呈負(fù)相關(guān);PAL活性與褐變度(顯著)、總酚含量(極顯著)、MDA、PPO活性呈正相關(guān),與POD活性呈負(fù)相關(guān);POD活性與褐變度(顯著)、總酚含量、PAL、MDA、PPO活性呈負(fù)相關(guān);MDA與褐變度、總酚含量、PAL、PPO活性呈正相關(guān),與POD活性呈負(fù)相關(guān),PPO活性與褐變度、總酚、PAL、MDA呈正相關(guān),與POD活性呈負(fù)相關(guān)。

3　討論與結(jié)論

表面的褐變是制約鮮切粉葛品質(zhì)和貨架期的主要因素,大多發(fā)生在其近皮部位和中部的脈管中,氯化鈉做為一種低廉、廣泛應(yīng)用的食品添加劑可以有效降低鮮切粉葛的褐變度。

PAL是苯丙氨酸代謝途徑中的第一個(gè)酶,能夠分解苯丙氨酸經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)合成酚酶氧化底物酚類和類黃酮,升高的PAL活性可加速果蔬中的組織褐變。但高慧[19]等發(fā)現(xiàn)EBR處理鮮切蓮藕可降低PAL活性來(lái)減輕蓮藕褐變,同時(shí)Zhang[20]和Sun[21]發(fā)現(xiàn)用CO和H2O2處理鮮切藕片PAL活性的升高也可減輕蓮藕褐變。本實(shí)驗(yàn)表明,鮮切粉葛褐變發(fā)生與PAL活性、酚類物質(zhì)的含量呈極顯著正相關(guān),氯化鈉可顯著降低整個(gè)貯藏過(guò)程中的總酚含量進(jìn)而延緩粉葛褐變。PPO與POD是酶促褐變過(guò)程重要的兩個(gè)酶,在貯藏2～4 d內(nèi),氯化鈉處理顯著降低了PPO活性,使鮮切粉葛PPO活性高峰推遲2 d出現(xiàn),同時(shí)0.1 mol/L氯化鈉可通過(guò)降低POD活性進(jìn)而延緩鮮切粉葛的褐化。0.1 mol/L氯化鈉可降低鮮切粉葛貯藏過(guò)程中丙二醛含量,但鮮切粉葛褐變度與丙二醛含量呈不顯著正相關(guān)?？傸S酮是粉葛的主要活性成分,0.1 mol/L氯化鈉處理可促進(jìn)鮮切粉葛總黃酮初期積累,在貯藏期結(jié)束時(shí)維持鮮切粉葛較好的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

劉憶東等[22]發(fā)現(xiàn),PPO活性、總酚物質(zhì)含量和細(xì)胞膜透性是影響中華壽桃褐變的直接因素,鄒麗紅等[23]發(fā)現(xiàn)影響砂梨果肉褐變的主要因素是總酚含量及PPO活性,本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)總酚含量、PAL活性、POD活性與鮮切粉葛褐變呈顯著相關(guān),0.1 mol/L氯化鈉可通過(guò)降低總酚含量以及抑制POD活性來(lái)對(duì)鮮切粉葛起到一定的護(hù)色作用,作為一種無(wú)毒無(wú)害且成本低廉的抗褐變劑可得到推廣使用。

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