氧化白藜蘆醇對鮮切馬鈴薯褐變的抑制作用

孟祥春，黃澤鵬，黎家妍，鄒 永

（1.廣東省農業(yè)科學院果樹研究所，農業(yè)部南亞熱帶果樹生物學與遺傳資源利用重點實驗室，廣東廣州 510640；2.中山大學藥學院，廣東廣州 510006）

鮮切馬鈴薯是指經過原料選擇、清洗、去皮和切分、護色、脫水、包裝等處理后的方便產品，可食率高達100%?？芍苯庸┎惋嫎I(yè)使用或用于食品加工，對食品加工企業(yè)來說，具有方便、經濟、衛(wèi)生等優(yōu)點。褐變嚴重影響鮮切馬鈴薯產品的品質，引起褐變的主要原因是馬鈴薯塊莖含有多酚氧化酶（PPO），鮮切過程中內源性多酚類底物及酚類衍生物在酶的催化作用下氧化聚合成黑色素[1]。另外，切割傷害導致馬鈴薯呼吸作用和代謝反應加快，切割面易受微生物感染，也使整體品質下降，商品價值降低[2]。然而，切分后有效的清洗處理和低溫貯藏可最大程度地抑制褐變和微生物生長，保持鮮切產品的品質，延長貯藏和貨架期[3-4]。目前，控制褐變和微生物感染主要依賴化學方法，清洗主要局限于使用抗氧化劑（檸檬酸、抗壞血酸、4-己基間苯二酚等），酸性化合物（L-半胱氨酸、檸檬酸、苯甲酸等）[5-6]，消毒殺菌主要采用含氯制劑、過氧化氫、臭氧等方式[7-8]。含氯消毒劑價格便宜，但容易造成殘留隱患，并影響產品的風味及品質。臭氧清洗的殺菌效果不明顯，且使用成本高。過氧化氫不穩(wěn)定，在水中容易分解，作用時效短，且對一些果蔬表面產生氧化作用。近年來，鮮切果蔬防褐變和殺菌的研究方向傾向于天然、高效、無殘留，且對人體及環(huán)境無危害的工藝，如熱處理、輻照處理、天然活性產物等。

氧化白藜蘆醇是一種重要的活性天然產物，是反式二苯乙烯類天然產物白藜蘆醇的2'-羥基化衍生物。近年來的研究證實，作為白藜蘆醇同系物，氧化白藜蘆醇同樣具有多種有益的生物活性，如具有酪氨酸酶抑制活性，可抑制黑色素生成[9-10]、果蔬防腐抗菌活性[11]、抗單純和水痘帶狀皰疹病毒等活性[12]，同時還具有抗炎消腫[13]、抗氧化[14]、抗細胞凋亡及神經保護等作用[15]，已成為天然活性物質中的研究熱點[16-17]。但到目前，國內外鮮見關于氧化白藜蘆醇處理對鮮切果蔬褐變和抗氧化系統(tǒng)的變化研究。

氧化白藜蘆醇主要存在于?？萍暗日湎≈参镏衃18]，其天然來源十分有限，并且提取技術要求高，產量極低，不能滿足市場的大量需求。因此，人工合成是解決來源、使其可廣泛應用的有效途徑。孫洪宜等人[19]以3,5-二羥基苯乙酮為原料，化學合成獲得氧化白藜蘆醇，方法簡便、廉價。試驗以鮮切馬鈴薯為材料，評價合成氧化白藜蘆醇產品防褐變的功效，以期為氧化白藜蘆醇的進一步工業(yè)化生產及其在果蔬防腐保鮮領域的開發(fā)應用提供依據(jù)，也為果蔬的鮮切加工及保鮮提供新工藝技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯，購自廣州江南果蔬批發(fā)市場，挑取形狀、大小均等一致、無機械傷和病蟲害的，經水洗及1%次氯酸溶液表面殺菌后，用PE保鮮袋包裝放入4℃貯藏箱冷藏（預處理），備鮮切加工使用；氧化白藜蘆醇，中山大學藥學院提供，分子式為C14H12O4，純度 ＞98%。

抗壞血酸VC、間苯二酚，均為食品級；酶活性分析所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

3-18K型高速冷凍離心機，德國Sigma公司產品；UV-1800型分光光度計，日本島津公司產品；JJ-1000型電子天平，梅特勒-托利多產品；FZ102型微型植物粉碎機、DHG-9023A型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海一恒電子公司產品；LS-B50L型高壓蒸汽滅菌鍋，濟南博華儀器有限公司產品；MIR-554-PC型恒溫箱，日本三洋公司產品；SWCJ1CU型超凈工作臺，上海巴坎實業(yè)有限公司產品；5810R型離心機、Bio Spectrometer basic分光光度計，德國Eppendorf公司產品；Bio-rad 680型酶標儀，美國伯樂公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 馬鈴薯切片的處理

經預處理的馬鈴薯去皮后切分為4～5 mm厚的薄片，分別用質量分數(shù)0.005%，0.010%和0.020%的氧化白藜蘆醇清洗處理5 min，離心脫水后用一次性托盤加保鮮膜包裝，然后于4～5℃下低溫貯藏。正對照（CK+）為0.01%4-己基間苯二酚+0.5%VC鈉的處理，未處理對照（CK-）為相同時間的清水處理。

1.3.2 馬鈴薯切片表面色差的測定

采用CIE L*a*b*色差體系測定馬鈴薯切片的表面色差。L*值表示樣品表面的明亮度，是貯藏過程中由于酶促褐變或色素聚集引起切割表面變暗的一個指標性參數(shù)，L*值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，a*值越大，褐變越嚴重。Rojas Grau M A等人認為L*值、a*值、總容差△E*值（以公式1計算得到）和色相角Ho值（以公式2計算得到）均是表征褐變程度的重要參數(shù)，因此選用L*值、a*值、ΔE*值和Ho值來評價氧化白藜蘆醇抗鮮切馬鈴薯的褐變程度。L*值、Ho值的下降，a*值或△E*值的升高意味著褐變發(fā)生。馬鈴薯切片從低溫貯藏箱中取出后在室溫條件下平衡1 h，然后在室溫條件下進行色差的測定。

1.3.3 整體感官品質（Overall Visual Quality，OVQ）評價

一般認為，OVQ是影響鮮切產品貨架期的重要指標；整體感官品質評價由經過培訓的專業(yè)小組人員對鮮切馬鈴薯進行評分，按照標準對樣品的色澤、氣味及可接受程度進行打分，分值范圍1～9分：9分為非常好，7分為很好，5分為好（適銷性的極限），3分為一般（使用性的極限），1分為差（不可食用）。

1.3.4 多酚氧化酶（PPO）、絡氨酸酶（TYE）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（CAT） 活性的測定

采用蘇州科銘生物技術有限公司的TYE、PPO、SOD和CAT檢測試劑盒分別進行測定。粗酶液的提?。喝?0 g的馬鈴薯組織，加入50 mL預冷的提取液，立即進行冰浴勻漿，以轉速12 000 r/min離心15 min（4℃），上清液即為酶活性測定所需酶液。反應體系均分別按照試劑盒說明書進行，于波長470 nm（TYE），525 nm（PPO），560 nm（SOD），240 nm（CAT） 處測定吸光度。一個TYE/PPO活力單位定義為每1 g鮮質量組織在每1 mL反應體系中每分鐘A470/A525變化0.005的酶活，一個SOD活力單位定義為在反應體系中抑制百分率為50%時，反應體系中每克鮮質量組織的SOD活性，一個CAT活力單位定義為每1 g鮮質量組織每1 min催化1 nmol H2O2降解的酶活，單位均為U/g·FW。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)處理及圖像繪制采用Office EXCEL軟件，每個處理和評估期進行3次重復，用DPS 7.05統(tǒng)計軟件的Duncan's新復極差法比較處理間的差異顯著性 （p≤0.05）。

2 結果與分析

2.1 氧化白藜蘆醇清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期切面色差的影響

不同清洗處理對馬鈴薯切片表面色差L*值（a）、a*值（b）、ΔE*值（c） 和H0值（d） 的影響見圖1。

圖1（a） 顯示隨貯藏時間的延長，水清洗負對照組（Control-H2O） L*值下降最快（貯藏末期為58），而正對照4-己基間苯二酚及抗壞血酸鈉復配處理組（4-Hexyl+VC） 及3個質量分數(shù)的氧化白藜蘆醇處理組的L*值在整個貯藏期內都保持在較高水平 （貯藏末期為 66～68），且無顯著差異 （p＞0.05）。整個貯藏期內各處理組的a*值都呈上升趨勢，但Control-H2O組的a*值上升幅度最大，其他處理組呈緩慢上升趨勢。a*值越大，表明樣品的紅色越多，褐變程度越嚴重，4-Hexyl+VC及氧化白藜蘆醇處理組的a*值在整個貯藏期內都明顯低于Control-H2O（圖1（b））。ΔE*值表征切割面總色差變化，如圖1（c） 所示，氧化白藜蘆醇處理組的ΔE*值顯著低于于Control-H2O，變化趨勢與a*值類似。Ho值代表樣品的色度，能有效反應切面的顏色和外觀，貯藏1 d時，各樣品的Ho值都未有明顯變化，貯藏3 d時，Control-H2O的Ho值急劇降低至最低水平，表明切面嚴重褐變。而其他幾個處理的Ho值在整個貯藏期內都未發(fā)生明顯變化，不同處理組之間差異不顯著（圖1（d）） （p＞0.05）。表明鮮切馬鈴薯切分后用含氧化白藜蘆醇的水清洗處理能有效地保持馬鈴薯切割面的色澤，其作用效果同4-Hexyl+VC的效果類似。

圖1 不同清洗處理對馬鈴薯切片表面色差L*（a）、a*（b）、ΔE*（c） 和H0（d） 值的影響

2.2 氧化白藜蘆醇清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期整體感官品質（OVQ） 的影響

不同清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期整體感官品質（OVQ） 變化的影響見表1。

總的來說，隨著貯藏時間的延長，所有樣品的OVQ值都逐漸下降，水清洗負對照（Control-H2O）在貯藏3 d時降低至5分，已經是適銷性的極限，5 d時降到了1分，完全失去了食用價值。而氧化白藜蘆醇及4-Hexyl+VC處理組OVQ值在3 d和5 d均大于等于7分，在很好和非常好之間。貯藏7 d和9 d時，4-Hexyl+VC處理組的OVQ值分別下降至5分和4分，而氧化白藜蘆醇處理組的OVQ值均大于5分，其中以質量分數(shù)0.010%和0.020%的氧化白藜蘆醇處理組的整體感官品質表現(xiàn)最好，7 d時仍為7分（很好），9 d時為6分（在好和很好之間），仍保持有一定的適銷性。OVQ的評價表明氧化白藜蘆醇能有效保持鮮切馬鈴薯的整體品質，延長貨架期至7 d左右，其中以0.010%氧化白藜蘆醇的效果最好，樣品的整體可接受度最強。

表1 不同清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期整體感官品質（OVQ） 變化的影響/分

2.3 氧化白藜蘆醇清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期PPO和TYE活性的影響

馬鈴薯塊莖含有多酚氧化酶（PPO），鮮切過程中內源性多酚類底物及酚類衍生物在PPO的催化作用下氧化聚合產生黑色素，是引起褐變的主要原因。

不同清洗處理對馬鈴薯切片過氧化物酶（POD）活性的影響見圖2。

圖2 不同清洗處理對馬鈴薯切片過氧化物酶（POD） 活性的影響

由圖2可以看出，貯藏3 d和5 d時，4-Hexyl+VC和氧化白藜蘆醇處理組的PPO活性均明顯低于Control-H2O；貯藏5 d時，由于Control-H2O處理組褐變程度增強，PPO活性急劇升高，因此同其他處理組的差異最為明顯；5 d時，4-Hexyl+VC和0.005%處理組的PPO活性均高于3 d，而0.010%氧化白藜蘆醇處理組5 d時的PPO活性較3 d有所降低。說明馬鈴薯中PPO活性越高，褐變速度越快，氧化白藜蘆醇處理能明顯抑制PPO活性的增強，從而延緩褐變產生。

TYE也是多酚類氧化酶的一種，能催化單酚類物質氧化生成黑棕色素沉淀，果蔬組織則呈現(xiàn)為褐變，因此果蔬組織的褐變會隨著TYE活性的增加而增強。馬鈴薯塊莖中也富含酪氨酸酶。

不同清洗處理對馬鈴薯切片絡氨酸酶（TYE）活性的影響見圖3。

圖3 不同清洗處理對馬鈴薯切片絡氨酸酶（TYE）活性的影響

由圖3可以看出，鮮切馬鈴薯低溫貯藏3 d時，各處理組的TYE活性大小順序為Control-H2O＞4-Hexyl+VC＞0.010%氧化白藜蘆醇＞0.005%氧化白藜蘆醇，且2個質量分數(shù)氧化白藜蘆醇處理組的TYE活性差異不大，0.005%處理組的TYE活性分別比同時期Control-H2O和4-Hexyl+VC處理組的降低28.8%和21.0%。貯藏5 d時，同一處理組的TYE活性均比3 d時明顯升高，不同處理間TYE活性差異減小，但仍以Control-H2O的TYE活性最高，這與其褐變程度較3 d時增強密切相關。結果顯示，馬鈴薯鮮切后用氧化白藜蘆醇處理能一定程度地抑制TYE活性，從而減緩自身組織的褐變。

2.4 氧化白藜蘆醇清洗處理對鮮切馬鈴薯貯藏期SOD和CAT活性的影響

不同清洗處理對馬鈴薯切片超氧化物歧化酶（SOD） 活性的影響見圖4，不同清洗處理對馬鈴薯切片過氧化物酶（CAT）活性的影響見圖5。

圖4 不同清洗處理對馬鈴薯切片超氧化物歧化酶（SOD） 活性的影響

圖5 不同清洗處理對馬鈴薯切片過氧化物酶（CAT） 活性的影響

由圖4可以看出，鮮切馬鈴薯低溫貯藏3 d時，0.010%氧化白藜蘆醇處理組的SOD活性最高，是未處理對照組（Control-H2O） 的2.52倍，4-Hexyl+VC和0.005%氧化白藜蘆醇處理組的SOD活性差異不大，但均比Control-H2O的SOD活性增加54.8%和52.2%。貯藏5 d時，0.010%氧化白藜蘆醇處理組的SOD活性降低至與Control-H2O同一水平，但4-Hexyl+VC和0.005%氧化白藜蘆醇處理組的SOD活性仍顯著高于未處理對照，分別是其1.72倍和1.94倍。結果顯示，氧化白藜蘆醇能夠增強鮮切馬鈴薯切片組織的SOD活性，增強其對創(chuàng)傷的抗性，從而減緩其可能造成的組織褐變。

由圖5可以看出，馬鈴薯經切分、漂洗、瀝水、包裝后，低溫貯藏3 d時，0.010%氧化白藜蘆醇（OxyResv） 清洗處理的 CAT活性同水清洗對照（CK-H2O）在同一水平，其他2種清洗處理馬鈴薯切片的CAT活性明顯高于CK-H2O，分別比CK-H2O增加了57.17%和94.07%。當貯藏期至5 d時，除0.005%氧化白藜蘆醇的CAT活性低于同處理下3 d的，另外3個處理均明顯高于3 d。5 d時不同處理間CAT活性的差異比較顯示，經質量分數(shù)0.005%和0.010%氧化白藜蘆醇的水清洗處理的馬鈴薯切片CAT活性在同一水平，仍高于水對照（CK-H2O），但均低于正對照間苯二酚和異抗壞血酸鈉（Hexyl+VC）處理的樣品。結果顯示，氧化白藜蘆醇能夠增強鮮切馬鈴薯切片CAT活性，提高其對組織褐變的抵抗能力，其中以質量分數(shù)0.005%氧化白藜蘆醇最為合適。

3 結論

氧化白藜蘆醇清洗處理能夠延緩鮮切馬鈴薯切面褐變，較好地保持總的感官品質（OVQ），延長貯藏貨架期至7 d，同4-己基間苯二酚+VC的效果等同，在保持總的OVQ方面的效果甚至更優(yōu)越。其主要的生理機制可能是：氧化白藜蘆醇清洗處理一定程度地影響鮮切馬鈴薯的貯藏生理?？傮w來說，降低TYE和PPO活性，維持較高的CAT和SOD活性，而氧化白藜蘆醇清洗處理樣品的POD活性無規(guī)律性變化。

從安全環(huán)保和可大量獲得的角度講，氧化白藜蘆醇可用于鮮切馬鈴薯，甚至其他鮮切果蔬的清洗防腐，可考慮作為一種新型的抗氧化劑和消毒殺菌劑在生產實踐中應用。今后的研究要著重于使用氧化白藜蘆醇模擬實際工廠產業(yè)化生產中工藝參數(shù)及條件的探索。另外，鮮切果蔬褐變的化學抑制往往以單一種產品的處理效果不夠理想，因此值得進一步研究提高氧化白藜蘆醇的利用有效性，比如可同其他天然、可食的涂膜材料復配成涂膜保鮮劑，或同其他抗氧化或消毒殺菌組分復配以增強其防褐和抑菌效果。