二種保鮮劑對紫山藥貯藏保鮮的效果研究

倪偉超，李 彪，段鵬飛，何守峰，劉 清，倪 穗

(寧波大學(xué) 海洋學(xué)院，浙江 寧波315211)

紫山藥(DioscoreaalataL.)，又稱紫蒔藥，紫參薯，因其肉質(zhì)為紫色而得名。又因其形狀不規(guī)則，有的有似腳板，又名腳板薯。紫山藥屬于薯蕷科(Dioscoreaeeae)山藥屬(Dioscorea)的蔓生草質(zhì)藤本，食用部位為細(xì)嫩柔滑的肉質(zhì)。紫山藥在我國自古就有種植，是一種藥食兼?zhèn)涞氖卟恕?/p>

目前在國內(nèi)，對紫山藥貯藏方法主要有埋藏、窖藏和筐藏3種，但主要以窖藏為主。但窖藏時間不長，后期容易出現(xiàn)腐爛敗壞、發(fā)芽等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響紫山藥的品質(zhì)。影響紫山藥窖藏的主要因素有溫度、濕度、氧氣含量、微生物含量以及機(jī)械損傷等。其中溫度、濕度是影響紫山藥窖藏的主要因素。古爭艷等[1]研究了不同貯藏方式對山藥品質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)溫度過低會使紫山藥受到低溫傷害，受凍表現(xiàn)為表皮褶皺、組織變色軟化，并漸漸腐爛敗壞。薛婧等[2]研究了山藥采后生理及貯藏技術(shù)，發(fā)現(xiàn)濕度在80%～85%時能較好的保持紫山藥的品質(zhì)。因此營造合適的溫度、濕度是貯藏紫山藥的重要措施。呼吸作用是紫山藥營養(yǎng)物質(zhì)消耗的主要原因，因此降低紫山藥貯藏環(huán)境中氧氣濃度是紫山藥保鮮的一個重要條件。微生物是導(dǎo)致紫山藥腐敗霉變的重要因素，在紫山藥貯藏前應(yīng)對貯藏環(huán)境進(jìn)行消毒滅菌，以降低微生物影響紫山藥貯藏時間。機(jī)械損傷是引起紫山藥變質(zhì)的直接原因，在挖掘紫山藥時、運(yùn)輸紫山藥過程中應(yīng)盡量避免人為對紫山藥的損傷。在普通白山藥的研究中目前常用一些保鮮劑來達(dá)到保鮮目的。如趙喜亭等[3]用1.0%的CaCl2溶液處理鐵棍山藥塊莖發(fā)現(xiàn)能較好低保持山藥塊莖水分，降低了褐變率，可溶性蛋白和可溶性總糖維持在較高水平，這說明氯化鈣具有保鮮作用。殼聚糖是近年來研究發(fā)現(xiàn)具有很好的保鮮效果的一種綠色保鮮劑。殼聚糖是(1，4) -2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，由甲殼素部分或者全部脫乙?；漠a(chǎn)物[4]。殼聚糖能在果蔬表面形成一層半透膜，具有一定的選擇透過性，能阻止外源氧氣進(jìn)入膜內(nèi)，從而降低了果蔬的有氧呼吸，同時有助于果蔬產(chǎn)生的CO2擴(kuò)散，避免出現(xiàn)無氧發(fā)酵[5]。殼聚糖在果蔬表明形成的膜加大了果蔬內(nèi)水分的擴(kuò)散阻力，阻止水分的轉(zhuǎn)移，防止水分蒸發(fā)，延緩其萎蔫[6]、保持較高的干物質(zhì)含量和果實(shí)硬度[7]。殼聚糖同時具有很好的抗菌性能，對幾十種細(xì)菌多種真菌的生長都具有抑制作用[8]。主要是殼聚糖在果蔬表面形成的膜能阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)菌，從而致使細(xì)菌無法生長[9]；殼聚糖擁有許多帶正電荷的氨基基團(tuán)與微生物細(xì)胞膜表面帶負(fù)電荷的物質(zhì)相互作用，導(dǎo)致微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)以及其他組成物質(zhì)發(fā)生泄漏，使得微生物死亡[10]。

本研究以CaCl2和殼聚糖為保鮮劑對新鮮的紫山藥進(jìn)行貯藏保鮮技術(shù)研究。以有效延長紫山藥的貯藏期，改善產(chǎn)品的口感，大大提高產(chǎn)品的附加值，并為今后科學(xué)地開發(fā)利用紫山藥資源提供技術(shù)方法。研究成果將對紫山藥的鮮食、加工等方面起到極大的推動作用，為這種特色植物更好地走向市場奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器設(shè)備

材料采自浙江省臺州市黃巖區(qū)農(nóng)戶田里，選取完整無傷口的新鮮紫山藥，進(jìn)行清洗、晾干。清洗時要注意盡量避免人為損傷紫山藥塊莖。

試劑純水、磷酸二氫鈉二水、磷酸氫二鈉十二水、愈創(chuàng)木酚、30%雙氧水、鄰苯二酚、乙醇、TCA、TBA、3,5二硝基水楊酸均為分析純；乙酸、乳酸、乙酰丙酸為食品級。

儀器設(shè)備高速冷凍離心機(jī)、離心機(jī)、紫外分光光度計(jì)、水浴鍋、分析天平、電子天平、電磁爐、研缽、25 mL刻度試管、折光儀、Y4硬度計(jì)、磁力攪拌器、噴壺。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

殼聚糖溶液制備：按1%的殼聚糖、1%的乙酸、1%的乳酸、1%的乙酰丙酸配制，在磁力攪拌器中攪拌均勻。

將紫山藥清洗干凈晾干，分別用純水、1%的氯化鈣溶液、1%殼聚糖溶液均勻噴在紫山藥塊莖表面，晾干，放入10 ℃的冷庫中保藏。

1.3 檢測指標(biāo)

1.3.1 失重率

電子天平(精確度±0.1 g)測定，分別測定貯藏前與貯藏后的重量，計(jì)算公式如下：失重率(%)=(貯藏前重量-貯藏后重量)/貯藏前重量×100[11]

1.3.2 硬度

Y-4硬度計(jì)測定。

1.3.3 可溶性固形物

折光儀測定。

1.3.4 丙二醛

參考李合生[12]的方法。

取1 g去皮紫山藥樣品加5 mL 10%的三氯乙酸研磨，5 600 r/min離心15 min，取上清液1 mL，再加4 mL0.5%的硫代巴比妥酸(TBA)，搖勻，沸水浴30 min，冷卻后再離心。以對照溶液為空白，分別在450 nm、532 nm、600 nm波長下測其吸光度值。并按公式C(μmol·L-1)=6.45(A532-A600)-0.65A450算出MDA的濃度，再算出單位鮮重中的MDA的含量：

MDA(μmol·g-1FW)=MDA濃度(μmol·g-1)×提取液體積(mL)/紫山藥鮮重(g)

1.3.5 還原糖

取1g紫山藥樣品，加入10 mL純水充分研磨，移至15 mL離心管中，50 ℃水浴20 min后5 600 r/min離心10 min，取2 mL提取液和1.5 mL3,5二硝基水楊酸到25 mL的刻度試管中，沸水浴5 min，冷卻后定容至25 mL，在540 nm下測定吸光度值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出還原糖的含量[13-14]。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：1 mg/mL 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液：準(zhǔn)確稱取 100 mg 分析純葡萄糖(預(yù)先在 80 ℃烘至恒重)，置于小燒杯中，用少量蒸餾水溶解后，定量轉(zhuǎn)移到 100 mL 的容量瓶中，以餾水定容至刻度，搖勻，冰箱中保存?zhèn)溆?。?支25 mL刻度試管，編號0～6，按下表操作。

表1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線制作表

將各管搖勻，在沸水浴中加熱5 min，取出后冷卻至室溫，再定容至25 mL，混勻。在540 nm波長下，用0號管調(diào)零，分別讀取1～6號管的吸光度。以吸光度為縱坐標(biāo)，葡萄糖毫克數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.6 過氧化物酶[15]

取1g紫山藥樣品，加5 mL 0.2 mol/l磷酸緩沖液，冰浴研磨，10 000 r/min 4℃離心15 min，取1 mL粗酶提取液、1 mL磷酸緩沖液、1 mL 0.25%愈創(chuàng)木酚和0.1 mL 0.75%過氧化氫，混勻，掃描3 min內(nèi)OD460nm的變化，以每分鐘變化0.1為1個酶活單位U，酶活性表示為U/g。

1.3.7 多酚氧化酶

參考郁志芳[16]取1g紫山藥樣品，加5 mL 0.2 mol/l磷酸緩沖液，冰浴研磨，10 000 r/min 4 ℃離心15 min，取0.1 mL粗酶提取液、2 mL磷酸緩沖液和2 mL鄰苯二酚溶液混勻，掃描2 min內(nèi)OD410nm的變化，以O(shè)D410nm每分鐘變化0.1為1個酶活單位U，酶活性表示為U/g。

1.3.8 霉變指數(shù)

按紫山藥表面腐爛程度分為0～5級。

0級—表面無生霉腐爛現(xiàn)象；1級—表面生霉面積在0～20%；2級—表面生霉腐爛面積在20%～40%；3級—表面生霉腐爛在40%～60%；4級—表面生霉腐爛在60%～80%；5級—表面生霉腐爛在80%～100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線

以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)品，測得葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1，由圖可看出R2達(dá)到0.999 7，說明本實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確度高，在實(shí)驗(yàn)室條件下得出的標(biāo)準(zhǔn)曲線是準(zhǔn)確的。

圖1 鐵還原力測定

2.2 保鮮劑對紫山藥貯藏期間失重率的影響

在貯藏期間，紫山藥失重的主要原因是通過表皮皮孔進(jìn)行的水分蒸發(fā)和呼吸作用的消耗有機(jī)物質(zhì)[17]。從圖2可看出：3組紫山藥的失重率隨著時間延長成逐漸上升的趨勢，并在第48天后對照組的失重率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其氯化鈣處理組和殼聚糖處理組。這表明CaCl2和殼聚糖均具有抑制紫山藥水分散失的作用，其中殼聚糖處理的紫山藥失重率最低，維持紫山藥水分效果尤為明顯。

圖2 紫山藥失重率對貯藏時間的變化

2.3 保鮮劑對紫山藥貯藏期間硬度的影響

硬度是紫山藥口感的重要評價標(biāo)準(zhǔn)。從圖3可看出，前期各處理組紫山藥的硬度變化差異較小且呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢，在第42天后處理組的硬度變化出現(xiàn)明顯差異，這可能是因?yàn)樽仙剿幨^多導(dǎo)致紫山藥硬度變大[18]；在第70天各處理組出現(xiàn)最大值，之后紫山藥的硬度開始逐漸下降，這可能是因?yàn)樽仙剿幈砻骈_始出現(xiàn)霉菌以及紫山藥本身的呼吸作用，導(dǎo)致紫山藥內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)的消耗從而降低了紫山藥的硬度。從圖3可發(fā)現(xiàn)在整個貯藏期間殼聚糖處理后的紫山藥硬度均比其他處理組高，因此可推斷殼聚糖處理的紫山藥在貯藏期間能保持紫山藥良好的口感。

圖3 紫山藥硬度隨貯藏時間的變化

2.4 保鮮劑對紫山藥貯藏期間可溶性固形物的影響

可溶性固形物含量是判斷果實(shí)貯藏過程中耐貯藏性的重要指標(biāo)，反映了果實(shí)在貯藏過程中可溶性糖等物質(zhì)的變化[19-20]。如圖4所示，在貯藏期間可溶性固形物含量呈逐漸下降的趨勢，同一時間各處理組的紫山藥可溶性固形物含量有明顯的差異，其中用殼聚糖處理的紫山藥可溶性固形物含量始終處于較高水平；CaCl2處理組的可溶性固形物含量也高于對照組，但低于殼聚糖處理組。這表明三組處理中用殼聚糖處理的紫山藥在貯藏過程中能有效減緩可溶性糖等物質(zhì)的消耗速度，降低可溶性固形物的損失。

圖4 紫山藥可溶性固形物隨儲藏時間的變化

2.5 保鮮劑對紫山藥貯藏期間丙二醛的影響

丙二醛(MDA)是植物細(xì)胞膜系統(tǒng)膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物之一，對細(xì)胞膜系統(tǒng)和多種生物功能分子有很強(qiáng)的破壞作用，丙二醛含量是判斷果蔬衰老腐敗程度的一個重要指標(biāo)[21]。如圖5所示，三組處理的紫山藥中丙二醛含量大體上呈現(xiàn)是逐漸上升的趨勢，表明此時紫山藥組織開始衰敗，細(xì)胞膜系統(tǒng)遭到破壞，半透性改變，從而使得MDA含量上升[22]。在貯藏期間，對照組紫山藥中MDA含量一直處于較高水平，CaCl2處理組MDA含量次之，殼聚糖處理組的MDA含量最低，這說明殼聚糖處理對紫山藥在貯藏期間減少M(fèi)DA產(chǎn)生，延緩紫山藥衰老有較好的效果。

圖5 紫山藥丙二醛隨儲藏時間的變化

2.6 保鮮劑對紫山藥貯藏期間還原糖的影響

還原性糖主要來源是多糖物質(zhì)和其他一些大分子物質(zhì)的降解產(chǎn)物，是果蔬貯藏過程中生理生化代謝中重要的指標(biāo)[23]。從圖6中可看出，在貯藏期間，三組處理的紫山藥還原性糖均呈現(xiàn)上升的趨勢，還原性糖含量高表明紫山藥代謝旺盛，這說明紫山藥在貯藏過程中紫山藥中營養(yǎng)物質(zhì)被分解。如圖，殼聚糖處理的紫山藥還原糖含量一直低于對照組和CaCl2處理組紫山藥還原糖含量在第98天時，殼聚糖處理組紫山藥還原糖含量(12.67 mg/g)遠(yuǎn)低于對照組(24.66 mg/g)，這表明殼聚糖在紫山藥貯藏過程中有效保存紫山藥營養(yǎng)物質(zhì)，避免營養(yǎng)物質(zhì)分解。

圖6 紫山藥還原糖隨儲藏時間的變化

2.7 保鮮劑對紫山藥貯藏期間霉變指數(shù)的影響

霉變和腐爛是紫山藥貯藏面臨最大的問題，不僅影響紫山藥營養(yǎng)價值、口感，同時降低了貨架期。如表2所示，紫山藥在貯藏前期，并未出現(xiàn)霉變，但在第42天對照組和CaCl2處理組的紫山藥開始出現(xiàn)輕微的霉變，殼聚糖處理組在第56天開始出現(xiàn)輕微霉變，這可能是取樣時出現(xiàn)的交叉感染。在貯藏第98天后，對照組紫山藥出現(xiàn)大面積的霉變現(xiàn)象，霉變指數(shù)達(dá)到了4.33，這表明對照組紫山藥已經(jīng)嚴(yán)重霉變；殼聚糖處理組紫山藥霉變指數(shù)僅為1.33，這說明殼聚糖在紫山藥貯藏過程中明顯抑制微生物的生長，阻止病原菌侵入紫山藥，避免紫山藥腐敗。

表2 紫山藥霉變指數(shù)隨儲藏時間的變化

2.8 保鮮劑對紫山藥貯藏期間多酚氧化酶的影響

PPO是果蔬中一般都存在的一種酶，能催化多種酚類物質(zhì)氧化成醌類物質(zhì)，然后再聚集形呈褐色、棕色或黑色的聚合物，并隨著時間的堆積引發(fā)褐變，因此，PPO是引起果蔬褐變的主要因素之一[24-25]。如圖7所示，在貯藏期間，三組處理的紫山藥PPO活力總體趨勢大致相同，先降后升再降的趨勢。形成這原因可能在運(yùn)輸過程中對紫山藥表面造成一定的損傷，導(dǎo)致紫山藥組織與氧氣接觸，底物和氧氣的充足使得PPO活力表現(xiàn)較高。經(jīng)過保鮮處理后紫山藥表面與氧氣隔絕，放入冷庫后隨著環(huán)境溫度的降低，致使紫山藥的PPO活力也降低。但隨著保藏時間的延長，低溫逐漸破壞了紫山藥細(xì)胞膜完整性，導(dǎo)致PPO大量外泄表現(xiàn)出較高的PPO酶活力[26]。如圖，對照組和CaCl2處理組均在第56天PPO活力達(dá)到峰值，殼聚糖處理組在第28天到達(dá)最大值。三組處理紫山藥中，殼聚糖處理組的PPO活力一直處于5 U/g以下，遠(yuǎn)低于對照組和CaCl2處理組，這說明殼聚糖在紫山藥儲藏期間能有效抑制PPO活力防止紫山藥褐變。

圖7 紫山藥多酚氧化酶隨儲藏時間的變化

2.9 保鮮劑對紫山藥貯藏期間過氧化物酶的影響

POD是果蔬中一種重要氧化還原酶，能分解果蔬組織中低濃度H2O2，減少果蔬組織中過氧化物的積累，防止果蔬細(xì)胞膜系統(tǒng)膜脂過氧化和膜結(jié)構(gòu)的完整性，從而減緩了果蔬衰老[27]。如圖8，在貯藏期間，三組處理紫山藥中POD活力總體趨勢大致相同，先降后升再曲玉降低的趨勢，起初POD活力高可能是因?yàn)樵谕诰蜻\(yùn)輸清洗過程中環(huán)境等因素對紫山藥造成損傷，POD活力高能有效減少過氧化作用對膜系統(tǒng)的損傷，有效保證紫山藥品質(zhì)；當(dāng)放入冷庫時，溫度降低且環(huán)境人為對紫山藥的損害減少，POD活力開始所降低，但隨著一直處于低溫，低溫傷害漸漸開始凸顯，POD活力開始逐漸上升，這降低了低溫對紫山藥的傷害[26]。之后POD活力開始緩慢降低，可能是因?yàn)樽仙剿幈砻婷棺?，微生物入侵?dǎo)致紫山藥細(xì)胞組織破壞降低了酶活。如圖，用殼聚糖處理的紫山藥POD活力明顯高于其他兩個處理組，在第70天POD活力達(dá)到峰值(25.75 U/g)，這表明殼聚糖在紫山藥貯藏過程中能有效保持POD活力，減少外部環(huán)境和內(nèi)部微生物對紫山藥的破壞，延緩紫山藥腐敗衰老。

圖8 紫山藥過氧化物酶隨儲藏時間的變化

3 小 結(jié)

由于紫山藥在貯藏期間尤其是后期容易發(fā)霉、腐敗，失水過多導(dǎo)致紫山藥表皮褶皺，充分影響了紫山藥的營養(yǎng)價值和食用價值，同時，季節(jié)性的缺點(diǎn)掣肘了紫山藥大面積的種植。探究紫山藥貯藏保鮮能很好地延伸紫山藥食用時間，擴(kuò)大紫山藥的經(jīng)濟(jì)價值。

本文首次研究了CaCl2和殼聚糖對紫山藥貯藏保鮮方面的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，CaCl2和殼聚糖對紫山藥貯藏均有保鮮效果，但殼聚糖保鮮效果要優(yōu)于CaCl2，能有效調(diào)節(jié)紫山藥在貯藏期間的生理生化活動，保持其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和食用品質(zhì)。在貯藏期間，殼聚糖能有效抑制紫山藥的PPO活性，減少酚類物質(zhì)的累積，保持紫山藥組織顏色鮮紫；能降低紫山藥MDA的堆積，保持紫山藥細(xì)胞膜完整性；維持較高的POD活力，延緩紫山藥組織衰老；殼聚糖涂抹能在紫山藥表面形成一層半透膜，阻礙紫山藥水分散失，減少紫山藥內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和呼吸消耗，保持紫山藥硬度，并且可以阻止病菌入侵紫山藥，防止紫山藥表面發(fā)生霉變。因此殼聚糖在紫山藥貯藏保鮮方面顯示出優(yōu)異的性質(zhì)。