薇菜天然復(fù)配保鮮劑配方的優(yōu)化 及其對薇菜貯藏期生理指標(biāo)的影響

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(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,黑龍江哈爾濱 150030)

在東北地區(qū)人們常說的薇菜是指分株紫萁(OsmundacinnamomeaL. var.asiaticaFernald),別名有桂皮紫萁、牛毛廣等,為紫萁科紫萁屬。薇菜中含有多種營養(yǎng)物質(zhì),包括黃酮類、多糖、甾酮類等成分[1-2]。薇菜具有殺蟲、抗菌、抗病毒、提高免疫力等功效,能潤肺理氣、清熱解毒、利尿鎮(zhèn)痛,具有很高的藥用價(jià)值[3-4]。薇菜的生長季節(jié)性較強(qiáng),一般成熟于4～6月,采后容易老化腐爛,不易貯藏。目前,對于薇菜的保鮮方式主要是脫水制成薇菜干后再進(jìn)行其他處理,所加工成的食品如薇菜軟罐頭、軟包裝水煮薇菜、即食薇菜等均利用薇菜干制[5-7],這些方式容易影響薇菜的營養(yǎng)價(jià)值和口感,且不適宜短期貯藏銷售,消費(fèi)者不易買到新鮮的薇菜。

目前我國普遍使用的保鮮劑都是化學(xué)殺菌劑,隨著消費(fèi)者對食品安全要求的提高,越來越多的天然保鮮劑開始應(yīng)用于果蔬保鮮。川陳皮素、茶多酚、殼聚糖均是效果較佳的天然保鮮劑。川陳皮素是一種黃酮類化合物,可以從天然植物中提取,也可采用化學(xué)合成[8]。川陳皮素對于癌細(xì)胞具有抑制作用,能清除自由基,具有抗氧化能力。已有試驗(yàn)[9-10]證明川陳皮素對于常見果蔬致病菌和霉菌具有抑制作用,將橙皮提取物噴霧到保鮮紙上包裝番茄,可以對番茄進(jìn)行保鮮貯藏。茶多酚為茶葉中含有的多酚類物質(zhì),主要成分為兒茶素,具有抗氧化、抑制腫瘤等作用。作為一種天然食品保鮮劑,茶多酚能清除自由基,延長果蔬的貨架期[11],馮文婕等[12]將茶多酚與其他保鮮劑結(jié)合,能提升草莓品質(zhì),具有明顯的保鮮效果。殼聚糖是一種天然高分子多糖,具有良好的抑菌性和成膜性,可以在果蔬表面形成半透膜,調(diào)節(jié)果蔬內(nèi)部環(huán)境,達(dá)到延緩果蔬呼吸速率,減少重量損失延長保質(zhì)期等目的[13]。陳娜等[14]利用中藥復(fù)方-殼聚糖保鮮液對葡萄進(jìn)行保鮮,能夠較好的保留葡萄的營養(yǎng)成分。

本實(shí)驗(yàn)以東北地區(qū)的薇菜為原料,將川陳皮素、茶多酚和殼聚糖三種保鮮劑通過單因素及正交試驗(yàn)篩選適合薇菜的復(fù)合保鮮劑配方,在此基礎(chǔ)上,以不加保鮮劑處理的薇菜為對照,探究復(fù)合保鮮劑對薇菜的保鮮效果,以解決薇菜在貯藏過程中易老化、腐爛等問題,為薇菜的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

薇菜(長度為20～25 cm、成熟度適當(dāng)、無病蟲害、無機(jī)械損傷；噴灑一定濃度的保鮮劑，28 ℃溫度下晾干30 min，用PE保鮮袋包裝置于4 ℃冰箱保存) 黑龍江省伊春市新青林業(yè)局；砂糖橘 哈爾濱市哈達(dá)果蔬批發(fā)市場；茶多酚、殼聚糖 哈爾濱市德美實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)銷有限公司；蒽酮 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2,6-二氯靛酚鈉、愈創(chuàng)木酚 天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；濃硫酸 哈爾濱理工化學(xué)試劑有限公司；POD酶、PPO酶 安徽酷爾生物工程有限公司；鄰苯二酚 上海易恩化學(xué)技術(shù)有限公司；纖維素酶、果膠酶 上海源葉生物科技有限公司；磷酸緩沖溶液 深圳市尚品科技有限公司；妙潔PE保鮮袋 哈爾濱市南崗區(qū)家樂福超市。

LGJ-1A-50真空冷凍干燥機(jī) 北京亞泰科隆儀器技術(shù)有限公司;722可見分光光度計(jì) 上海佑科儀器儀表有限公司;JA1003電子天平 上海舜宇恒平科器有限公司;RE-5230旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 上海亞榮生化儀器廠;SHZ-Ⅲ型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化儀器廠;G70D20CN1P-D2微波爐 格蘭仕微波電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

1.2.1.1 不同濃度的川陳皮素對薇菜生理指標(biāo)的影響 川陳皮素的提取:參照本實(shí)驗(yàn)室前期研究成果[15],將橘皮置于烘干箱中在40 ℃溫度下烘干24 h,用粉碎機(jī)粉碎(60目),在橘皮粉中加入5%復(fù)合酶(纖維素酶與果膠酶比例1∶1)50 ℃溫度下酶解1.5 h。采用微波輔助浸提,乙醇濃度70%,固液比1∶20,微波功率240 W,微波時(shí)間75 s,微波3次,取出后在室溫下自然冷卻,置于-40 ℃的冰柜下保存12 h,利用凍干機(jī)凍干12 h,取出后研磨成粉。

將不同濃度的川陳皮素(0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L)噴灑于薇菜上,使用PE保鮮袋包裝置于4 ℃的冰箱中,貯藏9 h后進(jìn)行第一次指標(biāo)測定,此后每3 d進(jìn)行感官評價(jià)、測定各組薇菜的葉綠素含量和VC含量,共15 d。每個(gè)處理重復(fù)3次,結(jié)果取平均值,選取第6 d的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的依據(jù)。

1.2.1.2 不同濃度的茶多酚對薇菜生理指標(biāo)的影響 將不同濃度的茶多酚(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g/L)噴灑于薇菜上,使用PE保鮮袋包裝置于4 ℃的冰箱中,其余操作用1.2.1.1。

1.2.1.3 不同濃度的殼聚糖對薇菜生理指標(biāo)的影響 將不同濃度的殼聚糖(0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g/L)噴灑于薇菜上,使用PE保鮮袋包裝置于4 ℃的冰箱中,其余操作同1.2.1.1。

1.2.2 復(fù)合保鮮劑配方的確定 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,對添加茶多酚濃度、川陳皮素濃度、殼聚糖濃度進(jìn)行L9(34)三因素三水平的正交試驗(yàn)，正交表設(shè)如表1。以薇菜貯藏6 d后的感官評分、葉綠素及VC含量的綜合分?jǐn)?shù)(包含感官評分、葉綠素含量評分、VC含量評分,分別各占比重0.4、0.3、0.3)作為評價(jià)指標(biāo),篩選復(fù)合保鮮劑配方。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.3 復(fù)合保鮮劑保鮮效果的測定 川陳皮素的提取與1.2.1.1相同,通過正交試驗(yàn)的結(jié)果配制復(fù)合保鮮劑,將各試劑按比例混合,加入蒸餾水溶解置于噴瓶中,并噴灑于薇菜上,使用PE保鮮袋包裝置于4 ℃的冰箱中保存16 d,每2 d進(jìn)行感官評價(jià),測定各組薇菜的葉綠素、VC及可溶性糖含量,檢測POD及PPD活性,以不添加保鮮劑的薇菜做對照。每個(gè)處理重復(fù)3次,結(jié)果取平均值。

1.2.4 測定指標(biāo)與方法

1.2.4.1 感官評價(jià) 由10名感官評價(jià)員對薇菜的色澤、質(zhì)地、風(fēng)味及腐爛程度進(jìn)行感官評價(jià),評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 薇菜感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standards for Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald

1.2.4.2 葉綠素含量的測定 采用曹建康等[16]的方法測定。在研缽中稱取1 g薇菜樣品,加入適量石英砂、碳酸鈣,并加入5 mL 90%乙醇溶液充分研磨,靜置5 min,過濾至50 mL棕色容量瓶中,用90%的乙醇定容至50 mL,利用紫外分光光度計(jì)分別在在663和645 nm波長下測量其吸光值,實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次。

葉綠素總量(mg/g)=[(20.29×A645+8.05×A663)×V]/(1000×M)

式中：V為提取液總體積(mL);M為薇菜鮮重(g)。

1.2.4.3 VC含量測定 稱取薇菜10 g,加入少量2%草酸用研缽磨成漿,過濾后將濾液轉(zhuǎn)入25 mL容量瓶后用2%草酸定容;吸取0.1 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)VC溶液1.0 mL于100 mL錐形瓶中,加入1%草酸9.0 mL,用微量滴定管以0.1%的2,6-二氯酚靛酚滴定至淡紅色,并保持15 s為滴定終點(diǎn)。平行測定3次,樣品取10.0 mL與錐形瓶中,滴定方法同前。

1.2.4.5 POD活性的測定 采用愈創(chuàng)木酚法[16,18],稱取1.0 g薇菜,加入5 mL 0.2 mol/L pH6.5磷酸緩沖液冰浴研磨勻漿,將勻漿在4 ℃,12000×g的條件下冷凍離心20 min,提取上清液。取50 mL 0.2 mol/L pH6.5 磷酸緩沖液、38 μL愈創(chuàng)木酚、19 μL 30%過氧化氫制成酶反應(yīng)液,在反應(yīng)池中加入1.5 mL的酶反應(yīng)液和0.5 mL酶液后立即利用紫外分光光度計(jì)在470 nm處每隔1 min測量一次吸光度,一共測量3次。

過氧化物酶活性(U·g-1·min-1)=(ΔA470×VT)/(W×VS×0.01×t)

式中：ΔA470為3 min內(nèi)吸光度的變化;W為薇菜重量(g);t為反應(yīng)時(shí)間(min);VT為提取酶液總體積(mL);VS為測定時(shí)吸取酶液體積(mL)。

1.2.4.6 PPO活性的測定 采用曹建康等[16]的方法測定,取0.5 g薇菜,加入預(yù)冷的磷酸緩沖液(pH7.0)3 mL,研磨勻漿,轉(zhuǎn)移到離心管中,在4 ℃下離心(8000 r/min)5 min,取上清液為PPO提取液并量取體積,將0.5 mL鄰苯二酚加入2 mL磷酸緩沖液中,加入0.5 mL PPO酶提取液,立即于波長410 nm下測定吸光值,2 min后再記吸光值,以不加酶提取液的反應(yīng)液做對照。

酶活力(0.01A·g-1·min-1)=[ΔA410×酶提取液總量(mL)]/[0.01×反應(yīng)時(shí)間(min)×樣品鮮重(g)×測量時(shí)酶液用量(mL)]

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、繪圖,SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同濃度保鮮劑處理對薇菜感官評價(jià)的影響 圖1為用三種不同濃度的保鮮劑處理薇菜后感官評分比較,可以看出茶多酚處理后的感官評分明顯優(yōu)于其他兩種保鮮劑。用不同濃度的茶多酚處理薇菜時(shí),薇菜的感官評分差異較大(p<0.05),從圖1中可以清楚地看出,當(dāng)茶多酚的濃度為0.6及0.8 g/L時(shí)感官評分較好,分別為88.6及89.2分。用不同濃度的川陳皮素及殼聚糖處理薇菜后,感官評分呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在川陳皮素濃度達(dá)到1.5 g/L時(shí)達(dá)到峰值,感官評分為83.8分;在殼聚糖濃度為2.0 g/L時(shí)感官評分最高,為82.5分。所以后期濃度可選用茶多酚0.6～0.8 g/L、川陳皮素1.5 g/L、殼聚糖2.0 g/L。

圖1 不同保鮮劑處理對薇菜感官評分的影響Fig.1 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treated with various preservation on sensory scores

2.1.2 不同濃度保鮮劑處理對薇菜葉綠素含量的影響 圖2為不同濃度的保鮮劑處理薇菜后各組薇菜的葉綠素含量。用不同濃度的茶多酚處理薇菜,薇菜的葉綠素含量隨茶多酚濃度的改變呈現(xiàn)先上升、后下降的趨勢。在0.6、0.8和1.0 g/L時(shí)葉綠素含量較高。用不同濃度的川陳皮素處理薇菜后,薇菜的葉綠素含量隨濃度的變化呈現(xiàn)整體上升但有波動,其中當(dāng)川陳皮素的濃度為2.5 g/L時(shí)葉綠素含量較高,為17.84 mg/g。當(dāng)用殼聚糖處理薇菜后,葉綠素含量隨殼聚糖濃度的增大出現(xiàn)先上升后下降的趨勢,其中當(dāng)殼聚糖濃度為2.0 g/L時(shí)葉綠素含量較高,為16.88 mg/g。因此,可以選擇適宜保鮮劑濃度為茶多酚0.6～1.0 g/L、川陳皮素2.5 g/L、殼聚糖2.0 g/L。

圖2 不同保鮮劑處理對薇菜葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treated with various preservation on chlorophyll contents

2.1.3 不同濃度保鮮劑處理對薇菜VC含量的影響 用不同濃度的保鮮劑處理薇菜結(jié)果如圖3所示,用不同濃度的茶多酚處理薇菜的VC含量先上升后平緩下降的趨勢,其中以0.6、0.8、1.0 g/L濃度處理薇菜的VC含量較高。以不同濃度的川陳皮素處理薇菜,VC含量隨濃度增大呈現(xiàn)先上升后趨于平緩的趨勢。當(dāng)川陳皮素濃度為2.0、2.5、3.0 g/L時(shí),VC含量相對較高。以不同濃度的殼聚糖處理薇菜后,2 g/L濃度處理的薇菜VC含量要顯著高于其他濃度處理(p<0.05),為37.9 mg/100 g。所以保鮮劑適宜濃度可以選用茶多酚0.6～1.0 g/L、川陳皮素2.0～3.0 g/L、殼聚糖2.0 g/L。

圖3 不同保鮮劑處理對薇菜VC含量的影響Fig.3 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treated with various preservation on VC contents

2.1.4 復(fù)合保鮮劑濃度的確定 由以上可知,用不同濃度的茶多酚處理薇菜,0.6和0.8 g/L濃度處理的薇菜的感官評分、葉綠素及VC含量都較優(yōu)于其他濃度,1.0 g/L濃度處理后葉綠素和VC含量較高。用不同濃度的川陳皮素處理薇菜后,1.5及2.0 g/L濃度處理的感官評分較高,2.5 g/L濃度處理的葉綠素含量較高,2.0及2.5 g/L處理后的VC含量較高。用不同濃度的殼聚糖處理薇菜后,2.0 g/L濃度處理感官評分最高,葉綠素和VC含量也均高于其他濃度處理。所以綜合以上因素考慮,在正交試驗(yàn)中,茶多酚濃度選用0.6、0.8、1.0 g/L;川陳皮素濃度選用1.5、2.0、2.5 g/L;殼聚糖濃度選用1.5、2.0、2.5 g/L。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示,從R值可以看出三種因素的影響為A>B>C,即茶多酚的影響大于其他兩種保鮮劑,川陳皮素其次。表4為正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析表,從表中可以看出,茶多酚對于薇菜的保鮮影響較大,具有顯著性(p<0.05)。通過比較篩選出的濃度為A2B3C2,即茶多酚0.8 g/L、川陳皮素2.5 g/L、殼聚糖2.0 g/L。進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)的綜合得分為(86.47±1.50)分。

表3 薇菜復(fù)合保鮮正交試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test for compound preservation of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析表Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

2.3 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期感官、生理指標(biāo)及酶活性的影響

利用復(fù)合保鮮劑處理薇菜與未處理對照組薇菜進(jìn)行比較,在4 ℃條件下用復(fù)合保鮮劑處理的薇菜能延長5～7 d的貯藏時(shí)間。

2.3.1 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期感官的影響 圖4所示為貯藏期間復(fù)合保鮮劑處理薇菜與對照組薇菜的感官評分的比較,兩組整體的感官評分呈現(xiàn)下降趨勢,但整體處理組的感官評分明顯優(yōu)于對照組,說明在感官方面,包括薇菜的色澤、組織、質(zhì)地、褐變情況等,復(fù)合保鮮劑均有提升薇菜保鮮品質(zhì)的效果。

圖4 不同保鮮劑處理對薇菜感官評價(jià)的影響Fig.4 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treat with compound preservative on sensory scores

2.3.2 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期生理指標(biāo)的影響 圖5、圖6、圖7分別為利用復(fù)合保鮮劑處理后薇菜的葉綠素、VC、可溶性糖含量的變化,均以未處理作對照。

2.3.2.1 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期葉綠素含量的影響 在貯藏2 d時(shí),處理組與對照組的葉綠素含量相差較小,但第4 d時(shí)二者開始具有明顯差距,處理組的葉綠素含量要高于對照組。4 d后二者的葉綠素含量均呈現(xiàn)下降的趨勢,但是處理組明顯高于對照組,說明復(fù)合保鮮劑能夠減少葉綠素的損失,提高薇菜的貯藏品質(zhì)。

2.3.2.2 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期VC含量的影響 從圖6可以看出對照組和處理組的VC含量均趨于下降,但差別較小。不過整體上處理組的VC含量要稍高于對照組,說明復(fù)合保鮮劑能在一定程度上減少VC的損失。

圖6 不同保鮮劑處理對薇菜VC含量的影響Fig.6 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treat with compound preservative on VC contents

2.3.2.3 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期可溶性糖含量的影響 圖7為復(fù)合保鮮劑對薇菜可溶性糖含量的影響,在貯藏前期二者含量差別較小。但從第6 d開始,對照組可溶性糖含量明顯下降。處理組的可溶性糖含量雖有下降,但幅度較小,二者差距增大(p<0.05)。這說明復(fù)合保鮮劑也能夠在一定程度上維持薇菜中可溶性糖的含量。

圖7 不同保鮮劑處理對薇菜可溶性糖含量的影響Fig.7 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treat with compound preservative on soluble sugar contents

2.3.3 復(fù)合保鮮劑對薇菜貯藏期酶活性的影響

2.3.3.1 復(fù)合保鮮劑對薇菜POD活性的影響 圖8為薇菜貯藏期間復(fù)合保鮮劑對POD活性的影響,從圖中可以看出在貯藏前期處理組與對照組POD的活性均下降,這可能是環(huán)境溫度及包裝方式的改變所導(dǎo)致的。隨著貯藏時(shí)間的延長對照組的POD酶活性開始上升,說明對照組薇菜的過氧化物酶活性增強(qiáng)。處理組薇菜POD活性雖也呈現(xiàn)上升趨勢,但明顯低于對照組(p<0.05)。說明復(fù)合保鮮劑對薇菜的過氧化物酶具有抑制作用。

圖8 不同保鮮劑處理對薇菜POD活性的影響Fig.8 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treat with compound preservative on POD activities

2.3.3.2 復(fù)合保鮮劑對薇菜PPO活性的影響 圖9為薇菜貯藏期間復(fù)合保鮮劑對PPO活性的影響。在貯藏前期處理組與對照組的PPO活性均呈現(xiàn)下降趨勢,而對照組在第6 d時(shí)PPO活性上升,隨后開始下降,這可能是因?yàn)閷φ战M薇菜體內(nèi)褐變反應(yīng)加劇導(dǎo)致的。處理組的PPO活性在后期依然呈下降趨勢,所以復(fù)合保鮮劑在一定程度上能夠抑制薇菜多酚氧化酶的活性。

圖9 不同保鮮劑處理對薇菜PPO活性的影響Fig.9 Effects of Osmunda cinnamomea L. var. asiatica Fernald treat with compound preservative on PPO activities

3 結(jié)論

薇菜貯藏的復(fù)合保鮮劑配方為茶多酚0.8 g/L、川陳皮素2.5 g/L、殼聚糖2.0 g/L,用此保鮮劑對薇菜進(jìn)行貯藏,并進(jìn)行感官評價(jià),檢測其葉綠素、VC、可溶性糖含量,以及檢測PPO和POD的活性,與未處理組對照。結(jié)果顯示,處理后的薇菜在感官上包括顏色、組織、褐變情況等優(yōu)于對照組,并且葉綠素、VC、可溶性糖含量均高于對照組,說明復(fù)合保鮮劑能夠減少薇菜的營養(yǎng)損失,對于兩種酶的活性也具有抑制效果。所以,優(yōu)選的復(fù)合保鮮劑能夠較好的保持薇菜的品質(zhì)、減少營養(yǎng)成分的流失、延緩衰老,在4 ℃條件下較未用保鮮劑處理的薇菜能延長5～7 d的貯藏時(shí)間。