錳取代鉬簇對蘋果的保鮮效果

謝樂芳 戶晶晶 鄧陽陽 王 力

（集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 福建廈門 361021）

新鮮水果和蔬菜是人們膳食的重要組成部分。由于果蔬的高營養(yǎng)價值，以及呈現(xiàn)的顏色、形狀、味道、氣味、質(zhì)地等吸引人的優(yōu)點，消費(fèi)者對其的要求也隨之提高[1-3]。然而，新鮮果蔬自采后到被消費(fèi)，由于病原微生物的侵染引起果蔬腐爛損失，產(chǎn)生食品安全問題。中國是果蔬生產(chǎn)大國，近年來水果產(chǎn)量穩(wěn)居世界榜首。蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為中國和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，種植面積僅次于糧食，成為中國第二大農(nóng)作物。果蔬是易腐爛產(chǎn)品，每年因病原微生物、生理衰老以及機(jī)械損傷等原因而引起的果蔬腐爛造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，現(xiàn)階段我國新鮮果蔬的腐爛損失率較高，水果為30%，蔬菜達(dá)到40%～50%，而發(fā)達(dá)國家平均損失率不到7%[4]。病原微生物在引起果蔬腐敗的同時還會引起人類食源性疾病，近幾年來因果蔬腐敗而引起的人類疾病發(fā)病率也逐漸增加，危害人類安全[5-6]。必須探索發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)谋ｕr方法來滿足消費(fèi)者對健康，微生物安全，高品質(zhì)的新鮮果蔬的要求。目前貯存和保鮮的方法主要有物理法（包括功率超聲[7]、壓力調(diào)節(jié)[1，8]、臭氧處理[3]、超臨界二氧化碳處理[9]、氣調(diào)包裝[10]、涂膜[11]、高壓電場[12]）、化學(xué)法（天然提取物[5，13]、環(huán)丙烯類乙烯效應(yīng)抑制劑[14]、二氧化氯[15]、茶籽油[16]）、生物法以及多種方法結(jié)合[2]。物理法和生物法的投資大、成本高，不適合中國的國情，不能得到很好的普及?；瘜W(xué)法因其成本低、操作簡單、適用面廣、效果顯著等優(yōu)點，而被廣泛使用，特別是有機(jī)試劑，然而有機(jī)試劑不易清洗，使果蔬被污染[17]。無機(jī)制劑能避開難清洗的難題。本文以鉬簇為保鮮劑，研究其對果蔬的保鮮效果。

鉬簇化合物具有不同尋常的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電子性能，在材料科學(xué)方面引起廣泛關(guān)注。Cronin等[18]研究了[{Mo128Eu4O388H10（H2O）81}2]20-，它是巨大的鉬簇二聚體，是合成復(fù)雜化合物的合成子，它的結(jié)構(gòu)靈活性很高，如同“動態(tài)數(shù)據(jù)庫”，不同的連接方式形成不同的結(jié)構(gòu)。Wang等[19-21]用LbL法將冠型、球型、輪型鉬簇多金屬氧酸鹽沉積到電極上，形成多層膜，得到具有電化學(xué)性質(zhì)的納米復(fù)合膜材料，研究了其電化學(xué)性質(zhì)。Xu等[22]合成了兩種輪狀結(jié)構(gòu)的銅取代和錳取代的鉬簇多酸，為新型鉬簇多酸的設(shè)計合成做出了貢獻(xiàn)。Wang等[23]合成了一種新的輪狀結(jié)構(gòu)的多酸（（NH4）21[Mo51V9（NO）12O165（OH）3（H2O）3（NHMe2）3]·xH2O），并分析其結(jié)構(gòu)?；阢f簇化合物的優(yōu)良結(jié)構(gòu)性能，本文對鉬簇Na5（NH4）16[Mo57Mn6（NO）6O174（OH）3（H2O）24]·44H2O（以下記為Mo57Mn6）進(jìn)行果蔬保鮮研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果，購買自福建省廈門市同安區(qū)農(nóng)貿(mào)市場。Na5（NH4）16[Mo57Mn6（NO）6O174（OH）3（H2O）24]·44H2O（以下記為Mo57Mn6）根據(jù)文獻(xiàn)[24]合成并用紫外和紅外光譜對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。其它試劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，且為分析純。用水均是超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

Nicolet Avatar 330型傅里葉變換紅外光譜儀，美國Thermo Electron公司；Cintra 2020型紫外可見分光光度計，澳大利亞GBC儀器公司；3-30KS高速冷凍離心機(jī)，德國Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 原材料的前處理 取新鮮、大小一致、表面完好的蘋果若干，試驗前置于4℃冰箱預(yù)冷24 h，然后清洗去皮并切片（厚度為5 mm），均分成2份，分別用超純水和0.15 mmol/L Mo57Mn6溶液浸泡30 min，取出晾干后，置于無菌均質(zhì)袋中，于4℃冰箱中貯藏。對測定指標(biāo)進(jìn)行一日一測，為期7 d，超純水處理為對照組。

1.3.2 測定指標(biāo)及方法 失重率（Weight loss ratio）（%）=[（蘋果初始質(zhì)量-測定時質(zhì)量）/蘋果初始質(zhì)量]×100%。褐變度（Browning degree）參照 Xing[25]的方法進(jìn)行測定。丙二醛（Malonaldehyde）含量、過氧化物酶活性（POD activity）、多酚氧化酶活性（PPO activity）參照曹建康的方法進(jìn)行測定[26]。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理 采用軟件Origin 8.0和SPSS 17.0中文版專業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 Mo57Mn6的紅外和紫外譜圖分析

圖1是 Mo57Mn6的紅外（a）和紫外（b）譜圖。由紅外光譜圖可看出，所合成的化合物在3 418 cm-1和1 619 cm-1處存在ν（H2O）的振動峰，在3 151 cm-1和1 403 cm-1處出現(xiàn)了 ν（NH4+）的振動峰，在949 cm-1和876 cm-1處出現(xiàn)了ν（Mo=O）振動峰，在691 cm-1，614 cm-1，576 cm-1處存在ν（Mo-O-Mo）振動峰。由紫外光譜可看出，所合成化合物在209 nm和232 nm波長處出現(xiàn)了多金屬氧酸鹽的特征吸收峰。紅外光譜和紫外光譜數(shù)據(jù)均與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)一致[24]，說明所合成的化合物是Mo57Mn6。

圖1 Mo57Mn6的紅外（a）和紫外（b）光譜圖Fig.1 IR spectra（a）and UV spectra（b）of Mo57Mn6

2.2 Mo57Mn6處理對蘋果失重率的影響圖

水果的含水量是水果新鮮程度的一個重要指標(biāo)，所以對蘋果的失重率進(jìn)行測定是必不可少的。從圖2能夠看出，隨著貯藏時間的延長，試驗組和對照組的失重率均呈上升趨勢，但對照組的失重率均高于試驗組，且第5天之后，對照組的失重率與試驗組相比，失重率有較大幅度增長。貯藏第7天，試驗組的失重率為1.49%，而對照組的失重率達(dá)到2.17%，是試驗組的1.46倍，存在顯著性差異（P＜0.05），說明 Mo57Mn6具有很好的保水性。

2.3 Mo57Mn6處理對蘋果褐變度的影響圖

水果的色澤是人們選擇水果的一個直觀指標(biāo)，所以我們對蘋果的褐變度進(jìn)行了研究。圖3是Mo57Mn6處理對蘋果褐變度的影響圖。從圖中能夠直觀地看出，隨著貯藏時間的延長，試驗組與對照組的褐變度總體均呈上升趨勢，且在7 d以內(nèi)Mo57Mn6處理的試驗組的褐變度均低于對照組，說明Mo57Mn6能有效延緩蘋果的褐變程度[27]。

圖2 Mo57Mn6處理對蘋果失重率的影響Fig.2 The effect of Mo57Mn6on weight loss ratio of apples

圖3 Mo57Mn6處理對蘋果褐變度的影響Fig.3 The effect of Mo57Mn6on browning degree of apples

2.4 Mo57Mn6處理對蘋果丙二醛生成量的影響圖

丙二醛是常用的膜脂過氧化指標(biāo)[28]，是生物體膜上的不飽和脂肪酸遭受自由基氧攻擊后形成的脂質(zhì)過氧化物，它能與膜上的蛋白質(zhì)等組成發(fā)生反應(yīng)，使膜的通透性增加，改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、功能甚至代謝方式，引起機(jī)體損傷甚至造成死亡。對丙二醛的含量進(jìn)行測定能夠反應(yīng)生物體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化程度，從而對生物體的損傷程度或者耐受程度進(jìn)行準(zhǔn)確的評估，這對工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)、藥理甚至醫(yī)學(xué)都有很大的指導(dǎo)意義[29]。圖4反應(yīng)了Mo57Mn6處理對蘋果中丙二醛含量的影響。從圖中能夠清晰的看出，隨貯藏時間的延長，丙二醛含量先升高后降低，前期含量升高可能是由于蘋果組織經(jīng)切片后受到損傷導(dǎo)致組織衰老，而后期含量下降則可能是由于蘋果組織啟動了活性氧清除機(jī)制。試驗組在第4天達(dá)到了峰值，而對照組在第5天達(dá)到了峰值，且試驗組的丙二醛含量始終低于對照組，存在顯著性差異（P＜0.05），說明 Mo57Mn6處理能夠阻礙蘋果體內(nèi)自由基氧對其細(xì)胞膜中的不飽和脂肪酸進(jìn)行攻擊，從而降低丙二醛的生成量。

2.5 Mo57Mn6處理對蘋果中過氧化物酶活性的影響圖

圖4 Mo57Mn6處理對蘋果丙二醛生成量的影響Fig.4 The effect of Mo57Mn6on the malonaldehyde yield of apples

圖5 Mo57Mn6處理對蘋果中過氧化物酶活性的影響Fig.5 The effect of Mo57Mn6on the peroxidase activities of apples

過氧化物酶能夠清除植物組織當(dāng)中的活性氧，它是機(jī)體中清除活性氧的酶系統(tǒng)中的重要組成酶，它能夠延緩果蔬的采后成熟衰老，能夠有效平衡果蔬體內(nèi)的活性氧。圖5展示了Mo57Mn6處理對蘋果細(xì)胞中過氧化物酶的活性影響。從圖中能夠看出，隨著貯藏時間的延長，試驗組的過氧化物酶活性在總體升高的前提下出現(xiàn)了一次大的轉(zhuǎn)折，且在第 4 天達(dá)到了峰值 1 089.6 ΔOD470/（min·g），是當(dāng)天對照組（626.4ΔOD470/（min·g））的 1.74倍，存在顯著性差異（P＜0.05）。而在第6天之前，對照組的過氧化物酶活性均要高于試驗組，可能原因是Mo57Mn6處理能夠有效防止蘋果組織軟化腐敗，維持蘋果組織不被破壞，而對照組因組織結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，蘋果組織啟動了自我保護(hù)機(jī)制，過氧化物酶活性被激活。而第6，7天，試驗組的過氧化物酶活性高于對照組，說明Mo57Mn6處理對蘋果中過氧化物酶活性起促進(jìn)作用?？傮w來說，在7d以內(nèi)，Mo57Mn6處理能夠有效延緩蘋果的衰老腐敗。

2.6 Mo57Mn6處理對蘋果中多酚氧化酶活性的影響圖

多酚氧化酶能夠?qū)⒐弋?dāng)中的酚類化合物催化形成黑色素，引起果蔬褐變[30]。因此評價果蔬保鮮的效果均應(yīng)對多酚氧化酶的活性進(jìn)行測定。Mo57Mn6處理后對蘋果中多酚氧化酶活性的影響如圖6所示。從圖中能夠明顯看出，在第1天，對照組的多酚氧化酶活性是試驗組的5.97倍，存在極顯著差異（P＜0.01），說明Mo57Mn6處理顯著降低了蘋果中多酚氧化酶的活性。而從第2天到第7天，雖然試驗組的多酚氧化酶活性始終低于對照組，但相差不大，可能是由于蘋果經(jīng)切片，組織受到較大損傷，使蘋果的整體新陳代謝變緩，從而使多酚氧化酶的活性有所降低。總的來說，在一周以內(nèi)，Mo57Mn6處理能有效抑制蘋果中多酚氧化酶的活性，延長蘋果的貨架期。

圖6 Mo57Mn6處理對蘋果中多酚氧化酶活性的影響Fig.6 The effect of Mo57Mn6on the polyphenol oxidase activities of apples

3 結(jié)論

本文研究了Mo57Mn6處理對鮮切蘋果片的保鮮作用，測定指標(biāo)包括失重率、褐變度、丙二醛含量、過氧化物酶活性和多酚氧化酶活性，結(jié)果表明：Mo57Mn6具有很好的保水性，能夠有效降低丙二醛的生成量；且能在7d內(nèi)有效延緩蘋果褐變，抑制多酚氧化酶的活性；并能在貯藏后期激活過氧化物酶的活性。綜上所述，Mo57Mn6能夠在一周內(nèi)有效對蘋果進(jìn)行保鮮，延長了蘋果的貨架期。本研究的目的在于研制新型的果蔬保鮮劑，并拓寬多金屬氧酸鹽的應(yīng)用領(lǐng)域。