香芹酚微乳液對鮮切紅芋保鮮效果研究

林 瑜

(閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境工程系，福建 龍巖 364000)

永定‘六月紅’早熟芋是福建省龍巖市永定區(qū)主栽高產(chǎn)蔬菜，是永定區(qū)特色農(nóng)產(chǎn)品[1]。但是，多年來‘六月紅’早熟芋主要依靠鮮銷和內(nèi)銷，價格較難長期保持穩(wěn)定。芋頭從田間采收后，帶有較多泥土，且外皮不可食部分占20%左右，不但增加運輸壓力，還影響城市環(huán)境衛(wèi)生，消費者食用也不方便。然而，去皮芋頭保鮮期短，易變色、變味、變軟和發(fā)黏，常溫下貯存4 d已無法食用，無法遠距離銷售。目前還沒有使鮮切紅芋達到出口商檢質(zhì)量標準的保鮮技術(shù)。為拓寬銷售渠道，增加農(nóng)民收入，深入開發(fā)鮮切紅芋的保鮮技術(shù)顯得尤為重要。

目前，關(guān)于去皮紅芋的保鮮技術(shù)報道甚少?，F(xiàn)有的果蔬保鮮技術(shù)常用次氯酸鈉、亞硫酸鹽、二氧化硫、檸檬酸等化學(xué)藥劑殺菌、抑酶，控制果蔬褐變，但化學(xué)藥劑殘留對人體有害，長期食用會對人體產(chǎn)生較大毒性，甚至產(chǎn)生致癌、致畸、致突變等不安全問題[2]。香芹酚是從芳香植物提取的天然植物精油，安全性高，是一種廣譜抗菌劑，且具有較強的防腐抗氧化功效，能有效地保持食品品質(zhì)，延緩食品腐敗變質(zhì)[3]。楊波等[4]研究發(fā)現(xiàn)，香芹酚包合物對蓮霧采后保鮮有良好效果；香芹酚精油薰蒸處理的枸杞鮮果能有效防治黑霉病[5]；香芹酚淀粉復(fù)合膜可以延緩色素氧化，保持草莓果實貯藏期間的感官品質(zhì)，延緩營養(yǎng)成分含量下降[6]。因此，本研究以純天然植物精油香芹酚為抑菌保鮮劑，通過硬度、白度、菌落總數(shù)、酶活性、糖類物質(zhì)含量等指標的測定，研究香芹酚對鮮切紅芋在貨架期變色、變味和軟化等不良品質(zhì)變化的控制效果。

1 材料與方法

1.1 材料

紅芋，市購；香芹酚(99%)、卵磷脂、吐溫20，品牌MACKLIN，購于北京伊諾凱科技有限公司。

1.2 鮮切紅芋保鮮工藝

1.2.1 選剔清洗

挑選紅芋，剔除生蟲、變質(zhì)、斑疤或形狀大小不符合要求的不合格品，先預(yù)清洗芋頭，去除泥土等雜質(zhì)，將預(yù)洗后的芋頭進行精洗，洗至潔凈、無雜質(zhì)。

1.2.2 去皮切分

人工去皮后，采用切割機進行對半切分處理，切割機消毒殺菌，防止交叉污染。

1.2.3 抑菌保鮮處理

Suntres等[7]研究及作者前期實驗均表明，0.7%香芹酚微乳液稀釋液替代 0.01%次氯酸鈉對鮮切果蔬進行清洗，即可達到相同的保鮮效果。因此，本研究將鮮切紅芋分成兩組，一組放入0.7%香芹酚微乳液稀釋液中清洗5 min，再用無菌水漂洗一遍；另一組放入無菌水中清洗5 min，作為對照組(CK)。

1.2.4 瀝干、包裝、冷藏

處理的鮮切紅芋瀝干水分后，裝入消毒袋子中包裝封口，于(10±1) ℃培養(yǎng)箱中貯藏。每2 d取樣進行測定生理生化指標，共觀察檢測5次，每次各項指標均平行測定6次。

1.3 方法

1.3.1 香芹酚微乳液配制

取1.20 g大豆卵磷脂+8.80 g去離子水，磁力攪拌，過夜，配制成12%大豆卵磷脂溶液；稱取5.00 g 12%大豆卵磷脂溶液+5.40 g吐溫20，磁力攪拌2 h，制成表面活性劑溶液。稱取0.60 g香芹酚+7.80 g表面活性劑溶液+1.60 g去離子水，置于密閉的25 mL玻璃瓶中，搖勻后，于80 ℃水浴加熱5 min，立刻冷卻，得到澄清透明的水相微乳液，即為6%香芹酚微乳液；7.00 g 6%香芹酚微乳液+993.00 g去離子水，即得0.7%香芹酚微乳液稀釋液。

1.3.2 硬度

將鮮切紅芋平置于 Ta-XT2i質(zhì)構(gòu)儀測試臺做穿刺測試，測試參數(shù)設(shè)置參照孫志棟等[8]的方法。

1.3.3 白度

參考苑寧等[9]、王梅等[10]方法，使用色差計測量每組樣品的白度L*值；每組隨機選取12塊鮮切紅芋，測量其正反面，取平均值。

1.3.4 菌落總數(shù)

參照食品安全國家標準GB 4789.2-2016測定[11]。

1.3.5 酶活性

參照林嬌芬等[12]的方法，測定多酚氧化酶、過氧化物酶活性。

1.3.6 糖類物質(zhì)含量

可溶性固形物含量參照 NY/T 2637-2014測定[13]；淀粉含量參照GB 5009.9-2016測定[14]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS17.0、Microsoft Office Excel等軟件進行相關(guān)數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 香芹酚微乳液對鮮切紅芋硬度的影響

由圖1: A可見，貯藏期間CK組與香芹酚微乳液處理組的鮮切紅芋硬度均呈下降趨勢。在貯存初期，CK組硬度有所上升，這是因為鮮切紅芋組織結(jié)構(gòu)損傷，在傷口創(chuàng)面由于應(yīng)激反應(yīng)而木質(zhì)化，加上組織失水作用加快，從而改變鮮切紅芋質(zhì)構(gòu)，導(dǎo)致硬度上升。貯藏后期，CK組鮮切紅芋由于腐爛變質(zhì)而軟化，使得硬度急劇下降；香芹酚微乳液處理的鮮切紅芋硬度變化緩慢，至貯存6～10 d時，香芹酚微乳液處理組硬度值與CK組差異顯著(P<0.05)。由此可見，因香芹酚微乳液具有抑菌抗氧化作用，有利于降低鮮切紅芋的創(chuàng)傷損害程度，延緩鮮切紅芋腐爛變質(zhì)，有效維持鮮切紅芋貯藏期的硬度。

2.2 香芹酚微乳液對鮮切紅芋白度的影響

從圖1: B可以看出，CK組與香芹酚微乳液處理組的L*值在貯藏期間均隨貯藏時間延長而逐漸降低，這是因為鮮切使得紅芋組織細胞結(jié)構(gòu)被破壞，酶和底物接觸引發(fā)酶促褐變。CK組的鮮切紅芋表面最初只出現(xiàn)一些黃色斑點，L*值曲線下降平緩，之后黃斑面積越來越大，貯藏后期隨著紅芋的腐爛變質(zhì)，褐變程度加劇，L*值曲線下降陡峭。但香芹酚微乳液處理組的L*值下降幅度相對較小，貯藏初期L*值還略有上升，貯藏6 d后，兩組之間差異顯著(P<0.05)，表明香芹酚微乳液處理在一定程度上延緩鮮切紅芋色澤的劣變。

2.3 香芹酚微乳液對鮮切紅芋菌落總數(shù)的影響

果蔬貯藏期間的菌落總數(shù)也是判斷鮮切果蔬品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，部分企業(yè)以低于5.0 lgCFU·g-1作為鮮切果蔬中菌落總數(shù)的企業(yè)標準[15]。從圖1: C可知，在貯藏期間，香芹酚微乳液處理組的菌落總數(shù)始終低于CK組，且從第4天起，差異達顯著水平(P<0.05)。貯藏6 d時，CK組鮮切紅芋的菌落總數(shù)大于5.0 lgCFU·g-1，說明微生物數(shù)量已超出標準；而香芹酚處理組的菌落總數(shù)在貯藏10 d時仍達標，這是因為香芹酚具有兩親性，能破壞微生物生物膜結(jié)構(gòu)與功能，從而抑制其生長[16]。說明香芹酚微乳液在鮮切紅芋貯藏期間能起到良好的抑菌效果。

圖1 香芹酚微乳液對鮮切紅芋硬度(A)、白度(B)、菌落總數(shù)(C)的影響Fig. 1 Effects of carvacrol microemulsion on hardness (A), L* values (B) and colony number (C) of fresh-cut taro

2.4 香芹酚微乳液對鮮切紅芋酶活性的影響

2.4.1 多酚氧化酶(PPO)活性

鮮切紅芋表面易發(fā)生褐變，主要是由多酚氧化酶(PPO)引起。由圖2: A可見，在貯藏期間，CK組鮮切紅芋的PPO活性先緩慢上升后急劇上升，最后稍有下降，這與白度L*值的變化相對應(yīng)，PPO活性急劇上升時，L*值下降迅速。香芹酚微乳液處理組的PPO活性呈現(xiàn)先降后緩慢上升的趨勢，直至貯藏10 d時，活性仍較低，為31.474 U·min-1·g-1，是 CK組的57.40%。表明香芹酚微乳液在鮮切紅芋貯藏期間能較好地抑制PPO活性上升。

2.4.2 過氧化物酶(POD)活性

過氧化物酶(POD)屬氧化酶系，可清除果蔬體內(nèi)自由基；但在大量活性氧存在的情況下，POD又能誘發(fā)酶促褐變[17]。從圖2: B可知，鮮切紅芋CK組和香芹酚微乳液處理組的 POD活性變化趨勢較為相似，均隨貯藏時間延長呈先降后升的趨勢。但香芹酚微乳液處理組的POD活性變化相對不明顯，曲線較為平緩；而CK組POD活性變化明顯，其最低值出現(xiàn)時間早于香芹酚處理組，且升高速率較高，貯存4 d時，CK組POD活性是香芹酚處理組的2.15倍，兩者差異極顯著(P<0.01)。這是因為貯藏初期，CK組的紅芋由于切分造成的機械損傷，導(dǎo)致POD活性下降、作用失調(diào)，后隨著活性氧的大量積累，刺激POD活性上升，從而加劇紅芋褐變與腐爛；香芹酚處理組 POD活性在整個貯藏過程中沒有大幅度的變化，說明香芹酚微乳液處理能顯著抑制鮮切紅芋POD 活性的變化，保持鮮切紅芋的品質(zhì)。

2.5 香芹酚微乳液對鮮切紅芋營養(yǎng)物質(zhì)的影響

紅芋鮮切處理后，仍在進行呼吸作用，氧化分解糖類物質(zhì)[18]。因此，糖類物質(zhì)含量是判斷鮮切紅芋機械損傷與衰老變質(zhì)的重要指標。由圖3可知，兩組鮮切紅芋在貯藏期間可溶性固形物含量均大體呈先降后升的趨勢，主要是紅芋受到損傷的刺激，呼吸作用加劇，可溶性固形物最先被消耗，導(dǎo)致含量降低，而貯藏后期由于水分散失、淀粉降解使得可溶性固形物含量上升。兩組鮮切紅芋淀粉含量均呈下降趨勢，用以維持貯藏期間的生理生化反應(yīng)，提供代謝能量。但總體上，香芹酚微乳液處理組的糖類物質(zhì)含量變化幅度均小于CK組，貯藏6 d兩組處理差異顯著(P<0.05)。這是因為香芹酚微乳液抑制了鮮切紅芋中微生物的生長，延緩了鮮切紅芋的生理生化反應(yīng)，從而控制鮮切紅芋各營養(yǎng)物質(zhì)含量變化處于較低水平。

圖2 香芹酚微乳液對鮮切紅芋PPO(A)、POD(B)活性的影響Fig. 2 Effects of carvacrol microemulsion on PPO (A) and POD (B) activities of fresh-cut taro

圖3 香芹酚微乳液對鮮切紅芋營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響Fig. 3 Effects of carvacrol microemulsion on nutrients content of fresh-cut taro

3 討論

鮮切紅芋在清洗、去皮、切分等一系列加工過程中，其組織細胞被破壞，組織內(nèi)部酶與底物直接接觸引起細胞壁分解和酚類物質(zhì)氧化等多種生理生化反應(yīng)。果蔬組織結(jié)構(gòu)受損使自身保護系統(tǒng)被破壞，為致病菌提供了良好的生長繁殖環(huán)境，從而導(dǎo)致組織褐變、異味及營養(yǎng)物質(zhì)損失等現(xiàn)象，縮短了鮮切紅芋的貨架期。為控制鮮切紅芋在貯藏期間變色、變味、變軟和發(fā)黏等不良劣變，滿足遠距離運輸和市場流通對品質(zhì)保質(zhì)期的要求，需摒棄傳統(tǒng)化學(xué)保鮮劑，開發(fā)天然安全的新型保鮮劑。

香芹酚是一種天然植物精油，具有高效抑菌保鮮性能，且無毒、無污染和可生物降解，安全性高。但是香芹酚的水不溶性極大地限制其作為果蔬抑菌保鮮劑的實際應(yīng)用。微乳液的液滴粒徑為1～100 nm，具有較好的流動性，可使植物精油在乳化劑的作用下，顯著提高在溶劑中的溶解度，形成穩(wěn)定均一的溶液，改善植物精油的穩(wěn)定性和增溶性，從而容易滲透到果蔬的縫隙或氣孔內(nèi)，提高植物精油的抑菌保鮮效果。Amar等[19]將植物精油構(gòu)建成水包油型的微乳液能使其更穩(wěn)定地粘附在果蔬表面，提高抑菌保鮮效果；趙瑞鵬等[20]研究證明，檸檬精油微乳液處理的鮮切蘋果能有效地保持貯藏品質(zhì)，延長保鮮期，說明精油微乳液對鮮切果蔬有顯著的抗菌能力。本研究將香芹酚精油配制成微乳液，對鮮切紅芋進行保鮮處理。實驗表明，香芹酚微乳液處理組的硬度變化始終較為緩慢，僅局部出現(xiàn)黃斑，且糖類物質(zhì)含量變化較小，各項指標評價均優(yōu)于 CK。貯藏10 d，CK組的紅芋硬度急速下降、軟爛發(fā)黏，營養(yǎng)物質(zhì)流失，褐變嚴重。說明香芹酚微乳液能有效控制鮮切紅芋貯藏期間的微生物生長，顯著抑制鮮切紅芋酶活性，使鮮切紅芋更好地保持較好的感官品質(zhì)，延緩營養(yǎng)物質(zhì)損失。綜上所述，香芹酚微乳液對鮮切紅芋抑菌保鮮效果良好，能使其在一定時間內(nèi)保持較好的貯藏特性。

香芹酚作為新型天然抑菌保鮮劑，還可研制成固體精油或復(fù)合膜，對果蔬產(chǎn)品具有良好的抑菌保鮮作用[21—22]。香芹酚因其天然安全性和良好抑菌性已在美國和歐洲等地被批準為食品添加劑[23]，運用于不同類型果蔬的保鮮，但在國內(nèi)市場香芹酚的保鮮運用尚處于起步階段，具有廣闊的開發(fā)前景。