芋頭凍藏保鮮研究

（韶關(guān)學(xué)院英東生物與農(nóng)業(yè)學(xué)院/韶關(guān)市芳香植物工程技術(shù)研究中心，廣東韶關(guān)512005）

芋頭（Colocasia esculenta）是天南星科多年生宿根草本植物，又名芋艿、芋、香芋等[1]。芋頭是芋的地下塊莖，是它的主要食用部分，其口感細(xì)軟香糯，既可當(dāng)作蔬菜烹飪，又可當(dāng)作粗糧食用，是一種重要的蔬菜兼糧食作物[2]。研究表明，芋頭營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值很高[3]。在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面，芋頭中含有豐富的淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、蛋白質(zhì)等多種營(yíng)養(yǎng)元素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與馬鈴薯相似，且不含龍葵素[4-5]；在藥用價(jià)值方面，芋頭中含有豐富的生物活性大分子，如雜多糖、生物堿、游離氨基酸，具有降壓降脂、緩解衰老、調(diào)節(jié)人體免疫活性和緩解關(guān)節(jié)炎癥狀的作用[2，6]。據(jù)報(bào)道，芋頭中含有微量元素19種、游離氨基酸17種，其中7種氨基酸為人體必需氨基酸[7-8]。然而，由于芋頭生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，且生長(zhǎng)在濕熱環(huán)境條件下，采收后易感病，不耐貯藏，保鮮期很短，往往只在產(chǎn)區(qū)及周邊銷售，即便在離產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)的地域銷售，也因運(yùn)輸及貯藏保鮮等原因，價(jià)格往往比產(chǎn)區(qū)的高3倍～5倍。因此，探討和開發(fā)操作簡(jiǎn)單、可長(zhǎng)期貯藏、成本低的芋頭保鮮技術(shù)，對(duì)芋頭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

凍藏是近十幾年興起的一種食品保藏方法，食品冰凍后可在零下低溫長(zhǎng)期貯藏，并能最大限度地保留營(yíng)養(yǎng)成分。凍藏食品食用方便、保藏成本較低，且能調(diào)節(jié)市場(chǎng)淡旺季，因此，凍藏技術(shù)在加工食品和肉類工業(yè)中廣泛應(yīng)用[9-10]。近年來(lái)，凍藏技術(shù)也在新鮮果蔬產(chǎn)業(yè)中開始應(yīng)用[11]。已報(bào)道的可凍藏的果蔬有子姜[12]、沙棘[13]、蘋果[14]、番木瓜[15]、香蕉[16]、樹莓[17]、甜玉米[18]等，絕大多數(shù)的豆類蔬菜也適用于凍藏保鮮[11]。適合凍藏的果蔬一般具備突出的風(fēng)味及色澤、質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、成熟度適當(dāng)、加工適應(yīng)性好等特性[19]。芋頭風(fēng)味獨(dú)特、組織緊密、質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、含水量低，但鮮有芋頭凍藏的研究報(bào)道，其凍藏適應(yīng)性值得研究。

本研究以去皮芋頭為試材，研究了不同冰凍處理方式對(duì)凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，探討了熱燙處理對(duì)芋頭褐變的控制效果，并分析了不同護(hù)色方法對(duì)凍藏芋頭褐變和食用品質(zhì)的影響，以期為芋頭的凍藏保鮮提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)用芋頭為本地“荔浦芋”：韶關(guān)市曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。挑選無(wú)機(jī)械傷、病蟲害芋頭為試材，清洗干凈表面泥土，用不銹鋼削皮刀去皮，然后用刀具切割成1.5 cm左右厚度的薄片。蒽酮、亞硫酸氫鈉、石油醚、正丁醇：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；乙酸、硫酸、氫氧化鈉、碘化鉀：廣州化學(xué)試劑廠；葡萄糖：健陽(yáng)生物科技有限公司；所用試劑藥品均為分析純級(jí)別。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800紫外分光光度計(jì)：上海美普達(dá)儀器有限公司；PCDX-WJ-10全自動(dòng)超純水儀：成都品成科技有限公司；6380R高速冷凍離心機(jī)：德國(guó)eppendorf股份公司；CR-400型色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)公司；PR-201α型折射儀：日本ATAGO公司；FHT-05手持式硬度計(jì)：廣州蘭泰儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)處理

為了探究冰凍條件和護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，研究進(jìn)行了3個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)。試驗(yàn)一主要探究不同冰凍處理對(duì)凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，共有4個(gè)處理。切分好的芋頭先在-80℃速凍處理1 h，然后長(zhǎng)期貯藏在-40℃（處理1）或-20℃（處理2）；以不速凍處理為空白對(duì)照，直接分別貯藏在-40℃（CK 1）或-20℃（CK 2）。貯藏180 d時(shí)取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

為了能在短期內(nèi)明確熱燙處理對(duì)芋頭的護(hù)色效果，開展了試驗(yàn)二，共設(shè)置3個(gè)處理。切分后的芋頭分別用60℃或100℃熱水燙漂處理1 min，以室溫蒸餾水處理為對(duì)照組（CK）。所有處理組同時(shí)貯藏在4℃，每隔2 d取樣1次，每個(gè)處理重復(fù)3次。

試驗(yàn)三主要研究護(hù)色方法對(duì)凍藏芋頭食用品質(zhì)的影響，共設(shè)置4個(gè)處理。以不做任何處理直接貯藏在-20℃為對(duì)照組（CK），處理組分別為：100℃熱水熱燙處理 1 min，或玫瑰純露（rose hydrsol，RH）浸泡處理30 min，或者100℃熱水熱燙處理1 min后，再用玫瑰純露浸泡處理30 min。處理完后，長(zhǎng)期貯藏在-20℃。貯藏180 d時(shí)取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

使用CR-400型色差儀測(cè)定色度值；利用PR-201α型折射儀測(cè)定總可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量；采用FHT-05手持式硬度計(jì)測(cè)定硬度，測(cè)定前，凍藏芋頭先在4℃恢復(fù)24 h；參考苗紅霞等[20]的方法測(cè)定支鏈和直鏈淀粉含量；利用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[21]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Office Excel 2003軟件整理和分析數(shù)據(jù)，使用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分析處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響

不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭硬度的影響見圖1。

圖1 不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭硬度的影響Fig.1 Effects of different freezing ways on hardness of frozen taro

硬度是評(píng)價(jià)凍藏果蔬質(zhì)地的重要指標(biāo)，能直接反映凍藏產(chǎn)品質(zhì)量和消費(fèi)者的接受程度[22]。測(cè)定凍藏芋頭硬度前，先在4℃恢復(fù)24 h。盡管芋頭組織結(jié)構(gòu)致密、含水量低，但從圖1可看出，經(jīng)過180 d的凍藏后，芋頭的硬度總體上有所下降，且未速凍處理組的硬度下降更多，各處理組芋頭凍藏后硬度比凍藏前降低0.74%～9.73%。在凍藏180 d時(shí)，與未速凍處理而直接貯藏在-40℃或-20℃度的對(duì)照組相比，速凍處理組（處理1和處理2）的硬度顯著高于未速凍處理組。這可能是因?yàn)樗賰鲂纬傻谋w積較小，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷較小，而緩慢凍結(jié)易形成較大冰晶，對(duì)芋頭細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯機(jī)械損傷，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)塌陷，細(xì)胞內(nèi)含物大量滲出，硬度下降。此外，速凍處理組之間的硬度差異不顯著，從節(jié)約能源的角度考慮，芋頭速凍處理后，可貯藏在較高的冰凍溫度。不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響見圖2。

圖2 不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響Fig.2 Effects of different freezing ways on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

芋頭的食用部分是貯藏部位，淀粉含量很高，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及比例影響產(chǎn)品食用口感。由圖2A和圖2B可知，經(jīng)過180 d的凍藏，芋頭直鏈和支鏈淀粉含量變化不大，意味著凍藏能很好地保持芋頭的食用口感；同時(shí)，不同處理間的芋頭直鏈和支鏈淀粉含量差異不顯著，說(shuō)明速凍處理與否也不會(huì)對(duì)直鏈和支鏈淀粉含量產(chǎn)生明顯影響，冰凍貯藏溫度對(duì)直鏈和支鏈淀粉含量的影響也不明顯（圖2A、圖2B）。

對(duì)于淀粉含量較高的果蔬而言，低溫貯藏往往會(huì)導(dǎo)致淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化[23]，使得可溶性固形物含量明顯增加。圖2C數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過凍藏，芋頭總可溶性固形物（TSS）含量明顯增加。這說(shuō)明冰凍低溫會(huì)使淀粉等大分子物質(zhì)向小分子轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致可溶性固形物含量增加，盡管一些轉(zhuǎn)化酶在冰凍溫度下活性很低。在凍藏180 d時(shí)，各處理組間的TSS含量差異不顯著，說(shuō)明速凍處理不會(huì)有效抑制轉(zhuǎn)化酶活性，從而減少大分子物質(zhì)向小分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（圖2C）?？偪扇苄怨绦挝镏械闹饕镔|(zhì)是可溶性糖類。從圖2D可以看出，經(jīng)過180 d的凍藏，各處理組的可溶性糖類總體呈下降趨勢(shì)。一方面，這說(shuō)明總可溶性固形物中可溶性糖的比例在凍藏期間是下降的，暗示著除可溶性糖類外的其它可溶性固形物含量增加?？扇苄蕴穷愔饕请p糖和單糖，是果蔬中主要的呈甜味物質(zhì)。另一方面也說(shuō)明凍藏使芋頭甜度下降，提高了芋頭的食用品質(zhì)。在凍藏180 d時(shí)，各處理組間的可溶性糖含量沒有明顯規(guī)律（圖2D），速凍處理能否能降低可溶性糖含量，尚需進(jìn)一步確認(rèn)。

芋頭中酚類物質(zhì)含量較高，去皮芋頭表面在貯藏期間很容易褐化。不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖3。

徐韞哲，石家莊市友誼大街小學(xué)語(yǔ)文教師，石家莊市骨干教師、優(yōu)秀班主任、小學(xué)教學(xué)改革先進(jìn)個(gè)人、語(yǔ)文學(xué)科名師。十四年的教學(xué)中，她堅(jiān)持閱讀與寫作培養(yǎng)學(xué)生語(yǔ)文實(shí)踐能力，始終如一地陪伴孩子勾畫生活和理想，帶出了一批批熱愛閱讀、愛寫會(huì)寫、思想獨(dú)立的優(yōu)秀學(xué)生。2014年擔(dān)任石家莊市語(yǔ)文兼職教研員，成功召開了個(gè)人語(yǔ)文教學(xué)研討會(huì)，參與錄制國(guó)家、省市級(jí)課例并獲一等獎(jiǎng)。

圖3 不同冰凍方式對(duì)凍藏芋頭L*、a*和**的影響Fig.3 Effects of different freezing ways on values of L*，a*and b*of frozen taro

從圖3中可以看出，芋頭在凍藏期間，L*、a*和b*值均呈下降趨勢(shì)，各處理的L*值比未凍藏前降低1.15%～5.24%，a*值比未凍藏前降低30.83%～90.04%，b*值比未凍藏前降低11.00%～16.00%。這說(shuō)明芋頭凍藏期間仍會(huì)發(fā)生明顯褐變，即使與褐變有關(guān)的一些酶活性在零下低溫很低。此外，還觀察到，經(jīng)過凍藏的芋頭在4℃恢復(fù)時(shí)，表面褐變迅速加重。這一方面可能是由于相對(duì)溫度的升高，使得與褐變有關(guān)的酶活性迅速提高，加速了褐變；另一方面，冰凍低溫使細(xì)胞膜發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械損傷，膜的透性增加，細(xì)胞區(qū)隔破壞，增加了底物與酶接觸的機(jī)會(huì)。在凍藏180d時(shí)，直接在-40℃凍藏的芋頭L*值顯著高于其它處理組，速凍處理后再貯藏在-40℃和直接貯藏在-40℃的芋頭a*值顯著低于其它兩組處理，各處理間的b*值差異不明顯（圖3）。盡管各處理間的L*、a*和b*值有一定差異，但規(guī)律性不強(qiáng)，速凍處理是否有助于控制凍藏芋頭褐變，值得進(jìn)一步研究。

2.2 不同溫度熱燙處理對(duì)冷藏鮮切芋頭褐變的影響

2.1的結(jié)果表明，芋頭在凍藏期間以及低溫恢復(fù)期間均會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的褐變。有研究表明，熱燙處理可控制鮮切果蔬褐變。為了能在短時(shí)間內(nèi)確定有效控制芋頭褐變的護(hù)色處理方法，本研究探討了熱處理對(duì)冷藏鮮切芋頭褐變的影響。L*、a*和b*值是反映產(chǎn)品色度的指標(biāo)，L*表示明度；a*反映綠色與紅色之間的轉(zhuǎn)換，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色；b*反映藍(lán)色與黃色之間的轉(zhuǎn)化，正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色[24]。

熱燙處理對(duì)冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響見圖4。

由圖4可知，各處理的L*值在4℃冷藏期間逐漸降低，a*和b*值逐漸增加。與對(duì)照組相比，在冷藏后期，熱燙處理的L*、a*和b*值顯著低于對(duì)照。在貯藏12 d時(shí)，60℃熱燙處理的L*、a*和b*值分別比對(duì)照高2.64%、27.02%和 12.44%，100℃熱燙處理的L*、a*和 b*值分別比對(duì)照低8.82%、46.66%和16.99%，說(shuō)明60℃和100℃的熱燙處理能有效延緩芋頭L*值的降低、a*和b*值的增加，控制去皮芋頭褐變。其中，100℃熱燙處理的效果更為顯著。也進(jìn)一步表明，熱燙處理是一種有效控制去皮芋頭褐變的護(hù)色方法。

2.3 護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響

不同護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭硬度的影響見圖5。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，一些芳香植物純露對(duì)多酚氧化酶具有明顯的抑制作用，可有效控制鮮切芋頭褐變。其中，玫瑰純露的效果最為顯著。因此，本研究使用玫瑰純露單獨(dú)或與熱燙處理結(jié)合，處理去皮芋頭，明確玫瑰純露單獨(dú)或結(jié)合處理對(duì)凍藏芋頭的護(hù)色效果及對(duì)凍藏品質(zhì)的影響。

圖4 熱燙處理對(duì)冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響Fig.4 Effects of blanching treatments on values of L*，a*and b*of fresh-cut taro during cold storage

圖5 不同護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭硬度的影響Fig.5 Effects of different anti-browning treatments on hardness of frozen taro

由圖6A和圖6B可以看出，對(duì)照組的直鏈和支鏈淀粉含量在凍藏期間變化不大；與凍藏前相比，熱燙和玫瑰純露單獨(dú)處理的直鏈和支鏈淀粉含量稍有增加，結(jié)合處理的直鏈淀粉含量明顯降低，而支鏈淀粉含量明顯增加。在凍藏180 d時(shí)，熱燙和玫瑰純露單獨(dú)處理的直鏈和支鏈淀粉含量與對(duì)照組差異不顯著，但結(jié)合處理的直鏈含量顯著低于對(duì)照，而支鏈淀粉含量顯著高于對(duì)照（圖6A～圖6B）。意味著結(jié)合處理可能增強(qiáng)了直鏈淀粉向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化的能力，使得支鏈淀粉含量增加，提高了凍藏芋頭的食用品質(zhì)。

與2.1結(jié)果一致，TSS含量在凍藏后增加，與對(duì)照相比，各處理組的TSS含量與對(duì)照組之間沒有顯著性差異（圖6C）?？扇苄蕴呛拷Y(jié)果與2.1的結(jié)果也一致，凍藏使得可溶性含量明顯降低（圖6D）。在180 d時(shí)，熱燙單獨(dú)處理與結(jié)合處理的總可溶性糖含量顯著高于對(duì)照，意味著熱燙處理提高了凍藏芋頭可溶性糖含量。護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖7。

圖6 護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響Fig.6 Effects of anti-browning treatments on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

圖7 護(hù)色處理對(duì)凍藏芋頭L*、a*和b*的影響Fig.7 Effects of anti-browning treatments on values of L*，a*and b*of frozen taro

從圖7可知，未經(jīng)護(hù)色處理的芋頭在凍藏期間仍會(huì)褐化，表現(xiàn)在L*、a*和b*值在凍藏180 d后降低。與凍藏前相比，護(hù)色處理明顯提高了L*值（圖7A），但不能有效延緩a*和b*值的下降（圖7B～圖7C）。說(shuō)明凍藏前的護(hù)色處理能明顯提高芋頭在凍藏期間的亮度，有效延緩褐變，提高了凍藏芋頭的感官品質(zhì)。與對(duì)照相比，各處理的L*值顯著高于對(duì)照，a*和b*值與對(duì)照無(wú)顯著差異（圖7），且熱燙單獨(dú)處理和與玫瑰純露的結(jié)合處理的L*值顯著高于玫瑰純露單獨(dú)處理。另外，凍藏芋頭在-4℃恢復(fù)期間，熱燙單獨(dú)處理和結(jié)合處理的褐變速度明顯慢于對(duì)照組。這些結(jié)果說(shuō)明：1）玫瑰純露的護(hù)色效果不及熱燙處理；2）熱燙處理是控制凍藏芋頭褐變的有效護(hù)色方法，也進(jìn)一步表明單獨(dú)的熱燙處理足夠控制凍藏芋頭褐變，不需要與其它抗褐變劑結(jié)合處理。

3 討論與結(jié)論

速凍處理對(duì)凍藏果蔬品質(zhì)至關(guān)重要，因?yàn)楸鶅鏊俣鹊目炻苯佑绊懕w積[25-26]。冰凍速度越慢，形成的冰晶體積越大，對(duì)細(xì)胞造成的機(jī)械損傷也越嚴(yán)重。速凍處理的芋頭經(jīng)低溫恢復(fù)后，仍能維持較高硬度。這與其它凍藏果蔬的研究結(jié)果一致[27]，表明速凍處理更有利于保持凍藏果蔬質(zhì)地。經(jīng)長(zhǎng)期凍藏，芋頭的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)沒有明顯下降，表明凍藏能很好保持芋頭營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。也進(jìn)一步明確了芋頭可通過凍藏實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期貯藏，克服芋頭生產(chǎn)的季節(jié)性，從而調(diào)節(jié)市場(chǎng)供需平衡。

凍藏食品的感官是影響消費(fèi)者接受度的重要因素[28]。芋頭由于多酚類物質(zhì)含量較高，在貯藏期間很容易發(fā)生褐變[29]。本研究也得到了相似的結(jié)果，凍藏期間仍會(huì)發(fā)生一定程度的褐變，且速凍處理與否不會(huì)顯著抑制褐變。也說(shuō)明芋頭在凍藏前必須進(jìn)行護(hù)色處理，以控制芋頭在凍藏期間的褐變。

熱處理是一種物理護(hù)色方法，可抑制鮮切果蔬褐變[30-33]。為探討熱處理對(duì)芋頭的護(hù)色效果，研究了60℃和100℃熱燙處理對(duì)芋頭褐變的影響。60℃和100℃熱燙處理均能有效控制芋頭褐變，后者的控制效果更好，表明熱燙處理能有效控制芋頭褐變。果蔬的褐變主要是酶促褐變[34]，較高溫度的熱燙處理能抑制與褐變有關(guān)的酶活性。芳香植物提取物（純露）能有效抑制鮮切芋頭的酶促褐變[35]，但尚不清楚對(duì)凍藏芋頭品質(zhì)的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，玫瑰純露和熱燙處理均能抑制凍藏芋頭褐變，熱燙處理的抑制效果優(yōu)于純露處理，且純露結(jié)合熱燙處理對(duì)凍藏芋頭褐變的控制影響效果與熱燙單獨(dú)處理接近，表明單獨(dú)熱燙處理即可有效控制凍藏芋頭褐變。盡管熱燙處理有利于保持凍藏芋頭良好的感官品質(zhì)，但熱燙處理的芋頭食用品質(zhì)下降。因此，尚需進(jìn)一步優(yōu)化冰凍工藝，以降低熱燙處理引起的不利影響。綜上所述，芋頭可利用凍藏技術(shù)長(zhǎng)期保藏，以實(shí)現(xiàn)周年供應(yīng)，調(diào)節(jié)市場(chǎng)供需平衡。