木薯護(hù)色及貯藏性研究

黃和升，王海平,2

(1.江蘇食品藥品職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223005；2.江蘇食品加工工程技術(shù)研究開發(fā)中心，江蘇 淮安 223005)

鮮切果蔬在切分過程中，汁液外滲、微生物污染、貯藏條件不當(dāng)?shù)染鶗?huì)引起果蔬品質(zhì)劣變，尤其葉片的黃化、褐變會(huì)縮短果蔬的貨架期，降低果蔬商品價(jià)值[7-12].同時(shí)，果蔬的色澤是決定消費(fèi)者購買的主要因素之一[9]，為延緩鮮切果蔬的腐敗和色變，國內(nèi)外常將鮮切果蔬在貯藏前進(jìn)行護(hù)色處理，常用的護(hù)色劑為亞硫酸氫鈉、亞硫酸鉀等含硫護(hù)色劑[10-16].但有研究表明，含硫護(hù)色劑處理的果蔬，殘留的二氧化硫會(huì)危害人體健康[12-13].本研究采用無硫復(fù)合護(hù)色劑處理鮮切木薯，試驗(yàn)不同的護(hù)色劑含量、溫度、時(shí)間對木薯的護(hù)色作用，同時(shí)測定處理木薯貯藏過程中相關(guān)酶活性變化和質(zhì)量損失率變化，以期得到一種木薯護(hù)色的環(huán)保健康方法，提高鮮切木薯商業(yè)價(jià)值.

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

木薯購自于淮安市城南農(nóng)貿(mào)市場，L-半胱氨酸(L-Cys)、檸檬酸和維生素C(VC)均為食品級分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

SC-80C全自動(dòng)色差儀，北京京儀康光光學(xué)儀器有限公司；752紫外分光光度計(jì)，上海第三分析儀器廠；TD5Z臺(tái)式低速離心機(jī)，鹽城市凱特實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HH-M6六孔恒溫水浴鍋，江蘇新春蘭科學(xué)儀器有限公司.

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 生產(chǎn)工藝 材料處理(去除病蟲害和腐爛的木薯)→清洗(約30 ℃溫水清洗2遍)→去皮、切塊(約1.5 cm厚度)→護(hù)色(浸泡于護(hù)色液)→去除水分→貯藏→品質(zhì)測定.

1.3.2 操作要點(diǎn) 挑選無病蟲害的新鮮木薯用溫水清洗2遍、去皮并切片(約1.5 cm厚)，投入護(hù)色液中，常溫浸泡10～25 min，取出后立即放入清水漂洗并瀝干水分，放于保鮮盒冷藏，定期測定鮮切木薯色值(L*值)、酶活性(PPO、POD、PAL)和質(zhì)量損失率.

1.3.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 參考荸薺、姜脯護(hù)色方法[10,12]，在L-Cys用量為0.6%，檸檬酸用量為0.6%，VC用量為0.6%，護(hù)色時(shí)間為20 min和護(hù)色溫度為20 ℃的基礎(chǔ)條件下，保持其他因素不變，只改變其中一個(gè)因素，設(shè)置L-Cys用量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%、1.4%，檸檬酸用量為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%，VC用量為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%，護(hù)色溫度為5、10、15、20、25、30、35 ℃，護(hù)色時(shí)間為5、10、15、20、25、30、35 min，護(hù)色后，貯藏于0～4 ℃冰箱，貯藏10 d，測定L*值，每組試驗(yàn)重復(fù)3次進(jìn)行單因素試驗(yàn).在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn).

1.3.4 測定指標(biāo)

分別統(tǒng)計(jì)兩版教材“平方根”“無理數(shù)的引入”兩塊內(nèi)容中的例習(xí)題數(shù)量，我們發(fā)現(xiàn)：美GMH版的例習(xí)題數(shù)量遠(yuǎn)多于浙教版，大約是浙教版的1.5倍.而且美GMH版在每一道例題后都會(huì)相應(yīng)安排同一類型的習(xí)題，方便學(xué)生及時(shí)鞏固.

1.3.4.1L*值測定 采用全自動(dòng)色差儀測定木薯切面處的顏色，顏色變化通過測定L*、a*、b*值表示.其中L*代表木薯表面的白度，L*值(白度)越大，表示越白；a*(紅度)、b*(黃度)越大，表示組織越灰暗.經(jīng)過多次重復(fù)預(yù)試驗(yàn)測得a*值為負(fù)值，b*值也偏小，切面呈現(xiàn)白色，因而可將測定L*值作為鮮切木薯的色澤變化指標(biāo).

1.3.4.2 質(zhì)量損失率測定 采用差量法測定.

1.3.4.3 酶活性測定[14]多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)酶液提?。喝y定樣2.0 g，加入pH 6.4的磷酸緩沖液5.0 mL，置于冰浴研磨，然后置于離心機(jī)，以10 000 r/min離心20 min，取上清液置于冰箱待測定.

苯丙氨酸解氨酶(PAL)酶液提取：取測定樣3.0 g，加入pH 8.7的硼酸-硼砂緩沖液6.0 mL.置于冰浴研磨，然后置于離心機(jī)，以10 000 r/min離心20 min，取上清液置于冰箱待測定.

PPO活性測定： 采用消光值法；POD活性測定： 采用愈創(chuàng)木酚氧化法；PAL活性測定：取5支試管進(jìn)行編號， 0號管調(diào)0，1號管作為對照，2、3、4號管為測定管,按表1加入硼酸緩沖液、酶液和苯丙氨酸溶液.搖勻后置于40 ℃恒溫水浴鍋，保溫60 min，立即加入2 mol/L HCL 0.2 mL以終止反應(yīng)，在波長為290 nm的條件下測定吸光度值(1 h內(nèi)吸光度值增加0.001為一個(gè)酶活力單位).

表1 PAL活性測定溶液組成

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，采用SPSS 16.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn).

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮切木薯護(hù)色單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1L-Cys含量對鮮切木薯護(hù)色效果的影響L-Cys可抑制褐變，常用作果蔬護(hù)色劑[12].由圖1可知，試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著L-Cys含量的增大，鮮切木薯L*值增大，表明護(hù)色效果顯著增強(qiáng)(P<0.05)，當(dāng)L-Cys含量超過0.8%時(shí)，L*值變化不顯著，考慮試劑節(jié)約和木薯的口感，選用0.8%左右的L-Cys溶液對鮮切木薯進(jìn)行護(hù)色處理.

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05). Different lowercase letters indicate significant differences(P<0.05).圖1 不同L-Cys含量對鮮切木薯L*值的影響Figure 1 Effects of different L-Cys content on L*value of fresh-cut cassava

2.1.2 檸檬酸含量對鮮切木薯護(hù)色效果的影響 檸檬酸可降低多酚氧化酶活性，也可降低溶液pH值和氧的溶解度，因而檸檬酸溶液可用于果蔬護(hù)色處理[15].由圖2可知，檸檬酸含量逐漸增加，鮮切木薯L*值逐漸增大，表明護(hù)色效果顯著增強(qiáng)，當(dāng)檸檬酸含量超過0.6%時(shí)，L*值稍有減小，可能是檸檬酸含量過高使溶液pH值過低，護(hù)色作用隨之有所減弱，因而選用0.6%左右的檸檬酸溶液對鮮切木薯進(jìn)行護(hù)色處理.

圖2 不同檸檬酸含量對鮮切木薯L*值的影響Figure 2 Effects of different citric acid content on L*value of fresh-cut cassava

2.1.3 VC含量對鮮切木薯護(hù)色效果的影響 VC具有很強(qiáng)的還原能力，同時(shí)可降低體系pH值，常用于果蔬的護(hù)色處理[16-17].由圖3可知，當(dāng)VC含量增大時(shí)，鮮切木薯L*值也隨著增大，表明護(hù)色效果增強(qiáng)，當(dāng)VC含量超過0.5%時(shí)，L*值變化不顯著，從節(jié)約成本考慮，選用0.5%左右的VC溶液對鮮切木薯進(jìn)行護(hù)色處理.

圖3 不同VC含量對鮮切木薯L*值的影響Figure 3 Effects of different VC content on L* value of fresh-cut cassava

2.1.4 護(hù)色時(shí)間對鮮切木薯護(hù)色效果的影響 由圖4可知，檸檬酸、L-半胱氨酸、VC對木薯護(hù)色作用表現(xiàn)相似的趨勢，護(hù)色時(shí)間延長，L*值增大，護(hù)色效果顯著增強(qiáng)，但護(hù)色超過20 min，變化不顯著，因而護(hù)色時(shí)間選用20 min.

2.1.5 護(hù)色溫度對鮮切木薯護(hù)色效果的影響 由圖5可知，檸檬酸、L-Cys、VC對木薯護(hù)色作用均隨護(hù)色溫度升高，L*值增大，護(hù)色效果顯著增強(qiáng)，但超過20 ℃，變化不顯著，從能耗及護(hù)色效果綜合考慮，護(hù)色溫度選擇常溫(20～30 ℃).

圖4 不同護(hù)色時(shí)間對鮮切木薯L*值的影響Figure 4 Effects of different color protection time on L* value of fresh-cut cassava

圖5 不同護(hù)色溫度對鮮切木薯L*的影響Figure 5 Effect of different color protection temperature on L* value of fresh-cut cassava

2.2 木薯護(hù)色條件優(yōu)化

為獲得木薯常溫最優(yōu)護(hù)色條件，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以鮮切木薯的L*值為考察指標(biāo)，以L-Cys含量、檸檬酸含量、VC含量，護(hù)色時(shí)間為變量進(jìn)行正交試驗(yàn).試驗(yàn)方案及結(jié)果如表2所示.

表2 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

由表2可知，4個(gè)變量對鮮切木薯L*值影響的主次順序依次為D、A、C、B.鮮切木薯最佳護(hù)色條件為A1B2C2D1，即L-Cys 0.8%、檸檬酸 0.6%、VC 0.5%、護(hù)色時(shí)間15 min.在最佳護(hù)色條件下重復(fù)試驗(yàn)3次，測得鮮切木薯L*值平均值為75.75.

2.3 護(hù)色處理對鮮切木薯貯藏品質(zhì)的影響

2.3.1 鮮切木薯酶活性變化 切割果蔬的褐變主要為酶促褐變，多與PPO、POD和PAL等酶活性變化相關(guān)[14，18-21].本研究為明確護(hù)色處理與酶活性的關(guān)系，測定了復(fù)合護(hù)色處理和對照組(未護(hù)色處理)鮮切木薯的PAL、PPO和POD的活性，結(jié)果如圖6～8所示.

圖6 鮮切木薯貯藏期PAL活性變化Figure 6 Changes of PAL activity of fresh-cut cassava during storage

圖7 鮮切木薯貯藏期PPO活性變化Figure 7 Changes of PPO activity of fresh-cut cassava during storage

圖8 鮮切木薯貯藏期POD活性變化Figure 8 Changes of POD activity of fresh-cut cassava during storage

由圖6～8可知，對照組木薯的PAL活性上升速度要高于護(hù)色處理組，到貯藏第10 天時(shí)，對照組的PAL活性約為護(hù)色處理的2倍；在貯藏第6天，對照組PPO活性達(dá)到最高，然后開始下降，護(hù)色組木薯整個(gè)貯藏過程PPO活性總體變化較對照組平緩，并且始終低于對照；在貯藏前6天，對照組和護(hù)色處理木薯POD活性變化均緩慢，然后對照組POD活性迅速上升，護(hù)色處理組木薯POD活性保持緩慢增加，到第10天，對照組木薯的POD活性為護(hù)色處理的3倍多.總體而言，整個(gè)貯藏期內(nèi)，護(hù)色處理組鮮切木薯PAL、PPO和POD活性均低于同期的對照組，說明護(hù)色處理可降低鮮切木薯的 PAL、PPO和POD的活性，延緩木薯生理生化反應(yīng)進(jìn)程.

2.3.2 鮮切木薯質(zhì)量損失率變化 切分處理會(huì)加速鮮切木薯的失水和生理生化變化，降低其食用品質(zhì)和感官品質(zhì)，質(zhì)量損失率可反應(yīng)這一變化情況.本研究測定了冷藏條件下護(hù)色處理組和對照組鮮切木薯的質(zhì)量損失率，結(jié)果如圖9所示.

由圖9可知，在貯藏期內(nèi)，對照組和護(hù)色處理的鮮切木薯的質(zhì)量損失率變化趨勢基本一致，前4 d，質(zhì)量損失率呈直線式上升，變化趨勢非常顯著，后6 d，鮮切木薯的質(zhì)量損失率仍然處于上升趨勢，但護(hù)色處理組上升趨勢有所緩和，整個(gè)貯藏期內(nèi)，護(hù)色處理的質(zhì)量損失率始終低于對照組，說明護(hù)色處理可以降低鮮切木薯的質(zhì)量損失率，有效維持鮮切木薯的品質(zhì).

圖9 鮮切木薯貯藏期失重率變化Figure 9 Changes of weight loss rate of fresh-cut cassava during storage

3 討論

新鮮果蔬經(jīng)切分后極易造成變色，嚴(yán)重影響產(chǎn)品感官品質(zhì)，因此，對鮮切果蔬的護(hù)色及褐變指標(biāo)的測定顯得尤為重要.本研究采用國外較常采用的色差法，處理簡單、操作方便、 系統(tǒng)誤差小，是一種無損檢測方法，結(jié)果可直接反映鮮切木薯的顏色變化.傳統(tǒng)的果蔬生產(chǎn)中，主要采用熏硫或浸硫來達(dá)到護(hù)色的目的，攝入少量二氧化硫不會(huì)對健康造成傷害，但食用含二氧化硫超標(biāo)的食物會(huì)引起過敏反應(yīng)[10-11]，本研究采用無二氧化硫殘留的復(fù)合護(hù)色劑處理鮮切木薯.有研究表明，檸檬酸可通過降低pH值并在酶活性位點(diǎn)結(jié)合銅，而對PPO有雙重抑制作用；VC能還原酮類物質(zhì)為酚類化合物防止酶促褐變；L-Cys能將鄰琨類化合物還原為多酚類化合物前體抑制褐變[15-16].本研究試驗(yàn)表明，L-Cys、檸檬酸、VC處理鮮切木薯均可起到護(hù)色作用，這與前人的研究結(jié)果一致.

褐變有酶促褐變和非酶促褐變，而果蔬的褐變主要是酶促褐變.其中PPO、POD 和PAL是影響果實(shí)褐變的關(guān)鍵酶[19-21].在正常的細(xì)胞內(nèi)，PPO可與氧同時(shí)存在不發(fā)生褐變，果蔬切割過程使果蔬的細(xì)胞質(zhì)膜遭到破壞，環(huán)境中氧的進(jìn)入，酶與PPO接觸， 使酚類物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，最后形成黑褐色物質(zhì).POD 屬于保護(hù)酶，它可以清除自由基、活性氧，防止其對細(xì)胞膜的攻擊，但在H2O2存在時(shí)POD可迅速氧化多酚類物質(zhì)，加速果蔬褐變.PAL可參與苯丙氨酸代謝生成羧酸，再經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)變形成酶促反應(yīng)底物酚，加速褐變[14，18].果蔬經(jīng)機(jī)械切割后，酶和底物的部分結(jié)構(gòu)被破壞，加速了酚類物質(zhì)與酶的接觸反應(yīng)，致使PPO、POD 和 PAL 活性升高，促進(jìn)反應(yīng)底物酚類物質(zhì)氧化，表現(xiàn)為果肉褐變程度加深，嚴(yán)重影響其感官質(zhì)量及營養(yǎng)價(jià)值.本研究中，護(hù)色處理的鮮切木薯在0～4 ℃貯藏期間，與未護(hù)色的鮮切木薯比較，復(fù)合護(hù)色處理的鮮切木薯， 褐變減弱，PAL、PPO和POD活性降低，因此，推斷木薯的褐變同其他果蔬類似也主要與酶類物質(zhì)參與代謝活動(dòng)有關(guān)，關(guān)于鮮切木薯褐變機(jī)理有待后續(xù)試驗(yàn)進(jìn)一步研究.本研究僅對護(hù)色木薯貯藏中的幾種酶活性變化進(jìn)行了分析.今后可以對切分木薯酶活性變化過程中酚類物質(zhì)組成和含量進(jìn)行測定與分析，深入探討酚類物質(zhì)變化對色澤改變的影響，確定影響木薯褐變的關(guān)鍵因素及褐變的適宜抑制措施.

果蔬質(zhì)量損失率可衡量果蔬的新鮮度，當(dāng)質(zhì)量損失率達(dá)4%～6%時(shí)，果蔬表皮起皺，表面失去光澤，同時(shí)產(chǎn)生一系列的不良生理生化反應(yīng)，致使果蔬質(zhì)量下降，食用價(jià)值和商品價(jià)值降低.果蔬切割處理會(huì)使其受到機(jī)械損傷，氧氣進(jìn)入會(huì)加速其呼吸作用和蒸騰作用，因而質(zhì)量損失率會(huì)越來越高.有研究發(fā)現(xiàn)，貯藏過程中經(jīng)復(fù)合護(hù)色液處理的荸薺質(zhì)量損失率會(huì)降低[17]，VC處理的蓮藕質(zhì)量損失率降低[21].本研究中，復(fù)合護(hù)色處理的鮮切木薯的質(zhì)量損失率始終顯著低于對照，說明護(hù)色處理液能夠抑制鮮切木薯的生理生化反應(yīng)的進(jìn)程，減少各種營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，降低鮮切木薯的質(zhì)量損失率.也有研究表明，降低酶活性，可降低果蔬的失重率[14，20]，結(jié)合本研究中護(hù)色處理的木薯酶活性降低，可推斷護(hù)色處理的鮮切木薯與對照組相比質(zhì)量損失率降低，可能也與其酶活性降低，代謝減慢有關(guān)，后續(xù)可對切分木薯酶活性與具體的固形物進(jìn)行測定與分析，以明確木薯酶活性對木薯質(zhì)量損失率的影響.

4 結(jié)論

鮮切木薯常溫復(fù)合護(hù)色最優(yōu)條件為L-Cys含量 0.8%、檸檬酸含量0.6%、VC含量0.5%、復(fù)合護(hù)色15 min，該條件下測得鮮切木薯的L*值為75.75，效果較好.果蔬的護(hù)色劑，護(hù)色方法有多種[5-14]，這些方法是否適用于鮮切木薯，還有待進(jìn)一步研究.護(hù)色處理可降低鮮切木薯PPO、POD和PAL活性，延緩木薯的生理生化反應(yīng)進(jìn)程，減少木薯貯藏期的質(zhì)量損失，鮮切木薯褐變機(jī)理仍待研究.