VE對鮮切荸薺酶促褐變的影響

肖永謙，葉海霞，王詩韻，聞金敏，李煜林,2,*，夏 險

（1.食用野生植物保育與利用湖北省重點實驗室（湖北師范大學），湖北 黃石 435002；2.賀州學院食品科學與工程技術研究院，廣西 賀州 542800）

荸薺俗稱馬蹄，皮紫黑色，果肉潔白，味道甜美，含有豐富的碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)，具有重要的食療價值，是深受大眾喜愛的農(nóng)副產(chǎn)品[1]。荸薺因生長于地下，表皮含有很多病原微生物，不宜帶皮生吃，一般要去皮切成片狀食用[2]。鮮切荸薺因其美味和食用方便更受消費者的青睞，這也是未來果蔬食品食用的發(fā)展趨勢[3]。但是鮮切荸薺中的酚類物質(zhì)在多酚氧化酶的作用下很容易氧化生成鄰-苯醌，醌類化合物進一步氧化和聚合形成黑色素，進而發(fā)生酶促褐變，導致食用品質(zhì)下降[4]。因而如何抑制鮮切荸薺的酶促褐變，保持其食用品質(zhì)，是亟需解決的重要問題。

目前已有很多學者對鮮切荸薺進行研究，如研究涂膜處理對鮮切荸薺的保鮮效果[5-8]，采用復合護色劑抑制鮮切荸薺褐變[9-13]，采用熱處理對鮮切荸薺進行護色[14-15]，采用乙醛處理鮮切荸薺[16-18]及采用復合增強脈沖強光保鮮鮮切荸薺[19]等。這些研究有的產(chǎn)生了食品安全問題，有的在抑制酶促褐變時沒有考察鮮切荸薺的食用品質(zhì)，導致鮮切荸薺酶促褐變被抑制了，但食用品質(zhì)卻下降了。目前能有效抑制鮮切荸薺酶促褐變又不產(chǎn)生食品安全問題的方法還很少，亟需開發(fā)新的技術。

目前尚未見關于用VE抑制鮮切果蔬酶促褐變的研究報道。本試驗擬研究VE濃度和處理時間對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響及最佳VE處理濃度和時間對貯藏中鮮切荸薺多酚氧化酶（PPO）活性、總可溶性固形物（TSS）含量、硬度和VC含量的影響，以期為抑制鮮切荸薺酶促褐變提供一項新技術。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

荸薺，購買于廣西賀州。VE，上海阿拉丁試劑有限公司；無水乙醇，天津北辰方正試劑廠；草酸，天津市大茂化學試劑廠；抗壞血酸、沒食子酸，天津市科密歐化學試劑有限公司；NaOH，天津博迪化工股份有限公司；酚酞，天津市凱通化學試劑有限公司；無水Na2CO3，天津市東麗區(qū)泰蘭德化學試劑廠。以上試劑均為分析純（AR）。

1.1.2 儀器與設備

AB204-N型分析天平：奧豪斯儀器（上海）有限公司；FL-8F型O3負離子空氣凈化器：深圳飛立電器科技有限公司；TMS-Pro型質(zhì)構儀：美國FTC公司；UV6100型紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司；5430 R型高速冷凍離心機：德國艾本德公司；RFM712-M型數(shù)顯折光儀：英國Bellingham Stanley公司；C93T型料理機：九陽股份有限公司；冷庫：上海庫寶制冷設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

在室溫下，挑選沒有腐爛、破皮、損傷、大小基本一致的新鮮荸薺，用自來水清洗干凈，用削皮刀去皮，切成2 mm厚的薄片[20]。將荸薺片用蒸餾水浸泡，用FL-8F負離子O3空氣凈化器處理30 min，將荸薺片取出瀝水10 min[20]。用不同濃度VE無水乙醇水溶液（1%）處理不同時間（按照試驗方案），瀝水10 min。每個保鮮盒裝10 g荸薺片，作為VE處理樣品。以不用VE無水乙醇水溶液（1%）處理的荸薺片作為對照（CK）樣品。每個樣品選取3個保鮮盒做特殊標記，用于評價褐變指數(shù)，其余保鮮盒用于評價其他指標。所有樣品均在1℃下貯藏。

1.2.2 褐變指數(shù)的測定

褐變指數(shù)由6名經(jīng)驗豐富的感官評價人員采用觀察法評價和計算。褐變程度分為6個等級，分別以數(shù)字0、1、2、3、4、5來表示[21]。0級：完全沒有褐變；1級：有褐變點；2級：輕微褐變，褐變面積＜1/5；3級：中等褐變，1/5≤褐變面積≤1/3；4級：嚴重褐變，1/3＜褐變面積≤1/2；5級：完全褐變，褐變面積＞1/2[21]。每個保鮮盒中樣品的褐變指數(shù)=∑（褐變級數(shù)×該級片數(shù)）/總片數(shù)[22]。

每個評價人員測得的每個樣品的褐變指數(shù)是平行試驗中3個保鮮盒中樣品褐變指數(shù)的平均值。每個樣品的最終褐變指數(shù)是6個評價人員測得的褐變指數(shù)的平均值[21]。褐變指數(shù)＞2時表示不能食用，該樣品終止貯藏[21]。

1.2.3 單因素試驗設計

VE用1%的乙醇水溶液溶解（1%的乙醇有助于VE溶于水，而且不會產(chǎn)生食品安全問題），固定處理時間為30 min，考察不同VE濃度（0.02%、0.04%、0.06%）對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響；固定VE濃度為0.02%，考察不同處理時間（10、20、30、40、50、60 min）對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響。

1.2.4 全面試驗設計

根據(jù)單因素試驗的結果設計全面試驗。

1.2.5 理化分析將最佳工藝處理的樣品和對照樣品在1℃下貯藏，同時進行褐變指數(shù)和理化分析。

1.2.5.1 PPO活性的測定

將一個保鮮盒中的10 g鮮切荸薺樣品裝入料理機中，然后加入20 mL 0.05 moL/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.8）后進行勻漿，通過6層棉布過濾除去細胞碎片。在4℃下，濾液用19 000 r/min離心20 min，取上清液作為PPO的提取物。PPO活性采用4-甲基鄰苯二酚氧化法測定[23]。以每分鐘每克鮮切荸薺吸光度改變0.001所需要的酶量作為一個活力單位U[23]。PPO活性每3 d測定1次，每次任取3個保鮮盒做平行試驗。

1.2.5.2 TSS含量的測定

TSS每3 d測定1次，每次分析任取3個保鮮盒做平行試驗。將每個保鮮盒的10 g鮮切荸薺樣品置于料理機中均質(zhì)，分裝于2 mL的離心管中，然后在高速臺式離心機中以15 000 r/min離心20 min，取上清液，用數(shù)顯折光儀測定TSS含量，單位為Brix[24]。

1.2.5.3 硬度的測定

硬度測定使用質(zhì)構儀，采用TPA分析法，每3 d測定1次，每次測定任取3個保鮮盒做平行試驗。操作條件如下：力感應范圍250 N，探針停留時間1 s，探頭高度10 mm，形態(tài)損傷30%，測量速度60 mm/s，初始力0.4 N[25-26]。

1.2.5.4 VC含量的測定

采用2,6-二氯靛酚滴定法測定，每3 d測定1次，每次任取3個保鮮盒做平行試驗，單位為mg/100 g[27-28]。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Origin 8.5處理，結果以xˉ±s標準偏差表示。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 VE濃度對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響

VE在水溶液中的最大濃度為0.06%，所以分別取0.02%、0.04%和0.06%間距相等的3個濃度梯度。從圖1可以看出，對照樣品貯藏9 d時，褐變指數(shù)已超過2；0.02%和0.06%的VE處理樣品貯藏12 d時，褐變指數(shù)已超過2；0.04%的VE處理樣品貯藏12 d時，褐變指數(shù)達到2。結果表明，在其他條件相同時，0.04%的VE處理對鮮切荸薺酶促褐變的抑制效果最好。這可能是因為當VE濃度太低時，有部分PPO的活性沒有被抑制；當VE濃度太高時，由于VE本身呈褐色，多余的VE使鮮切荸薺變成了褐色。

圖1 VE濃度對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響Fig.1 Effects of VE concentrations on browning indices of fresh-cut CWC

2.1.2 處理時間對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響

從圖2可以看出，處理時間為10、20、40、50、60 min的樣品均在貯藏9 d時，褐變指數(shù)超過2；處理時間為30 min的樣品在貯藏12 d時，褐變指數(shù)超過2。結果表明，在其他條件相同時，處理時間為30 min對鮮切荸薺酶促褐變的抑制效果最好。這可能是因為當處理時間太短時，有部分PPO的活性沒有被抑制；當處理時間太長時，褐色的VE滲透到鮮切荸薺的表面使鮮切荸薺呈現(xiàn)了褐色。

圖2 VE處理時間對鮮切荸薺褐變指數(shù)的影響Fig.2 Effects of VE processing time on browning indices of fresh-cut CWC

2.2 全面試驗

根據(jù)單因素試驗結果設計全面試驗（表1），全面試驗結果見表2。

表1 全面試驗的因素和水平Table 1 Factors and levels of comprehensive experiment

表2 全面試驗結果Table 2 Results of comprehensive experiment

續(xù)表2 全面試驗結果Continue table 2 Results of comprehensive experiment

從全面試驗結果可以得出，當VE濃度為0.04%、處理時間為30 min時，效果最好，與對照組相比可以延長貯藏時間4 d，所以最佳工藝為A2B2。從極差分析可知，處理時間和濃度對褐變指數(shù)的影響幾乎相同。

2.3 最佳工藝處理對鮮切荸薺褐變指數(shù)和理化指標的影響

2.3.1 褐變指數(shù)分析

從圖3可以看到，在貯藏的前3天，最佳工藝處理的鮮切荸薺樣品和對照樣品都沒有發(fā)生褐變；第3～6天，對照樣品褐變越來越嚴重，而最佳工藝處理樣品仍然沒有褐變；第6～9天，對照樣品出現(xiàn)嚴重褐變，最佳工藝處理樣品褐變也加快。對照樣品貯藏9 d時，褐變指數(shù)已超過2；最佳工藝處理樣品貯藏15 d時，褐變指數(shù)超過2。

圖3 最佳工藝處理樣品和對照樣品的褐變指數(shù)Fig.3 Browning indices of samples treated with optimal technology and the control

2.3.2 PPO活性、TSS含量、硬度和VC含量分析

最佳工藝處理樣品和對照樣品在貯藏期間PPO活性、TSS、硬度和VC含量分析如圖4。結果表明，最佳工藝處理抑制了鮮切荸薺PPO活性及TSS含量的增加，延緩了硬度及VC含量的下降。與對照樣品相比，可有效抑制鮮切荸薺的酶促褐變，延長鮮切荸薺貨架期6 d。

圖4 最佳工藝處理對鮮切荸薺PPO活性、TSS含量、硬度和VC含量的影響Fig.4 Effects of optimal treatment on PPO activities,TSS contents,hardness and VC contents of fresh-cut CWC

3 討論與結論

鮮切荸薺發(fā)生酶促褐變，是由于鮮切荸薺中的酚類物質(zhì)在PPO的催化作用下，與O2發(fā)生氧化反應生成黑色素所致，所以抑制氧化反應的發(fā)生是可以抑制鮮切荸薺發(fā)生酶促褐變的。降低鮮切荸薺中酚類物質(zhì)含量，或者降低鮮切荸薺中PPO的活性，或者將鮮切荸薺與O2隔絕，都可以抑制鮮切荸薺發(fā)生酶促褐變。VE是一種天然抗氧化劑，具有抑制氧化反應的能力，因而可以抑制鮮切荸薺發(fā)生酶促氧化反應。本研究通過考察VE濃度和處理時間對鮮切荸薺酶促褐變的影響，以期獲得最佳工藝。研究結果表明，VE抑制鮮切荸薺酶促褐變的最佳工藝為：每330 g鮮切荸薺（厚度2 mm）用2 L蒸餾水浸泡，用FL-8F負離子O3空氣凈化器處理30 min，將荸薺片取出瀝水10 min，然后用濃度為0.04%的VE無水乙醇（1%）水溶液浸泡30 min，取出瀝水10 min，在1℃下貯藏，與對照組相比，可以延長貯藏時間4～6 d。

獲得最佳工藝后，為了進一步探究VE抑制鮮切荸薺酶促褐變的機制，將VE抑制鮮切荸薺酶促褐變最佳工藝處理的樣品與未用VE處理的對照樣品分別在1℃下貯藏，將貯藏中二者的PPO活性、TSS含量、VC含量和硬度的變化進行了對比研究。結果表明：最佳工藝處理樣品的PPO活性增加的趨勢明顯緩于對照樣品，這說明鮮切荸薺PPO活性得到了抑制，而這最可能是由于使用了VE直接造成的。同時最佳工藝處理樣品的TSS含量增加的趨勢緩于對照樣品，VC含量及硬度下降的趨勢緩于對照樣品，這可能是VE間接導致的。所以，VE之所以能抑制鮮切荸薺酶促褐變，可能是因為VE直接抑制了鮮切荸薺貯藏中PPO活性的升高，同時間接抑制了鮮切荸薺TSS含量的增加及VC含量和硬度的下降，從而最終延長了鮮切荸薺的貯藏期。