卡拉膠延長(zhǎng)魚(yú)腥草貨架期的生理機(jī)制

肖永謙，劉思偉，張 英，劉 洋，鄧 艷，穆麗茹，倪 明，夏 險(xiǎn)，李煜林

(1.食用野生植物保育與利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(湖北師范大學(xué))，湖北 黃石 435002；2.特色野菜良種繁育與綜合利用技術(shù)湖北省工程中心(湖北師范大學(xué))，湖北 黃石 435002)

魚(yú)腥草是一種三白草科藥食兩用植物食品，因生長(zhǎng)于地下，表面附有大量微生物[1]。同時(shí)，魚(yú)腥草含有大量水分和豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，魚(yú)腥草上的微生物生長(zhǎng)和繁殖很快，所以魚(yú)腥草容易腐爛，貨架期非常短[1]。2010年前，人們很少吃魚(yú)腥草，近年由于人們喜歡吃天然食品，魚(yú)腥草越來(lái)越受歡迎，延長(zhǎng)魚(yú)腥草貨架期成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

可食膜，如殼聚糖、海藻酸鈉、大豆分離蛋白、果膠和羧甲基纖維素，是延長(zhǎng)植物食品貨架期的方法之一[2]。很多研究者使用這些傳統(tǒng)可食膜來(lái)延長(zhǎng)水果和蔬菜的貨架期[3～17]。

卡拉膠是一種高分子多糖，能溶于水，卡拉膠水溶液能在食品表面形成一層薄膜，這層薄膜對(duì)食品有一種保護(hù)效應(yīng)。目前，還沒(méi)有關(guān)于用卡拉膠延長(zhǎng)魚(yú)腥草貨架期的報(bào)道。本項(xiàng)研究用卡拉膠延長(zhǎng)魚(yú)腥草的貨架期，分析卡拉膠處理后的魚(yú)腥草儲(chǔ)藏過(guò)程中的感官指標(biāo)(重量損失率、腐爛程度、食用品質(zhì)、褐變程度)、理化指標(biāo)(頂空氣體成分、硬度、總的可溶性固體含量(TSSC)、可滴定酸(TA)、Vc含量)、多酚氧化酶(PPO)活性、微生物指標(biāo)(嗜溫菌菌落數(shù)、酵母菌和霉菌菌落數(shù))，闡明了卡拉膠延長(zhǎng)魚(yú)腥草貨架期的生理機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草酸，天津市大茂化學(xué)試劑廠(chǎng)；2,6-二氯靛酚鈉，上海阿達(dá)瑪斯試劑有限公司；抗壞血酸，天津市科密歐化學(xué)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(xué)試劑有限公司；Na2HPO4，天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開(kāi)發(fā)有限公司；NaH2PO4，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；4-甲基兒茶酚，上海阿拉丁試劑有限公司。以上試劑均為AR.魚(yú)腥草從黃石農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。

1.2 儀器與設(shè)備

分析天平，奧豪斯儀器(上海)有限公司；FL-8F負(fù)離子O3空氣凈化器，深圳飛立電器科技有限公司；冷庫(kù)，上海庫(kù)寶制冷設(shè)備有限公司；質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)FTC公司；紫外分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；數(shù)顯折光儀，英國(guó)BS公司；高速冷凍離心機(jī)，德國(guó)艾本德公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在我們的前期實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，獲得了延長(zhǎng)魚(yú)腥草貨架期效果最好的卡拉膠的濃度和處理時(shí)間：濃度為2.0%，處理時(shí)間為30 min.

魚(yú)腥草用蒸餾水浸泡，用臭氧殺菌30 min.然后，每1 890 g魚(yú)腥草用50 L 2.0%卡拉膠水溶液浸泡30 min，然后瀝水30 min，再分裝于保鮮盒中，每個(gè)保鮮盒裝10 g，每個(gè)樣品有189個(gè)保鮮盒，這些樣品在1℃下儲(chǔ)藏。貨架期評(píng)價(jià)、理化分析、PPO活性分析和微生物分析，每3天進(jìn)行1次，計(jì)劃分析10次。以不用卡拉膠處理的樣品作為對(duì)照。實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)樣品的重量損失率、腐爛程度、食用品質(zhì)和褐變程度中，任一指標(biāo)達(dá)到不能食用，即表示該樣品不能食用，該樣品儲(chǔ)藏終止，此時(shí)的儲(chǔ)藏天數(shù)即為該樣品的貨架期。

1.3.2 貨架期的評(píng)價(jià) 貨架期根據(jù)魚(yú)腥草的重量損失率、腐爛程度、食用品質(zhì)、褐變程度綜合評(píng)價(jià)[18]。

1)重量損失率。魚(yú)腥草的水分含量和營(yíng)養(yǎng)成分在儲(chǔ)藏期間會(huì)減少，這些會(huì)導(dǎo)致魚(yú)腥草的重量損失[18]。當(dāng)魚(yú)腥草的重量損失率達(dá)到5%時(shí)，表示魚(yú)腥草已不能食用，儲(chǔ)藏終止，所以重量損失率能被作為魚(yú)腥草貨架期的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[18]。重量損失率按照下面公式計(jì)算，每3天分析1次，每次分析3個(gè)保鮮盒做平行試驗(yàn)[18]。

2)腐爛程度。腐爛程度由6名經(jīng)驗(yàn)豐富的感官評(píng)價(jià)人員采用觀察法評(píng)價(jià)，每3天分析1次，每次分析3個(gè)保鮮盒做平行試驗(yàn)[19]。腐爛程度分為6個(gè)等級(jí)：0——沒(méi)有腐爛；1——有腐爛點(diǎn)；2——輕微腐爛(腐爛面積小于1/5)；3——中等腐爛，腐爛面積介于1/5和1/3之間；4——介于中等腐爛與嚴(yán)重腐爛之間，腐爛面積介于1/3和1/2之間；5——嚴(yán)重腐爛，腐爛面積大于1/2[19]。每個(gè)保鮮盒中樣品的腐爛程度=(∑每個(gè)保鮮盒中每根魚(yú)腥草的腐爛程度)/該保鮮盒中魚(yú)腥草的根數(shù)[19]。每個(gè)樣品的腐爛程度是3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)保鮮盒中樣品腐爛程度的平均值[19]。腐爛程度大于2，表示不能食用，該樣品終止儲(chǔ)藏；腐爛程度大于3，表示不能使用[19]。

3)食用品質(zhì)。食用品質(zhì)由6名經(jīng)驗(yàn)豐富的感官評(píng)價(jià)人員采用品嘗法評(píng)價(jià)，每3天分析1次，每次分析3個(gè)保鮮盒做平行試驗(yàn)[19]。食用品質(zhì)分為5個(gè)等級(jí)：分別用9、7、5、3、1來(lái)表示[19]。9——優(yōu)秀，一般表示和新鮮的食用品質(zhì)一樣；7——非常好；5——好；3——一般，不能食用，受市場(chǎng)限制；1——差，不能使用，受使用限制[19]。

每個(gè)保鮮盒中樣品的食用品質(zhì)=(∑每個(gè)保鮮盒中每根魚(yú)腥草的食用品質(zhì))/該保鮮盒中魚(yú)腥草的根數(shù)[19]。

每個(gè)樣品的食用品質(zhì)是3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)保鮮盒中樣品食用質(zhì)量的平均值。食用品質(zhì)小于5，表示不能食用，該樣品終止儲(chǔ)藏；食用品質(zhì)小于3，表示不能使用[19]。

4)褐變程度。褐變程度由6名經(jīng)驗(yàn)豐富的感官評(píng)價(jià)人員采用觀察法評(píng)價(jià)，每3天分析1次，每次分析3個(gè)保鮮盒做平行試驗(yàn)[19]。褐變程度分為6個(gè)等級(jí)，分別以數(shù)字0、1、2、3、4、5來(lái)表示[19]。0——完全沒(méi)有褐變；1——有褐變點(diǎn)；2——輕微褐變，褐變面積小于1/5；3——中等褐變，褐變面積介于1/5和1/3之間；4——介于中等褐變和嚴(yán)重褐變之間，褐變面積介于1/3和1/2之間；5——嚴(yán)重褐變，褐變面積大于1/2[19]。

每個(gè)保鮮盒中樣品的褐變程度=(∑每個(gè)保鮮盒中每根魚(yú)腥草的褐變程度)/該保鮮盒中魚(yú)腥草的根數(shù)[19]。

每個(gè)樣品的褐變程度是3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)保鮮盒中樣品褐變程度的平均值[19]。褐變程度大于2，表示不能食用，該樣品終止儲(chǔ)藏；褐變程度大于3，表示不能使用[19]。

重量損失率、腐爛程度、食用品質(zhì)和褐變程度，任何一個(gè)指標(biāo)達(dá)到不能食用，就判定該樣品不能食用，該樣品儲(chǔ)藏終止，此時(shí)的儲(chǔ)藏天數(shù)即為該樣品的貨架期[18]。

1.3.3 理化分析

1)頂空氣體分析。頂空氣體分析被用來(lái)確定可食膜是否抑制了腐爛的發(fā)生，頂空氣體分析使用便攜式氣體分析儀，響應(yīng)時(shí)間為20 s[9].

2)硬度分析。硬度分析用質(zhì)構(gòu)儀采用TPA分析法，每3天分析1次，每次分析任取3個(gè)保鮮盒作為平行試驗(yàn)[18]。操作條件如下：力感應(yīng)范圍為250 N，探針停留時(shí)間為1 s，探頭高度10 mm，形態(tài)損傷為30%，測(cè)量速度為60 mm/s，初始力為0.4 N[18].

3) TSSC、TA和Vc含量分析。將每個(gè)保鮮盒的10 g魚(yú)腥草樣品置于九陽(yáng)料理機(jī)中均質(zhì)，分裝于2 mL的離心管中，然后在高速臺(tái)式離心機(jī)中以15 000 r/min離心20 min，取上清液，測(cè)定TSSC和TA[20].TSSC用數(shù)顯折光儀測(cè)量，單位為Brix[20].TA采用NaOH滴定法測(cè)量，單位為mmol/g[20].

Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)量，每3天分析1次，每次分析任取3個(gè)保鮮盒作為平行試驗(yàn)，結(jié)果表達(dá)為每100 g魚(yú)腥草含有多少mgVc[20].

1.3.4 PPO活性分析 將一個(gè)保鮮盒中的10 g魚(yú)腥草樣品裝入料理機(jī)中，然后加入20 mL 0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH6.8)后進(jìn)行勻漿，通過(guò)6層棉布過(guò)濾除去細(xì)胞碎片[20]。在4 ℃下，用19 000 r/min離心20 min，取上清液作為PPO的提取物[20]。PPO活性采用4-甲基鄰苯二酚氧化法測(cè)量[20]。

1.3.5 微生物分析 將一個(gè)保鮮盒中的10 g魚(yú)腥草樣品，在無(wú)菌均質(zhì)袋中用無(wú)菌剪刀剪碎，用90 mL無(wú)菌水浸泡，在無(wú)菌拍擊式均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)5 min[3].獲得的樣品懸浮液進(jìn)行梯度稀釋?zhuān)捎脗鹘y(tǒng)的分離培養(yǎng)法進(jìn)行分離、培養(yǎng)和計(jì)數(shù)[3]。嗜溫菌在PCA培養(yǎng)基中在35℃下培養(yǎng)48 h后，計(jì)數(shù)菌落[3]。酵母菌和霉菌在YGC培養(yǎng)基中在25℃下培養(yǎng)72 h后，計(jì)數(shù)菌落[3]。

1.3.6 統(tǒng)計(jì)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Origin軟件分析，結(jié)果表達(dá)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2 結(jié)果與討論

2.1 貨架期評(píng)價(jià)

魚(yú)腥草的重量損失率、腐爛程度、食用品質(zhì)和褐變程度的結(jié)果如圖1. 對(duì)照樣品和用卡拉膠處理的樣品，貨架期分別為12天和18天。具體來(lái)說(shuō)，在相同時(shí)間下，卡拉膠處理的樣品，重量損失率低于對(duì)照樣品，這表明卡拉膠可食膜有效阻止了魚(yú)腥草的重量損失，延長(zhǎng)了貨架期。魚(yú)腥草的腐爛程度被卡拉膠有效抑制，在前6天，魚(yú)腥草基本沒(méi)有腐爛，6天后，對(duì)照樣品的腐爛迅速增加，而卡拉膠處理樣品9天后才緩慢增加。卡拉膠處理樣品的食用品質(zhì)在前6天一直保持新鮮，第18天才緩慢降到5，而對(duì)照樣品的食用品質(zhì)在前3天保持新鮮，到第12天迅速下降到5.處理樣品和對(duì)照樣品，在它們重量損失率達(dá)到5%以前，基本沒(méi)有褐變，在后續(xù)研究中，褐變程度可以不用作為貨架期的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

圖1 魚(yú)腥草的貨架期

2.2 理化分析

魚(yú)腥草的理化分析結(jié)果如圖2.卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品的O2含量都緩慢下降，CO2含量都緩慢上升。O2含量和CO2含量的變化表明卡拉膠在魚(yú)腥草表面形成了一層薄膜，且有效阻止了魚(yú)腥草和外界的氣體交換。硬度是魚(yú)腥草品質(zhì)的外在表現(xiàn)，卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品的硬度在儲(chǔ)藏期間都在下降，但對(duì)照樣品下降得更快。TSSC、TA和Vc含量是魚(yú)腥草品質(zhì)的內(nèi)在表現(xiàn)，卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品的TSSC、TA和Vc含量在儲(chǔ)藏期間都在下降，但對(duì)照樣品下降得更快。

2.3 PPO活性分析

魚(yú)腥草的PPO活性分析結(jié)果如圖3.卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品在儲(chǔ)藏期間的PPO活性介于2.0～3.0U之間，沒(méi)有發(fā)生顯著變化，這表明2個(gè)魚(yú)腥草樣品都沒(méi)有發(fā)生酶促褐變，這個(gè)結(jié)果和貨架期分析中褐變程度分析的結(jié)果是一致的。酶促褐變?nèi)菀壮霈F(xiàn)在鮮切食品中，如鮮切荸薺、鮮切蘋(píng)果[19]。魚(yú)腥草有一層厚的表皮，這層表皮阻止了魚(yú)腥草中酚類(lèi)物質(zhì)和O2的接觸。

圖4 魚(yú)腥草的微生物分析

2.4 微生物分析

微生物分析的結(jié)果如圖4.卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品在儲(chǔ)藏期間的嗜溫菌菌落數(shù)迅速下降，這是由于樣品是在1℃的低溫下儲(chǔ)藏，這樣的低溫有效抑制的嗜溫菌的生長(zhǎng)。卡拉膠處理樣品和對(duì)照樣品在儲(chǔ)藏期間的酵母菌和霉菌菌落數(shù)迅速增加，這是由于酵母菌和霉菌在低溫下能生長(zhǎng)。

根據(jù)以上結(jié)果，和傳統(tǒng)可食膜相比，如殼聚糖[3,4,6,7]、海藻酸鈉[10,11]、大豆分離蛋白[15,16]、果膠[14]和羧甲基纖維素[17]，卡拉膠顯示出更好的效果。和另外的高分子可食膜相比，如阿拉伯膠[21～23]、刺槐豆膠[24～27]、瓜爾豆膠[28]、黃原膠[29～31]，卡拉膠和它們的效果相當(dāng)。

本項(xiàng)研究結(jié)果表明：卡拉膠通過(guò)抑制魚(yú)腥草的呼吸作用、保持魚(yú)腥草的重量損失率、硬度、TSSC、TA、Vc含量和PPO活性延長(zhǎng)了魚(yú)腥草的貨架期。從感官看，卡拉膠延遲了魚(yú)腥草的腐爛，阻止了食用品質(zhì)的下降。同時(shí)卡拉膠處理和低溫協(xié)同，增強(qiáng)了卡拉膠的效果。這些都說(shuō)明卡拉膠是一個(gè)有應(yīng)用前景的可食膜。