不同材质的刀具对果蔬褐变影响的研究

李新洋 赵溪 赵昕

平时生活中，我特别喜欢吃妈妈炒的土豆丝。我发现妈妈切完土豆丝后，她会习惯性地把切好的土豆丝放入装水的碗中浸泡，等要炒的时候，再从水里捞出来。妈妈告诉我，这样可以避免土豆丝变“黑”。

我通过查阅发现这种现象叫做褐变，褐变是食品比较普遍的一种变色现象。当食品原料进行加工、贮存、受到机械损伤后，易使原料原来的色泽变暗，或变成褐色，这种现象称为褐变。在一些食品加工中，特别是水果蔬菜的加工过程，褐变是有害的，它不仅影响风味，而且降低营养价值，食品工业上一般会避免发生褐变。于是我开始留心这个问题。

我将果蔬样品清水冲洗沥干、用蒸馏水润洗烧杯，清洗用具，再配制溶液。得到0.1mol/L硫酸亚铁溶液，依此方法配置0.1mol/L三氯化铁溶液、0.1mol/L硫代硫酸钠溶液、0.1mol/L柠檬酸溶液、0.1mol/L抗坏血酸溶液。做了刀具切片实验、铁促褐变实验和抗褐变实验。用不同材质的刀具切开苹果、土豆、山药和藕，观察它们的褐变变化，并用单反相机拍摄记录结果。

经过走访咨询、调查问卷和实验测量，我发现：

褐变现象影响生活，给公众带来困扰

根据问卷调查统计，大部分公众发现苹果、香蕉、梨、桃、土豆、莲藕和山药会发生褐变，因此我在这7个比较容易发生褐变的果蔬中，选用苹果、土豆、藕和山药这4种果蔬进行褐变实验研究是具有一定代表性的。

褐变现象给公众的生活带来了影响，造成生活中的一定困扰，褐变现象是公众比较关注的生活问题。

公众注意到褐变的原因，但没有从刀具层面进行解决

根据问卷调查统计，83.44%的受调查者认为褐变现象是食物内部与氧气发生反应所产生的现象，根据我查阅的资料，这种褐化叫做酶促褐变。

另有近半数的受调查者认为与使用的刀具有关，这说明生活中有一部分公众注意到了褐变与刀具的关系，但具体机理与影响程度缺少相关研究。

在生活中，大部分公众会使用不锈钢刀具，认为铁刀会产生褐变现象。在生活中处理褐变现象，多会现切现吃果蔬，减少果蔬与空气接触的时间，把果蔬褐变的部分切掉，尚未从刀具上对褐变现象进行解决。

铁确实会促使褐变的发生，但机理尚不明确

在刀具切片实验中发现，铁确实会促使果蔬褐变的发生，在藕和山药上确实有此现象。我尝试通过查阅文献找到铁盐对于褐化影响的机理解释，但没有找到。只有一些关于植物组培的研究论文提到，铁盐在适宜浓度下可以减轻褐化，而高浓度下会导致褐变加重。

我推测，铁盐对于褐变的机理主要有两方面：

（1）铁与鞣酸反应生成黑色的鞣酸铁。鞣酸的分子中含有很多的酚羟基，对光很敏感，果蔬切開后极易被氧化，变成黑色的氧化物。

（2）促进酶促褐变的发生，而具体机理尚不明确，但casteele等在1981年的The phenolics and a hydrolysable tanninpolyphenol oxidase of Medinilla meagnifica研究中提到培养基中的Fe2+离子很可能会加剧鞣酸、PPO的氧化反应。

刀的厚度与韧性对苹果的褐变影响大

果蔬切片实验结果可知，用陶瓷刀切过的苹果边缘褐变现象非常明显。我推测这主要是与陶瓷刀的厚度和韧性有关。陶瓷刀厚度大，韧性小，这就导致切苹果刚开始的过程中，除了向下的剪切力，还会向两侧产生水平的压力，而苹果的细胞在四种样品中是较脆弱的。这种压力也会同时破坏苹果的细胞，使得多酚氧化酶与多酚从细胞中释放出来，促进了褐变。而苹果片下半部分褐化不明显，是因为苹果被切开后，陶瓷刀对苹果下半部分的压力变小，破坏苹果细胞减少。这说明对于苹果这种细胞比较脆弱的果蔬，切片过程中横向的压力也会影响其褐变程度。

酶促氧化影响土豆的褐变

使用硫代硫酸钠、柠檬酸和抗坏血酸浸泡土豆可以有效地抗褐变。但最简单的方法是现做现吃，或者将加工好的土豆放入水中，隔绝氧气的同时还可以减少土豆中淀粉的含量，这样炒出的土豆更脆。另外热烫、高温可以使土豆氧化酶类丧失活性，导致蛋白分子空间结构破坏，使得土豆多酚氧化酶活性降低，蛋白质分子的热运动增大，利用热烫也可防褐变。

铁刀对藕与山药的褐变影响最大

藕加热钝化后受硫酸亚铁影响很大。因此，在加工莲藕时，应该避免与铁离子接触，建议使用陶瓷刀切割。

山药切开后会分泌粘液，其主要成分是甘露聚糖和黏蛋白。甘露聚糖是一种能溶解于水的半纤维素，可吸水膨胀80～100倍，会对山药表层起到抗氧保护作用。热处理可降低山药粘液质的黏度和抗氧化活性。当铁刀的铁锈粘到山药上面，会出现褐变黑色的斑点。

解决褐变方法

水果适用抗坏血酸。鲜切水果鲜切水果新鲜味美，为保证水果的口感和营养，可适当加入抗坏血酸，不会破坏水果的原有味道。

土豆浸泡隔氧防褐变。土豆的处理可以依照公众的生活习惯，现吃现切，也可在切开后直接放入水中隔绝氧气，进行真空脱气处理，由于隔离了氧，很好地抑制了褐变。没有必要使用抗坏血酸，因为抗坏血酸高温加热后会分解，如果用抗坏血酸液浸泡土豆，无经济价值。

藕和山药远离铁离子。藕和山药在空气中褐变现象不明显，主要鞣酸与铁离子发生反应，在切割过程中，应该避免使用不锈钢刀和铁刀，建议使用陶瓷刀。

加热钝化可防褐变。加热是最有效的杀酶方法。瞬时高温可在短时间钝化酶的活性，抑制褐变。多酚氧化酶热稳定性不高，一般当温度高于40℃就会使其钝化。山药可选加热钝化防褐变。建议对藕加热过程中，不使用有铁离子成分的容器，避免藕的褐变。

（作者单位：李新洋 赵昕 北京师范大学附属中学；赵溪 北京西城区青少年科技馆）