鲜切果蔬酶促褐变控制研究进展

吴昌术++韩皖清

摘 要：鲜切果蔬的新鲜、营养、卫生和方便等特点使其在发达国家发展迅速，已成为果蔬采后研究的新领域，但鲜切果蔬组织褐变，是影响其在加工和贮藏过程中质量问题。如何防止褐变发生，是延长鲜切果蔬产品货架期关键之一。本文简述鲜切果蔬褐变原因，综述了目前采用物理、化学和生物方法控制鲜切果蔬酶促褐变的研究进展，旨在为以后更深入的研究提供借鉴与参考。

关键词：鲜切果蔬；酶促褐变；控制

中图分类号：TS255 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0188-03

Abstract：Due to freshness， nutrition， hygiene and convenience， fresh-cut fruits and vegetables have been gained extensive attentions in developed countries. but the enzymatic browning of fresh-cut fruits and vegetables is one important quality problem to affect its manufacture and storage process. Prevention of the enzymatic browning is one of the keys to extend the shelf life of fresh fruits and vegetables. This article describes the reasons for the decline of quality of fresh-cut fruits and vegetables. the advance up to date in the study of physical inhibition ways ，chemical inhibition methods and biological inhibition ways of fresh-cut fruits and vegetable enzymatic browning is reviewe. which will provide the further understanding of current problems and guidance of future research directions.

Key words：fresh-cut fruits and vegetables； enzymatic browning； inhibiting

鲜切果蔬又名轻度加工果蔬或最少加工处理果蔬，半加工果蔬，切割果蔬等，是指新鲜果蔬原料经清洗、去皮、修整、切分等工序，最后用塑料薄膜袋或将塑料托盘装外覆塑料膜包装，供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新型果蔬加工产品[1]。随着现代生活节奏加快和生活水平提高，以及对自身健康的关注，人们消费模式正发生变化，传统果蔬加工品，因缺乏果蔬加工前原有的新鲜感，开始被消费者冷落，而新鲜、营养、方便、卫生、快捷的鲜切果蔬日益受到消费者的青睐，因而具有广阔的市场潜力[2]。但鲜切果蔬在加工过程中，由于细胞组织受到损伤，容易发生褐变，同时产生不良风味和营养成分损失，因此，在鲜切果蔬加工中，控制褐变一直是研究的热点。

1 鲜切果蔬褐变原因

鲜切果蔬发生的褐变，有酶促褐变和非酶促褐变。其中主要是酶促褐变，它是多酚类物质在酶的催化下，发生氧化造成的。酶促褐变反应的发生需要三个条件，即酚类物质（底物）、酶和氧气。

酶促褐变过程中，参与酚类物质氧化的酶主要有多酚氧化酶（PPO）。目前对多酚氧化酶研究一致认为：多酚氧化酶几乎存在于所有植物中，它是果蔬发生酶促褐变的主要酶；其次，是过氧化酶（POD）在有过氧化氢存在时，可催化酚类、类黄酮的氧化和聚合，参与酚类物质的代谢，导致组织褐变；此外，苯丙氨酸解氨酶（PAL）与酶类物质生成有关，鲜切果蔬加工时，切割可诱导苯丙氨酸解氨酶的mRNA增加，使PLA活性增加，催化酶类物质合成和累和，为PPO提供催化底物，从而促进酶促褐变[3]。

2 酶促褐变的控制

酶促褐变是影响鲜切果蔬品质重要原因之一。随着果蔬酶促褐变发生，造成产品变色外，往往还会产生不良的风味以及造成其营养成分的损失。因此，为了保持鲜切果蔬品质和延长其货架期，探讨控制酶促褐变的方法，国内外科研工作者进行大量广泛研究，并提出了许多方法，大体上可分为物理方法、化学方法、生物方法等。

2.1 物理方法

2.1.1 低温处理

低温能有效抑制果蔬的呼吸强度和酶的活性，降低体内的各种生理生化反应速度，延缓衰老和抑制褐变，延长果蔬保鲜期。王静[4]等研究了鲜切牛蒡在20℃、10℃、1℃下贮藏时褐变情况和酶活性，结果表明，1℃冷藏可控制PPO和POD的活性而延缓鲜切牛蒡的褐变。Tanok[5]研究发现蘑菇在温度4℃下褐变较慢，而在温度20℃下，褐变极其明显。

2.1.2 热处理

热处理是近年来发现控制鲜切果蔬褐变的新方法。热处理可减轻褐变，与加热能导致PPO失活有关。因此PPO对热稳定性不高，一般当温度高于40℃会使其钝化。LiZ[6]等人研究发现，鲜切苹果块在45℃或55℃下热处理2min，可有效的减轻褐变，并有助于保持其硬度，感官品质和维生素C含量。范文广[7]研究发现山药切割后迅速用45℃热处理10min，能很好抑制其褐变，且在贮存过程中能保持较好品质，但热处理要控制好温度和时间，避免不当造成果蔬营养成分、质地、色泽和风味的损失。

2.1.3 气调包装（MAP）

主要控制包装环境中氧气的浓度，达到有效控制鲜切果蔬产品在贮藏和流通期间酶促褐变发生。如传统采用低氧（适宜氧气浓度为2%～10%）和高二氧化碳（适宜浓度为10%～20%）气凋包装。鲜切莲藕在2%氧气和6%二氧化碳，5℃及相对湿度为85%环境下储存20d，能明显降低呼吸速率，减少水分损失和抑制褐变的发生[8]。鲜切甘蓝采用5%～10%的氧气和5%～15%的二氧化碳气调包装，可以推迟其褐变的发生。但要抑制大多数鲜切产品褐變，需要将氧气分压控制在1kpa以下，如抑制莴苣和桃切片褐变的氧气分压应控制在0.25kpa以内[9]。但气调包装要控制好气体中各成分含量，氧气过低或二氧化碳过高，会导致无氧呼吸，产生不利的代谢反应和生理紊乱。近几年研究表明，超大气高氧气调包装对抑制一些鲜切果蔬的酶促褐变也有较好作用。

2.1.4 可食性涂膜处理

可食性涂膜处理是将可食性成膜剂凃于果蔬表面而形成涂层，使鲜切果蔬产品不受外界氧气、水分和微生物影响，抑制呼吸，减少水分损失，减轻褐变，从而延缓鲜切果蔬组织的衰老和腐败变质，达到提高产品质量和稳定性。目前使用较多可食性成膜剂有卡拉胶，黄原胶，海藻酸钠，多聚糖，蛋白质及纤维素衍生物等，同时在成膜剂中加入抗氧化剂、抗褐变剂如如抗坏血酸、柠檬酸、EDTA等则效果更好。彭丽桃等[10]研究发现壳聚糖涂膜能够降低切片氧的供应，抑制鲜切荸荠PAL、ppo和POD的活性，有效抑制鲜切荸荠褐变的发生，LeTien等人[11]研究发现酪酸钙、乳清蛋白和羧甲醛纤维素（CMC）构成可食性被膜，对苹果片涂膜，推迟了其褐变的发生；同时采用壳聚糖和月桂酸对苹果片涂膜，同样可以抑制其褐变的发生。杜传来[12]等选用卡拉胶、壳聚糖、海藻酸钠为涂膜主原料，分别对鲜切马铃薯进行涂膜处理，然后低温冷藏结果表明，海藻酸钠涂膜能有效的抑制马铃薯褐变，并优于其它涂膜材料。

2.1.5 高压处理

高压处理是近年来在食品中采用的灭菌措施。由于高压处理在低温条件下进行，从而最大限度地减少了产品营养成分和风味的损失，同时通过高压处理也可以使一些酶发生钝化，因此，人们考虑采用高温处理作为钝化PPO措施之一，以达到控制果蔬褐变的目的。纵伟[13]等用600MPa压力处理鲜切哈密瓜片10min，发现PPO酶活性被抑制。但PPO对压力的敏感性因PPO来源不同而异。如杏果实PPO在约100Mpa压力下就可以被钝化；草莓的PPO需要400MPa压力下方可钝化；马铃薯和蘑菇中PPO需要更高压力（800～900MPa）才能钝化，高压处理技术应该和其他措施（如MAP和低温）等配合使用，效果才会更好。

2.1.6 辐射处理

最近几年研究发现，辐射处理可以防止部分鲜切果蔬褐变。鲜切莴苣经γ-射线辐射处理，不仅降低了产品中微生物的数量，同时与未经γ-射线辐射处理相比，极大抑制了其PPO活性[14]。

2.2 化学方法

通过加入酶抑制剂抑制PPO活性，从而控制酶促褐变反应，达到护色目的。目前，在实际生产中，应用褐变抑制剂主要有以下几种：

2.2.1 有机酸溶液处理

酸性溶液中氧气溶解度较小，即可以降低PH值及PPO活力，又兼有抗氧化作用，而且大部分有机酸是果蔬的天然成分，效果较好。常用有柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸，另外抗坏血酸衍生物如异抗坏血酸、磷酸抗坏血酸和三磷酸抗坏血酸等，对褐变也有很多抑制作用，尤其以复合酸联合处理效果更佳。据报道1%柠檬酸和0.25%抗坏血酸，对切片土豆和苹果等褐变有更佳的抑制作用[15]。

2.2.2 氯化钠溶液处理

切开后果蔬浸入一定浓度氯化钠溶液中，由于氧气对氯化钠溶液中溶解度比空气中小，也可以起到抑制组织褐变效果。

2.2.3 螯合剂处理

乙二胺四乙酸（EDTA）作为一种螯合剂，与其他褐变抑制剂共同处理，对鲜切果蔬也有很好抑制褐变的效果[15]。

2.2.4 含硫基aa处理[15]

含硫基aa，如半胱氨酸通过与酚类物质氧化产物醌类物质反应，可形成无色稳定化合物，从而阻止黑色素形成，可抑制鲜切果蔬褐变。半胱氨酸用于抑制土豆、苹果、莴苣等鲜切果蔬褐变效果较好。尤以半胱氨酸与柠檬酸联合作用（如：5%半胱氨酸+2%柠檬酸），则效果最佳。

2.2.5 新型抑制剂4-己基间苯二酚（4-HR）处理

大量实验发现4-HR可通过抑制PPO活性控制褐变，延长贮存期，其作用特点：浓度低，无漂白作用。Monselve Gonzalez[16]等使用0.025%的4-HR浸渍苹果片，可保持30d不明显褐变。

2.2.6 钙盐处理

钙盐处理主要防止仁果类的褐变。包括无机钙盐（cacl2）和有机钙盐（主要有：乳酸钙和抗坏血酸钙）。钙盐处理能够保持细胞膜结构完整性，防止底物与PPO接触，延缓褐变的发生，同时还能增加组织的硬度。Lu[17]等研究发现，使用不同抗褐变剂处理鲜切苹果片，储藏两周后10g/L抗坏血酸钙溶液仍有效抑制着苹果片的褐变。

2.2.7 天然植物提取物

某些植物汁液含有天然活性成分，如蛋白酶，小分子多肽等具有抑制褐变的功能，因此可用来控制鲜切果蔬褐变的发生。天然提取物如蜂蜜，菠萝汁，食用大黄汁是鲜切果蔬有效抗褐变剂，可显著提高鲜切果蔬的货架寿命和安全性[18]。钱昆等[19]研究表明，鲜切莴笋经复配香辛料提取液处理后，保鲜期可达7d，莴笋的食用品质色泽和水分保持良好。Duan等[20]研究发现，外源花青素可抑制荔枝果皮脂质的过氧化反应，一定程度维持果皮组织的膜完整性，减轻褐变。

2.3 生物方法

利用具有拮抗作用的微生物菌如乳酸菌，酵母菌和霉菌等，他们可以产生抗生素，细菌素，溶菌酶等次生代谢产物，能抑制或杀死鲜切果蔬有害微生物，具有较强结合金属离子能力和较高抗氧化性，并能有效抑制酶促褐变[21]。孙芝杨等[22]利用基因工程方法，如反义RNA手段控制ppo表达，培育出抗褐变品种。孙永康[23]在研究红茶菌液对鲜切马铃薯褐变中发现，红茶菌液能明显抑制鲜切马铃薯ppo的活力，初步证实了红茶菌液对鲜切马铃薯具有防褐变效果。

3 结语

鲜切果蔬由于自身特点，使得产品更容易发生褐变，尤其是酶促褐变，因此，如何有效防止鲜切果蔬酶促褐变一直成为国内外科研人员研究的热点。

物理方法具有成本低，处理条件易控制，受外界环境影响小，不破坏食品营养结构和自然风味等诸多优点，仍是今后研究的主要方向；化学方法虽具有较好的效果，但存在药物残留和损害果蔬風味品质等缺陷，可作为辅助措施；生物方法仅限于某些特定果蔬品种，应用面并不是十分广泛，有一些技术性还待解决。目前，人们已经找到了抑制酶促褐变多种有效方法。随着科技发展，加大研究力度，更深层揭示褐变调制机制，提出更多有效抑制褐变方法，从而推动鲜切果蔬产业更快发展。

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