臭氧对鲜切莲藕酶促褐变的影响

张永清

摘要：以鲜切莲藕为原料，通过测定褐变度、失重率、总酚含量、多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性，研究了臭氧处理对鲜切莲藕贮存过程中酶促褐變的影响。结果表明，随着贮存时间延长，鲜切莲藕褐变度和失重率呈增加趋势，臭氧处理可以极显著降低鲜切莲藕褐变度和失重率（P<0.01），且0.3 mg/L臭氧比0.6 mg/L效果好。当贮存时间由8 d延长为12 d时，样品总酚含量和PPO、POD活性开始降低，但总酚含量变化不大，PPO和POD活性下降较快。Pearson相关性分析表明，臭氧浓度与褐变度呈负相关（P=0.024）；贮存时间与失重率、褐变度、总酚含量呈极显著正相关，与PPO活性呈极显著负相关（P<0.01）。鲜切莲藕用0.3 mg/L臭氧水处理12 min后，可以在0～4 ℃冰箱贮存8 d。

关键词：鲜切莲藕；臭氧；酶促褐变；褐变度；总酚；多酚氧化酶

中图分类号：TS255.3；S645.1 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）13-2502-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.13.026

Effects of Ozone on Enzymatic Browning of Fresh-cut Lotus Root

ZHANG Yong-qing

（College of Food and Biological Engineering/Henan Engineering Lab of Products and Equipments for Rapid Detection of Biomarkers， Xuchang University， Xuchan 461000， Henan， China）

Abstract： The effects of ozone on the enzymatic browing of fresh-cut lotus root were studied by the detections of browning degree， weightlessness rate， the content of total phenols and the activities of polyphenol oxidase（PPO） and peroxidase （POD）. The results showed that， with the storage time increasing， browning degree and weightlessness rate of fresh-cut lotus root increasing. After treatment with ozone， browning degree and weightlessness rate significantly decreased （P<0.01）， and the 0.3 mg/L of ozone was better than 0.6 mg/L. When the storage time was from 8 d to 12 d， the content of total phenols and the activities of PPO and POD were to decrease. But the change in total phenols content was less than the activities of PPO and POD. It was also founded by Pearson correlation analysis that ozone concentration was negatively correlated with browning degree （P=0.024）. At the same time， storage time was positively correlated with browning degree， weightlessness rate and the content of total phenols， and negatively correlated with the activities of PPO（P<0.01）. Therefore， fresh-cut lotus root exposed to 0.3 mg/L ozone 12 min could be stored at 0～4 ℃ for 8 d.

Key words： fresh-cut lotus root；ozone；enzymatic browning；browning degree；total phenols；polyphenol oxidase（PPO）

臭氧是一种强氧化剂和消毒剂，氧化强度是氯的1.5倍，杀菌速度是氯的600～3 000倍，对各种致病性微生物均有极强的杀灭效果，具有广谱高效的杀菌作用[1-3]。自法国利用臭氧对饮用水进行杀菌处理开始，臭氧的杀菌作用逐渐应用到食品方面[4]。臭氧作为消毒剂、氧化剂，能有效地杀灭微生物和抑制果蔬呼吸作用，因此可用于果蔬保鲜、防霉、运输和保藏。莲藕组织脆嫩，方便切分，适合鲜切加工，但鲜切莲藕易褐变，影响产品的品质和价值。鲜切莲藕的褐变主要是莲藕组织中的多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）以及总酚等引起的酶促褐变[5，6]。研究臭氧对鲜切果蔬PPO、POD以及总酚等引起的酶促褐变的影响，有利于鲜切果蔬褐变臭氧控制技术的发展。本研究以鲜切莲藕为原料，通过测定褐变度、失重率、总酚含量、PPO和POD活性，研究了臭氧处理对鲜切莲藕贮存过程中酶促褐变的影响，以期为鲜切果蔬褐变的臭氧控制提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与试剂

新鲜莲藕：市售。

磷酸氢二钠、甲醇、冰乙酸、丙酮（分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司）；磷酸二氢钠（分析纯，莱阳市双双化工有限公司）；磷酸、30%过氧化氢（分析纯，天津市恒星化学试剂制造有限公司）；浓盐酸（分析纯，中平能化集团开封东大化工有限公司试剂厂）；邻苯二酚、愈创木粉（化学纯，国药集团化学试剂有限公司）；臭氧测定试剂（广东环凯微生物科技有限公司）。

Lab Tech紫外可见分光光度计（北京莱伯泰科仪器有限公司）；TG16-WS离心机（长沙湘仪离心机仪器有限公司）；YP2002电子天平（上海菁海仪器有限公司）；BCD-133EN冰箱（青岛海尔股份有限公司）；DK-8D水浴锅（常州普天仪器制造有限公司）；SHZ-D抽滤机（巩义市予华仪器有限责任公司）；KFT-S系列电脑型臭氧发生器（上海康福特环保产品科技有限公司）；S-25 pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 臭氧水的制备 将KFT-S系列电脑型臭氧发生器利用空气源氧气产生的臭氧通入纯水，制备浓度为0.3、0.6 mg/L的臭氧水。

1.2.2 样品处理 将新鲜莲藕清洗干净，去皮，切成约5 mm薄片。挑选干净无变色无伤痕的莲藕片，分成3组，分别用500 mL的去离子水（对照），0.3、0.6 mg/L的臭氧水浸泡处理12 min，再分别分装成5份，在0～4 ℃冰箱贮存。以处理当天为0 d，在贮存时间为0、4、8、12、16 d时各取出1份作为样品，测定相应指标，分析处理方式以及贮存时间对鲜切莲藕酶促褐变的影响。每个处理做3个平行，结果取平均值。

1.3 测定方法

1.3.1 臭氧浓度的测定 采用N，N-二乙基-1，4-苯二胺（DPD）（GB11898-89）方法，臭氧与DPD试剂反应，使样品溶液呈红色，利用比色法进行臭氧浓度的测定。

1.3.2 失重率的测定 将样品进行称重，计算失重率，分析贮存时间对鲜切莲藕失重率的影响。失重率的计算：失重率=（m-m1）/m×100%，其中m为贮存0 d的鲜切莲藕质量（g），m1为贮存0、4、8、12、16 d的鲜切莲藕质量（g）。

1.3.3 褐變度的测定 称取样品2.0 g，置于研钵中，加入20 mL去离子水研磨成浆，在25 ℃水浴锅中保温5 min，过滤，收集滤液，采用分光光度计法在410 nm处测定其吸光度，重复3次，结果取平均值。用410 nm处测得的吸光度表示褐变度[7，8]。

1.3.4 总酚含量的测定 总酚含量的测定参考曹建康等的方法[9]。称取样品2.0 g，置于研钵中，加入1%低温HCl-甲醇溶液少许，冰浴下充分研磨成浆，转入20 mL刻度试管，再用1%低温HCl-甲醇溶液冲洗研钵并定容，混匀，置于0～4 ℃冰箱避光保存20 min并摇动数次，过滤，收集滤液备用。以1%低温HCl-甲醇溶液作为对照调零，取所收集的滤液在280 nm处测定吸光度，重复3次，结果取平均值。用280 nm处测得的吸光度表示总酚含量。

1.3.5 PPO、POD活性的测定 PPO和POD含量的测定参考胡晓丹等[10]的方法。

1）酶液制备。称取样品20.0 g，置于研钵中，加入40 mL冷却的丙酮，冰浴下充分研磨成浆，过滤，滤渣放置在通风处干燥2 h，得到丙酮挥发后干燥的样品。取1 g样品，加入20 mL pH 7.0的磷酸缓冲溶液，搅拌15 min后抽滤，滤液即为粗酶液。

2）PPO活性的测定。取3支试管，分别先加入制备好的粗酶液4 mL，再加入8 mL pH 7.0的磷酸缓冲溶液摇匀，最后加入4 mL 2 mg/L邻苯二酚，混匀，在400 nm处测定其吸光度，重复3次，结果取平均值。用400 nm处测得的吸光度表示PPO活性。

3）POD活性的测定。取3支试管，分别先加入制备好的粗酶液4 mL，再加入4 mL pH 5.0醋酸缓冲溶液和4 mL 0.1%愈创木酚，充分混匀，最后加入4 mL 0.08% H2O2，混匀，在470 nm处测定其吸光度，重复3次，结果取平均值。用470 nm处测得的吸光度表示POD活性。

1.4 数据处理

采用Excel软件制图，SPSS 11.5统计软件进行数据分析，两两比较方法采用最小显著差数法（LSD），相关分析采用Pearson相关分析法。

2 结果与分析

2.1 臭氧对鲜切莲藕褐变度的影响

臭氧对鲜切莲藕褐变度的影响如图1所示。由图1可知，随着贮存时间的延长，样品褐变度增加，臭氧处理可以抑制鲜切莲藕的褐变度。方差分析表明，贮存时间不同，鲜切莲藕褐变度也存在明显差异，但是贮存0 d和4 d以及8 d 和12 d 处理之间，鲜切莲藕褐变度无显著差异（P分别为0.471和0.656）。对照、0.3、0.6 mg/L臭氧水处理的样品之间，褐变度差异极显著（P<0.01）；对照最高，0.3 mg/L臭氧水处理后褐变度最低。因此，可以采用臭氧水处理的方法控制鲜切莲藕褐变度，并且0.3 mg/L臭氧水处理比0.6 mg/L臭氧水处理效果好。

2.2 臭氧对鲜切莲藕失重率的影响

鲜切莲藕贮存过程中会失去水分导致新鲜度降低，品质劣化，影响口感。臭氧对鲜切莲藕失重率的影响如图2所示。由图2可知，贮存过程中，鲜切莲藕失重率增加，臭氧水处理可以使鲜切莲藕失重率降低。方差分析表明，贮存时间不同，样品失重率也明显不同；贮存时间延长，样品失重率增加。对照、0.3、0.6 mg/L臭氧水处理的样品之间，失重率差异极显著（P<0.01）；对照最高，0.3 mg/L臭氧水处理后失重率最低。因此，为降低鲜切莲藕失重率，可以采用臭氧水处理的方法并尽可能缩短贮存时间。0.3 mg/L臭氧水处理对鲜切莲藕失重率的控制效果比0.6 mg/L臭氧水处理效果好。

2.3 臭氧对鲜切莲藕总酚含量的影响

臭氧处理对鲜切莲藕总酚含量的影响如图3所示。由图3可知，随着贮存时间的延长，样品总酚含量呈先增加后降低的趋势，样品的总酚含量在贮存4 d时最高。

方差分析表明，贮存0 d的样品总酚含量极显著低于其他贮存时间（P<0.01）；但贮存4、8和12 d之间，以及12、16 d之间，样品总酚含量差异不显著（P>0.05）。0.3 mg/L臭氧水处理后样品总酚含量显著低于对照和0.6 mg/L臭氧水处理的样品（P<0.05），对照和0.6 mg/L臭氧水处理的样品总酚含量则无显著差异（P=0.841）。

2.4 臭氧对鲜切莲藕PPO活性的影响

臭氧处理对鲜切莲藕PPO活性的影响如图4所示。由图4可知，鲜切莲藕PPO活性随贮存时间的延长呈先增加后降低的趋势，这种趋势与其他研究结果一致[11]。当贮存时间为0、4 d时，臭氧水处理样品的PPO活性高于对照；当贮存时间为8、12、16 d时，臭氧水处理样品的PPO活性低于对照。

方差分析表明，贮存时间不同，样品PPO活性存在明显不同。0.3 mg/L臭氧水处理后样品PPO活性与对照和0.6 mg/L臭氧水处理的样品差异达到极显著和显著水平（P分别为0.001和0.028），而对照和0.6 mg/L臭氧水处理的样品之间差异不显著（P=0.159）。因此，随着贮存时间延长，臭氧水处理明显抑制鲜切莲藕PPO活性。

2.5 臭氧对鲜切莲藕POD活性的影响

臭氧处理对鲜切莲藕POD活性的影响如图5所示。由图5可知，鲜切莲藕POD活性随贮存时间的延长呈先增加后降低的趋势。当贮存时间为0、4 d时，臭氧水处理样品的POD活性高于对照；当贮存时间为8、12、16 d时，臭氧水处理样品的POD活性低于对照；0.3 mg/L臭氧水处理的鲜切莲藕POD活性总是高于0.6 mg/L臭氧水处理的鲜切莲藕POD的活性。

方差分析表明，贮存4、12 d时，样品中POD活性差异不显著（P=1.000），但其他贮存时间之间样品中POD活性差异极显著（P<0.01）。对照和0.3 mg/L臭氧水处理的鲜切莲藕POD活性差异不显著（P=0.369），0.6 mg/L臭氧水处理后鲜切莲藕POD的活性与其他处理差异极显著（P<0.01）。

2.6 相关性分析

利用统计软件对所测定指标进行Pearson两个变量间的相关性分析后发现，臭氧浓度与褐变度呈负相关（P=0.024），相关系数为-0.335；贮存时间（0、4、8、12、16 d）与失重率、褐变度、总酚含量呈极显著正相关（P<0.01），与PPO活性呈极显著负相关（P<0.01），相关系数分别为0.852、0.653、0.601和-0.615；失重率与褐变度、总酚含量、PPO活性呈极显著相关（P<0.01），相关系数分别为0.735、0.677和-0.403；褐变度与总酚含量、PPO活性呈显著相关（P<0.05），相关系数分别为0.351和-0.490；而PPO活性和POD活性之间也呈极显著相关（P<0.01），相关系数为0.767。也就是说，0.3 mg/L臭氧水抑制鲜切莲藕褐变比0.6 mg/L臭氧水效果好；隨着贮存时间的延长，鲜切莲藕失重率、褐变程度和总酚含量增加，PPO活性降低；随鲜切莲藕褐变度增加，样品总酚含量和PPO活性增大；样品POD活性也会随着PPO活性的增大而增大。

3 小结

用臭氧水对鲜切莲藕处理后，可以抑制样品褐变和失重，并对总酚含量、PPO活性和POD活性产生一定的影响。方差分析表明，对照、0.3、0.6 mg/L臭氧水处理后，样品褐变度和失重率明显不同，对照最高，0.3 mg/L臭氧水处理最低。贮存时间不同（0、4、8、12、16 d），鲜切莲藕褐变度和失重率差异达到极显著水平（P<0.01）。

随贮存时间的延长，总酚含量、PPO和POD活性呈先增加后降低的趋势。当贮存时间由8 d延长为12 d时，样品总酚含量和PPO、POD活性降低，但总酚含量变化不大，PPO和POD活性下降较快。对于PPO和POD活性的抑制，0.6 mg/L浓度臭氧水比0.3 mg/L浓度臭氧水效果好，但是综合臭氧对失重率、褐变度和总酚含量的影响，鲜切莲藕可以用0.3 mg/L臭氧水处理后，在0～4 ℃冰箱贮存8 d。

Pearson相关性分析表明，0.3 mg/L臭氧水抑制鲜切莲藕褐变比0.6 mg/L臭氧水效果好（P=0.024）；随贮存时间的延长，鲜切莲藕失重率、褐变程度和总酚含量增加，PPO活性降低；随鲜切莲藕失重率的增加，褐变度和总酚含量增加，PPO活性降低；随鲜切莲藕褐变度的增加，样品总酚含量和PPO活性增大；样品POD活性也会随着PPO活性的增大而增大。

参考文献：

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