不同褐变抑制剂对鲜切苹果保鲜性能的影响

连文绮，樊 迎，张 丹

（山西农业大学信息学院，山西 太谷 030800）

改革开放以后，我国果蔬产业迅速发展，已成为继粮食之后我国种植业中第二大产业[1]。与此同时，果蔬丰产与保鲜的矛盾也更加突出，为此我国相关科研人员做过许多努力，探索各种保鲜方法，并尝试使用各种褐变抑制保鲜剂，但保鲜效果不太明显[2]；且褐变抑制剂毒性较大，添加量受到严格限制；有些保鲜方法虽效果明显，但成本较高，国内难以实施等[3]。因此，迫切需要开发一种成本低廉、操作方便、设备简单、健康无毒的果蔬褐变抑制剂。

苹果不仅仅在食用时给人香甜爽口的感觉，它所含的营养也是特别充足的，可提高人的免疫力、降低胆固醇、防癌抗癌等，而且它的苹果香气还可以帮助人们治疗抑郁。鲜切水果[4]是新鲜完整的水果在经过洗刷、削皮、修理调整、切割分离、再包装等之后，供人们直接食用或者能够为餐饮业提供方便，提高效率、业绩的一种新式水果制品。由于其具有省时、方便、清洁、卫生、新鲜、营养、可食率高达100%的特点而开始流行，并且具有形成产业化的趋势，而苹果是一种非常适合切割果蔬工业化生产的水果。但是，除去天然保护层后的果蔬组织表层会造成损伤。在完整的组织材料中，由于果皮或者保护层的存在，水分阻力扩散较大，而新鲜果蔬经过去皮切分以后，水分蒸腾速率显著增加，而且含水量是衡量果蔬新鲜与否的关键指标，新鲜的果蔬一般含水量为65%～96%，5%的微小变化就会使鲜切果蔬出现萎蔫、变色、皱缩和干化等现象[5-6]。苹果切割之后因多酚氧化酶的催化氧化作用，使鲜切苹果容易发生褐变而影响了其食用和经济价值[7]，这同样是果蔬品质变坏存在的最大问题[8]。因此，研究鲜切苹果有效的褐变抑制剂是提高其食用和经济价值的关键所在。

为了保持鲜切苹果的产品品质，延长其货架期，本试验以感官评分和多酚氧化酶活性为指标，研究了单一褐变抑制剂柠檬酸、抗坏血酸、亚硫酸钠、氯化钙及其组合对鲜切苹果褐变的抑制效果，旨在探索出保鲜效果良好的鲜切苹果褐变抑制剂，并为苹果的深加工提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为新鲜、没有机械损伤和病虫害的苹果。

1.2 仪器和试剂

仪器设备为723N分光光度计（上海市精密仪器有限公司）；HC-2066高速离心机（中科中佳科学仪器有限公司）；BSA223S电子分析天平（赛多利斯）。

试剂为蒸馏水、抗坏血酸、柠檬酸、亚硫酸钠、氯化钙。

1.3 试验方法

1.3.1 样品的制备工艺流程[9]原料果清洗→去皮、去核、切片→护色处理→沥干水分→测定吸光值。

1.3.2 操作步骤[10]挑选没有病虫害和机械损坏的苹果，在用软毛刷刷洗表面的污物后用蒸馏水冲洗，并用不锈钢小刀切成片状（厚度为1～2 cm），切片后立即投入各个抑制剂试剂中浸泡15 min，捞出来后放到室温条件下沥干30 min，然后随机取样品2 g加适量的石英砂对其充分研磨，将苹果用工具研成匀浆后，加入蒸馏水6 mL，充分搅拌使其混合均匀后移入离心管中，放入90℃的水浴箱中进行灭酶处理2 min，6 000 r/min离心20 min，在波长420 nm条件下测其上清液的吸光度值（A），来判断褐变程度的大小。

1.3.3 试验设计 在常用于果蔬的十几种褐变抑制剂中，筛选出适合鲜切苹果的4种褐变抑制剂：柠檬酸、氯化钙、抗坏血酸、亚硫酸钠，每种褐变抑制剂设置5个质量浓度梯度对鲜切苹果进行护色处理，浸泡时间为15 min，然后使得固液比为1∶1.5，检测多酚氧化酶（PPO）活性，并冷藏于4℃条件下，每隔2 d检测褐变度，用蒸馏水浸泡作空白对照（表 1）。

表1 单因素试验设计 mg/mL

结合单因素试验的结果，并考虑试剂的使用情况，挑选了抑制效果明显的3种试剂作为试验因素。根据实际情况，选择每因素三水平进行正交，建立了正交试验（表2），按照正交试验表进行抑制褐变的正交处理试验，分析结果并作比较，得出抑制效果显著的褐变抑制剂组合。

表2 正交试验因素水平 mg/mL

1.3.4 评定指标

1.3.4.1 感官评价标准 鲜切苹果褐变程度的感官评分标准如表3所示。

表3 感官评分标准

1.3.4.2 PPO活性测定[11]随机选取2 g的样品研磨成匀浆，加入蒸馏水6 mL，在6 000 r/min条件下离心20 min，然后把上清液放到420 nm处测吸光度（A），以此用来判断褐变程度。

1.4 数据分析

在单因素试验数据处理时，采用邓肯新复极差法进行分析；在正交试验中采用F值检验的方法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 褐变抑制剂对鲜切苹果褐变的影响分析

2.1.1 柠檬酸对鲜切苹果褐变的影响 从图1可以看出，和对照组比较，鲜切苹果在不同质量浓度柠檬酸处置后，褐变程度有所改善。而且柠檬酸质量浓度越高，鲜切苹果的褐变程度越小，说明柠檬酸的处理使鲜切苹果褐变问题得到了进一步解决。4 mg/mL的柠檬酸为临界值，即抑制PPO活性在柠檬酸质量浓度小于4 mg/mL时是逐渐增强的，而抑制程度在质量浓度大于4 mg/mL后又慢慢减弱，这是因为底物受到了柠檬酸的抑制，在同一时间也会对酶的活性中心进行竞争。此外，柠檬酸还可以控制鲜切果蔬之间相互感染[12]。

从感官观察得出，经过柠檬酸处理后的鲜切苹果储藏期间并不是太好，储藏2 d时，颜色就出现了微微黄。第10天时感官值由开始的9.5下降到5.0，与空白（2.0）相比有明显抑制效果，但经比较发现，显然比其他3种试剂效果差。有相关资料表明，柠檬酸与抗坏血酸结合使用效果会更好一些，可以用后面的正交试验来验证[13]。

2.1.2 抗坏血酸对鲜切苹果褐变的影响 从图2可以看出，和对照组相比，质量浓度小于3 mg/mL时，PPO活性是表现的越来越低，测得吸光度值为0.079，这是因为抗坏血酸的还原作用比较强，能够通过快速结合褐变反应中的氧分子，来降低其浓度，进一步减缓苹果褐变的速率。质量浓度大于3mg/mL时，PPO活性（即吸光度值）增大，这可能是因为抗坏血酸添加的量太多，适得其反效果变差，使得果蔬的褐变速度加快[14-15]。但是它的褐变程度仍然没有超过空白试验组，表明抗坏血酸处理对褐变的产生是有影响的。

感官评价数值越大表明抗褐变的效果越好，在鲜切苹果的贮藏期间，所有样品褐变程度都明显降低，感官评价也大幅度增值，这是因为抗坏血酸是抑制酶促褐变发生最理想的试剂，同时它还可以使产品的生物学特性有所提升[16]。当苹果储藏到第10天时，仍然是新鲜状态，感官值为7.0。这表明抗坏血酸的处理使鲜切苹果褐变问题得到了进一步解决。3 mg/mL抗坏血酸处理的感官指标值最高，达到了8.0。

2.1.3 亚硫酸钠对鲜切苹果褐变的影响 从图3可以看出，与对照组相比，鲜切苹果经过不同质量浓度的亚硫酸钠处理后褐变程度有所改善，即鲜切苹果的褐变程度在亚硫酸钠的质量浓度不断提高下变得越来越小，说明经过亚硫酸钠的处理，鲜切苹果的褐变明显缓和。

亚硫酸盐一方面可以通过抑制酚酶的活性来防止鲜切苹果发生褐变，另一方面还可以通过超强的结合力来结合果蔬中的糖，从而使非酶促褐变发生的概率大大降低。因此，鲜切苹果在贮藏期间，经过亚硫酸钠处理的样品感官指标明显高于对照组，与抗坏血酸相比较，效果较差，但比柠檬酸的效果要好。

2.1.4 氯化钙对鲜切苹果褐变的影响 由图4可知，和对照组相比，鲜切苹果通过不同质量浓度氯化钙处理后，褐变均被抑制且效果明显。而且氯化钙质量浓度越高，鲜切苹果的PPO活性越小，说明经过氯化钙处理后，鲜切苹果的褐变明显缓和。

在储藏期间，鲜切苹果是一个被分离的组织，没有提供营养物质的来源，必然导致营养缺乏的生理失调。因此，使用氯化钙对鲜切苹果进行了外源钙的填补，从而通过调配钙的分布来延长果蔬的贮藏时间，延缓鲜切苹果的褐变衰老。果蔬中多种酶的生理活性在添加适当浓度的钙基础上会发生改变，果实褐变衰老变质的速率会明显降低[17-19]。使用氯化钙处理的样品前后褐变程度有着非常明显的变化。不同质量浓度氯化钙对鲜切苹果褐变度影响不同，质量浓度为15 mg/mL氯化钙处理10 d内褐变程度几乎没有升高，表现出很好的抗褐变效果，感官评价值也达到了8.5。

2.2 筛选试验

通过单一因素试验得到每种褐变抑制剂的最佳护色水平，但考虑到亚硫酸盐使用过量会严重影响苹果的营养物质，降低其营养价值，而且长期使用会对人类造成极大的伤害[20]。综合考虑筛选出效果比较好的3种褐变抑制剂：柠檬酸、抗坏血酸、氯化钙。

2.3 抗褐变剂复合处理对鲜切苹果褐变的影响分析

从表4可以看出，3个因素的极差值从大到小排序为B＞A＞C，表明影响鲜切苹果褐变度的因素依次为抗坏血酸、柠檬酸、氯化钙；进一步方差分析表明，柠檬酸、抗坏血酸对鲜切苹果褐变度的影响极显著，氯化钙的影响不显著（表5）。根据结果分析可以得出，最优组合为A2B1C2，即4.0 mg/mL柠檬酸＋2.5 mg/mL抗坏血酸＋15 mg/mL氯化钙。

表4 正交试验结果分析

表5 正交试验设计方差分析

3 结论

本研究表明，采用抗坏血酸、亚硫酸钠、柠檬酸、氯化钙对鲜切苹果进行处理后，苹果的褐变问题都得到了进一步改善，且柠檬酸4 mg/mL、抗坏血酸3 mg/mL、亚硫酸钠25 mg/mL、氯化钙15 mg/mL为各自抑制鲜切苹果褐变的最佳质量浓度。根据感官评价，有的达到8.0以上非常好的效果，剖析其原因或许是因为氯化钙的加入，导致果蔬在颜色上稍稍变黄，但详细的原因还有待进一步研究。从褐变程度和PPO活性等方面来看，正交试验在控制褐变上成效更好些，最终得到的复合褐变抑制剂最好工艺参数变量是：4.0 mg/mL柠檬酸＋2.5 mg/mL抗坏血酸＋15 mg/mL氯化钙。

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