涂膜剂对鲜切马铃薯的保鲜效果

王允祥，成纪予，王 贺，庞林江，王茜茜，吉 鹏

(1.浙江农林大学暨阳学院，浙江绍兴 311800； 2.浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江杭州 311300)

鲜切果蔬产品是一种新兴的快速消费食品，营养卫生，加工运输方便，已经被广泛接受[1]。国际鲜切产业协会把鲜切果蔬产品定义为新鲜的果蔬经过修整、去皮、切分成100%新鲜可直接食用的新鲜果蔬产品[2]。我国的鲜切产品起步较晚，开始于20世纪90年代。蔬菜鲜切加工技术产业发展比较缓慢，鲜切果蔬产品在市场上一直没有得到很好的推广，且依然存在着很多问题，如产品货架期短、加工成本较高、许多消费者难以接受等。但我国的鲜切果蔬产业正处于上升时期，各个方面都有很大的发展空间，随着社会的进步、经济科技的发展，鲜切果蔬必将得到受到广大消费者的青睐[3-4]。

马铃薯含有丰富的碳水化合物、维生素、人体必需氨基酸等多种营养成分，其中维生素C含量远远高于小麦、玉米等禾谷类作物，有“地下苹果”之称[5]。目前，市场上用于鲜切马铃薯保鲜的方法主要有冷藏保鲜、涂膜保鲜、辐照处理、冷杀菌技术等，其中涂膜保鲜技术的运用范围较广，目前常用的保鲜涂膜剂包括维生素C、植酸、苹果酸、柠檬酸等[6]。本试验以马铃薯为试验材料，通过维生素C、柠檬酸、氯化钙等3种涂膜剂的单因素试验确定各涂膜剂的最佳浓度，然后以最佳浓度为基准进行正交试验得出复合涂膜保鲜剂的最佳浓度配比，以期为鲜切马铃薯的保鲜提供一种安全有效的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

主要材料：市售马铃薯，个体完整，新鲜无损伤，成熟度一致，无病虫害。主要试剂：柠檬酸、维生素C、氯化钙、冰醋酸、三水合乙酸钠、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇辛基苯基醚、邻苯二酚、乙醇等，均为分析纯，均购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 主要仪器

WFZ UV-2802型分光光度计，购自尤尼柯(上海)仪器有限公司；JA5003B型电子天平，购自上海精科天美科学仪器有限公司；MJ-250PPO1B型均质机，购自广东美的生活电器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 基本工艺流程及要点 马铃薯→清洗(自来水冲洗，除去表面泥土污渍)→去皮→切片(厚度3 mm)→杀菌(在100 mg/L二氧化氯溶液中浸泡5 min，二氧化氯具有消毒、杀菌、防腐、漂白、除臭等多种功效，且安全无害，被称为第4代消毒剂[7])→涂膜(在不同涂膜剂中浸泡5 min)→沥干→真空包装→4 ℃冷藏。

1.3.2 失质量率的测定 采用称质量法测定供试样品包装贮藏前后的质量之差占贮藏前质量的百分比[8]。失质量率=(贮藏前的质量-贮藏后的质量)/贮藏前的质量×100%。

1.3.3 褐变度的测定 参照李仲群等的方法[9]，称取2 g供试样品于研钵中，加入5 mL 95%乙醇提取，在冰浴条件下研磨成匀浆，在4 000 r/min条件下离心20 min，取上清液在 420 nm 处测定其吸光度，结果以D420 nm表示。

1.3.4 多酚氧化酶活性的测定 参照曹建康等的方法[10]，测定果蔬中多酚氧化酶(polyphenol oxidase，简称PPO)的活性。其活性单位用U表示，定义1 g样品1 minD420 nm变化值增加1为1个活性单位(U)。

1.3.5 测定方法 为了检测单独使用维生素C、柠檬酸、氯化钙等3种化学试剂对马铃薯切片保鲜效果的影响，分别以不同浓度的氯化钙(0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%)、柠檬酸(0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%)、维生素C(0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%)为单一涂膜剂，将马铃薯切片、杀菌后，在这3种涂膜剂溶液中浸泡5 min，对照组(CK)使用蒸馏水浸泡，沥干后包装，每袋200 g，每个浓度包装4袋马铃薯片，置于4 ℃条件下冷藏7 d，每隔1 d测量其失质量率和多酚氧化酶活性，且每个浓度做3组重复试验，确定最适合鲜切马铃薯保鲜的单一涂膜保鲜浓度，再根据最佳单一涂膜剂设计正交试验，分析得出最佳复合涂膜保鲜浓度配比。

1.4 数据处理

利用Excel、SPSS和正交试验助手对数据进行分析，并对数据在0.01、0.05水平上进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度维生素C对鲜切马铃薯品质的影响

2.1.1 不同浓度维生素C对鲜切马铃薯失质量率的影响 由图1可知，在贮藏的7 d内，鲜切马铃薯的失质量率逐渐上升，且上升的幅度较大，贮藏时间和维生素C浓度均对马铃薯失质量率有明显影响。由于马铃薯的呼吸作用和蒸腾作用会导致其失质量萎缩，一旦马铃薯萎蔫，外观将会受到很大影响。因此，保持马铃薯的质量，最主要的是保持其水分含量，减少营养物质的损耗[2]。当维生素C浓度为0.20%、0.25% 时，其失质量率整体低于CK组，而当维生素C浓度为0.10%、0.30%、0.15%时，其失质量率则整体高于CK组，说明浓度过高或过低都会影响鲜切马铃薯的失质量率，若维生素C浓度过高则会使马铃薯切片显得黏腻，影响产品质量，若维生素C浓度过低则可能会导致保鲜效果不足。总体来说，当维生素C浓度为0.20%、0.25%时，马铃薯质量的保持效果相对较好。

2.1.2 不同浓度维生素C对鲜切马铃薯PPO活性的影响 由图2可知，不同浓度的维生素C对鲜切马铃薯的PPO活性有一定的影响，PPO活性存在较大波动，浓度和贮藏天数均对PPO活性无明显影响。CK、0.10%、0.15%、0.20%维生素C试验组的PPO活性均是先上升后下降，原因可能是PPO是末端氧化酶的主要部分，植物组织感病或在其他逆境条件下被伤害时，PPO活性能明显提高，以增强植物组织自身的抗力，减缓被伤害程度[11]，而在之后的时间内又下降可能是因为鲜切马铃薯贮藏在4 ℃条件下，且维生素C增强了抗氧化性，抑制了酶的活性。0.30%、0.25%维生素C试验组的PPO活性则表现为先下降后上升，原因可能是在相对较高的维生素C浓度下，贮藏初期(1～3 d)，结合低温对PPO活性起到了较强的抑制作用，而在后期逐渐上升甚至平稳，说明受损马铃薯可进行自我修复，将前体PPO转化为具有活性的PPO[12-13]，使得PPO活性的上升速度强于维生素C的抑制能力。从平均值来看，当维生素C浓度为0.15%时，PPO活性最低，CK组次之，说明0.15%维生素C对PPO活性有较好的抑制效果。

由以上结果可知，当维生素C浓度为0.20%、0.25%时，对降低失质量率的效果较好，当维生素C浓度为0.15%时，对抑制PPO活性的效果较好，因此选择这3个浓度进行下一步试验。

2.2 不同浓度柠檬酸对鲜切马铃薯品质的影响

2.2.1 不同浓度柠檬酸对鲜切马铃薯失质量率的影响 由图3可知，在贮藏的7 d内，鲜切马铃薯的失质量率一直处于上升状态，贮藏天数对马铃薯失质量率有明显的影响，说明即使包装在真空条件下，马铃薯的生理活动仍然较活跃，失质量率主要反映贮藏期间以水分为主要成分的变化，水分含量的多少直接影响马铃薯的口感品质[14]。CK组的失质量率整体高于其他处理组，当柠檬酸浓度为0.7%时，其失质量率整体低于其他处理组，SPSS分析结果表明，当柠檬酸浓度为 0.7%、0.1%时，其失质量率均明显低于CK组，说明这2个浓度的柠檬酸对鲜切马铃薯的质量有较好的保持效果。从平均值来看，当柠檬酸浓度为0.7%时，鲜切马铃薯的失质量率小于浓度为0.1%时的失质量率，因此，柠檬酸浓度为0.7%时保鲜效果较好。

2.2.2 不同浓度柠檬酸对鲜切马铃薯PPO活性的影响 由图4可知，经过不同浓度的柠檬酸处理后，在贮藏7 d内，各处理PPO活性表现出不同的变化趋势，有一定的波动性，贮藏时间和柠檬酸浓度均对PPO活性有明显的影响。PPO被普遍认为是引起鲜切果蔬中酶促褐变的主要酶类，PPO能氧化多酚类物质形成醌类，醌类物质再进一步经过非酶聚合生成复杂的黑色素[15]，国外也有很多研究表明，PPO活性是影响鲜切果蔬褐变的主要因素，且酶活性越高，褐变速率可能越快[16]，因此有必要通过涂膜抑制PPO活性。0.7%、0.9% 柠檬酸试验组在贮藏时间内，其PPO活性均呈下降的趋势，分别从0.82、1.04 U/(g·min)降到0.32、0.38 U/(g·min)，说明高浓度的维生素C对抑制PPO活性有较好的作用。0.7%柠檬酸试验组的PPO活性明显低于CK和0.1%、0.3%、0.5%柠檬酸处理组。而CK和0.1%、0.3%、0.5%柠檬酸处理组在贮藏期内，其PPO活性均表现为先上升后下降，CK组的PPO活性峰值出现在贮藏3 d时，其他组的PPO活性峰值均出现在贮藏5 d时，低浓度的柠檬酸处理对PPO活性具有一定的抑制作用，但由于浓度较低，效果没有高浓度好。

由以上结果可知，当柠檬酸浓度为0.7%时，对降低失质量率和PPO活性均有较好的作用，因此选定0.7%为柠檬酸的最佳浓度。

2.3 不同浓度氯化钙对鲜切马铃薯品质的影响

2.3.1 不同浓度氯化钙对马铃薯失质量率的影响 由图5可知，随着贮藏时间的延长，不同氯化钙浓度处理下鲜切马铃薯的失质量率均不断上升，贮藏1 d和3 d总体失质量率明显低于贮藏5 d和7 d，说明随着贮藏时间的延长，鲜切马铃薯的失质量程度在变大，主要表现为水分的减少。在贮藏1～3 d 时，CK组的失质量率接近或低于0.3%、0.4%、0.5%、0.6%氯化钙试验组的失质量率，说明在鲜切马铃薯贮藏初期，氯化钙浓度≥0.3%对降低失质量率并没有明显的效果，氯化钙浓度<0.3%时效果较好。但在贮藏3～7 d时，CK组的失质量率加速上升，到贮藏5 d时已经达到2.0%，超过所有试验组，说明未涂膜的马铃薯不适合 3 d 以上的贮藏。利用SPSS分析得到，当氯化钙浓度为 0.2% 时，其失质量率明显低于CK、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%氯化钙处理组，且其平均值最低，说明在贮藏的 7 d 内，氯化钙浓度为0.2%时对减缓马铃薯失质量率上升的效果最明显。

2.3.2 不同浓度氯化钙对鲜切马铃薯PPO活性的影响 由图6可知，不同氯化钙浓度下鲜切马铃薯的PPO活性变化趋势较一致，氯化钙浓度和贮藏时间对PPO活性有明显的影响，说明随着贮藏时间的增加，PPO活性发生了较为明显的变化。在贮藏1 d时，不同氯化钙浓度处理下的PPO活性已经出现区别，且在整个贮藏过程中PPO活性均表现为先上升后下降，原因可能与“2.1.2”节一样，在初期马铃薯鲜切组织遭到破坏，机体受损，马铃薯使PPO活性增强，随着时间的增加，PPO活性受各种因素的影响逐渐减弱，仅当氯化钙浓度为0.1%时PPO活性在贮藏5 d达到峰值，其他处理均是在贮藏3 d时达到峰值。氯化钙在马铃薯保鲜过程中起到的作用主要是防止切片软化，它对PPO活性的影响并不明显；PPO活性波动性较大，仅从平均值可以得出，当氯化钙浓度为0.1%时，PPO活性最低，为1.01 U/(g·min)。

由以上结果可知，当氯化钙浓度为0.2%时，对降低失质量率的效果较好，当氯化钙浓度为0.1%时，对抑制PPO活性的效果较好，因此，选择0.1%、0.2%氯化钙进行下一步试验。

2.4 复合涂膜剂的筛选

2.4.1 正交试验 在上述研究中确定了每种涂膜剂的最佳浓度值或范围，但单一涂膜剂的效果相对较差，因此有必要探索效果较好的几种涂膜剂组合的涂膜效果，维生素C和柠檬酸都是抗氧化剂，两者结合使用能达到较好的抗氧化效果，可以防止褐变；氯化钙能较好地防止马铃薯切片软化，维持较好的硬度和脆度。因此，根据单因素试验结果，设计3因素3水平正交试验，并采用综合评分法[17]对结果进行分析，得到最佳复合涂膜剂配比。分别以维生素C(A)、柠檬酸(B)、氯化钙(C)这3种试剂的最佳浓度或浓度范围为依据，设计3个不同的水平，根据正交表设计L9(33)正交设计方案，在确定最佳浓度后，本试验增加测量褐变度这一指标，增强试验的说服力，以期得到最佳的浓度配比，找出最佳鲜切马铃薯保鲜的涂膜剂浓度。由于要比较贮藏时间内鲜切马铃薯的质量，本试验选取贮藏7 d时的测量数据作为正交试验的数据。正交试验的具体因素水平见表1。

表1 正交试验的因素水平

各处理均选用贮藏7 d时的数据进行分析，但由于失质量率、PPO活性以及褐变度3个指标无法统一分析数据，因此在数据处理时本试验将3个指标转换成它们的隶属度，用隶属度来表示分数，指标最大值的隶属度为1，指标最小值的隶属度为0，因此0≤指标隶属度≤1。隶属度的计算方法：指标隶属度=(指标值-指标最小值)/(指标最大值-指标最小值)。

为了便于综合评价鲜切马铃薯的保鲜效果，根据实际情况，分别对以上所述3个指标赋予相应的权重系数，进行加权平均计算，获得综合评分值X，加权计算方法为X=0.25×失质量率+0.25×PPO活性+0.50×褐变度。

2.4.2 最佳试验方案 由表2可知，3个因素对鲜切马铃薯保鲜效果的影响表现为A>B>C，即维生素C浓度>柠檬酸浓度>氯化钙浓度，正交试验得出的最佳方案为A3B1C2，即0.25%维生素C+0.6%柠檬酸+0.15%氯化钙对鲜切马铃薯的保鲜效果最好。

表2 正交试验结果

3 结论

本试验先对3个涂膜剂(维生素C、柠檬酸、氯化钙)进行单因素试验，以失质量率和PPO活性为指标得到最佳浓度或浓度范围，新鲜马铃薯切片后极易发生褐变，主要是由于切割破坏了组织细胞的完整性，使得分布在细胞液泡内的多酚类物质与细胞质内的多酚氧化酶等相接触，发生酶促褐变反应；此外马铃薯切片在储藏过程中还会发生切片软化、水分和营养物质流失等现象，因此，PPO活性和失质量率的测定十分重要，能反映出马铃薯的品质。

本试验结果表明，在不同维生素C浓度下，0.20%、0.25% 这2个浓度对降低鲜切马铃薯失质量率的效果较好，而鲜切马铃薯的PPO活性波动较大，当维生素C浓度为0.15%时PPO的活性整体最低。在不同柠檬酸浓度下，0.7%柠檬酸对降低鲜切马铃薯的失质量率和PPO活性有相对较好的作用。不同氯化钙浓度下，由于氯化钙主要在保脆保水方面有较好的作用，因此，当氯化钙浓度为 0.2%时鲜切马铃薯的失质量率最低，而它对鲜切马铃薯PPO活性的影响并不明显，当氯化钙浓度为0.1%时，PPO活性的平均值最低。最后利用正交试验的综合评分法对复合涂膜剂进行优化，增加褐变度指标以增强试验的可靠性，得到最优复合涂膜剂配方为0.25%维生素C+0.6%柠檬酸+0.15%氯化钙。