复合增强脉冲强光保鲜鲜切荸荠技术研究

彭光华 ，王璐瑶 ，涂贻轩 ，严守雷 ，李洁 ，王清章

（1.西藏自治区产品质量监督检验所，拉萨，850000；2.华中农业大学食品科学技术学院；3.湖北省水生蔬菜保鲜加工工程技术研究中心）

随着生活节奏的加快，人们对于饮食的要求不仅限于健康和安全，方便快捷的食品需求急剧增加，鲜切果蔬很好地解决了这个问题，其在满足人们每日所需营养物质的同时兼具食用方便快捷的优点。鲜切果蔬被越来越多的人们所接受，且需求量越来越大，一些产业链已经形成一定规模[1]。但值得注意的是，新鲜果蔬经轻度加工之后会形成很多的切面，当其暴露于空气中容易造成组织褐变、质地软化、微生物侵染等，导致果蔬品质急剧下降、货架期缩短、商品价值降低等问题。因此，在加工过程中如何尽可能保证鲜切果蔬不被微生物所侵染成为影响果蔬产业进一步发展的主要因素，已经成为亟待解决的问题之一[1]。

近年来，随着科学技术的发展，国内外已在食品加工中开发运用了许多较成熟的杀菌技术，如超高压杀菌、热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等，但都有不尽人意的地方。脉冲强光杀菌技术是利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭各类微生物的新型冷杀菌加工技术，具备低热、杀菌效率高、无副产物、易管控等特点[2]，可降低健康风险，对食品的营养成分及口感影响小，该技术已在果蔬、焙烤食品、肉制品和海产品等食品表面杀菌上得到应用[3]，同时对有包装的食品也有很好的杀菌效果。

本研究主要采用脉冲强光技术，通过控制脉冲强光时间，并复合30%乙醇处理，研究鲜切荸荠贮藏过程中的部分理化性质的变化情况，以此来探究脉冲强光技术在鲜切果蔬保鲜上的应用情况。

1 材料与方法

1.1 试验材料

新鲜荸荠，购于华中农业大学菜市场。

1.2 试验方法

①试验样品分组及处理方法 从买回来的新鲜荸荠中挑选出无明显组织损伤，大小、粗细相对均匀一致的荸荠作为试验材料。将其表面的淤泥用软毛刷刷干净，削去外皮，立即投入自来水中，用清水清洗2遍，再用蒸馏水清洗一遍，甩干水分，用自封袋进行包装，均匀分装35袋，保证每袋质量在100 g以上。试验设脉冲强光处理5min、10min、15min及强光处理15min复合30%乙醇处理1min 4个处理，并设置空白对照组，每个处理各7袋。处理完后确保封口完好，并做好标记后4℃贮藏，定期监测指标。

②测定指标及方法 分别在荸荠贮藏期的第0、4、8、2、16、20 天进行各项生理生化指标测定，每次测定各组时分别取一袋样品进行测定，包括硬度、可溶性固形物含量、过氧化物酶（POD）活性、苯丙氨酸酶（PAL）活性、色泽度LAB值、菌落总数。每组取出1袋样品作为固定的失重率检测组别。

a.失重率。采用称重法，失重率（%）=（贮藏前质量-贮藏后质量）/贮藏前质量×100。

b.硬度。采用NY/T 2009-2011的方法测定荸荠硬度，每组测定3次，取3个数据采集点（边缘2个点，中间1个点）。

测定参数为：TPA模式，P6探头，测前速度、测试速度、测后速度均为1.00 mm/s，压缩比30%，两次间隔时间2 s[4]。

c.可溶性固形物含量。采用NY/T 2637-2014的方法测定。

d.POD活性测定。准确称取1.00 g样品放入研钵中，加入0.2mol/L磷酸缓冲液（pH值6.0）1~2mL，研磨成匀浆，于4 000 r/min离心15min后将上清液转入比色管中，残渣再用5 mL磷酸缓冲液重复提取一次，上清液并入比色管中，定容至15mL，置于低温下备用。取1 mL磷酸缓冲液、1 mL H2O2、1 mL愈创木酚作为反应体系，再加入500μL酶液，用加热煮沸5 min的酶液作为对照组。加入酶液之后，立即计时，于470 nm下测定吸光度，15 s后读数为初始值，前3min每隔30 s记录一次，后3min每隔1min记录一次，每1min吸光度A470变化0.01为一个过氧化物酶活性单位（U）。

e.PAL活性测定。准确称取5.00 g样品，加入0.1 mol/L 硼 酸 缓 冲 液 （pH 值 8.8）10 mL（内 含5mmol/L巯基乙醇、1 mmol/L EDTA以及体积分数为5%的甘油）和0.1 g的PVPP及少量的石英砂于低温下研磨，然后于12 000 r/min，4℃离心15 min，上清液即为粗酶液。在4mL的反应体系中，对照组不加酶液而用1mL含巯基乙醇的硼酸缓冲液。反应液置于30℃恒温水浴保温30min后，立即加入0.2mL 6mol/LHCl终止反应，随后测定OD290值，以1min OD290值变化0.01为一个酶活单位，用U/g表示酶活力。

f.色泽度LAB值。选取表面平整光滑的样品，用色差计测定LAB值，每个样品测定3次取平均值。

g.菌落总数。采用GB 4789.2标准测定。

2 结果与分析

2.1 失重率

一般在贮藏过程中，果蔬质量会因为呼吸和蒸腾作用逐渐下降，但在本试验中，荸荠贮藏4 d后质量有所上升，可能是由于前期有微生物繁殖造成，或因为荸荠本来在低温下贮藏，取出样品后遇较高室温而凝结的水雾造成短时间的增重。由图1可以看出，各试验组失重率均呈先增加后减少并趋于稳定的趋势。其中15min脉冲强光处理组失重率显著较其他组低，说明效果优于其他处理组；而10min处理组失重率比对照组的更高，说明适宜强度的脉冲强光处理可减少对组织细胞的损伤，从而减少水分的散失和营养物质的消耗，提高鲜切荸荠的品质。

2.2 硬度

图1 不同处理组的鲜切荸荠失重情况

果蔬的质构中，其硬度与果蔬组织结构相关，也是评价果蔬质构品质最重要的指标之一。由试验结果可得，荸荠在贮藏期间，所有样品整体的硬度呈下降趋势，可能与其细胞壁组织中果胶物质的变化有关。如图2所示，整体来看，所有处理组的样品硬度变化趋势与空白对照组的基本相同，虽然所有处理组的样品硬度随着贮藏时间的延长而降低，但经脉冲强光处理后硬度均比对照组大。5 min和10 min脉冲强光处理组样品硬度变化值较小，在贮藏期变化趋于稳定，但10 min处理组样品硬度整体大于5 min处理组，因此，10 min处理组效果更佳。此外，在贮藏过程中又出现硬度值回升的现象，这可能是因为荸荠的个体差异导致。

2.3 可溶性固形物含量

从图3可看出，贮藏过程中，各组荸荠的可溶性固形物含量总体呈下降趋势，但经复合处理的荸荠样品中的可溶性固形物含量相比其他处理组减少相对缓慢；除复合处理外，其他处理方式的可溶性固形物含量变化趋势与空白对照组基本一致，说明优化效果不明显。对于复合处理组，加入乙醇复合处理之后，发现乙醇对荸荠贮藏有一定的作用，它能破坏微生物及样品细胞内的酶活性，进一步抑制细胞的呼吸作用，降低可溶性固形物消耗速度，同时也抑制了微生物侵染的速度，所以经乙醇复合处理后效果较好。除此之外，所有经脉冲强光处理组的荸荠可溶性固形物含量大于空白对照组。综上可知，脉冲强光对鲜切荸荠中可溶性固形物含量变化的影响不大。

2.4 POD活性

过氧化物酶的活性一般在老化组织中较高而幼嫩组织中较弱，所以也被作为一种表征组织老化的生理指标。正常细胞代谢时，活性氧的产生和消除处于动态平衡之中，当细胞内部平衡被外界破坏后，其代谢活动中的活性氧活性升高，这势必会对细胞造成伤害，而过氧化物酶对保持其平衡起到重要的作用[5]，通过抑制POD的活性可增强植物的抗逆能力，延缓其衰老和过氧化作用[6]。

图3 不同处理的鲜切荸荠可溶性固形物含量变化

图4 不同处理的鲜切荸荠POD活性变化

从图4中可知，在贮藏期间，荸荠的过氧化物酶活性逐渐减弱，且与对照组相比，各处理组鲜切荸荠的POD活性基本都受到一定程度的抑制。其中复合处理组及15 min处理组的样品酶活性被抑制，其活性在贮藏期间均稳定地保持在较低水平，其次是10 min处理组。5 min处理组和复合增强处理组的酶活性在后期均出现了明显的反升趋势。脉冲强光处理主要是降低了POD活性和延缓POD活性峰的出峰时间。出现这种情况可能是，脉冲强光处理反应初期，脉冲强光光谱中的紫外光部分通过形成胸腺嘧啶二聚体损坏细菌DNA，产生光化学反应，导致部分细胞死亡钝化，或光谱中的可见和红外部分对细菌产生的闪照热效应，导致部分酶和其他细胞成分的钝化。经检测结果可得，鲜切荸荠贮藏时间达到12 d之后，酶活性有上升的趋势，可能是试验中小部分细胞未被脉冲强光完全作用，所以细胞内的酶在后期出现小高峰值。

图5 不同处理的鲜切荸荠PAL活性变化

图6 不同处理的鲜切荸荠色泽度LAB值变化

图7 不同处理的鲜切荸荠菌落总数变化

2.5 PAL活性

鲜切果蔬在加工、贮运过程中出现的机械损伤会诱导苯丙氨酸解氨酶活性，导致酚类物质的形成，而酚类物质极易被氧化，造成鲜切果蔬的褐变。因此减少鲜切果蔬的切面褐变可以在一定程度上抑制PAL活性。鲜切荸荠在贮藏期间，容易发生酶促褐变导致颜色变化，而要发生酶促褐变反应需要有酶，反应底物如酚类等和氧气的参与，所以在鲜切蔬菜的贮藏过程中要抑制褐变，主要就是抑制其酶促褐变反应。在果蔬的储藏保鲜中，简单改变酶促褐变的底物浓度或控制贮藏条件的氧气是比较复杂的，但抑制酶活是一种能在一定程度抑制酶促褐变反应且较为简单有效的方法。

如图5所示，5 min处理组、15 min处理组及复合增强处理组对PAL活性有一定的抑制作用，但后期优化效果不明显，其中15 min处理组和复合增强处理组对荸荠PAL活性的抑制效果较相似。在贮藏前期PAL活性呈上升趋势，可能是因为脉冲强光15 min处理后，其强度无法使脉冲强光到达荸荠的内部导致其活性出现短暂的上升。但从工业化生产加工及经济效益的角度来看，在这种情况下，选择15 min脉冲强光处理是较为合适的，因为从图5中可以看出，10 min处理组对PAL活性的抑制效果不稳定，且在整个贮藏期间PAL活性的变化较小，说明其抑制效果不明显。

2.6 色泽度LAB值

色差是表示LAB色彩模式中两点之间颜色变化的值，当ΔE*＜1时，人眼无法分辨2点之间的色差。ΔE*值越大，越容易分辨，其与抑制PAL活性关系密切，所以可以通过LAB值的变化，来检测鲜切果蔬的褐变程度。从图6中可看出，复合处理组的荸荠色差是整个试验中最小的，且颜色变化最小，说明复合处理组对鲜切荸荠的褐变抑制效果较好，可能是由于乙醇的复合增强效果在荸荠上表现更明显，其次是15min脉冲强光处理组。5min和10min处理组的荸荠样品色差值较空白对照组大，说明这2个处理时间对荸荠的褐变没有抑制作用，也可能是因为短时间的脉冲处理使得细胞被破坏而加速了其褐变反应。

2.7 菌落总数

如图7所示，整体来看，经脉冲强光处理的鲜切荸荠表面微生物数量均基本低于空白对照组，其中，10 min处理组和复合增强处理组的菌落数最少，说明其抑制效果较明显，而5 min处理组在贮藏8 d左右时表面微生物生长超过空白对照组，可见脉冲强光处理需要达到一定适宜的强度才能有效抑制贮藏期间表面微生物的生长。

4 小结

本研究主要采用脉冲强光及将其复合乙醇对鲜切荸荠进行处理，其中脉冲强光处理时间分别为5、10、15 min，复合处理是15 min脉冲强光结合30%乙醇浸泡1 min。试验样品均置于4℃下贮藏，测定贮藏期间失重率、硬度、可溶性固形物含量、过氧化酶及苯丙氨酸酶活性、细菌总数、色泽度LAB值等主要指标的变化。结果显示，采用脉冲强光及其与乙醇复合处理后，对鲜切荸荠贮藏保鲜有一定的作用，其中，10 min脉冲强光处理组和15 min脉冲强光复合30%乙醇处理组的贮藏保鲜效果较佳，这2个处理组的失重率明显减小，硬度变化不大，可溶性固形物含量减少幅度小，同时对POD的活性抑制效果较好，在一定程度上抑制了荸荠的褐变反应，也能在一定程度上抑制微生物的生长，但总体观测保鲜效果，以每秒闪照2次的频率进行持续照射10 min的样品，后期的优化保鲜效果较好。