大豆分离蛋白对鲜切桃的保鲜效果

史轲轲，朱树华*

（山东农业大学化学与材料科学学院，山东 泰安 271000 ）

桃属于核果类果实，广泛种植于我国温热带地区，其果肉营养丰富，含有多种糖、酸、蛋白质、粗纤维、无机盐、胡萝卜素、VC、尼克酸等物质，有美肤、清胃、润肺、祛痰等功效[1]。近几年果蔬消费量逐渐增大，生活节奏日益加快促进了鲜切果蔬行业的发展[2]；但鲜切果蔬经不适当的处理易引起食源性疾病，随着消费者对食品感官、营养品质要求的提高，对健康关注程度的增加，食品工业迫切需要能延长鲜切果蔬保质期的技术[3]。因此，寻找一种合适的鲜切桃贮藏保鲜方法显得尤为重要。

大部分水果表面会有一层蜡质保护层，可以保护其免受外界微生物的破坏及贮藏过程中的机械损伤，但是环境污染、农药的使用会造成水果采摘后表面原有的果蜡覆盖层具有对人体有害的物质，比如农药残留物、含铅物、含硫物等。涂膜处理是果蔬行业常用的保鲜技术，它不仅可以像天然蜡质层那样保护果肉与氧直接接触，防止褐变，而且具有优良的透气性、保湿性、抗菌性、生物降解性和生物相容性等优点。相比完整水果，鲜切水果在加工过程中保护层被破坏，一方面导致其易受微生物的感染进而腐烂变质；另一方面，果肉与氧直接接触，多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）催化多酚发生酶促褐变，严重影响鲜切果蔬的品质。目前市场上的保鲜技术大致可以分为物理保鲜（如低温[4]、辐射[5]、高压[6]）、化学保鲜[7]（如微酸性电解水[8]、纳米壳聚糖[9]）和生物保鲜（如Nisin[10]）。大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）富含人体必需氨基酸[11]，是一种低成本、来源广、可再生、生物相容性和生物降解性好，且具有保鲜功能的食品添加助剂[12]。SPI涂膜在果实表面，能降低水分子间及水和空气间的表面张力，易于形成稳定的乳状液，有助于降低果实的呼吸及蒸腾作用，减少营养物质的损失[13]。另外，SPI也可作为风味剂、糖及其他配合物的载体，有利于改善鲜切果实的口感及风味[14]；Ghidelli等[15]发现SPI可以抑制鲜切茄子贮藏期间的褐变；Eswaranandam等[16]还发现SPI可以抑制李斯特菌、大肠杆菌O157:H7和沙门氏菌的活力。也有实验结果表明，SPI涂层可以维持鲜切哈蜜瓜的色泽和口感[17]。本实验以水蜜桃为原料，用不同质量浓度的SPI浸泡处理，探究SPI用于维持水蜜桃贮藏品质的最佳质量浓度，以期为鲜切桃保鲜行业提供一种新的、安全的保鲜方法及技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验所用水蜜桃购于泰安水果批发市场，品种为‘蒙阴’蜜桃。采购后运回实验室，选取新鲜、无病虫害、无机械伤、大小均一、八成熟水蜜桃贮藏在预先调试的4 ℃冰箱里预冷12 h。

SPI（食品级，蛋白质量分数不低于85%） 北京Solarbio公司；无水乙醇、乙腈、甲醇、盐酸、硫酸、冰醋酸、过氧化氢、磷酸等 天津市永大化学试剂有限公司；磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化钾等常规试剂 天津市大陆化学试剂厂；食品级聚乙烯袋（20 cm×28 cm） 合力达公司；实验用水均为去离子水。

1.2 仪器与设备

TG16A-WS台式高速离心机 上海卢湘仪仪器公司；DW-86L828 超低温冰箱 中科美菱集团；GY-4果实硬度计 温州山度公司；WY015R折光仪 阿贝斯有限公司；DK-8D恒温水浴锅 上海森信实验设备公司；PHS-3D pH计 上海精科雷磁有限公司；UV-2450紫外分光光度计 日本岛津公司；CR-10色差计日本柯尼卡美能达公司；SY-1022果蔬呼吸测量仪石家庄世亚科技有限公司；1810-B自动双重水蒸馏器江苏金坛中大仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

称取20 g SPI，加入560 mL双蒸水，加热至84 ℃不断搅拌，20 min后用1 L的容量瓶定容，制成质量浓度为20 g/L的SPI溶液。同理配制10、40 g/L的SPI溶液。实验前对所需的器具在200 mg/L NaClO溶液中浸泡消毒30 min后捞出晾干。将预冷后的水蜜桃用去离子水洗涤，在200 mg/L NaClO溶液中浸泡消毒3 min，捞出擦干表面的水后，沿桃核方向切成2 cm厚片。桃片进行以下4 个处理：在双蒸水（对照）和10、20、40 g/L SPI溶液中浸泡5 min，捞出，用消毒后的纱布吸去表面的溶液。将处理好的桃片分装到21 个食品级聚乙烯袋中，每袋30 片。4 ℃贮藏10 d，每隔2 d取样。

1.3.2 色差值L*、褐变度、硬度、SSC的测定

L*值：使用色差计测定桃样品表面的L*值，取9 片测定，计算平均值。

褐变度：参考Lei Jing等[18]的方法测定。将2 g桃果实粉末在5 mL、乙醇溶液（体积分数95%）中匀浆，4 ℃、10 800×g离心20 min，410 nm波长处测定上清液的吸光度，以体积分数95%乙醇溶液为对照，褐变度以410 nm波长处的吸光度（A410nm）表征。

硬度：使用探针直径为5 mm的硬度计测定桃切块最大直径中心部位的硬度。取9 片测定，计算平均值，单位为N/cm2。

可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）：从每个处理中取出9 片，用手持式折光仪测定，单位为°Brix。

1.3.3 乙烯释放率、呼吸强度、菌落总数的测定和质量损失率、腐烂率计算

乙烯释放率：按照李震三等[19]的方法测定。乙烯释放率表示每千克样品每小时释放的乙烯量，单位为μL/（kg·h）。

呼吸强度：采用果蔬呼吸测量仪测定，取500 g鲜切桃果实在CO2起始质量浓度为500 mg/L条件下连续测定3 min。呼吸强度表示每千克样品每小时产生的二氧化碳质量，单位为mg/（kg·h）。

菌落总数：按照GB 4789.2—2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验》进行测定。菌落总数以菌落形成单位lg（CFU/g）表示。

质量损失率和腐烂率分别按式（1）、（2）进行计算。

1.3.4 ROS、MDA和总酚含量的测定

活性氧（reactive oxygen species，ROS）含量：采用Jambunathan[20]的方法测定，单位为mmol/g。

丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量：采用Liu Changhong等[21]的方法测定，测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光度，MDA按式（3）进行计算。

总酚含量：根据Folin-Ciocaulten[22]的方法，测定765 nm波长处的吸光度，用体积分数60%乙醇溶液代替空白。总酚含量以每克样品相当于没食子酸的质量表示，单位为mg/g。

1.3.5 PPO、SOD、CAT和POD活力的测定

根据Zhu Shuhua等[23]的方法提取PPO、SOD、CAT的粗酶液，取上清液，用于测定酶活力。

PPO活力：采用Lin Yifen等[24]的方法测定PPO活力，以磷酸缓冲液（pH 7.2）为对照，在410 nm波长处测定吸光度的变化。在测定条件下每分钟酶液吸光度改变0.01为一个酶活力单位（U），单位为U/（g·min） 。

过氧化物酶（peroxidase，POD）活力：选取10 g冷冻研磨的样品，加入3 mL 0.4 mol/L NaCl溶液，浸提10 min，12 000×g、4 ℃离心20 min，取上清液。采用Zhu Shuhua等[23]的方法于580 nm波长下检测其吸光度的变化。定义溶液在580 nm波长处每分钟内增加0.01为一个酶活力单位（U），POD活力单位为U/（g·min）。

超氧化物歧化酶（superoxide dismutation，SOD）活力：通过测定560 nm波长处SOD抑制硝基蓝四唑（nitrotetrazolium Blue chloride，NBT）的光化学还原能力[25]。以抑制NBT光化还原50%作为一个酶活力单位（U），SOD活力单位为U/（g·min）。

过氧化氢酶（catalase，CAT）活力：通过H2O2在240 nm波长处被分解而引起的吸光度降低来测定CAT活力。定义溶液吸光度每分钟内增加0.01为一个酶活力单位（U）[26]，单位为U/（g·min）。

1.4 数据处理与分析

所得数据均由平均值±标准差表示，每个处理重复3 次。利用Origin 8.5软件作图，Excel 2013软件进行方差分析，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 SPI处理对鲜切桃贮藏过程中L*值、褐变度、硬度、SSC的影响

图1 SPI处理对鲜切桃色差L*值（A）、褐变度（B）、硬度（C）和SSC（D）的影响Fig. 1 Effect of SPI on L* value (A), browning degree (B), fi rmness (C)and SSC (D) of fresh-cut peaches during storage

鲜切桃的表面颜色是反映褐变的重要感官指标，也是影响消费者购买的主要因素。由图1A可知，所有处理组鲜切桃在贮藏过程中L*值均降低，其中对照组下降最快，而SPI处理组L*值下降较为缓慢。在贮藏期间，SPI处理组的L*值一直高于对照组，20 g/L SPI处理组L*值最高，在第10天为对照组的1.06 倍。从而说明SPI处理在一定程度上可以抑制L*值的降低，其中20 g/L SPI处理效果最好。

由图1B可知，在贮藏过程中，各组鲜切桃的褐变度整体均呈上升趋势。在贮藏的前6 d，对照组的褐变度变化较大，而SPI处理组的鲜切桃褐变度变化较为缓慢。在贮藏的第10天，对照组的褐变度显著高于SPI处理组（P＜0.05），其中20 g/L SPI处理组的鲜切桃褐变度最低，约为0.72，是对照组的72%。说明SPI处理能够抑制鲜切桃的褐变，其中20 g/L SPI处理的效果最好。

果实的硬度是决定鲜切桃处理后品质的属性之一。由图1C可知，鲜切桃的硬度随贮藏时间的延长逐渐减小，贮藏的前2 d，各处理组没有显著差异（P＞0.05），在贮藏的2～4 d，20 g/L SPI处理组鲜切桃的硬度下降最快，但4 d后硬度变化较小。20 g/L SPI处理组鲜切桃的硬度在第10天为76 N/cm2，是对照组的1.19 倍，显著高于对照组（P＜0.05）。

SSC可以反映鲜切桃的成熟情况，可用来评价SPI处理是否可以达到保鲜的效果。由图1D可知，鲜切桃的SSC在贮藏期间一直下降，这是因为呼吸作用时消耗了糖类等有机物。在贮藏期间，SPI处理组桃的SSC均显著高于对照组（P＜0.05），以20 g/L SPI处理组SSC最高，在第10天时SSC达9.8 °Brix，是对照组的1.18 倍。

2.2 SPI处理对鲜切桃贮藏过程中乙烯释放率、呼吸强度、菌落总数、质量损失率和腐烂率的影响

图2 SPI处理鲜切桃乙烯释放率（A）、呼吸强度（B）、菌落总数（C）、质量损失率（D）及腐烂率（E）的影响Fig. 2 Effect of SPI on ethylene release rate (A), respiration intensity (B),total colony number (C), mass loss (D) and decay incidence (E) of fresh-cut peaches during storage

鲜切桃在贮藏过程中的质量损失率可以影响其硬度，也能间接反映其呼吸强度。腐烂率是一个能够直接用于判断鲜切桃是否具有食用价值的指标，同时也与乙烯的释放、微生物的活动具有一定的联系。

由图2A可知，鲜切桃的乙烯释放率在贮藏期间呈先增大后平缓的趋势，20 g/L SPI处理显著抑制了鲜切桃的乙烯释放率，在第10天，乙烯释放率为2 040 μL/（kg·h），约是对照组的76%，10 g/L与40 g/L SPI处理组无显著差异，约为对照组80%。由图2B可知，不同质量浓度SPI处理均可以抑制鲜切桃的呼吸强度，其中20 g/L SPI处理显著抑制了鲜切桃的呼吸强度；在贮藏的第8天，20 g/L SPI处理组呼吸强度是对照组的59%。鲜切水果表面存在大量水分和糖，是微生物生长的良好基质。由图2C可知，与对照组相比，SPI处理显著抑制了鲜切桃贮藏过程中微生物的生长，相对10 g/L和40 g/L SPI处理，20 g/L SPI处理显著抑制了微生物的生长。质量损失率主要与呼吸强度和蒸腾速率有关，在贮藏的2～6 d，各组鲜切桃的质量损失率快速增加，之后增加的速率减小，20 g/L SPI处理组在10 d时，质量损失率为8.78%（图2D）。腐烂率主要与微生物活动有关，SPI处理可以抑制鲜切桃贮藏过程中腐烂率的增加，维持了鲜切桃的品质，其中以20 g/L SPI处理的效果最好，在10 d时，该组鲜切桃腐烂率为7%，约为对照组的25%。

2.3 SPI处理对鲜切桃贮藏过程中ROS、MDA和总酚含量的影响

图3 SPI处理鲜切桃ROS（A）、MDA（B）、总酚（C）含量的影响Fig. 3 Effect of SPI on the contents of ROS (A), MDA (B) and total phenols (C) in fresh-cut peaches during storage

由图3A可知，在贮藏期间，所有处理组的ROS含量都呈上升趋势，对照组在0～4 d和6～10 d一直处于快速上升的趋势，前一阶段是鲜切桃果实开始处于逆境时机体产生应激反应，即快速产生ROS；后一阶段是因为随着糖酵解、三羧酸循环等过程的进行，ATP含量减少，降低了能量水平和ROS的清除率，导致ROS含量的快速上升[27]。4～6 d时，对照组ROS上升变缓与机体内营养物质的消耗有关。SPI处理组鲜切桃体内的ROS含量显著低于对照组（P＜0.05），而20 g/L SPI处理组的鲜切桃ROS积累量相对最少，效果最好。在贮藏的第10天，20 g/L SPI处理组鲜切桃ROS含量为663 mmol/g，比对照组低24%。

MDA含量是衡量植物衰老的常见指标，通过研究MDA含量可以了解膜脂过氧化程度，从而间接了解膜损伤程度[28]。从图3B可知，MDA含量在贮藏前2 d呈快速上升的趋势，2 d后呈缓慢上升的趋势，可能是贮藏的前2 d，外界环境的突然变化使导致细胞膜严重受损，2 d后细胞大致适应了逆环境，生理活动也逐渐减弱[29]。对照组在第2天MDA含量约是0 d的2.7 倍。不同质量浓度的SPI都能起到保鲜作用，但40、20 g/L SPI效果较好，在贮藏的第10天，20 g/L SPI处理组的鲜切桃MDA含量为1.61 mmol/g，比对照组低20%。

酚类物质是酶促褐变发生的一个前提条件，游离的PPO催化酶促褐变反应，POD在H2O2存在的条件下也能迅速将多酚氧化成醌，导致果实褐变，影响果实的外观、口感及营养。从图3C可以看出，鲜切桃贮藏期间总酚含量总体也是呈上升趋势，且SPI处理组总酚含量显著低于对照组，在贮藏的第10天，20 g/L SPI处理组总酚含量约为5 mg/g（P＜0.05）。相比于SPI处理组，对照组在贮藏的前6 d增长速度较快，之后变化缓慢，可能是前6 d的生理活动消耗了大量的有机物，产生的自由基活性物质较多，而总酚对自由基活性物质具有清除作用，相应的总酚含量也快速增加[30]；贮藏的6～10 d，生命活动的进行消耗了大量的营养物质，代谢活动有所减弱，机体产生自由基的速率减小，抑制了酚类的积累[31]，因此总酚含量增加缓慢。相对于对照组，SPI在桃切块表面形成一层膜，抑制了鲜切桃的呼吸及蒸腾作用。在贮藏的第10天，20 g/L SPI处理组的总酚含量比对照组低17%。

2.4 SPI处理对鲜切桃贮藏过程中PPO、POD、SOD、CAT活力的影响

图4 SPI处理对PPO（A）、POD（B）、SOD（C）、CAT（D）活力的影响Fig. 4 Effect of SPI on the activities of PPO (A), POD (B), SOD (C)and CAT (D) in fresh-cut peaches during storage

由图4A可知，与对照组相比，SPI处理组的鲜切桃表现出相对较低的PPO活力。贮藏的前2 d，各组鲜切桃PPO活力迅速增加，在第2天达到最高值，然后下降至较低水平；与对照组相比，SPI处理组的鲜切桃PPO活力下降迅速，说明SPI处理抑制了鲜切桃贮藏期间PPO活力（P＜0.05），贮藏第10天，20 g/L SPI处理组PPO活力为1.2 U/（g·min），与对照组相比，PPO活力显著降低了45.5%。

由图4B可知，POD与PPO的变化趋势相似，且SPI处理可抑制贮藏期间POD的活力，SPI处理组的鲜切果实中POD活力均低于对照组，各组在第2天POD活力最高，此时20 g/L SPI处理组桃果实的POD活力最低，约为对照组的56%（P＜0.05）；在第10天，20 g/L SPI处理组桃果实的POD活力约为1.8 U/（g·min），与对照组相比，POD活力显著降低了22%（P＜0.05）。

SOD是一种重要的抗氧化酶，是抗氧化系统的第一道防线，可以产生超氧自由基清除剂，将ROS如O2-·转化为H2O2，进而分解成水[32]。由图4C可知，所有组鲜切桃果实的SOD活力在贮藏过程中都迅速下降；相比对照，SPI处理抑制了鲜切桃的SOD活力的下降，而20 g/L SPI处理抑制作用更显著，在第10天时，SOD活力为149 U/（g·min）。

从图4D可以看出，所有组鲜切桃果实在贮藏过程中CAT活力均呈下降趋势。SPI处理组的鲜切桃CAT活力高于对照组，20 g/L SPI处理组的鲜切桃CAT活力在第10天为9.2 U/（g·min），与对照组相比显著提高了44%（P＜0.05），10 g/L和40 g/L SPI处理组鲜切桃CAT活力在第10天分别为对照组的1.35 倍和1.32 倍。因此，SPI处理对鲜切桃CAT活力下降具有抑制作用。

3 讨 论

桃果实采摘后因呼吸和蒸腾作用损失的水分如果不能被补给，会对产品质量产生很大的影响[33]，加上鲜切产品的去除果皮、果实切片等操作，导致果蔬原有免疫力下降、呼吸旺盛、水分和营养损耗、微生物侵染等，难以保鲜。SPI因其具有弹性、可塑性、高黏度性和低透氧性[34]等化学特性，可以作为水的载体。

L*值、褐变度、硬度和SSC等会影响果实的感官评价，因此常被用作消费者可接受性的预测指标[35]。本实验结果表明，SPI涂膜在鲜切果实表面，其低透氧性阻止了氧气、水等与果实的接触，维持了果实的表面颜色和硬度，抑制了褐变的发生，这与Ghidelli等[36]的研究结果相似；SPI还可以通过抑制外源沙门氏菌的繁殖[37]，抑制SSC的下降，保持鲜切桃果实良好的口感，Yousuf等[38]也观察到类似的现象。同时，SPI处理抑制了鲜切桃的乙烯释放率、呼吸强度和菌落总数，减少了水分的损失，降低了腐烂率，维持了果实的商品价值。

ROS、MDA和酚类物质是机体在逆性环境中产生的物质。机体内自由基的含量就越高，越易引起组织褐变。在果实贮藏期间，机体内不断产生O2-·、H2O2、·OH等ROS。低浓度的ROS可以通过刺激机体内的免疫系统，产生防御信号分子，在植物体内起防御功能，但是高浓度的ROS则会加速果蔬的氧化损伤，影响产品的品质。MDA是膜脂过氧化的产物，其含量的高低可以反映膜质过氧化程度的高低，过量MDA将会加剧膜损伤。酚类物质不仅是呼吸传递物质也是发生酶促褐变的底物，总酚含量越高，与氧接触的几率就越大[39]。因此，可通过ROS、MDA和总酚含量判断鲜切桃的抗逆性。本实验结果表明，SPI因具有的凝胶性和低透氧性，可以很好地防止氧气与鲜切桃酚类物质的结合，减少鲜切桃棕色色素及ROS的积累；且因具有较好的乳化性，可稳定鲜切桃表面的乳化状态，降低界面张力，在一定程度上能增强细胞膜的抗破坏能力，减少细胞膜的破损[40]，抑制MDA的大量积累，从而可以达到保鲜效果。

鲜切水果加工过程中细胞被破坏，细胞中的酶被突然暴露或释放，与酚类物质和氧气接触，产生棕色素，出现褐变现象。植物组织中的PPO是引起果实褐变的主要酶，它可以催化果实中内源多酚的氧化，产生棕色素，严重影响产品的营养、风味和外观质量。在本研究中，SPI处理减少了鲜切桃果实在不利环境下贮藏的褐变问题。POD是植物中另一种涉及酶促褐变的酶[41]。SPI处理在一定程度上抑制了POD的活力，这也与Yeoh等[42]利用超声波处理鲜切菠萝的研究结果一致。SOD和CAT都能将果蔬机体产生的ROS转变为无毒的H2O，从而延长其货架期。SPI处理可以维持SOD、CAT等抗氧化酶的活力，提高机体的免疫力，破坏果实的自由基代谢，增加果实的抗氧化能力，延缓果实的衰老，这与SPI肽链骨架上包含许多具有保水性和溶胀性等性质的极性基团有关[43]，在贮藏过程中SPI特有的保水性和溶胀性维持了鲜切桃原有的水分，加速了SOD、CAT与H2O2分子的碰撞，进而把H2O2分解为H2O；Zhang Lihua等[44]得到了类似结论。因此，20 g/L SPI的应用可以很好地增加桃果实抗氧化酶SOD、CAT的活力，从而达到保鲜的目的。

综上所述，不同质量浓度的SPI均可适度抑制氧化酶PPO、POD的活力，延缓鲜切桃品质的下降及褐变的发生。4 ℃条件下贮藏10 d，20 g/L SPI处理的保鲜效果最好，与对照组相比，可维持其L*值、硬度和SSC，抑制乙烯释放率、呼吸强度和细菌生长，同时抑制其质量损失率和腐烂率的上升，减少ROS、MDA、总酚的积累，增加CAT、SOD活力和降低PPO、POD活力，保证了鲜切桃的品质及风味。