香芹酚微乳液对鲜切红芋保鲜效果研究

林 瑜

(闽西职业技术学院环境工程系，福建 龙岩 364000)

永定‘六月红’早熟芋是福建省龙岩市永定区主栽高产蔬菜，是永定区特色农产品[1]。但是，多年来‘六月红’早熟芋主要依靠鲜销和内销，价格较难长期保持稳定。芋头从田间采收后，带有较多泥土，且外皮不可食部分占20%左右，不但增加运输压力，还影响城市环境卫生，消费者食用也不方便。然而，去皮芋头保鲜期短，易变色、变味、变软和发黏，常温下贮存4 d已无法食用，无法远距离销售。目前还没有使鲜切红芋达到出口商检质量标准的保鲜技术。为拓宽销售渠道，增加农民收入，深入开发鲜切红芋的保鲜技术显得尤为重要。

目前，关于去皮红芋的保鲜技术报道甚少。现有的果蔬保鲜技术常用次氯酸钠、亚硫酸盐、二氧化硫、柠檬酸等化学药剂杀菌、抑酶，控制果蔬褐变，但化学药剂残留对人体有害，长期食用会对人体产生较大毒性，甚至产生致癌、致畸、致突变等不安全问题[2]。香芹酚是从芳香植物提取的天然植物精油，安全性高，是一种广谱抗菌剂，且具有较强的防腐抗氧化功效，能有效地保持食品品质，延缓食品腐败变质[3]。杨波等[4]研究发现，香芹酚包合物对莲雾采后保鲜有良好效果；香芹酚精油薰蒸处理的枸杞鲜果能有效防治黑霉病[5]；香芹酚淀粉复合膜可以延缓色素氧化，保持草莓果实贮藏期间的感官品质，延缓营养成分含量下降[6]。因此，本研究以纯天然植物精油香芹酚为抑菌保鲜剂，通过硬度、白度、菌落总数、酶活性、糖类物质含量等指标的测定，研究香芹酚对鲜切红芋在货架期变色、变味和软化等不良品质变化的控制效果。

1 材料与方法

1.1 材料

红芋，市购；香芹酚(99%)、卵磷脂、吐温20，品牌MACKLIN，购于北京伊诺凯科技有限公司。

1.2 鲜切红芋保鲜工艺

1.2.1 选剔清洗

挑选红芋，剔除生虫、变质、斑疤或形状大小不符合要求的不合格品，先预清洗芋头，去除泥土等杂质，将预洗后的芋头进行精洗，洗至洁净、无杂质。

1.2.2 去皮切分

人工去皮后，采用切割机进行对半切分处理，切割机消毒杀菌，防止交叉污染。

1.2.3 抑菌保鲜处理

Suntres等[7]研究及作者前期实验均表明，0.7%香芹酚微乳液稀释液替代 0.01%次氯酸钠对鲜切果蔬进行清洗，即可达到相同的保鲜效果。因此，本研究将鲜切红芋分成两组，一组放入0.7%香芹酚微乳液稀释液中清洗5 min，再用无菌水漂洗一遍；另一组放入无菌水中清洗5 min，作为对照组(CK)。

1.2.4 沥干、包装、冷藏

处理的鲜切红芋沥干水分后，装入消毒袋子中包装封口，于(10±1) ℃培养箱中贮藏。每2 d取样进行测定生理生化指标，共观察检测5次，每次各项指标均平行测定6次。

1.3 方法

1.3.1 香芹酚微乳液配制

取1.20 g大豆卵磷脂+8.80 g去离子水，磁力搅拌，过夜，配制成12%大豆卵磷脂溶液；称取5.00 g 12%大豆卵磷脂溶液+5.40 g吐温20，磁力搅拌2 h，制成表面活性剂溶液。称取0.60 g香芹酚+7.80 g表面活性剂溶液+1.60 g去离子水，置于密闭的25 mL玻璃瓶中，摇匀后，于80 ℃水浴加热5 min，立刻冷却，得到澄清透明的水相微乳液，即为6%香芹酚微乳液；7.00 g 6%香芹酚微乳液+993.00 g去离子水，即得0.7%香芹酚微乳液稀释液。

1.3.2 硬度

将鲜切红芋平置于 Ta-XT2i质构仪测试台做穿刺测试，测试参数设置参照孙志栋等[8]的方法。

1.3.3 白度

参考苑宁等[9]、王梅等[10]方法，使用色差计测量每组样品的白度L*值；每组随机选取12块鲜切红芋，测量其正反面，取平均值。

1.3.4 菌落总数

参照食品安全国家标准GB 4789.2-2016测定[11]。

1.3.5 酶活性

参照林娇芬等[12]的方法，测定多酚氧化酶、过氧化物酶活性。

1.3.6 糖类物质含量

可溶性固形物含量参照 NY/T 2637-2014测定[13]；淀粉含量参照GB 5009.9-2016测定[14]。

1.4 数据分析

使用SPSS17.0、Microsoft Office Excel等软件进行相关数据处理和图表绘制。

2 结果与分析

2.1 香芹酚微乳液对鲜切红芋硬度的影响

由图1: A可见，贮藏期间CK组与香芹酚微乳液处理组的鲜切红芋硬度均呈下降趋势。在贮存初期，CK组硬度有所上升，这是因为鲜切红芋组织结构损伤，在伤口创面由于应激反应而木质化，加上组织失水作用加快，从而改变鲜切红芋质构，导致硬度上升。贮藏后期，CK组鲜切红芋由于腐烂变质而软化，使得硬度急剧下降；香芹酚微乳液处理的鲜切红芋硬度变化缓慢，至贮存6～10 d时，香芹酚微乳液处理组硬度值与CK组差异显著(P<0.05)。由此可见，因香芹酚微乳液具有抑菌抗氧化作用，有利于降低鲜切红芋的创伤损害程度，延缓鲜切红芋腐烂变质，有效维持鲜切红芋贮藏期的硬度。

2.2 香芹酚微乳液对鲜切红芋白度的影响

从图1: B可以看出，CK组与香芹酚微乳液处理组的L*值在贮藏期间均随贮藏时间延长而逐渐降低，这是因为鲜切使得红芋组织细胞结构被破坏，酶和底物接触引发酶促褐变。CK组的鲜切红芋表面最初只出现一些黄色斑点，L*值曲线下降平缓，之后黄斑面积越来越大，贮藏后期随着红芋的腐烂变质，褐变程度加剧，L*值曲线下降陡峭。但香芹酚微乳液处理组的L*值下降幅度相对较小，贮藏初期L*值还略有上升，贮藏6 d后，两组之间差异显著(P<0.05)，表明香芹酚微乳液处理在一定程度上延缓鲜切红芋色泽的劣变。

2.3 香芹酚微乳液对鲜切红芋菌落总数的影响

果蔬贮藏期间的菌落总数也是判断鲜切果蔬品质优劣的重要指标，部分企业以低于5.0 lgCFU·g-1作为鲜切果蔬中菌落总数的企业标准[15]。从图1: C可知，在贮藏期间，香芹酚微乳液处理组的菌落总数始终低于CK组，且从第4天起，差异达显著水平(P<0.05)。贮藏6 d时，CK组鲜切红芋的菌落总数大于5.0 lgCFU·g-1，说明微生物数量已超出标准；而香芹酚处理组的菌落总数在贮藏10 d时仍达标，这是因为香芹酚具有两亲性，能破坏微生物生物膜结构与功能，从而抑制其生长[16]。说明香芹酚微乳液在鲜切红芋贮藏期间能起到良好的抑菌效果。

图1 香芹酚微乳液对鲜切红芋硬度(A)、白度(B)、菌落总数(C)的影响Fig. 1 Effects of carvacrol microemulsion on hardness (A), L* values (B) and colony number (C) of fresh-cut taro

2.4 香芹酚微乳液对鲜切红芋酶活性的影响

2.4.1 多酚氧化酶(PPO)活性

鲜切红芋表面易发生褐变，主要是由多酚氧化酶(PPO)引起。由图2: A可见，在贮藏期间，CK组鲜切红芋的PPO活性先缓慢上升后急剧上升，最后稍有下降，这与白度L*值的变化相对应，PPO活性急剧上升时，L*值下降迅速。香芹酚微乳液处理组的PPO活性呈现先降后缓慢上升的趋势，直至贮藏10 d时，活性仍较低，为31.474 U·min-1·g-1，是 CK组的57.40%。表明香芹酚微乳液在鲜切红芋贮藏期间能较好地抑制PPO活性上升。

2.4.2 过氧化物酶(POD)活性

过氧化物酶(POD)属氧化酶系，可清除果蔬体内自由基；但在大量活性氧存在的情况下，POD又能诱发酶促褐变[17]。从图2: B可知，鲜切红芋CK组和香芹酚微乳液处理组的 POD活性变化趋势较为相似，均随贮藏时间延长呈先降后升的趋势。但香芹酚微乳液处理组的POD活性变化相对不明显，曲线较为平缓；而CK组POD活性变化明显，其最低值出现时间早于香芹酚处理组，且升高速率较高，贮存4 d时，CK组POD活性是香芹酚处理组的2.15倍，两者差异极显著(P<0.01)。这是因为贮藏初期，CK组的红芋由于切分造成的机械损伤，导致POD活性下降、作用失调，后随着活性氧的大量积累，刺激POD活性上升，从而加剧红芋褐变与腐烂；香芹酚处理组 POD活性在整个贮藏过程中没有大幅度的变化，说明香芹酚微乳液处理能显著抑制鲜切红芋POD 活性的变化，保持鲜切红芋的品质。

2.5 香芹酚微乳液对鲜切红芋营养物质的影响

红芋鲜切处理后，仍在进行呼吸作用，氧化分解糖类物质[18]。因此，糖类物质含量是判断鲜切红芋机械损伤与衰老变质的重要指标。由图3可知，两组鲜切红芋在贮藏期间可溶性固形物含量均大体呈先降后升的趋势，主要是红芋受到损伤的刺激，呼吸作用加剧，可溶性固形物最先被消耗，导致含量降低，而贮藏后期由于水分散失、淀粉降解使得可溶性固形物含量上升。两组鲜切红芋淀粉含量均呈下降趋势，用以维持贮藏期间的生理生化反应，提供代谢能量。但总体上，香芹酚微乳液处理组的糖类物质含量变化幅度均小于CK组，贮藏6 d两组处理差异显著(P<0.05)。这是因为香芹酚微乳液抑制了鲜切红芋中微生物的生长，延缓了鲜切红芋的生理生化反应，从而控制鲜切红芋各营养物质含量变化处于较低水平。

图2 香芹酚微乳液对鲜切红芋PPO(A)、POD(B)活性的影响Fig. 2 Effects of carvacrol microemulsion on PPO (A) and POD (B) activities of fresh-cut taro

图3 香芹酚微乳液对鲜切红芋营养物质含量的影响Fig. 3 Effects of carvacrol microemulsion on nutrients content of fresh-cut taro

3 讨论

鲜切红芋在清洗、去皮、切分等一系列加工过程中，其组织细胞被破坏，组织内部酶与底物直接接触引起细胞壁分解和酚类物质氧化等多种生理生化反应。果蔬组织结构受损使自身保护系统被破坏，为致病菌提供了良好的生长繁殖环境，从而导致组织褐变、异味及营养物质损失等现象，缩短了鲜切红芋的货架期。为控制鲜切红芋在贮藏期间变色、变味、变软和发黏等不良劣变，满足远距离运输和市场流通对品质保质期的要求，需摒弃传统化学保鲜剂，开发天然安全的新型保鲜剂。

香芹酚是一种天然植物精油，具有高效抑菌保鲜性能，且无毒、无污染和可生物降解，安全性高。但是香芹酚的水不溶性极大地限制其作为果蔬抑菌保鲜剂的实际应用。微乳液的液滴粒径为1～100 nm，具有较好的流动性，可使植物精油在乳化剂的作用下，显著提高在溶剂中的溶解度，形成稳定均一的溶液，改善植物精油的稳定性和增溶性，从而容易渗透到果蔬的缝隙或气孔内，提高植物精油的抑菌保鲜效果。Amar等[19]将植物精油构建成水包油型的微乳液能使其更稳定地粘附在果蔬表面，提高抑菌保鲜效果；赵瑞鹏等[20]研究证明，柠檬精油微乳液处理的鲜切苹果能有效地保持贮藏品质，延长保鲜期，说明精油微乳液对鲜切果蔬有显著的抗菌能力。本研究将香芹酚精油配制成微乳液，对鲜切红芋进行保鲜处理。实验表明，香芹酚微乳液处理组的硬度变化始终较为缓慢，仅局部出现黄斑，且糖类物质含量变化较小，各项指标评价均优于 CK。贮藏10 d，CK组的红芋硬度急速下降、软烂发黏，营养物质流失，褐变严重。说明香芹酚微乳液能有效控制鲜切红芋贮藏期间的微生物生长，显著抑制鲜切红芋酶活性，使鲜切红芋更好地保持较好的感官品质，延缓营养物质损失。综上所述，香芹酚微乳液对鲜切红芋抑菌保鲜效果良好，能使其在一定时间内保持较好的贮藏特性。

香芹酚作为新型天然抑菌保鲜剂，还可研制成固体精油或复合膜，对果蔬产品具有良好的抑菌保鲜作用[21—22]。香芹酚因其天然安全性和良好抑菌性已在美国和欧洲等地被批准为食品添加剂[23]，运用于不同类型果蔬的保鲜，但在国内市场香芹酚的保鲜运用尚处于起步阶段，具有广阔的开发前景。