不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑褐变的影响

廖玲燕，凌月霜，刘云芬，段振华，宋慕波，帅良*

贺州学院食品与生物工程学院/食品科学与工程技术研究院（贺州 542899）

慈姑（Sagittaria sagittifoliaL.）又名茨菇，属泽泻科多年生草本植物，为圆形或椭圆形球茎，球茎可使用或制作淀粉，亦可入药，是一种典型的药食同源的植物。慈姑分布广泛在中国、朝鲜、印度、日本，作蔬菜栽培，共30余个品种[1-3]。慈姑球茎营养丰富，每百克新鲜慈姑中含27.5 g碳水化合物、5.6 g淀粉、0.2 g脂肪，富含硒、磷、维生素E等[4-5]多种营养成分，其茎、叶和花中含有生物碱、少量皂苷、黄酮和慈姑醇等[6]成分。

鲜切果蔬是以新鲜果蔬为原料，经清洗、去皮、切分、包装等一系列处理后包装成直接可利用的成品，是农产品加工相对较新、发展较快的一个领域[7]。由于切分对果蔬细胞造成损伤，鲜切果蔬贮藏过程中会出现呼吸加快、伤乙烯生成速度加快、褐变、切割表面木质化以及营养成分严重损失等现象，从而使得货架期大大缩短[8]。鲜切果蔬的色度变化是影响产品品质的主要因素，同时也是研究者关注的重点，它会直接影响消费者的购买欲，对于多数的鲜切果蔬而言，酶促褐变是导致变色的主要原因[9]。褐变能降低水果50%以上的经济价值，是造成许多果蔬巨大经济损失的重要因素之一，褐变的发生不但降低果蔬的感官品质，导致消费者很难接受，同时也会消耗大量的营养成分[10]。因此，研究鲜切果蔬的褐变机理、寻找有效的褐变防控措施，一直是研究热点。关于鲜切慈姑的保鲜方面的研究相对较少。试验通过使用抗坏血酸和阿魏酸2种抗褐变剂对鲜切慈姑进行处理，通过测定与褐变相关的生理生化指标探究不同抗褐变剂对鲜切慈姑褐变的影响，为开发鲜切慈姑护色保鲜产品提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

新鲜慈姑（贺州市泰兴超市，挑选果形正常、无黑斑、无病虫害、无机械伤的中大型果洗净后去皮）。

WYA（2WAJ）型阿贝折光仪（上海精密科学仪器有限公司）；全自动雪花制冰机（常熟市雪科电器有限公司）；RXZ-500B智能人工气候箱（宁波江南仪器厂）；722N可见光分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）；LG10-2.4A型高速离心机（上海精密科学仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理方法

去皮后的新鲜慈姑切成约3.0 cm（长）×2.5 cm（宽）×0.4 cm（厚）的切片，切片平均分为3等份，其中两等份分别于体积分数1% L-抗坏血酸溶液和0.2 g/L阿魏酸溶液中浸泡2 min，空白对照组则是用蒸馏水浸泡2 min，取出置于保鲜膜上晾干后装入保鲜盒中并用保鲜膜封装好。每盒10片左右，于恒温箱中4 ℃保藏。

1.2.2 可溶性固形物（TSS）含量的测定

研究表明，TSS含量从一定程度上可以直接反映果蔬的品质[16]。使用阿贝折光仪测定压榨过滤后的慈姑汁TSS含量[11]，重复3次，单位用%表示。

1.2.3 褐变度测定

褐变是影响鲜切果蔬品质的重要因素之一，褐变度能够直接反映果蔬贮藏过程中褐变程度。鲜切慈姑褐变度的方法参照帅良等[11]的方法。取5 g慈姑样品，加入10 mL 80%乙醇研磨成匀浆，在室温下避光反应30 min，每隔5 min搅拌1次，4 ℃下、以8 000 r/min离心10 min，收集上清液于420 nm测定吸光度，以80%乙醇为空白，重复测定3次。

式中：A为吸光度；V为提取液体积，mL；m为样品质量，g。

1.2.4 总酚、类黄酮含量测定

酚类物质是果蔬品质的重要组成因素之一，同时也是果蔬口感、风味形成的关键因素。研究表明，果蔬中的酚类物质具有重要的营养价值与保健价值，同时酚类物质也是果蔬酶促褐变的重要底物，鲜切果蔬中酚类物质含量直接影响其褐变程度。采用盐酸-甲醇法测定鲜切慈姑中总酚、类黄酮含量[12]。1 g慈姑加入少许预冷的1%盐酸-甲醇溶液，在冰浴条件下研磨匀浆，定容至25 mL，于4 ℃下、以12 000 r/min离心10 min，取上清液直接用于比色。总酚含量以OD280nm/g FW表示，类黄酮含量以OD325nm/g FW表示。

1.2.5 多酚氧化酶（PPO）活性测定

PPO广泛存在于植物细胞中，是果蔬中酚类物质代谢的关键酶，是造成果蔬褐变的重要酶之一，能够利用氧气将酚类物质催化氧化成醌[17]。参照Du等[13]方法略作改动。准确称取5 g慈姑样品，加入0.2 g PVP和10 mL 0.2 mol/L磷酸缓冲液（pH 7.0），在冰浴条件下研磨匀浆，提取液于4 ℃下、以12 000 r/min离心10 min，上清液用于酶活性的测定。3 mL反应液中含有2.8 mL 0.02 mol/L的邻苯二酚溶液（用缓冲液配制）和0.2 mL酶液，对照组仅含有邻苯二酚溶液。加入酶液后，测定OD410nm值的变化，以每分钟每毫升ΔOD410nm变化0.001表示1个酶活性单位U，用U/g FW表示酶活力。

1.2.6 过氧化物酶（POD）活性测定

酚类物质在POD的作用下能够氧化成蒽醌，聚合成黑色素[18]。参照Yingsanga等[14]的方法并略作改动。取5.0 g慈姑样品，加入10 mL预冷的0.05 mol/L pH 7.8磷酸缓冲液，在冰浴条件下研磨成匀浆，匀浆用尼龙滤布过滤，滤液于4 ℃、以10 000 r/min离心15 min，上清液即为酶提取液。反应体系中含2.0 mL 0.2 mol/L pH 5.5乙酸-乙酸钠缓冲液、1 mL 0.05 mol/L愈创木酚溶液、0.1 mL 0.75% H2O2和0.05 mL酶提取液，每隔15 s记录反应体系在470 nm波长下的吸光度变化，以每分钟每克慈姑酶促反应体系吸光度增加0.001为1个POD活力单位（U），用U/g FW表示酶活力。

1.2.7 苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性测定

PAL是苯丙烷代谢的第一个关键步骤酶，在机械伤的刺激下，PAL活性提高会加速苯丙氨酸的分解，大量的酚类物质被合成，而酚类物质与被激活的PPO相结合进而导致褐变发生[19]。参照刘洪丽[15]的方法并略作改动。准确称取1.0 g慈姑样品，放入预冷的研钵中，加入5 mL 0.1 mol/L pH 8.8硼酸缓冲液（内含5 mmol/L巯基乙醇、1 mmol/L EDTA及体积分数5%的甘油）和0.1 g PVP及少量的石英砂，在冰浴中研磨成匀浆，以10 000 r/min、4 ℃离心15 min，上清液即为粗酶液。

在5 mL反应体系中，含500 μL酶液、3.50 mL PAL样品提取液和1 mL 0.02 mol/L L-苯丙氨酸，测定时的对照不加酶液而用500 μL PAL样品提取液代替。反应体系于40 ℃水浴中保温60 min后，立即加入0.2 mL 6 mol/L HCl终止反应，随后测定OD290nm值，以OD值变化0.01为1个酶活性单位（U），用U/g FW表示酶活力。

1.3 数据处理与分析

使用Microsoft Office 2013和SPSS v18.0软件进行数据处理和统计分析。使用SPSS v18.0结合Origin 8.5作图，并使用Adobe Illustrator CS6软件进行图形美化和编辑。

2 结果与分析

2.1 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑褐变度的影响

由图1可知，鲜切慈姑贮藏过程中，无论是否使用抗褐变剂处理，慈姑褐变度均随着贮藏时间的延长而增大，褐变在鲜切慈姑贮藏过程中是必然发生的。与对照相比，1%抗坏血酸和0.2 g/L阿魏酸处理的鲜切茨菇其褐变度上升较为缓慢，对照组与处理组之间显著差异（p＜0.01），由此可知抗坏血酸和阿魏酸处理均能有效延缓慈姑褐变。其中，0.2 g/L阿魏酸处理的效果要好于1%抗坏血酸处理，在贮藏6 d后差异显著（p＜0.01）。

图1 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑褐变度的影响

2.2 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑可溶性固形物含量的影响

由图2可知，随着贮藏时间延长，对照组和处理组的鲜切慈姑果实TSS含量均呈下降趋势，与对照组相比处理组中TSS含量下降趋势较慢，且对照组和处理组间呈显著差异（p＜0.01）。研究发现，果蔬贮藏过程中，由于需要进行一系列生理生化活动而消耗可溶性固形物[16]，而鲜切慈姑由于受切分影响，在贮藏过程中生理活动更加旺盛，导致TSS含量消耗加剧。而1%抗坏血酸和0.2 g/L阿魏酸处理均能延缓慈姑TSS含量下降，其中以1%抗坏血酸处理延缓效果较好。

图2 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑可溶性固形物含量的影响

2.3 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑总酚含量的影响

由图3可知，随着贮藏时间延长，鲜切慈姑中总酚含量逐渐增加，其中对照组总酚含量要比处理组增加得更快，贮藏4 d后，处理组和对照组间呈现显著差异（p＜0.01）。1%抗坏血酸和0.2 g/L阿魏酸处理均能抑制慈姑总酚含量上升，其中0.2 g/L阿魏酸抑制效果更好。

2.4 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑类黄酮含量的影响

由图4可知，处理组和对照组在贮藏过程中类黄酮含量均随着贮藏时间延长而逐渐增加，其中对照组上升得最快，1%抗坏血酸和0.2 g/L阿魏酸处理均能抑制慈姑类黄酮含量上升，其中0.2 g/L阿魏酸抑制效果更好。

2.5 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑PPO活性的影响

由图5可知，鲜切慈姑贮藏过程中，对照组和0.2 g/L阿魏酸处理组中PPO活性呈先上升后下降趋势，且0.2 g/L阿魏酸处理组中PPO活性一直小于对照组，而1%抗坏血酸处理组的PPO活性在贮藏过程中呈下降趋势，且活性小于0.2 g/L阿魏酸处理组。整个贮藏过程中，对照组PPO一直大于2个处理组，由此可知，阿魏酸和抗坏血酸处理均能够抑制鲜切慈姑PPO活性，其中抗坏血酸的抑制效果最好。

图3 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑总酚含量的影响

图4 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑类黄酮含量的影响

2.6 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑POD活性的影响

由图6可知，鲜切慈姑贮藏过程中，POD的活性呈先上升后下降趋势，在贮藏4 d后，处理组和对照组间呈显著差异（p＜0.01），其中1%抗坏血酸处理对鲜切慈姑POD抑制效果较好。

2.7 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑PAL活性的影响

由图7可知，贮藏过程中PAL酶活性均呈现先上升后下降趋势，其中阿魏酸和抗坏血酸处理均能够降低PAL酶活性，其中0.2 g/L阿魏酸处理能够较好地抑制PAL酶活性。贮藏前期PAL酶活性提高可能与切分所引起的机械损伤有关[20]。

图6 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑类POD活性的影响

图7 不同抗褐变剂处理对鲜切慈姑类PAL活性的影响

3 讨论与结论

褐变是鲜切果蔬贮藏过程中的主要问题之一，不仅影响鲜切果蔬的外观品质，同时也降低产品营养价值，严重影响鲜切果蔬产业发展，因此减少或抑制褐变对保持鲜切果蔬品质至关重要[21]。果蔬褐变可以分为酶促褐变和非酶促褐变，大量研究认为，造成鲜切果蔬褐变的主要原因是酶促褐变，因切分产生的损伤使得原本分离的酶和底物接触从而产生褐变是造成酶促褐变的主要原因[22]。研究发现与褐变密切相关的酶类有多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等酶类[22]。有研究发现，机械损伤会导致果蔬中苯丙氨酸解氨酶（PAL）的酶活性迅速提高，增加酚类物质代谢的底物，进而促进褐变发生[15]。试验通过使用阿魏酸和抗坏血酸2种抗褐变剂处理鲜切慈姑，通过测定相关生理生化指标研究不同抗褐变剂对褐变的影响。结果发现，2种抗褐变剂均能有效抑制鲜切慈姑褐变，较好维持鲜切慈姑TSS含量，降低鲜切慈姑贮藏过程中总酚、类黄酮含量上升，有效抑制褐变关键酶PPO、POD和PAL活性，不同抗褐变剂抑制效果不同，但是从褐变度和营养品质上看阿魏酸的效果更好。同时从PPO、POD和PAL活性分析发现，鲜切慈姑褐变是一个复杂过程，3种酶类均参与鲜切慈姑褐变进程，而贮藏过程中PPO酶活性的下降可能暗示，在鲜切慈姑褐变过程中可能与POD和PAL酶活性关系更为密切，这与杜传来等[22]研究结果一致。试验初步探讨鲜切慈姑褐变机理，其进一步的分子机理有待深入研究。