乳酸预处理对鲜切马铃薯冷藏品质和生理特性的影响

王 梅 吴方佳 徐 俐 刘永翔 李 飞 陈 超 雷尊国 刘 嘉*

（1 贵州省农业科学院食品加工研究所 贵阳550006 2 贵州大学酿酒与食品工程学院 贵阳550025）

随着我国城市化建设加快， 都市生活节奏也随之加快。 马铃薯经鲜切后进入超市成为一种新的售卖方式。 然而，鲜切马铃薯容易出现褐变、腐烂以及质地软化等问题，严重制约其销售。 目前，国内外鲜切马铃薯保鲜方法研究主要集中于气调保鲜[1-2]和涂抹保鲜[3-4]方面，然而这些方法的应用均大大提高了产品的成本。 寻找一种低价并且有效的保鲜方法具有重要的意义。 有机酸是一种低价、高效、安全的保鲜剂，其在鲜切果蔬中的应用正受到国内外研究者的高度关注。孙蕊等[5]研究表明，0.5%曲酸能较好地保持鲜切山药的色泽，抑制与褐变相关的酶的活性。范林林等[6]利用不同浓度柠檬酸溶液处理鲜切苹果，发现4 ℃冷藏条件下，1.5%柠檬酸溶液在8 d 贮藏期内可保持鲜切苹果的良好品质。 陈双颖等[7]研究发现，20 ℃贮藏条件下，采用0.5 mmol/L 水杨酸处理鲜切青花菜，可改善抗氧化酶活性，延缓衰老，保持鲜切青花菜感官品质。Li 等[8]研究表明抗坏血酸处理结合高氧气调包装可显著抑制鲜切茄子的多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性，4 ℃条件下可延长鲜切茄子货架期至12 d。Kim 等[9]用1.0%苹果酸处理鲜切生菜， 在5 ℃条件下可明显降低鲜切生菜中大肠杆菌O157：H7 等病原菌数量，提高鲜切生菜的安全性。 乳酸作为一种有机酸，其对鲜切马铃薯贮藏品质的影响还未见报道。 本研究主要研究乳酸处理对鲜切马铃薯感官、 质构以及生理酶活性等指标的影响，为马铃薯净菜加工提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

不同品种的马铃薯（大西洋、丽薯6 号、青薯9号、费乌瑞它、宣薯2 号和黔芋8 号）采自贵州省农业科学院试验基地。 采收后就地晾晒半天，选择无机械伤、无病虫害、无腐烂、大小均匀的马铃薯于4 ℃冷库中贮藏备用。

聚丙烯（PP）托盘（食品级），北京永夏新越塑料包装制品有限公司；聚乙烯（PE）保鲜膜，氧气透过率18 500 cm3/（m2·24 h·atm）， 二氧化碳透过率89 500 cm3/（m2·24 h·atm）， 透湿率34.6 g/（m2·24 h），江门市鑫峰发展有限公司。

乳酸（食品级），江西百盈生物技术有限公司；硫代巴比妥酸（生化试剂），国药集团化学试剂有限公司；聚乙烯吡咯烷酮（生化试剂），北京索莱宝科技有限公司；福林酚（生化试剂），北京索莱宝科技有限公司；Triton X-100（生化试剂），北京索莱宝科技有限公司；其余试剂均为分析纯级。

1.2 仪器与设备

HHS 电热恒温水浴锅， 上海博讯实业有限公司；TGL-20M 高速冷冻离心机， 长沙迈佳森仪器设备有限公司；T6 紫外-可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；AE100S 分析天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司；TMS-Pro 物性分析仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司；NH310 色差仪，深圳市三恩时科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 马铃薯品种对鲜切马铃薯冷藏品质的影响

选择品质良好、无机械伤、无病虫害、无腐烂、大小均匀的6 个品种马铃薯，清洗，去皮，切成厚度5 mm 的切片， 立即放入清水中浸泡1 h， 取出沥干，分别置于塑料托盘中，用单层PE 膜包装，每个样品质量约300 g，置于4 ℃冰箱中贮藏6 d，通过测定不同品种鲜切马铃薯贮藏前、后色差L*值和感官品质的变化， 选择贮藏品质差别较大的2 种马铃薯进行贮藏试验。

1.3.2 乳酸处理对鲜切马铃薯冷藏期间品质及生理特性的影响 以清水处理为对照（CK），分别配制体积分数为0.5%，1.0%，1.5%的乳酸溶液。 将1.3.1 节筛选出的2 种马铃薯清洗、去皮，切成厚度5 mm 的切片，立即放入配好的乳酸溶液中浸泡1 h，取出沥干，分别置于塑料托盘中，用单层PE膜包装，每个样品质量约300 g，置于4 ℃冰箱中贮藏，每3 d 测定鲜切马铃薯的失重率、腐烂率、维生素C、褐变度、质构等品质指标及总酚、丙二醛、多酚氧化酶（PPO）等生理指标，得出贮藏过程中鲜切马铃薯各指标的变化规律， 筛选适合鲜切马铃薯保鲜的乳酸溶液体积分数。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 品质指标

1）失重率 称重法[10]，失重率=[（初始质量-观察时质量）/初始质量]×100%。

2）腐烂率 称重法，以马铃薯切面有明显真菌或细菌腐烂的切片质量占总切片质量的百分数表示[11]。

3）VC 含量的测定 采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[12]。

4）硬度、弹性、咀嚼性 用TMS-Pro 物性分析仪测定，采用TPA 测试，选取测试参数：直径30 mm 的圆盘探头，测试速度50 mm/min，起始力1.5 N，压缩形变量50%，每个样品平行测定10 次，取平均值。

5）L*值 用色差仪测定，每个处理组随机选取10 片，测量正、反面（n=20）L*值并求其平均值。L*值代表亮度，其值越大越白，褐变越轻，反之褐变越重。 L*值相对变化率=[（L*初始值-L*末值）/L*初始值]×100%。

6）褐变度 参照文献[13]，结果以10×A410表示。

1.4.2 生理及酶活性指标 总酚：Folin-酚法，参照文献[14]；多酚氧化酶（PPO）活性：采用邻苯二酚法[12]；丙二醛（MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法[12]。

1.4.3 感官评定 由10 名专业人员对产品的颜色、风味、外观和质地等感官指标综合评价，评定标准见表1。 感官评分满分为9 分，低于5 分表示产品失去商品价值。

表1 鲜切马铃薯感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standards for fresh-cut potato

1.5 数据分析

采用Excel 2007 进行数据统计及标准偏差的计算。 用Origin 9.0 制图，SPSS 22.0 进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种鲜切马铃薯贮藏前、 后L*值和感官评分的变化

由图1a 可知，初始L*值最高为丽薯6 号，而后依次为大西洋、费乌瑞它、青薯9 号、宣薯2 号和黔芋8 号。 鲜切马铃薯用清水处理，4 ℃冷藏条件贮藏至6 d 时，L*值均有所下降，然而各品种下降程度不同。 其中，青薯9 号的L*值相对变化率最低（2.48%），宣薯2 号L*值相对变化率最高（8.8%）。 这可能是因为马铃薯品种不同，所含酚类物质含量以及多酚氧化酶活性等不同， 切分后所发生的生理、 生化反应不同， 继而导致褐变差异。 由图1b 可知，鲜切马铃薯在4 ℃冷藏条件下贮藏至6 d 时，感官评分均低于5 分，其商品价值大大降低。其中宣薯2 号贮藏品质最差，感官品评分最低， 并且与大西洋和青薯9 号相比差异极显著（P＜0.01）。 大西洋作为高淀粉含量的品种，主要用于淀粉及全粉的制备，口感较差，一般不作为鲜切品食用。 选择大西洋品种主要是因为其褐变程度小，以此作为对照，比对其余5 种可能适宜鲜切加工的品种。 由结果可知青薯9 号与大西洋最为接近，褐变程度最小；而宣薯2 号，感官评价最差，也最容易发生褐变。 本文最终选取青薯9 号和宣薯2 号作为后续试验对象， 探讨酸处理对不同褐变品种贮藏品质的影响。

图1 不同品种鲜切马铃薯在第0 d 和第6 d 的L*值及感官评分Fig.1 L* value and sensory score of different varieties fresh-cut potato in the 0th and 6th day

2.2 乳酸处理对鲜切马铃薯失重率和腐烂率的影响

由图2 可知，马铃薯切割后在4℃冷藏条件下失重率和腐烂率不断升高。 宣薯2 号对照组与乳酸处理组之间的变化幅度较大。 第3 天开始，对照组失重率与乳酸处理组相比差异极显著 （P＜0.01），贮藏15 d 时，对照组失重率上升至1.30%，腐烂率达100%。青薯9 号对照组的失水和腐烂同样最为严重。 乳酸溶液能延缓鲜切马铃薯中水分的流失和组织腐烂，其中以1.0%乳酸溶液处理的鲜切马铃薯失重率保持最好。 2 种马铃薯在冷藏9 d 内均未发生腐烂。乳酸溶液能降低鲜切马铃薯腐烂率， 可能是因为未解离的乳酸分子自由地渗透到微生物细胞膜内，通过解离使细胞内pH 值降低，改变细胞内电荷分布，从而抑制微生物生长[15]，特别对病原体的抑制效果明显[16]。然而，酸溶液体积分数与抑菌效果不存在正相关关系， 当乳酸溶液体积分数达到1.5%时，抑菌效果反而不及1.0%处理组， 可能是因为高体积分数的乳酸破坏了马铃薯的细胞结构，导致质地变软，使腐烂情况加重[17]。

图2 不同体积分数乳酸溶液对鲜切马铃薯失重率和腐烂率的影响Fig.2 Effects of different volume fraction lactic acid solution on weight loss rate and decay rate of fresh-cut potato

2.3 乳酸处理对鲜切马铃薯冷藏期间VC 含量的影响

马铃薯中含有丰富的VC，对人体日常均衡饮食有重要作用。VC 含量可作为评价马铃薯营养的重要指标。 由图3 可知，青薯9 号的VC 含量高于宣薯2 号， 并且经乳酸溶液处理的鲜切马铃薯中VC 含量高于对照组。 贮藏第15 天，2 种马铃薯中VC 含量与初始值相比均有所下降。 1.0%和1.5%乳酸溶液处理组贮藏3～6 d，VC 含量明显上升，随后逐渐下降。 贮藏过程中VC 含量上升可能是腐烂、褐变、温度、光照等环境胁迫或相关酶活性变化引起的应激反应[18]。宣薯2 号对照组VC 损失率较大，贮藏第15 天，与初始值相比下降了88.6%（P＜0.05）。 这是因为VC 具有很强的还原性，空气中易被氧化酶分解失去生理活性[19]。 此外，VC 含有烯二醇结构，在水溶液和碱性条件下极不稳定，易发生降解，加入适量的弱酸可增强其稳定性[20]。不同体积分数的乳酸溶液能降低VC 的损失。

图3 不同体积分数乳酸溶液对鲜切马铃薯VC 含量的影响Fig.3 Effects of different volume fraction lactic acid solution on vitamin C content of fresh-cut potato

2.4 乳酸处理对鲜切马铃薯质构的影响

采用质构仪测定鲜切马铃薯冷藏期间的硬度、弹性和咀嚼性，结果见表2。 鲜切马铃薯贮藏过程中硬度和咀嚼性以青薯9 号较高， 弹性以宣薯2 号较高， 这可能是由细胞壁中果胶类多糖含量差异及其在贮藏过程中降解所致[21]。2 种鲜切马铃薯在冷藏期间的硬度均呈先增大后降低的变化趋势， 且均呈对照组硬度较低而处理组硬度较高的现象，与刘程惠等[22]的研究结果一致。 贮藏前期硬度增加可能是因失水而使干物质含量上升，导致质地变硬； 贮藏后期硬度下降可能是因腐烂以及果胶酶分解细胞壁果胶质而使细胞出现膨压下降等现象，导致硬度降低[23]。 不同体积分数乳酸溶液能较好地保持鲜切马铃薯的硬度， 可能是因为乳酸溶液能抑制果胶酶和纤维素酶等分解酶的活性，从而延缓硬度下降。

由表2 可知，2 种鲜切马铃薯在冷藏期间的弹性均呈先上升后下降的变化趋势。 青薯9 号的对照组和0.5%乳酸溶液处理组于贮藏的第9 天弹性达到最大值；宣薯2 号的对照组和0.5%乳酸溶液处理组于贮藏3～6 d 弹性呈下降趋势， 而后持续上升， 至第12 天达到最大值后又呈下降趋势；2 种鲜切马铃薯的1.0%和1.5%乳酸溶液处理组均于贮藏12 d 后弹性下降。 弹性上升可能是因为失水导致韧性增强， 弹性下降可能是因为腐烂和劣变使组织结构被破坏，导致韧性降低。与各自对照组相比， 不同体积分数乳酸溶液处理均能保持鲜切马铃薯的弹性。 宣薯2 号的1.0%乳酸溶液处理组弹性较高，从贮藏的第6 天开始，与对照组相比差异显著（P＜0.05）。 青薯9 号的1.0%和1.5%乳酸溶液处理组弹性较高，从贮藏的第3 天开始，与对照组相比差异显著（P＜0.05）。

果实咀嚼性在数值上为硬度、内聚性、弹性三者的乘积，反映果实对咀嚼的持续抵抗性[24]。 由表2 可知， 青薯9 号各处理组在0～12 d 咀嚼性逐渐增大，12～15 d 咀嚼性降低； 宣薯2 号对照组和0.5%乳酸溶液处理组在0～9 d 咀嚼性逐渐增大，9～12 d 咀嚼性降低，12～15 d 咀嚼性又增大；宣薯2 号1.0%和1.5%乳酸溶液处理组整个贮藏过程中咀嚼性逐渐增大。 咀嚼性增大主要是由于水分流失导致硬度、弹性和内聚性增大，咀嚼性降低主要是由于贮藏后期鲜切马铃薯发生腐烂以及质地软化所致。 2 种鲜切马铃薯在冷藏期间的咀嚼性均以1.5%乳酸溶液处理组较高。

表2 不同体积分数乳酸溶液对鲜切马铃薯硬度、弹性和咀嚼性的影响Table 2 Effects of different volume fraction lactic acid solution on hardness， springiness and chewiness of fresh-cut potato

2.5 乳酸处理对鲜切马铃薯冷藏期间褐变度和PPO 活性的影响

如图4a 所示，鲜切马铃薯贮藏过程中褐变度不断增大。 青薯9 号的对照组和0.5%乳酸溶液处理组褐变较快、较严重，贮藏至15 d 的褐变度为初始褐变度的2.5 倍。 宣薯2 号果肉颜色不及青薯9 号深，而相比之下，其对照组褐变更为严重，贮藏至15 d 的褐变度是初始褐变度的2.9 倍（P＜0.01）。2 种鲜切马铃薯均以1.0%和1.5%乳酸溶液抑制褐变效果较好，并且1.0%乳酸溶液处理组褐变度比1.5%乳酸溶液处理组低，这可能与导致鲜切马铃薯褐变的关键酶——多酚氧化酶（PPO）作用的最适pH 值有关。 酸性条件下，PPO 活性中心的辅基铜以Cu2+形式解离出来， 使PPO 活性显著降低； 然而并不是酸浓度越高越好， 当浓度达到一定值后，抑制效果趋于稳定[25]。 酸浓度达到一定值后， 继续增大酸浓度可能破坏鲜切马铃薯细胞壁和细胞膜等结构，使鲜切马铃薯质地软化，甚至腐烂，这种劣变协同作用会使褐变加重。 如图4b所示，鲜切马铃薯4 ℃冷藏15 d，除青薯9 号的1.0%乳酸溶液处理组PPO 活性逐渐上升，其它处理组PPO 活性均呈先上升达到峰值后降低的变化趋势，与前人[26-27]研究结果一致。 与褐变度的变化规律相似，PPO 活性以青薯9 号较高，而不受果肉颜色的影响，可能是青薯9 号生命力较旺盛，新陈代谢以及PPO 活性变化较快的原因。另外，宣薯2号的对照组PPO 活性变化也较快，与青薯9 号的对照组和0.5%乳酸溶液处理组一致，均于贮藏的第6 天达到酶活性高峰。 随后，酶活性降低，且降低幅度较大， 可能是贮藏后期鲜切马铃薯已严重腐烂，失去生命体征的原因。 与对照组相比，1.0%和1.5%乳酸溶液处理能推迟PPO 活性高峰的到来时间，且峰值较低。 然而，并不是乳酸体积分数越高越好，1.0%乳酸溶液抑制效果优于1.5%乳酸溶液（P＜0.05）。乳酸溶液对PPO 活性的抑制，一方面是因为乳酸溶液能够降低体系pH 值，另一方面可能是因为乳酸溶液导致PPO 三级结构被破坏[28]。

图4 不同体积分数乳酸溶液对鲜切马铃薯褐变度和PPO 活性的影响Fig.4 Effects of different volume fraction lactic acid solution on browning degree and PPO activity of fresh-cut potato

2.6 乳酸处理对鲜切马铃薯冷藏期间总酚含量和MDA 含量的影响

酚类物质是鲜切果蔬酶促褐变的底物， 也是果蔬中含量较高的次生代谢产物。 如图5a 所示，随贮藏时间延长，鲜切马铃薯总酚含量不断增加，2 种鲜切马铃薯均以对照组含量较低， 乳酸溶液处理组含量较高。 其中，青薯9 号的1.0%乳酸溶液处理组总酚含量显著高于其它处理组 （P＜0.01）； 而宣薯2 号为1.0%和1.5%乳酸溶液处理组总酚含量较高。 对照组总酚含量较低可能是因其褐变较严重， 总酚作为酶促褐变底物被消耗较多，故导致含量较低；而经乳酸溶液处理的鲜切马铃薯褐变较轻， 总酚的消耗量小于环境胁迫和苯丙氨酸解氨酶催化形成的酚类物质含量[29]，导致总体含量比对照组高。 丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化反应的终产物之一， 其含量与组织的损伤和衰老程度呈正相关[30]。 如图5b 所示，随着贮藏时间延长，鲜切马铃薯衰老现象越来越严重，贮藏期间MDA 含量不断上升，这与Zhang 等[31]研究结果的变化趋势一致。 其中，青薯9 号的对照组MDA含量较高且上升速率较快，从贮藏第3 天开始，与其它处理组相比差异极显著（P＜0.01），贮藏至第15 天，MDA 含量为0.69 mmol/g，是初始值的5.75倍，衰老较为严重。 宣薯2 号也以对照组MDA 含量上升较快， 而不同浓度乳酸溶液处理的鲜切马铃薯MDA 含量较低且上升缓慢，使衰老程度得以延缓。

图5 不同体积分数乳酸溶液对鲜切马铃薯总酚含量和MDA 含量的影响Fig.5 Effects of different volume fraction lactic acid solution on total phenols content and MDA content of fresh-cut potato

3 结论

4℃冷藏条件下，与对照组相比，乳酸处理能够减缓鲜切马铃薯失重和腐烂， 保持鲜切马铃薯的硬度、弹性和咀嚼性，维持鲜切马铃薯VC 和总酚含量，降低MDA 增长速率，延缓衰老。质量分数1.0%～1.5%的乳酸溶液可较好地降低酶活性，抑制褐变。与清水处理相比，1.0%乳酸溶液处理使青薯9 号鲜切马铃薯PPO 活性峰值推迟至第9 天，使宣薯2 号鲜切马铃薯PPO 活性峰值降低13.87%。相应的， 褐变度也以1.0%乳酸溶液处理组较低（P＜0.01）。 乳酸处理后冷藏的鲜切马铃薯品质得到极大改善。 然而，其机制仍需进一步研究，主要包括2 个方面：1）褐变的改善，需研究乳酸对多酚氧化酶作用机制；2）质构的改善，需研究乳酸对果胶降解酶的作用机制。