冰温贮藏对鲜切山药品质的影响及货架期的预测

马卓云，于潇潇，杨舒乔，苑 宁

（河北农业大学理工学院，河北沧州 061100）

近几年，鲜切蔬菜深受消费者喜爱。鲜切山药食用方便，对山药黏液过敏者友好，具有极为广阔的市场前景。鲜切山药处理后，表皮暴露于空气中，易滋生微生物，发生腐败变质，使品质和价值都受到影响[1-4]。

冰温贮藏就是将贮藏温度控制在食物的冰温带内的一种贮藏方式，在0 ℃和冻结点之间的狭小温度带中，组织细胞仍然能够保持活性，但是呼吸代谢被抑制、衰老冻结速度明显降低，从而起到一定的保鲜作用[5-6]。多数试验结果表明[7-9]，利用冰温技术进行贮藏，在食品形态各方面都优于冷冻和冷藏，且可以有效降低果蔬细胞组织的新陈代谢，有效保持食品的水分和营养，进而保持其良好的原有品质。

试验旨在研究冰温贮藏对鲜切山药贮藏品质的影响并预测冰温贮藏下鲜切山药货架期，为鲜切山药的保鲜技术提供更多的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料和设备

山药，购自当地超市；邻苯二酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，均为分析纯，索莱宝生物科技有限公司提供。

H1850R 型高速冷冻离心机，湘仪离心机仪器有限公司产品；QL-866 型旋涡混合器，海门市其林贝尔仪器制造有限公司产品；80-1 型电动离心机，常州澳华仪器有限公司产品；DTM-180A 型高精度电子温度计，衡水朝晖自控仪表公司产品；LIVI-300型可见分光光度计，美国PerkinElmer 公司产品；SPX-25℃B-Z 型生化培养箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 山药鲜切

将新鲜的山药进行去皮处理，切成5 mm 左右的均匀薄片，置于盘内密封，分别进行称量并记录，于冰温，4，14，25 ℃环境下进行贮藏。贮藏期间每天固定时间对其进行检测。

1.2.2 冰点的测定

将山药泥放入冰盐水浴中，插入温度计，当样品温度降于2 ℃时开始间隔30 s 记录，可观察到温度随时间不断下降，当降至冰点以下时，出现过冷现象，随后温度上升，直至趋于稳定样品结冰。绘制出山药的温度曲线，进行3 次测定后取平均值[10]。

1.2.3 测定指标与方法

（1） 失重率。贮藏前与贮藏后的山药样品质量进行差值计算，算出失重率。每组不同样品取平均值。

（2） 褐变度。采用消光值法测定褐变度。将待测鲜切山药样品进行冰浴研磨，研磨加蒸馏水，匀浆离心5 min，在25 ℃下保温5 min，于波长410 nm处测定上清液的吸光度A[11]。

（3） 多酚氧化酶（PPO） 活性。①酶液的提取。取待测鲜切山药样品，进行冰浴研磨，按1∶1 比例加入pH 值6.6 的磷酸缓冲液，4 ℃下以转速10 000 r/min离心10 min，上清液即为粗酶液，吸出置于试管内待用。②酶活检测。取pH 值6.6 的磷酸盐缓冲液2 mL 加入1 mL 浓度为0.06 mol/L 的邻苯二酚溶液，在30 ℃下恒温5 min，然后加入0.1 mL 鲜切山药PPO 酶液混和均匀，立即计时[12]。测波长410 nm 处的吸光度A410，每30 s 记录1 次，记录3 min，每分钟改变0.001 记为一个酶活力单位（U）。

（4） 丙二醛（MDA） 含量。取待测鲜切山药2 g，冰浴研磨，加入质量分数为10%的三氯乙酸5 mL，混合均匀，以转速3 000 r/min 离心10 min，上清液与0.5%硫代巴比妥酸（TBA） 混合均匀，沸水浴30 min，冷却后分别在波长450，532，600 nm 处测定吸光度A450，A532，A600[13]。结果计算：

（5） 菌落总数。菌落总数的测定按照GB 4789.2—2010 平板稀释法，参考王博等人[14]菌落总数测定的注意事项。

（6） 感官评定。挑选5 名经过感官评定训练的专业人士组成评定小组，对鲜切山药样品进行感官评分。

感官评价标准见表1。

表1 感官评价标准

1.2.4 货架期模型的构建

（1） 动力学模型。化学反应动力学模型广泛应用于食品加工过程中的变化，其中一级反应动力学模型应用最广泛。一级动力学方程可以较好地体现贮藏品质指标变化与贮藏时间之间的关系，一级反应动力学方程[15-17]：

式中：A——样品贮藏至第t 天时品质指标值；

A0——样品的初始品质指标值；

k——样品品质指标变化速率常数；

t——样品贮藏天数（d）。

（2） Arrhenius 方程。Arrhenius 方程可以反映品质指标变化速率常数k 与热力学温度T 之间的关系，计算不同温度下品质指标速率常数k，以lnk 对1/T作图，拟合出斜率为-Ea/R，Y 轴截距为lnk0的线性方程，通过计算可以得出化学反应活化能Ea 和指前因子 k0。Arrhenius 方程：

式中：k——样品品质指标变化速率常数；

k0——指前因子；

Ea——样品贮藏品质指标变化反应的活化能，J/mol）；

R——气体常数（8.3144J/mol·K）；

T——热力学温度（K）。

将一级反应动力学方程和Arrhenius 方程相结合，只要确定出样品贮藏品质指标限值和贮藏温度，便可对产品的货架期进行理论预测。

（3） 品质指标货架期预测模型的建立。将公式（1） 和公式 （2） 联立可得：

式中：t——样品的贮藏时间，d；

A——样品贮藏至第t 天时的品质指标值；

A0——样品的初始品质指标值；

k0——指前因子；

Ea——样品贮藏品质指标变化反应的活化能，J/mol；

R——气体常数，8.314 4 J/mol·K；

T——热力学温度（K）。

1.2.5 预测货架期模型的评价

货架期模型常采用相对误差（RT）、偏差度（BF）及准确度（AF） 对模型的可靠性进行评价[18-19]，RT，BF，AF 分别表示为：

式中：n——试验次数；

x1——货架期预测值，d；

x2——货架期实测值，d。

1.2.6 数据处理方法

采用Excel 2010 进行数据统计及偏差计算，3 次试验取平均值。

2 结果与分析

2.1 山药冰点

山药泥温度变化曲线见图1。

图1 山药泥温度变化曲线

由图1 可知，经多次平行试验得出山药的冰点为-1.2 ℃。

2.2 不同温度条件贮藏鲜切山药失重率的变化

不同贮藏温度对鲜切山药失重率的影响见图2。

图2 不同贮藏温度对鲜切山药失重率的影响

由图2 可知，4 个温度下的鲜切山药样品失重率随时间延长而升高，不同温度对于失重率的影响差异较大。25 ℃时失重率变化最为明显，2 d 时山药样品脱水皱缩，品质严重下降；4 d 完全皱缩不能食用。4 ℃和14 ℃贮藏期间，山药样品切面较干燥，失重率随时间延长而上升。冰温贮藏的山药样品失重率变化缓慢，山药切面较为湿润，第6 天仍保持较好的品质，无皱缩现象。相同的贮藏时间下，贮藏温度越高失重率变化越为明显，山药品质下降越快。试验证实冰温贮藏有助于鲜切山药水分的保持，可延缓山药脱水皱缩，品质保持较好。

2.3 不同温度条件贮藏鲜切山药褐变度的变化

不同贮藏温度对鲜切山药褐变度的影响见图3。

图3 不同贮藏温度对鲜切山药褐变度的影响

由图3 可知，鲜切山药样品褐变度随贮藏时间延长而增加，不同贮藏温度对褐变度影响差异较大。25 ℃时山药样品急速褐变，2 d 时即出现颜色不均，存在部分褐变，质地变软等品质下降现象；4 d 时褐变严重不能食用。4 ℃和14 ℃下褐变度变化较为平缓，4 d 时出现小斑点，5 d 时出现质地变软，有部分发生褐变。冰温贮藏的样品褐变度变化缓慢，质地坚硬，切面处无明显褐变，品质较好。相同的贮藏时间，贮藏温度越高褐变度越高。试验证实冰温贮藏可有效抑制褐变的发生，使鲜切山药保持良好的感官品质。

2.4 不同温度条件贮藏鲜切山药多酚氧化酶活性（PPO） 变化

不同贮藏温度对鲜切山药多酚氧化酶活性的影响见图4。

图4 不同贮藏温度对鲜切山药多酚氧化酶活性的影响

PPO 是存在于植物组织中，与内囊体膜结合在一起的一种天然状态下无活性的酶，在植物组织损伤后PPO 被激活，从而表现出一定的活性，因此通过监测PPO 的活性变化就可以确定组织损伤程度[20]。由图4 可知，鲜切山药的多酚氧化酶（PPO） 活性随贮藏时间的延长，呈现先急速上升后缓慢升高再小幅度下降的趋势。25 ℃时的酶活性较高，山药组织损伤程度大；4 ℃、14 ℃、冰温下贮藏的山药样品酶活性明显上升后缓慢升高。冰温下升高稳定后酶活变化不明显。相同的贮藏时间，贮藏温度越高，多酚氧化酶活性越高，25 ℃尤为明显，冰温条件下贮藏，酶活性最低。试验证实，冰温贮藏可以有效抑制多酚氧化酶活性，减少鲜切山药组织损伤，能较好地保持鲜切山药的品质，维持其食用价值。

2.5 不同温度条件贮藏鲜切山药丙二醛（MDA） 含量的变化

不同贮藏温度对鲜切山药丙二醛含量的影响见图5。

图5 不同贮藏温度对鲜切山药丙二醛含量的影响

现代生物学研究表明，丙二醛（MDA） 是膜质过氧化的产物。植物组织内丙二醛含量越高，说明植物细胞膜质过氧化程度越高，细胞膜受到的伤害越严重，所以MDA 是细胞衰老的重要标志[21]。由图5可知，鲜切山药中丙二醛含量随着贮藏时间的延长不断升高，25，14 ℃下贮藏的山药样品丙二醛增幅较快、含量较高。冰温和4 ℃贮藏时，MDA 含量接近，增幅逐渐变小趋于稳定。相同贮藏时间时，温度越高丙二醛含量越高，涨幅越大。试验证实贮藏温度对丙二醛含量影响较大，适宜的低温贮藏很好地抑制了鲜切山药中MDA 含量的上升，延缓组织细胞衰老，其中冰温贮藏效果最佳。

2.6 不同温度条件贮藏鲜切山药感官评分的变化

不同贮藏温度下鲜切山药感官评分的变化见图6。

图6 不同贮藏温度下鲜切山药感官评分的变化

由图6 可知，感官评分随着贮藏时间的延长呈下降趋势，25 ℃贮藏下，鲜切山药感官评分变化最为明显，几乎呈直线下降趋势，此温度下山药快速脱水变干，期间伴随严重褐变，4 d 时已出现明显的腐烂情况，第2 天就已无法达到食用的要求。14 ℃和4 ℃贮藏下，开始褐变和脱水现象较为缓慢，但在第4，5 天时感官评分降到不能食用的程度。冰温贮藏下的山药，在一定的时间内能保持山药的新鲜度，山药切面仍呈乳白色，有正常山药的滋味和气味，较好地保持了鲜切山药的食用品质。

2.7 不同温度条件贮藏鲜切山药菌落总数的变化

不同贮藏温度对菌落总数的影响见图7。

图7 不同贮藏温度对菌落总数的影响

新鲜山药组织结构被破坏，自然抵抗力降低，切分表面不仅为微生物的繁殖创造了环境，还为微生物的生长提供了充足的水分和营养。由图7 可知，相同贮藏时间下，贮藏温度越高菌落总数越大。25 ℃贮藏温度下，细菌急速生长繁殖，3 d 已不具备食用品质。14 ℃时菌落总数变化趋势与25 ℃时大致相同，但细菌生长速率有所减缓。冰温和4 ℃下的鲜切山药样品菌落总数变化不明显，总体维持较低水平。试验证实，冰温贮藏可以显著降低微生物的生长繁殖速度，减少酶促代谢，从而延长货架期。

2.8 鲜切山药品质指标货架期模型建立

建立感官评分、失重率、褐变度、PPO 活性、MDA 含量随贮藏温度变化的动力学模型，为预测鲜切山药货架期及控制鲜切山药品质提供可靠依据。首先构建感官评分和品质指标之间的回归方程，求出Pearson 相关系数。

感官评分和理化指标之间的Pearson 相关系数见表2。

表2 感官评分和理化指标之间的Pearson 相关系数

由表2 可知，褐变度、MDA 与感官评分回归方程的Pearson 相关系数分别为0.968，0.974，高于0.950，拟合性较好，所以选择MDA 含量与褐变度这2 个品质指标来预测鲜切山药货架期较为适宜。

2.8.1 MDA 含量品质指标的货架期预测模型

不同温度下鲜切山药MDA 含量随贮藏时间变化的回归方程见表3。

表3 不同温度下鲜切山药MDA 含量随贮藏时间变化的回归方程

由表3 可知回归方程的R2均大于0.9，随后建立MDA 含量指标下lnKB和1/T 的线性方程，得到方程 lnKB=-2 812.2/T+9.483 9（R2=0.962 4），即 EA=23 381.755 68 J/mol，k0=13 146.357，带入货架期预测模型公式，即

根据食品安全国家标准，食品中丙二醛限量为0.1 mg/kg ，即 1.39 μmol/g，所以以 MDA 指标预测货架期的模型公式为

2.8.2 褐变度品质指标的货架期预测模型

不同温度下鲜切山药褐变度随贮藏时间变化的回归方程见表4。

表4 不同温度下鲜切山药褐变度随贮藏时间变化的回归方程

由表4 可知回归方程的R2均大于0.94，得到方程 lnKB=-6 582.8/T+22.543（R2=0.950 5），即 EA=54 732.032 32 J/mol，k0=6 170 217 959.94，可得：

因为鲜切蔬菜是近年新兴的即食性食品，所以国家对其褐变度指标并未出台相关限量要求，经查阅相关资料得山药褐变度终止值为1.27，所以以褐变度为品质指标预测货架期的模型公式为：

2.9 预测货架期模型的评价

选取鲜切山药样品在冰温下的货架期实测值验证货架期模型的准确性。偏差度（BF） 和准确度（AF） 可以作为特征指标评价建立的货架期预测模型的可靠性。表5 为冰温下的相对误差、偏差度和准确度。Ratkowsky D A 等人[22]研究表明，当 0.90＜BF＜1.05 时模型最好；0.70＜BF＜0.90 或 1.05＜BF＜1.15 时模型可以被接受，否则模型不可靠。准确因子AF 越大说明准确性越低，预测值与实测值的差距越大，AF 值等于1 则表示预测值和实际值完全吻合。

冰温下货架期模型相对误差（RT）、偏差度（BF） 和准确度 （AF） 见表 5。

表5 冰温下货架期模型相对误差（RT）、偏差度（BF） 和准确度（AF）

由表5 可知，以MDA 含量为品质指标预测的货架期模型要优于褐变度，偏差度和准确度更接近于1，进一步说明了该货架期模型可以很好地反映品质指标的变化，可靠地用来预测鲜切山药货架期。

3 结论

鲜切山药样品感官评分随贮藏时间的延长而减小，贮藏温度越高品质指标变化越明显，越不利于贮藏食用。试验得出鲜切山药样品在冰温贮藏下可以维持良好的品质，无萎缩、无黑斑，贮藏11 d 仍可达到食用标准。基于上述数据，试验利用品质指标模拟了货架期方程，R2均大于0.9，其中MDA 含量的货架期预测方程BF，AF=0.90 拟合度较好、准确度高，该模型可以很好地监测鲜切山药在贮藏过程中的品质变化和安全性。褐变度指标的预测方程处于可以接受的范围内，同样可应用到实际生产中。试验证实了冰温贮藏技术在鲜切山药样品贮藏方面的可行性，货架期的预测又为冰温贮藏技术提供了可靠的理论依据，该技术同样可应用于其他食品，在食品贮藏方面具有良好的应用前景。