UV-C照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山营养品质的影响

刘容，韦云伊，孙卫东，崔媛媛

（1.南宁学院机电与质量技术工程学院，广西南宁530200；2.广西大学轻工与食品工程学院，广西南宁530004）

淮山是薯蓣科薯蓣属的多年生茎蔓生草本植物的块茎，又名薯蓣、山药、怀山药、山芋、山薯等。淮山不仅是营养价值很高的食材，而且淮山中富含活性物质，使其具有降低血糖[1-2]、提高免疫力[3]、抗氧化[4-5]、调节肠胃[6]、强化肝肾功能[7]等功效。但淮山由于携带不方便，去皮麻烦并产生易过敏的黏液质，影响其广泛食用。

鲜切淮山通过清洗、去皮、切分、护色、杀菌和包装等工序，具有可食率100%，携带方便，节省时间等优点，深受消费者的喜爱[8]。但是鲜切淮山极容易发生褐变，营养物质损失，感染微生物，其食用品质受到影响。大量研究表明，UV-C 照射技术[9-11]与壳聚糖涂膜[12-15]具有安全、经济、简单等良好的保鲜特性，被广泛应用于果蔬的保鲜。本文在研究UV-C 照射与壳聚糖涂膜协同处理鲜切淮山保鲜效果的基础上，从营养角度探究这两种保鲜技术协同处理对鲜切淮山对其营养品质的影响，为鲜切淮山的保鲜技术的选择与综合效果评价提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

淮山：产于广西南宁市邕宁区那楼镇，在样品处理实验室通风阴凉处放置1 h 后，用保鲜膜包裹，放置4 ℃的冰箱中保存，备用。苯酚、高氯酸、碘化钾、碘酸钾、可溶性淀粉：天津博迪化工股份有限公司；蒽酮、考马斯亮蓝G-250、牛血清蛋白（生化试剂）：天津市科密欧化学试剂有限公司；以上均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

WYA-2S 数字阿贝折光仪：上海精密科学仪器有限公司；TA-XT plus 质构仪：英国Stable Micvo 公司；UV-1100 紫外可见光分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；DGJ-10 真空冷冻干燥机：上海乔枫实业有限公司；Hema-TGL-18R 冷冻高速离心机：珠海黑马医学仪器有限公司；SHZ-82A 水浴恒温振荡器：金坛市医疗仪器厂；TUV G30 T8 低压汞蒸汽紫外杀菌灯管：飞利浦（中国）投资有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鲜切淮山的制备

新鲜淮山（4.0 ℃冷藏）→清水洗净→去皮、去头、去尾→切分成厚度为5.0 mm 薄片，待用。

1.2.2 鲜切淮山的保鲜处理

1）UV-C 照射光源：低压汞蒸汽紫外杀菌灯管长92 cm，直径2.8 cm，输出功率为30 W，发射短波紫外辐射，其值为253.7 nm。将该紫外杀菌灯管固定于无菌操作台，在灯管正下方布置台面，使台面距离灯管中心的垂直距离为15 cm，用紫外照度计测得在该距离的短波紫外照射强度为0.828 mW/cm2。根据UV-C 的照射剂量（kJ/m2）=照射强度（mW/cm2）×照射时间/100。本研究中照射时间为360 s，其照射剂量为3.0 kJ/m2。

2）UV-C 照射处理+壳聚糖涂膜处理：鲜切淮山→置于UV-C 灯管下方照射180 s→翻转淮山片，照射另外一面180 s→置于1.0%的壳聚糖溶液浸泡2 min→捞出、沥干→纸托盘与保鲜膜包装→放置于4 ℃冰箱中储藏→于第0、3、6、9、12 天测相关指标。每个处理做3 个平行。

3）对照试验：鲜切淮山→纸托盘与保鲜膜包装→放置于4 ℃冰箱中储藏→于第0、3、6、9、12 天测相关的生理指标。每个处理做3 个平行。

1.2.3 测定指标及方法

1.2.3.1 总可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量测定

取5.0 g 鲜切淮山放入研钵中研磨至匀浆状，再转入到离心管中离心15 min（8 000 r/min）后取汁液用阿贝折光仪测定TSS 含量。

1.2.3.2 多糖含量测定

将鲜切淮山片在-20 ℃温度下冷冻干燥，研磨成粉末状。称取一定质量的淮山粉末，以1∶10（质量比）加入蒸馏水，在85 ℃，pH 值为8～9 条件下浸提1 h。称取20 g 的淮山浓浆置于离心管中，离心（12 000 r/min，22 ℃）15 min。取上清液，加入20 mL 的70%乙醇中，摇匀，离心（12 000 r/min，22 ℃）15 min。吸出上清液，将沉淀物冷冻干燥即得到淮山的粗多糖。加入20 mL 的去离子水溶解该粗多糖，即得到待测多糖提取液[16]。

以葡萄糖为标准物质，做标准曲线试验，以葡萄糖浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作图得到标准曲线：y=0.006 7x-0.014 9，R2=0.996 4。

用移液枪移取多糖提取液0.6 mL 加入到10 mL的试管中，加入50 g/L 的苯酚溶液1.2 mL，混合均匀，再加入5 mL 的浓盐酸，定容至刻度，振荡混合均匀。静置5 min，在85 ℃水浴加热15 min，冷却至室温（25 ℃）后，放置30 min，以蒸馏水作空白对照，在波长490 nm 处测定吸光度。根据标准曲线计算多糖浓度，从而计算鲜切淮山中的多糖含量。

1.2.3.3 VC含量测定

VC含量的测定采用碘滴定法，参照陆仙英的方法，有所改动[17]。称取10 g 鲜切淮山置于研钵中，加入2%盐酸10 mL，研磨至匀浆状，全部转移到50 mL 的容量瓶中，用盐酸清洗研钵，并倒入容量瓶中，定容至刻度线。混合均匀后过滤以待用。吸取5 mL 上述待测液加入到50 mL 的锥形瓶中，并加入0.5 mL 1%的KI溶液，2 mL 0.5%淀粉溶液。再加入蒸馏水2.5 mL 使混合液总体积达10 mL。用0.001 mol/L KIO3溶液滴定，同时不断晃动锥形瓶，微蓝色褪去时，停止滴定。记录所用的KIO3的体积。每组做3 个平行，计算平均值。VC含量的计算按照公式进行。

式中：w 为样品中的VC含量，%；V 为滴定时所用的KIO3的体积，mL；0.088 为1 mL 的0.001 mol/L KIO3溶液相当于的VC毫克数，mg/mL；B 为滴定的待测液的体积，mL；a 为样品克数，g；b 为制成样品液的总体积，mL。

1.2.3.4 淀粉含量测定

称取1 g 鲜切淮山，研磨至匀浆，加入30 mL 蒸馏水，100 ℃煮沸15 min，冷却，过滤，收集滤渣。加20 mL热的蒸馏水，再放入沸水中煮沸15 min，加入浓度为9.2 mol/L 高氯酸2 mL，提取15 min 后，冷却至室温（25 ℃），混合均匀，用滤纸过滤，将滤液转移到50 mL的容量瓶中，蒸馏水定容至刻度。取0.1 mL 的滤液、加0.9 mL 的蒸馏水，再加4 mL 的蒽酮硫酸试剂，迅速冷却，再放入沸水煮沸10 min 后，冷却至室温（25 ℃），在波长620 nm 处测定吸光值[18]。

1.2.3.5 可溶性蛋白质含量测定

可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝方法测定，参考陆仙英[17]的方法，稍作改动。

1）标准蛋白质溶液的配制：称取牛血清蛋白10 mg，加蒸馏水溶解，倒入100 mL 的容量瓶中定容。配制成0.1 mg/mL 的蛋白质标准溶液。

2）考马斯亮蓝溶液的配制：称取考马斯亮蓝（G-250）100 mg，加入50 mL 50%的乙醇溶液溶解，再加入85%的磷酸100 mL，全部转移到1 000 mL 的容量瓶中定容至刻度，避光储存以备用。

3）标准曲线的制作：分别吸取0.1 mg/mL 的蛋白质标准溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 到6 支试管中，分别加入1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.0 mL 的蒸馏水，蛋白质标准溶液的浓度分别为0、20、40、60、80、100 μg/mL。分别加入5 mL 考马斯亮蓝溶液，混合均匀，静置2 min后，在595 nm 处测定吸光度。y=0.002 5x+0.003 9，R2=0.999 3。

4）蛋白质提取液配制：称取2 g 鲜切淮山样品，置于研钵中，加入10 mL 的蒸馏水研磨至匀浆状，冷冻离心（4 ℃，12 000 r/min）20 min，取上清液用于蛋白质含量的测定。

5）样品测定：吸取1.0 mL 待测液加入试管中，加入考马斯亮蓝溶液5 mL，混合均匀，静置2 min 后，在波长595 nm 处测定吸光度。每个样品做3 个平行。根据标准曲线计算样品的蛋白质含量。

1.3 数据处理与分析

每个样品重复3 次，试验数据以平均值±标准差表示。采用Orign8.0 软件作图，采用SPSS 19.0 软件进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 UV-C 照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山可溶性固形物含量的影响

短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山可溶性固形物含量的影响见图1。

图1 短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山可溶性固形物含量的影响Fig.1 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on TSS content of fresh-cut Chinese yam

由图1 可知，可溶性固形物含量在储藏过程中先增加后减少。在储藏初期，由于淀粉等多糖水解，生成部分单糖，因此可溶性固形物含量增加。在储藏后期，由于鲜切淮山的呼吸作用等代谢，单糖底物等被消耗掉，可溶性固形物的含量开始下降。短波紫外照射和壳聚糖涂膜处理后鲜切淮山含量高于对照组。可溶性固形物含量的下降与组织细胞中的糖酵解有一定的相关性，而糖酵解过程中重要酶是磷酸果糖激酶[19]，因此推断可能是短波紫外照射抑制了磷酸果糖激酶的活性，从而减弱糖酵解作用。同时，壳聚糖涂膜抑制了淮山的代谢速率，减少可溶性固形物含量的下降。

鲜切淮山可溶性固形物含量变化的方差分析见表1。

表1 鲜切淮山可溶性固形物含量变化的方差分析Table 1 Analysis of variance of TSS content in fresh-cut Chinese yam

表1 对不同贮藏条件下淮山可溶性固形物含量的变化进行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，试验中FA=16.5> F0.05（4，9），即贮藏时间对淮山可溶性固形物含量具有显著的影响；FB=12.25>F0.05（1，9），短波紫外照射与壳聚糖涂膜协同处理对淮山中可溶性固形物含量有显著的影响。

2.2 UV-C 照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山多糖含量的影响

短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜作用对鲜切淮山多糖含量的影响见图2。

图2 短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜作用对鲜切淮山多糖含量的影响Fig.2 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on polysaccharide content of fresh-cut Chinese yam

淮山中的多糖是淮山重要的营养物质和功能成分。淮山多糖有增加抵抗力、降低血糖、抗肿瘤、抗菌等很多药理功能[4，20]。Yang W 等通过对比淮山多糖和VC对羟基自由基和过氧游离自由基的清除能力发现，多糖对自由基的清除能力与VC有同样的趋势，随着浓度的增加，清除自由基的能力越来越强[21]。山药多糖主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖和鼠李糖5 种单糖组成[22]。如图2 所示，鲜切淮山中的多糖含量随着贮藏时间的延长，不断下降。短波紫外照射和壳聚糖协同处理的鲜切淮山中的多糖含量始终高于对照组。因此短波紫外和壳聚糖涂膜可以延缓鲜切淮山中多糖含量的下降，从而保留淮山中重要的营养物质，保持淮山的功能特性。

鲜切淮山多糖含量变化的方差分析见表2。

表2 对不同贮藏条件下淮山多糖含量的变化进行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，试验中FA=11.323 8> F0.05（4，9），即贮藏时间对淮山多糖含量具有显著的影响；FB=5.716 6>F0.05（1，9），短波紫外照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对淮山中多糖含量有显著的影响。

2.3 UV-C 与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山VC 含量的影响

短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山VC含量的影响见图3。

表2 鲜切淮山多糖含量变化的方差分析Table 2 Analysis of variance of polysaccharide content in fresh-cut Chinese yam

维生素C 是鲜切淮山中重要的营养元素之一。在淮山清洗以及切分的过程当中，极容易造成维生素C的氧化和流失。由图3 可知，在贮藏期间，鲜切淮山中的维生素C 的含量快速下降。由于切分，去皮等操作使淮山中维生素C 更多的暴露于空气中，被氧气氧化。壳聚糖涂膜可以有效阻隔氧气侵入淮山组织，从而可以保护维生素C 不被氧化。同时，短波紫外照射会抑制氧化酶的活性，从而延缓鲜切淮山中维生素C含量因氧化作用而导致的下降。

鲜切淮山VC含量变化的方差分析见表3。

表3 对不同贮藏条件下淮山VC含量的变化进行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，试验中FA=114.249 5>F0.05（4，9），即贮藏时间对淮山VC含量具有显著的影响；FB=15.999 2>F0.05（1，9），短波紫外照射与壳聚糖涂膜协同处理对淮山中VC含量具有显著的影响。

2.4 UV-C 照射与壳聚糖涂膜协同处理对鲜切淮山淀粉含量的影响

短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜对鲜切淮山的淀粉含量的影响见图4。

新鲜淮山中淀粉的含量为12.20%～9.97%[23]，淮山淀粉分子量小，聚合度低，支链淀粉的含量较高[24]，且淀粉糊具有凝胶性、弹性大，抗老化性强，热稳定性和冻融稳定性高等良好的理化性质，被广泛用于开发饮料，脂类代替品[25]，强化营养代餐米粉等。因此，淀粉含量是淮山重要的营养品质指标之一。由图4 可以看出，在贮藏期间，鲜切淮山的淀粉含量在不断下降。这是由于淀粉部分转化为单糖用于供给鲜切淮山的呼吸作用。3.0 kJ/m2的UV-C 照射和1.0%壳聚糖涂膜协同处理的鲜切淮山含量始终高于对照组。因此，两种方法协作处理有利于鲜切淮山保持较高的淀粉含量。古争艳[26]通过用0.5%的氯化钙处理山药，也起到了保持淀粉含量的作用。

鲜切淮山淀粉含量变化的方差分析见表4。

表4 鲜切淮山淀粉含量变化的方差分析Table 4 Analysis of variance of starch content in fresh-cut Chinese yam

表4 对不同贮藏条件下淮山淀粉含量的变化进行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，试验中FA=37.581 7>F0.05（4，9），即贮藏时间对淮山淀粉含量具有显著的影响；FB=7.555 5>F0.05（1，9），短波紫外照射与壳聚糖涂膜协同处理对淮山中淀粉含量有显著的影响。

2.5 UV-C 照射与壳聚糖涂膜保鲜处理对鲜切淮山可溶性蛋白质含量的影响

短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜对鲜切淮山的可溶性蛋白含量的影响见图5。

图5 短波紫外线照射与壳聚糖涂膜保鲜对鲜切淮山的可溶性蛋白含量的影响Fig.5 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on soluble protein content of fresh-cut Chinese yam

可溶性蛋白是果蔬细胞生理代谢的物质基础，细胞中的复杂的酶体系主要由非膜结合的蛋白体系构成。可溶性蛋白质合成与减弱在一定程度上反应果蔬细胞的衰老过程。在整个贮藏期间，鲜切淮山中的可溶性蛋白的含量呈先下降后上升的趋势。在贮藏前期，可溶性蛋白质含量下降，主要是鲜切淮山的新陈代谢和能量消耗造成蛋白质被降解所致。贮藏后期，可溶性蛋白质含量反而增加，可能与细胞中衰老DNA和RNA 等的合成有关[18，26]。试验组的可溶性蛋白质在整个贮藏期间都高于对照组，尤其是在贮藏3 d 时，试验组的可溶性蛋白质含量为85.5 mg/100 g FW，高出对照组34.2%。一方面原因是对淮山进行UV-C 照射和壳聚糖涂膜处理抑制的鲜切淮山的新陈代谢速率，推迟了蛋白质的降解，延缓了细胞的衰老；另一个方面，也可能与UV-C 照射引起的应激保护反应有关[27-28]。

鲜切淮山可溶性蛋白质含量变化的方差分析见表5。

表5 鲜切淮山可溶性蛋白质含量变化的方差分析Table 5 Analysis of variance of soluble protein content content in fresh-cut Chinese yam

表5 对不同贮藏条件下鲜切淮山可溶性蛋白质含量的变化进行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，试验中FA=17.062 1>F0.05（4，9），即贮藏时间对淮山可溶性蛋白质含量具有显著的影响；FB=5.488 8>F0.05（1，9），短波紫外照射与壳聚糖涂膜协同处理对淮山中可溶性蛋白质含量有显著的影响。

3 结论

随着贮藏时间的延长，鲜切淮山的营养品质在不断下降。在贮藏初期，由于多糖的水解，可溶性固形物含量上升，后期呼吸作用将大量的可溶性固性物代谢，可溶性固形物的含量开始下降。而壳聚糖涂膜和短波紫外照射使鲜切淮山保持相对高的可溶性固形物含量。作为鲜切淮山中重要的功能性成分和营养成分，多糖、维生素C、淀粉在整个贮藏期间，含量持续下降，壳聚糖涂膜和短波紫外照射处理后的鲜切淮山的多糖含量始终高于对照组。可溶性蛋白质在贮藏期间，含量先下降至最低，又缓慢增长。壳聚糖涂膜和短波紫外处理推迟了可溶性蛋白质的下降，延缓了鲜切淮山的衰老。因此两种保鲜方法协同处理，有利于鲜切淮山保持相对高的营养品质。