热烫方式对桃微观结构、酶促褐变及相关品质的影响

刘 园，肖广健，陈 飞，丁胜华，何 双，周 辉，王蓉蓉,

（1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128；2.湖南省农科院农产品加工研究所，湖南长沙 410125）

桃（Amygdalus persicaL.）属蔷薇科李属植物果实，世界各地均有广泛种植。据联合国粮食和农业组织（food and agriculture organization of the united nations，FAO）统计，2018年全球桃和油桃种植面积约152.8万公顷，总产量约2490.2万吨，总产值约为5795.3万美元，全球桃产值呈逐年上升趋势。桃果肉中富含铁、蛋白质、维生素等多种营养成分，具有生津润肠和抗氧化等功效。我国桃主要以鲜食为主，但由于其属呼吸跃变型果实，采后不易贮藏，很难满足无桃季节的需求[1]。因此，将其加工成果脯、罐头、果汁等形式，以拓展其经济价值。

热烫是果蔬预处理的重要环节。经热烫后的果蔬，其内源酶被钝化、氧气被排除、表面微生物被杀灭，从而保持了较好的品质。Huan等[2]对桃采用48 ℃热水联合乙烯抑制剂1-MCP处理，发现该处理可通过抑制桃的氧化应激反应抑制氧化酶，从而延缓果实软化，提高果实总可溶性固形物浓度。Koukounaras等[3]将鲜切桃片置于50 ℃热水处理10 min，发现这种方法能在4 h内有效保持鲜切桃片硬度并控制其褐变程度，且对VC含量、总酚及抗氧化能力影响不显著。然而，热烫处理会对其内部营养成分产生不同程度的破坏。Razki等[4]发现经沸水热烫5 min的蘑菇，其多糖含量随热烫时间的增加而减少。陈惠等[5]将蚕豆经96 ℃热烫处理时，随热烫时间（0~180 s）的延长，蚕豆色泽及硬度都呈下降的趋势。因此，针对不同产品选择适合的热烫处理条件对其品质至关重要。

热水与蒸汽热烫是最常用的两种热烫方式，已被广泛用于果蔬加工中。目前，关于两种热烫方式对果蔬品质的影响有不同的报道。余翔等[6]表明95 ℃以上沸水与蒸汽热烫60 s均能使南瓜叶过氧化物酶（peroxidase，POD）失活，且经沸水热烫的样品色泽最优。然而，许文文等[7]发现草莓经蒸汽热烫后其多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和POD被有效钝化，且蒸汽热烫处理1 min时其色泽和功能性成分最佳。Daniel等[8]发现沸水与蒸汽热烫青豆3 min后吲哚氧化酶和POD完全失活，且蒸汽热烫相比于热水热烫能更大程度地保留VC含量。因此，根据果蔬类型及品种不同，其最佳的热烫处理方式和条件也不尽相同。然而，目前关于热水与蒸汽热烫对桃相关品质影响的研究较少。

本文采用市面常见的‘红不软’品种为材料，研究其在热水和蒸汽热烫处理下的微观结构、酶促褐变及相关品质的变化，包括表面微观结构、PPO、POD、质构、VC、总酚、抗氧化等指标，确定桃脯前处理的最佳热烫条件，以期为桃脯品质提升提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桃 品种‘红不软’，大小、形状、成熟度一致的桃，湖南农业大学农贸市场；无水乙醇、柠檬酸、磷酸二氢钾，磷酸氢二钾、交联聚乙烯吡咯烷酮、愈创木酚、过氧化氢、儿茶酚、抗坏血酸、草酸、碳酸氢钠、没食子酸、福林酚、碳酸钠、冰醋酸、氢氧化钠、氯化铁、盐酸、硫酸亚铁 分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

UV-1800紫外-可见分光光度计 岛津仪器（苏州）有限公司；CS-580色差仪 浙江彩谱科技有限公司；KQ-700DE电子恒温不锈钢水浴锅 昆山市超声仪器有限公司；CT3质构仪 美国Brookfield公司；LGJ-25C冷冻干燥机 北京四环科学仪器厂；Avanti J-26XP 冷冻离心机 美国Beckman公司；EVO LS10扫描电子显微镜SEM 德国蔡司公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原料处理 参考王丽娟等[9]的方法，将桃放入提前预热至90 ℃，浓度为0.4 mol/L的NaOH溶液中浸泡1 min，然后用3%柠檬酸冷却中和碱液，流水冲洗得到去皮后的桃。将上述样品对半切分去核，放入长宽均为12 mm的模具中切分为形状相等的长条状。将切分后的桃置于1%柠檬酸和0.5%抗坏血酸混合溶液中护色20 min，取出并吸干表面水分，备用。

1.2.2 热烫处理

1.2.2.1 热水热烫 称取1.2.1中桃块150 g，按料水比1:10（g/mL）的比例，将其放入煮沸至100 ℃的热水中进行热烫处理。处理时间分别为0、20、40、60、80 s，热烫后立即用冰水冷却30 s，沥干后立即测定其PPO、POD、质构及VC含量，将取样后的其余样品置于−80 ℃冰箱冷冻24 h后放入冷阱温度为−50 ℃的冷冻干燥机中，冻干48 h至含水率达到10%以下，经粉碎机粉碎后于避光铝箔袋中真空包装后置于−80 ℃冰箱，用于测定样品色泽、褐变度、总酚含量及抗氧化能力。

1.2.2.2 蒸汽热烫 称取1.2.1中桃块150 g，按料水比1:10（g/mL）的比例，将其放入100 ℃的蒸汽中进行热烫处理。处理时间分别为0、20、40、60、80 s，热烫后立即用冰水冷却30 s，沥干后处理步骤同热水热烫。

1.2.3 SEM观察 取经热烫处理不同时间的样品，将其切成小块，真空冷冻干燥24 h。将干燥后的样品用导电胶将其固定于样品柱上，进行喷金处理120 s，最后将处理好的样品放入SEM样品室，加速电压10 kV，信号电子类型为SE1，放大200倍对样品果肉形态进行观察。

1.2.4 PPO活性测定 参考Techakanon等[10]的方法，略有修改。采用分光光度计进行测定。称取2.0 g经热烫处理后的样品于研钵中，加入1 g交联聚乙烯吡咯烷酮和8 mL磷酸缓冲液（pH=6.8），研磨成匀浆后转入离心管，再加入2 mL磷酸缓冲液（pH=6.8）清洗研钵，一并转入离心管中，15000 r/min离心20 min，取上清液。将0.5 mL上述上清酶液加入到含有2 mL磷酸缓冲液（pH=6.8）和1 mL 0.1 mol/L儿茶酚溶液的混合液中，混匀后立即于波长为410 nm处测定其吸光度随时间的变化值。PPO活性计算公式以每分钟A410nm值增加0.001定义为一个酶活力单位。计算公式如下：

式中：ΔA410nm为反应时间内吸光度变化值；Vt为提取酶液体积，mL；m为样品质量，g；t为反应时间，min；VS为测定时取用酶液体积，mL。

1.2.5 POD活性测定 参考Lopes等[11]的方法，采用分光光度计进行测定。酶液提取同1.2.4。将3 mL 0.05 mol/L愈创木酚溶液、200 μL 5 mol/L H2O2与0.5 mL酶液混匀后于470 nm波长下测定其吸光度值随时间的变化值。以每分钟A470nm值增加0.001定义为一个酶活力单位。POD活性计算公式为：

式中：ΔA470nm为反应时间内吸光度变化值；Vt为提取酶液总体积，mL；m为样品质量（g）；t为反应时间，min；VS为测定时取用酶液体积，mL。

1.2.6 质构测定 参考吕健等[12]的方法，用质构仪对热烫后桃条的硬度、黏性、弹性、咀嚼性进行测定。具体参数为：TA39型号探头，质地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式，预压速率2 mm/s，下压速率1 mm/s，反向速率1 mm/s，触发点负荷6.80 g，测试深度6 mm，重复2次，每个样品平行测定10次。

1.2.7 VC含量测定 参考Hernández等[13]的方法，称取10 g热烫后的桃条于研钵中，与少量20 g/L草酸溶液在冰浴条件下研磨成浆后转入100 mL容量瓶中，用20 g/L草酸溶液冲洗研钵并定容至刻度后摇匀，4 ℃提取4 h后过滤。吸取10 mL滤液，用2，6二氯酚靛酚溶液滴定至微红色且15 s内不褪色，记录消耗的滴定液体积，以草酸作为空白。根据消耗的滴定液体积计算VC含量，结果用mg/g鲜重（FW）表示。计算公式为：

式中：V为样品提取液总体积，mL；V1为样品滴定消耗的体积，mL；V0为空白滴定消耗的体积，mL；ρ为2，6二氯酚靛酚溶液的浓度，mg/mL；Vs为滴定时所取样品体积，mL；m为样品质量，g。

1.2.8 色泽测定 用色差仪对冻干后的粉末样品进行测定。以L*值表示亮度值，a*值表示红绿值，b*值表示黄蓝值。使用前用黑白色块对仪器进行校准。

1.2.9 褐变度测定 取冻干后的样品粉末0.2 g，加入6 mL 95%的乙醇溶液混合均匀，8000 r/min离心15 min，取上清液于420 nm处测定吸光度，95%乙醇溶液作为空白。

1.2.10 总酚含量测定 参考Liu等[14]的方法，略有修改。称取一定量冻干后的样品粉末于研钵中，加入无水乙醇，按料液比1:1（mg/mL）研磨匀浆，4 ℃超声30 min后，4 ℃提取4 h于3000 r/min离心15 min，取上清液。准确吸取1 mL稀释一定倍数的上清液，加入200 mmol/L福林酚显色剂1 mL，放置6 min后加入7.5%碳酸钠溶液2 mL，用蒸馏水定容至10 mL，75 ℃避光放置10 min后于波长765 nm处进行测定。总酚含量以每g干重含mg没食子酸当量表示（mg GA eq/g DW）。

1.2.11 抗氧化能力测定 DPPH·清除能力和亚铁离子还原能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）的测定参考Mokrani等[15]的方法，上清液提取同

1.2.10 。

1.2.11.1 DPPH·清除能力测定 取2 mL上清液，加入2 mL 200 μmol/L DPPH溶液，常温避光反应30 min后于波长517 nm处测定吸光值。结果以每g干重含mg VC当量表示（mg VCeq/g DW）。

1.2.11.2 FRAP测定 取上清液200 μL，加入4 mL TPTZ工作液，37 ℃避光反应10 min后于593 nm处测定吸光值。结果以每g干重含mg VC当量表示（mg VCeq/g DW）。

1.3 数据处理

每组试验重复3次，结果采用平均值±标准差表示；采用Origin2018软件进行绘图；采用SPSS23软件进行数据相关性及显著性分析，显著性差异水平为0.05，P<0.05表示差异显著，P<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 热烫处理对表面微观结构的影响

图1 为热烫处理的桃表面微观结构的变化。由图1可看出，热水和蒸汽处理对样品微观结构的影响基本一致。随着热烫时间的增加，其内部细胞结构逐渐被破坏，这主要是由于热烫的高温加速了组织结构的塌陷。这与王海鸥等[16]苹果切片热水热烫后的结果相似。然而，蒸汽处理相比于热水处理对细胞微观结构的影响较小，尤其是在热烫40 s后，这种影响更为明显。如经热烫处理80 s后，热水处理的样品立体结构已完全塌陷，然而蒸汽处理的样品仍保留一定的细胞结构与空间形态。Zid等[17]也表明经95±1 ℃热水热烫6 min后的橘皮细胞壁发生极度膨胀，组织已轻微解体，而反之蒸汽热烫却能很好地维持果皮的结构。

图1 不同热烫处理的桃表面微观结构Fig.1 Microstructure of peach under different blanching method

2.2 热烫处理对PPO和POD活性的影响

PPO和POD是引起果蔬褐变的主要酶类[18]。由图2可看出，不同热烫处理对PPO与POD活性的影响基本一致。随着热烫时间的增加，PPO和POD活性显著（P<0.05）降低。这主要是由于PPO与POD耐热性较低，经高温热烫后两种酶逐渐失活。这与李彦丽等[19]100 ℃热烫处理百合切片的结论相似。Kamble等[20]也发现80 ℃热烫时甘蔗汁的POD随处理时间（0~30 min）的增加呈显著下降趋势。然而，在同一热烫处理时间下，热水热烫钝酶效果好于蒸汽热烫。如热水热烫前20 s时PPO与POD残余酶活分别为26.82%和25.91%，且0~20 s内PPO与POD酶活下降速率最快，平均每秒灭活3.66%和3.70%，而蒸汽热烫0~20 s内PPO和POD平均每秒仅灭活0.90%和1.92%。这主要是由于热水热烫与样品的接触面积更大，中心温度更高，因此灭活酶速率比蒸汽热烫速率更快。而蒸汽热烫的样品受热不均匀，中心温度低于表面温度，从而使中心部分的酶活较高。对于新鲜样品而言，PPO活性为415.72 U/（g·min），明显高于POD[177.71 U/（g·min）]，这表明PPO相比于POD对桃褐变的影响更为重要。因此，要抑制桃加工中的酶促褐变，应重点考虑PPO活性，这与研究人员在苹果[21]、芒果[22]和枇杷[23]中的研究结果相一致。

图2 不同热烫处理桃的PPO和POD活性Fig.2 PPO and POD activities of peach under different blanching treatments

2.3 热烫处理对质构的影响

热烫处理对桃质构特性的影响见表1。从表中可看出，热水和蒸汽处理对桃硬度、黏性、弹性和咀嚼性的影响一致，都随热烫时间的增加呈现降低的趋势。这主要是由于热烫时间的增加会导致样品的细胞结构破坏程度增大，细胞间的黏结降低，组织结构软化。Nguyen等[24]也发现经80~90 ℃处理的芦笋段热烫时间（2~8 min）越长，质地越软。这与上述桃的表面微观结构变化相一致。然而，在同一热烫处理时间下，经蒸汽处理的样品较热水处理具有较高的质构，如经80 s蒸汽和热水处理的样品其硬度分别是175.40和158.80 g。这主要是由于热水处理使样品迅速受热且受热均匀，果胶溶解，细胞黏附减少，其细胞结构软化速度更快，而蒸汽处理则由于不直接与样品接触，从而使细胞间的黏结较热水处理更为紧密[25]。

表1 不同热烫处理的桃质构特性Table 1 Texture characteristic of peach under different blanching treatments

2.4 热烫处理对VC含量的影响

热烫处理对VC含量的影响如图3所示，随着热烫时间的增加，VC含量都呈现下降的趋势。这主要是由于VC耐热性较差，热烫后容易被氧化[26]。然而，在同一处理时间下，蒸汽热烫较热水热烫能维持较高的VC含量。经80 s热烫处理后，热水和蒸汽处理的VC含量分别为（1.02±0.02）和（1.36±0.05）mg/g FW。这可能是由于热水热烫时样品与水接触的面积大、时间久，且VC易溶于水，导致其表面VC降解严重，而蒸汽热烫则形成了一个密闭的环境，样品不与水直接接触，一定程度上减少了VC的损失。

图3 不同热烫处理桃的VC含量Fig.3 VC content of peach under different blanching treatments

2.5 热烫处理对色泽的影响

热烫处理对样品色泽的影响如表2所示。由表2可看出，热水和蒸汽处理对样品色泽的影响基本一致。随热烫时间的增加，其色泽变化程度逐渐增大。L*值随热烫时间的增加呈现升高的趋势，a*值呈现先升高后下降的趋势，b*值则在一定范围内呈现波动的状态。然而，蒸汽处理的样品其色泽总体上要好于热水处理。在热烫处理80 s后，蒸汽处理样品的L*值最高为84.95±0.50，较热水处理能较好地保持样品的色泽品质。

表2 不同热烫处理桃的色泽Table 2 Color of peach under different blanching treatments

2.6 热烫处理对褐变度的影响

图4 为热烫处理对样品褐变度的影响。从图4中可看出，随热烫时间的增加，褐变度总体呈逐渐下降的趋势，这主要是由于热烫时间的延长导致桃褐变内源酶逐渐失活，从而抑制褐变反应的产生。然而，同一热烫时间处理下，蒸汽热烫的样品其褐变度都低于热水热烫，表明蒸汽热烫能保持样品较好的表观品质，这也与上述色泽的变化相一致。

图4 不同热烫处理的桃褐变度Fig.4 Browning degree of peach under different blanching treatments

2.7 热烫处理对总酚含量及抗氧化能力的影响

图5 反映了热烫处理对样品总酚含量及抗氧化能力的影响。如图5A所示，两种热烫处理的总酚含量变化略有不同，热水热烫前20 s内呈降低趋势，而在20 s后总酚含量逐渐增加，经80 s显著（P<0.05）升高；蒸汽热烫60 s时总酚含量显著（P<0.05）升高，而80 s则出现下降的趋势。总体而言，热烫60 s和80 s总酚含量相比于其他处理组均维持在较高的水平，这可能是由于高温促进了未解离的结合态酚转化为游离态酚，使游离态酚含量增加[27]。此外，由于高温钝化了样品中的PPO，从而抑制了从酚类物质到醌的转变，减少了样品中总酚的消耗。从图5B和5C可看出，两种热烫方式对DPPH·清除能力和FRAP的影响基本一致，随着热烫时间的增加抗氧化能力逐渐升高。其中，热烫60和80 s时样品抗氧化能力显著（P<0.05）增加。这主要是由于热烫处理促进了桃中抗氧化成分的流出，从而增加其抗氧化能力[28]。郑平等[29]也发现温州蜜柑经100 ℃热水热烫后，其DPPH·清除能力随热烫时间（30~180 s）的增加而升高。左力旭等[30]发现100 ℃蒸汽热烫（1~3 min）的西藏光核桃，其抗氧化活性随时间增加而显著升高，且DPPH·清除能力与多酚含量呈显著相关性。

图5 不同热烫处理的桃总酚含量和抗氧化能力Fig.5 Total phenol content and antioxidant capacity of peach under different blanching treatments

2.8 相关性分析

对热烫处理的样品理化品质进行相关性分析，得到相关系数矩阵图。其结果如图6所示，数据的相关系数对应显著性大小，相关系数越大表示两变量间越显著相关。从图6中可以看出，大部分理化品质间的相关系数绝对值大于0.3，表明各理化品质间都存在一定的相关性，且部分理化品质间还呈现极显著相关。PPO、POD、硬度、褐变度、VC间呈极显著（P<0.01）正相关；ΔE值、DPPH·清除能力、FRAP间呈极显著（P<0.01）正相关；总酚、DPPH·清除能力、FRAP间呈极显著（P<0.01）正相关。因此，热烫会导致PPO、POD、硬度、褐变度、VC含量下降，而ΔE值呈现逐渐上升趋势，总酚含量、DPPH·清除能力和FRAP则随热烫时间增加而升高。

图6 相关系数矩阵Fig.6 Correlation coefficient matrix

2.9 聚类分析

聚类分析是将大量数据进行分类的多元统计的一种方法，且能通过图片直接反映样品之间的相关程度[31]。经热烫处理后各理化品质的聚类如图7所示，其原始数据经过SPSS软件进行了标准化处理，横向为热烫后各品质之间的聚类，纵向为热烫处理的聚类，聚为同类的表明两种类型相关程度高，且欧式距离越短其相关程度越高。从热烫处理的聚类结果来看可分为三大类：热水20 s、热水40 s、蒸汽20 s、蒸汽40 s聚为一类，热水60 s、热水80 s、蒸汽60 s、蒸汽80 s聚为一类，鲜样单独聚为一类。由此可知，热水与蒸汽热烫前40 s内各理化品质变化接近，具有较高的相关性，而热水与蒸汽热烫60和80 s的品质变化相关程度较高。从理化品质的聚类结果来看可分为两类：PPO、POD、VC、硬度、褐变度归为一类，ΔE值、总酚、DPPH·清除能力、FRAP归为一类，这与上述相关系数矩阵图结果相一致。

图7 各理化品质间的聚类分析Fig.7 Cluster analysis of physicochemical quality

3 结论

热水与蒸汽热烫作为最常用的两种热烫方式，已被广泛用于果蔬加工中。本文采用两种热烫方式研究其对桃表面微观结构、酶促褐变及相关品质的影响，发现两种方式对桃品质的影响基本一致，随着热烫时间的增加，表面微观结构塌陷、PPO和POD逐渐失活、质构下降、褐变度与VC含量降低、总酚含量及抗氧化能力上升。在此基础上进行相关性分析与聚类分析，发现PPO、POD、硬度、褐变度、VC间具有较高的相关性；ΔE值、DPPH·清除能力、FRAP间相关性较高；总酚、DPPH·清除能力、FRAP间具有较强的相关性。聚类分析表明热水与蒸汽热烫前40 s内各理化品质变化较为类似，具有较高的相关性；热水与蒸汽热烫60 s和80 s的品质变化相关程度较高。相比于热水处理，蒸汽处理能较好地维持桃的品质。当蒸汽热烫处理80 s时，在其PPO和POD被有效钝化的同时，样品仍能维持一定的细胞结构与空间形态，褐变度较低，质构及VC含量都维持在较高的水平，是适宜桃加工前处理的最佳热烫条件。这主要是由于蒸汽热烫不直接与样品接触，使细胞间的黏结较为紧密，减少了水溶性物质的流出，从而较好地维持桃的理化品质。后期研究将集中在以蒸汽热烫作为桃脯加工的预处理方式，进一步分析其对桃脯品质的影响。