VE对鲜切荸荠酶促褐变的影响

肖永谦，叶海霞，王诗韵，闻金敏，李煜林,2,*，夏 险

（1.食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室（湖北师范大学），湖北 黄石 435002；2.贺州学院食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542800）

荸荠俗称马蹄，皮紫黑色，果肉洁白，味道甜美，含有丰富的碳水化合物、维生素和矿物质，具有重要的食疗价值，是深受大众喜爱的农副产品[1]。荸荠因生长于地下，表皮含有很多病原微生物，不宜带皮生吃，一般要去皮切成片状食用[2]。鲜切荸荠因其美味和食用方便更受消费者的青睐，这也是未来果蔬食品食用的发展趋势[3]。但是鲜切荸荠中的酚类物质在多酚氧化酶的作用下很容易氧化生成邻-苯醌，醌类化合物进一步氧化和聚合形成黑色素，进而发生酶促褐变，导致食用品质下降[4]。因而如何抑制鲜切荸荠的酶促褐变，保持其食用品质，是亟需解决的重要问题。

目前已有很多学者对鲜切荸荠进行研究，如研究涂膜处理对鲜切荸荠的保鲜效果[5-8]，采用复合护色剂抑制鲜切荸荠褐变[9-13]，采用热处理对鲜切荸荠进行护色[14-15]，采用乙醛处理鲜切荸荠[16-18]及采用复合增强脉冲强光保鲜鲜切荸荠[19]等。这些研究有的产生了食品安全问题，有的在抑制酶促褐变时没有考察鲜切荸荠的食用品质，导致鲜切荸荠酶促褐变被抑制了，但食用品质却下降了。目前能有效抑制鲜切荸荠酶促褐变又不产生食品安全问题的方法还很少，亟需开发新的技术。

目前尚未见关于用VE抑制鲜切果蔬酶促褐变的研究报道。本试验拟研究VE浓度和处理时间对鲜切荸荠褐变指数的影响及最佳VE处理浓度和时间对贮藏中鲜切荸荠多酚氧化酶（PPO）活性、总可溶性固形物（TSS）含量、硬度和VC含量的影响，以期为抑制鲜切荸荠酶促褐变提供一项新技术。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

荸荠，购买于广西贺州。VE，上海阿拉丁试剂有限公司；无水乙醇，天津北辰方正试剂厂；草酸，天津市大茂化学试剂厂；抗坏血酸、没食子酸，天津市科密欧化学试剂有限公司；NaOH，天津博迪化工股份有限公司；酚酞，天津市凯通化学试剂有限公司；无水Na2CO3，天津市东丽区泰兰德化学试剂厂。以上试剂均为分析纯（AR）。

1.1.2 仪器与设备

AB204-N型分析天平：奥豪斯仪器（上海）有限公司；FL-8F型O3负离子空气净化器：深圳飞立电器科技有限公司；TMS-Pro型质构仪：美国FTC公司；UV6100型紫外分光光度计：上海元析仪器有限公司；5430 R型高速冷冻离心机：德国艾本德公司；RFM712-M型数显折光仪：英国Bellingham Stanley公司；C93T型料理机：九阳股份有限公司；冷库：上海库宝制冷设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

在室温下，挑选没有腐烂、破皮、损伤、大小基本一致的新鲜荸荠，用自来水清洗干净，用削皮刀去皮，切成2 mm厚的薄片[20]。将荸荠片用蒸馏水浸泡，用FL-8F负离子O3空气净化器处理30 min，将荸荠片取出沥水10 min[20]。用不同浓度VE无水乙醇水溶液（1%）处理不同时间（按照试验方案），沥水10 min。每个保鲜盒装10 g荸荠片，作为VE处理样品。以不用VE无水乙醇水溶液（1%）处理的荸荠片作为对照（CK）样品。每个样品选取3个保鲜盒做特殊标记，用于评价褐变指数，其余保鲜盒用于评价其他指标。所有样品均在1℃下贮藏。

1.2.2 褐变指数的测定

褐变指数由6名经验丰富的感官评价人员采用观察法评价和计算。褐变程度分为6个等级，分别以数字0、1、2、3、4、5来表示[21]。0级：完全没有褐变；1级：有褐变点；2级：轻微褐变，褐变面积＜1/5；3级：中等褐变，1/5≤褐变面积≤1/3；4级：严重褐变，1/3＜褐变面积≤1/2；5级：完全褐变，褐变面积＞1/2[21]。每个保鲜盒中样品的褐变指数=∑（褐变级数×该级片数）/总片数[22]。

每个评价人员测得的每个样品的褐变指数是平行试验中3个保鲜盒中样品褐变指数的平均值。每个样品的最终褐变指数是6个评价人员测得的褐变指数的平均值[21]。褐变指数＞2时表示不能食用，该样品终止贮藏[21]。

1.2.3 单因素试验设计

VE用1%的乙醇水溶液溶解（1%的乙醇有助于VE溶于水，而且不会产生食品安全问题），固定处理时间为30 min，考察不同VE浓度（0.02%、0.04%、0.06%）对鲜切荸荠褐变指数的影响；固定VE浓度为0.02%，考察不同处理时间（10、20、30、40、50、60 min）对鲜切荸荠褐变指数的影响。

1.2.4 全面试验设计

根据单因素试验的结果设计全面试验。

1.2.5 理化分析将最佳工艺处理的样品和对照样品在1℃下贮藏，同时进行褐变指数和理化分析。

1.2.5.1 PPO活性的测定

将一个保鲜盒中的10 g鲜切荸荠样品装入料理机中，然后加入20 mL 0.05 moL/L磷酸盐缓冲液（pH 6.8）后进行匀浆，通过6层棉布过滤除去细胞碎片。在4℃下，滤液用19 000 r/min离心20 min，取上清液作为PPO的提取物。PPO活性采用4-甲基邻苯二酚氧化法测定[23]。以每分钟每克鲜切荸荠吸光度改变0.001所需要的酶量作为一个活力单位U[23]。PPO活性每3 d测定1次，每次任取3个保鲜盒做平行试验。

1.2.5.2 TSS含量的测定

TSS每3 d测定1次，每次分析任取3个保鲜盒做平行试验。将每个保鲜盒的10 g鲜切荸荠样品置于料理机中均质，分装于2 mL的离心管中，然后在高速台式离心机中以15 000 r/min离心20 min，取上清液，用数显折光仪测定TSS含量，单位为Brix[24]。

1.2.5.3 硬度的测定

硬度测定使用质构仪，采用TPA分析法，每3 d测定1次，每次测定任取3个保鲜盒做平行试验。操作条件如下：力感应范围250 N，探针停留时间1 s，探头高度10 mm，形态损伤30%，测量速度60 mm/s，初始力0.4 N[25-26]。

1.2.5.4 VC含量的测定

采用2,6-二氯靛酚滴定法测定，每3 d测定1次，每次任取3个保鲜盒做平行试验，单位为mg/100 g[27-28]。

1.2.6 数据处理

所有数据采用Origin 8.5处理，结果以x¯±s标准偏差表示。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 VE浓度对鲜切荸荠褐变指数的影响

VE在水溶液中的最大浓度为0.06%，所以分别取0.02%、0.04%和0.06%间距相等的3个浓度梯度。从图1可以看出，对照样品贮藏9 d时，褐变指数已超过2；0.02%和0.06%的VE处理样品贮藏12 d时，褐变指数已超过2；0.04%的VE处理样品贮藏12 d时，褐变指数达到2。结果表明，在其他条件相同时，0.04%的VE处理对鲜切荸荠酶促褐变的抑制效果最好。这可能是因为当VE浓度太低时，有部分PPO的活性没有被抑制；当VE浓度太高时，由于VE本身呈褐色，多余的VE使鲜切荸荠变成了褐色。

图1 VE浓度对鲜切荸荠褐变指数的影响Fig.1 Effects of VE concentrations on browning indices of fresh-cut CWC

2.1.2 处理时间对鲜切荸荠褐变指数的影响

从图2可以看出，处理时间为10、20、40、50、60 min的样品均在贮藏9 d时，褐变指数超过2；处理时间为30 min的样品在贮藏12 d时，褐变指数超过2。结果表明，在其他条件相同时，处理时间为30 min对鲜切荸荠酶促褐变的抑制效果最好。这可能是因为当处理时间太短时，有部分PPO的活性没有被抑制；当处理时间太长时，褐色的VE渗透到鲜切荸荠的表面使鲜切荸荠呈现了褐色。

图2 VE处理时间对鲜切荸荠褐变指数的影响Fig.2 Effects of VE processing time on browning indices of fresh-cut CWC

2.2 全面试验

根据单因素试验结果设计全面试验（表1），全面试验结果见表2。

表1 全面试验的因素和水平Table 1 Factors and levels of comprehensive experiment

表2 全面试验结果Table 2 Results of comprehensive experiment

续表2 全面试验结果Continue table 2 Results of comprehensive experiment

从全面试验结果可以得出，当VE浓度为0.04%、处理时间为30 min时，效果最好，与对照组相比可以延长贮藏时间4 d，所以最佳工艺为A2B2。从极差分析可知，处理时间和浓度对褐变指数的影响几乎相同。

2.3 最佳工艺处理对鲜切荸荠褐变指数和理化指标的影响

2.3.1 褐变指数分析

从图3可以看到，在贮藏的前3天，最佳工艺处理的鲜切荸荠样品和对照样品都没有发生褐变；第3～6天，对照样品褐变越来越严重，而最佳工艺处理样品仍然没有褐变；第6～9天，对照样品出现严重褐变，最佳工艺处理样品褐变也加快。对照样品贮藏9 d时，褐变指数已超过2；最佳工艺处理样品贮藏15 d时，褐变指数超过2。

图3 最佳工艺处理样品和对照样品的褐变指数Fig.3 Browning indices of samples treated with optimal technology and the control

2.3.2 PPO活性、TSS含量、硬度和VC含量分析

最佳工艺处理样品和对照样品在贮藏期间PPO活性、TSS、硬度和VC含量分析如图4。结果表明，最佳工艺处理抑制了鲜切荸荠PPO活性及TSS含量的增加，延缓了硬度及VC含量的下降。与对照样品相比，可有效抑制鲜切荸荠的酶促褐变，延长鲜切荸荠货架期6 d。

图4 最佳工艺处理对鲜切荸荠PPO活性、TSS含量、硬度和VC含量的影响Fig.4 Effects of optimal treatment on PPO activities,TSS contents,hardness and VC contents of fresh-cut CWC

3 讨论与结论

鲜切荸荠发生酶促褐变，是由于鲜切荸荠中的酚类物质在PPO的催化作用下，与O2发生氧化反应生成黑色素所致，所以抑制氧化反应的发生是可以抑制鲜切荸荠发生酶促褐变的。降低鲜切荸荠中酚类物质含量，或者降低鲜切荸荠中PPO的活性，或者将鲜切荸荠与O2隔绝，都可以抑制鲜切荸荠发生酶促褐变。VE是一种天然抗氧化剂，具有抑制氧化反应的能力，因而可以抑制鲜切荸荠发生酶促氧化反应。本研究通过考察VE浓度和处理时间对鲜切荸荠酶促褐变的影响，以期获得最佳工艺。研究结果表明，VE抑制鲜切荸荠酶促褐变的最佳工艺为：每330 g鲜切荸荠（厚度2 mm）用2 L蒸馏水浸泡，用FL-8F负离子O3空气净化器处理30 min，将荸荠片取出沥水10 min，然后用浓度为0.04%的VE无水乙醇（1%）水溶液浸泡30 min，取出沥水10 min，在1℃下贮藏，与对照组相比，可以延长贮藏时间4～6 d。

获得最佳工艺后，为了进一步探究VE抑制鲜切荸荠酶促褐变的机制，将VE抑制鲜切荸荠酶促褐变最佳工艺处理的样品与未用VE处理的对照样品分别在1℃下贮藏，将贮藏中二者的PPO活性、TSS含量、VC含量和硬度的变化进行了对比研究。结果表明：最佳工艺处理样品的PPO活性增加的趋势明显缓于对照样品，这说明鲜切荸荠PPO活性得到了抑制，而这最可能是由于使用了VE直接造成的。同时最佳工艺处理样品的TSS含量增加的趋势缓于对照样品，VC含量及硬度下降的趋势缓于对照样品，这可能是VE间接导致的。所以，VE之所以能抑制鲜切荸荠酶促褐变，可能是因为VE直接抑制了鲜切荸荠贮藏中PPO活性的升高，同时间接抑制了鲜切荸荠TSS含量的增加及VC含量和硬度的下降，从而最终延长了鲜切荸荠的贮藏期。