鲜切山药两种物理保鲜处理方式的比较

钱 井 满 杰 韦 强 林 琼

(1. 北京市农业技术推广站，北京 100029；2. 中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193)

山药为薯蓣科薯蓣属多年生草本植物，口感清脆，营养丰富[1-2]，具有补中益气，提高人体免疫力、改善消化功能、降血脂[3]、抗氧化[4]、抗衰老[5]等药理作用，是中国传统保健食品之一。鲜切蔬菜因方便快捷，被越来越多的消费者所喜爱，是现代蔬菜消费的新趋势[6-7]。鲜切山药既保留了山药的营养成分，同时又具备鲜切果蔬方便快捷、可完全食用的特点，是目前山药最合适的加工方式之一[8]，其生产以山药片、去皮山药段、山药块3种加工形式为主，由于在加工过程中经过了去皮和切分处理，产品易受微生物污染[9]，严重影响鲜切山药的食用和商品价值[10]，而杀菌可有效抑制微生物生长，保持鲜切蔬菜品质，因此，清洗杀菌工艺至关重要[11]。

目前，国内外鲜切果蔬主要通过物理和化学两种方式进行杀菌，结合低温贮藏、气调保鲜、生物及化学保鲜等技术抑制微生物生长，延长货架期[12-14]。京郊鲜切蔬菜往往采用次氯酸钠溶液清洗杀菌，结合低温、气调或者真空包装等方法，以保证较长的货架期[15]，然而，化学保鲜剂如亚硫酸盐存在一定的安全隐患[16]。UV-C照射作为一种物理杀菌方法，具有简单、安全、经济的特点，被处理的产品无污染、无化学残留，满足现阶段生产者和消费者对绿色环保处理方式的需求[17]，在食品保鲜中具有良好的应用前景[18]。研究表明，UV-C照射利于保持蓝莓[19]、鲜切莲藕[20]、鲜切甘蔗[21]、鲜切黄瓜片[22]产品品质，但有关UV-C照射对去皮山药段贮藏品质的研究报道较少。超声波对鲜切芹菜[23]、鲜切胡萝卜[24]具有较好的抑菌效果，然而，超声波在鲜切山药保鲜中的研究尚未见报道。研究拟以去皮山药段为研究对象，探究贮藏期间UV-C照射与超声波处理对其保鲜效果的影响，并以次氯酸钠和未杀菌处理作为对照，明确两种物理杀菌方式的保鲜效果，以期为鲜切果蔬的贮藏保鲜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

普通山药：北京市天安农业发展有限公司；

次氯酸钠溶液：食品级，广州市九品环保科技有限公司；

平板计数琼脂：北京奥博星生物技术有限责任公司；

碳酸钠、邻苯二酚、Folin-Ciocalteu：分析纯，天津市光复科技发展有限公司；

乙醇：分析纯，天津市永大化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

恒温水浴锅：HHS-21-4型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；

生化培养箱：SPX-1508-7型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；

立式压力蒸汽灭菌锅： BXM-30R型，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；

超净工作台：HDL APPARATUS型，北京东联哈尔仪器制造；

双频数控超声波清洗机器：KQ-500VDE型，昆山市超声仪器有限公司；

分光测色仪：NS-A-1608型，深圳市三恩时科技有限公司；

菌落计数器：YLA-30A型，北京中兴伟业仪器有限公司；

超纯水系统：Easy2-15型，上海康雷分析仪器有限公司；

电子天平：AR2202CN型，奥豪斯仪器(上海)有限公司；

水果硬度计：GY-4型，浙江托普仪器有限公司；

漩涡振荡器：QL-901型，海门市其林贝儿仪器制造有限公司；

紫外分光光度计：UA8000A型，上海市元析仪器科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试验方法 选择粗细均匀、无机械损伤的山药，去除表面泥沙，去皮、切段(8～10 cm)。分别采用超声波(频率45 kHz)处理3 min、3 kJ/m2的UV-C正反面各照射240 s(去皮山药段距灯管20 cm，紫外线强度0.623 mW/cm2)；并以50 mg/L次氯酸钠溶液浸泡3 min和未杀菌处理(自来水浸泡3 min)作为对照。自然沥干，真空包装，每个处理重复20次，每袋真空包装300 g，于温度0～2 ℃、相对湿度85%～95%下冷藏14 d，测定其硬度、褐变度、感官品质、菌落总数、总酚和多酚氧化酶活性变化情况。

1.2.2 褐变指数测定 采用色差仪分别测定去皮山药段中间和两端的L*、a*、b*值，结果取平均值，并根据文献[25]计算褐变指数。

1.2.3 硬度测定 采用水果硬度计分别穿刺测定山药段边缘、中心位置硬度，结果取平均值。

1.2.4 感官品质评价 由5名专业人员根据产品的颜色、组织状态、气味情况进行感官评价，6分为商业拒绝点，具体评价标准根据文献[26-27]修改，如表1所示。

表1 鲜切山药感官评价标准

1.2.5 菌落总数测定 根据文献[28]。

1.2.6 总酚测定 根据文献[29]并修改。

(1) 样品液制备：称取1.0 g样品，研磨至匀浆状，按料液比1∶20 (g/mL)加入80%乙醇溶液，超声30 min(频率45 kHz，功率30 W)，12 000 r/min离心20 min，取上清液用于总酚测定。

(2) 总酚测定：取1 mL适当稀释的提取液，加入1 mL Folin-Ciocalteu试剂，加入2.0 mL质量分数为7%的Na2CO3溶液，摇匀，30 ℃水浴2 h，测定760 nm处吸光值，以没食子酸为标准品，总酚含量以mg/100 g(以鲜样计)为单位表示，重复3次。

1.2.7 多酚氧化酶活性检测 根据文献[30]并修改。

(1) PPO粗提液：称取1 g样品，加入5 mL预冷后的pH为6.8的磷酸缓冲液(0.1 mol/L，PBS)，冰浴下充分研磨至匀浆状后转移至离心管，于4 ℃、12 000 r/min离心15 min，收集上清液于4 ℃冰箱暂存。

(2) PPO活性测定：移取1.0 mL PBS溶液于试管中，加入1 mL 0.02 mol/L邻苯二酚溶液，35 ℃水浴10 min，加入1 mL PPO粗提取液，混合后倒入比色皿中，测定410 nm处吸光值，以PBS溶液为空白参照，每30 s测定1次，连续测定5 min，以每克组织每分钟吸光值变化0.01定义为一个酶活力单位(U)。

1.2.8 数据统计方法 每组平行3 次，采用Excel 2016软件进行数据统计，结果以平均值±标准差表示；采用OriginPro 8.5软件作图；采用 SPSS 20.0软件进行差异显著性分析，P≤0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 对去皮山药段褐变指数的影响

由图1可知，去皮山药段褐变指数随贮藏时间的延长而增加。贮藏前期(0～9 d)，各处理对去皮山药段褐变的影响差异不显著，可能与低温及真空包装抑制各处理组褐变反应有关。贮藏第7天，UV-C处理的褐变指数显著低于超声处理的(P≤0.05)，可能与UV-C处理的抗褐变效果较好有关，也可能是因为检测时取样个体间存在一定差异。贮藏第13天，UV-C处理的褐变指数显著低于其他处理的(P≤0.05)，与刘容等[30]的结论一致，可能与贮藏后期UV-C处理组酚类积累、抗氧化活性升高有关。综上，13 d贮藏期内，UV-C处理可有效抑制去皮山药段褐变。

图1 杀菌方式对去皮山药段褐变指数的影响

2.2 对去皮山药段硬度的影响

由图2可知，去皮山药段硬度随贮藏时间的增加而降低。贮藏前期(0～7 d)，各处理组山药硬度无显著差异。贮藏末期(11～13 d)，UV-C处理的硬度显著高于其他处理的(P≤0.05)，说明UV-C处理在保持山药硬度方面优于其他处理。解新方等[20]研究发现，UV-C处理可以减缓鲜切莲藕硬度的下降，与试验结果基本一致，这可能是因为UV-C照射会增加果实组织中多胺(腐胺、精胺等)，而多胺物质可以抑制细胞壁降解酶的体外活性，从而使果实组织保持较高的硬度，保持细胞完整性，延缓果实的软化[31-32]。综上，UV-C照射处理可以减缓去皮山药段硬度的下降。

图2 杀菌方式对去皮山药段硬度的影响

2.3 对去皮山药段感官品质的影响

由表2可知，感官评分随贮藏时间的延长而减少。贮藏第5天，各处理组感官品质差异显著(P≤0.05)，各杀菌处理组的感官评分显著高于未杀菌对照的(P≤0.05)，说明杀菌处理可以显著减缓山药感官品质下降。贮藏第13天，各杀菌处理组的感官评分均显著高于未杀菌对照的(P≤0.05)；超声波处理的感官评分为5.57，低于商业拒绝点；UV-C处理的感官评分较高，仅次于次氯酸钠处理组，且两者无显著差异。UV-C处理的感官评分较高，可能与UV-C照射有效抑制褐变、减缓微生物增加有关，也可能与UV-C照射抑制鲜切果蔬呼吸强度，减缓果肉硬度下降等因素有关，与高建晓等[33]的结果基本一致。综上，UV-C照射可以减缓去皮山药段感官品质劣变速度，具有一定的保鲜作用。

表2 杀菌方式对去皮山药段感官品质的影响†

2.4 对去皮山药段菌落总数的影响

由图3可知，随着贮藏时间的延长，菌落总数明显增加。贮藏第5天，各杀菌处理的菌落总数显著低于未杀菌对照的(P≤0.05)，说明杀菌处理可以有效抑制菌落增长。贮藏第11天，UV-C处理的菌落总数最低，与次氯酸钠对照组无显著差异。UV-C照射鲜切果蔬可能通过破坏微生物的DNA直接杀死微生物，控制果蔬表面微生物和病原菌生长繁殖[17]，同时提升鲜切果蔬自身抗病性。综上，UV-C处理可以有效减缓菌落总数的增加速率，减轻微生物感染程度，具有一定的杀菌作用。

图3 杀菌方式对去皮山药段菌落总数的影响

2.5 对去皮山药段总酚含量的影响

由图4可知，贮藏期间，总酚含量呈先上升后下降的趋势，主要是因为山药切分后由于机械损伤诱导合成大量酚类物质，而后酚类物质发生氧化被消耗，含量降低[26]。贮藏第13天，UV-C处理的总酚含量是未杀菌对照的1.49倍，显著高于超声和未杀菌对照的(P≤0.05)，与文献[21,30]的结论一致，这可能与UV-C诱导鲜切果蔬功能成分的增加有关，具体原因需进一步试验明确。总之，贮藏期间，UV-C处理的总酚含量显著高于其他处理的(P≤0.05)。

图4 杀菌方式对去皮山药段总酚含量的影响

2.6 对去皮山药段PPO活性的影响

由图5可知，贮藏期间，PPO活力呈先上升后下降趋势，贮藏第7天，次氯酸钠对照、超声波与UV-C处理的PPO活力较未杀菌对照分别降低了35.08%，27.82%，16.53%，各处理间差异显著(P≤0.05)。贮藏第13天，未杀菌对照的PPO活力显著高于其他处理组的(P≤0.05)。PPO活力上升可能是因为山药去皮切段加工后生物膜系统受到损伤，PPO被活化，催化酚类物质与氧气结合；贮藏后期(7～13 d)，PPO活力下降，可能是因为鲜切蔬菜自身抗逆性增加，PPO活力受到抑制，UV-C等杀菌处理对PPO活力抑制程度较高，贮藏期间PPO活力变化相对较小。也有研究[34]发现贮藏期间鲜切山药PPO活力呈单一上升趋势，可能与山药种类或贮藏条件有关，具体原因需进一步探究。综上，次氯酸钠、UV-C、超声波3种杀菌处理可以在一定程度上抑制PPO活力，UV-C抑制PPO活力效果优于超声波处理，可能与UV-C调节酶生产相关遗传物质有关[35]。

图5 杀菌方式对去皮山药段PPO活性的影响

3 结论

试验表明，在温度0～2 ℃、相对湿度85%～95%的贮藏条件下，UV-C、超声波两种杀菌方式对鲜切山药均具有一定的保鲜效果。UV-C处理的保鲜效果较好，贮藏期间可以有效减缓山药感官品质下降速度、明显抑制细菌繁殖、减轻氧化损伤，提升保鲜效果，贮藏第13天的感官评分为6.3，菌落总数为5.48 lg(CFU/g)且显著低于其他处理的(P≤0.05)，说明其保鲜期可达13 d；超声波处理的保鲜效果稍差，虽然贮藏期间褐变指数较高，但是可以明显抑制细菌繁殖，减缓山药感官品质下降速度，贮藏第11天的感官评分为6.4，说明其保鲜期可达11 d。后续可研究多种物理、化学和生物保藏技术的联合应用，可能会更好地抑制微生物生长，延长鲜切果蔬的货架期。