冰温贮藏延缓莲藕的品质劣变

陈锦辉，漆欣，易阳,2，侯温甫,2，艾有伟,2，王宏勋,2，闵婷,2*

（1.武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉 430023）

（2.湖北省生鲜食品工程技术研究中心，湖北武汉 430023）

莲藕是一种富含多种营养物质的水生蔬菜，其中淀粉、多糖、酚类等为其主要成分[1,2]。然而莲藕在采 后贮藏和加工过程中品质容易发生变化，极大的缩短了贮藏时间[3]，主要表现在褐变、硬度、失重、可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸含量以及腐烂率等品质的变化[4]。

温度是影响果蔬贮藏品质的重要因素之一，低温贮藏能有效地调节果蔬的生理活动，降低各种生理生化反应速度，延缓果蔬品质劣变[5,6]，同时还可抑制微生物的生长繁殖，延长货架期[7]，周白雪[8]研究发现4 ℃低温贮藏能有效延缓莲藕的褐变，提高了莲藕贮藏品质，且4 ℃低温贮藏莲藕中酚类合成相关基因PAL1/2、4CL1、CHI1、CHS4/5，其中CHI1的表达下调可能与褐变延缓有关。3±0.5 ℃贮藏有效地维持龙眼果实的色素和营养品质，提高其贮藏性[9]。巴良杰等[10]研究发现8 ℃低温贮藏可以较好地维持西番莲的色泽和营养品质，并延缓果实的衰老。然而，低温贮藏只能短时的延长果蔬等农产品的货架期，并不能满足产品长时间贮藏的需求，而且低温贮藏还易导致果蔬发生冷害胁迫等问题[11]。近年来冰温贮藏在果蔬、肉类制品、水产品等农产品中研究较多，在农产品保鲜和长时间贮藏等方面具有很大的潜力[12]。鲜切山药在冰温贮藏条件下维持较好的品质，延长了货架期[13]。梁桉婕等[14]研究发现冰温-1.5 ℃贮藏延缓了罗非鱼中微生物的腐败，同时也维持了罗非鱼的鲜度。近冰温贮藏还提高了樱桃的抗氧化性，同时维持了细胞膜的完整性，贮藏时间可长达100 d[15]。

黄利刚等[16]研究表明莲藕的冰点为-1.7 ℃，与4 ℃低温贮藏相比，冰温贮藏抑制了多酚氧化酶的活性，延缓了总酚含量和水分含量的下降，明显延长了莲藕的贮藏时间。虽然前人研究了在冰温贮藏条件下莲藕的理化特性和生理变化[16]，但对莲藕质构、微观结构的变化和营养品质等并未研究，尤其是多酚类化合物。多酚是莲藕主要的营养物质之一，且种类丰富，谢君等[17]报道了莲藕中的酚类物质以表儿茶素、没食子儿茶素和儿茶酚为主，所以开展冰温贮藏过程中酚物质的变化来评价莲藕的品质具有重要的意义。因此，本论文研究了冰温贮藏条件下，莲藕贮藏过程中外观品质、质构、淀粉微观结构、总酚、酚酸类物质、黄酮类物质和非黄酮类物质的变化，为莲藕长时间的贮藏和品质的维持提供了科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“鄂莲5号”莲藕从武汉市江夏区棋良公司生产基地现场采收，选取的莲藕外形相近（直径在8～10 cm范围内，长度在15～18 cm范围内）、颜色无明显差异、表面无机械损伤，迅速装袋运回实验室，于4 ℃预冷24 h[18]。

乙醇、福林酚、无水碳酸钠、没食子酸，国药集团化学试剂有限公司（用于总酚含量没食子酸标准曲线）；标准品没食子酸、儿茶素、没食子儿茶素、芦丁（用于高效液相色谱）等，Sigma公司；甲醇、冰乙酸，色谱纯，Fisher公司。

1.2 仪器与设备

Canon DS12627数码相机，佳能；JZ-300通用色差计，深圳市金淮仪器设备有限公司；Agilent-1260LC高效液相色谱系统，安捷伦科技有限公司；RE-2000A旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂；MSTA.XTplus型质构仪，英国Stable Micro System公司；MIR-154型低温贮藏箱，日本三洋；XHF-D高速分散器，宁波新芝生物科技股份有限公司；GL-20G-Ⅱ离心机，上海安亭科学仪器公司；A360型紫外可见分光光度计，翱艺仪器（上海）有限公司；HH-6恒温水浴锅，常州天瑞仪器有限公司；Thermo Scientific Apreo 2扫描电子显微镜，OPTON有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验材料处理

用自来水洗净莲藕表面的淤泥，并用洁净锋利、已消毒的刀具对莲藕进行断节切分，藕节切口完整且内部组织未接触空气。将莲藕随机分为2组，每组24节完整的莲藕，分别放置于-1±0.5 ℃和4±0.5 ℃冰箱中贮藏，每2周进行一次取样测定指标，并进行3次生物学重复。

1.3.2 拍照

用数码相机拍摄莲藕整藕和切开后的图片。

1.3.3 色差的测定

用手持式色差仪测定莲藕可食用段表皮，选取3个不同的测定点，记录L*值。

1.3.4 质构的测定

质构的检测方法参考Min等[19]进行。取莲藕肉切成1 cm×1 cm×1 cm（长×宽×厚）左右的厚块作为检测样品待用。质构仪测定采用TPA模式，P/45探头，100 g触发力，初始速度10.0 mm/s，下压速度0.5 mm/s，结束上行速度10.0 mm/s，两次压缩中间停留时间5 s，形变35%。

1.3.5 扫描电子显微镜

参考Chen等[20]的方法，将莲藕切成片状，用0.1 mol/L pH 7.0的磷酸缓冲溶液清洗藕样3次，每次15 min，4%戊二醛于4 ℃固定。0.1 mol/L pH 7.0的磷酸缓冲溶液清洗藕样3次，每次15 min。然后采用30%、50%、70%、90%、100%的乙醇梯度洗脱，每次5 min。乙酸异戊酯：丙酮体积比1:1和纯乙酸异戊酯各置换两次，每次5 min，完成后用滤纸擦干样品表面乙酸异戊酯，用临界干燥仪进行干燥。将干燥好的样品固定在样品台上，使用离子溅射镀膜仪（E-1010）将样品喷碳镀金，5 min后将样品台取出，然后用扫描电子显微镜观察其表面结构，将电子枪加速电压设定为15 kV，放大倍数为500倍。

1.3.6 总酚含量的测定

总酚含量参考Min等[21]的方法进行。将3.0 g冻样藕肉组织样品用30 mL 60%乙醇冰浴匀浆6 min，10000 r/min离心10 min后取上清液。样品组取0.125 mL上清液与0.5 mL蒸馏水混合，对照组取0.625 mL蒸馏水，加入0.125 mL Folin酚试剂。充分混合后室温下静置6 min，加1.25 mL 7% Na2CO3和1.0 mL蒸馏水，25 ℃水浴避光静置90 min，在760 nm波长处测定吸光度。用没食子酸绘制标准曲线，结果表示为没食子酸当量/质量（mgGAE/kg）。

1.3.7 莲藕中单体酚含量的测定

莲藕酚类物质提取参考许金蓉[22]方法略作修改：称取32 g莲藕样品，加入160 mL预冷的pH 3.0 40%乙醇匀浆，超声72 min；4500 r/min离心10 min，过滤分离上清液；滤渣加入200 mL预冷的pH 3.0 40%乙醇，超声10 min，重复浸提1次，合并上清液。真空旋蒸浓缩，并用甲醇定容至15 mL。

1.3.8 高效液相测定条件

色谱柱：XDB-C18（4.6 mm×250 mm，5μm）；色谱条件：检测焦性没食子酸、天麻素、香豆酸、没食子儿茶素、邻苯二酚、儿茶素、绿原酸、咖啡酸、表儿茶素、槲皮素、芹菜素的程序为：流动相A为甲醇，B为0.4%冰醋酸，流速为1.0 mL/min，色谱柱温度30 ℃，紫外检测器波长为280 nm，进样体积为20 μL，线性洗脱程序见表1。检测没食子酸、芦丁、金丝桃苷、白藜芦醇的程序为：流动相A为乙腈，B为0.4%冰醋酸，流速为1.0 mL/min，色谱柱温度30 ℃，紫外检测器波长为280 nm，进样体积为20 μL，线性洗脱程序见表2。混合酚类物质的标准曲线如图1所示。

表1 甲醇流动相线性洗脱程序 Table 1 Mobile phase linear elution program

表2 流动相乙腈线性洗脱程序 Table 2 Mobile phase acetonitrile linear elution program

1.3.9 数据处理

每次测定做3个平行，实验数据均采用SPSS和Origin 2018软件进行分析与作图，采用单因素方差分析（ANOVA）和邓肯氏（Duncan’s）差异分析，*代表具有显著性差异（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 莲藕的外观品质、色差和褐变度

-1 ℃冰温贮藏对莲藕外观的影响如图2a所示，在第8 w时，4 ℃莲藕表面出现黑色的斑点，切开后莲藕组织已经发生严重的褐变，而-1 ℃贮藏莲藕表皮略微泛黄，切开的莲藕组织无明显的褐变。莲藕表皮的L*值（图2b）在整个贮藏期间呈现下降趋势，-1 ℃贮藏下降了9.56%，4 ℃贮藏下降了12.61%，在贮藏第6 w后，-1 ℃贮藏的莲藕的白度显著高于4 ℃贮藏（p＜0.05）。结果表明-1 ℃低温贮藏有利于延缓莲藕的外观品质劣变，且在10 w的贮藏期内，-1 ℃贮藏可显著延缓莲藕肉质部分的褐变。Zhao等[23]的研究也证实了近冰温贮藏（-1.4 ℃）延缓了油桃外观品质的劣变，抑制了果肉的冷害作用。Liu等[24]冰温贮藏（-2.5 ℃）桃果实能有效延长贮藏期至60 d。

2.2 莲藕的质构

由图3a～3c可知，在贮藏期间莲藕硬度、弹性、咀嚼度均呈现下降趋势，-1 ℃贮藏条件下的硬度下降了33.34%，4 ℃贮藏下降了50.22%，在第4 w后，-1 ℃贮藏的莲藕硬度显著高于4 ℃贮藏（p＜0.05）；咀嚼度在整个贮藏期间仅在第10 w有显著差异（p＜0.05）；在整个贮藏期间，-1 ℃贮藏的弹性从0.14 N下降至0.12 N，而4 ℃贮藏下降至0.09 N，在第4 w后高于4 ℃，且在第6 w和第10 w时有显著差异（p＜0.05）。结果表明-1 ℃贮藏能有效延缓莲藕质构的下降，提高莲藕的贮藏性能。冰温贮藏延缓果实硬度的下降在杏[25]、苹果[26]、蓝莓[27]、猕猴桃[28]等果蔬中也得以证实。

2.3 莲藕淀粉粒的微观状态

在电子显微镜下观察到莲藕中淀粉粒的状态如图4所示，在前4 w内，两贮藏温度下淀粉粒状态饱满光滑具有光泽，细胞壁排列紧密整齐；在第6 w后，4 ℃贮藏莲藕淀粉粒开始断裂，表面凹凸不平且发暗，细胞壁排列较松散，而-1 ℃贮藏的淀粉粒依旧光滑饱满具有光泽，没有断裂的迹象，细胞壁排列整齐。在第10 w时，4 ℃贮藏观察到的淀粉颗粒干瘪，且大部分断裂成细小的状态，-1 ℃贮藏的莲藕淀粉粒暗淡无光泽，淀粉粒断裂只有少部分。结果表明，冰温贮藏能维持淀粉粒的形态和光泽，且对细胞壁没有破坏作用，延缓莲藕的品质劣变。Fan等[29]也通过电子显微镜观察到近冰温贮藏（-2.1 ℃～-1.7 ℃）杏果实的细胞壁紧实且排列整齐，与本研究结果相似。

2.4 莲藕贮藏过程中总酚的变化

总酚含量的变化趋势如图5，在贮藏前2 w内，总酚含量呈上升趋势，之后呈下降趋势。在第4 w后-1 ℃贮藏的莲藕中总酚含量显著（p＜0.05）高于4 ℃。在贮藏结束时，与初始值相比，-1 ℃贮藏含量升高了12.63%，而4 ℃贮藏降低了24.82%。这表明冰温贮藏比低温贮藏能更好的维持莲藕总酚含量，提高莲藕的抗氧化性。在贮藏后期，果蔬会成熟衰老，小分子物质间会发生转化[30]，莲藕总酚含量略有上升可能是贮藏过程其它物质次生代谢所引起的。Zhao等[31]研究发现在70 d的长期贮藏时间内，冰温贮藏能保持油桃贮藏后期较高的总酚含量，与我们的研究结果一致。

2.5 莲藕贮藏过程中酚酸类物质的变化

莲藕贮藏过程中酚酸类物质的含量变化如图6所示，莲藕中酚酸类的单酚含量较低，香豆酸（图6a）含量在前4 w内呈下降趋势，之后有略微的上升，两贮藏温度间无显著差异，总体来看香豆酸含量无明显变化。没食子酸含量的变化如图6b，-1 ℃贮藏呈先下降后上升趋势，4 ℃贮藏有略微上升的趋势，在第4 w后，4 ℃贮藏的含量高于-1 ℃。绿原酸的变化如图6c所示，在整个贮藏期间，-1 ℃贮藏的含量呈下降趋势，在第2周含量最高为6.14 μg/g，而4 ℃贮藏呈先上升后下降趋势，在第8 w时出现峰值为9.45 μg/g，且在第4 w后均显著高于-1 ℃贮藏（p＜0.05）。绿原酸是植物体在有氧呼吸过程中产生的一种苯丙素类化合物[32]，4 ℃贮藏的莲藕绿原酸含量升高，可能是进行了有氧呼吸，而冰温贮藏抑制了莲藕呼吸或呼吸相关酶活，从而导致绿原酸含量呈下降趋势。酚酸类是引起莲藕褐变的主要物质，王清章等[33]研究了莲藕中多酚氧化酶的最适底物是没食子酸，本研究中-1 ℃贮藏没食子酸含量低于4 ℃，这表明冰温贮藏能抑制莲藕贮藏期间没食子酸的合成，从而延缓莲藕的褐变。

2.6 莲藕贮藏过程中黄酮类物质的变化

冰温贮藏对莲藕黄酮类物质的影响如图7所示，黄酮类物质是莲藕酚类的主要成分，含量较高。在贮藏期间，芦丁（图7a）的含量呈先上升后下降趋势，初始含量为3.30 μg/g，在贮藏结束时-1 ℃贮藏的含量为7.32 μg/g，而4 ℃贮藏的含量为3.12 μg/g，-1 ℃贮藏的含量显著高于4 ℃（p＜0.05）。芦丁是一种抗氧化物质，在贮藏前期芦丁含量上升，可能是莲藕采后诱导了防御机制，促进了芦丁的合成，抗氧化性有所提高[34]。金丝桃苷（图7b）的含量变化与芦丁相似，在贮藏结束时-1 ℃贮藏的含量为6.10 μg/g，4 ℃贮藏的含量为1.18 μg/g，-1 ℃贮藏的含量显著高于4 ℃（p＜0.05）。儿茶素（图7c）的含量呈下降趋势，-1 ℃贮藏下降了57.90%，4 ℃贮藏下降了31.78%，在第4 w后，-1 ℃贮藏的含量均显著低于4 ℃（p＜0.05），这表明冰温贮藏能有效降低莲藕褐变底物儿茶素的含量，这与漆欣等[35]的研究结果一致。没食子儿茶素（图7D）含量呈下降趋势，在整个贮藏期间，-1 ℃贮藏的含量均显著高于4 ℃。在贮藏前期，由于温度急剧下降至冰温，诱导了莲藕的防御机制[36]，促进了没食子儿茶素前体物质的合成，从而导致没食子儿茶素含量有所升高。黄酮类物质生物合成起始于苯丙氨酸解氨酶解氨酶（phenylalanine ammonia lyase，PAL）催化的苯丙氨酸代谢，之后进入4-香豆酸辅酶A连接酶（4-coumarate: CoA lig- ase，4CL）催化的类黄酮代谢途径，黄烷酮经一系列酶催化形成二氢黄酮，二氢黄酮经黄酮醇合成酶（flavonol synthase，FLS）催化合成黄酮醇[37]，黄酮类呈下降趋势，这可能是莲藕中黄烷醇向黄酮醇转化的结果。因此，-1 ℃贮藏能有效延缓莲藕黄酮类物质的减少。

2.7 莲藕贮藏过程中非黄酮类物质的变化

冰温贮藏对莲藕非黄酮类物质的影响如图8所示，天麻素（图8a）在莲藕中含量较高初始值为48.12 μg/g，且呈上升趋势，-1 ℃贮藏的最高含量为148.51 μg/g，4 ℃贮藏的最高含量为96.65 μg/g，在整个贮藏期间-1 ℃均显著高于4 ℃（p＜0.05）。焦性没食子酸（图8b）的含量呈先下降后上升趋势，-1 ℃贮藏的最低含量为6.60 μg/g，4 ℃贮藏的最低含量为4.46 μg/g，除第4 w外，-1 ℃贮藏的焦性没食子酸含量均显著高于4 ℃（p＜0.05）。邻苯二酚（图8c）的含量呈下降趋势，-1 ℃贮藏的最低含量为2.13 μg/g，4 ℃贮藏的最低含量为2.70 μg/g，两贮藏温度下邻苯二酚的含量差异并不显著（p＞0.05）。结果表明，冰温贮藏能维持莲藕中天麻素和焦性没食子酸的含量，延缓了非黄酮类物质的减少。

3 结论

在10 w的贮藏时间内，-1 ℃贮藏能较好的维持莲藕外观品质和较高的果肉硬度，并且细胞壁完整性没有遭到明显破坏，从而延长了莲藕的贮藏时间。同时，-1 ℃贮藏延缓了总酚含量的降低，提高了抗氧化性；降低了酚酸类物质的含量，减少了褐变底物的生成；延缓了黄酮类物质的减少，维持了非黄酮类物质的含量。因此，冰温贮藏对延长莲藕贮藏时间和延缓品质劣变具有重要意义。