鲜切山药褐变抑制方法研究进展

徐广，杨丹，罗敏，郭瑀，章文伟，邓才富

重庆市药物种植研究所，重庆市道地药材工程技术中心（南川 408435）

鲜切果蔬是指经过分级、挑选的新鲜果蔬，通过去皮、切分，利用物理、化学、生物等保鲜技术，结合低温运输技术，最终进入冷柜销售的即用果蔬制品。鲜切果蔬以其新鲜、方便、营养和无公害等特点，近年来市场消费量迅速增加。山药是国家卫生健康委公布的药食同源蔬菜之一，营养成分丰富，口感质地清脆，有补脾养胃、生津益肺、补肾涩精等功效[1]。但山药采收时间集中，茎长易折损，给存储、运输带来困难；鲜切山药易携带、方便食用，具有很大的商业应用价值。然而，山药在鲜切后非常容易褐变，对山药的品质和食用安全性产生影响。因此，控制并防止山药发生褐变是保证山药营养价值和食用安全的关键所在[2-3]。对山药褐变机制简要分析，着重对褐变的抑制方法进行综述，为鲜切山药加工和保鲜储藏提供一定的理论基础。

1 鲜切山药褐变机制

鲜切山药的褐变分为酶促褐变和非酶促褐变2种。非酶促褐变是山药在加工、贮藏过程中由于表面接触空气，其中酚类物质在非酶促条件下被氧化而发生的显著颜色反应、趋向加深的现象。鲜切山药以酶促褐变为主，酶促褐变的机理一直是国内外研究重点[4-5]。鲜切山药的酶促褐变主要是酚酶催化酚类物质形成醌，醌再进一步氧化聚合形成褐色色素的反应过程。

2 鲜切山药褐变抑制方法

山药防褐的方法较多，主要着手褐变机制，通过控制其褐变过程关键环节，如褐变底物、酚酶及氧化环境，从而达到防褐目的。总结归纳后，大致分为物理方法、化学方法、生物技术方法和新型方法（多种方法联合法），对鲜切山药进行处理，防止褐变。

2.1 物理方法

物理方法一般通过调节温度或压力抑制酚酶和微生物的作用，对山药褐变起到调控作用。最常见的方法为低温贮藏、蒸煮和烫漂处理。赵梅[6]研究不同贮藏温度对鲜切山药品质的影响，结果发现0～4 ℃时能有效抑制水分蒸发，减少各类营养物质耗损，显著抑制酶促褐变反应，达到较好的保鲜效果。马卓云等[7]对低温贮藏鲜切山药品质影响进行更深入的研究，设置冰温，4，14和25 ℃下，对山药品质的影响；试验数据表明，鲜切山药在冰温贮藏下，可维持良好品质，无萎缩黑斑，贮藏11 d仍可达到食用标准。廖杰等[8]对比蒸煮和鲜切山药的贮藏褐变情况，结果表明在低温贮藏下，鲜切山药的品质更佳。王安建等[9]研究不同烫漂条件对山药酶活的影响，试验结果表明烫漂69.66 s，烫漂温度60 ℃，对鲜切山药有较好的酶抑制作用。该类方法处理的鲜切山药有较好的抑制褐变效果，但在后期贮藏中需在低温环境中运输和售卖，运输和管理成本较高。

2.2 化学方法

化学方法主要利用化学抑制剂与酶竞争性地结合酚类底物，从而使酚类底物结构发生变化，避免酶和酚类底物反应发生酶促褐变，达到防褐变效果。常用于鲜切山药酶促褐变抑制剂的化学试剂主要集中在含硫保鲜剂的配方研究上，其中亚硫酸盐在抑制酶促褐变的同时还能抑制非酶促褐变，因此得到广泛应用。张莉会等[10]采用亚硫酸钠、谷胱甘肽和半胱氨酸3种酶抑制剂抑制鲜切山药褐变，结果发现3种抑制剂均能有效延缓鲜切山药褐变。含硫保鲜剂能抑制褐变，其主要是巯基能有效抑制山药的多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等；但亚硫酸盐在使用过程中会产生二氧化硫，对人体健康存在潜在危害。找寻安全无害的抑制剂成为研究热点。PPO、POD和CAT等也能被有机酸、金属螯合离子及酶抑制剂等抑制。唐金蕾等[11]以柠檬酸、抗坏血酸、L-半胱氨酸和氯化钠对鲜切山药进行褐变抑制试验，通过正交试验得到最佳复合保鲜液配方（1.5%柠檬酸+0.8%抗坏血酸+0.1%L-半胱氨酸+1.5%氯化钠），能有效保持山药的色泽。孙蕊等[12]研究曲酸处理鲜切山药在0 ℃和4 ℃条件下货架期内的色泽及相关生理变化，结果表明曲酸能有效抑制鲜切山药褐变，同时比非处理组的保鲜时间延长一半；其机制是：曲酸对多酚氧化酶引起的酶促褐变的抑制主要通过与底物的竞争性抑制，螯合多酚氧化酶活性必需的铜离子和还原形成黑色素的底物蒽醌类化合物等共同作用完成。也有研究采用25%乙醇代替传统的含硫护色剂，达到较好的保鲜效果。开发绿色、安全防止褐变的方法对于山药鲜切褐变的抑制意义重大[13]。

2.3 生物技术方法

生物技术方法主要采用酶或者植物提取物进行抑制酚酶活性，由于木瓜蛋白酶已经被证实对抑制酶促褐变有显著效果，所以主要采用木瓜蛋白酶抑制鲜切山药的褐变。谢冬娣等[14]研究木瓜蛋白酶复合剂对鲜切淮山药的褐变防控效果；结果表明木瓜蛋白酶抑制酶促褐变效果与传统的化学抑制剂（柠檬酸、抗坏血酸等）相当，说明其应用效果好，值得推广。王梅等[15]研究在4±1 ℃冷藏条件下，不同含量大蒜素提取液对鲜切山药营养品质和酶活性等指标的影响，大蒜素能有效降低多酚氧化酶和过氧化物酶的活性，与对照组相比，0.3%大蒜素提取液处理可延长鲜切山药保鲜期9 d左右。李伟[16]采用由山苍子精油、花生油、玫瑰精油和猪油组成的复合油，有效地抑制鲜切山药的褐变，在0～4 ℃条件下贮藏可将保存期延迟至15 d以上。曾丽萍等[17]研究产乳酸芽孢杆菌发酵液对山药护色及多糖免疫活性的影响，在采用添加10%发酵时间为34 h的产乳酸芽孢杆菌发酵液配制的护色液、护色时间1 h条件下，具有较好的抑制山药褐变作用，同时该法进行护色得到的山药多糖的免疫活性显著优于用亚硫酸钠护色后的山药多糖。采用生物技术法对鲜切山药酶促褐变抑制，与传统的物理方法和化学试剂方法相比，具有绿色、安全、成本低廉等特点，还能显著提高鲜切山药的贮藏品质，延长鲜切山药的保鲜期，对鲜切山药的风味几乎没有影响。

2.4 新型方法

新型防鲜切山药褐变方法采用微波漂烫[18]、超声漂烫[19]和可食性涂膜等技术抑制褐变，其中可食性涂膜是利用各组分高分子之间相互作用，在透明性以及保水、透气性方面均有不同程度的改善，更有利于果蔬保鲜，更为经济环保。马利华等[20]研究壳聚糖、卡拉胶、海藻酸钠及复合涂膜剂对鲜切山药涂膜处理后，在5 ℃贮藏期间褐变及抗氧化性的影响。结果表明，1.57%壳聚糖+0.9%卡拉胶+1.55%海藻酸钠涂膜后，鲜切山药储存期间，可明显降低山药的褐变程度及抑制PPO的比活力，防止贮藏后期酚类物质的氧化，提高鲜切山药的整体抗氧化能力。也有研究采用多种方法联合的方式对鲜切山药褐变进行防控，杨福馨等[21]采用复合浸渍液+PE膜对鲜切山药保鲜，结果表明食盐、白糖、白醋质量分数分别为0.6%，0.4%和0.4%的复合浸渍液浸泡山药15 min，并用PP/PE膜包装，山药的保鲜效果最好。热处理和保鲜剂联合使用对鲜切山药的褐变抑制有较好的效果，热处理一般在50～80 ℃漂烫10 min左右，再使用复合保鲜剂以达到防褐变效果[22]。

3 结语

引起山药褐变的因素较多，且发生机制不同：在采收加工途中的机械损伤，酶促褐变和非酶促褐变。鲜切山药主要的褐变就是酶促褐变，通过大量试验总结酶促褐变发生的机理，针对性地进行鲜切山药酶促褐变方法的研究。关于鲜切山药在鲜切贮藏过程中抑制褐变的研究主要集中在热处理、保鲜剂、护色膜等方面，其各有优缺点，存在用量不规范、温度控制困难等问题。根据酶促褐变的机制，开发适宜的褐变抑制方法。生物技术抑制法将天然植物的提取物用于抑制鲜切山药的褐变，具有安全、环保等优势。同时还开发控制褐变全过程的多种抑制方法联合的新型抑制手段，探寻更加安全、环保、低损伤、成本低的防止褐变的方法，是今后鲜切山药防褐的发展方向。