易俊潔，李 琳，馮 侖，陳 芳，廖小軍，胡小松

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083）

超高壓處理酸菜褐變機理初探

易俊潔，李 琳，馮 侖，陳 芳，廖小軍，胡小松*

（中國農(nóng)業(yè)大學食品科學與營養(yǎng)工程學院，北京100083）

超高壓處理會導(dǎo)致貯藏期間酸菜褐變。本實驗從酶促褐變和非酶褐變兩類反應(yīng)途徑分析比較處理前后酶活性、Maillard褐變產(chǎn)物（5-HMF）的含量、VC、多酚等指標的變化，以探究超高壓處理后酸菜褐變的機理。結(jié)果表明，超高壓處理的褐變酸菜中多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）均已失活，同時，VC和5-HMF的含量與未褐變酸菜也沒有顯著差異，而褐變酸菜中酚類物質(zhì)的組成卻發(fā)生了明顯變化。推測超高壓處理后酸菜褐變可能與酚類物質(zhì)的氧化聚合有關(guān)。

超高壓，褐變，酸菜

酸菜是我國傳統(tǒng)的發(fā)酵食品，有約1/6的國民每天食用［1］。它具有酸香的氣味、脆嫩的口感、澄黃的誘人色澤、豐富的VC和大量的活性乳酸菌，是深受我國大眾喜愛的蔬菜加工產(chǎn)品，也是世界三大著名醬腌菜之一［2］。熱殺菌是食品保藏最常用的一種方法，但研究表明酸菜不適宜采用熱殺菌，因為熱處理會加速酸菜的褐變，使脆度下降、風味劣變，造成47.5%～52.1%的VC損失，從而降低酸菜的品質(zhì)和營養(yǎng)價值［2］。因此亟需一種能夠替代熱加工的殺菌手段，在充分保證酸菜產(chǎn)品微生物安全性的同時，有效保留其原有的風味和口感。高靜壓技術(shù)（High hydrostatic pressure，HHP）是一種新型的非熱殺菌手段，對酶和微生物均有一定的殺滅效果，且能保證產(chǎn)品品質(zhì)。Sohn等［3］和Pe?as等［4］報道了超高壓對韓國和德國泡菜具有一定的殺菌效果。本課題組前期研究也發(fā)現(xiàn)酸菜在超高壓400MPa處理下，全部的霉菌和酵母可被殺死；600MPa下，細菌總數(shù)將控制在2.2log10 CFU/g以內(nèi)。但同時發(fā)現(xiàn)，超高壓處理后的酸菜在貯藏過程中發(fā)生了褐變，這與Sohn等［3］在韓國泡菜的研究結(jié)果類似。而有關(guān)超高壓處理后酸菜褐變的機理至今未見前人報道。本研究分別從酶促褐變和非酶褐變兩類反應(yīng)途徑出發(fā)，分析比較處理前后多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性、Maillard褐變產(chǎn)物（5-HMF）的含量、VC和多酚等指標的變化，為進一步提出超高壓酸菜的褐變機理提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酸菜 由北大荒集團提供。

超高壓設(shè)備（HHP-650） 內(nèi)蒙古包頭科發(fā)有限公司；HPLC、UV-1800 日本島津公司；Waters-2695型HPLC 美國Waters公司；Aglient-7890A型MS美國Aglient公司；SC-80型全自動測色色差計Kangguang有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 超高壓處理條件 待處理樣品采用聚乙烯包裝袋抽真空密封，約50g/袋，進行超高壓處理，處理后樣品在27℃和37℃下貯藏。樣品處理壓力采用200、400、600MPa，保壓處理時間10、20、30min，共9個處理水平。未經(jīng)超高壓處理的樣品為對照組。

1.2.2 色澤的測定 采用SC-80型全自動測色色差計測定。L*值表示亮度，a*值表示紅綠比，b*值表示黃藍比。色差值△E反映色澤的總體變化，△E =［（L-L0）2+（a-a0）2+（b-b0）2］1/2。式中：L0、a0、b0為酸菜對照樣的值；L、a、b為酸菜處理樣的值。

1.2.3 pH的測定 采用pH計測定酸菜湯汁的pH，待穩(wěn)定后記下讀數(shù)。

1.2.4 PPO酶活性的測定 取酸菜20g，加入20mL pH6.5的磷酸緩沖液于打漿機中迅速打漿，在4℃下以12000r/min離心10min，取上清液作為粗酶液。取2.5mL 0.1mol/L鄰苯二酚，待溫度穩(wěn)定在30℃，加入0.5mL的粗酶液，于410nm下每隔0.1s讀數(shù)一次，在恒溫30℃下連續(xù)測定5min，相對活力單位定義為每分鐘A值變化0.001所需酶量為一個活力單位（U），結(jié)果以U/g表示。

1.2.5 POD酶活性的測定 PBS溶液的配制：向100mL水中加入56μL愈創(chuàng)木酚，攪拌至溶解，待冷卻后加30%過氧化氫38μL，混合均勻，4℃冷藏。取酸菜20g，加入20mL pH6.5的磷酸緩沖液于打漿機中迅速打漿，在4℃下以12000r/min離心10min，取上清液作為粗酶液。取2.9mL PBS反應(yīng)液于比色皿中，待溫度穩(wěn)定在30℃，加入0.1mL的粗酶液，于470nm下每隔0.1s讀數(shù)一次，在恒溫30℃下連續(xù)測定5min，相對活力單位定義為每分鐘A值變化0.001所需酶量為一個活力單位（U），結(jié)果以U/g表示。

1.2.6 VC含量的測定 參考范會平［5］中的 HPLC法，于島津液相色譜進行測定。配有SPD-20AV紫外可見檢測器、SIL-20A自動進樣器、CTO-20A柱溫箱。色譜柱為ASB C18柱（4.6mm×250mm，Agela公司，美國），柱溫為30℃。流動相組成：A為乙腈，B為pH 2.2的超純水，檢測波長為233nm。采用外標法進行定量，線性范圍為5～50mg/L。

1.2.7 5-HMF含量的測定 采用HPLC法［5］。樣品前處理和色譜配制同1.2.6，流動相組成：A為甲醇，B為pH2.2的超純水，檢測波長為284nm。

1.2.8 總酚含量的測定 采用Folin-Ciocalteu’s法測定總酚含量，并略作修改。樣品前處理參考劉金豹［6］。將0.4mL樣品溶液，分別與2mL稀釋10倍的Folin phenol試劑混合后，加入1.8mL 7.5%的Na2CO3溶液，常溫下保持1h，用分光光度計測定765nm處的吸光值。采用沒食子酸標準品，制備濃度為10～100μg/mL的標準溶液，按照上述程序進行反應(yīng)，制作標準曲線。

1.2.9 酚類的定性測定 參考Harbaum等［7］對酸菜樣品進行HPLC測定。儀器色譜條件：Waters液相色譜系統(tǒng)，LG-20AT泵，PDA檢測器：SIL-20A自動進樣器，進樣量為25μL，CTO-20A柱溫箱，Agela公司ASB C18柱（4.6mm×250mm），C18保護柱（4.6mm× 10mm）。柱溫為20℃，流動相A為乙腈，流動相B為含有0.15%三氟乙酸的超純水，檢測波長為330nm。

1.3 數(shù)值處理

數(shù)據(jù)采用方差分析（ANOVA），顯著水平P= 0.05。所有實驗均重復(fù)至少兩次，每次兩個平行。用OriginPro 7.5軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 超高壓處理后酸菜在貯藏期內(nèi)色澤的變化

圖1（a）反映了不同處理后的酸菜在27℃貯藏30d L*值的變化。L*值越大，表示酸菜的亮度越大。200MPa處理組始終與對照組無顯著差異（P＞0.05），但400MPa和600MPa處理組的L*值均逐漸下降，且600MPa處理組下降更明顯。此外，L*值的變化與高壓處理時間有關(guān)，處理時間延長，L*值下降加快。以600MPa處理組為例，處理 10min與30min的樣品在貯藏30d后，其L*值分別降為約45和39。

圖1 超高壓處理后酸菜的L*（a）、a（b）和ΔE（c）值在27℃貯藏期30d內(nèi)的變化

a值反映了樣品偏向紅色的程度。褐變越嚴重，樣品的a值越大。結(jié)果表明，600MPa處理組a值增大最為明顯，其余處理組和對照組也略有增加，這說明超高壓促進了樣品在貯藏期間的褐變，見圖1（b）。而所有處理組的b值均未發(fā)生明顯變化（數(shù)據(jù)未給出），說明超高壓處理和貯藏對酸菜的黃藍比沒有顯著影響。

△E越大，表示酸菜的顏色變化越大。本實驗中△E值與a值的變化呈一致趨勢，說明a值對于△E值的貢獻較大。400MPa和600MPa處理組在貯藏期內(nèi)△E值均增加，且600MPa處理組增加最為明顯，如圖1（c）。通常認為，△E大于2則在視覺上表現(xiàn)為明顯的色澤差異。當600MPa處理組在貯藏15d后，其△E與對照相比均大于2，同樣說明酸菜已在視覺上發(fā)生明顯的褐變。37℃貯藏的酸菜顏色變化情況與27℃貯藏的酸菜相似。

2.2 超高壓處理后酸菜的PPO、POD酶活性

PPO和POD酶是導(dǎo)致果蔬褐變的重要因素之一。測定結(jié)果表明，無論處理組還是對照組其PPO、POD酶的活性均小于0.001U/g。說明超高壓處理酸菜中的PPO、POD酶已經(jīng)被徹底鈍化。因此，可以推斷酸菜的褐變與PPO、POD酶無關(guān)。

2.3 超高壓處理對酸菜中VC的影響

選取在37、27℃貯藏30d的對照組和600MPa 30min處理組兩對樣品，對其中的VC進行含量的比較。其中，VC的氧化降解是非酶促褐變中重要的一類。如表1所示，由于酸菜在較高的溫度下貯藏了30d，大部分VC已經(jīng)喪失，其含量很低。經(jīng)方差分析，對照組與處理組無顯著差異（P＞0.05），說明褐變酸菜的VC沒有較非褐變酸菜的VC有所下降，因而可以排除VC的氧化降解造成酸菜褐變的這一可能。

表1 超高壓處理前后酸菜中VC的含量

2.4 超高壓處理對酸菜中5-HMF的影響

5-HMF是Maillard反應(yīng)過程中生成的有代表性的產(chǎn)物［8］，通常作為褐變程度的重要指標。由表2可以看出，超高壓處理前后酸菜中5-HMF的含量并沒有顯著變化，說明超高壓處理沒有促進酸菜中5-HMF的生成。除非Maillard反應(yīng)已經(jīng)進行到后期，5-HMF這一重要的中間產(chǎn)物已被消耗，否則，可以排除Maillard反應(yīng)造成酸菜褐變的可能性。

表2 超高壓處理前后酸菜中5-HMF的含量

2.5 超高壓處理對酸菜總酚含量的影響

表3是超高壓處理前后酸菜中總酚含量的比較，可以看出，600MPa 30min處理組較對照組總酚略少，但統(tǒng)計學上沒有顯著差異（P＞0.05）。Singleton［9］認為，氧化過程中存在著酚類物質(zhì)再生的現(xiàn)象，可以生成更易氧化的酚類物質(zhì)。因此，單從測定結(jié)果上并不能看出酚類物質(zhì)的具體變化，需要進一步采用HPLC分析酸菜褐變后酚類物質(zhì)的變化。

表3 超高壓處理前后酸菜中總酚的含量

2.6 超高壓處理對酸菜酚類物質(zhì)的影響

圖2是貯藏在27℃的處理組（600MPa 30min）和對照組酚類物質(zhì)的 HPLC圖。圖中前5min和后70min的高峰屬于提取溶液的溶劑峰。由于溶劑峰響應(yīng)過高，使其余的峰形矮小，不易區(qū)分，但在對照的色譜圖中仍能發(fā)現(xiàn)保留時間約為66min處有一明顯的峰（圖b），通過光譜特征吸收可以判定它是酚類物質(zhì)。對于處理組樣品則在該處發(fā)現(xiàn)了另一個新峰，且在37℃和27℃下貯藏的酸菜樣品都表現(xiàn)出一致的結(jié)果。推測很可能是某些酚類發(fā)生了氧化聚合反應(yīng)生成了褐色物質(zhì)［10］。但仍需進一步的定性分析結(jié)果作為該推測的直接依據(jù)。

圖2 貯藏在27℃下的酸菜處理組和對照組甲醇水提液的液相圖

注：a為600MPa 3min的處理組；b為對照組；n=330nm。

3 結(jié)論

超高壓處理會造成酸菜褐變加速，且壓力越大，酸菜褐變越嚴重。超高壓處理的褐變酸菜中PPO和POD酶均已失活，同時，其VC和5-HMF的含量與未褐變酸菜沒有顯著差異，故酶促褐變、VC的氧化聚合和Maillard反應(yīng)均與超高壓酸菜褐變無關(guān)；而褐變酸菜中酚類物質(zhì)的組成發(fā)生了明顯變化。因此，推測超高壓處理造成的酸菜褐變可能與酚類物質(zhì)的氧化聚合有關(guān)。

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Preliminary study on the browning mechanism of sour Chinese cabbage after high hydrostatic pressure treatment

YI Jun-jie，LI Lin，F(xiàn)ENG Lun，CHEN Fang，LIAO Xiao-jun，HU Xiao-song*
（College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

High hydrostatic pressure（HHP）could result in the browning of sour Chinese cabbage during storage. Based on the enzymatic browning and nonenzymatic browning reaction，the contents of VC，5-HMF and total polyphenol and composition of polyphenols of HHP-treated samples and control samples were analyzed，in order to reveal the browning mechanism.The result showed that PPO and POD enzymes in sour Chinese cabbage had been inactivated.Moreover，there was no significant difference in the contents of VCand 5-HMF between treated and control samples，however，the composition of phenols changed.Therefore，the browning was assumed to be related to the oxidation and polymerization of phenols possibly.

high hydrostatic pressure；browning；sour Chinese cabbage

TS201.2

A

1002-0306（2010）12-0097-04

2010-08-03 *通訊聯(lián)系人

易俊潔（1988-），女，學士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品及貯藏工程。

國家十一五863高新技術(shù)發(fā)展計劃（2007AA100405）。