王　梅,徐　俐,宋長軍,王美芬,湯　靜

(貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025)

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海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿保鮮效果的影響

王梅,徐俐*,宋長軍,王美芬,湯靜

(貴州大學釀酒與食品工程學院,貴州貴陽 550025)

為了延緩鮮切芋艿的褐變和品質(zhì)劣變,延長其保鮮期。以芋艿為原料,在(10±1) ℃的貯藏條件下,研究不同濃度海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿營養(yǎng)品質(zhì)和酶活性的影響。結果表明:與對照組相比,不同濃度海藻酸鈉涂膜可降低鮮切芋艿貯藏過程中多酚氧化酶和過氧化物酶的活性,顯著抑制鮮切芋艿的褐變,減少淀粉、可滴定酸和維生素C的降解,延緩失重,維持可溶性糖和還原糖的含量,保持鮮切芋艿的營養(yǎng)品質(zhì)。其中以2%海藻酸鈉涂膜處理效果較好,與對照組相比可延長保鮮期4 d。

鮮切芋艿,海藻酸鈉,褐變,涂膜保鮮

芋艿[Taroesculenta(L.)S.chott]俗名芋頭,天南星科、芋屬,單子葉多年生草本植物,在我國栽培歷史悠久,以珠江流域和臺灣省種植最多,近年來,隨著需求量的增加,山東、福建、廣西、云南、貴州等地也開始大面積種植[1]。芋艿皮薄、肉質(zhì)厚,含有豐富的碳水化合物,鈣、磷、鐵等礦質(zhì)元素及總酚和黃酮類化合物含量較高[2],中醫(yī)認為芋艿有益胃寬腸、消炎鎮(zhèn)痛、益氣補腎等功效,可治療胃痛、慢性腎炎等疾病[3],其抗氧化性高,可清除DPPH和ABTS自由基,預防糖尿病,降低膽固醇[4-6]。但芋艿表面有一層難以清除的皮毛,人手接觸后會導致皮膚瘙癢,給家庭食用帶來不便,也限制了芋艿的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

鮮切果蔬是指新鮮果蔬經(jīng)清洗、去皮、切割、保鮮、包裝等處理后,使產(chǎn)品保持新鮮狀態(tài),可供消費者立即食用或餐飲業(yè)使用的一種新型果蔬加工制品[7]。隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快,鮮切芋艿也越來越受消費者青睞。但芋艿在加工過程中由于清洗、去皮、切割等工序,組織結構受到損傷,細胞完整性破壞,酶與底物的區(qū)域化結構也遭到破壞,導致酶與底物直接接觸,在空氣中氧氣的作用下發(fā)生酶促褐變,同時細胞汁液外流,使鮮切芋艿更易受到微生物的污染,呼吸作用和代謝反應加快,褐變和品質(zhì)劣變等大大降低了鮮切芋艿的食用價值和商品價值[8]。海藻酸鈉安全性高,具有良好的分散性、保濕性、抗菌性、成膜性和透氣性等特點,被廣泛應用于食品保鮮,可抑制食品的褐變,減少營養(yǎng)損失,延長食品保鮮期[9]。目前,海藻酸鈉對鮮切芋艿的保鮮作用還未見報道。本實驗使用不同濃度的海藻酸鈉對鮮切芋艿進行涂膜處理,研究鮮切芋艿貯藏期間的褐變控制效果及各營養(yǎng)指標的變化情況,以期解決鮮切芋艿易褐變腐爛等問題,為鮮切芋艿的加工及貯藏保鮮提供一定的理論基礎。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

芋艿品種香芋,購于貴陽市花溪區(qū)徐家沖農(nóng)貿(mào)市場;海藻酸鈉食品級;檸檬酸分析純。

JM-A2003電子天平諸曁市超澤衡器設備有限公司;DZKW-4型電子恒溫水浴鍋余姚電訊儀表實業(yè)公司;METTLER AE100型分析天平梅特勒-托利多儀器上海有限公司;DHG-9240A型電熱干燥箱上海精宏實驗設備有限公司;T6紫外可見分光光度計北京普析通用儀器有限責任公司;PAL-1型手持式折光儀廣州市愛宕科學儀器有限公司;TGL-20M臺式高速冷凍離心機長沙邁佳森儀器設備有限公司;FHM-1果實硬度計日本竹村電機制作所。

1.2實驗方法

挑選新鮮、色澤正常、無機械傷、無腐爛變質(zhì)的芋艿為原材料,清洗,去皮,切分成0.5 cm左右的切片,隨機分成4組,分別在濃度為1%、2%和3%的海藻酸鈉溶液(用3%檸檬酸溶液配制)中浸泡2 min,以3%檸檬酸溶液中浸泡2 min為對照(CK)。處理好的芋艿切片自然晾干后,分別置于四面有孔的塑料托盤中,用0.02 mm厚聚乙烯薄膜包裝,于(10±1) ℃冷藏柜中貯藏,分別于貯藏的第0、2、4、6、8、10 d隨機取樣進行觀察測定,每個處理重復3次。

1.3測定指標與方法

硬度:果實硬度計測定,測頭直徑5 mm,長10 mm;可溶性固形物(TSS):采用手持折光儀測定;可滴定酸含量:酸堿滴定法;淀粉含量:碘-淀粉比色法;可溶性糖含量:蒽酮比色法;還原糖含量:3,5-二硝基水楊酸法;多酚氧化酶(PPO)活性:采用鄰苯二酚法;過氧化物酶(POD)活性:采用愈創(chuàng)木酚法。以上指標的測定均參照曹建康等[10]的方法;失重率:稱重法;維生素C含量:鉬藍比色法[11];褐變度:參照消光值法[12],結果以A410×10表示。以上各指標均重復3次。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2011進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及標準偏差的計算;Origin 9.0制圖;SPSS 17.0進行數(shù)據(jù)分析。

2　結果與分析

2.1海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿失重率的影響

失重率是評價鮮切產(chǎn)品貯藏期間品質(zhì)好壞的一個重要指標。由圖1可看出,在整個貯藏過程中,鮮切芋艿的失重率在不斷上升,其中貯藏前兩天,處理組與對照組失重率的變化幾乎相同。貯藏至第4 d,鮮切芋艿失重率變化緩慢,之后失重率均以較快的速度增長,且對照組大于處理組,第10 d時對照組失重率達1.49%,其原因是因為處理組經(jīng)海藻酸鈉涂膜減少了水分的散失。說明海藻酸鈉薄膜能較好地保持鮮切芋艿的水分及新鮮度,其中3%海藻酸鈉涂膜的失重率較低。

圖1　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿失重率的影響Fig.1　Effect of sodium alginate coating on the weight loss rate of fresh-cut taro

2.2海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿硬度的影響

新鮮果蔬經(jīng)過清洗、整理、切分后,一方面,細胞組織大面積暴露在空氣中,失水作用加快,導致細胞膨壓下降,鮮切果蔬的結構特性發(fā)生改變,對其硬度產(chǎn)生影響[13];另一方面,果蔬組織受到切分等傷害后,外界環(huán)境脅迫因子會誘導果蔬組織在傷口及其附近形成愈傷組織,產(chǎn)生木栓質(zhì)或木質(zhì)素,木栓質(zhì)或木質(zhì)素是植物體細胞壁中纖維素的組成成分,可增加植物體的剛性,使植物體的硬度增大[14]。由圖2可看出,整個貯藏過程對照組與處理組的硬度不斷增大,其中以對照組的硬度變化最快,實驗過程中也發(fā)現(xiàn)對照組失水及木質(zhì)化較為嚴重。而涂膜處理組則因其表面形成的薄膜可減少水分的散失及木質(zhì)素的形成,保持了細胞的膨壓及芋艿的脆性,結果以2%海藻酸鈉涂膜處理效果較好。

圖2　不同濃度海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿硬度的影響Fig.2　Effect of sodium alginate coating on hardness of fresh-cut taro

2.3海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿褐變度的影響

褐變度是反應鮮切芋艿褐變程度的一個直觀指標。由圖3可知,隨著貯藏時間的延長,鮮切芋艿的褐變強度均呈上升趨勢,對照組與處理組差異極顯著(p<0.01),此結果與譚誼談等[15]人的研究結果相似。對照組貯藏至第2 d時就有褐變發(fā)生,貯藏至第6 d時已失去食用價值;而處理組貯藏至第4 d時才有輕微褐變,貯藏至第10 d時還具有食用價值。整個貯藏過程中,對照組褐變度遠遠大于處理組,主要是因為處理組經(jīng)海藻酸鈉涂膜,在鮮切芋艿表面形成一層薄膜,阻止空氣中O2的進入,從而防止褐變的發(fā)生,有效抑制了鮮切芋艿的褐變。從圖3也可看出,不同濃度的海藻酸鈉涂膜,褐變抑制效果也有所不同,涂膜濃度越大,褐變抑制效果越好,但在實際生產(chǎn)中,涂膜濃度太大,鮮切芋艿表面形成一層厚厚的黏液膜,不僅影響鮮切芋艿的感官效果,還會導致芋艿組織產(chǎn)生無氧呼吸,形成不良氣味,更易造成產(chǎn)品腐爛變質(zhì)。實驗結果表明2%和3%海藻酸鈉涂膜對褐變度的抑制效果相差不大,綜合考慮,防止鮮切芋艿褐變的最適海藻酸鈉濃度為2%。

圖3　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿褐變度的影響Fig.3　Effect of sodium alginate coating on the browning degree of fresh-cut taro

2.4海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿PPO活性的影響

PPO是表征鮮切果蔬褐變強度的一個重要指標,是酚類物質(zhì)氧化的關鍵酶[16]。芋艿中的主要酚類物質(zhì)是綠原酸和酪氨酸[17],芋艿切分后很容易發(fā)生褐變。由圖4可看出,在整個貯藏過程中,鮮切芋艿PPO活性呈現(xiàn)先上升后小幅度下降,而后又以較大速率上升,最后稍有下降的波動趨勢,與褐變度的變化相對應,PPO活性以較大速率增長時,褐變的程度也越來越嚴重;另外,此變化趨勢還可能與芋艿中酚類物質(zhì)的變化有關。整個貯藏過程中,對照組PPO活性變化較大,一直處于較高水平,而3%海藻酸鈉涂膜處理的鮮切芋艿PPO活性一直處于較低水平,直至貯藏的第10 d,活性仍較低,為46.847 U/(g·mf),是對照組的41.7%。

圖4　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿PPO活性的影響Fig.4　Effect of sodium alginate coating on the PPO activities of fresh-cut taro

2.5海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿POD活性的影響

POD屬于果蔬體內(nèi)的氧化酶系統(tǒng),能有效地清除和阻止高濃度氧的積累,以防止其對細胞膜的傷害,防止膜脂的過氧化作用[18]。在逆境如機械損傷、衰老、低溫、高溫等出現(xiàn)時,POD作用失調(diào),導致有毒性的自由基大量積累,從而引起褐變的發(fā)生[19],另一方面POD能催化氧化兒茶酚、花青素和類黃酮等酚類物質(zhì)發(fā)生酶促反應而導致果蔬褐變。由圖5可看出,整個貯藏過程中,鮮切芋艿POD的活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,其變化趨勢與褐變度的變化趨勢有所不同,可能是因為芋艿中主要的酚類物質(zhì)與PPO結合而非POD,表明參與鮮切芋艿酶促褐變的主要酚酶是PPO,其中3%海藻酸鈉涂膜處理的鮮切芋艿POD活性從第6 d開始又呈現(xiàn)緩慢上升趨勢,可能是實驗操作環(huán)境溫度較高或芋艿產(chǎn)生無氧呼吸所致。對照組與處理組均于貯藏的第2 d達到活性高峰,整個貯藏過程中,對照組POD活性較高,3%海藻酸鈉涂膜處理的鮮切芋艿POD活性較低,且3%海藻酸鈉涂膜處理的鮮切芋艿于貯藏的第6 d達到活性低峰,說明海藻酸鈉涂膜處理能顯著降低鮮切芋艿POD的活性。

圖5　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿POD活性的影響Fig.5　Effect of sodium alginate coating on the POD activities of fresh-cut taro

2.6海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿VC含量的影響

維生素C含量是評價鮮切果蔬營養(yǎng)品質(zhì)的一個重要指標,與果蔬的新鮮度密切相關,VC含量越高,產(chǎn)品新鮮度越好。由圖6可看出,整個貯藏過程中,VC含量呈下降趨勢,對照組與處理組相比,下降較為迅速,最終結果以2%海藻酸鈉涂膜處理組VC含量較高。其原因可能是因為處理組經(jīng)海藻酸鈉涂膜,在鮮切芋艿表面形成一層薄膜,阻止空氣中O2的進入和呼出的CO2的排出,形成一個微氣調(diào)環(huán)境,從而降低呼吸強度,減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗。另外,VC對抑制產(chǎn)品褐變具有相輔相成的作用,其作用方式主要是將醌還原為無褐化形式的酸,自身形成脫氫抗壞血酸,維持一個還原性較高的環(huán)境,抑制酚的氧化[20];同時,VC作為一種金屬離子螯合劑,可螯合PPO酶活性中心的Cu2+,抑制PPO酶活,達到抑制褐變的效果。

圖6　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿VC含量的影響Fig.6　Effect of sodium alginate coating on the VC content of fresh-cut taro

表1　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿淀粉、可溶性糖和還原糖含量的影響

注:同行不同字母表示差異顯著,p<0.05,n=3。

2.7海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿可滴定酸含量的影響

由圖7可知,鮮切芋艿在整個貯藏過程中,無論是對照組還是處理組,可滴定酸含量均呈下降趨勢,其中以對照組的變化最為明顯,可滴定酸含量一直處于較低水平,而2%海藻酸鈉涂膜處理的鮮切芋艿可滴定酸含量一直處于較高水平,與對照組差異極顯著(p<0.01)。這可能是因為芋艿切割后,組織受到損傷,影響了正常的生理代謝,可滴定酸作為代謝底物被不斷氧化分解所致[21]。而經(jīng)涂膜處理的鮮切芋艿,由于其表面形成的微氣調(diào)環(huán)境,可降低呼吸強度從而減少有機物的消耗,保持可滴定酸的含量水平。3%海藻酸鈉涂膜處理組可滴定酸含量比2%海藻酸鈉處理組低,可能是因為海藻酸鈉濃度太高,形成的膜太厚,導致鮮切芋艿產(chǎn)生無氧呼吸,消耗有機物所致。

圖7　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿可滴定酸含量的影響Fig.7　Effect of sodium alginate coating on titratable acid content of fresh-cut taro

2.8海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿TSS含量的影響

由圖8可看出,鮮切芋艿貯藏過程中TSS含量逐漸下降,尤以對照組下降最為顯著,貯藏10 d后可溶性固形物含量由7.64%下降為4.76%,而涂膜處理組TSS含量相對較高,以2%海藻酸鈉涂膜組含量最高,效果最好。原因可能是芋艿切分后,一方面,機械損傷會導致芋艿TSS含量降低;另一方面,芋艿切分后有氧呼吸速率加快,可溶性糖不斷分解同樣會導致芋艿TSS含量降低。海藻酸鈉涂膜可延緩芋艿的呼吸作用,使鮮切芋艿中TSS含量維持在較高水平,但并不是涂膜濃度越大越好,涂膜濃度太大可能會導致無氧呼吸,消耗可溶性糖類物質(zhì),導致可溶性固形物含量降低。

圖8　海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿TSS含量的影響Fig.8　Effect of sodium alginate coating on TSS content of fresh-cut taro

2.9海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿淀粉、可溶性糖和還原糖含量的影響

淀粉是葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵及α-1,6-糖苷鍵連結而成的高分子多糖物質(zhì),是芋艿中干物質(zhì)的主要成分。由表1可看出整個貯藏過程鮮切芋艿中淀粉含量都在不斷降低,且貯藏的前兩天對照組與處理組差異不顯著(p>0.05)。而可溶性糖和還原糖含量都呈現(xiàn)先降低后升高的變化趨勢,且都于貯藏的第4 d降到最低,其中對照組的含量相對較低。糖不僅是果蔬組織中重要的能量貯藏物質(zhì),還是果蔬呼吸作用的主要底物,果蔬采后的一切生命活動所需的能量和中間物質(zhì)主要來源于果蔬組織中糖類物質(zhì)的氧化分解過程。呈現(xiàn)這樣的變化趨勢,可能是因為芋艿切割后,組織結構遭到破壞,呼吸作用和各種代謝反應加快,加速糖類物質(zhì)的分解,導致可溶性糖和還原糖含量急劇降低,而后由于淀粉等多糖物質(zhì)的分解致使可溶性糖和還原糖含量升高。總的來說,2%海藻酸鈉涂膜處理鮮切芋艿可溶性糖和還原糖含量相對較高,而3%海藻酸鈉涂膜可能是因為膜太厚,導致切割芋艿產(chǎn)生無氧呼吸,消耗更多的糖類物質(zhì),所以可溶性糖和和還原糖含量比2%海藻酸鈉涂膜低。

3　結論

在(10±1) ℃的貯藏條件下,不同濃度海藻酸鈉涂膜對鮮切芋艿營養(yǎng)品質(zhì)和酶活性的影響結果是:與對照組相比,不同濃度海藻酸鈉涂膜可降低鮮切芋艿貯藏過程中PPO和POD的活性,顯著抑制鮮切芋艿的褐變,減少淀粉、可滴定酸和維生素C的降解,延緩失重,維持可溶性糖和還原糖的含量,保持鮮切芋艿的營養(yǎng)品質(zhì)。其中以2%海藻酸鈉涂膜處理效果較好,與對照組相比可延長保鮮期4 d。

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Effect of sodium alginate coating on storage of fresh-cut taro

WANG Mei,XU Li*,SONG Chang-jun,WANG Mei-fen,TANG Jing

(School of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

In order to control the browning and quality deterioration of fresh-cut taro and extend its shelf life,the effect of different concentrations sodium alginate coating on nutritional qualities and enzyme activities of fresh-cut taro was studied during storage at(10±1) ℃ by taking taro as raw material. The results showed that different concentrations sodium alginate coating could inhibit the activities of polyphenol oxidase(PPO)and peroxidase(POD)of fresh-cut taro,control browning,decrease degradation of starch,titratable acid and VC,delay weight loss ,maintain the content of soluble sugar and reducing sugar. The optimized concentration of sodium alginate was 2%,which extend shelf life 4 days compared with the control group.

fresh-cut taro;sodium alginate;browning;coating preservatio

2015-11-12

王梅(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：食品營養(yǎng)與安全，E-mail:1375898692@qq.com。

徐俐(1963-)，女，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工，E-mail：gzdxxuli@tom.com。

國家星火項目(2012GA820001)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)12-0320-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.052