王金鑫 楊福馨 司婉芳

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306)

荸薺(water chestnut)又名馬蹄、地栗、烏芋等，是一種營養(yǎng)與保健價值較高的蔬菜，通常食用其地下球莖，臨床上可用于痰熱咳嗽、咽喉疼痛、小便不利等癥[1]。但是對荸薺進(jìn)行去皮后，不僅會受到嚴(yán)重的機(jī)械損傷，且容易發(fā)生酶促褐變，影響食用品質(zhì)，極大地降低了商業(yè)價值[2]。目前，由于保鮮效果、資金投入、技術(shù)限制等原因，實際生產(chǎn)中大部分的保鮮方法依然較為傳統(tǒng)，如缸藏保鮮法、窯藏保鮮法、沙藏保鮮法、溶液保鮮法、堆藏保鮮法[3]等。這些方法雖然簡單方便，效果顯著，但是只適合家庭未去皮的荸薺儲藏，而不適合工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)前去皮的荸薺更受消費(fèi)者青睞，因此，如能解決鮮切荸薺的保鮮問題將會有巨大的市場前景。

前人對鮮切荸薺的保鮮已有一定的研究，有研究[4]用復(fù)合護(hù)色劑(0.2%植酸+0.1%L-半胱氨酸+0.25%醋酸鋅+1%雙乙酸鈉)處理鮮切荸薺保鮮效果良好；也有研究[5]采用強(qiáng)力安、次氯酸鈉及強(qiáng)力安與次氯酸鈉混合劑配制的殺菌液對荸薺進(jìn)行殺菌；此外，還有研究利用熱處理結(jié)合自發(fā)氣調(diào)包裝用于鮮切荸薺[6]的保鮮以及采用殼聚糖—葛根淀粉膜液涂膜處理鮮切荸薺[7]等等；用這些化學(xué)劑處理雖然具有一定效果，但是半胱氨酸、雙乙酸鈉等添加劑不僅會影響荸薺的口感和風(fēng)味，而且食用較多會影響身體健康；涂膜處理雖然也有效果，但是涂膜處理操作較為復(fù)雜，當(dāng)前還不適用于工業(yè)中大量生產(chǎn)；因此這些化學(xué)手段通常由于成本較高、效率低或者對健康有危害而被限制[8]。因此，如果能用一種綠色安全的溶液來處理鮮切荸薺才符合當(dāng)前發(fā)展趨勢。

引起荸薺品質(zhì)變壞的主要原因是酶促褐變及微生物的作用，食鹽、白糖、白醋等溶液浸泡處理可以通過調(diào)節(jié)滲透壓的方式來使微生物失水死亡，而且還能降低酶促褐變中酶的活性，從而在一定程度上延緩鮮切荸薺的褐變，可利用這些原理對鮮切荸薺進(jìn)行預(yù)處理。本課題利用家庭調(diào)味品白砂糖、食鹽、白醋等配制保鮮液，通過單因素試驗并結(jié)合正交試驗得到最佳保鮮液配比，利用實驗室自制的低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)薄膜包裝鮮切荸薺，以期找到一種安全健康的延長其貨架期的處理方法。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮荸薺：上海海洋大學(xué)附近農(nóng)貿(mào)市場；

無碘鹽：食品級，上海中鹽莫頓鹽業(yè)有限公司；

白砂糖：食品級，上海市糖業(yè)煙酒(集團(tuán))有限公司；

食用白醋：食品級，總酸含量≥5.0 g/100 mL，上海鼎豐釀造食品有限公司；

LDPE薄膜：厚度0.062 5 mm、水蒸氣透過系數(shù)1.625×10-13g/(m·s·Pa)、氧氣透過量26 445.582 cm3/(m2·24 h·MPa)，實驗室自制；

濃鹽酸、甲醇：分析純，上海海洋大學(xué)提供；

聚乙二醇6000、無水乙酸鈉、聚乙二醇辛基苯基醚：分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮：分析純，上海阿拉丁生化科技有限公司；

鄰苯二酚：分析純，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

電子天平：SZ-A30002型；諸暨市超澤衡器設(shè)備有限公司；

塑料薄膜封口機(jī)：FR-300A型，上海翔一包裝機(jī)械有限公司；

硬度測試儀：HL-600型，上海倫捷機(jī)電儀表有限公司；

色差分析儀：NR1103nh型，蘇州諾威特測控科技有限公司；

冷凍離心機(jī)：H1850R型，長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；

紫外分光光度計：T6型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

手持式折射儀：WYY-T型，成都豪創(chuàng)光電儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 單因素試驗 以前期預(yù)試驗為基礎(chǔ)，分別用食鹽、白糖和白醋溶液對鮮切荸薺進(jìn)行保鮮處理；以清水處理為對照，稱取不同質(zhì)量的食鹽、白糖、白醋，分別溶于蒸餾水配制成濃度為40，60，80，100，120 g/L的食鹽保鮮液、濃度為1，3，5，7，10 g/L的白糖保鮮液、濃度為10，40，70，100，130 g/L的白醋保鮮液。挑選無機(jī)械損傷、無腐爛變質(zhì)的新鮮荸薺清洗去皮后立即放入保鮮液中浸泡，15 min后取出晾干，每個處理取4個平行，用LDPE包裝袋包裝密封后置于室溫中貯藏，每袋包裝50 g果肉，分別在第2、4、6、8、10天測定樣品的總色差(△E值)和失重率，并對其感官質(zhì)量進(jìn)行評價，結(jié)果取平均值。

1.3.2 正交試驗 在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取保鮮效果較好的濃度水平進(jìn)行四因素三水平正交試驗，以鮮切荸薺貯藏6 d后綜合評分(通過△E值、失重率和感官評分加權(quán)平均得到，加權(quán)系數(shù)分別為0.3，0.3，0.4)為評價指標(biāo)，篩選出處理鮮切荸薺的最佳保鮮劑配方。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 失重率的測定 貯藏期間每隔1 d對鮮切荸薺進(jìn)行稱重，并記錄其質(zhì)量變化情況。失重率按式(1)計算[9]：

(1)

式中：

W——失重率，%；

m——包裝前荸薺的質(zhì)量，g；

mi——存放第i天荸薺的質(zhì)量，g。

1.4.2 硬度的測定 參照文獻(xiàn)[10]3-5。

1.4.3 總色差的測定 將色差儀緊貼于待測鮮切荸薺的表面，測出鮮切荸薺的亮度值L*、紅綠值a*和黃藍(lán)值b*，按式(2)計算鮮切荸薺的總色差[11]。

(2)

式中：

△E——總色差；

△L*——樣品與標(biāo)準(zhǔn)品明度的差值；

△a*——樣品與標(biāo)準(zhǔn)品紅綠的差值；

△b*——樣品與標(biāo)準(zhǔn)品黃藍(lán)的差值。

1.4.4 可溶性固形物(TSS)的測定 取鮮切荸薺樣品經(jīng)高速(2 000 r/min)離心勻漿后用紗布過濾得到果汁用手持式折射儀進(jìn)行測定[10]20-22。

1.4.5 總酚含量的測定 參照文獻(xiàn)[12]44-46，以每克荸薺在波長280 nm處吸光值表示總酚含量，即OD280/g。

1.4.6 多酚氧化酶(PPO)活性的測定 參考文獻(xiàn)[12]103-105。

1.4.7 感官評定 由10名專業(yè)人員根據(jù)產(chǎn)品是否脹袋、色澤、氣味和狀態(tài)等進(jìn)行感官評價[13]，每隔1 d評定一次，感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 食鹽濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由于空白樣品(CK)在包裝第6天后已經(jīng)發(fā)生了較為嚴(yán)重的腐爛變質(zhì)，故對空白處理的鮮切荸薺只測其前6 d的指標(biāo)。由圖1(a)可知，鮮切荸薺在儲藏期間的失重率隨時間的

表1 鮮切荸薺感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation criteria for fresh cut water chestnut

延長而逐漸增加，而且與食鹽溶液濃度有關(guān)，在食鹽溶液濃度為60～80 g/L時失重率相對較低。但由圖1(b)可以看出，當(dāng)食鹽濃度為80～120 g/L時，其總色差增長的幅度均相對較小，這意味著食鹽溶液80～120 g/L能有效延緩鮮切荸薺的褐變。由圖1(c)可知，當(dāng)食鹽濃度為 80～100 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當(dāng)食鹽濃度較低時，荸薺儲藏第6天后就會發(fā)生不同程度的腐爛，并產(chǎn)生發(fā)酵氣味，當(dāng)食鹽濃度>100 g/L時，鮮荸薺的氣味會受到食鹽的影響。表明食鹽在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質(zhì)，但是濃度不宜過高。

2.2 白糖濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由圖2(a)可知，鮮切荸薺的失重率在白糖濃度為1～3 g/L 時失重率會較空白組低，但當(dāng)白糖濃度>5 g/L后，其

圖1 食鹽溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 1 Effects of various salt solutions on △E, weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

失重率較空白組高，表明適當(dāng)?shù)陌滋侨芤禾幚砟苡行p少鮮切荸薺的水分散失。由圖2(b)可知，當(dāng)白糖濃度為3 g/L時，其總色差增長的幅度最小，說明白糖溶液能有效延緩鮮切荸薺的褐變，在3 g/L左右效果達(dá)到最佳。由圖2(c)可知，當(dāng)白糖濃度為3 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當(dāng)白糖濃度較低時，其感官評分較高，但是隨著白糖濃度的增加，鮮切荸薺的品質(zhì)會發(fā)生下降，可能是白糖為荸薺表面的微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，促使了荸薺的變質(zhì)；表明白糖溶液在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質(zhì)，但是要保持較低的白糖濃度，否則會影響鮮切荸薺的儲藏品質(zhì)。

2.3 白醋濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由圖3(a)可知，當(dāng)白醋濃度達(dá)到為100 g/L時，能顯著降低鮮切荸薺的失重率，這表明合適濃度的白醋溶液浸泡處理能減少荸薺的水分散失，延緩失重。由圖3(b)可知，當(dāng)白醋濃度逐漸增大至100～130 g/L時，其總色差增長的幅度都比較小，說明白醋溶液能有效延緩鮮切荸薺的褐變，在70～130 g/L時效果較好。由圖3(c)可知，當(dāng)白醋濃度為100 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當(dāng)白醋濃度較低時，鮮切荸薺的感官評分較低，當(dāng)白醋濃度>100 g/L時，鮮切荸薺的評分有一定的降低。表明白醋溶液在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質(zhì)，但是當(dāng)濃度較高時其自身氣味會影響鮮切荸薺的品質(zhì)。

圖2 白糖溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 2 Effects of various sugarsolutions on △E, weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

2.4 鮮切荸薺保鮮工藝條件的篩選

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，取效果最好的水平進(jìn)行四因素三水平正交試驗，試驗因素水平見表2，試驗結(jié)果和方差分析見表3、4。由表3、4可知，各因素對鮮切荸薺保鮮效果的影響主次為B>A>C>D，即白糖的影響最大，具有顯著性(P<0.05)，其次為食鹽、白醋，浸泡時間的影響最小，與單一保鮮液處理相比，復(fù)合保鮮液處理使鮮切荸薺評分較高。鮮切荸薺的最優(yōu)工藝組合方為A1B2C2D3，即食鹽濃度80 g/L、白糖濃度3 g/L、白醋濃度100 g/L、浸泡時間15 min，以此配方進(jìn)行驗證實驗，測得此配方處理鮮切荸薺6 d 后的綜合評分為9.01，較正交試驗中的處理組均高，說明正交試驗結(jié)果較為可靠。

圖3 白醋溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 3 Effects of various white vinegar solutions on △E weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

2.5 最優(yōu)復(fù)合保鮮液對鮮切荸薺品質(zhì)的影響

2.5.1 硬度 由圖4可知，在儲藏期間，處理組的硬度一直較對照組高，貯藏6 d時，處理組硬度為初始硬度的92.8%，而對照組僅為初始硬度的59.5%，之后對照組已經(jīng)發(fā)生腐爛，說明復(fù)合保鮮液的浸泡處理可有效延緩硬度的下降，可能是食鹽和白醋具有一定的殺菌作用，可減少微生物對鮮切荸薺結(jié)構(gòu)的破壞，也可能是白醋可以抑制荸薺中果膠酶的活性，減緩了細(xì)胞壁的降解，從而維持鮮切荸薺的硬度。

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthognal test

表3 鮮切荸薺復(fù)合保鮮正交試驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test for compound preservation solution of fresh-cut water chestnut

表4 正交試驗結(jié)果方差分析表?Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

圖4 復(fù)合保鮮液對鮮切荸薺硬度的影響Figure 4 Effects of compound preservative solution on hardness of fresh-cut water chestnut

2.5.2 失重率 由圖5可知，整個貯藏過程中，鮮切荸薺的失重率在逐漸上升，空白組與處理組相比失重較為明顯，第6天時，對照組失重率達(dá)2.0%，而處理組僅1.6%，在第6天后，空白組發(fā)生腐爛，已無法正常測量其失重率，可能是處理組經(jīng)復(fù)合保鮮液浸泡表面形成了薄膜，可減少水分的揮發(fā)，也可能是復(fù)合保鮮液具有殺菌功能，防止組織細(xì)胞的破環(huán)，從而降低其失重率。

圖5 復(fù)合保鮮液對鮮切荸薺失重率的影響Figure 5 Effects of compound preservative solution on weight loss of fresh-cut water chestnut

2.5.3 △E值 荸薺去皮時受到機(jī)械損傷，組織細(xì)胞的完整性被破壞，酶與底物的區(qū)域化結(jié)構(gòu)同時遭到破壞，使酶與底物直接接觸，由于O2的作用容易導(dǎo)致酶促褐變[13]。由圖6可知，隨著時間的推移，鮮切荸薺的褐變程度也在逐漸加深，但處理組的△E值一直低于空白組，說明復(fù)合保鮮液能顯著抑制鮮切荸薺的褐變；一方面可能鹽、糖、醋能有效降低荸薺表面的pH或者其本身可螯合PPO酶活性中心的金屬離子來抑制酶活性來達(dá)到護(hù)色效果；另一方面可能是鹽、糖、醋能有效抑制微生物的繁殖從而減緩其品質(zhì)劣變[14]。

2.5.4 可溶性固形物 荸薺在采摘去皮后其組織細(xì)胞依然會進(jìn)行呼吸作用，由于缺少外界的能源供應(yīng)，糖類物質(zhì)會被大量消耗分解。由圖7可知，可溶性固形物在鮮切荸薺的儲藏過程中不斷降低，并且呈先快后慢的趨勢，可能是開始組織細(xì)胞通過消耗自身的營養(yǎng)物質(zhì)來為細(xì)胞的呼吸作用提供能量，于是組織中的可溶性固形物含量逐漸降低，但與對照組相比，處理組的可溶性固形物含量均較高，可能是經(jīng)過復(fù)合保鮮液處理，鮮切荸薺的細(xì)胞呼吸強(qiáng)度會受到抑制，同時，表面微生物也不易繁殖，使得可溶性固形物含量降低幅度較對照組小，后期可溶性固形物降低速度減慢也可能是組織細(xì)胞的呼吸作用得到了抑制。

圖6 保鮮液對鮮切荸薺△E的影響Figure 6 Effects of compound preservative solution on △E of fresh-cut water chestnut

圖7 保鮮液液對鮮切荸薺可溶性固形物的影響Figure 7 Effects of compound preservative solution on soluble solid of fresh-cut water chestnut

2.5.5 總酚含量 酚類物質(zhì)是酶促褐變的關(guān)鍵底物[13]，一般在果蔬生長發(fā)育中合成，但若采后處理不當(dāng)造成機(jī)械損傷，或在脅迫環(huán)境中也能誘導(dǎo)酚類物質(zhì)的合成[15]。如圖8所示，荸薺在去皮后，酚類物質(zhì)會出現(xiàn)較多且呈上升的趨勢；處理組的總酚含量高于對照組說明此最優(yōu)復(fù)合保鮮劑可保持鮮切荸薺貯藏過程中總酚的含量，從而達(dá)到抑制鮮切荸薺酶促褐變的效果。

2.5.6 多酚氧化酶 多酚氧化酶(PPO)是果蔬中酚類代謝的關(guān)鍵酶類，其活性與果蔬的褐變顯著相關(guān)[16]。果蔬中酚類物質(zhì)容易在空氣中O2的作用下被PPO催化氧化成醌類物質(zhì)，醌類物質(zhì)再進(jìn)一步聚合成褐色素，導(dǎo)致果蔬褐變，PPO活性增加，酚酶區(qū)域化結(jié)構(gòu)遭到破壞，很容易發(fā)生褐變[17]。圖9表明，鮮切荸薺從貯藏的第2天開始，PPO活性開始快速增加，但是經(jīng)過復(fù)合保鮮液處理過的鮮切荸薺的PPO活性明顯比空白組低，說明復(fù)合保鮮液能明顯降低鮮切荸薺儲藏過程中的PPO活性，從而抑制鮮切荸薺在儲藏過程中的褐變。

圖8 保鮮液對鮮切荸薺總酚含量的影響Figure 8 Effects of compound preservative solution on total phenol content of fresh-cut water chestnut

圖9 保鮮液對鮮切PPO活性量的影響Figure 9 Effects of compound preservative solution on PPO activity of fresh-cut water chestnut

3 結(jié)論

(1) 本試驗是在室溫條件下，通過單因素試驗結(jié)合正交試驗，得到鮮切荸薺保鮮的復(fù)合保鮮液的最佳配方為80 g/L食鹽+3 g/L白糖+100 g/L白醋，最佳浸泡時間15 min。復(fù)合保鮮液中的鹽、糖、醋具有互補(bǔ)性，相比單一保鮮液處理的保鮮效果好，和清水處理的鮮切荸薺相比，復(fù)合保鮮液的處理可有效延長鮮切荸薺儲藏期6 d以上。

(2) 本試驗采取簡單易得的綠色保鮮劑進(jìn)行處理，相對安全，且效果較為顯著，研究結(jié)果與前人對鮮切山藥[13]和鮮切馬鈴薯[18]的研究結(jié)果一致，與前人利用草酸處理去皮荸薺[19]以及利用異抗壞血酸等處理鮮切荸薺[20]的研究結(jié)果相近，但本試驗是在常溫情況下進(jìn)行，且保鮮液更加安全易得，具有一定的優(yōu)勢。

(3) 本試驗的保鮮液對鮮切荸薺的褐變具有較好的抑制作用，還可顯著延長鮮切荸薺的保鮮期，但本試驗中尚有不足之處：試驗過程中隨著天氣的變化，空氣溫度與濕度都會相應(yīng)變化，難以完全控制等。要從根本上解決鮮切荸薺的褐變問題，可以嘗試通過轉(zhuǎn)基因的方式來改變褐變的源頭。