海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿保鲜效果的影响

王　梅,徐　俐,宋长军,王美芬,汤　静

(贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)



海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿保鲜效果的影响

王梅,徐俐*,宋长军,王美芬,汤静

(贵州大学酿酒与食品工程学院,贵州贵阳 550025)

为了延缓鲜切芋艿的褐变和品质劣变,延长其保鲜期。以芋艿为原料,在(10±1) ℃的贮藏条件下,研究不同浓度海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿营养品质和酶活性的影响。结果表明:与对照组相比,不同浓度海藻酸钠涂膜可降低鲜切芋艿贮藏过程中多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,显著抑制鲜切芋艿的褐变,减少淀粉、可滴定酸和维生素C的降解,延缓失重,维持可溶性糖和还原糖的含量,保持鲜切芋艿的营养品质。其中以2%海藻酸钠涂膜处理效果较好,与对照组相比可延长保鲜期4 d。

鲜切芋艿,海藻酸钠,褐变,涂膜保鲜

芋艿[Taroesculenta(L.)S.chott]俗名芋头,天南星科、芋属,单子叶多年生草本植物,在我国栽培历史悠久,以珠江流域和台湾省种植最多,近年来,随着需求量的增加,山东、福建、广西、云南、贵州等地也开始大面积种植[1]。芋艿皮薄、肉质厚,含有丰富的碳水化合物,钙、磷、铁等矿质元素及总酚和黄酮类化合物含量较高[2],中医认为芋艿有益胃宽肠、消炎镇痛、益气补肾等功效,可治疗胃痛、慢性肾炎等疾病[3],其抗氧化性高,可清除DPPH和ABTS自由基,预防糖尿病,降低胆固醇[4-6]。但芋艿表面有一层难以清除的皮毛,人手接触后会导致皮肤瘙痒,给家庭食用带来不便,也限制了芋艿的产业化发展。

鲜切果蔬是指新鲜果蔬经清洗、去皮、切割、保鲜、包装等处理后,使产品保持新鲜状态,可供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新型果蔬加工制品[7]。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,鲜切芋艿也越来越受消费者青睐。但芋艿在加工过程中由于清洗、去皮、切割等工序,组织结构受到损伤,细胞完整性破坏,酶与底物的区域化结构也遭到破坏,导致酶与底物直接接触,在空气中氧气的作用下发生酶促褐变,同时细胞汁液外流,使鲜切芋艿更易受到微生物的污染,呼吸作用和代谢反应加快,褐变和品质劣变等大大降低了鲜切芋艿的食用价值和商品价值[8]。海藻酸钠安全性高,具有良好的分散性、保湿性、抗菌性、成膜性和透气性等特点,被广泛应用于食品保鲜,可抑制食品的褐变,减少营养损失,延长食品保鲜期[9]。目前,海藻酸钠对鲜切芋艿的保鲜作用还未见报道。本实验使用不同浓度的海藻酸钠对鲜切芋艿进行涂膜处理,研究鲜切芋艿贮藏期间的褐变控制效果及各营养指标的变化情况,以期解决鲜切芋艿易褐变腐烂等问题,为鲜切芋艿的加工及贮藏保鲜提供一定的理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

芋艿品种香芋,购于贵阳市花溪区徐家冲农贸市场;海藻酸钠食品级;柠檬酸分析纯。

JM-A2003电子天平诸曁市超泽衡器设备有限公司;DZKW-4型电子恒温水浴锅余姚电讯仪表实业公司;METTLER AE100型分析天平梅特勒-托利多仪器上海有限公司;DHG-9240A型电热干燥箱上海精宏实验设备有限公司;T6紫外可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司;PAL-1型手持式折光仪广州市爱宕科学仪器有限公司;TGL-20M台式高速冷冻离心机长沙迈佳森仪器设备有限公司;FHM-1果实硬度计日本竹村电机制作所。

1.2实验方法

挑选新鲜、色泽正常、无机械伤、无腐烂变质的芋艿为原材料,清洗,去皮,切分成0.5 cm左右的切片,随机分成4组,分别在浓度为1%、2%和3%的海藻酸钠溶液(用3%柠檬酸溶液配制)中浸泡2 min,以3%柠檬酸溶液中浸泡2 min为对照(CK)。处理好的芋艿切片自然晾干后,分别置于四面有孔的塑料托盘中,用0.02 mm厚聚乙烯薄膜包装,于(10±1) ℃冷藏柜中贮藏,分别于贮藏的第0、2、4、6、8、10 d随机取样进行观察测定,每个处理重复3次。

1.3测定指标与方法

硬度:果实硬度计测定,测头直径5 mm,长10 mm;可溶性固形物(TSS):采用手持折光仪测定;可滴定酸含量:酸碱滴定法;淀粉含量:碘-淀粉比色法;可溶性糖含量:蒽酮比色法;还原糖含量:3,5-二硝基水杨酸法;多酚氧化酶(PPO)活性:采用邻苯二酚法;过氧化物酶(POD)活性:采用愈创木酚法。以上指标的测定均参照曹建康等[10]的方法;失重率:称重法;维生素C含量:钼蓝比色法[11];褐变度:参照消光值法[12],结果以A410×10表示。以上各指标均重复3次。

1.4数据分析

采用Excel 2011进行数据统计及标准偏差的计算;Origin 9.0制图;SPSS 17.0进行数据分析。

2　结果与分析

2.1海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿失重率的影响

失重率是评价鲜切产品贮藏期间品质好坏的一个重要指标。由图1可看出,在整个贮藏过程中,鲜切芋艿的失重率在不断上升,其中贮藏前两天,处理组与对照组失重率的变化几乎相同。贮藏至第4 d,鲜切芋艿失重率变化缓慢,之后失重率均以较快的速度增长,且对照组大于处理组,第10 d时对照组失重率达1.49%,其原因是因为处理组经海藻酸钠涂膜减少了水分的散失。说明海藻酸钠薄膜能较好地保持鲜切芋艿的水分及新鲜度,其中3%海藻酸钠涂膜的失重率较低。

图1　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿失重率的影响Fig.1　Effect of sodium alginate coating on the weight loss rate of fresh-cut taro

2.2海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿硬度的影响

新鲜果蔬经过清洗、整理、切分后,一方面,细胞组织大面积暴露在空气中,失水作用加快,导致细胞膨压下降,鲜切果蔬的结构特性发生改变,对其硬度产生影响[13];另一方面,果蔬组织受到切分等伤害后,外界环境胁迫因子会诱导果蔬组织在伤口及其附近形成愈伤组织,产生木栓质或木质素,木栓质或木质素是植物体细胞壁中纤维素的组成成分,可增加植物体的刚性,使植物体的硬度增大[14]。由图2可看出,整个贮藏过程对照组与处理组的硬度不断增大,其中以对照组的硬度变化最快,实验过程中也发现对照组失水及木质化较为严重。而涂膜处理组则因其表面形成的薄膜可减少水分的散失及木质素的形成,保持了细胞的膨压及芋艿的脆性,结果以2%海藻酸钠涂膜处理效果较好。

图2　不同浓度海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿硬度的影响Fig.2　Effect of sodium alginate coating on hardness of fresh-cut taro

2.3海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿褐变度的影响

褐变度是反应鲜切芋艿褐变程度的一个直观指标。由图3可知,随着贮藏时间的延长,鲜切芋艿的褐变强度均呈上升趋势,对照组与处理组差异极显著(p<0.01),此结果与谭谊谈等[15]人的研究结果相似。对照组贮藏至第2 d时就有褐变发生,贮藏至第6 d时已失去食用价值;而处理组贮藏至第4 d时才有轻微褐变,贮藏至第10 d时还具有食用价值。整个贮藏过程中,对照组褐变度远远大于处理组,主要是因为处理组经海藻酸钠涂膜,在鲜切芋艿表面形成一层薄膜,阻止空气中O2的进入,从而防止褐变的发生,有效抑制了鲜切芋艿的褐变。从图3也可看出,不同浓度的海藻酸钠涂膜,褐变抑制效果也有所不同,涂膜浓度越大,褐变抑制效果越好,但在实际生产中,涂膜浓度太大,鲜切芋艿表面形成一层厚厚的黏液膜,不仅影响鲜切芋艿的感官效果,还会导致芋艿组织产生无氧呼吸,形成不良气味,更易造成产品腐烂变质。实验结果表明2%和3%海藻酸钠涂膜对褐变度的抑制效果相差不大,综合考虑,防止鲜切芋艿褐变的最适海藻酸钠浓度为2%。

图3　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿褐变度的影响Fig.3　Effect of sodium alginate coating on the browning degree of fresh-cut taro

2.4海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿PPO活性的影响

PPO是表征鲜切果蔬褐变强度的一个重要指标,是酚类物质氧化的关键酶[16]。芋艿中的主要酚类物质是绿原酸和酪氨酸[17],芋艿切分后很容易发生褐变。由图4可看出,在整个贮藏过程中,鲜切芋艿PPO活性呈现先上升后小幅度下降,而后又以较大速率上升,最后稍有下降的波动趋势,与褐变度的变化相对应,PPO活性以较大速率增长时,褐变的程度也越来越严重;另外,此变化趋势还可能与芋艿中酚类物质的变化有关。整个贮藏过程中,对照组PPO活性变化较大,一直处于较高水平,而3%海藻酸钠涂膜处理的鲜切芋艿PPO活性一直处于较低水平,直至贮藏的第10 d,活性仍较低,为46.847 U/(g·mf),是对照组的41.7%。

图4　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿PPO活性的影响Fig.4　Effect of sodium alginate coating on the PPO activities of fresh-cut taro

2.5海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿POD活性的影响

POD属于果蔬体内的氧化酶系统,能有效地清除和阻止高浓度氧的积累,以防止其对细胞膜的伤害,防止膜脂的过氧化作用[18]。在逆境如机械损伤、衰老、低温、高温等出现时,POD作用失调,导致有毒性的自由基大量积累,从而引起褐变的发生[19],另一方面POD能催化氧化儿茶酚、花青素和类黄酮等酚类物质发生酶促反应而导致果蔬褐变。由图5可看出,整个贮藏过程中,鲜切芋艿POD的活性呈现先上升后下降的趋势,其变化趋势与褐变度的变化趋势有所不同,可能是因为芋艿中主要的酚类物质与PPO结合而非POD,表明参与鲜切芋艿酶促褐变的主要酚酶是PPO,其中3%海藻酸钠涂膜处理的鲜切芋艿POD活性从第6 d开始又呈现缓慢上升趋势,可能是实验操作环境温度较高或芋艿产生无氧呼吸所致。对照组与处理组均于贮藏的第2 d达到活性高峰,整个贮藏过程中,对照组POD活性较高,3%海藻酸钠涂膜处理的鲜切芋艿POD活性较低,且3%海藻酸钠涂膜处理的鲜切芋艿于贮藏的第6 d达到活性低峰,说明海藻酸钠涂膜处理能显著降低鲜切芋艿POD的活性。

图5　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿POD活性的影响Fig.5　Effect of sodium alginate coating on the POD activities of fresh-cut taro

2.6海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿VC含量的影响

维生素C含量是评价鲜切果蔬营养品质的一个重要指标,与果蔬的新鲜度密切相关,VC含量越高,产品新鲜度越好。由图6可看出,整个贮藏过程中,VC含量呈下降趋势,对照组与处理组相比,下降较为迅速,最终结果以2%海藻酸钠涂膜处理组VC含量较高。其原因可能是因为处理组经海藻酸钠涂膜,在鲜切芋艿表面形成一层薄膜,阻止空气中O2的进入和呼出的CO2的排出,形成一个微气调环境,从而降低呼吸强度,减少营养物质的消耗。另外,VC对抑制产品褐变具有相辅相成的作用,其作用方式主要是将醌还原为无褐化形式的酸,自身形成脱氢抗坏血酸,维持一个还原性较高的环境,抑制酚的氧化[20];同时,VC作为一种金属离子螯合剂,可螯合PPO酶活性中心的Cu2+,抑制PPO酶活,达到抑制褐变的效果。

图6　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿VC含量的影响Fig.6　Effect of sodium alginate coating on the VC content of fresh-cut taro

表1　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿淀粉、可溶性糖和还原糖含量的影响

注:同行不同字母表示差异显著,p<0.05,n=3。

2.7海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿可滴定酸含量的影响

由图7可知,鲜切芋艿在整个贮藏过程中,无论是对照组还是处理组,可滴定酸含量均呈下降趋势,其中以对照组的变化最为明显,可滴定酸含量一直处于较低水平,而2%海藻酸钠涂膜处理的鲜切芋艿可滴定酸含量一直处于较高水平,与对照组差异极显著(p<0.01)。这可能是因为芋艿切割后,组织受到损伤,影响了正常的生理代谢,可滴定酸作为代谢底物被不断氧化分解所致[21]。而经涂膜处理的鲜切芋艿,由于其表面形成的微气调环境,可降低呼吸强度从而减少有机物的消耗,保持可滴定酸的含量水平。3%海藻酸钠涂膜处理组可滴定酸含量比2%海藻酸钠处理组低,可能是因为海藻酸钠浓度太高,形成的膜太厚,导致鲜切芋艿产生无氧呼吸,消耗有机物所致。

图7　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿可滴定酸含量的影响Fig.7　Effect of sodium alginate coating on titratable acid content of fresh-cut taro

2.8海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿TSS含量的影响

由图8可看出,鲜切芋艿贮藏过程中TSS含量逐渐下降,尤以对照组下降最为显著,贮藏10 d后可溶性固形物含量由7.64%下降为4.76%,而涂膜处理组TSS含量相对较高,以2%海藻酸钠涂膜组含量最高,效果最好。原因可能是芋艿切分后,一方面,机械损伤会导致芋艿TSS含量降低;另一方面,芋艿切分后有氧呼吸速率加快,可溶性糖不断分解同样会导致芋艿TSS含量降低。海藻酸钠涂膜可延缓芋艿的呼吸作用,使鲜切芋艿中TSS含量维持在较高水平,但并不是涂膜浓度越大越好,涂膜浓度太大可能会导致无氧呼吸,消耗可溶性糖类物质,导致可溶性固形物含量降低。

图8　海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿TSS含量的影响Fig.8　Effect of sodium alginate coating on TSS content of fresh-cut taro

2.9海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿淀粉、可溶性糖和还原糖含量的影响

淀粉是葡萄糖以α-1,4-糖苷键及α-1,6-糖苷键连结而成的高分子多糖物质,是芋艿中干物质的主要成分。由表1可看出整个贮藏过程鲜切芋艿中淀粉含量都在不断降低,且贮藏的前两天对照组与处理组差异不显著(p>0.05)。而可溶性糖和还原糖含量都呈现先降低后升高的变化趋势,且都于贮藏的第4 d降到最低,其中对照组的含量相对较低。糖不仅是果蔬组织中重要的能量贮藏物质,还是果蔬呼吸作用的主要底物,果蔬采后的一切生命活动所需的能量和中间物质主要来源于果蔬组织中糖类物质的氧化分解过程。呈现这样的变化趋势,可能是因为芋艿切割后,组织结构遭到破坏,呼吸作用和各种代谢反应加快,加速糖类物质的分解,导致可溶性糖和还原糖含量急剧降低,而后由于淀粉等多糖物质的分解致使可溶性糖和还原糖含量升高。总的来说,2%海藻酸钠涂膜处理鲜切芋艿可溶性糖和还原糖含量相对较高,而3%海藻酸钠涂膜可能是因为膜太厚,导致切割芋艿产生无氧呼吸,消耗更多的糖类物质,所以可溶性糖和和还原糖含量比2%海藻酸钠涂膜低。

3　结论

在(10±1) ℃的贮藏条件下,不同浓度海藻酸钠涂膜对鲜切芋艿营养品质和酶活性的影响结果是:与对照组相比,不同浓度海藻酸钠涂膜可降低鲜切芋艿贮藏过程中PPO和POD的活性,显著抑制鲜切芋艿的褐变,减少淀粉、可滴定酸和维生素C的降解,延缓失重,维持可溶性糖和还原糖的含量,保持鲜切芋艿的营养品质。其中以2%海藻酸钠涂膜处理效果较好,与对照组相比可延长保鲜期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，硕士研究生，研究方向：食品营养与安全，E-mail:1375898692@qq.com。

徐俐(1963-)，女，教授，研究方向：农产品贮藏与加工，E-mail：gzdxxuli@tom.com。

国家星火项目(2012GA820001)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)12-0320-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.052