烫漂处理对鲜藤椒PPO钝化效果和总酚含量的影响

张艳，何飞，龚霞，曾攀，陈政，吴银明

四川省植物工程研究院（内江 641200）

藤椒（Zanthoxylum armatum‘tengjiao’）是竹叶花椒的一个优良栽培品种，属于芸香科（Rutaceae）花椒属（Zanthoxylum）多年生木本植物，在我国广泛种植。藤椒具备杀虫、除湿、保肝、降血糖、止痒、散寒等多种功效[1-2]，藤椒中的花椒多酚类物质有抗氧化、抑菌、镇痛、降血糖、抗炎等生理活性[3-7]，是一种传统的食药两用植物。因此，在加工贮藏中尽可能多地保留多酚类化合物能够提高藤椒的食用价值和药用价值。

采摘后的藤椒，一部分被用于鲜食，一部分被用于烘干等初加工。新鲜藤椒清香气浓郁，风味独特，鲜食藤椒在川菜等菜系中需求量较大，但新鲜藤椒极易受酶、微生物、水分、光照等影响发生褐变、发霉变质，贮藏期短。果蔬在保鲜贮藏和干燥初加工过程[8-9]中体内的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）能催化发生氧化反应，PPO催化多酚类物质[10]氧化生成醌类物质，经一系列的氧化缩合反应将醌类物质转变成褐色聚合物，从而引起果蔬感官品质的褐变和劣变，果蔬中多酚类物质含量也随之下降。因此，不论藤椒在鲜品贮藏还是干燥初加工前，都有必要对采收的藤椒立即进行PPO钝化处理。热水烫漂、蒸汽烫漂、微波烫漂为常用的3种酶钝化处理方式[11-12]，烫漂处理不但可以钝化造成果蔬品质劣变的酶，还具有杀菌作用，可减少微生物，延长货架期。此外，对消除细胞间空气也有积极作用[13]，能提高热传质速率、防止氧化。在青花椒的质量控制研究中，有研究采用水浴烫漂[14]、高温蒸汽烫漂[15]、微波烫漂[16]等方法，表明烫漂处理对青花椒的酶活性、感官品质、褐变度、VC含量、叶绿素含量、风味物质含量等指标具有显著的影响。但不同酶钝化处理方法对藤椒的PPO活性和多酚类物质含量的影响未见报道。试验将新鲜采摘的藤椒通过水浴、蒸汽、微波3种烫漂处理，测定PPO活性和贮藏5 d后的总酚含量，处理组与未经烫漂处理而直接储藏的藤椒（CK）进行比较，使其总酚含量得到最大程度的保留，从而找到一种鲜藤椒的采后PPO钝化处理方法，为藤椒初加工提供参考。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

新鲜藤椒，6月底从四川省植物工程研究院资中试验基地采收，经四川省植物工程研究院林果研究所鉴定，属芸香科花椒属竹叶花椒种藤椒（Zanthoxylum armatum‘tengjiao’）。选择颗粒完整饱满无损伤、色泽鲜绿、无变质虫害的花椒果实。

邻苯二酚、福林酚试剂、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、乙醇、氢氧化钠、碳酸钠（分析纯，成都科隆化学品有限公司）；没食子酸（分析纯，国药化学试剂有限公司）。

1.2 主要仪器与设备

MWBLXE1ACM小米家用小型微波炉（纯米科技股份有限公司）；752紫外可见分光光度计（上海奥普勒仪器有限公司）；JJ-2B组织捣碎机（上海达洛科学仪器有限公司）；HH-8恒温水浴锅（金坛区金城致诺实验仪器厂）；HT190R高速冷冻离心机（湖南湘仪实验仪器有限公司）；AB-L分析天平（美国梅特勒-托利多公司）。

1.3 方法

1.3.1 酶钝化处理

将鲜藤椒洗净晾干表面水分，称取100.0 g鲜藤椒，分别进行不同方式的烫漂处理，每个处理重复3次。

水浴烫漂：设置烫漂时间20 s，处理温度分别设置为40，60，80和100 ℃，以筛选适宜的温度；在适宜温度时分别处理5，10，15，20，25，30，35和40 s。

蒸汽烫漂：在不锈钢蒸屉上放置纱布和温度计，待温度升高至100 ℃时，在纱布上放置藤椒，分别处理5，10，15，20，25，30，35和40 s。

微波烫漂：需测定微波炉各档的实际功率。用带盖的玻璃容器盛1 000 mL蒸馏水（为减少蒸发量，水温须低于20 ℃），在不同功率下微波加热2 min，测定加热前后的水温，按式（1）计算出实际功率[17]。

式中：P为实际功率，W；c为水的比热容，4.19 J/（kg·℃）；m为容器中水的质量，g；T2为水的加热后温度，℃；T1为水的加热前温度，℃；t为时间，s。

测量后得出，微波炉的低档、中低档、中档、中高档和高档的实际功率分别是110，235，350，480和670 W。

将鲜藤椒放置于玻璃盘内再放入微波炉，设定处理时间30 s，分别设定不同功率（110，235，350，480和670 W），以筛选出适宜微波功率；在适宜功率分别处理10，20，30，40和60 s。

采用不同方式烫漂后，立刻冷却样品，测定其PPO活力。剩余样品放置于通风良好处，待表面水分晾干用透明聚乙烯袋包装，室温下贮藏5 d，对样品经贮藏后所含的总酚含量进行测定，同时测定样品水分。

1.3.2 指标检测

1.3.2.1 PPO的提取和测定[15,18]

称取1.00 g冷却的样品，加入10.0 mL磷酸缓冲液（PBS，pH 6.81，0.05 mol/L），于4 ℃预冷研磨，在10 000 r/min、4 ℃低温离心20 min，取0.20 mL上清液（即酶液），加入2.0 mL邻苯二酚（0.1 mol/L，用PBS配制），加入3.0 mL PBS，进行充分振荡，于35 ℃水浴保温10 min，立即测定在410 nm波长下的吸光度，以酶液换成PBS作为空白对照，每样检测3次。PPO酶活（U/g·min）按式（2）计算。

式中：ΔA为吸光度变化值；D为酶液倍数；W为样品质量，g；t为反应时间，min。

将测定得到的未处理鲜藤椒PPO活性521.21±4.26 U/（g·min）定义为100%，计算出经处理后藤椒的PPO相对活性。

1.3.2.2 总酚含量测定[19-20]

将完成烫漂处理后冷却的样品在室温下贮藏5 d，进行总酚含量的测定。鲜藤椒于40 ℃烘干至恒重，粉碎过0.425 mm（40目）筛，称1.0 g藤椒粉，加入50 mL 60%的乙醇，室温超声提取0.5 h，过滤收集提取液。吸取0.1 mL滤液，加入25.0 mL蒸馏水，加入2.0 mL福林酚试剂，摇匀，静置5 min，加入4.0 mL 10%碳酸钠溶液，定容50.0 mL后于25 ℃水浴恒温120 min，测定在波长765 nm处吸光度。制作标准没食子酸曲线，求出对应浓度，总酚含量按式（3）计算。

式中：ω为总酚含量，mg/g；c为没食子酸质量浓度，μg/mL；V为滤液体积，mL；N为稀释倍数；M为取样量，g。

1.3.2.3 水分测定

水分按GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》的规定进行。

1.3.3 数据处理与分析

采用Microsoft Office Excel 2016对数据进行记录、整理、制图，用IBM SPSS Statistic 26.0软件对试验结果进行数据统计，以及显著性、相关性和回归分析。

2 结果与分析

2.1 水浴烫漂后鲜藤椒的PPO相对活性和总酚含量

设定处理时间20 s，在不同水浴温度处理后，测定PPO活性和贮藏5 d后的总酚含量（图1）。由于未处理的鲜藤椒PPO活性521.21±4.26 U/（g·min）定义为100%，未经处理贮藏5 d的鲜藤椒总酚含量为33.47 mg/g，将两者作为对照，经pearson相关性分析，鲜藤椒PPO相对活性随着水浴烫漂温度的升高呈线性降低（r=-0.984，P=0.000），总酚含量呈线性升高（r=0.989，P=0.000），两者显著负相关（r=-0.984，P=0.000）。经方差分析得出，经不同温度处理后贮藏5 d的鲜藤椒总酚含量之间差异显著（P＜0.05），由于总酚含量最高的为100 ℃处理组，因此以100 ℃作为后续试验的水浴温度。

图1 不同温度的水浴烫漂后鲜藤椒PPO相对活性和总酚含量的变化

由表1可知，100 ℃时PPO随着水浴时间的增加而加快失活，处理40 s时PPO相对活性下降至20.48%，pearson相关分析表明，PPO相对活性和总酚含量呈显著负相关（r=-0.846，P=0.000）。拟合回归模型方程为y=0.001x3-0.124x2+3.875x+32.883（R2=0.985，P=0.001），即总酚含量（y）与水浴时间（x）呈三次曲线关系。根据模型求极值得出，当100 ℃水浴烫漂20.92 s时，贮藏后鲜藤椒的总酚含量（68.84 mg/g）最高。可见总酚含量并未随着水浴处理时间的持续延长而提高，而是呈现出先升高后下降的趋势，这可能与酚类化合物的热降解有关[21]。

表1 水浴（100 ℃）和蒸汽烫漂不同时间后鲜藤椒的PPO相对活性和总酚含量

2.2 蒸汽烫漂后鲜藤椒的PPO相对活性和总酚含量

由表1可知，鲜藤椒中的PPO随着100 ℃蒸汽烫漂时间的延长而迅速失活，处理40 s时下降至26.35%，pearson相关分析表明，蒸汽烫漂的藤椒PPO相对活性和贮藏后藤椒的总酚含量呈显著负相关（r=-0.984，P=0.000），拟合二者的回归方程为y=-0.001x3+0.019x2+1.664x+32.769（R2=0.990，P=0.001），即总酚含量（y）与蒸汽烫漂时间（x）呈三次曲线关系。求极值得出，当100 ℃蒸汽烫漂30.72 s时，贮藏后的鲜藤椒中总酚含量（72.83 mg/g）最高。由方程曲线可知，同水浴烫漂处理结果相同，总酚的保留量随着蒸汽烫漂时间的延长而呈现先增长后下降的趋势。

2.3 微波烫漂后鲜藤椒的PPO相对活性和总酚含量

设定处理时间30 s，在不同功率微波处理后，立即测定PPO活性和贮藏5 d后鲜藤椒的总酚含量（图2）。随着微波功率的增加，PPO相对活性呈线性下降（r=-0.954，P=0.003），由于未处理的鲜藤椒PPO活性521.21±4.26 U/（g·min）定义为100%，未经处理贮藏5 d的鲜藤椒总酚含量为33.47 mg/g，将两者作为对照，经pearson相关分析，总酚含量呈线性升高（r=0.934，P=0.000），PPO相对活性与总酚含量呈显著负相关（r=-0.984，P=0.000）。方差分析表明，480 W和670 W处理后的总酚含量无显著差异（P＞0.05），其他功率微波漂烫后的鲜藤椒中总酚含量差异显著（P＜0.05），因此考虑到降低能耗，将微波480 W作为后续试验的最佳功率。

图2 不同功率的微波烫漂后鲜藤椒中PPO相对活性和总酚含量的变化

采用480 W微波烫漂，分别在不同时间处理后，立即测定PPO活性和贮藏5 d后鲜藤椒的总酚含量（图3）。经pearson相关分析，随着时间的延长，PPO相对活性呈线性下降（r=-0.929，P=0.000），总酚含量呈线性升高（r=0.688，P=0.002），二者呈显著负相关（r=-0.906，P=0.000）。拟合二者的回归方程为y=（-6.016×10-5）x3-0.021x2+1.975x+32.876（R2=0.941，P=0.035），即总酚含量（y）与微波烫漂时间（x）呈三次曲线关系。求模型极值得出，在480 W条件下微波烫漂40.11 s，鲜藤椒总酚含量（74.43 mg/g）最高。杨凌等[16]的研究表明微波功率420 W条件下烫漂40 s对青花椒的灭酶效果较好，此时PPO相对酶活可下降至32.79%，与试验结果相近。与水浴和蒸汽烫漂一样，随着处理时间的持续增加，总酚的保留率并没有持续增加，均呈现先增加后下降趋势，可能是因为热处理使多酚氧化分解。

图3 不同时间微波漂烫（480 W）后鲜藤椒PPO相对活性和总酚含量的变化

2.4 3种烫漂方式的比较

根据拟合回归方程得出的理论最佳值，得到水浴、蒸汽、微波烫漂的最佳处理时间，在该理论条件下处理鲜藤椒，测定指标的实际值。将实际值与理论值比较，验证所拟合方程的可靠性，结果见表2。3种烫漂处理的实测值和理论值的差异均＜3.0%，表明拟合的曲线比较可靠。由表2可知，总酚含量在各种处理条件下有显著差异（P＜0.05），各处理组按总酚含量排序为微波烫漂＞蒸汽烫漂＞水浴烫漂＞直接贮藏（CK）。水浴烫漂、蒸汽烫漂组的PPO相对活性较CK组显著降低（P＜0.05），但二者组间差异不显著（P＞0.05），而微波烫漂组的PPO相对活性较水浴、蒸汽处理组（P＜0.05）显著降低，可见微波烫漂的处理效果最佳。

表2 3种烫漂方式最适条件下的鲜藤椒中PPO相对活性、水分和总酚含量

结果表明，3种处理方式均可以使鲜藤椒中的PPO有效失活，保持贮藏后鲜藤椒中较高的总酚含量，但总酚保留量在不同处理之间存在显著差异（P＜0.05）。水浴烫漂组的PPO活性和贮藏后总酚含量均较低，可能是因为水浴过程中材料浸泡在水中会导致藤椒表皮组织破坏，产生浸出物，而蒸汽处理过程中材料未浸泡在水中。微波处理会使鲜藤椒内部水分快速蒸发，水分活度的降低会使多酚类物质的酶促氧化受限[22]。

经水浴、蒸汽2种烫漂方式处理的样品，与未处理的鲜藤椒（CK）对比，水分显著增加（P＜0.05）（表2），微波烫漂组和CK组样品的水分无显著差异（P＞0.05）。因此，采用微波烫漂鲜藤椒，不但可以保留较高的总酚含量，而且有利于降低因水分偏高而引起的鲜品贮藏不利或干燥加工效率低下。

3 结论

水浴、蒸汽、微波3种烫漂方法均可有效钝化鲜藤椒中的PPO酶，提高鲜藤椒在贮藏后的总酚保持量。3种烫漂方式中微波处理的效果最好，试验考察得到微波烫漂的最佳工艺条件：微波480 W烫漂鲜藤椒样品40.11 s，此时PPO相对活性降到最低（25.98%），贮藏5 d后总酚含量（73.2 mg/g）最高，是未处理直接贮藏鲜藤椒总酚含量的2.2倍。因此，利用微波漂烫等手段进行钝化PPO处理，可提高鲜藤椒因酶促氧化而造成的总酚保留量。