不同预处理对芡实茎冻藏品质的影响

汪 燕, 魏红梅, 王松旭, 杨剑婷, 魏照辉

(安徽科技学院 食品工程学院,安徽 凤阳 233100)

芡实茎为睡莲科芡属植物芡的花茎,是一年水生草本植物,主要分布在东北、华北、华东等温带及热带地区。其营养丰富,口感爽脆,含有大量的膳食纤维、多酚类及多糖类物质[1]。但是由于芡实茎质地脆嫩,含水量较高,不易储藏,仅有少量作为时令蔬菜食用,其余大部分只能作为饲料或者任其腐烂,导致芡实茎经济价值和利用率大大降低。因此,研究芡实茎采摘后冷冻贮藏保鲜具有重要意义。

千春录等[1]研究1-甲基环丙烯(1-MCP)处理对芡实梗冷藏条件下贮藏品质的影响,研究发现经过1.0 μL/L 1-MCP处理芡实梗能保持较高的多糖、蔗糖、黄酮和抗坏血酸的含量,抑制腐烂指数和质量损失率的上升,保持芡梗在冷藏期间的品质。夏红等[2]研究表明,芡实米经过漂烫处理之后多酚氧化酶活性显著下降,能够较好地保持芡实米的品质。黄文部等[3]通过微波处理新鲜采摘的西兰花,钝化了西兰花的过氧化物酶活力,延缓了西兰花叶绿素、维生素C和水分含量的下降,维持了总酚和总黄酮的含量。张志敏等[4]研究表明采用短波紫外辐照处理的树莓能够抑制果实的腐烂以及质量损失率的上升,提高果实的抗氧化能力,延缓果实贮藏期间可溶性固形物和总酚含量的下降。

果蔬预处理方法在果蔬保鲜方面已有大量研究,但对芡实茎冷冻保鲜期间品质变化的研究鲜有报道,并且不同种类的果蔬由于其理化特性具有显著差异,需采用合适的预处理方式进行处理,研究一种适宜的预处理方式对芡实茎采摘后冷冻保鲜具有重要意义。因此,本研究以芡实茎为试验对象,采用漂烫、微波和短波紫外辐照等3种不同的预处理方式,测定不同预处理对芡实茎贮藏期间品质变化的影响,综合分析不同预处理方式的优缺点,从而确定较为适宜的预处理方式,并为芡实茎的预处理技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

芡实茎采自凤阳香飘飘农产品开发有限公司的芡实种植基地。在处理之前,挑选大小一致、光滑无破损的芡实茎作为试验材料,将芡实茎洗净,去表皮,切成4 mm的薄片。

柠檬酸、海藻酸钠(食品级,上海鑫泰实业有限公司);多酚氧化酶检测试剂盒、过氧化物酶检测试剂盒,过氧化氢酶检测试剂盒(南京建成生物工程研究所);草酸(AR,福晨天津化学试剂有限公司);碳酸氢钠(AR,天津市永大化学试剂有限公司);2,6-二氯靛酚(AR,上海源叶生物科技有限公司);高岭土(CP,中国医药集团上海化学试剂公司);抗坏血酸标准品(国药集团化学试剂有限公司)。

1.2 仪器与设备

UV-1800PC紫外可见分光光度(上海美普达仪器有限公司);手持式折光仪(爱普计量仪器有限公司);P70D20TL-D4微波炉(广东格兰仕微波生活电器制造有限公司);SF-CJ-2A超净工作台(上海三发科学仪器有限公司);ME403E电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司);SC-10色差仪(深圳三恩时科技有限公司)。

1.3 试验方法

芡实茎切片后迅速放入0.5%海藻酸钠和0.76%柠檬酸混合溶液中浸泡15 min进行护色。(1)漂烫处理:护色后,取500 g芡实茎片置于90 ℃的水中热烫40 s,料液比为1∶2。(2)微波处理:取500 g护色后的芡实茎片单层均匀平铺在托盘中,置于微波炉(700 W)中高火微波1 min。(3)紫外辐射处理:取500 g护色后的的芡实茎片单层均匀平铺在托盘中,置于紫外灯(20 W)下50 cm处照射15 min,再翻面照射15 min。(4)对照组:只经过护色处理,未经过其它处理的芡实茎片作为对照。将对照组和处理组的芡实茎使用保鲜袋塑封,置于-20 ℃冰箱中保存,每隔7天取样测定指标。

1.4 测定项目及分析方法

1.4.1 质量损失率测定 解冻前称量样品质量M1(g),解冻后用滤纸吸去表面的水分后称取质量M2(g),计算质量损失率。

(1)

1.4.2 色泽测定 采用全自动色差仪镜面反射模式对芡实茎的色差进行测定,记录L*、a*、b*,采用未处理的样品作为色泽的参比样,总色差ΔE计算公式如下:

(2)

1.4.3 维生素C含量测定 参照GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》,使用2,6-二氯靛酚溶液滴定法[5]对样品中维生素C含量进行测定,每个样品重复3次。

1.4.4 可溶性固形物含量测定 将解冻后的芡实茎打成浆,用手持式折光仪经蒸馏水调零后测定样品中可溶性固形物含量。

1.4.5 过氧化物酶(POD)活性测定 称取0.2 g样品,加入1.8 mL生理盐水,冰浴条件下制备成10%的组织匀浆液,3 500 r/min离心10 min取上清,按照试剂盒的操作步骤加入试剂,混匀,3 500 r/min离心10 min,取上清,于420 nm处测定吸光度。

1.4.6 多酚氧化酶(PPO)活性测定 称取0.2 g样品,加入1 mL的提取液进行冰浴磨浆,8 000 r/min离心10 min,取粗酶液上清,取部分的上清于90 ℃水浴反应10 min,煮沸处理的粗酶液上清作为对照组。按照试剂盒操作步骤加入试剂,37 ℃恒温水浴10 min,取出立即转入90 ℃以上沸水水浴5 min,冷却后10 000 r/min离心10 min取上清于420 nm处测定吸光度。

1.4.7 过氧化氢酶(CAT)活性测定 称取0.2 g样品,加入1.8 mL生理盐水,冰浴条件下制备成10%组织匀浆液,2 500 r/min离心10 min取上清液,按照试剂盒的操作步骤加入试剂,混匀,在405 nm处测定吸光度。

1.4.8 感官评价 感官评价是判断果蔬品质最直观的方式,选择10个人组成评定小组,分别从新鲜度、组织状态、气味、色泽和接受度等5个方面对各处理组的芡实茎进行感官评价,评定标准见表1。

表1 速冻芡实茎各项指标的评分标准

1.4.9 数据处理与分析 本试验平行测定3次,结果以“平均值±标准差”表示,采用Origin 2018软件绘图,采用SPSS进行显著性分析,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同预处理对芡实茎冷冻期间质量损失率的影响

质量损失率直接反应果蔬的新鲜程度,水分损失会导致果蔬中营养成分和感官质量的降低。由图1可知,在整个贮藏过程中,芡实茎的质量损失率呈明显上升的趋势。在贮藏第35天,对照组的质量损失率为45.19%,漂烫组、微波组和短波紫外辐照组的芡实茎的质量损失率分别为65.39%、66.85%、40.34%。短波紫外辐照组比对照组下降了10.73%,短波紫外与其它2个处理组之间表现出显著性差异(P<0.05),漂烫和微波预处理的质量损失率最大,短波紫外辐照处理的质量损失率优于其他组。短波紫外线辐照处理可以延长果蔬贮藏期,延缓果蔬的软化、组织破坏和叶绿素降解,减少果蔬的质量损失率[6]。

图1 不同预处理对冷冻期间芡实茎质量损失率的影响Fig.1 Change of mass loss rate of Euryale ferox stem during freezing under different pre-treatments注:同一贮藏时间不同组别小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

2.2 不同预处理对芡实茎冷冻期间色泽变化的影响

色泽是评价芡实茎外观品质的重要指标,色泽的稳定性容易受到温度、氧气、pH等客观因素的影响[7]。总色差值越小,褐变程度越低[8]。芡实茎在冷冻过程中,总色差变化如图2所示,不同预处理的芡实茎总色差均呈上升趋势。在贮藏第35天,对照组总色差为28.42,漂烫组、微波组及短波紫外辐照组的芡实茎总色差分别为25.23、22.17、16.37,比对照组分别降低了11.22%、21.99%、42.40%。漂烫和微波预处理的色差较大,由于采用热处理方式,完整的叶绿体受热而遭到破坏,促使色泽发生变化[9]。试验结果表明短波紫外线辐照预处理可以有效地延缓芡实茎色差的变化。

图2 不同预处理对冷冻期间芡实茎质色差值的变化影响Fig.2 Change of color difference value of Euryale ferox stem during freezing under different pretreatment

2.3 不同预处理对芡实茎冷冻期间维生素C含量的影响

维生素C是衡量果蔬类食用品质和经济价值的关键指标,可以作为非酶抗氧化系统,较高含量的维生素C具有抗氧化作用[10]。由图3可知,随着贮藏时间的延长,维生素C含量呈现不断下降的趋势。在贮藏第35天时,漂烫组、微波组和短波紫外辐照组分别是对照组的1.1、1.78和2.42倍,其中微波和短波紫外辐照在整个贮藏期间有效地延缓了芡实茎维生素C的损失(P<0.05)。黄镜如等[11]研究发现,适宜剂量的紫外辐射处理可以有效延缓胡萝卜中维生素C含量的损失,从而保持胡萝卜的自由基清除能力,减轻自由基对细胞组织的伤害。本研究结果表明,短波紫外辐照预处理不仅延缓了贮藏期芡实茎维生素C含量的损失,而且能够维持相对较高的水平。

图3 不同预处理对冷冻期间芡实茎维生素C含量的影响Fig.3 Changes of vitamin C in Euryale ferox stem during freezing under different pretreatments

2.4 不同预处理对芡实茎冷冻期间可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是指食品中所有融入水的化合物总称,包括糖、酸、维生素、矿物质等[12],可溶性固形物含量决定着果蔬的风味和品质,如图4所示,芡实茎的可溶性固形物的含量呈现先上升后下降的趋势,与对照组相比,经过漂烫和微波预处理的芡实茎高峰均延后7 d,而经过短波紫外辐照处理的芡实茎高峰延后14 d。在第0天时,漂烫组的可溶性固形物质量分数最小(1.5%),经过高温漂烫处理,部分维生素和矿物质溶解到水中,从而导致可溶性固形物降低。贮藏35 d时,漂烫、微波和短波紫外辐照分别是对照组的1.2、1.23和1.44倍。与对照组相比可溶性固形物质量分数差异显著(P<0.05),其中短波紫外辐照处理能够较好地保持芡实茎中的可溶性固形物的含量。

图4 不同预处理对冷冻期间芡实茎可溶性固形物质量分数的影响Fig.4 Changes of soluble solid mass fraction of Euryale feroxstem during freezing under different pretreatment methods

2.5 不同预处理对芡实茎冷冻期间过氧化物酶活性的影响

过氧化物酶作为抗氧化酶,主要作用是清除体内活性氧和抑制脂质氧化,是植物提高抗逆性的关键酶[13]。如图5所示,不同预处理的芡实茎的过氧化物酶的活性呈现先升高后下降的趋势。漂烫组在贮藏第14天出现峰值,其他组在贮藏第21天出现过氧化物酶活性最高峰。在贮藏21～35 d,短波紫外预处理芡实茎POD活性显著高于其他组(P<0.05)。在贮藏第35天,漂烫、微波和短波紫外辐照处理分别是对照组的1.21、1.34和2.28倍。相比其他2种预处理方式,漂烫组的酶活性较低,可能是由于漂烫温度较高从而抑制过氧化物酶的活性,过氧化物酶被破坏的程度越大,活性下降越快[14-15]。研究发现,短波紫外线辐照可以激活抗氧化系统,增强抗氧化活性从而清除活性氧,延缓芡实茎的衰老[16]。结果表明短波紫外预处理能够诱导芡实茎的POD活性增强,提高芡实茎的贮藏品质。

图5 不同预处理对冷冻期间芡实茎过氧化物酶活力的影响Fig.5 Effects of different pretreatment methods on peroxidase activity of Euryale ferox stem during freezing

2.6 不同预处理对芡实茎冷冻期间多酚氧化酶活性的影响

多酚氧化酶的活性变化与贮藏过程中表皮的褐变密切相关[17]。由图6可知,3种不同预处理方式下PPO活性在0～14 d均呈上升趋势,之后逐渐降低,贮藏期间PPO活性下降可能是因为芡实茎的老化速度加快,而各种代谢缓慢,促使多酚氧化酶催化的褐变产物对多酚氧化酶有一定的抑制作用[18-19]。在贮藏35 d时,漂烫、微波和短波紫外辐照处理组的PPO活性比对照组分别降低了70.84%、14.05%、42.09%。漂烫处理的PPO活性与其他组相比呈现降低的趋势(P<0.05),可能是由于漂烫的温度较高,钝化了多酚氧化酶的活力,从而使酶活力降低,抑制多酚氧化酶在体内产生褐变[20]。结果表明漂烫预处理抑制了芡实茎的PPO活性。

图6 不同预处理对冷冻期间芡实茎多酚氧化酶活力的影响Fig.6 Effects of different pretreatment methods on polyphenol oxidase activity of Euryale ferox stem during freezing

2.7 不同预处理对芡实茎冷冻期间过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是抗氧化酶,其主要作用就是清除代谢过程中产生的过氧化氢,避免长期积累活性氧自由基,从而造成细胞破坏[21]。如图7所示,在贮藏期间不同预处理的CAT活性呈波动趋势,在贮藏0～7 d时过氧化氢酶呈现上涨的趋势,研究表明在冷冻前期,芡实茎中的活性氧自由基产生与清除被打破,果蔬产生一种应激保护性反应,促使CAT活性的快速上升[22-23]。贮藏7 d之后,呈现不同程度的波动,可能和芡实茎的机械损伤以及微生物增长有关。在第35天,漂烫、微波和短波紫外辐照处理的芡实茎CAT活性分别是对照组的1.37、1.59、1.40倍,各处理组的芡实茎均能显著提高CAT活性(P<0.05)。结果表明微波处理可以提高芡实茎的CAT活性,延缓芡实茎的衰老。

图7 不同预处理对冷冻期间芡实茎过氧化氢酶活力的影响Fig.7 Effects of different pretreatment methods on catalase activity of Euryale ferox stem during freezing

2.8 不同预处理对芡实茎感官品质的影响

在速冻芡实茎贮藏保鲜中,感官评分是最为直观的一项指标。由图8可知,对照组的速冻芡实茎感官评分最低,表现为芡实茎中心组织变软且略有腐烂味道。与漂烫和微波相比,短波紫外辐照处理在整个贮藏期间有效维持了速冻芡实茎的新鲜度、组织状态和气味等品质(P<0.05),延缓芡实茎的衰老,并保持了较高的贮藏品质。

图8 不同预处理对芡实茎感官品质的影响Fig.8 Effects of different pretreatment methods on the sensory quality of Euryale ferox stem

3 结论与讨论

在果蔬的贮藏过程中,蒸腾、代谢和呼吸作用会导致果蔬出现失水和软化等现象,所以探究适宜的贮藏保鲜技术尤为重要。果蔬冷冻前的预处理是延长果蔬的保质期、提高产品品质和经济价值的主要方式,而漂烫、微波和短波紫外线辐照处理是常用的预处理方法,但是相对于传统热处理方式,短波紫外辐射处理在果蔬保鲜方面应用更为广泛。短波紫外辐照处理作为一种无残留的物理杀菌方法,对果蔬采摘后病害控制、生理活性、植物激素生成有重大影响,并能改变植物细胞的抗氧化代谢等生理活动,增强植物细胞自身的保护机制,诱导酚类抗氧化物质的生成,并增加果蔬的抗氧化酶活性[24],能促使果胶酸和其他多糖发生交联反应,降低细胞壁降解酶的活性[25],从而延缓芡实茎的质量损失率的上升。Sripong等[26]使用短波紫外辐射处理能够有效降低果实的腐烂率,减少山竹质量损失,维持果实表皮的色泽。赵雅琦等[23]使用0.25 kJ/m2剂量的短波紫外处理青椒,可以抑制青椒在冷藏过程中的可溶性固形物和维生素C含量的减少,并且提高POD和CAT活性,维持贮藏期间的营养品质。王梦茹等[27]采用短波紫外线对马铃薯进行处理,结果表明短波紫外线能够抑制PPO的活性,延缓酶促褐变的发生。

本研究通过比较3种不同的预处理方式对芡实茎质量损失率、色泽、维生素C、可溶性固形物、多酚氧化酶及抗氧化酶活性的影响,得出短波紫外预处理是改善芡实茎贮藏品质的一种有效途径。短波紫外辐照预处理延缓了芡实茎的质量损失率和总色差的上升,抑制PPO活性,提高了CAT和POD活性,有效延缓了贮藏过程中的可溶性固形物和维生素C含量的下降,减少了芡实茎采摘后的损失,并延缓衰老。漂烫和微波预处理能够增强抗氧化酶的活性,但由于是热处理方式,因而导致芡实茎的质量损失率、色泽和维生素C含量的损失较大。因此,短波紫外辐照处理是改善芡实茎贮藏品质最佳预处理方式,本研究结果为芡实茎的速冻保鲜预处理技术提供新的思路。