復(fù)合增強(qiáng)脈沖強(qiáng)光保鮮鮮切荸薺技術(shù)研究

彭光華 ，王璐瑤 ，涂貽軒 ，嚴(yán)守雷 ，李潔 ，王清章

（1.西藏自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，拉薩，850000；2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院；3.湖北省水生蔬菜保鮮加工工程技術(shù)研究中心）

隨著生活節(jié)奏的加快，人們對(duì)于飲食的要求不僅限于健康和安全，方便快捷的食品需求急劇增加，鮮切果蔬很好地解決了這個(gè)問(wèn)題，其在滿足人們每日所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的同時(shí)兼具食用方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。鮮切果蔬被越來(lái)越多的人們所接受，且需求量越來(lái)越大，一些產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成一定規(guī)模[1]。但值得注意的是，新鮮果蔬經(jīng)輕度加工之后會(huì)形成很多的切面，當(dāng)其暴露于空氣中容易造成組織褐變、質(zhì)地軟化、微生物侵染等，導(dǎo)致果蔬品質(zhì)急劇下降、貨架期縮短、商品價(jià)值降低等問(wèn)題。因此，在加工過(guò)程中如何盡可能保證鮮切果蔬不被微生物所侵染成為影響果蔬產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要因素，已經(jīng)成為亟待解決的問(wèn)題之一[1]。

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已在食品加工中開(kāi)發(fā)運(yùn)用了許多較成熟的殺菌技術(shù)，如超高壓殺菌、熱殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌等，但都有不盡人意的地方。脈沖強(qiáng)光殺菌技術(shù)是利用瞬時(shí)、高強(qiáng)度的脈沖光能量殺滅各類微生物的新型冷殺菌加工技術(shù)，具備低熱、殺菌效率高、無(wú)副產(chǎn)物、易管控等特點(diǎn)[2]，可降低健康風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)食品的營(yíng)養(yǎng)成分及口感影響小，該技術(shù)已在果蔬、焙烤食品、肉制品和海產(chǎn)品等食品表面殺菌上得到應(yīng)用[3]，同時(shí)對(duì)有包裝的食品也有很好的殺菌效果。

本研究主要采用脈沖強(qiáng)光技術(shù)，通過(guò)控制脈沖強(qiáng)光時(shí)間，并復(fù)合30%乙醇處理，研究鮮切荸薺貯藏過(guò)程中的部分理化性質(zhì)的變化情況，以此來(lái)探究脈沖強(qiáng)光技術(shù)在鮮切果蔬保鮮上的應(yīng)用情況。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

新鮮荸薺，購(gòu)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)菜市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

①試驗(yàn)樣品分組及處理方法 從買回來(lái)的新鮮荸薺中挑選出無(wú)明顯組織損傷，大小、粗細(xì)相對(duì)均勻一致的荸薺作為試驗(yàn)材料。將其表面的淤泥用軟毛刷刷干凈，削去外皮，立即投入自來(lái)水中，用清水清洗2遍，再用蒸餾水清洗一遍，甩干水分，用自封袋進(jìn)行包裝，均勻分裝35袋，保證每袋質(zhì)量在100 g以上。試驗(yàn)設(shè)脈沖強(qiáng)光處理5min、10min、15min及強(qiáng)光處理15min復(fù)合30%乙醇處理1min 4個(gè)處理，并設(shè)置空白對(duì)照組，每個(gè)處理各7袋。處理完后確保封口完好，并做好標(biāo)記后4℃貯藏，定期監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

②測(cè)定指標(biāo)及方法 分別在荸薺貯藏期的第0、4、8、2、16、20 天進(jìn)行各項(xiàng)生理生化指標(biāo)測(cè)定，每次測(cè)定各組時(shí)分別取一袋樣品進(jìn)行測(cè)定，包括硬度、可溶性固形物含量、過(guò)氧化物酶（POD）活性、苯丙氨酸酶（PAL）活性、色澤度LAB值、菌落總數(shù)。每組取出1袋樣品作為固定的失重率檢測(cè)組別。

a.失重率。采用稱重法，失重率（%）=（貯藏前質(zhì)量-貯藏后質(zhì)量）/貯藏前質(zhì)量×100。

b.硬度。采用NY/T 2009-2011的方法測(cè)定荸薺硬度，每組測(cè)定3次，取3個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)（邊緣2個(gè)點(diǎn)，中間1個(gè)點(diǎn)）。

測(cè)定參數(shù)為：TPA模式，P6探頭，測(cè)前速度、測(cè)試速度、測(cè)后速度均為1.00 mm/s，壓縮比30%，兩次間隔時(shí)間2 s[4]。

c.可溶性固形物含量。采用NY/T 2637-2014的方法測(cè)定。

d.POD活性測(cè)定。準(zhǔn)確稱取1.00 g樣品放入研缽中，加入0.2mol/L磷酸緩沖液（pH值6.0）1~2mL，研磨成勻漿，于4 000 r/min離心15min后將上清液轉(zhuǎn)入比色管中，殘?jiān)儆? mL磷酸緩沖液重復(fù)提取一次，上清液并入比色管中，定容至15mL，置于低溫下備用。取1 mL磷酸緩沖液、1 mL H2O2、1 mL愈創(chuàng)木酚作為反應(yīng)體系，再加入500μL酶液，用加熱煮沸5 min的酶液作為對(duì)照組。加入酶液之后，立即計(jì)時(shí)，于470 nm下測(cè)定吸光度，15 s后讀數(shù)為初始值，前3min每隔30 s記錄一次，后3min每隔1min記錄一次，每1min吸光度A470變化0.01為一個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位（U）。

e.PAL活性測(cè)定。準(zhǔn)確稱取5.00 g樣品，加入0.1 mol/L 硼 酸 緩 沖 液 （pH 值 8.8）10 mL（內(nèi) 含5mmol/L巰基乙醇、1 mmol/L EDTA以及體積分?jǐn)?shù)為5%的甘油）和0.1 g的PVPP及少量的石英砂于低溫下研磨，然后于12 000 r/min，4℃離心15 min，上清液即為粗酶液。在4mL的反應(yīng)體系中，對(duì)照組不加酶液而用1mL含巰基乙醇的硼酸緩沖液。反應(yīng)液置于30℃恒溫水浴保溫30min后，立即加入0.2mL 6mol/LHCl終止反應(yīng)，隨后測(cè)定OD290值，以1min OD290值變化0.01為一個(gè)酶活單位，用U/g表示酶活力。

f.色澤度LAB值。選取表面平整光滑的樣品，用色差計(jì)測(cè)定LAB值，每個(gè)樣品測(cè)定3次取平均值。

g.菌落總數(shù)。采用GB 4789.2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 失重率

一般在貯藏過(guò)程中，果蔬質(zhì)量會(huì)因?yàn)楹粑驼趄v作用逐漸下降，但在本試驗(yàn)中，荸薺貯藏4 d后質(zhì)量有所上升，可能是由于前期有微生物繁殖造成，或因?yàn)檩┧j本來(lái)在低溫下貯藏，取出樣品后遇較高室溫而凝結(jié)的水霧造成短時(shí)間的增重。由圖1可以看出，各試驗(yàn)組失重率均呈先增加后減少并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。其中15min脈沖強(qiáng)光處理組失重率顯著較其他組低，說(shuō)明效果優(yōu)于其他處理組；而10min處理組失重率比對(duì)照組的更高，說(shuō)明適宜強(qiáng)度的脈沖強(qiáng)光處理可減少對(duì)組織細(xì)胞的損傷，從而減少水分的散失和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，提高鮮切荸薺的品質(zhì)。

2.2 硬度

圖1 不同處理組的鮮切荸薺失重情況

果蔬的質(zhì)構(gòu)中，其硬度與果蔬組織結(jié)構(gòu)相關(guān)，也是評(píng)價(jià)果蔬質(zhì)構(gòu)品質(zhì)最重要的指標(biāo)之一。由試驗(yàn)結(jié)果可得，荸薺在貯藏期間，所有樣品整體的硬度呈下降趨勢(shì)，可能與其細(xì)胞壁組織中果膠物質(zhì)的變化有關(guān)。如圖2所示，整體來(lái)看，所有處理組的樣品硬度變化趨勢(shì)與空白對(duì)照組的基本相同，雖然所有處理組的樣品硬度隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，但經(jīng)脈沖強(qiáng)光處理后硬度均比對(duì)照組大。5 min和10 min脈沖強(qiáng)光處理組樣品硬度變化值較小，在貯藏期變化趨于穩(wěn)定，但10 min處理組樣品硬度整體大于5 min處理組，因此，10 min處理組效果更佳。此外，在貯藏過(guò)程中又出現(xiàn)硬度值回升的現(xiàn)象，這可能是因?yàn)檩┧j的個(gè)體差異導(dǎo)致。

2.3 可溶性固形物含量

從圖3可看出，貯藏過(guò)程中，各組荸薺的可溶性固形物含量總體呈下降趨勢(shì)，但經(jīng)復(fù)合處理的荸薺樣品中的可溶性固形物含量相比其他處理組減少相對(duì)緩慢；除復(fù)合處理外，其他處理方式的可溶性固形物含量變化趨勢(shì)與空白對(duì)照組基本一致，說(shuō)明優(yōu)化效果不明顯。對(duì)于復(fù)合處理組，加入乙醇復(fù)合處理之后，發(fā)現(xiàn)乙醇對(duì)荸薺貯藏有一定的作用，它能破壞微生物及樣品細(xì)胞內(nèi)的酶活性，進(jìn)一步抑制細(xì)胞的呼吸作用，降低可溶性固形物消耗速度，同時(shí)也抑制了微生物侵染的速度，所以經(jīng)乙醇復(fù)合處理后效果較好。除此之外，所有經(jīng)脈沖強(qiáng)光處理組的荸薺可溶性固形物含量大于空白對(duì)照組。綜上可知，脈沖強(qiáng)光對(duì)鮮切荸薺中可溶性固形物含量變化的影響不大。

2.4 POD活性

過(guò)氧化物酶的活性一般在老化組織中較高而幼嫩組織中較弱，所以也被作為一種表征組織老化的生理指標(biāo)。正常細(xì)胞代謝時(shí)，活性氧的產(chǎn)生和消除處于動(dòng)態(tài)平衡之中，當(dāng)細(xì)胞內(nèi)部平衡被外界破壞后，其代謝活動(dòng)中的活性氧活性升高，這勢(shì)必會(huì)對(duì)細(xì)胞造成傷害，而過(guò)氧化物酶對(duì)保持其平衡起到重要的作用[5]，通過(guò)抑制POD的活性可增強(qiáng)植物的抗逆能力，延緩其衰老和過(guò)氧化作用[6]。

圖3 不同處理的鮮切荸薺可溶性固形物含量變化

圖4 不同處理的鮮切荸薺POD活性變化

從圖4中可知，在貯藏期間，荸薺的過(guò)氧化物酶活性逐漸減弱，且與對(duì)照組相比，各處理組鮮切荸薺的POD活性基本都受到一定程度的抑制。其中復(fù)合處理組及15 min處理組的樣品酶活性被抑制，其活性在貯藏期間均穩(wěn)定地保持在較低水平，其次是10 min處理組。5 min處理組和復(fù)合增強(qiáng)處理組的酶活性在后期均出現(xiàn)了明顯的反升趨勢(shì)。脈沖強(qiáng)光處理主要是降低了POD活性和延緩POD活性峰的出峰時(shí)間。出現(xiàn)這種情況可能是，脈沖強(qiáng)光處理反應(yīng)初期，脈沖強(qiáng)光光譜中的紫外光部分通過(guò)形成胸腺嘧啶二聚體損壞細(xì)菌DNA，產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致部分細(xì)胞死亡鈍化，或光譜中的可見(jiàn)和紅外部分對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生的閃照熱效應(yīng)，導(dǎo)致部分酶和其他細(xì)胞成分的鈍化。經(jīng)檢測(cè)結(jié)果可得，鮮切荸薺貯藏時(shí)間達(dá)到12 d之后，酶活性有上升的趨勢(shì)，可能是試驗(yàn)中小部分細(xì)胞未被脈沖強(qiáng)光完全作用，所以細(xì)胞內(nèi)的酶在后期出現(xiàn)小高峰值。

圖5 不同處理的鮮切荸薺PAL活性變化

圖6 不同處理的鮮切荸薺色澤度LAB值變化

圖7 不同處理的鮮切荸薺菌落總數(shù)變化

2.5 PAL活性

鮮切果蔬在加工、貯運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)械損傷會(huì)誘導(dǎo)苯丙氨酸解氨酶活性，導(dǎo)致酚類物質(zhì)的形成，而酚類物質(zhì)極易被氧化，造成鮮切果蔬的褐變。因此減少鮮切果蔬的切面褐變可以在一定程度上抑制PAL活性。鮮切荸薺在貯藏期間，容易發(fā)生酶促褐變導(dǎo)致顏色變化，而要發(fā)生酶促褐變反應(yīng)需要有酶，反應(yīng)底物如酚類等和氧氣的參與，所以在鮮切蔬菜的貯藏過(guò)程中要抑制褐變，主要就是抑制其酶促褐變反應(yīng)。在果蔬的儲(chǔ)藏保鮮中，簡(jiǎn)單改變酶促褐變的底物濃度或控制貯藏條件的氧氣是比較復(fù)雜的，但抑制酶活是一種能在一定程度抑制酶促褐變反應(yīng)且較為簡(jiǎn)單有效的方法。

如圖5所示，5 min處理組、15 min處理組及復(fù)合增強(qiáng)處理組對(duì)PAL活性有一定的抑制作用，但后期優(yōu)化效果不明顯，其中15 min處理組和復(fù)合增強(qiáng)處理組對(duì)荸薺PAL活性的抑制效果較相似。在貯藏前期PAL活性呈上升趨勢(shì)，可能是因?yàn)槊}沖強(qiáng)光15 min處理后，其強(qiáng)度無(wú)法使脈沖強(qiáng)光到達(dá)荸薺的內(nèi)部導(dǎo)致其活性出現(xiàn)短暫的上升。但從工業(yè)化生產(chǎn)加工及經(jīng)濟(jì)效益的角度來(lái)看，在這種情況下，選擇15 min脈沖強(qiáng)光處理是較為合適的，因?yàn)閺膱D5中可以看出，10 min處理組對(duì)PAL活性的抑制效果不穩(wěn)定，且在整個(gè)貯藏期間PAL活性的變化較小，說(shuō)明其抑制效果不明顯。

2.6 色澤度LAB值

色差是表示LAB色彩模式中兩點(diǎn)之間顏色變化的值，當(dāng)ΔE*＜1時(shí)，人眼無(wú)法分辨2點(diǎn)之間的色差。ΔE*值越大，越容易分辨，其與抑制PAL活性關(guān)系密切，所以可以通過(guò)LAB值的變化，來(lái)檢測(cè)鮮切果蔬的褐變程度。從圖6中可看出，復(fù)合處理組的荸薺色差是整個(gè)試驗(yàn)中最小的，且顏色變化最小，說(shuō)明復(fù)合處理組對(duì)鮮切荸薺的褐變抑制效果較好，可能是由于乙醇的復(fù)合增強(qiáng)效果在荸薺上表現(xiàn)更明顯，其次是15min脈沖強(qiáng)光處理組。5min和10min處理組的荸薺樣品色差值較空白對(duì)照組大，說(shuō)明這2個(gè)處理時(shí)間對(duì)荸薺的褐變沒(méi)有抑制作用，也可能是因?yàn)槎虝r(shí)間的脈沖處理使得細(xì)胞被破壞而加速了其褐變反應(yīng)。

2.7 菌落總數(shù)

如圖7所示，整體來(lái)看，經(jīng)脈沖強(qiáng)光處理的鮮切荸薺表面微生物數(shù)量均基本低于空白對(duì)照組，其中，10 min處理組和復(fù)合增強(qiáng)處理組的菌落數(shù)最少，說(shuō)明其抑制效果較明顯，而5 min處理組在貯藏8 d左右時(shí)表面微生物生長(zhǎng)超過(guò)空白對(duì)照組，可見(jiàn)脈沖強(qiáng)光處理需要達(dá)到一定適宜的強(qiáng)度才能有效抑制貯藏期間表面微生物的生長(zhǎng)。

4 小結(jié)

本研究主要采用脈沖強(qiáng)光及將其復(fù)合乙醇對(duì)鮮切荸薺進(jìn)行處理，其中脈沖強(qiáng)光處理時(shí)間分別為5、10、15 min，復(fù)合處理是15 min脈沖強(qiáng)光結(jié)合30%乙醇浸泡1 min。試驗(yàn)樣品均置于4℃下貯藏，測(cè)定貯藏期間失重率、硬度、可溶性固形物含量、過(guò)氧化酶及苯丙氨酸酶活性、細(xì)菌總數(shù)、色澤度LAB值等主要指標(biāo)的變化。結(jié)果顯示，采用脈沖強(qiáng)光及其與乙醇復(fù)合處理后，對(duì)鮮切荸薺貯藏保鮮有一定的作用，其中，10 min脈沖強(qiáng)光處理組和15 min脈沖強(qiáng)光復(fù)合30%乙醇處理組的貯藏保鮮效果較佳，這2個(gè)處理組的失重率明顯減小，硬度變化不大，可溶性固形物含量減少幅度小，同時(shí)對(duì)POD的活性抑制效果較好，在一定程度上抑制了荸薺的褐變反應(yīng)，也能在一定程度上抑制微生物的生長(zhǎng)，但總體觀測(cè)保鮮效果，以每秒閃照2次的頻率進(jìn)行持續(xù)照射10 min的樣品，后期的優(yōu)化保鮮效果較好。