高密度二氧化碳技術(shù)對(duì)鮮切蓮藕酶活性的影響

張 華 董月強(qiáng) 李星科 司俊玲

（鄭州輕工業(yè)學(xué)院食品與生物工程學(xué)院，河南 鄭州 450002）

高密 度 二 氧 化 碳 技 術(shù) （desen phase carbon dioxide，DPCD）作為一種新型非熱加工技術(shù)，是通過(guò)二氧化碳的分子效應(yīng)來(lái)達(dá)到殺菌和鈍酶的。研究［1］表明，DPCD技術(shù)在低溫條件下能有效殺菌，同時(shí)最大限度地保持食品營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和新鮮度等品質(zhì)，且不會(huì)影響食品安全性，這種技術(shù)在液態(tài)和固態(tài)食品中均有使用，是一種綠色潔凈技術(shù)，在食品加工應(yīng)用中具有重要意義。與傳統(tǒng)的熱力殺菌技術(shù)相比，DPCD技術(shù)處理溫度低，對(duì)食品中的熱敏物質(zhì)破壞作用小，有利于保持食品原有品質(zhì)；與超高壓殺菌技術(shù)相比，處理壓力低，容易達(dá)到并控制壓力。目前DPCD技術(shù)應(yīng)用研究主要集中在殺菌鈍酶效果上，對(duì)肉類(lèi)、果汁、牛奶處理研究較常見(jiàn)。

目前對(duì)鮮切果蔬保鮮常采用低溫貯藏［2］、化學(xué)試劑處理（硫處理、螯合劑［3］、抗 氧化劑）熱處理［4，5］、臭氧 處理［6］等。黃永峰等［7］以蓮藕為試材，研究了二氧化氯（ClO2）對(duì)鮮切蓮藕在低溫貯藏期間多酚氧化酶（PPO）、褐變及感官品質(zhì)影響的動(dòng)態(tài)變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，藕的褐變與PPO有密切關(guān)系，用100mg／L ClO2處理鮮切蓮藕片抑制PPO活性最大能達(dá)50%左右。張京芳等［8］研究了單一抑制劑和多元復(fù)合抑制劑對(duì)鮮切蓮藕多酚氧化酶和褐變度的影響，單一抑制劑L－半胱氨酸、抗壞血酸和檸檬酸均能降低PPO活性和抑制酶褐變；多元復(fù)合抑制劑0.3%AA＋0.1%CA＋0.4%L－Cys也能有效控制鮮切蓮藕的酶褐變。祝美云等［9］采用殼聚糖、海藻酸鈉和黃原膠為涂膜材料，按照正交試驗(yàn)制作不同配比的殼聚糖復(fù)合膜，結(jié)果表明殼聚糖復(fù)合膜的最佳配比為殼聚糖0.9%、海藻酸鈉0.1%、黃原膠0.08%時(shí)，可有效地保持蓮藕的感官品質(zhì)。雖然化學(xué)試劑處理在一定程度上能夠抑制鮮切蓮藕褐變并鈍化酶，但化學(xué)試劑處理所帶來(lái)的安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的關(guān)注。

目前有關(guān)采用DPCD技術(shù)研究鮮切蔬菜品質(zhì)的文獻(xiàn)未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)以鮮切蓮藕為材料，探討DPCD處理對(duì)鮮切蓮藕褐變因素及酶活性的影響，為DPCD技術(shù)應(yīng)用于鮮切果蔬加工，延長(zhǎng)貯藏期提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

蓮藕：市售，選擇成熟度相同、大小一致、無(wú)明顯破損的新鮮蓮藕，冷藏（4±1）℃，備用；

磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、四硼酸鈉、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、巰基乙醇過(guò)氧化氫及L－苯丙氨酸：分析純，天津市華東試劑廠。

1.2 儀器和設(shè)備

冷藏柜：BCD－213KDZ型，新飛電器有限公司；

恒溫水浴鍋：DK－98－Ⅱ型，天津市泰斯特儀器有限公司；

高密度二氧化碳?xì)⒕鳎篧BN－5／50型，溫州貝諾機(jī)械有限公司；

高速冷凍離心機(jī)：HC－3618R型，安徽中佳科學(xué)儀器有限公司；

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：T6型，上海普析通用儀器有限公司；

全自動(dòng)色差計(jì)：SC－80C型，北京康光儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 蓮藕預(yù)處理 將原料從冷庫(kù)中取出，用清水洗凈淤泥，再用蒸餾水清洗，將蓮藕分節(jié)后保藏于冷藏柜中。試驗(yàn)時(shí)將原料去皮，切成厚5mm的薄片。

1.3.2 熱處理 采用較高的溫度會(huì)使蓮藕中的熱敏性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抗氧化劑等遭到破壞，因此采用60℃以下的溫度處理蓮藕。把蓮藕薄片放入自封袋中，每300g一袋，分別放入溫度為20，30，40，50，60℃的恒溫水浴鍋內(nèi)，處理40min，取出放入冷藏柜中。

1.3.3 DPCD處理 通過(guò)關(guān)閉超臨界CO2萃取裝置中的分離罐，只升壓、升溫到所需溫度和壓力，并保持所需的處理時(shí)間，實(shí)現(xiàn)殺菌滅酶效果。分別將蓮藕切片放入DPCD反應(yīng)釜中，按設(shè)定的條件分別處理，處理完畢后緩慢釋放CO2至完全，將處理完的樣品置于4℃條件下暫時(shí)貯藏。

DPCD處理?xiàng)l件：處理時(shí)間40min；處理壓力為10，20，30MPa；處理溫度為20，30，40，50，60℃。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 褐變度（BD）的測(cè)定 采用SC－80C全自動(dòng)色差計(jì)測(cè)定藕片的L＊值。L＊代表亮度（褐變程度），L值越大，表示顏色越白，褐變?cè)捷p［7］。

1.4.2 PPO活性測(cè)定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL磷酸緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過(guò)濾，濾液經(jīng)8 000r／min，4℃條件下離心15min，收集上清液，測(cè)前稀釋適當(dāng)倍數(shù)，備用。酶活反應(yīng)體系包括：5.0mL鄰苯二酚溶液和0.4mL酶液混合放置，反應(yīng)體系在420nm波長(zhǎng)下有最大吸收值，吸光值在3min內(nèi)變化迅速，3min后隨著底物鄰苯二酚被消耗吸光值變化減緩，因此用在420nm下測(cè)定3min內(nèi)吸光值的變化來(lái)表示PPO活性，本試驗(yàn)用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態(tài)［10］。

1.4.3 POD活性測(cè)定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL磷酸緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過(guò)濾，濾液經(jīng)8 000r／min，4℃條件下離心，收集上清液，測(cè)前稀釋適當(dāng)倍數(shù)，備用，酶活反應(yīng)體系包括：2mL磷酸緩沖液，2mL 2%的H2O2溶液，1.0mL愈創(chuàng)木酚溶液，0.6mL酶液。反應(yīng)體系在470nm波長(zhǎng)下有最大吸收值，在前2min內(nèi)吸光值變化迅速，2min后隨著底物被消耗吸光值變化減緩，因此用在470nm下測(cè)定2min內(nèi)吸光值的變化來(lái)表示POD活性，本試驗(yàn)用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態(tài)［11］。

1.4.4 PAL活性測(cè)定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL疏基乙醇緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過(guò)濾，濾液經(jīng)8 000r／min，4℃條件下離心，收集上清液，測(cè)前稀釋適當(dāng)倍數(shù)備用，酶活反應(yīng)體系包括：2mL磷酸緩沖液，2mL L－苯丙氨酸溶液和1mL酶液，在37℃下反應(yīng)1h后于290nm測(cè)定吸光值，本試驗(yàn)以第1小時(shí)內(nèi)吸光值的變化來(lái)表示PAL活性，用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態(tài)［12］。

1.4.5 殘存酶活的測(cè)定 殘存活酶按式（1）計(jì)算：

2 結(jié)果和分析

2.1 DPCD技術(shù)和熱處理對(duì)鮮切蓮藕中酶活性的影響

2.1.1 對(duì)PPO活性的影響 由圖1可知，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對(duì)鮮切蓮藕中PPO的鈍化效果顯著增強(qiáng)，表現(xiàn)為殘存酶活顯著降低。在30MPa條件下，DPCD處理比熱處理殘余酶活降低了69%，隨著壓力的增加，DPCD鈍化PPO活性的效果顯著，而溫度的升高，DPCD鈍化PPO活性的效果不明顯。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)較高的溫度會(huì)影響鮮切蓮藕的色澤，DPCD處理溫度越低，鮮切蓮藕的色澤保持越好。

2.1.2 對(duì)POD活性的影響 由圖2可知，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對(duì)鮮切蓮藕中PPO的鈍化效果顯著增強(qiáng)，在30MPa DPCD處理下POD殘余酶活性比熱處理降低了80%，隨著壓力的增加，POD酶活性顯著降低。

圖1 熱處理和DPCD處理對(duì)PPO活性的影響Figure 1 Effects of DPCD and heat treatment on the PPO activity

2.1.3 對(duì)PAL活性的影響 由圖3可知，隨著處理溫度和壓力的增大，DPCD處理的鮮切蓮藕的PAL殘存酶活不斷降低，在30MPa的DPCD條件下PAL POD殘余酶活性比熱處理降低了21%，但殘存酶活仍在70%以上，表明DPCD對(duì)PAL酶活鈍化效果不明顯。

圖2 DPCD處理和熱處理對(duì)POD活性的影響Figure 2 Effects of DPCD and heat treatment on the POD activity

圖3 熱處理和DPCD處理對(duì)PAL活性的影響Figure 3 Effects of DPCD and heat treatment on the PAL activity

2.2 DPCD處理鮮切蓮藕1周內(nèi)酶活及褐變的變化

由圖4可知，經(jīng)30MPa、40℃、40min DPCD處理的鮮切蓮藕L＊值為69.43，熱處理為71.20，兩者差別不大；而貯藏1周后，DPCD處理的鮮切蓮藕的L＊值為65，熱處理僅為48，DPCD處理的L＊值比熱處理的高出了30.7%，結(jié)合感官，可以看出經(jīng)DPCD處理的鮮切蓮藕很好地保持了原有色澤，基本不發(fā)生褐變，而熱處理的鮮切蓮藕已經(jīng)變黃變暗，發(fā)生了明顯褐變。因此，DPCD技術(shù)能很好地控制鮮切蓮藕的褐變，保證鮮切蓮藕的色澤，延長(zhǎng)鮮切蓮藕的儲(chǔ)藏期。

由圖5可知，經(jīng)貯藏1周后，熱處理PPO、POD殘存酶活分別為94.4%和93.4%，而DPCD處理的鮮切蓮藕PPO、POD殘存酶活僅為25.4%和13.8%，酶活性處在一個(gè)較低的水平，因此DPCD技術(shù)較好地鈍化了鮮切蓮藕中PPO、POD酶活性，并在1周內(nèi)保持較低的酶活性，從而保護(hù)了鮮切蓮藕的色澤和品質(zhì)。

圖4 1周內(nèi)褐變度（L＊值）的變化Figure 4 Browning（L＊ value）changes within a week

圖5 DPCD和熱處理1周后的殘存酶活Figure 5 Residual enzyme activity of DPCD and heat treatment after a week

3 結(jié)論

DPCD處理能顯著抑制蓮藕的褐變并鈍化鮮切蓮藕中的PPO、POD活性，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對(duì)鮮切蓮藕中酶的鈍化效果顯著增強(qiáng)，表現(xiàn)為殘存酶活顯著降低。經(jīng)30MPa、40℃、40min的DPCD處理的鮮切鮮藕PPO、POD、PAL殘存酶活分別為22.3%，9.8%，70.3%，顯著鈍化了PPO和POD酶活，而對(duì)PAL酶活的鈍化效果不明顯。

經(jīng)30MPa、40℃、40min處理，貯藏1周后鮮切蓮藕L＊值比熱處理L＊值高出30.7%，很好地保護(hù)了蓮藕色澤，基本不發(fā)生褐變，PPO、POD殘余酶活性分別為25.4%，13.8%，均處在一個(gè)較低的水平，因此DPCD技術(shù)能較好地鈍化鮮切蓮藕中影響褐變的酶，保護(hù)了鮮切蓮藕的色澤和品質(zhì)，延長(zhǎng)了儲(chǔ)藏期。

1 劉文營(yíng)，黃麗艷，盧曉明，等.高密度二氧化碳技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用研究［J］.食品工業(yè)科技，2011，32（12）：509～510.

2 藍(lán)碧鋒，廖春芳.新鮮蓮藕的采后生理及其保鮮技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2008（5）：59～61.

3 Gomez－lopez V M，Ragaert P，Ryckeboer J，et al.Shelf－life of minimally processed cabbage treated with neutral electrolysed oxidizing water and stored under equilibrium modified atmosphere［J］.International Journal of Food Microbiology，2007，117（1）：91～98.

4 Koukounaras A，Diamantidis G，Sfakiotakis E.The effect of heat treatment on quality retention of fresh－cut peach［J］.Postharvest Biology and Technology，2008，48（1）：30～36.

5 Abreu M，Beirao－dai－Costa S，Gomcalves E M，et al.Use of mild heat pre－treatments for quality retention of fresh－cut Rocha pear［J］.Postharvest biology and Technology，2003，30（2）：153～160.

6 孔凡春，陸勝民，王群.臭氧在果蔬保鮮和農(nóng)殘降解上的應(yīng)用［J］.食品與機(jī)械，2003，26（5）：24～26.

7 黃永峰，宋俊梅.ClO2對(duì)鮮切蓮藕多酚氧化酶影響的研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2008，24（10）：995～986.

8 張京芳.鮮切蓮藕酶褐變的控制方法［J］.資源開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)，2005，21（2）：91～92.

9 祝美云，黨建磊，魏征，等.殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮鮮切蓮藕的研究［J］.食品與機(jī)械，2010，26（1）：145～147.

10 金定梁，夏文水.檸檬酸亞錫二鈉對(duì)鮮切蓮藕護(hù)色作用的研究［J］.食品與機(jī)械，2011，27（4）：129～132.

11 王艷穎，胡文忠，龐坤.機(jī)械損傷對(duì)富士蘋(píng)果抗氧化酶活性的影響［J］.食品與機(jī)械，2007，23（5）：26～30.

12 葉文斌，贠漢伯，樊亮，等.復(fù)合涂膜對(duì)楊梅貯藏過(guò)程中POD、PPO、PAL酶活性的影響［J］.包裝與食品機(jī)械，2012，30（2）：10～16.