冷藏和熱處理對荸薺多酚氧化酶活性和多酚含量的影響

摘要：以新鮮荸薺（Eleocharis tuberosa）為原料，研究了冷藏溫度、冷藏時間、熱處理時間對荸薺、荸薺果肉和荸薺皮多酚氧化酶活性和多酚含量的影響。結(jié)果表明，荸薺果肉中多酚氧化酶活性較高，4 ℃下貯藏24 h，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚氧化酶活性分別為23.07、23.02、2.53 U/g，冷藏和熱處理可明顯降低多酚氧化酶活性，且在-18 ℃冷藏時達(dá)到最低值；荸薺皮中多酚含量較高，4 ℃下貯藏24 h，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量分別為0.13%、0.049%、0.23%，隨著冷藏時間和熱處理時間的延長，荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量明顯下降。

關(guān)鍵詞：荸薺（Eleocharis tuberosa）；多酚氧化酶；多酚；冷藏；熱處理

中圖分類號：S645.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）19-4772-04

荸薺（Eleocharis tuberosa）又名馬蹄、烏芋等，屬莎草科植物荸薺的球莖，原產(chǎn)于印度和中國，現(xiàn)廣泛分布于我國南方各省區(qū)。荸薺肉質(zhì)潔白、清脆、多汁、味甘、微寒，含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、膳食纖維、礦物質(zhì)及多種維生素，具有清熱化痰、通便及降血壓等作用[1]。目前，荸薺以鮮食為主，隨著人們消費(fèi)水平的提高和需求的多樣化，荸薺加工越來越受到重視。褐變是荸薺貯藏保鮮和加工過程中的重要問題，褐變不僅影響商品外觀，還一定程度上降低了商品的營養(yǎng)品質(zhì)和保健性能[2]。

褐變可分為酶促褐變和非酶促褐變，酶促褐變主要由多酚氧化酶（Polyphenoloxidase，PPO）氧化多酚引起，而非酶促褐變包括氧氣與多酚反應(yīng)、美拉德反應(yīng)、焦糖化反應(yīng)、抗壞血酸褐變。在荸薺褐變中主要是酶促褐變以及荸薺發(fā)生損傷后多酚與氧氣接觸發(fā)生的非酶促褐變[3]。酶促褐變的發(fā)生及褐變程度與PPO活性以及多酚含量關(guān)系密切，如能降低或抑制PPO活性，減少多酚與多酚氧化酶接觸，可降低酶促褐變的發(fā)生。

為了降低及抑制PPO酶促褐變的發(fā)生，研究者分別探討了水楊酸浸泡[4]、檸檬酸浸泡[5]、殼聚糖涂膜[6]等對鮮切荸薺褐變、質(zhì)量、貨架期等方面的影響。此外，榮保華等[7]研究了藕帶中PPO的酶學(xué)特性，建立了酶促褐變動力學(xué)方程；歐陽玉祝等[8]采用紫外分光光度法測定了路邊青中多酚的含量。有關(guān)荸薺貯藏加工過程中PPO活性及多酚含量變化方面的研究尚未見報道。本研究以新鮮荸薺、荸薺果肉和荸薺皮為原料，探討冷藏溫度、冷藏時間以及熱處理時間對荸薺、荸薺果肉和荸薺皮PPO活性和多酚含量的影響，以期為抑制或減緩荸薺在貯藏加工過程中褐變的發(fā)生提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料 新鮮荸薺購于市場，洗凈后備用。試驗(yàn)于2012-2013年在湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所進(jìn)行。

1.1.2 試劑 磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀、鄰苯二酚、焦性沒食子酸、硫酸銨、乙醇等均為分析純。

1.1.3 儀器 電子天平（丹佛儀器北京有限公司），pH計(jì)（賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司），DS-1高速組織搗碎機(jī)（上海精科實(shí)業(yè)有限公司），高速冷凍離心機(jī)（長沙平凡儀器儀表有限公司），2800UV紫外可見分光光度計(jì)（尤尼柯上海儀器有限公司），數(shù)顯恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 荸薺基本成分測定 參照國標(biāo)中相關(guān)方法分別測定新鮮荸薺中水分（GB/T 5009.3-2003）、灰分（GB/T 5009.4-2003）、粗蛋白質(zhì)（GB/T 5009.5-2003）、淀粉（GB/T 5009.9-2003）、膳食纖維（GB/T 22224-2008）等成分的含量。

1.2.2 多酚氧化酶提取及活性測定 多酚氧化酶提取參照史云東等[9]的方法。取10 g樣品與200 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖液（4 ℃預(yù)冷， pH 6.5）混合，置于高速組織搗碎機(jī)中搗碎成勻漿，勻漿過濾后于濾液中加入20 g硫酸銨，充分溶解后于5 000 r/min、5 ℃條件下離心15 min，取上清液，上清液中再加入20 g硫酸銨，充分溶解后于5 000 r/min、5 ℃條件下離心15 min，將所得沉淀溶于1.0 mL 0.01 mol/L、pH 6.5的磷酸緩沖液中，即為粗酶液。

多酚氧化酶活性測定參照J(rèn)iang等[5]的方法。于試管中先后加入3.9 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液（pH 5.5），1.0 mL 0.1 mol/L兒茶酚，37 ℃恒溫水浴10 min，然后加入0.5 mL酶液，迅速搖勻，倒入比色杯內(nèi)，迅速混勻，記錄上述混合液在410 nm下吸光值變化，每隔30 s記錄1次，共記錄2 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 荸薺基本成分測定結(jié)果

荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中基本成分如表1所示。從表1可以看出，荸薺水分含量很高，為84.17%，其次是淀粉10.61%。此外，灰分3.27%、膳食纖維0.93%、蛋白質(zhì)1.02%。荸薺果肉中水分、淀粉、蛋白質(zhì)含量較高，分別為84.49%、11.75%、0.98%，而荸薺皮中灰分、膳食纖維含量較高，分別達(dá)到6.31%、1.15%。

2.2 不同處理對荸薺多酚氧化酶活性的影響

2.3 不同處理對荸薺多酚含量的影響

2.3.1 貯藏溫度對荸薺多酚含量的影響 多酚是酶促褐變的底物，多酚含量的多少也影響酶促褐變的反應(yīng)速度和褐變程度[12]。圖4中顯示了貯藏溫度對荸薺多酚含量的影響，結(jié)果表明，相同貯藏溫度下，荸薺皮中多酚含量明顯高于荸薺和荸薺果肉，這說明荸薺中多酚主要存在于果皮中。在4 ℃條件下，荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中多酚含量分別為0.130%、0.049%、0.230%，隨著貯藏溫度的降低，荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量上升，荸薺中多酚含量變化不明顯。-35 ℃條件下，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量分別為0.130%、0.068%、0.290%。荸薺削皮后，PPO與底物多酚接觸，發(fā)生酶促反應(yīng)，導(dǎo)致多酚含量下降，貯藏溫度降低后PPO活性下降，酶促反應(yīng)受到抑制，因此，隨著貯藏溫度的降低，荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量上升。上述結(jié)果與紀(jì)淑娟等[13]測定蜜柚中PPO活性及劉春麗等[14]研究荔枝果肉PPO酶學(xué)性質(zhì)報道的結(jié)果相一致。

2.3.2 貯藏時間對荸薺多酚含量的影響 4 ℃條件下，貯藏時間對荸薺多酚含量的影響如圖5所示，結(jié)果表明，隨著貯藏時間的延長，荸薺中多酚含量無明顯變化，荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量呈下降趨勢。貯藏24 h時，荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中多酚含量分別為0.130%、0.049%、0.230%，而貯藏48 h以后，荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中多酚含量分別為0.120%、0.031%、0.180%。荸薺削皮后，酶促反應(yīng)速度加快，因此，荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量隨著貯藏時間的延長而降低。

2.3.3 熱處理對荸薺多酚含量的影響 熱處理對荸薺多酚含量的影響如圖6所示，結(jié)果表明，隨著熱處理時間的延長，荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中多酚含量均呈下降趨勢。相比而言，荸薺皮中多酚含量下降幅度最大，荸薺果肉中多酚含量下降幅度次之，荸薺中多酚含量下降幅度最小。熱處理3 min時，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量分別為0.120%、0.042%、0.210%；當(dāng)熱處理10 min后，荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中多酚含量分別下降到0.090%、0.018%、0.100%。隨著熱處理時間的延長，荸薺中PPO活性降低，從而抑制了酶促反應(yīng)的發(fā)生，而荸薺果肉、荸薺皮熱處理過程中多酚含量大幅度下降，可能是由于荸薺果肉和荸薺皮中多酚在熱處理過程中與氧氣接觸而被氧化[15]。

3 結(jié)論

荸薺水分和淀粉含量較高，分別為84.17%和10.61%。冷藏比較適合于荸薺保鮮及荸薺粗加工后制品（荸薺果肉）的保鮮，熱燙處理能明顯降低荸薺及荸薺果肉中PPO的活性，但熱燙時間過長會嚴(yán)重降低荸薺果肉中多酚的含量，引起多酚非酶促褐變，從而影響其商品性。

荸薺中PPO主要存在于荸薺果肉中，4 ℃貯藏24 h后荸薺、荸薺果肉、荸薺皮中PPO活性分別為23.07、23.02、2.53 U/g。低溫貯藏、熱處理可明顯降低荸薺中PPO的活性。相比較而言，低溫-18 ℃下貯藏的荸薺中PPO活性最低；熱處理過程中，隨著熱燙時間的延長，PPO的活性呈明顯下降趨勢。

荸薺多酚主要存在于荸薺皮中，隨著貯藏溫度的降低，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量呈上升趨勢，4 ℃貯藏24 h后，荸薺、荸薺果肉和荸薺皮中多酚含量分別為0.130%、0.049%、0.230%。相同溫度下，隨著貯藏時間延長，多酚含量有所下降。此外，熱處理能明顯降低荸薺果肉和荸薺皮中多酚的含量，這可能是由于高溫下多酚與氧氣接觸而被氧化造成的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃麗卿，肖金蘭，余奇飛.抑制荸薺中多酚氧化酶活性的研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2012（10）：54-55.

[2] 童剛平， 陸勝民，鄔應(yīng)龍.鮮切荸薺褐變抑制劑組合的篩選[J].食品工業(yè)科技，2004，25（12）：64-65.

[3] 黃雪松，焦 健，楊愛華.幾種加工處理對鮮切荸薺褐變的影響[J].食品科技，2006（7）：255-258.

[4] PENG L T， JIANG Y M. Exogenous salicylic acid inhibits browning of fresh-cut Chinese water chestnut[J]. Food Chemistry，2006，94（4）：535-540.

[5] JIANG Y M， PEN L T， LI J R. Use of citric acid for shelf life and quality maintenance of fresh-cut Chinese water chestnut[J]. Journal of Food Engineering，2004，63（3）：325-328.

[6] PEN L T， JIANG Y M. Effects of chitosan coating on shelf life and quality of fresh-cut Chinese water chestnut[J]. LWT-Food Science and Technology，2003，36（3）：359-364.

[7] 榮保華，王清章，李 潔，等. 藕帶中多酚氧化酶的酶學(xué)性質(zhì)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（19）：10267-10269.

[8] 歐陽玉祝，呂程麗，匡友元. 紫外分光光度法測定路邊青中多酚含量[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2010，27（3）：1056-1058.

[9] 史云東，賈 琳，李 祥，等.雪蓮果多酚氧化酶活性及褐變控制的研究[J].糧油食品科技，2011，19（2）：46-49.

[10] 羅楊合. Folin-Ciocalteu法測定馬蹄皮中多酚的含量[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，48（9）：2247-2249.

[11] 卜彥花，周娜娜，王春悅，等.福林酚試劑法和紫外分光光度法測定冬棗多酚含量的比較研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2012，28（1）：212-217.

[12] 鐘振聲，潘曉琴，方穎通.菊芋多酚氧化酶的酶學(xué)性質(zhì)[J].華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，38（12）：135-138.

[13] 紀(jì)淑娟，尹競男，李家政.蜜柚多酚氧化酶的酶學(xué)特性與活性測定研究[J].北方園藝，2010（17）：171-174.

[14] 劉春麗，楊躍寰，陳欲云.荔枝果肉多酚氧化酶酶學(xué)性質(zhì)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（2）：647-648.

[15] 田維娜.熱處理對鮮切荸薺冷藏品質(zhì)的影響[D].重慶：西南大學(xué)，2008.