臭氧對鮮切蓮藕酶促褐變的影響

張永清

摘要：以鮮切蓮藕為原料，通過測定褐變度、失重率、總酚含量、多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）活性，研究了臭氧處理對鮮切蓮藕貯存過程中酶促褐變的影響。結(jié)果表明，隨著貯存時間延長，鮮切蓮藕褐變度和失重率呈增加趨勢，臭氧處理可以極顯著降低鮮切蓮藕褐變度和失重率（P<0.01），且0.3 mg/L臭氧比0.6 mg/L效果好。當貯存時間由8 d延長為12 d時，樣品總酚含量和PPO、POD活性開始降低，但總酚含量變化不大，PPO和POD活性下降較快。Pearson相關(guān)性分析表明，臭氧濃度與褐變度呈負相關(guān)（P=0.024）；貯存時間與失重率、褐變度、總酚含量呈極顯著正相關(guān)，與PPO活性呈極顯著負相關(guān)（P<0.01）。鮮切蓮藕用0.3 mg/L臭氧水處理12 min后，可以在0～4 ℃冰箱貯存8 d。

關(guān)鍵詞：鮮切蓮藕；臭氧；酶促褐變；褐變度；總酚；多酚氧化酶

中圖分類號：TS255.3；S645.1 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）13-2502-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.13.026

Effects of Ozone on Enzymatic Browning of Fresh-cut Lotus Root

ZHANG Yong-qing

（College of Food and Biological Engineering/Henan Engineering Lab of Products and Equipments for Rapid Detection of Biomarkers， Xuchang University， Xuchan 461000， Henan， China）

Abstract： The effects of ozone on the enzymatic browing of fresh-cut lotus root were studied by the detections of browning degree， weightlessness rate， the content of total phenols and the activities of polyphenol oxidase（PPO） and peroxidase （POD）. The results showed that， with the storage time increasing， browning degree and weightlessness rate of fresh-cut lotus root increasing. After treatment with ozone， browning degree and weightlessness rate significantly decreased （P<0.01）， and the 0.3 mg/L of ozone was better than 0.6 mg/L. When the storage time was from 8 d to 12 d， the content of total phenols and the activities of PPO and POD were to decrease. But the change in total phenols content was less than the activities of PPO and POD. It was also founded by Pearson correlation analysis that ozone concentration was negatively correlated with browning degree （P=0.024）. At the same time， storage time was positively correlated with browning degree， weightlessness rate and the content of total phenols， and negatively correlated with the activities of PPO（P<0.01）. Therefore， fresh-cut lotus root exposed to 0.3 mg/L ozone 12 min could be stored at 0～4 ℃ for 8 d.

Key words： fresh-cut lotus root；ozone；enzymatic browning；browning degree；total phenols；polyphenol oxidase（PPO）

臭氧是一種強氧化劑和消毒劑，氧化強度是氯的1.5倍，殺菌速度是氯的600～3 000倍，對各種致病性微生物均有極強的殺滅效果，具有廣譜高效的殺菌作用[1-3]。自法國利用臭氧對飲用水進行殺菌處理開始，臭氧的殺菌作用逐漸應(yīng)用到食品方面[4]。臭氧作為消毒劑、氧化劑，能有效地殺滅微生物和抑制果蔬呼吸作用，因此可用于果蔬保鮮、防霉、運輸和保藏。蓮藕組織脆嫩，方便切分，適合鮮切加工，但鮮切蓮藕易褐變，影響產(chǎn)品的品質(zhì)和價值。鮮切蓮藕的褐變主要是蓮藕組織中的多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）以及總酚等引起的酶促褐變[5，6]。研究臭氧對鮮切果蔬PPO、POD以及總酚等引起的酶促褐變的影響，有利于鮮切果蔬褐變臭氧控制技術(shù)的發(fā)展。本研究以鮮切蓮藕為原料，通過測定褐變度、失重率、總酚含量、PPO和POD活性，研究了臭氧處理對鮮切蓮藕貯存過程中酶促褐變的影響，以期為鮮切果蔬褐變的臭氧控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器與試劑

新鮮蓮藕：市售。

磷酸氫二鈉、甲醇、冰乙酸、丙酮（分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司）；磷酸二氫鈉（分析純，萊陽市雙雙化工有限公司）；磷酸、30%過氧化氫（分析純，天津市恒星化學(xué)試劑制造有限公司）；濃鹽酸（分析純，中平能化集團開封東大化工有限公司試劑廠）；鄰苯二酚、愈創(chuàng)木粉（化學(xué)純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；臭氧測定試劑（廣東環(huán)凱微生物科技有限公司）。

Lab Tech紫外可見分光光度計（北京萊伯泰科儀器有限公司）；TG16-WS離心機（長沙湘儀離心機儀器有限公司）；YP2002電子天平（上海菁海儀器有限公司）；BCD-133EN冰箱（青島海爾股份有限公司）；DK-8D水浴鍋（常州普天儀器制造有限公司）；SHZ-D抽濾機（鞏義市予華儀器有限責任公司）；KFT-S系列電腦型臭氧發(fā)生器（上?？蹈Ｌ丨h(huán)保產(chǎn)品科技有限公司）；S-25 pH計（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 臭氧水的制備 將KFT-S系列電腦型臭氧發(fā)生器利用空氣源氧氣產(chǎn)生的臭氧通入純水，制備濃度為0.3、0.6 mg/L的臭氧水。

1.2.2 樣品處理 將新鮮蓮藕清洗干凈，去皮，切成約5 mm薄片。挑選干凈無變色無傷痕的蓮藕片，分成3組，分別用500 mL的去離子水（對照），0.3、0.6 mg/L的臭氧水浸泡處理12 min，再分別分裝成5份，在0～4 ℃冰箱貯存。以處理當天為0 d，在貯存時間為0、4、8、12、16 d時各取出1份作為樣品，測定相應(yīng)指標，分析處理方式以及貯存時間對鮮切蓮藕酶促褐變的影響。每個處理做3個平行，結(jié)果取平均值。

1.3 測定方法

1.3.1 臭氧濃度的測定 采用N，N-二乙基-1，4-苯二胺（DPD）（GB11898-89）方法，臭氧與DPD試劑反應(yīng)，使樣品溶液呈紅色，利用比色法進行臭氧濃度的測定。

1.3.2 失重率的測定 將樣品進行稱重，計算失重率，分析貯存時間對鮮切蓮藕失重率的影響。失重率的計算：失重率=（m-m1）/m×100%，其中m為貯存0 d的鮮切蓮藕質(zhì)量（g），m1為貯存0、4、8、12、16 d的鮮切蓮藕質(zhì)量（g）。

1.3.3 褐變度的測定 稱取樣品2.0 g，置于研缽中，加入20 mL去離子水研磨成漿，在25 ℃水浴鍋中保溫5 min，過濾，收集濾液，采用分光光度計法在410 nm處測定其吸光度，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。用410 nm處測得的吸光度表示褐變度[7，8]。

1.3.4 總酚含量的測定 總酚含量的測定參考曹建康等的方法[9]。稱取樣品2.0 g，置于研缽中，加入1%低溫HCl-甲醇溶液少許，冰浴下充分研磨成漿，轉(zhuǎn)入20 mL刻度試管，再用1%低溫HCl-甲醇溶液沖洗研缽并定容，混勻，置于0～4 ℃冰箱避光保存20 min并搖動數(shù)次，過濾，收集濾液備用。以1%低溫HCl-甲醇溶液作為對照調(diào)零，取所收集的濾液在280 nm處測定吸光度，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。用280 nm處測得的吸光度表示總酚含量。

1.3.5 PPO、POD活性的測定 PPO和POD含量的測定參考胡曉丹等[10]的方法。

1）酶液制備。稱取樣品20.0 g，置于研缽中，加入40 mL冷卻的丙酮，冰浴下充分研磨成漿，過濾，濾渣放置在通風處干燥2 h，得到丙酮揮發(fā)后干燥的樣品。取1 g樣品，加入20 mL pH 7.0的磷酸緩沖溶液，攪拌15 min后抽濾，濾液即為粗酶液。

2）PPO活性的測定。取3支試管，分別先加入制備好的粗酶液4 mL，再加入8 mL pH 7.0的磷酸緩沖溶液搖勻，最后加入4 mL 2 mg/L鄰苯二酚，混勻，在400 nm處測定其吸光度，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。用400 nm處測得的吸光度表示PPO活性。

3）POD活性的測定。取3支試管，分別先加入制備好的粗酶液4 mL，再加入4 mL pH 5.0醋酸緩沖溶液和4 mL 0.1%愈創(chuàng)木酚，充分混勻，最后加入4 mL 0.08% H2O2，混勻，在470 nm處測定其吸光度，重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。用470 nm處測得的吸光度表示POD活性。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件制圖，SPSS 11.5統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，兩兩比較方法采用最小顯著差數(shù)法（LSD），相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)分析法。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧對鮮切蓮藕褐變度的影響

臭氧對鮮切蓮藕褐變度的影響如圖1所示。由圖1可知，隨著貯存時間的延長，樣品褐變度增加，臭氧處理可以抑制鮮切蓮藕的褐變度。方差分析表明，貯存時間不同，鮮切蓮藕褐變度也存在明顯差異，但是貯存0 d和4 d以及8 d 和12 d 處理之間，鮮切蓮藕褐變度無顯著差異（P分別為0.471和0.656）。對照、0.3、0.6 mg/L臭氧水處理的樣品之間，褐變度差異極顯著（P<0.01）；對照最高，0.3 mg/L臭氧水處理后褐變度最低。因此，可以采用臭氧水處理的方法控制鮮切蓮藕褐變度，并且0.3 mg/L臭氧水處理比0.6 mg/L臭氧水處理效果好。

2.2 臭氧對鮮切蓮藕失重率的影響

鮮切蓮藕貯存過程中會失去水分導(dǎo)致新鮮度降低，品質(zhì)劣化，影響口感。臭氧對鮮切蓮藕失重率的影響如圖2所示。由圖2可知，貯存過程中，鮮切蓮藕失重率增加，臭氧水處理可以使鮮切蓮藕失重率降低。方差分析表明，貯存時間不同，樣品失重率也明顯不同；貯存時間延長，樣品失重率增加。對照、0.3、0.6 mg/L臭氧水處理的樣品之間，失重率差異極顯著（P<0.01）；對照最高，0.3 mg/L臭氧水處理后失重率最低。因此，為降低鮮切蓮藕失重率，可以采用臭氧水處理的方法并盡可能縮短貯存時間。0.3 mg/L臭氧水處理對鮮切蓮藕失重率的控制效果比0.6 mg/L臭氧水處理效果好。

2.3 臭氧對鮮切蓮藕總酚含量的影響

臭氧處理對鮮切蓮藕總酚含量的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著貯存時間的延長，樣品總酚含量呈先增加后降低的趨勢，樣品的總酚含量在貯存4 d時最高。

方差分析表明，貯存0 d的樣品總酚含量極顯著低于其他貯存時間（P<0.01）；但貯存4、8和12 d之間，以及12、16 d之間，樣品總酚含量差異不顯著（P>0.05）。0.3 mg/L臭氧水處理后樣品總酚含量顯著低于對照和0.6 mg/L臭氧水處理的樣品（P<0.05），對照和0.6 mg/L臭氧水處理的樣品總酚含量則無顯著差異（P=0.841）。

2.4 臭氧對鮮切蓮藕PPO活性的影響

臭氧處理對鮮切蓮藕PPO活性的影響如圖4所示。由圖4可知，鮮切蓮藕PPO活性隨貯存時間的延長呈先增加后降低的趨勢，這種趨勢與其他研究結(jié)果一致[11]。當貯存時間為0、4 d時，臭氧水處理樣品的PPO活性高于對照；當貯存時間為8、12、16 d時，臭氧水處理樣品的PPO活性低于對照。

方差分析表明，貯存時間不同，樣品PPO活性存在明顯不同。0.3 mg/L臭氧水處理后樣品PPO活性與對照和0.6 mg/L臭氧水處理的樣品差異達到極顯著和顯著水平（P分別為0.001和0.028），而對照和0.6 mg/L臭氧水處理的樣品之間差異不顯著（P=0.159）。因此，隨著貯存時間延長，臭氧水處理明顯抑制鮮切蓮藕PPO活性。

2.5 臭氧對鮮切蓮藕POD活性的影響

臭氧處理對鮮切蓮藕POD活性的影響如圖5所示。由圖5可知，鮮切蓮藕POD活性隨貯存時間的延長呈先增加后降低的趨勢。當貯存時間為0、4 d時，臭氧水處理樣品的POD活性高于對照；當貯存時間為8、12、16 d時，臭氧水處理樣品的POD活性低于對照；0.3 mg/L臭氧水處理的鮮切蓮藕POD活性總是高于0.6 mg/L臭氧水處理的鮮切蓮藕POD的活性。

方差分析表明，貯存4、12 d時，樣品中POD活性差異不顯著（P=1.000），但其他貯存時間之間樣品中POD活性差異極顯著（P<0.01）。對照和0.3 mg/L臭氧水處理的鮮切蓮藕POD活性差異不顯著（P=0.369），0.6 mg/L臭氧水處理后鮮切蓮藕POD的活性與其他處理差異極顯著（P<0.01）。

2.6 相關(guān)性分析

利用統(tǒng)計軟件對所測定指標進行Pearson兩個變量間的相關(guān)性分析后發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度與褐變度呈負相關(guān)（P=0.024），相關(guān)系數(shù)為-0.335；貯存時間（0、4、8、12、16 d）與失重率、褐變度、總酚含量呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），與PPO活性呈極顯著負相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.852、0.653、0.601和-0.615；失重率與褐變度、總酚含量、PPO活性呈極顯著相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.735、0.677和-0.403；褐變度與總酚含量、PPO活性呈顯著相關(guān)（P<0.05），相關(guān)系數(shù)分別為0.351和-0.490；而PPO活性和POD活性之間也呈極顯著相關(guān)（P<0.01），相關(guān)系數(shù)為0.767。也就是說，0.3 mg/L臭氧水抑制鮮切蓮藕褐變比0.6 mg/L臭氧水效果好；隨著貯存時間的延長，鮮切蓮藕失重率、褐變程度和總酚含量增加，PPO活性降低；隨鮮切蓮藕褐變度增加，樣品總酚含量和PPO活性增大；樣品POD活性也會隨著PPO活性的增大而增大。

3 小結(jié)

用臭氧水對鮮切蓮藕處理后，可以抑制樣品褐變和失重，并對總酚含量、PPO活性和POD活性產(chǎn)生一定的影響。方差分析表明，對照、0.3、0.6 mg/L臭氧水處理后，樣品褐變度和失重率明顯不同，對照最高，0.3 mg/L臭氧水處理最低。貯存時間不同（0、4、8、12、16 d），鮮切蓮藕褐變度和失重率差異達到極顯著水平（P<0.01）。

隨貯存時間的延長，總酚含量、PPO和POD活性呈先增加后降低的趨勢。當貯存時間由8 d延長為12 d時，樣品總酚含量和PPO、POD活性降低，但總酚含量變化不大，PPO和POD活性下降較快。對于PPO和POD活性的抑制，0.6 mg/L濃度臭氧水比0.3 mg/L濃度臭氧水效果好，但是綜合臭氧對失重率、褐變度和總酚含量的影響，鮮切蓮藕可以用0.3 mg/L臭氧水處理后，在0～4 ℃冰箱貯存8 d。

Pearson相關(guān)性分析表明，0.3 mg/L臭氧水抑制鮮切蓮藕褐變比0.6 mg/L臭氧水效果好（P=0.024）；隨貯存時間的延長，鮮切蓮藕失重率、褐變程度和總酚含量增加，PPO活性降低；隨鮮切蓮藕失重率的增加，褐變度和總酚含量增加，PPO活性降低；隨鮮切蓮藕褐變度的增加，樣品總酚含量和PPO活性增大；樣品POD活性也會隨著PPO活性的增大而增大。

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