不同褐變抑制劑對鮮切蘋果保鮮性能的影響

連文綺，樊 迎，張 丹

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，山西 太谷 030800）

改革開放以后，我國果蔬產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，已成為繼糧食之后我國種植業(yè)中第二大產(chǎn)業(yè)[1]。與此同時，果蔬豐產(chǎn)與保鮮的矛盾也更加突出，為此我國相關(guān)科研人員做過許多努力，探索各種保鮮方法，并嘗試使用各種褐變抑制保鮮劑，但保鮮效果不太明顯[2]；且褐變抑制劑毒性較大，添加量受到嚴(yán)格限制；有些保鮮方法雖效果明顯，但成本較高，國內(nèi)難以實施等[3]。因此，迫切需要開發(fā)一種成本低廉、操作方便、設(shè)備簡單、健康無毒的果蔬褐變抑制劑。

蘋果不僅僅在食用時給人香甜爽口的感覺，它所含的營養(yǎng)也是特別充足的，可提高人的免疫力、降低膽固醇、防癌抗癌等，而且它的蘋果香氣還可以幫助人們治療抑郁。鮮切水果[4]是新鮮完整的水果在經(jīng)過洗刷、削皮、修理調(diào)整、切割分離、再包裝等之后，供人們直接食用或者能夠為餐飲業(yè)提供方便，提高效率、業(yè)績的一種新式水果制品。由于其具有省時、方便、清潔、衛(wèi)生、新鮮、營養(yǎng)、可食率高達(dá)100%的特點而開始流行，并且具有形成產(chǎn)業(yè)化的趨勢，而蘋果是一種非常適合切割果蔬工業(yè)化生產(chǎn)的水果。但是，除去天然保護(hù)層后的果蔬組織表層會造成損傷。在完整的組織材料中，由于果皮或者保護(hù)層的存在，水分阻力擴(kuò)散較大，而新鮮果蔬經(jīng)過去皮切分以后，水分蒸騰速率顯著增加，而且含水量是衡量果蔬新鮮與否的關(guān)鍵指標(biāo)，新鮮的果蔬一般含水量為65%～96%，5%的微小變化就會使鮮切果蔬出現(xiàn)萎蔫、變色、皺縮和干化等現(xiàn)象[5-6]。蘋果切割之后因多酚氧化酶的催化氧化作用，使鮮切蘋果容易發(fā)生褐變而影響了其食用和經(jīng)濟(jì)價值[7]，這同樣是果蔬品質(zhì)變壞存在的最大問題[8]。因此，研究鮮切蘋果有效的褐變抑制劑是提高其食用和經(jīng)濟(jì)價值的關(guān)鍵所在。

為了保持鮮切蘋果的產(chǎn)品品質(zhì)，延長其貨架期，本試驗以感官評分和多酚氧化酶活性為指標(biāo)，研究了單一褐變抑制劑檸檬酸、抗壞血酸、亞硫酸鈉、氯化鈣及其組合對鮮切蘋果褐變的抑制效果，旨在探索出保鮮效果良好的鮮切蘋果褐變抑制劑，并為蘋果的深加工提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為新鮮、沒有機(jī)械損傷和病蟲害的蘋果。

1.2 儀器和試劑

儀器設(shè)備為723N分光光度計（上海市精密儀器有限公司）；HC-2066高速離心機(jī)（中科中佳科學(xué)儀器有限公司）；BSA223S電子分析天平（賽多利斯）。

試劑為蒸餾水、抗壞血酸、檸檬酸、亞硫酸鈉、氯化鈣。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備工藝流程[9]原料果清洗→去皮、去核、切片→護(hù)色處理→瀝干水分→測定吸光值。

1.3.2 操作步驟[10]挑選沒有病蟲害和機(jī)械損壞的蘋果，在用軟毛刷刷洗表面的污物后用蒸餾水沖洗，并用不銹鋼小刀切成片狀（厚度為1～2 cm），切片后立即投入各個抑制劑試劑中浸泡15 min，撈出來后放到室溫條件下瀝干30 min，然后隨機(jī)取樣品2 g加適量的石英砂對其充分研磨，將蘋果用工具研成勻漿后，加入蒸餾水6 mL，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆蚝笠迫腚x心管中，放入90℃的水浴箱中進(jìn)行滅酶處理2 min，6 000 r/min離心20 min，在波長420 nm條件下測其上清液的吸光度值（A），來判斷褐變程度的大小。

1.3.3 試驗設(shè)計 在常用于果蔬的十幾種褐變抑制劑中，篩選出適合鮮切蘋果的4種褐變抑制劑：檸檬酸、氯化鈣、抗壞血酸、亞硫酸鈉，每種褐變抑制劑設(shè)置5個質(zhì)量濃度梯度對鮮切蘋果進(jìn)行護(hù)色處理，浸泡時間為15 min，然后使得固液比為1∶1.5，檢測多酚氧化酶（PPO）活性，并冷藏于4℃條件下，每隔2 d檢測褐變度，用蒸餾水浸泡作空白對照（表 1）。

表1 單因素試驗設(shè)計 mg/mL

結(jié)合單因素試驗的結(jié)果，并考慮試劑的使用情況，挑選了抑制效果明顯的3種試劑作為試驗因素。根據(jù)實際情況，選擇每因素三水平進(jìn)行正交，建立了正交試驗（表2），按照正交試驗表進(jìn)行抑制褐變的正交處理試驗，分析結(jié)果并作比較，得出抑制效果顯著的褐變抑制劑組合。

表2 正交試驗因素水平 mg/mL

1.3.4 評定指標(biāo)

1.3.4.1 感官評價標(biāo)準(zhǔn) 鮮切蘋果褐變程度的感官評分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 感官評分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.4.2 PPO活性測定[11]隨機(jī)選取2 g的樣品研磨成勻漿，加入蒸餾水6 mL，在6 000 r/min條件下離心20 min，然后把上清液放到420 nm處測吸光度（A），以此用來判斷褐變程度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

在單因素試驗數(shù)據(jù)處理時，采用鄧肯新復(fù)極差法進(jìn)行分析；在正交試驗中采用F值檢驗的方法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 褐變抑制劑對鮮切蘋果褐變的影響分析

2.1.1 檸檬酸對鮮切蘋果褐變的影響 從圖1可以看出，和對照組比較，鮮切蘋果在不同質(zhì)量濃度檸檬酸處置后，褐變程度有所改善。而且檸檬酸質(zhì)量濃度越高，鮮切蘋果的褐變程度越小，說明檸檬酸的處理使鮮切蘋果褐變問題得到了進(jìn)一步解決。4 mg/mL的檸檬酸為臨界值，即抑制PPO活性在檸檬酸質(zhì)量濃度小于4 mg/mL時是逐漸增強(qiáng)的，而抑制程度在質(zhì)量濃度大于4 mg/mL后又慢慢減弱，這是因為底物受到了檸檬酸的抑制，在同一時間也會對酶的活性中心進(jìn)行競爭。此外，檸檬酸還可以控制鮮切果蔬之間相互感染[12]。

從感官觀察得出，經(jīng)過檸檬酸處理后的鮮切蘋果儲藏期間并不是太好，儲藏2 d時，顏色就出現(xiàn)了微微黃。第10天時感官值由開始的9.5下降到5.0，與空白（2.0）相比有明顯抑制效果，但經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，顯然比其他3種試劑效果差。有相關(guān)資料表明，檸檬酸與抗壞血酸結(jié)合使用效果會更好一些，可以用后面的正交試驗來驗證[13]。

2.1.2 抗壞血酸對鮮切蘋果褐變的影響 從圖2可以看出，和對照組相比，質(zhì)量濃度小于3 mg/mL時，PPO活性是表現(xiàn)的越來越低，測得吸光度值為0.079，這是因為抗壞血酸的還原作用比較強(qiáng)，能夠通過快速結(jié)合褐變反應(yīng)中的氧分子，來降低其濃度，進(jìn)一步減緩蘋果褐變的速率。質(zhì)量濃度大于3mg/mL時，PPO活性（即吸光度值）增大，這可能是因為抗壞血酸添加的量太多，適得其反效果變差，使得果蔬的褐變速度加快[14-15]。但是它的褐變程度仍然沒有超過空白試驗組，表明抗壞血酸處理對褐變的產(chǎn)生是有影響的。

感官評價數(shù)值越大表明抗褐變的效果越好，在鮮切蘋果的貯藏期間，所有樣品褐變程度都明顯降低，感官評價也大幅度增值，這是因為抗壞血酸是抑制酶促褐變發(fā)生最理想的試劑，同時它還可以使產(chǎn)品的生物學(xué)特性有所提升[16]。當(dāng)蘋果儲藏到第10天時，仍然是新鮮狀態(tài)，感官值為7.0。這表明抗壞血酸的處理使鮮切蘋果褐變問題得到了進(jìn)一步解決。3 mg/mL抗壞血酸處理的感官指標(biāo)值最高，達(dá)到了8.0。

2.1.3 亞硫酸鈉對鮮切蘋果褐變的影響 從圖3可以看出，與對照組相比，鮮切蘋果經(jīng)過不同質(zhì)量濃度的亞硫酸鈉處理后褐變程度有所改善，即鮮切蘋果的褐變程度在亞硫酸鈉的質(zhì)量濃度不斷提高下變得越來越小，說明經(jīng)過亞硫酸鈉的處理，鮮切蘋果的褐變明顯緩和。

亞硫酸鹽一方面可以通過抑制酚酶的活性來防止鮮切蘋果發(fā)生褐變，另一方面還可以通過超強(qiáng)的結(jié)合力來結(jié)合果蔬中的糖，從而使非酶促褐變發(fā)生的概率大大降低。因此，鮮切蘋果在貯藏期間，經(jīng)過亞硫酸鈉處理的樣品感官指標(biāo)明顯高于對照組，與抗壞血酸相比較，效果較差，但比檸檬酸的效果要好。

2.1.4 氯化鈣對鮮切蘋果褐變的影響 由圖4可知，和對照組相比，鮮切蘋果通過不同質(zhì)量濃度氯化鈣處理后，褐變均被抑制且效果明顯。而且氯化鈣質(zhì)量濃度越高，鮮切蘋果的PPO活性越小，說明經(jīng)過氯化鈣處理后，鮮切蘋果的褐變明顯緩和。

在儲藏期間，鮮切蘋果是一個被分離的組織，沒有提供營養(yǎng)物質(zhì)的來源，必然導(dǎo)致營養(yǎng)缺乏的生理失調(diào)。因此，使用氯化鈣對鮮切蘋果進(jìn)行了外源鈣的填補(bǔ)，從而通過調(diào)配鈣的分布來延長果蔬的貯藏時間，延緩鮮切蘋果的褐變衰老。果蔬中多種酶的生理活性在添加適當(dāng)濃度的鈣基礎(chǔ)上會發(fā)生改變，果實褐變衰老變質(zhì)的速率會明顯降低[17-19]。使用氯化鈣處理的樣品前后褐變程度有著非常明顯的變化。不同質(zhì)量濃度氯化鈣對鮮切蘋果褐變度影響不同，質(zhì)量濃度為15 mg/mL氯化鈣處理10 d內(nèi)褐變程度幾乎沒有升高，表現(xiàn)出很好的抗褐變效果，感官評價值也達(dá)到了8.5。

2.2 篩選試驗

通過單一因素試驗得到每種褐變抑制劑的最佳護(hù)色水平，但考慮到亞硫酸鹽使用過量會嚴(yán)重影響蘋果的營養(yǎng)物質(zhì)，降低其營養(yǎng)價值，而且長期使用會對人類造成極大的傷害[20]。綜合考慮篩選出效果比較好的3種褐變抑制劑：檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈣。

2.3 抗褐變劑復(fù)合處理對鮮切蘋果褐變的影響分析

從表4可以看出，3個因素的極差值從大到小排序為B＞A＞C，表明影響鮮切蘋果褐變度的因素依次為抗壞血酸、檸檬酸、氯化鈣；進(jìn)一步方差分析表明，檸檬酸、抗壞血酸對鮮切蘋果褐變度的影響極顯著，氯化鈣的影響不顯著（表5）。根據(jù)結(jié)果分析可以得出，最優(yōu)組合為A2B1C2，即4.0 mg/mL檸檬酸＋2.5 mg/mL抗壞血酸＋15 mg/mL氯化鈣。

表4 正交試驗結(jié)果分析

表5 正交試驗設(shè)計方差分析

3 結(jié)論

本研究表明，采用抗壞血酸、亞硫酸鈉、檸檬酸、氯化鈣對鮮切蘋果進(jìn)行處理后，蘋果的褐變問題都得到了進(jìn)一步改善，且檸檬酸4 mg/mL、抗壞血酸3 mg/mL、亞硫酸鈉25 mg/mL、氯化鈣15 mg/mL為各自抑制鮮切蘋果褐變的最佳質(zhì)量濃度。根據(jù)感官評價，有的達(dá)到8.0以上非常好的效果，剖析其原因或許是因為氯化鈣的加入，導(dǎo)致果蔬在顏色上稍稍變黃，但詳細(xì)的原因還有待進(jìn)一步研究。從褐變程度和PPO活性等方面來看，正交試驗在控制褐變上成效更好些，最終得到的復(fù)合褐變抑制劑最好工藝參數(shù)變量是：4.0 mg/mL檸檬酸＋2.5 mg/mL抗壞血酸＋15 mg/mL氯化鈣。

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