低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片質(zhì)構(gòu)及理化特性的影響

解夢夢，趙武奇，賈夢科，孟永宏，高貴田，鄧 紅

（陜西師范大學(xué) 西安 710119）

獼猴桃是獼猴桃科（Actinidiaceae）獼猴桃屬多年生藤本植物，因富含維生素C，被稱為“VC 之王”[1-2]。鮮切水果是對新鮮水果進行分級、清洗、修整、去皮（去核）、切分、殺菌保鮮、包裝等處理后[3]，經(jīng)低溫運輸進入冷柜銷售的即食或即用制品[4-5]。近年來，鮮切水果因具有品質(zhì)新鮮、營養(yǎng)衛(wèi)生、方便快捷和100%食用等優(yōu)點而深受消費者青睞[6-7]。然而，新鮮獼猴桃經(jīng)去皮、切分處理后，造成組織受損、營養(yǎng)成分流失和微生物侵染等問題，導(dǎo)致貨架期縮短，商業(yè)價值降低[3]。殺菌保鮮技術(shù)成為鮮切水果加工的關(guān)鍵工序，其方法可分為熱殺菌和非熱殺菌[8]。熱殺菌會破壞新鮮水果中的熱敏性營養(yǎng)素（如維生素C、葉綠素、維生素E），降低營養(yǎng)價值且影響風(fēng)味[7]。非熱殺菌在殺菌的同時還可保留原有的口感、風(fēng)味和營養(yǎng)成分，且不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)[9]，成為食品殺菌保鮮研究的熱點。目前，非熱殺菌技術(shù)主要有臭氧殺菌[10]、紫外殺菌[11]、超高壓殺菌[12]、脈沖強光技術(shù)[13]和低溫等離子體技術(shù)[14]等。低溫等離子體（Cold plasma，CP）技術(shù)因兼具高能電子輻射、臭氧氧化和紫外光解3 種作用而成為新興的殺菌保鮮技術(shù)[8]。該技術(shù)具有殺菌效果好、破壞性小、不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)、溫度低、時間短、無殘留等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于果蔬的殺菌保鮮[15]。目前，等離子體技術(shù)在蘋果[16]、草莓[17]、哈密瓜[18]、石榴[19]、胡蘿卜[20]等的殺菌保鮮中應(yīng)用效果顯著。王卓等[21]研究發(fā)現(xiàn)低溫等離子體在45 kV 電壓下處理藍莓50 s，可使其表面細菌和真菌數(shù)量下降，顯著抑制藍莓的腐爛，提高藍莓貯藏期間的品質(zhì)。Stefano 等[22]研究發(fā)現(xiàn)等離子體處理可使芒果表面的李斯特菌和大腸桿菌O157：H7 濃度下降2.5 lg（CFU/g），使香瓜表面的啤酒酵母菌濃度減少1 lg（CFU/g），使葡萄醋酸桿菌濃度降低2.5 lg（CFU/g）。林向陽等[23]利用介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體對鮮榨果汁進行殺菌處理，結(jié)果表明，隨著橙汁溫度及電壓的升高，殺菌效果逐漸增強。Min 等[24]研究發(fā)現(xiàn)介質(zhì)阻擋放電（DBD）等離子體能抑制萵苣表面的大腸桿菌O157：H7，對萵苣的物理和生物特性（如表面形態(tài)、顏色、呼吸速率或重量損失）沒有影響。Matan 等[25]利用等離子體處理鮮切火龍果，結(jié)果表明，等離子體處理可抑制鮮切火龍果表面所有病原菌生長，從而使鮮切火龍果貨架期延長至少15 d，對火龍果中總酚、粗蛋白、粗脂肪和粗纖維含量影響較小?？梢钥闯?，低溫等離子體處理能延長果蔬保鮮期，對營養(yǎng)與感官品質(zhì)影響較小，適用于鮮切果蔬的加工。目前，低溫等離子體用于鮮切獼猴桃片的殺菌保鮮尚未見報道。本研究探討低溫等離子體對鮮切獼猴桃片質(zhì)構(gòu)及理化特性的影響，為低溫等離子體技術(shù)用于鮮切獼猴桃片的殺菌保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“海沃德”獼猴桃，陜西佰瑞獼猴桃研究院；氯化鋇、酚酞、草酸、氫氧化鈉，天津天力試劑公司；鹽酸、甲醇、PVPP、碳酸氫鈉，洛陽昊華試劑公司；鄰苯二甲酸氫鉀、抗壞血酸、2，6-二氯酚靛酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，天津盛奧化學(xué)試劑有限公司。試驗所用試劑均為分析純級。

1.2 儀器與設(shè)備

BK130/36 低溫等離子體，美國PHENIX 科技有限公司；TA.XT.Plus 物性測試儀，英國Stable Micro System 公司；UV-1800 紫外分光光度計，日本島津公司；WSC-S 色差儀，上海精密儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 鮮切獼猴桃片樣品的制備 取成熟度一致、大小基本相同，且無病蟲害與機械損傷的新鮮獼猴桃，去皮后，用切片機切成厚度為10 mm 的獼猴桃片作為樣品。

1.3.2 低溫等離子體處理 將制備的鮮切獼猴桃片樣品裝入處理盒（11.2 cm×7.7 cm×6 cm）中，每盒放樣品90 g 左右，分為對照組和處理組。對照組樣品不進行等離子體處理，處理組樣品處理條件為：固定電壓25 kV，處理時間分別為70，90，110，130，150 s；固定處理時間110 s，處理電壓分別為5，15，25，35，45 kV。將對照組和處理組的樣品置于4 ℃冰箱冷藏，每隔2 d 進行1 次質(zhì)構(gòu)及理化特性指標(biāo)測定，連續(xù)測定5 次。

1.3.3 品質(zhì)指標(biāo)測定 色澤采用WSC-S 色差儀測定L*、a*、b*值；硬度和脆性通過物性測試儀的穿刺試驗測定，采用5 mm 探頭，測前、測試及返回速度均為1 mm/s；可溶性固形物（SSC）測定，采用手持折光儀；可滴定酸（TA）采用酸堿滴定法測定參照GB/T 12456-2008；VC 測定參照GB/T 5009.86-2016，采用2.6-二氯靛酚滴定法；葉綠素、總酚、可溶性糖、過氧化物酶（POD）活性及抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性的測定均參考曹建康等[26]方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0 進行方差分析，顯著水平取0.05；采用Origin 8.5 軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片硬度及脆性的影響

果實硬度是衡量鮮切獼猴桃片貯藏期間品質(zhì)好壞的主要影響因素之一，軟化會導(dǎo)致其品質(zhì)和經(jīng)濟價值降低。圖1a 為不同處理時間對鮮切獼猴桃片硬度的影響，圖1b 為不同處理電壓對鮮切獼猴桃片硬度的影響。由圖1a 及圖1b 可以看出，未經(jīng)等離子體處理的鮮切獼猴桃片在貯藏過程中，硬度顯著下降（P<0.05）；處理組鮮切獼猴桃片的硬度隨著處理電壓或處理時間的增加呈先升高后降低趨勢。由圖1a 可知，貯藏6～8 d，處理組的硬度仍高于對照組。這可能是因為低溫等離子體處理可抑制獼猴桃細胞壁水解酶活性，阻礙果膠、半纖維素、纖維素等的水解，同時促進木質(zhì)素生成[21]，從而延緩鮮切獼猴桃片硬度的下降。

圖1c 為不同處理時間對鮮切獼猴桃片脆性的影響，圖1d 為不同處理電壓對鮮切獼猴桃片脆性的影響。由圖1c 及圖1d 可知，未經(jīng)低溫等離子體處理的鮮切獼猴桃片脆性隨著貯藏期的延長呈顯著下降趨勢（P<0.05）；處理組鮮切獼猴桃片的脆性隨著處理時間或處理電壓的增加呈先上升后下降的趨勢。說明適當(dāng)?shù)牡入x子體處理電壓或時間可以較好的維持獼猴桃片的脆性，保持較好的口感。

圖1 不同等離子體處理對鮮切獼猴桃片硬度和脆性的影響Fig.1 Effect of plasma treatment on the hardness and brittleness of fresh-cut kiwi slices

2.2 低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片SSC、TA 及可溶性糖含量的影響

不同等離子體處理時間對鮮切獼猴桃片可溶性固形物（SSC）的影響如圖2a 所示，不同等離子體處理電壓對獼猴桃片SSC 的影響如圖2b 所示。由圖2a 及圖2b 可知，未經(jīng)等離子體處理的鮮切獼猴桃片SSC 呈先下降后上升趨勢。貯藏前4 d，SSC 主要作為呼吸底物被消耗導(dǎo)致其呈下降趨勢，4 d 后，鮮切獼猴桃片在成熟過程中呼吸強度增加，淀粉在淀粉酶作用下降解為單糖，果肉變軟，導(dǎo)致其呈上升趨勢[27]；處理組的SSC 基本維持在17%～18%之間，并且處理組SSC 高于對照組。說明低溫等離子體處理可維持貯藏期內(nèi)鮮切獼猴桃片中SSC 的穩(wěn)定，原因可能是等離子體處理產(chǎn)生的臭氧可抑制獼猴桃的呼吸作用，從而減緩SSC 變化。

可滴定酸（TA）是影響果蔬風(fēng)味品質(zhì)的重要因素，獼猴桃中TA 主要是檸檬酸[27]。圖2c 是不同處理時間對鮮切獼猴桃片TA 的影響，圖2d 是不同處理電壓對鮮切獼猴桃片TA 的影響。由圖2c及圖2d 可知，對照組TA 在貯藏前期呈顯著下降趨勢（P＜0.05），貯藏第8 天有所上升；等離子體處理組TA 基本穩(wěn)定在1.5%～2%之間。對照組TA 在貯藏前期作為呼吸能源物質(zhì)不斷被分解[27]，因而呈下降趨勢；貯藏后期，因微生物繁殖而引起獼猴桃片酸敗，導(dǎo)致TA 有所回升。處理組TA 后期沒有出現(xiàn)回升，說明等離子體處理抑制獼猴桃片表面微生物的繁殖，在一定程度上可延緩TA 下降。

獼猴桃中可溶性糖主要是果糖，其次是葡萄糖和蔗糖[28]，成熟的獼猴桃中可溶性糖主要是果糖和葡萄糖。不同處理時間對鮮切獼猴桃片可溶性糖含量的影響如圖2e 所示，不同處理電壓對鮮切獼猴桃片可溶性糖含量的影響如圖2f 所示。由圖2e 及圖2f 可知，未經(jīng)處理的鮮切獼猴桃片貯藏期間可溶性糖含量呈顯著上升趨勢 （P＜0.05）。這可能是因為蔗糖降解引起的葡萄糖和果糖等可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高[29]。由圖2e 可知，經(jīng)等離子體處理的獼猴桃片可溶性糖含量隨處理時間的延長呈先上升后下降趨勢。由圖2f 可知，等離子體電壓大于25 kV 時，處理組可溶性糖含量逐漸降低。這可能是因為等離子體電壓大于25 kV 時，蔗糖的轉(zhuǎn)化酶活性受到抑制，阻礙蔗糖降解，產(chǎn)生的葡萄糖和果糖量也減少，因而可溶性糖含量降低。

圖2 不同等離子體處理對鮮切獼猴桃片SSC、TA 和可溶性糖的影響Fig.2 Effects of different plasma treatments on SSC，TA and soluble sugar content in fresh-cut kiwi slices

2.3 低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片中總酚、葉綠素及VC 含量的影響

酚類物質(zhì)是獼猴桃中重要的一類抗氧化活性成分，其含量與抗氧化活性具有顯著相關(guān)性[30]。有研究表明，酚類物質(zhì)中羥基數(shù)目越多，其抗氧化活性就越強[31]。圖3a、3b 分別是不同處理時間、電壓對鮮切獼猴桃片中總酚含量的影響。由圖3a 及圖3b 可知，對照組總酚含量隨貯藏期的延長呈顯著上升趨勢（P＜0.05），這可能是因為獼猴桃經(jīng)鮮切處理，破壞了完整的組織結(jié)構(gòu)，增大氧氣與獼猴桃片的接觸面積，刺激酚類物質(zhì)的合成，因而總酚含量不斷升高；處理組總酚含量顯著低于對照組（P＜0.05），可能是因為等離子體處理產(chǎn)生的活性物質(zhì)可以抑制酚類的合成和氧化，因而使得總酚含量低于對照組；隨處理時間或電壓的增加，處理組總酚含量先下降后上升，這可能是因為等離子體處理時間少于110 s 或電壓小于25 kV 時，隨著時間或電壓的增大，對酚類合成的抑制作用增強，促進酚類氧化，使總酚合成量下降、氧化量上升，獼猴桃片中總酚含量降低；處理時間超過110 s 或電壓大于25 kV 時，隨著時間或電壓的增大，獼猴桃片的結(jié)構(gòu)損壞越嚴(yán)重，強烈刺激酚類的合成，獼猴桃片中總酚含量不斷上升。因此，采用等離子體對鮮切獼猴桃片進行處理時，電壓不易過高，處理時間不易過長。

圖3 不同等離子體處理對鮮切獼猴桃片中總酚、葉綠素及VC 含量的影響Fig.3 Effects of different plasma treatments on total phenol，chlorophyll and VC content in fresh-cut kiwi slices

獼猴桃果肉中綠色主要來源于葉綠素（Chlorophyll，Chl），而Chl 對氧、光、熱、酶、酸等條件敏感，在加工與貯藏過程中易發(fā)生降解而導(dǎo)致褪色，同時伴隨果實的成熟與衰老[32-33]。圖3c、3d分別是不同處理時間、電壓對鮮切獼猴桃片中Chl含量的影響。由圖可知，對照組鮮切獼猴桃片中Chl 含量隨著貯藏期的延長逐漸下降，處理組Chl含量高于對照組。隨著低溫等離子體處理時間的延長或處理電壓的增加，鮮切獼猴桃片中Chl 含量呈先上升后下降的趨勢。這表明在低溫等離子體處理時，適當(dāng)?shù)奶幚頃r間或處理電壓，可以抑制葉綠素酶和脫鎂螯合酶的活性，阻礙葉綠素降解，從而延緩果實成熟與衰老。

VC 含量是果蔬中重要的具有抗氧化活性的物質(zhì)[34]，是衡量鮮切獼猴桃片營養(yǎng)品質(zhì)的一個重要指標(biāo)[35]。圖3e、3f 分別是不同處理時間、不同處理電壓對鮮切獼猴桃片中VC 含量的影響。由圖可知，對照組VC 含量在貯藏期內(nèi)呈下降趨勢，這是因為獼猴桃片在成熟衰老過程中，抗壞血酸過氧化物酶（APX）含量增加，清除H2O2增多，促進VC 氧化還原反應(yīng)，因而VC 含量會逐漸下降；處理組VC 含量顯著高于對照組（P<0.05），這說明低溫等離子體處理可顯著抑制鮮切獼猴桃片中VC氧化分解，延緩貯藏期內(nèi)VC 含量下降；隨著低溫等離子體處理時間或處理電壓的增加，鮮切獼猴桃片VC 含量呈先上升后下降的趨勢，25 kV、110 s 處理組VC 含量最高。

2.4 低溫等離子體處理對猴桃鮮切片中POD 活性及APX 活性的影響

過氧化物酶（POD）是采后獼猴桃中的保護性酶類，可以清除自由基，從而降低自由基對細胞膜的損傷，達到延緩組織細胞衰老的目的[36]。不同處理時間、電壓對猴桃鮮切片中POD 活性的影響如圖4a、4b 所示。由圖可知，對照組POD 活性隨貯藏期的延長呈上升趨勢，這因為隨著貯藏期的延長，鮮切獼猴桃片中H2O2增多，導(dǎo)致細胞膜脂質(zhì)過氧化，加速細胞衰老[35]，從而刺激POD 活性增強；處理組的鮮切獼猴桃片的POD 活性顯著低于對照組（P<0.05），可能是因為低溫等離子體處理時產(chǎn)生的活性粒子可以清除機體內(nèi)產(chǎn)生的H2O2，延緩細胞衰老，從而使POD 活性下降；隨著處理電壓升高或處理時間延長，POD 活性呈先下降后上升的趨勢，25 kV、110 s 處理組的POD 活性最低。

抗壞血酸過氧化物酶（APX）是VC 代謝的主要酶類[37]，可催化VC 和H2O2發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而降低H2O2的毒害作用[35]。不同處理時間、電壓對猴桃鮮切片中APX 活性的影響如圖4c、4d 所示。由圖可知，對照組鮮切獼猴桃片中APX 活性隨著貯藏時間的延長逐漸升高，這是因為獼猴桃經(jīng)切割處理后，完整性受到破壞，激發(fā)自身保護機制，增強對H2O2清除作用，造成APX 活性增加，并且在清除H2O2過程中，利用了VC，也導(dǎo)致VC含量減少[38]；處理組APX 活性顯著低于對照組（P<0.05），說明等離子體處理對APX 活性有一定鈍化作用；APX 活性隨處理時間延長或處理電壓升高呈先下降后上升的趨勢，25 kV、110 s 處理組貯藏期內(nèi)APX 活性最低，說明處理電壓大于25 kV 或處理時間長于110 s 時，低溫等離子體處理可能會損傷鮮切獼猴桃片的細胞結(jié)構(gòu)，改變細胞膜的通透性，導(dǎo)致獼猴桃片中H2O2增多，APX 活性升高。

圖4 不同等離子體處理對猴桃鮮切片中POD 及APX 活性的影響Fig.4 Effects of different plasma treatments on POD and APX activity in fresh-cut kiwi slices

2.5 低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片色澤的影響

由圖5可知，對照組鮮切獼猴桃片貯藏期間L*值不斷減小，a*值、b*值不斷增大；貯藏第8 天，處理組L*值大于對照組，a*值、b*值均小于對照組。這可能是因為獼猴桃片經(jīng)過鮮切處理后，原有的組織結(jié)構(gòu)被破壞，植物細胞內(nèi)酚類物質(zhì)與氧氣接觸后發(fā)生氧化，POD、APX 及葉綠素降解酶活性增強，葉綠素降解，導(dǎo)致獼猴桃片的色澤變暗，L*值減小；同時，類胡蘿卜素顏色逐漸顯現(xiàn)，獼猴桃片綠色減少，黃色增多，a*、b*值增大。經(jīng)過等離子體處理一段時間后，APX、POD 及葉綠素降解酶活性受到抑制，阻礙葉綠素降解，減少色澤損失，因此在貯藏第8 天，與對照組相比，處理組L*值更大，a*、b*值更小，色澤更加鮮綠。由圖5a、5c、5e 可知，在電壓一定時，隨著處理時間的延長，L*值呈先升高后下降的趨勢，a*值和b*值均呈先降低后升高的趨勢。從圖5b、5d、5f 可以看出，110 s、25 kV 處理組獼猴桃片L*值最高，a*值、b*值最低，色澤損失最小。

圖5 不同等離子體處理對鮮切獼猴桃片色澤的影響Fig.5 The effect of different plasma treatments on the color of fresh-cut kiwi slices

3 結(jié)論

結(jié)果表明，低溫等離子體處理對鮮切獼猴桃片中SSC、TA 及色澤的影響不顯著（P>0.05）；處理組樣品的硬度、脆性、可溶性糖、總酚、葉綠素、VC、POD 及APX 活性變化顯著（P<0.05）。隨著等離子體處理時間延長和處理電壓升高，鮮切獼猴桃片的硬度、脆性、葉綠素及VC 含量先顯著上升后下降（P<0.05）；總酚含量、POD 和APX 活性隨處理電壓升高和處理時間的延長呈先顯著下降后上升（P<0.05）。在25 kV 電壓下處理110 s 的鮮切獼猴桃片VC 含量最高，且顯著高于對照組（P<0.05）；處理組樣品中POD 和APX 活性均顯著低于對照組（P<0.05）；等離子體處理能延緩獼猴桃片的色澤變化。適當(dāng)?shù)牡入x子體處理時間和處理電壓可使鮮切獼猴桃片在一定貯藏期內(nèi)較好的保持原有的色澤、口感與營養(yǎng)品質(zhì)，保鮮效果良好且可適當(dāng)延長貨架期。因此，低溫等離子體技術(shù)可用于鮮切獼猴桃片的非熱殺菌保鮮處理。