姜愛麗，鐘璐，胡文忠，趙丹，關(guān)棣鍇，李沐華

1(生物化學(xué)工程國(guó)家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連，116600)

2(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連，116600)

3種褐變抑制劑對(duì)減輕鮮切蘋果褐變效果的影響*

姜愛麗1，2，鐘璐2，胡文忠1，2，趙丹2，關(guān)棣鍇2，李沐華2

1(生物化學(xué)工程國(guó)家民委-教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連，116600)

2(大連民族學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，遼寧大連，116600)

研究了D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸、EDTA-2Na 3種褐變抑制劑對(duì)鮮切蘋果褐變的抑制作用。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明:1.0 g/LD-異抗壞血酸鈉對(duì)鮮切蘋果褐變的抑制效果最佳;正交試驗(yàn)法測(cè)定的最優(yōu)組合是A2B1C1D2，即采用0.2 g/L D-異抗壞血酸鈉，0.03 g/L檸檬酸，0.1 g/L EDTA-2Na的溶液浸泡，浸泡時(shí)間為6 min，可使鮮切蘋果的褐變程度和感官品質(zhì)在7 d內(nèi)保持較優(yōu)水平。鮮切蘋果的褐變程度與多酚氧化酶活性和感官品質(zhì)間均存在顯著相關(guān)性。

鮮切蘋果，褐變抑制劑，正交試驗(yàn)法，褐變程度

鮮切蘋果(fresh-cut apples)指新鮮蘋果經(jīng)分級(jí)、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理，供消費(fèi)者即食用或餐飲業(yè)使用的一種新式蘋果加工產(chǎn)品，也稱最少加工蘋果、輕度加工蘋果或半加工蘋果[1］。與傳統(tǒng)的蘋果加工如榨汁、干制、糖制等不同，其產(chǎn)品經(jīng)過一系列處理后仍保持生鮮狀態(tài)，具有新鮮、營(yíng)養(yǎng)、方便、可食率100%的特點(diǎn)。近年來，鮮切果蔬產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外的消費(fèi)量劇增，特別受到歐美、日本等國(guó)家消費(fèi)者的喜愛，鮮切蘋果的產(chǎn)值大幅增加并且還將保持此趨勢(shì)[2］。鮮切蘋果以其新鮮、方便、營(yíng)養(yǎng)、無公害等特點(diǎn)，必將具有廣闊的消費(fèi)前景[3］。但鮮切蘋果極易發(fā)生褐變，主要是因?yàn)槎喾友趸?PPO)在O2的參與下催化酚類物質(zhì)氧化成醌，醌類進(jìn)一步聚合為黑色物質(zhì)，嚴(yán)重影響其感官質(zhì)量及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，如何控制鮮切蘋果褐變是鮮切蘋果保鮮的首要問題[4］。

本試驗(yàn)以鮮切蘋果為試驗(yàn)材料，研究和篩選了多種抗褐変劑復(fù)配使用的最佳配方和工藝條件，以期為鮮切果蔬保鮮提供科學(xué)依據(jù)并建立保鮮新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣品:新鮮、大小均勻、無病蟲害和機(jī)械損傷的富士蘋果。

包裝材料:食品用聚乙烯保鮮膜(PE)，塑料托盤。

試驗(yàn)試劑:D-異抗壞血酸鈉，檸檬酸，EDTA-2Na，雙蒸水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)材料預(yù)處理

將完整蘋果用20 mL/L的次氯酸鈉溶液浸泡5 min，后用雙蒸水多次洗滌，晾干后在經(jīng)消毒的菜板上用無菌刀切割，將蘋果去皮、去核、切成1 cm寬的蘋果條備用。

1.2.2 單一褐變抑制劑對(duì)鮮切蘋果的抑制效應(yīng)

將切割好的蘋果條迅速置于D-異抗壞血酸鈉(0.5、1.0、1.5 g/L)、檸檬酸(0.1、0.15、0.2 g/L)、EDTA-2Na(0.5、1.0、1.5 g/L)等褐變抑制劑溶液中浸泡10 min，固液比約為1∶1.5(g∶mL)，然后瀝干、稱重、包裝后置于4℃貯藏，用雙蒸水浸泡10 min作對(duì)照。于7 d后評(píng)價(jià)各處理的保鮮效果。

1.2.3 復(fù)合褐變抑制劑對(duì)鮮切蘋果的抑制效應(yīng)

根據(jù)不同褐變抑制劑對(duì)鮮切蘋果褐變程度和感官品質(zhì)的影響效果，進(jìn)一步選用D-異抗壞血酸鈉，檸檬酸，EDTA-2Na以及浸泡時(shí)間4個(gè)因素進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，見表1，處理和貯藏方法見1.2.2，貯藏7d后評(píng)價(jià)保鮮效果，以雙蒸水浸泡10 min作為對(duì)照，數(shù)據(jù)處理采用正交分析處理系統(tǒng)進(jìn)行分析[5］。

1.2.4 保鮮效果評(píng)價(jià)

PPO活性測(cè)定:參照J(rèn)iang等的方法[6］。取10 g去皮果肉，加0.5 g聚乙烯吡咯烷酮于10 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖溶液(pH值=6.4)中，冰浴研磨，4℃冰凍離心機(jī)13000×g離心45 min，取上清液備用。將0.1 mL粗酶提取液加入3 mL 0.5 mol/L的鄰苯二酚溶液。反應(yīng)溫度為25℃，加酶液后5 s開始掃描10 s內(nèi)398 nm處的吸光值變化，以每克果實(shí)每分鐘在398 nm處吸光值變化1為1個(gè)酶活力單位，結(jié)果以U/(min·g)表示。

褐變程度的測(cè)定:參照王武[7］等的方法并加以修改，采用CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)，使用日本美能達(dá)CR410型色差計(jì)測(cè)定果實(shí)表面的L*值(亮度值)、a*值(紅色)和b*值(黃色)，并以計(jì)算值的大小來比較試驗(yàn)樣品處理前后的色澤變化程度，△E*值越小，表明抗褐変效果越好。式中:為第n天的L*、a*、b*值;為第0天的L*、a*、b*值。

感官品質(zhì)評(píng)定:參照曾順德[8］等的方法，由品評(píng)組人員評(píng)判各處理的保鮮效果，7～9分:極好、新鮮、無褐變和缺陷，鮮食品質(zhì)佳;5～7分:較好、新鮮、稍有褐變跡象，但基本不影響鮮食品質(zhì);3～5分:尚好、有明顯褐變，風(fēng)味淡化;1～3分褐變較重，不可食用;1分以下極差，不可食用。

表1 褐變抑制劑正交試驗(yàn)因素水平表

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)結(jié)果用Excel進(jìn)行計(jì)算和相關(guān)性分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 單一褐變抑制劑試驗(yàn)結(jié)果

將處理后的蘋果分別進(jìn)行PPO活性、褐變程度、感官品質(zhì)評(píng)定等3個(gè)指標(biāo)的測(cè)定，結(jié)果如下表2所示。由表2可知，D-異抗壞血酸鈉尤其是1.0 g/L的D-異抗壞血酸鈉可有效抑制褐変的發(fā)生，貯藏7d后褐變程度為0.8，僅為對(duì)照的4.5%，除1.5 g/L EDTA-2Na外，其他單一褐変抑制劑也都能有效地抑制褐変的發(fā)生，而且所有單一褐変抑制劑處理后的感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果均要高于對(duì)照。

PPO通常被認(rèn)為是引起鮮切果蔬產(chǎn)品褐變最重要的酶[3］。試驗(yàn)結(jié)果表明:與對(duì)照相比，單一褐變抑制劑均不同程度地降低了PPO活性和褐變程度(表2)，而且PPO活性與褐變程度之間存在著顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)(表2和圖1-A)，說明鮮切蘋果褐變主要是由PPO引起的。PPO在果蔬組織細(xì)胞中常以結(jié)合酶(BPPO)和可溶性酶(FPPO)2種形式存在，蘋果中盡管FPPO占總PPO(TPPO)的8%～15%，卻在酶促褐變反應(yīng)中發(fā)揮主導(dǎo)性作用[9］。切割傷害和乙烯的產(chǎn)生等一些脅迫條件均可造成膜結(jié)構(gòu)的破壞，使BPPO從膜上游離成FPPO，從而與酚類底物接觸并使之氧化，使酚類物質(zhì)形成醌，再進(jìn)行一系列脫水-聚合反應(yīng)，最后形成黑褐色物質(zhì)產(chǎn)生褐變。

如圖1-B所示，褐變程度和感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果之間存在著極顯著的負(fù)相關(guān)性關(guān)系(P＜0.01)，1.0 g/L D-異抗壞血酸鈉抑制褐變的效果最好，感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果也最高，說明褐變不僅影響鮮切蘋果的外觀品質(zhì)，也影響口感風(fēng)味。

表2 單一褐變抑制劑試驗(yàn)結(jié)果表

圖1 褐変程度與PPO活性相關(guān)性(圖A)以及褐変程度與感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果(圖B)關(guān)系

2.2 復(fù)合褐變抑制劑試驗(yàn)結(jié)果

選用了D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸和EDTA-2Na 3種褐變抑制劑，其中D-異抗壞血酸鈉又名D-異Vc鈉、赤藻糖酸鈉，其本身極容易被氧化，能降低介質(zhì)中的含氧量，即通過除去介質(zhì)中的氧而延緩氧化反應(yīng)的發(fā)生。作為控制食品氧化變色和風(fēng)味惡化的抗氧化劑，D-異抗壞血酸鈉可以保持食品的色澤，自然風(fēng)味，延長(zhǎng)保質(zhì)期，且無任何毒副作用[10-11］。檸檬酸(citric acid)，又名枸櫞酸，在自然界中分布很廣，天然存在于植物中。檸檬酸能夠防止因酶催化和金屬催化引起的氧化作用，從而阻止水果變色變味。此外檸檬酸還具有螯合作用，能夠清除某些有害金屬，與其他抗氧化劑復(fù)配使用時(shí)能鈍化金屬離子，起到協(xié)同增效的作用[12］。EDTA-2Na是金屬離子螯合劑，能將金屬離子螯合轉(zhuǎn)變成不活潑的物質(zhì)，從而起到抑制氧化和電子傳遞的作用[13］。由于各種抗褐変劑的作用機(jī)理不同，復(fù)配使用時(shí)往往可以發(fā)揮協(xié)同增效作用[14］。

表3 復(fù)合褐變抑制劑正交試驗(yàn)結(jié)果表

由正交試驗(yàn)結(jié)果可知(表3)，對(duì)于褐變程度和感官品質(zhì)評(píng)定2個(gè)指標(biāo)而言，最優(yōu)處理組合都是A2B1C1D2，即:0.2 g/L D-異抗壞血酸鈉，0.03 g/L檸檬酸，0.1g/L EDTA-2Na，浸泡時(shí)間為6 min。該處理組合在正交試驗(yàn)中是輪空的，因此進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，結(jié)果為:褐變程度3.1，感官品質(zhì)評(píng)定得分8.3，驗(yàn)證試驗(yàn)再次重現(xiàn)其對(duì)褐變的顯著抑制作用和對(duì)風(fēng)味品質(zhì)的保持作用。

通過比較R值(極差)可知，A因素(D-異抗壞血酸鈉含量)是褐變程度和感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果的主效因素，A因素的R值遠(yuǎn)大于其他因素的R值。其中影響褐變程度的因素作用主次順序?yàn)?D-異抗壞血酸鈉＞EDTA-2Na＞浸泡時(shí)間＞檸檬酸，影響感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果的因素作用主次順序?yàn)?D-異抗壞血酸鈉＞EDTA-2Na＞檸檬酸＞浸泡時(shí)間。所有處理組合均可有效抑制褐變和保持風(fēng)味品質(zhì)，貯藏7d后，經(jīng)復(fù)合褐變抑制劑處理的鮮切蘋果褐變程度比對(duì)照低28.8%～81.8%，感官品質(zhì)評(píng)定得分是對(duì)照的1.73～2.93倍。

3 結(jié)論

(1)單一褐變抑制劑試驗(yàn)中，3種褐變抑制劑的抑制效果最好的是D-異抗壞血酸鈉，并且以濃度為1.0 g/L的處理效果最好。

(2)復(fù)合褐變抑制劑中各組分由于抑制褐變機(jī)理不同，既可抑制褐變底物酚類物質(zhì)氧化，又可抑制引起酚類物質(zhì)氧化的酶活性，還可起到金屬離子螯合劑的作用，因此復(fù)合抑制劑可起到協(xié)同增效的作用效果。同時(shí)，與單一褐變抑制劑相比，復(fù)合抑制劑可有效降低使用濃度，大大節(jié)約生產(chǎn)成本，提高使用安全性。采用0.2 g/L D-異抗壞血酸鈉，0.03 g/L檸檬酸，0.1 g/L EDTA-2Na的溶液浸泡，浸泡時(shí)間為6 min，可使鮮切蘋果的褐變程度和感官品質(zhì)在7 d內(nèi)保持較優(yōu)水平。

(3)鮮切蘋果的褐變程度與PPO活性之間存在著顯著相關(guān)性關(guān)系(P＜0.05)，褐變程度與感官品質(zhì)評(píng)定結(jié)果之間極顯著相關(guān)(P＜0.01)。鮮切蘋果的褐變主要是由PPO引起的。

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ABSTRACTD-sodium isoascorbate，citric acid and EDTA-2Na were used as browning inhibitors in fresh-cut apples.The result indicated that:1.0 g/L D-sodium isoascorbate was the best of browning inhibitor in single factor experiment;orthogonal experimental determination of the optimal combination was A2B1C1D2，which adopted the 0.2 g/L D-sodium isoascorbate，0.03 g/L citric acid，0.1 g/L EDTA-2Na solution soak for6min.Under the above condition，the fresh-cut apple browning was better controlled and the sensory quality was maintained in a good level for 7 days of storage.Browning degree of fresh-cut apples was significantly related with polyphenol oxidase(PPO)activity and sensory quality.

Key wordsfresh-cut apples，browning inhibitors，orthogonal experiment，browning degree

Study on Three Kinds of Browning Inhibitors in Reducing Fresh-cut Apples Browning

Jiang Ai-li1，2，Zhong Lu2，Hu Wen-zhong1，2，Zhao Dan2，Guan Di-kai2，Li Mu-hua2
1(Key Laboratory of Biochemical Engineering，the State Ethnic Affairs Commission-Ministry of Education，Dalian 116600，China)
2(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

在讀博士，副教授(胡文忠教授為通訊作者)。

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30771508，30972038);大連民族學(xué)院“太陽鳥”大學(xué)生科研基金項(xiàng)目(20090313);大連民族學(xué)院精品實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目(2009-10)

2010-03-17，改回日期:2010-05-20