劉 佩，孫燕霞，古雪萍，韓夢林，王慶國,*

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東省高校食品加工技術(shù)與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安271018；2.山東省煙臺(tái)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 煙臺(tái)265500）

鮮切果蔬又稱為輕度加工、半加工或最小加工果蔬，是一種即用型果蔬產(chǎn)品[1]。近年來，國內(nèi)外市場對(duì)鮮切產(chǎn)品的需求日益增長，極大地促進(jìn)了鮮切產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鮮切蘋果由于營養(yǎng)豐富且食用方便，頗受餐飲業(yè)及零售業(yè)的青睞，目前在歐美、日本等發(fā)達(dá)國家均可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化及規(guī)范化的工廠生產(chǎn)[2]。然而鮮切蘋果在加工過程中，由于去皮、切分等傷害，極易出現(xiàn)褐變、衰老、營養(yǎng)流失、風(fēng)味降低等問題，嚴(yán)重影響其感官品質(zhì)和貨架期，這也是制約我國鮮切蘋果以及其他鮮切果品產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及應(yīng)用技術(shù)的瓶頸難題[3]。

鮮切蘋果的褐變以酶促褐變?yōu)橹鳎捎邗r切操作造成酚酶區(qū)域化的破壞，使得多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）極大程度地氧化組織中的內(nèi)源性多酚類物質(zhì)形成醌，醌通過自身以及與蛋白質(zhì)、氨基酸等聚合，進(jìn)而產(chǎn)生褐色物質(zhì)，造成酶促褐變加重[4]。目前鮮切蘋果褐變的控制方法主要是降低PPO活性及酚類物質(zhì)含量、隔絕氧氣等[5-6]，其中半胱氨酸[7]、氧化白藜蘆醇[8]、殼聚糖復(fù)配甜菊[9]、γ-氨基丁酸[10]以及光動(dòng)力學(xué)處理（Photodynamic Treatment,PDT）[11]等方法，主要是抑制PPO活性實(shí)現(xiàn)鮮切蘋果褐變的控制，而褐變控制方法對(duì)鮮切蘋果食用安全性的影響日益受到人們的關(guān)注。

蘋果PPO的最適pH在4.5左右，在高酸性或偏堿性條件下，PPO活性明顯受到抑制，如檸檬酸、植酸等均可通過降低pH及螯合銅離子抑制PPO活性，因而在蘋果、馬鈴薯等鮮切果蔬保鮮中應(yīng)用廣泛[12-15]。賴氨酸（Lys）、精氨酸（Arg）屬于堿性氨基酸，它們是天然必需氨基酸，目前可通過微生物發(fā)酵法進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，且在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用[16]。外源堿性氨基酸及聚合物在果蔬及鮮切果蔬保鮮中均有所應(yīng)用，外源Arg處理可顯著降低鮮切蘋果和萵苣褐變，對(duì)口感風(fēng)味并無顯著影響[17]；外源Arg處理采后蘆筍可有效保綠及提高貨架期品質(zhì)[18]。近年來，ε-聚賴氨酸在鮮切果蔬保鮮上有較多報(bào)道，ε-聚賴氨酸結(jié)合異抗壞血酸鈉處理可抑制鮮切蘋果PPO活性并保持較好的感官品質(zhì)[19]；添加ε-聚賴氨酸的涂膜對(duì)鮮切獼猴桃具有較好的抑菌及保鮮效果[20]；ε-聚賴氨酸結(jié)合超聲處理鮮切萵苣可顯著抑菌及提高感官品質(zhì)，延長貨架期[21]，而目前外源Lys在鮮切果蔬上的應(yīng)用鮮有報(bào)道。此外，Lys、Arg因其側(cè)鏈分別帶氨基、胍基和咪唑基（堿性基團(tuán)），使其成為帶正電荷的堿性氨基酸，黃勇等[22]采用堿性氨基酸修飾殼聚糖，可增加殼聚糖上正電荷，增強(qiáng)其抑菌活性。然而目前有關(guān)堿性氨基酸控制鮮切蘋果褐變的技術(shù)及生理機(jī)制仍缺乏系統(tǒng)研究。

本文以鮮切紅富士蘋果為研究對(duì)象，分別對(duì)Lys和Arg最佳處理濃度進(jìn)行篩選，并對(duì)Lys+Arg復(fù)配濃度、處理時(shí)間和溫度進(jìn)行了優(yōu)化，研發(fā)了堿性氨基酸Lys+Arg復(fù)配對(duì)鮮切蘋果的褐變控制技術(shù)，并初步探討了Lys+Arg復(fù)配處理對(duì)鮮切蘋果漿液pH和PPO的影響，以期為鮮切蘋果褐變控制技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

紅富士蘋果于2019年2月購于山東省泰安市傲徠峰農(nóng)貿(mào)市場，用紙箱包裝，運(yùn)至山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院2～4℃冷庫貯藏。

次氯酸鈉，購自天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；食品級(jí)氨基酸（Lys和Arg），購自珠海市泛海生物技術(shù)有限公司；聚乙烯（PE）膜（175 mm×250 mm，0.04 mm厚），購自義烏市勝昌塑料制品有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

CR-400型色差計(jì)，T6新世紀(jì)紫外分光光度計(jì)，IMS-20全自動(dòng)雪花制冰機(jī)，F(xiàn)E28-S臺(tái)式pH計(jì)，IKA T10勻漿機(jī)。

1.2 方法

1.2.1 鮮切蘋果的加工方法

挑選成熟度一致、大小及顏色均勻、無病蟲害、無機(jī)械傷的紅富士蘋果，參考張海生等[23]的方法，將冷藏的紅富士蘋果浸于200μL/L的次氯酸鈉溶液中，整果浸泡5 min進(jìn)行表面消毒；瀝干水后，于無菌砧板上使用消毒刀對(duì)蘋果縱向切分，每個(gè)蘋果切分成8～10塊，保持厚度（1～2 cm）均勻，修整并去掉果核和果蒂部分。

1.2.2 外源氨基酸處理方法

將切分后的蘋果迅速分別置于不同濃度的Lys（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）、Arg（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）溶液中浸泡處理10 min，對(duì)照（CK）為切分后不作任何處理，水處理為切分后的蘋果置于無菌水中浸泡10 min，溶液溫度均為20℃。

取出果塊，用潔凈的無菌紗布輕拭表面的殘留液體后，裝入8號(hào)PE袋中并折疊袋口，每袋裝8塊，置于2～4℃冷庫貯藏，每個(gè)處理重復(fù)3次。并分別于0、1、2、3、4 d進(jìn)行拍照、色差測定、褐變度及感官評(píng)定。

1.2.3 Lys+Arg復(fù)配最佳工藝條件優(yōu)化

1.2.3.1 Lys+Arg復(fù)配濃度的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用正交試驗(yàn)法篩選Lys和Arg復(fù)配最佳濃度比例，各因素水平見表1。

表1正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiments

將蘋果塊分別置于不同濃度Lys+Arg的復(fù)配溶液中浸泡處理10 min，操作同“1.2.2”。分別于0、1、2、3、4 d進(jìn)行拍照、色差測定、褐變度及感官評(píng)定。

1.2.3.2 Lys+Arg復(fù)配處理時(shí)間和溫度的優(yōu)化

處理時(shí)間的優(yōu)化：將蘋果塊分別于最優(yōu)復(fù)配2.0%Lys+1.0%Arg復(fù)配溶液和清水中浸泡5、10、15 min，溶液溫度為20℃，CK為不作任何處理。其余操作同“1.2.2”。

處理溫度的優(yōu)化：將蘋果塊分別浸泡于最優(yōu)復(fù)配2.0%Lys+1.0%Arg復(fù)配溶液和清水中10 min，溶液溫度為10、20、30℃，CK為不作任何處理。其余操作同“1.2.2”。

1.2.4 測定項(xiàng)目與方法

1.2.4.1 褐變度

參考趙鎖成等[24]的方法，稍加改動(dòng)。根據(jù)切面上的褐變程度、色澤和質(zhì)地情況劃分為5個(gè)等級(jí)，如表2所示，褐變度=Σ(褐變級(jí)別×該級(jí)別蘋果片數(shù)目)/總果數(shù)。

表2鮮切蘋果褐變級(jí)別評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Evaluation standards for browning grading of the fresh-cut apple

1.2.4.2L*值

使用CR-400型色差計(jì)測定蘋果切面的L*值。

1.2.4.3 感官評(píng)價(jià)

分別從外觀形態(tài)、顏色、風(fēng)味和質(zhì)地進(jìn)行評(píng)價(jià)，總分9分。5分為商品界限，5分以下為不可接受。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3鮮切蘋果感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Evaluation standards of sensory quality for fresh-cut apples

1.2.5 鮮切蘋果漿液pH和PPO活性的測定

鮮切蘋果20℃下經(jīng)2.0%Lys+1.0%Arg溶液和清水浸泡處理10 min后，用勻漿機(jī)勻漿，并始終保持低溫，漿液使用pH計(jì)測定pH。PPO活性的測定參考Feng等[25]的方法。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，Sigmaplot 12.5軟件進(jìn)行主成分分析，SPSS 17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度Lys和Arg處理對(duì)鮮切蘋果褐變的影響

2.1.1 不同濃度Lys處理對(duì)鮮切蘋果褐變的影響

鮮切蘋果經(jīng)濃度為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的Lys溶液處理后，水對(duì)照組和Lys處理組0 d時(shí)均未出現(xiàn)褐變（圖1A），于2～4℃冷庫放置4 d時(shí)，水處理組褐變嚴(yán)重，而不同濃度的Lys處理組色澤明亮，均未出現(xiàn)褐變（圖1B）。因此，由圖1 A、B結(jié)果可知，與清水對(duì)照相比，不同濃度賴氨酸處理組均可顯著降低鮮切蘋果褐變，保持其初始外觀品質(zhì)達(dá)4 d。

研究表明，鮮切蘋果經(jīng)清水處理后對(duì)其外觀品質(zhì)也會(huì)存在一定影響，因此，在水處理為對(duì)照的基礎(chǔ)上，增加CK組（即蘋果切分后不作任何處理）。綜合圖1C、D中褐變度及感官評(píng)價(jià)結(jié)果可知，與CK相比，水處理組褐變度顯著升高，總體感官評(píng)分下降，但1.0%、1.5%、2.0%賴氨酸處理組均能夠顯著降低褐變度，提高總體感官評(píng)價(jià)，其中1.5%和2.0%的賴氨酸處理組在2～4℃冷庫放置4 d時(shí)褐變度始終小于1，總體感官評(píng)價(jià)始終在8分以上，可保持鮮切蘋果初始外觀品質(zhì)達(dá)4 d。

2.1.2 不同濃度Arg處理對(duì)鮮切蘋果褐變的影響

鮮切蘋果經(jīng)濃度為1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%的Arg溶液處理后，水對(duì)照組和Arg處理組0 d時(shí)均未出現(xiàn)褐變（圖2A），于2～4℃冷庫放置4 d時(shí)，水處理組褐變顯著，1.0%、1.5%Arg處理組均出現(xiàn)輕微褐變，而2.0%、2.5%、3.0%的Arg處理組鮮切蘋果色澤明亮，均未出現(xiàn)褐變（圖2B）。因此，由圖2 A、B可知，與清水對(duì)照相比，不同濃度精氨酸處理組均可降低鮮切蘋果褐變，其中2.0%、2.5%、3.0%的處理組效果基本相當(dāng)，均可保持鮮切蘋果初始外觀品質(zhì)達(dá)4 d。

綜合圖2 C、D的褐變度及感官評(píng)價(jià)結(jié)果可知，各處理組褐變度顯著升高，總體感官評(píng)分下降，但與水對(duì)照組相比，不同濃度賴氨酸處理組均能夠顯著降低褐變度，提高總體感官評(píng)價(jià)，其中2.0%、2.5%和3.0%的賴氨酸處理組在2～4℃冷庫放置4 d時(shí)總體感官評(píng)價(jià)始終在6分以上，能夠維持商品價(jià)值，貨架期可達(dá)4 d。

2.2 Lys+Arg復(fù)配濃度及最佳工藝條件的篩選

以單因素試驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)Lys和Arg進(jìn)行復(fù)配，通過正交試驗(yàn)探討Lys和Arg復(fù)配最佳濃度，結(jié)果如表4所示。

表4賴氨酸和精氨酸復(fù)配正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal experimental results of Lys and Arg compounding treatments

在鮮切蘋果的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，以褐變度和L*值為主，通過對(duì)褐變度及L*值的極差分析R值可知，RA＞RB；因此對(duì)鮮切蘋果外觀色澤影響因素的主次順序?yàn)椋篈＞B，即在對(duì)鮮切蘋果褐變控制中Lys的作用大于Arg。綜合各個(gè)濃度組合對(duì)褐變度及L*值的影響可知，最佳因素水平組合為：A3B1，即2.0%Lys+1.0% Arg，在此條件下進(jìn)行鮮切處理，能夠較好地保持鮮切蘋果原有色澤，抑制鮮切蘋果表面褐變的發(fā)生。

2.3 最優(yōu)復(fù)配處理時(shí)間和溫度的優(yōu)化

2.3.1 最優(yōu)復(fù)配處理時(shí)間的優(yōu)化

由圖3A可知，鮮切蘋果經(jīng)2.0%Lys+1.0%Arg分別處理5、10、15 min，冷庫貯藏4 d時(shí)，CK和水對(duì)照均已出現(xiàn)嚴(yán)重褐變，而處理組表面色澤明亮，基本無褐變，尤以處理10 min效果最佳。通過對(duì)鮮切蘋果L*值、褐變度及總體感官評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)（圖3B、C、D）可知，2.0%Lys+1.0%Arg處理5、10、15 min均能延緩L*值的降低和褐變度的上升，提高總體感官評(píng)價(jià)，較好地抑制鮮切蘋果褐變，且以處理10 min效果最優(yōu)，冷庫貯藏4 d時(shí)，褐變度低于1，總體感官評(píng)價(jià)在7分左右，能夠維持初始感官品質(zhì)達(dá)4 d。

2.3.2 最優(yōu)復(fù)配處理溫度的優(yōu)化

由圖4可知，2.0%Lys+1.0%Arg復(fù)配溶液在10、20、30℃下處理鮮切蘋果后，冷庫貯藏4 d時(shí)，CK和水對(duì)照均已出現(xiàn)嚴(yán)重褐變，10、30℃處理組表面出現(xiàn)輕微褐變，而20℃處理組色澤明亮，基本無褐變。通過對(duì)鮮切蘋果貯藏0 d和4 d的L*值、褐變度及總體感官評(píng)價(jià)測定（圖4B、C、D）可知，2.0%Lys+1.0%Arg在10、20、30℃下處理均能延緩L*值的降低和褐變度的上升，提高總體感官評(píng)價(jià)，較好地抑制鮮切蘋果褐變，且以20℃下處理效果最優(yōu)，冷庫貯藏4 d時(shí)，褐變度低于1，總體感官評(píng)價(jià)高于6分，能夠維持初始感官品質(zhì)達(dá)4 d。

綜合以上結(jié)果，Lys+Arg復(fù)配最佳工藝條件為：2.0%Lys+1.0%Arg于20℃下浸泡處理10 min。

2.4 Lys+Arg復(fù)配最佳工藝處理對(duì)鮮切蘋果漿液pH、PPO活性的影響

2.4.1 Lys+Arg復(fù)配最佳工藝處理對(duì)鮮切蘋果漿液pH的影響

蘋果品種繁多，不同蘋果品種PPO最適pH并不相同，在4.5～6.5之間[25-29]。陳剛等[30]探討富士蘋果PPO特性的研究中表明，其最適pH為6.5，過高和過低的pH均會(huì)抑制PPO活性；與降低pH相比，pH升高至8.5以上對(duì)富士蘋果PPO活性的抑制更為顯著。由圖5可知，與清水處理相比，堿性氨基酸Lys+Arg復(fù)配處理顯著提高了鮮切蘋果漿液的pH，而pH的提高，將會(huì)抑制蘋果中PPO活性，進(jìn)行抑制鮮切褐變的發(fā)生，有利于鮮切蘋果感官品質(zhì)的提升。

2.4.2 Lys+Arg復(fù)配最佳工藝處理對(duì)鮮切蘋果漿液PPO活性的影響

堿性氨基酸Lys+Arg復(fù)配處理可顯著提高鮮切蘋果漿液pH，而pH的升高是否會(huì)降低PPO活性，故對(duì)漿液PPO活性進(jìn)行了測定，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可見，與清水對(duì)照相比，Lys+Arg復(fù)配處理顯著抑制了鮮切蘋果漿液的PPO活性；綜合圖5和圖6結(jié)果可知，Lys+Arg復(fù)配處理可通過增加鮮切蘋果pH，降低其PPO活性，進(jìn)而抑制鮮切蘋果表面褐變的發(fā)生。

3 結(jié)論

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度Lys（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）和Arg（1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%）均能顯著抑制鮮切蘋果褐變，其中1.5%Lys和2.0%Arg處理效果較優(yōu)；Lys+Arg復(fù)配最佳工藝條件為：2.0%Lys+1.0%Arg于20℃下浸泡處理10 min，可保持鮮切蘋果初始感官品質(zhì)達(dá)4 d。Lys+Arg復(fù)配可通過提高鮮切蘋果漿pH進(jìn)而抑制PPO活性，延緩鮮切蘋果低溫貯藏期間褐變的發(fā)生，提高貯藏品質(zhì)，延長貨架時(shí)間。因此Lys+Arg復(fù)配可顯著抑制鮮切蘋果褐變，有效延長貨架期，可作為一種安全、有效的鮮切蘋果貯藏方法，且利于工廠化生產(chǎn)及大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用。