3種褐變抑制劑對減輕鮮切蘋果褐變效果的影響*

姜愛麗，鐘璐，胡文忠，趙丹，關棣鍇，李沐華

1(生物化學工程國家民委-教育部重點實驗室，遼寧大連，116600)

2(大連民族學院生命科學學院，遼寧大連，116600)

3種褐變抑制劑對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，關棣鍇2，李沐華2

1(生物化學工程國家民委-教育部重點實驗室，遼寧大連，116600)

2(大連民族學院生命科學學院，遼寧大連，116600)

研究了D-異抗壞血酸鈉、檸檬酸、EDTA-2Na 3種褐變抑制劑對鮮切蘋果褐變的抑制作用。單因素試驗結果表明:1.0 g/LD-異抗壞血酸鈉對鮮切蘋果褐變的抑制效果最佳;正交試驗法測定的最優(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，浸泡時間為6 min，可使鮮切蘋果的褐變程度和感官品質在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間均存在顯著相關性。

鮮切蘋果，褐變抑制劑，正交試驗法，褐變程度

鮮切蘋果(fresh-cut apples)指新鮮蘋果經(jīng)分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等處理，供消費者即食用或餐飲業(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、營養(yǎng)、方便、可食率100%的特點。近年來，鮮切果蔬產(chǎn)品在國內(nèi)外的消費量劇增，特別受到歐美、日本等國家消費者的喜愛，鮮切蘋果的產(chǎn)值大幅增加并且還將保持此趨勢[2］。鮮切蘋果以其新鮮、方便、營養(yǎng)、無公害等特點，必將具有廣闊的消費前景[3］。但鮮切蘋果極易發(fā)生褐變，主要是因為多酚氧化酶(PPO)在O2的參與下催化酚類物質氧化成醌，醌類進一步聚合為黑色物質，嚴重影響其感官質量及其營養(yǎng)價值，如何控制鮮切蘋果褐變是鮮切蘋果保鮮的首要問題[4］。

本試驗以鮮切蘋果為試驗材料，研究和篩選了多種抗褐変劑復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依據(jù)并建立保鮮新方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗樣品:新鮮、大小均勻、無病蟲害和機械損傷的富士蘋果。

包裝材料:食品用聚乙烯保鮮膜(PE)，塑料托盤。

試驗試劑:D-異抗壞血酸鈉，檸檬酸，EDTA-2Na，雙蒸水。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗材料預處理

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 單一褐變抑制劑對鮮切蘋果的抑制效應

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作對照。于7 d后評價各處理的保鮮效果。

1.2.3 復合褐變抑制劑對鮮切蘋果的抑制效應

根據(jù)不同褐變抑制劑對鮮切蘋果褐變程度和感官品質的影響效果，進一步選用D-異抗壞血酸鈉，檸檬酸，EDTA-2Na以及浸泡時間4個因素進行L9(34)正交試驗，見表1，處理和貯藏方法見1.2.2，貯藏7d后評價保鮮效果，以雙蒸水浸泡10 min作為對照，數(shù)據(jù)處理采用正交分析處理系統(tǒng)進行分析[5］。

1.2.4 保鮮效果評價

PPO活性測定:參照Jiang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，以每克果實每分鐘在398 nm處吸光值變化1為1個酶活力單位，結果以U/(min·g)表示。

褐變程度的測定:參照王武[7］等的方法并加以修改，采用CIE標準色度學系統(tǒng)，使用日本美能達CR410型色差計測定果實表面的L*值(亮度值)、a*值(紅色)和b*值(黃色)，并以計算值的大小來比較試驗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。

感官品質評定:參照曾順德[8］等的方法，由品評組人員評判各處理的保鮮效果，7～9分:極好、新鮮、無褐變和缺陷，鮮食品質佳;5～7分:較好、新鮮、稍有褐變跡象，但基本不影響鮮食品質;3～5分:尚好、有明顯褐變，風味淡化;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因素水平表

1.3 統(tǒng)計方法

試驗結果用Excel進行計算和相關性分析。

2 試驗結果與分析

2.1 單一褐變抑制劑試驗結果

將處理后的蘋果分別進行PPO活性、褐變程度、感官品質評定等3個指標的測定，結果如下表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評定結果均要高于對照。

PPO通常被認為是引起鮮切果蔬產(chǎn)品褐變最重要的酶[3］。試驗結果表明:與對照相比，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關系(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在果蔬組織細胞中常以結合酶(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%，卻在酶促褐變反應中發(fā)揮主導性作用[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構的破壞，使BPPO從膜上游離成FPPO，從而與酚類底物接觸并使之氧化，使酚類物質形成醌，再進行一系列脫水-聚合反應，最后形成黑褐色物質產(chǎn)生褐變。

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

表2 單一褐變抑制劑試驗結果表

圖1 褐変程度與PPO活性相關性(圖A)以及褐変程度與感官品質評定結果(圖B)關系

2.2 復合褐變抑制劑試驗結果

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，能降低介質中的含氧量，即通過除去介質中的氧而延緩氧化反應的發(fā)生。作為控制食品氧化變色和風味惡化的抗氧化劑，D-異抗壞血酸鈉可以保持食品的色澤，自然風味，延長保質期，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，與其他抗氧化劑復配使用時能鈍化金屬離子，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變成不活潑的物質，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理不同，復配使用時往往可以發(fā)揮協(xié)同增效作用[14］。

表3 復合褐變抑制劑正交試驗結果表

由正交試驗結果可知(表3)，對于褐變程度和感官品質評定2個指標而言，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，浸泡時間為6 min。該處理組合在正交試驗中是輪空的，因此進行了驗證試驗，結果為:褐變程度3.1，感官品質評定得分8.3，驗證試驗再次重現(xiàn)其對褐變的顯著抑制作用和對風味品質的保持作用。

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評定結果的主效因素，A因素的R值遠大于其他因素的R值。其中影響褐變程度的因素作用主次順序為:D-異抗壞血酸鈉＞EDTA-2Na＞浸泡時間＞檸檬酸，影響感官品質評定結果的因素作用主次順序為:D-異抗壞血酸鈉＞EDTA-2Na＞檸檬酸＞浸泡時間。所有處理組合均可有效抑制褐變和保持風味品質，貯藏7d后，經(jīng)復合褐變抑制劑處理的鮮切蘋果褐變程度比對照低28.8%～81.8%，感官品質評定得分是對照的1.73～2.93倍。

3 結論

(1)單一褐變抑制劑試驗中，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)復合褐變抑制劑中各組分由于抑制褐變機理不同，既可抑制褐變底物酚類物質氧化，又可抑制引起酚類物質氧化的酶活性，還可起到金屬離子螯合劑的作用，因此復合抑制劑可起到協(xié)同增效的作用效果。同時，與單一褐變抑制劑相比，復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，浸泡時間為6 min，可使鮮切蘋果的褐變程度和感官品質在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性關系(P＜0.05)，褐變程度與感官品質評定結果之間極顯著相關(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)。

*國家自然科學基金項目(30771508，30972038);大連民族學院“太陽鳥”大學生科研基金項目(20090313);大連民族學院精品實驗項目(2009-10)

2010-03-17，改回日期:2010-05-20