抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋貯藏效果的研究

胡位榮，劉順枝，黃惠娟，江月玲

(廣州大學生命科學學院， 廣東 廣州 510006)

抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋貯藏效果的研究

胡位榮，劉順枝，黃惠娟，江月玲

(廣州大學生命科學學院， 廣東 廣州 510006)

以湖南香芋頭為試材，研究不同濃度抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋的貯藏效果及生理生化變化的影響。結果表明，在15℃貯藏溫度下，與對照相比，0、1.0、5.0、10.0g/L抗壞血酸(VC)分別與15.0g/L殼聚糖配合處理較好地保持了鮮切香芋的外觀和營養，減少鮮切香芋的失重率和褐變度，并抑制多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)和淀粉酶的活性。其中，5.0g/L抗壞血酸與殼聚糖配合處理的保鮮效果最明顯。

香芋；鮮切；抗壞血酸；殼聚糖；貯藏效果

香芋頭[Colocasia esculenta(L.) Schott]是多年生宿根草本植物的地下塊莖，營養豐富，色、香、味俱佳，烹煮方法多樣，是深受人們喜愛的食藥兼優的蔬菜。但新鮮香芋頭生產季節性強，易發芽、霉變腐爛，另一方面，香芋頭個大，表皮上的棕色鱗片毛難以去除，在切削芋頭時手奇癢無比，給家庭食用造成諸多不便，因此香芋頭特別適于鮮切加工貯銷，以便于快捷烹煮食用[1-3]。但果蔬經過鮮切加工后，表層組織受到傷害，容易褐變、失水、組織結構軟化、微生物侵染等，尋找衛生、安全、有效的控制方法已成為研究的熱點[4]。殼聚糖是以蝦、蟹殼等為原料提取甲殼素經脫乙酰化反應而得到的多糖類生物大分子，具有安全無毒、成膜抑菌、可食用、可降解等優點，近年來在果蔬保鮮中的應用已有較多報道[5-7]。抗壞血酸(VC)是常規防褐變劑之一。本實驗研究不同濃度抗壞血酸溶液處理結合殼聚糖涂膜對香芋鮮切后貯藏期間一些生理生化反應的影響，以期為香芋鮮切保鮮技術提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

湖南香芋購自廣州市果蔬批發市場。

檸檬酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鄰苯二酚、愈創木酚、過氧化氫、3,5-二硝基水楊酸、抗壞血酸、鹽酸、葡萄糖、淀粉、殼聚糖、氯化鈉等均為分析純。

WFZ UV2000紫外可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；756CRT紫外可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；LTI-1200W低溫恒溫培養箱 日本東京理化公司；CR21型高速冷凍離心機 日立公司；超凈工作臺 蘇州凈化設備廠。

1.2 材料處理

選取個體完整、色澤正常、無損傷、無腐爛變質的香芋，在超凈工作臺上去皮、切分成2～3cm厚的芋頭片，隨即分成4組，分別投入0、1.0、5.0、10.0g/L抗壞血酸溶液中浸泡2min，取出晾干，再浸入15.0g/L可食性殼聚糖溶液(用10.0g/L檸檬酸溶液配制)中2min；以在10.0g/L檸檬酸溶液中浸泡2min為對照(CK)。以上處理的芋頭片撈出晾干后分別置于透明塑料盒中，0.02mm厚聚乙烯薄膜包裝，于(15±1)℃低溫恒溫培養箱中貯藏，定期取樣觀測10d。每個處理重復3次。

1.3 指標測定方法

鮮切香芋失重率：采用稱重法測定；褐變度：參照文獻[8]的消光值法，以10×A410表示褐變度；淀粉酶活性測定：將香芋頭淀粉水解轉化為葡萄糖后，通過葡萄糖標準曲線計算淀粉含量[9]，淀粉酶活性的測定采用3,5-二硝基水楊酸法[9]；PPO活性測定：采用鄰苯二酚法[10]，以OD3981min增加0.01為1個酶活力單位(U)；POD活性：采用愈創木酚法測定[11]，以OD4701min增加0.01為1個酶活力單位(U)。以上各指標測定均重復3次。

2 結果與分析

2.1 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋質量損失率的影響

圖1 不同處理對鮮切香芋質量損失率的影響Fig. 1 Effects of various treatments on the weight loss ratio of fresh-cut taro during storage at 15 ℃?

從圖1可知，鮮切香芋貯藏期間質量損失率迅速增加，這可能與鮮切香芋的傷口表面積大有關。對照在7d時質量損失率達9.1%，殼聚糖單獨或配合VC處理顯著降低了鮮切香芋質量損失率的增加。單獨使用殼聚糖時，貯藏前3d 鮮切香芋的質量損失率最低；VC結合殼聚糖處理減少了鮮切香芋貯藏后期的質量損失，7d時，5.0g/L VC結合殼聚糖處理的鮮切香芋質量損失率為5.9%。在貯藏后期，1.0、5.0、10.0g/L VC結合殼聚糖處理之間的質量損失率差異不顯著(P＜0.05)，不過，5.0g/L VC處理較1.0、10.0g/L VC的保水效果好。這主要是因為殼聚糖在鮮切香芋傷口表面形成的薄膜較好地阻止了水分的蒸發。

2.2 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋褐變度的影響

圖2 不同處理對鮮切香芋褐變度的影響Fig.2 Effects of various treatments on the brown of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

鮮切香芋在貯藏過程中褐變度不斷增加(圖2)。對照在第1天就開始變色，7d時切面嚴重褐變，褐變度達到9.4，較新鮮香芋頭增加了3倍，而且香芋表面開始出現黏滑感，失去食用價值和商品性。經殼聚糖涂膜處理的鮮切香芋貯藏后的褐變度均顯著小于對照，殼聚糖單獨處理的鮮切香芋7d時切面褐變度為7.5。貯藏前期，殼聚糖單獨或配合VC處理的香芋褐變度之間差異不顯著(P＜0.05)；5d后，VC結合殼聚糖處理比殼聚糖單獨處理能更好地減緩鮮切香芋的褐變程度，其中以5.0g/L VC處理的效果最好。這可能一方面是殼聚糖薄膜使鮮切香芋表面的O2濃度維持在較低水平，減輕了褐變程度，另一方面，VC作為抗褐變劑干擾了酶促褐變反應，使得抑制褐變的效果加強。

2.3 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋淀粉含量的影響

圖3 不同處理對鮮切香芋淀粉含量的影響Fig.3 Effects of various treatments on the starch content of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

從圖3可以看到，新鮮香芋頭的淀粉含量高達45.4%，不同處理的鮮切香芋淀粉含量隨貯藏時間的延長呈下降趨勢。其中，對照的淀粉含量下降迅速，5d時鮮切香芋淀粉含量降低到24.7%；殼聚糖處理一定程度延緩了香芋淀粉含量的下降，5d時，殼聚糖單獨處理和5.0g/L VC溶液結合殼聚糖膜處理的淀粉含量分別為32.8%、37.5%。可見，殼聚糖涂膜處理因較好地阻礙了O2進入，降低了鮮切香芋的呼吸作用，從而減緩了香芋淀粉的降解。

2.4 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋淀粉酶活性的影響

圖4 不同處理對鮮切香芋淀粉酶活性的影響Fig.4 Effects of various treatments on amylase activity of fresh-cut taro during storage at 15℃

淀粉降解由淀粉酶催化進行，圖4表明，在鮮切時，香芋的淀粉酶活性較高，達到6.53U/g，隨著貯藏期的延長，淀粉酶活性趨于下降。對照在貯藏期間淀粉酶活性相對較高，3d時較1.0g/L VC結合殼聚糖處理的高出25.8%。結合圖3、4可以看出，對照在貯藏過程中淀粉酶活性較高，淀粉含量則降低快，淀粉含量與淀粉酶活性之間存在顯著的正相關性(r2=0.9443，P＜0.05)。殼聚糖單獨或VC結合殼聚糖處理明顯使鮮切香芋淀粉酶活性在貯藏前期較快地下降，因而淀粉含量相對較高；后期5.0g/L VC結合殼聚糖處理酶活性維持在一定的水平上，這可能與VC結合殼聚糖處理有效抑制香芋表面褐變、延緩香芋衰老，從而維持了香芋正常的新陳代謝水平有關。

2.5 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋PPO活性的影響

圖5 不同處理對鮮切香芋PPO活性的影響Fig.5 Effects of various treatments on PPO activity of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

果蔬食品加工及貯藏過程中發生褐變反應主要是由PPO引起的酶促褐變[2,4]。從圖5可以看到，鮮切芋頭的PPO活性在貯藏過程中不斷升高，對照從10.03U/g增加到5d時的25.89U/g。殼聚糖單獨處理一定程度延遲了PPO活性的增加，VC結合殼聚糖處理進一步使芋頭PPO活性受到抑制。貯藏第5天時，5.0g/L VC結合殼聚糖處理的芋頭PPO活性為15.90U/g，僅為對照的61.9%，而且顯著低于1.0、10.0g/L VC結合殼聚糖處理。這可能是因為適量的抗壞血酸在PPO反應體系中能起競爭性抑制劑的作用。結合圖2與圖5，對照的褐變度與PPO活性之間存在顯著的正相關性(r2=0.8895，P＜0.05)。

2.6 抗壞血酸與殼聚糖處理對鮮切香芋POD活性的影響

圖6 不同處理對鮮切香芋POD活性的影響Fig. 6 Effects of various treatments on POD activity of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

POD一方面可以作為細胞膜的保護酶，清除H2O2，減少其對細胞膜脂的傷害；另一方面可利用H2O2釋放出的O2氧化酚類物質，引發褐變的發生[4]。從圖6可知，與PPO活性變化趨勢相似，鮮切芋頭的POD活性隨著貯藏時間延長而升高。鮮切芋頭貯藏5d時，對照的POD活性增加了11.9倍，5.0g/L VC結合殼聚糖處理的POD活性較對照低57.3%，可能是VC的抗褐變作用與殼聚糖的成膜、抑菌作用的協同效果有效地控制了POD活性。

3 討論與結論

果蔬在鮮切去皮、切分過程中，組織結構受到機械傷害，誘發了一系列生理生化變化和微生物侵染，尤其是切割傷害誘導PPO、POD等酶促褐變反應加劇，致使鮮切產品外觀品質和營養含量大為降低[4,8]。香芋富含淀粉，PPO活性高[2]，采后生理代謝旺盛，易衰老變質和腐爛，鮮切去皮后加速了氧化褐變，嚴重影響品質。本實驗中，鮮切香芋片PPO、POD活性在貯藏開始就上升，導致褐變度迅速上升，其中PPO活性與褐變度之間的相關系數為0.8895，呈顯著正相關(P＜0.05)，表明PPO是鮮切香芋褐變的主要氧化酶。采用15.0g/L殼聚糖處理一定程度上抑制了PPO和POD的活性，從而減輕了鮮切香芋片的褐變，并抑制了淀粉酶活性，延緩了淀粉含量的下降，減少了芋頭片的失重。同時，本實驗中發現對照在第7天時香芋切面褐變度達到9.4，且表面開始出現黏滑感，而殼聚糖的各處理在第9天時仍能保持香芋原有的色澤。殼聚糖的這些作用可能與其良好的成膜特性有關。殼聚糖在鮮切產品表面形成的膜能有效阻礙水分蒸發、病菌侵入繁殖，并調節果蔬氣體環境，減少果蔬內物質的轉化和耗損，因而在番茄[6]、鮮切芒果[7]、鮮切胡蘿卜[12]等方面也取得了較好的貯藏效果。徐庭巧等[13]報道采用納米碳酸鈣與1%殼聚糖復合液涂膜處理有效抑制了鮮切茄子的PPO和POD活性，從而抑制了褐變。

VC作為褐變抑制劑亞硫酸鹽的替代物正被廣泛應用于果蔬鮮切加工中[4]，0.2%VC可有效抑制鮮切桃的PPO、POD活性，減輕褐變程度[14]。本實驗中，與殼聚糖單獨處理比較，不同濃度VC溶液處理強化了殼聚糖對PPO、POD活性的抑制效果，減輕了鮮切香芋在貯藏后期的褐變程度及淀粉含量的下降，尤以5.0g/L VC處理的效果最佳。可見，在成膜劑中加入適宜的抗褐變劑可更有效降低鮮切果蔬的氧化變質與變色[5,12,15]。

綜上所述，香芋鮮切后質量迅速損失并褐變，淀粉含量明顯降低，15℃下貯藏期不超過7d；15.0g/L殼聚糖溶液處理不但能延緩鮮切香芋的質量損失和淀粉含量損耗進程，而且能抑制PPO和POD活性，延緩褐變的發生，使鮮切香芋的貯藏期延長到9d；VC處理強化了殼聚糖的保鮮效果。10.0g/L VC結合殼聚糖處理的效果與5.0g/L VC結合殼聚糖處理基本相同，從成本等方面綜合考慮，以5.0g/L VC結合殼聚糖處理對保持鮮切香芋的外觀品質和營養效果最好。

[l] 許曉春, 林朝朋, 李金燕. 鮮切香芋不同包裝處理的貯藏效果及其生化變化[J]. 包裝工程, 2007, 28(7): 9-11.

[2] LEE M Y, LEE M K, PARK I. Inhibitory effect of onion extract on polyphenol oxidase and enzymatic browning of taro(Colocasia antiquorum var. esculenta)[J]. Food Chemistry, 2007, 105: 528-532.

[3] ABOUBAKAR, NJINTANG N Y, SCHER J, et al. Texture, microstructure and physicochemical characteristics of taro (Colocasia esculenta)as influenced by cooking conditions[J]. Journal of Food Engineering,2009, 91: 373-379.

[4] 胡文忠. 鮮切果蔬科學與技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2009: 1-7; 91-98.

[5] DUTTA P K, TRIPATHI S, MEHROTRA G K, et al. Perspectives for chitosan based antimicrobial film in food applications[J]. Food Chemistry,2009, 114: 1173-1182.

[6] LIU J, TIAN S P, MENG X H, et al. Effects of chitosan on control of postharvest diseases and physiological responses of tomato fruit[J].Postharvest Biology and Technology, 2007, 44: 300-306.

[7] CHIEN P J, SHEU F, YANG F H. Effect of edible chitosan coating on quality and shelf life of sliced mango fruit[J]. Journal of Food Engineering,2007, 78: 225-229.

[8] 蘇新國, 蔣躍明, 李月標, 等. 4-HR對鮮切蓮藕褐變以及貯藏品質的影響[J]. 食品科學, 2003, 24(12): 142-145.

[9] 張志良, 瞿偉菁. 植物生理學實驗指導[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 2005: 135-137.

[10] 張昭其, 龐學群, 段學武, 等. 荔枝采后果皮花色素苷的降解與花色素苷酶活性變化[J]. 中國農業科學, 2003, 36(8): 945-949.

[11] 劉順枝, 馬斌, 陳安安, 等. 中草藥提取液對砂糖橘保鮮效果的研究[J]. 食品科學, 2008, 29(7): 462-465.

[12] RICO D, MARTIN-DIANA A B, BARAT J M, et al. Extending and measuring the quality of fresh-cut fruit and vegetables: a review[J].Trends in Food Science and Technology, 2007, 18(7): 373-386.

[13] 徐庭巧, 羅自生, 徐曉鈴, 等. 納米碳酸鈣改性殼聚糖涂膜對鮮切茄子生理生化指標的影響[J]. 食品科學, 2009, 30(4): 264-267.

[14] ZHU L Q, ZHOU J, ZHU S H, et al. Inhibition of browning on the surface of peach slices by short-term exposure to nitric oxide and ascorbic acid[J]. Food Chemistry, 2009, 114: 174-179.

[15] BICO S L S, RAPOSO M F J, MORAIS R M S C, et al. Combined effects of chemical dip and/or carrageenan coating and/or contolled atmosphere on quality of fresh-cut banana[J]. Food Control, 2009, 20: 508-514.

Effects of Ascorbic Acid and Chitosan Treatments on Physiological Changes of Fresh-cut Taro during Storage

HU Wei-rong，LIU Shun-zhi，HUANG Hui-juan，JIANG Yue-ling
(School of Life Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

The effects of ascorbic acid (0, 1.0, 5.0 g/L and 10.0 g/L) combined with 15.0 g/L chitosan coating on quality and browning of fresh-cut taros (Colocasia esculenta(L) Schott) during storage at 15 ℃ were evaluated. The results showed that chitosan coating alleviated the weight loss, the decline of starch content and browning process, and inhibited the activities of polyphenol oxidase(PPO), peroxidase (POD) and amylase. The treatment of 5.0 g/L ascorbic acid combined with chitosan coating was particularly effective in inhibiting enzymatic browning and maintaining the quality of fresh-cut taro.

taro；fresh-cut；ascorbic acid；chitosan；storage effect

TS205

A

1002-6630(2010)24-0436-04

2010-02-08

國家自然科學基金項目(30871761)；廣東省科技計劃項目(2010B020305014)

胡位榮(1966—)，男，教授，博士，主要從事果蔬采后生理與貯運技術研究。E-mail：weironghu@163.com