鮮切荸薺研究進展

趙廣河，陳振林

（賀州學院桂東特色資源開發與利用研究廣西重點建設實驗室，廣西 賀州 542800）

鮮切荸薺研究進展

趙廣河，陳振林*

（賀州學院桂東特色資源開發與利用研究廣西重點建設實驗室，廣西 賀州 542800）

對當前鮮切荸薺生理變化及加工技術進行了系統的研究，研究表明，荸薺經鮮切處理后發生的生理變化主要表現在呼吸加強、組織衰老加速、表面色澤加深等方面；鮮切荸薺在放置過程中的顏色變化機理尚待進一步的深入研究；目前，鮮切荸薺加工技術的研究主要集中在復合保鮮劑技術方面，對熱處理技術、氮氣處理技術和乙醛熏蒸技術的研究較少；熱處理技術和氮氣處理技術具有成本低廉、操作簡便、綠色環保等優點，其應用前景讓人期待。

鮮切荸薺；生理變化；加工技術

荸薺 （Eleochairistoberosa），又名馬蹄（Water chestnut），是莎草科荸薺屬多年生草本植物荸薺的地下球莖，在中國長江流域以南各省均有栽培[1]。荸薺汁多味甜，營養豐富，自古有“地下雪梨”和“江南人參”的美譽[2-3]。荸薺果蔬兼用，為果生吃或當蔬熟食，皆鮮美可口，風味別具。如生吃，肉質白嫩，清脆爽口，醇甘清香；如熟食，則可以做成多種美味菜品，葷素皆宜。荸薺每年11、12月集中上市，以鮮品銷售為主，存在較大市場風險。如何解決荸薺季節性生產與常年性消費的矛盾，如何提高荸薺的產品附加值，成為困擾荸薺產業健康、快速發展的瓶頸。鮮切荸薺指新鮮的荸薺經分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮和包裝等一系列處理后使產品保持生鮮狀態的制品，與其它傳統的荸薺制品相比，該類產品具有清潔、新鮮和方便等特點，受到廣大群眾的喜愛。鮮切荸薺因去皮而受到嚴重的機械損傷，在貨架期間容易發生表面色澤加深和敗壞等質量問題，使得產品食用品質下降，極大地降低了商業價值。近年來，鮮切荸薺漸成研究熱點，現對其研究現狀作一綜述，以為相關研究人員提供理論參考。

1 鮮切引起的生理變化

1.1 呼吸加強

荸薺去皮后會導致呼吸加強，造成物質消耗過度，產品質量迅速劣變。呼吸代謝是植物對傷害響應的重要特征。彭麗桃等揭示了荸薺片呼吸代謝特征：新鮮荸薺切片總呼吸和抗氰呼吸均比較低，但在25℃下貯存期間迅速上升，切片交替途徑容量、運行活性也不斷上升，但運行系數卻在下降。細胞色素途徑運行活性隨總呼吸的增加而顯著加強，但所占比值不斷下降。降低呼吸電子流時，抗氰呼吸與細胞色素途徑呼吸均下降，且抗氰呼吸占總呼吸的比例下降；增加呼吸電子流時，這兩條傳遞途徑均加強，且抗氰呼吸占總呼吸的比例增加[4]。

1.2 組織衰老加速

彭麗桃等以荸薺為材料，研究了鮮切加工加速組織衰老與活性氧代謝的關系，結果表明：鮮切加工提高了荸薺切片抗氧化酶(超氧化物歧化酶、抗壞血酸-過氧化物酶和過氧化氫酶)的活性；但同時明顯刺激了O2-產生，促進了H2O2累積，加速了抗壞血酸在貯藏后期的損失，加強了膜脂過氧化作用和增加了電解質滲出率。統計分析表明H2O2含量、丙二醛含量、電解質滲出率三者之間存在正相關性。H2O2組織定位結果也證實鮮切加速組織衰老與H2O2累積密切相關。完整荸薺組織O2-產生比較平穩，抗氧化酶活性維持穩定，H2O2未有明顯累積[5]。

1.3 表面色澤加深

荸薺經去皮加工后，在短期內表面變黃，一些研究者將其作為一般的酶促褐變進行研究。童剛平等研究發現：鮮切荸薺在貯藏前9天其BD值（褐變度）、PPO(多酚氧化酶)和PAL（苯丙氨酸解氨酶）活性均呈一定的相關性，尤其是PPO活性與BD值之間呈顯著的相關性（r=0.9959）；TP（總酚）含量、PAL活性與BD值之間的相關系數r分別為0.9043和0.8968。這說明鮮切荸薺的BD值與TP含量、PPO和PAL活性均呈有密切的關系，要抑制鮮切荸薺褐變，則須抑制多酚類物質的合成或抑制PPO、PAL活性[6]。童剛平通過一系列的實驗研究，初步得出鮮切荸薺的褐變機理，即切分加工激活了組織中褐變相關酶，在這些酶的參與下合成了大量的酚類物質，包括最主要的酶促褐變底物綠原酸。在組織中酶特別是PPO的催化下，氧化綠原酸產生褐變色素[7]。陸勝民等對鮮切荸薺中PPO的特性進行了研究：將PPO從鮮切馬蹄里分離，經Sephadex G-100柱子進行純化，得到10%的純品。測定了其分子量、Km值、底物特異性、最適pH、最適溫度等。動力學研究表明：對于兒茶酚，PPO的Km值及Vmax分別是10.32mmol/Land6.452×104U/min，最適pH及最適溫度分別是6.5℃和40℃[8]。

但從大量報道看，酶促褐變的結果是導致果蔬發生褐變，而鮮有導致其它顏色的報道。潘永貴等對鮮切荸薺和蓮藕組織中與酶促褐變相關的3種關鍵性酶——PAL、PPO和POD（過氧化物酶）進行對比。研究表明：在貯藏過程中，鮮切荸薺組織中PAL活性隨著貯藏時間的延長一直呈上升趨勢，說明黃色物質形成與PAL活性有密切關系；而與鮮切蓮藕組織相比，鮮切荸薺組織中的PPO活性除貯藏中期略有上升外，一直呈小幅下降趨勢。同時鮮切荸薺組織中POD的活性在整個貯藏過程中雖然有所上升，但變化幅度非常小，且活性都相當低，表明鮮切荸薺黃化可能并非酶促褐變的結果[9]。潘永貴等從鮮切荸薺的黃化表面組織進行分離培養到了5種微生物，包括1種真菌和4種細菌將分離的5種微生物分別接種到鮮切荸薺表面，結果表明微生物均加快了鮮切荸薺組織黃化的發生，通過形態學研究表明，這5種微生物中真菌為地霉屬（Geotrichum）真菌，其余4種細菌分別屬于鹽水球菌屬（Salinococcus）、鏈球菌屬（Strep－tococcus）、黃桿菌屬（Flavobacterium）和葡萄球菌屬（Staphylococcus）細菌。其中地霉屬真菌、鏈球菌屬和葡萄球菌屬細菌可導致鮮切荸薺嚴重黃化[10]。

2 鮮切荸薺加工技術

2.1 復合保鮮劑技術

童剛平等對鮮切荸薺褐變抑制劑組合進行了篩選，結果表明，防褐變的最佳抑制劑組合為0.2%異抗壞血酸+0.05%N-甲酰-L-半胱氨酸+1.0%檸檬酸，與對照組（清水）相比，該組合可以較好地抑制鮮切荸薺的褐變，但略差于0.1%亞硫酸氫鈉的處理[6]。黃雪松等為了減少鮮切荸薺的褐變并延長其貨架期，采用L9（34）正交表篩選亞硫酸鈉、檸檬酸、VC、白砂糖等抑制褐變的護色劑，比較檸檬酸、葡萄糖酸內酯、乳酸等食用酸對褐變和風味的作用，探討室溫和冰箱存放溫度對褐變和食用品質的影響。結果表明：VC是較好的護色劑，葡萄糖酸內酯用作護色劑時兼有改善產品風味的作用，鮮切荸薺在2℃～4℃冰箱中可以存放10 d以上。綜合采用這些處理措施，可以大大延遲褐變，并使鮮切荸薺具有較長的貨架期[11]。陸勝民等測試了多個褐變抑制劑，發現0.3 mmol/L的4-己基間苯二酚效果較好，其次是3.0 mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸[8]。侯傳偉等以鮮切荸薺為試材，通過防腐劑單因素試驗和組合護色正交試驗，最終研制出鮮切荸薺復合保鮮劑配方（0.2%植酸+0.1%L-半胱氨酸+0.25%醋酸鋅+1%雙乙酸鈉），用該保鮮劑處理的鮮切荸薺保鮮效果良好，在溫度（6±0.5）℃下冷藏保存12 d，細菌總數只有8.7×104cfu/g，遠低于5.0×105cfu/g（法國鮮切果蔬衛生標準），符合國家衛生標準的要求，且幾乎無變色，品質保持良好[12]。

徐山寶等對鮮切荸薺保鮮工藝技術進行了系統的研究，將新鮮荸薺經過清洗、挑選、去皮，在復合護色劑溶液中浸泡10 min后，甩干并包裝，在溫度4℃的條件下貯藏12 d，測定其BD值和PPO活性。通過用不同的包裝材料對荸薺進行包裝試驗，結果表明，LDPE袋不適合于荸薺貯藏保鮮，樣品表面色澤與風味都無法保持；PA/PE袋可以極好地保持荸薺色澤潔白與風味正常；同時還發現，PA/PE包裝荸薺在低溫（4℃）下貯藏1個月內可保持不漲袋；鮮切荸薺經紫外光照射50 min后，在溫度4℃下貯藏21 d，經微生物培養，樣品菌落總數4.8×105cfu/g，在溫度25℃下貯藏7 d，經過微生物培養，樣品菌落總數為4.9×105cfu/g，均不超過食品菌落總數的安全標準值5.0×105cfu/g[13]。

在Peng等對水楊酸浸泡、檸檬酸浸泡、殼聚糖涂膜等對鮮切荸薺褐變、質量、貨架期等方面影響的研究基礎上[14-16]，邱松山等采用殼聚糖/納米TiO2作為復合涂膜劑，低溫（0℃～4℃）條件下對鮮切荸薺進行涂膜處理，測定鮮切荸薺貯藏過程中失重率、VC含量、BD值、POD活性等的變化。結果表明：殼聚糖/納米TiO2復合涂膜可有效降低果實的水分、VC等成分的損失，延緩荸薺褐變的發生，從而延長鮮切荸薺的貨架保藏期[17]。彭麗桃等進行了過氧化氫抑制鮮切荸薺褐變的研究：先用濃度為0.15%、0.3%、0.6%、0.9%的H2O2分別處理鮮切荸薺，后置于盤子中并用透明塑料膜包嚴但不包緊，放于4℃環境下貯存；另用水代替H2O2同樣處理作為對照樣品；觀察或測定貯存期內鮮切荸薺表面色澤、風味、病變及營養成分等的變化；檢測苯酚含量及其酶促反應。過氧化氫處理鮮切荸薺可以抑制其表面變色，可以減緩其總可溶性固形物和可滴定酸度的減少，可以減緩其苯酚含量的增加，可以降低PAL、POD、PPO活性。尤其是觀察到當用較高濃度過氧化氫處理鮮切荸薺時，POD、PPO活性受到抑制，表明與苯酚代謝有關的酶功能障礙可能有助于抑制褐變。因此，有必要進一步研究過氧化氫抑制褐變的機理[18]。

2.2 熱處理技術

熱處理作為一種無毒副作用的、高效、經濟、對人體無害的安全處理措施，受到越來越多的關注。彭麗桃等研究了熱處理對鮮切荸薺褐變抑制及品質保持的影響：將片狀的荸薺浸入沸水中30 s，置于盤子中并用透明塑料膜包住，放于4℃環境下貯存12 d，觀察或測定鮮切荸薺表面色澤變化、風味、病變，同時測定苯酚含量及PAL、PPO、POD的活性。試驗結果表明：熱處理可以明顯抑制與褐變相關的PAL、PPO、POD等酶的活性，降低苯酚的含量，延緩由于可溶性固形物、可滴定酸及VC減少而引起的口味的劣變。經過熱處理后4℃環境下貯存12 d，既沒有褐變的發生，也沒有微生物的增殖。這些結果表明：熱處理可以有效地保持鮮切荸薺的品質[19]。

田維娜等以荸薺為原料，采取中心復合旋轉試驗設計，研究不同的熱處理溫度、熱處理時間以及不同貯藏時間對鮮切荸薺冷藏過程中色澤的影響。通過響應曲面法建立熱處理對鮮切荸薺變黃度、a*值和b*值的二次多項數學模型，對其顯著性、擬合程度等進行分析，同時利用模型的響應面及等高線對影響鮮切荸薺品質的關鍵因素及其相互作用進行了探討。結果表明：熱處理溫度以及熱處理溫度和貯藏時間的交互作用對鮮切荸薺貯藏期的色澤影響顯著；防止鮮切荸薺褐變的較優處理條件為：熱處理溫度52℃～55℃，熱處理時間20 min～22 min，貯藏時間3 d[20]。曾凱芳等以荸薺為原料，采取中心復合旋轉實驗設計，研究不同的熱處理溫度、熱處理時間以及貯藏時間對鮮切荸薺冷藏過程中品質的影響。利用SAS9.0軟件，通過響應曲面法建立熱處理對鮮切荸薺脆性、失重率和抗壞血酸含量的二次多項數學模型，對其顯著性、擬合程度等進行分析；同時利用模型的響應面對影響鮮切荸薺品質的關鍵因子及其相互作用進行了探討。結果表明，影響鮮切荸薺脆性和抗壞血酸含量的關鍵因素是熱處理溫度和貯藏時間，影響鮮切荸薺失重率的關鍵因素是貯藏時間，熱處理時間及其他交互作用對鮮切荸薺的這些品質影響不顯著[21]。

2.3 氮氣處理技術

尤艷麗等研究了N2處理對鮮切荸薺貨架壽命及品質保持的效果：先將荸薺洗凈、削皮、切成厚5 mm片（或每顆荸薺切分為6片），后于0.1%NaClO溶液中浸泡1 min、空氣中晾30 min，再置于純氮氣空間分別做0、2、4、8 h 4種方式處理；置于盤子中并用透明塑料膜包嚴，放于4℃環境下貯存；觀察或測定鮮切荸薺表面色澤變化、風味、病變。N2處理2 h顯著減少表面褐變，抑制疾病的發展，保持了風味品質和細胞膜的完整性，減少可溶性總固體和總可滴定酸度的損失。結果表明，預處理2 h或4 h可有效延長鮮切馬蹄的保質期[22]。

尤艷麗等對鮮切荸薺進行了脫氧處理：將鮮切荸薺置于純氮氣空間分別做0、4 h 2種方式處理，后置于盤子中并用透明塑料膜包嚴，放于4℃環境下貯存；觀察或測定貯存期內鮮切荸薺表面色澤變化、風味、病變、總可溶性固形物、可滴定酸度及PAL、POD、PPO活性變化。試驗結果表明：短時脫氧處理可以顯著抑制鮮切荸薺表面變色、病變，總可溶性固形物較高可以明顯提高其風味；4 h脫氧處理可以顯著減弱細胞膜的透氣性，但卻增加了PAL和PPO的活性。因此，短時脫氧處理可以抑制鮮切荸薺褐變可能是由于酶與底物被隔開，從而阻止了褐變反應。結果顯示：短時脫氧處理能夠在一定程度上延長鮮切荸薺的貨架期[23]。

2.4 乙醛熏蒸技術

鄧麗莉等對采摘后的荸薺用體積分數分別為0%（對照）、0.1%、0.5%、1.0%的乙醛熏蒸處理4 h，然后將處理后的荸薺置于陰涼通風處放置2 d，去皮、切分，包裝后置于室溫（12℃）保藏，測定乙醛熏蒸處理對鮮切荸薺貯藏期品質的影響。結果表明：0.1%、0.5%、1.0%的乙醛熏蒸處理能有效延緩鮮切荸薺貯藏期間色澤的轉變和褐變的發生，其中0.1%和0.5%乙醛控制果實褐變的效果最好；不同體積分數乙醛熏蒸處理均能減少鮮切荸薺貯藏期組織水分的散失；0.1%乙醛熏蒸處理對提高鮮切荸薺可溶性固形物含量、降低其酸度具有比較明顯的效果[24]。

3 結論和討論

1）荸薺經鮮切處理后發生的生理變化主要表現在：呼吸加強、組織衰老加速、表面色澤加深等方面。

2）鮮切荸薺隨著放置時間的延長，色澤逐漸加深，其機理屬于酶促原因或是微生物作用的結果，或是其它原因，尚待進一步的深入研究。

3）目前，鮮切荸薺加工技術的研究主要集中在復合保鮮劑技術方面，對熱處理技術、氮氣處理技術和乙醛熏蒸技術的研究較少；熱處理技術和氮氣處理技術具有成本低廉、操作簡便、綠色環保等優點，其應用前景讓人期待，有必要對其做進一步的深入研究。

4）隨著生活水平的提高和生活節奏的加快，消費者在選購果蔬食品時越來越追求天然、新鮮、營養、方便，鮮切荸薺因具有這些特點而深受消費者的喜愛。目前市場上尚未見到商品化的鮮切荸薺產品，其市場開發潛力很大。雖然已經有了上述種種技術，但都存在貨架期較短的致命缺點，因此，成熟的鮮切荸薺加工技術亟待開發。

[1]廣東省植物研究所.海南植物志：第四卷[M].北京：科學出版社，1977：9

[2]趙有為，曹碚生.水生蔬菜[M].重慶：科學技術文獻出版社重慶分社，1990：78-89

[3]刑湘臣.“江南人參”—荸薺[J].蔬菜，2002(5)：40

[4]彭麗桃，蔣躍明.荸薺切片呼吸代謝特性研究[J].熱帶亞熱帶植物學報，2004，12(1)：69-73

[5]Li tao Peng，Yumin Jiang，Shu zhen Yang，et al.Accelerated senescence of fresh-cut Chinese water chestnut tissues in relation to hydrogen peroxide accumulation[J].Journal of plant physiology and molecular biology,2005,31(5):527-532

[6]童剛平，鄔應龍，陸勝民.鮮切荸薺褐變抑制劑組合的篩選[J].食品工業科技，2004，25(12)：64-67

[7]童剛平.鮮切荸薺酶促褐變及褐變控制研究[D].雅安：四川農業大學，2005：31

[8]Shengmin Lu,Gangping Tong,Yinglong Wu,et al.PARTIAL PURIFICATION AND CHARACTERIZATION OF POLYPHENOL OXIDASE FROM FRESH-CUT CHINESE WATER CHESTNUT[J].Journal of food biochemisty,2006,30(2):123-137

[9]潘永貴，陳維信.鮮切荸薺組織中與褐變相關酶活性研究[J].安徽農業科學,2007,35(31)：9856-9857

[10]潘永貴，石晶瑩，陳維信.鮮切荸薺黃化組織中微生物分離鑒定研究[J].西南大學學報：自然科學版，2008(3)：66-69

[11]黃雪松，焦建，楊愛華.幾種加工處理對鮮切荸薺褐變的影響[J].食品科技，2006(7)：255-258

[12]侯傳偉，魏書信，王安建.鮮切荸薺復合保鮮劑的研制[J].食品科技，2007(12)：197-201

[13]徐山寶，吳立根，王岸娜.鮮切荸薺保鮮工藝技術的研究[J].農產品加工·學刊，2007，118(11)：37-40

[14]Litao Peng，Yuming Jiang Exogenous salicylic aid inhibits browning of fresh-cut Chinese water chestnut[J].Joural of food chemistry,2006,94(4):535-540

[15]Yuming Jiang，Litao Peng，Jianrang Li.Use of citric acid for shelf life and quality maintenance of fresh-cut Chinese water chestnut[J].Joural of food engineering,2004,63(3):325-328

[16]Litao Peng，Yuming Jiang.Effects of chitosan coating on shelf life and quality of fresh-cut Chinese water chestnut[J].Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie,2003,36(3):359-364

[17]邱松山，李喜宏，胡云峰，等.殼聚糖/納米TiO2復合涂膜對鮮切荸薺保鮮作用研究[J].食品與發酵工業，2008，34(1)：149-151

[18]Litao Peng,Shuzhen Yang,Qiong Li,et al.Hydrogen peroxide treatments inhibit the browning of fresh-cut Chinese water chestnut[J].Postharvest biology and technology,2008,47(2):260-266

[19]Litao Peng，Yueming Jiang.Effects of heat treatment on the quality of fresh-cut Chinese water chestnut[J].International journal of food science and technology,2004,39(2):143-148

[20]田維娜，明建，曾凱芳.采用響應曲面法研究熱處理對鮮切荸薺色澤的影響[J].食品科學，2009(8)：291-296

[21]曾凱芳，田維娜，明建.響應曲面法研究熱處理對鮮切荸薺品質的影響[J].食品工業科技，2010(2)：70-72，76

[22]Yanli You，Yuming Jiang，LiLi Sang，et al.Browning inhibition and shelf extention of fresh-cut Chinese water chestnut by short N2treatments[J].Acta Hort（ISHS），2006，712：671－676

[23]Yanli You,Yuming Jiang,Xue Duan,et al.Browing inhiition and quality maintaince of fresh-cut Chinese water chestnut by anoxia treatment[J].Joural of food processing and preservation,2007,31(5):595-606

[24]鄧麗莉，明建，田維娜，等.乙醛熏蒸處理對鮮切荸薺品質變化的影響[J].食品科學，2010(2)：233-236

Study on Fresh-cut Chinese Water Chestnut

ZHAO Guang-he，CHEN Zhen-lin*
（Province Key Construction Laboratory of East Guangxi Characteristic Resources Development and Utilization Research，Hezhou University，Hezhou 542800，Guangxi，China）

This paper means to systematically analyze phsiological changes and production technology of freshcut Chinese water chestnut.The results are listed as following：first，the main phsiological changes of Chinese water chestnut after being fresh－cut are strengthening breath，accelerating organization fading，deepening external colour，and so on.Secondly，the reason of colourful change of fresh－cut Chinese water chestnut during its shelf life is needed to be researched deeply.Thirdly，studies on production technology of fresh－cut Chinese water chestnut focus on compound preservatives presently，and few studies are made on heat treatment，nitrogen treatment and acetaldehyde fumigation.The applied prospect of heat treatment and nitrogen treatment are expected because of their advantages such as low cost，simple operation and environmental protection.

fresh－cut Chinese water chestnut；phsiological changes；production technology

廣西教育廳資助的面上研究項目“鮮切馬蹄加工技術研究與開發”（200808MS027）；廣西科學研究與技術開發計劃項目“鮮切馬蹄產品加工技術中試研究”（桂科攻10123005-6）;廣西教育廳科研立項項目（201010LX548）

趙廣河（1977—）,男（漢），講師,碩士，研究方向：果蔬保鮮及深加工。

*通信作者

2011-04-26