高密度二氧化碳技術對鮮切蓮藕酶活性的影響

張 華 董月強 李星科 司俊玲

（鄭州輕工業學院食品與生物工程學院，河南 鄭州 450002）

高密 度 二 氧 化 碳 技 術 （desen phase carbon dioxide，DPCD）作為一種新型非熱加工技術，是通過二氧化碳的分子效應來達到殺菌和鈍酶的。研究［1］表明，DPCD技術在低溫條件下能有效殺菌，同時最大限度地保持食品營養、風味和新鮮度等品質，且不會影響食品安全性，這種技術在液態和固態食品中均有使用，是一種綠色潔凈技術，在食品加工應用中具有重要意義。與傳統的熱力殺菌技術相比，DPCD技術處理溫度低，對食品中的熱敏物質破壞作用小，有利于保持食品原有品質；與超高壓殺菌技術相比，處理壓力低，容易達到并控制壓力。目前DPCD技術應用研究主要集中在殺菌鈍酶效果上，對肉類、果汁、牛奶處理研究較常見。

目前對鮮切果蔬保鮮常采用低溫貯藏［2］、化學試劑處理（硫處理、螯合劑［3］、抗 氧化劑）熱處理［4，5］、臭氧 處理［6］等。黃永峰等［7］以蓮藕為試材，研究了二氧化氯（ClO2）對鮮切蓮藕在低溫貯藏期間多酚氧化酶（PPO）、褐變及感官品質影響的動態變化。試驗結果表明，藕的褐變與PPO有密切關系，用100mg／L ClO2處理鮮切蓮藕片抑制PPO活性最大能達50%左右。張京芳等［8］研究了單一抑制劑和多元復合抑制劑對鮮切蓮藕多酚氧化酶和褐變度的影響，單一抑制劑L－半胱氨酸、抗壞血酸和檸檬酸均能降低PPO活性和抑制酶褐變；多元復合抑制劑0.3%AA＋0.1%CA＋0.4%L－Cys也能有效控制鮮切蓮藕的酶褐變。祝美云等［9］采用殼聚糖、海藻酸鈉和黃原膠為涂膜材料，按照正交試驗制作不同配比的殼聚糖復合膜，結果表明殼聚糖復合膜的最佳配比為殼聚糖0.9%、海藻酸鈉0.1%、黃原膠0.08%時，可有效地保持蓮藕的感官品質。雖然化學試劑處理在一定程度上能夠抑制鮮切蓮藕褐變并鈍化酶，但化學試劑處理所帶來的安全問題越來越引起人們的關注。

目前有關采用DPCD技術研究鮮切蔬菜品質的文獻未見報道。本試驗以鮮切蓮藕為材料，探討DPCD處理對鮮切蓮藕褐變因素及酶活性的影響，為DPCD技術應用于鮮切果蔬加工，延長貯藏期提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

蓮藕：市售，選擇成熟度相同、大小一致、無明顯破損的新鮮蓮藕，冷藏（4±1）℃，備用；

磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、硼酸、四硼酸鈉、鄰苯二酚、愈創木酚、巰基乙醇過氧化氫及L－苯丙氨酸：分析純，天津市華東試劑廠。

1.2 儀器和設備

冷藏柜：BCD－213KDZ型，新飛電器有限公司；

恒溫水浴鍋：DK－98－Ⅱ型，天津市泰斯特儀器有限公司；

高密度二氧化碳殺菌器：WBN－5／50型，溫州貝諾機械有限公司；

高速冷凍離心機：HC－3618R型，安徽中佳科學儀器有限公司；

紫外可見分光光度計：T6型，上海普析通用儀器有限公司；

全自動色差計：SC－80C型，北京康光儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蓮藕預處理 將原料從冷庫中取出，用清水洗凈淤泥，再用蒸餾水清洗，將蓮藕分節后保藏于冷藏柜中。試驗時將原料去皮，切成厚5mm的薄片。

1.3.2 熱處理 采用較高的溫度會使蓮藕中的熱敏性營養物質、抗氧化劑等遭到破壞，因此采用60℃以下的溫度處理蓮藕。把蓮藕薄片放入自封袋中，每300g一袋，分別放入溫度為20，30，40，50，60℃的恒溫水浴鍋內，處理40min，取出放入冷藏柜中。

1.3.3 DPCD處理 通過關閉超臨界CO2萃取裝置中的分離罐，只升壓、升溫到所需溫度和壓力，并保持所需的處理時間，實現殺菌滅酶效果。分別將蓮藕切片放入DPCD反應釜中，按設定的條件分別處理，處理完畢后緩慢釋放CO2至完全，將處理完的樣品置于4℃條件下暫時貯藏。

DPCD處理條件：處理時間40min；處理壓力為10，20，30MPa；處理溫度為20，30，40，50，60℃。

1.4 測定指標

1.4.1 褐變度（BD）的測定 采用SC－80C全自動色差計測定藕片的L＊值。L＊代表亮度（褐變程度），L值越大，表示顏色越白，褐變越輕［7］。

1.4.2 PPO活性測定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL磷酸緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過濾，濾液經8 000r／min，4℃條件下離心15min，收集上清液，測前稀釋適當倍數，備用。酶活反應體系包括：5.0mL鄰苯二酚溶液和0.4mL酶液混合放置，反應體系在420nm波長下有最大吸收值，吸光值在3min內變化迅速，3min后隨著底物鄰苯二酚被消耗吸光值變化減緩，因此用在420nm下測定3min內吸光值的變化來表示PPO活性，本試驗用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態［10］。

1.4.3 POD活性測定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL磷酸緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過濾，濾液經8 000r／min，4℃條件下離心，收集上清液，測前稀釋適當倍數，備用，酶活反應體系包括：2mL磷酸緩沖液，2mL 2%的H2O2溶液，1.0mL愈創木酚溶液，0.6mL酶液。反應體系在470nm波長下有最大吸收值，在前2min內吸光值變化迅速，2min后隨著底物被消耗吸光值變化減緩，因此用在470nm下測定2min內吸光值的變化來表示POD活性，本試驗用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態［11］。

1.4.4 PAL活性測定 采用分光光度法，取樣品5g，加入20mL疏基乙醇緩沖液，冰浴研磨后用200目的紗布過濾，濾液經8 000r／min，4℃條件下離心，收集上清液，測前稀釋適當倍數備用，酶活反應體系包括：2mL磷酸緩沖液，2mL L－苯丙氨酸溶液和1mL酶液，在37℃下反應1h后于290nm測定吸光值，本試驗以第1小時內吸光值的變化來表示PAL活性，用殘存酶活表示處理后樣品的酶活狀態［12］。

1.4.5 殘存酶活的測定 殘存活酶按式（1）計算：

2 結果和分析

2.1 DPCD技術和熱處理對鮮切蓮藕中酶活性的影響

2.1.1 對PPO活性的影響 由圖1可知，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對鮮切蓮藕中PPO的鈍化效果顯著增強，表現為殘存酶活顯著降低。在30MPa條件下，DPCD處理比熱處理殘余酶活降低了69%，隨著壓力的增加，DPCD鈍化PPO活性的效果顯著，而溫度的升高，DPCD鈍化PPO活性的效果不明顯。試驗發現較高的溫度會影響鮮切蓮藕的色澤，DPCD處理溫度越低，鮮切蓮藕的色澤保持越好。

2.1.2 對POD活性的影響 由圖2可知，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對鮮切蓮藕中PPO的鈍化效果顯著增強，在30MPa DPCD處理下POD殘余酶活性比熱處理降低了80%，隨著壓力的增加，POD酶活性顯著降低。

圖1 熱處理和DPCD處理對PPO活性的影響Figure 1 Effects of DPCD and heat treatment on the PPO activity

2.1.3 對PAL活性的影響 由圖3可知，隨著處理溫度和壓力的增大，DPCD處理的鮮切蓮藕的PAL殘存酶活不斷降低，在30MPa的DPCD條件下PAL POD殘余酶活性比熱處理降低了21%，但殘存酶活仍在70%以上，表明DPCD對PAL酶活鈍化效果不明顯。

圖2 DPCD處理和熱處理對POD活性的影響Figure 2 Effects of DPCD and heat treatment on the POD activity

圖3 熱處理和DPCD處理對PAL活性的影響Figure 3 Effects of DPCD and heat treatment on the PAL activity

2.2 DPCD處理鮮切蓮藕1周內酶活及褐變的變化

由圖4可知，經30MPa、40℃、40min DPCD處理的鮮切蓮藕L＊值為69.43，熱處理為71.20，兩者差別不大；而貯藏1周后，DPCD處理的鮮切蓮藕的L＊值為65，熱處理僅為48，DPCD處理的L＊值比熱處理的高出了30.7%，結合感官，可以看出經DPCD處理的鮮切蓮藕很好地保持了原有色澤，基本不發生褐變，而熱處理的鮮切蓮藕已經變黃變暗，發生了明顯褐變。因此，DPCD技術能很好地控制鮮切蓮藕的褐變，保證鮮切蓮藕的色澤，延長鮮切蓮藕的儲藏期。

由圖5可知，經貯藏1周后，熱處理PPO、POD殘存酶活分別為94.4%和93.4%，而DPCD處理的鮮切蓮藕PPO、POD殘存酶活僅為25.4%和13.8%，酶活性處在一個較低的水平，因此DPCD技術較好地鈍化了鮮切蓮藕中PPO、POD酶活性，并在1周內保持較低的酶活性，從而保護了鮮切蓮藕的色澤和品質。

圖4 1周內褐變度（L＊值）的變化Figure 4 Browning（L＊ value）changes within a week

圖5 DPCD和熱處理1周后的殘存酶活Figure 5 Residual enzyme activity of DPCD and heat treatment after a week

3 結論

DPCD處理能顯著抑制蓮藕的褐變并鈍化鮮切蓮藕中的PPO、POD活性，隨處理溫度和壓力的增加，DPCD對鮮切蓮藕中酶的鈍化效果顯著增強，表現為殘存酶活顯著降低。經30MPa、40℃、40min的DPCD處理的鮮切鮮藕PPO、POD、PAL殘存酶活分別為22.3%，9.8%，70.3%，顯著鈍化了PPO和POD酶活，而對PAL酶活的鈍化效果不明顯。

經30MPa、40℃、40min處理，貯藏1周后鮮切蓮藕L＊值比熱處理L＊值高出30.7%，很好地保護了蓮藕色澤，基本不發生褐變，PPO、POD殘余酶活性分別為25.4%，13.8%，均處在一個較低的水平，因此DPCD技術能較好地鈍化鮮切蓮藕中影響褐變的酶，保護了鮮切蓮藕的色澤和品質，延長了儲藏期。

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