保鮮劑聯合熱處理對木薯品質及貯藏效果的影響

蔡坤 李開綿 陳松筆

摘 要 以華南9號木薯為試驗材料，采用不同保鮮劑浸泡經熱處理（60 ℃，5 min）后的木薯，通過測定其貯藏過程中的理化、生化指標來評價不同處理方式對木薯品質及保鮮效果的影響。結果表明：與對照相比，保鮮劑C（1.5%殼聚糖+0.15%檸檬酸+0.25%氯化鈣）可顯著延緩木薯塊根硬度的下降，抑制色澤（L*）值的上升，延緩淀粉的降解和可溶性固形物（TSS）的增加，維持了較高水平的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性，延緩過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性的增加，降低了總酚含量，有效地延長了采后木薯塊根的貯藏期，抑制了其品質的劣變。

關鍵詞 木薯；復合保鮮；熱處理；貯藏品質

中圖分類號 S533 文獻標識碼 A

Abstract To explore the effect of different treatments on cassava quality， nutritional quality and physiological index， fresh roots of cassava variety South China No.9 were treated with heat treatment（60 ℃，5 min）and then were soaked into different preservatives. The results showed that： compared with the control group，preservative C （1.5% chitosan+0.15% citric acid+ 0.25% calcium chloride solution）could significantly delay the loss of firmness， increase the total soluble solid（TSS）and starch degradation， inhibit the increasing of Lustre（L*），maintain the activity of superoxide dismutase（SOD）at a higher level， and decrease the level of peroxidase（POD）activity，reduce the total phenolic content，delay the storage period of cassava roots effectively，inhibit the deterioration of its quality. It provided a theoretical basis for the preservation technique of fresh cassava roots.

Key words Cassava； Complex fresh-keeping； Heat treatment； Storage quality

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.020

木薯（Manihot esculenta Crantz）屬于大戟科（Euphorbiaceae）木薯屬植物，是世界三大薯類（木薯、馬鈴薯、甘薯）之一[1]。其塊根富含淀粉，是熱帶亞熱帶地區重要的生物質能源物質[2]。由于木薯鮮薯組織脆嫩，水分含量高，在貯藏和加工過程中易出現“采后生理性變質”，導致塊根失水、褐化、腐爛， 嚴重影響其商品價值[3]，并使貯存期縮短，從而制約了木薯大量上市供應及產后的綜合利用。

木薯的傳統貯藏保鮮方法主要有封蠟、沙埋、 溝壕保存等，可延長木薯保質期至2個月，但經過儲藏后木薯塊根易變味，甚至不能食用[4]。近年來，由生物高分子等材料制成的保鮮劑如殼聚糖膜、淀粉膜等，由于其無毒、可降解和生物相容性高等特點，被廣泛應用到果蔬貯藏領域，顯著提高了果蔬貯藏和保鮮效果[5]，而其在木薯鮮薯的貯藏和保鮮中卻鮮見應用，本試驗測定了不同的保鮮劑結合熱處理對木薯塊根常溫貯藏過程中品質和貯藏時間的影響，并對貯藏過程中鮮薯生理及品質的動態變化過程進行了監控，以尋求適合木薯鮮薯的貯藏保鮮方法，為木薯的采后貯藏保鮮技術提供理論依據和新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 華南9號木薯：采自中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所國家木薯種植資源圃。樣品采集后立即送往試驗室，選取大小均勻、無病蟲害、無機械損傷的新鮮木薯作為試驗材料。

海藻酸鈉、殼聚糖、魔芋葡甘聚糖、檸檬酸、氯化鈣為食品級，磷酸氫二鈉、硫代巴比妥酸、過氧化氫等試劑均為國產分析純，所用蒸餾水為去離子重蒸水。

1.1.2 主要儀器 LFRA1500g型質構儀，美國Brookfield公司；CR-400色差計，日本美能達儀器公司；WYT-4手持折光儀；UV-1900型紫外可見分光光度計，上海亞研電子科技有限公司；GH系列高精度恒溫水槽，汗諾儀器；電子天平MS104/MS204S梅特勒。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 新鮮木薯經去皮、清洗后切2 cm左右片狀，置于60 ℃恒溫水浴中浸泡5 min后快速瀝干、冷卻。

試驗設保鮮劑A、B、C 3個處理和無菌水D（對照組），由海藻酸鈉、魔芋葡甘聚糖、殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣等組成，該數據是在參照劉玥等[6-8]的結論并通過預試驗論證的基礎上獲得。保鮮劑為如下配比的水溶液。

保鮮劑A：1.5%海藻酸鈉+0.15%檸檬酸+0.25%氯化鈣；保鮮劑B：1.5%魔芋葡甘聚糖+0.15%檸檬酸+0.25%氯化鈣；保鮮劑C：1.5%殼聚糖 +0.15%檸檬酸+0.25%氯化鈣；對照組（CK）：無菌水。

經熱處理后的木薯在保鮮劑中浸泡30 min，自然晾干，裝入厚度為0.01 mm的聚乙烯袋內真空包裝，置于（25±0.5）℃人工氣候箱（RH為85%～90%）中貯藏，貯藏期間每3 d取樣測定1次，每個處理3次重復。

1.2.2 指標測定

（1）失重率[9]：貯藏前測定木薯的質量，隨后每3 d測一次，每重復3次測量，用如下公式計算失重率。

式中m表示質量（g）。

（2）硬度[10]：利用質構儀進行測定，沿木薯橫切面部位下壓進行TPA測試，每面測2個點，重復3次，取平均值。

（3）色澤[11]：用分光測色儀測量，每面測定4個點，記錄顏色變化情況（L*值）。-L*表示向暗色方向變化，+L*表示向亮色方向變化。

（4）淀粉含量依照GB/T25219-2010測定[12]。

（5）可溶性固形物（TSS）含量[13]：采用折光儀測定。

（7）過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性：分別采用紫外吸收法[14]及氮藍四唑（NBT）光還原法測定[15]。

①粗酶液的提?。簻蚀_稱取5 g木薯，放于預冷的組織粉碎機中，加一定量0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH=6.0，含2.5%PVP）10 mL打成勻漿，在10 000 r/min（4 ℃）冷凍離心15 min，提取上清液即為粗酶液。

②過氧化物酶（POD）活性測定：采用紫外吸收法測定，記錄反應體系在470 nm處的吸光度值，制作OD470隨時間變化曲線，根據曲線的初始線性部分計算每分鐘吸光度變化值△OD470。

式中，OD470：每分鐘反應吸光度變化值；OD470F：反應混合液吸光度終止值；OD470I：反應混合液吸光度初始值；tF：反應終止時間，min；tI：反應初始時間，min。

以每克木薯樣品（鮮重）每分鐘吸光度變化值增加1時為1個過氧化物酶活性單位，單位△OD470/（min·g）。

計算公式：POD活性/[U/（g·min）]=（OD470×V）/（Vs×m）

式中，V：樣品提取液總體積，mL；Vs：測定時所取樣品提取液體積，mL；m：樣品質量，g。

③超氧化物歧化酶（SOD）活性測定：采用氮藍四唑（NBT）光還原法測定，結果計算：

其中，Ao：光下對照管吸光度；As：樣品測定管吸光度；Vt：樣品提取液總體積（mL）；Vs：測定時取粗酶液量（mL）；t：顯色反應光照時間（min）；W：樣品鮮重（g）。

（7）總酚含量：采用Folin-Ciocaileu法測定[16]。

1.3 數據分析

每個指標至少設3個重復，實驗數據以x2±SD表示，采用Excel和SAS9.0軟件進行數據處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同保鮮劑聯合熱處理對木薯品質的影響

2.1.1 對木薯失重率的影響 4種不同處理方式下的失重率曲線如圖1所示，在貯藏期間所有處理失重率均呈現先上升，而后逐漸趨于平衡。對照組木薯貯藏12 d后已開始腐爛，其他處理組失重率與對照組相比，均達到差異顯著水平（p<0.05）。由圖1可知，1.5%殼聚糖+0.15%抗壞血酸+0.25%氯化鈣組合（保鮮劑C）較其他處理失重率略低。這可能是因為復合保鮮劑的共價作用以及真空包裝減少了水分的損失，再加上前期熱處理抑制了細胞的新陳代謝作用，使其呼吸作用減慢，因而水分降低較慢。

2.1.2 對木薯硬度的影響 從圖2可看出，不同處理木薯塊根硬度在貯藏期間均呈下降趨勢。在第12天，保鮮劑A、B、C處理的果實硬度分別比對照組（D）高0.2，0.17、0.27 kg/cm2，且保鮮劑C處理的塊根硬度明顯優于其他組，一直處于最高水平。說明殼聚糖、抗壞血酸和氯化鈣組合可更有效抑制木薯塊根的呼吸作用及后熟軟化，使其保持良好的鮮食品質。

2.1.3 對木薯色澤的影響 由圖 3 可見，在整個貯藏期間，不同處理間木薯果肉色澤L*值呈逐漸下降趨勢，說明隨著貯藏時間的延長，木薯塊根的亮度會逐漸下降。在貯藏第9天，3組處理L*值的下降率分別為：16.4%，18.6%，10.1%，對照組為22.6%，下降速率最小的為C組，且差異性及顯著（p<0.01）。在12～15 d，對照組處理的木薯塊根已經開始腐爛，處理B、C間差異不顯著。整個貯藏期內保鮮劑處理的木薯塊根L*值都顯著高于對照組，表明保鮮劑處理有利于保持木薯果肉的淡黃色色澤。

2.1.4木薯淀粉含量的影響 由圖4可知，各處理的木薯塊根淀粉含量在貯藏期間的變化總體呈平緩下降趨勢，貯藏時間越長，淀粉含量越低。對照組淀粉含量下降最快，保鮮劑C處理的下降最慢。在第3～9天，保鮮劑B處理的塊根淀粉含量最高，在第15天，經保鮮劑處理的木薯塊根淀粉含量明顯高于對照組，其木薯淀粉含量始終維持在較高水平，而對照組處理的木薯塊根已經開始腐爛，差異性極顯著（p<0.01），說明保鮮劑處理可以保持木薯的淀粉含量，防止淀粉的轉化。

2.1.5 對木薯可溶性固形物（TSS）含量的影響 如圖5所示，木薯塊根的TSS含量在貯藏期內總體呈上升趨勢，與對照相比，保鮮劑處理組TSS上升的速率相對緩慢，對照組木薯到第12天時TSS含量達到最大值5.29%，隨后開始腐爛。3種保鮮劑處理均可顯著降低木薯可溶性固形物含量變化，在第15天TSS含量分別為3.27%，2.77%，2.55%，沒有腐爛。說明保鮮劑處理有利于保持木薯品質，可抑制木薯淀粉向可溶性糖的轉化。

2.2 不同保鮮劑聯合熱處理對木薯SOD和POD酶活性的影響

由圖6可以看出，隨著貯藏時間的延長，各處理木薯塊根SOD酶活性均呈先上升后下降趨勢。對照組SOD活性高峰出現在第6天，峰值為10.20 U/（g FW·h），隨后急劇下降，12 d后木薯塊根腐爛。保鮮劑A、B、C處理的SOD活性高峰均出現在第12天，峰值分別為10.22，11.07和12.16 U/（g FW·h），分別比無菌水對照組高17.47%，27.24%和36.32%，處理間差異極顯著（p<0.01）。

如圖7所示，在貯藏期，保鮮處理木薯塊根POD活性呈先升高再降低的趨勢。對照組逐漸升高，在第12天達到最高值。在整個貯藏期，對照組木薯POD活性顯著高于保鮮劑處理組，處理間差異顯著（p<0.05）。在貯藏前期（0～6 d），保鮮劑B處理POD酶活性略低于保鮮劑C，而貯藏后期（9～15 d）高于保鮮劑C處理。由上述結果可知，保鮮處理有利于抑制木薯塊根的SOD高活性，有效的維持較低的POD活性，從而延緩貯藏過程中木薯品質劣變和組織衰老進程。

2.3 不同保鮮劑聯合熱處理對木薯總酚的影響

不同保鮮劑處理后木薯的多酚含量變化如圖8所示，結果表明，貯藏期間，木薯塊根總酚含量前期呈上升趨勢，然后開始下降，與甘薯、山藥、蓮藕的研究結果相一致[17-19]。貯藏第9天，各組的多酚含量分別達最大值14.6，13.2，10.1，18.9 μg/g FW，3種保鮮劑均有效的抑制了總酚含量的增加，其中保鮮劑C處理抑制效果更好。

3 討論與結論

鮮切果蔬加工過程中，由于組織結構損傷誘發微生物的侵染以及一系列生理生化變化，致使產品外觀品質和營養含量大為降低[20]。木薯淀粉含量高，采后生理代謝旺盛，極易腐爛變質，鮮薯去皮后加速了氧化褐變，嚴重影響品質。本研究在前期預實驗基礎上先用60 ℃水浴熱處理鮮薯塊根5 min，減緩呼吸作用、抑制細胞的新陳代謝，而后利用復合保鮮劑浸泡木薯塊根，最后采用真空包裝常溫貯藏，抑制木薯的褐變作用及表面微生物的生長繁殖，阻止O2的滲入以及水分與CO2的滲出，并且有效降低鮮薯的失水率和營養物質消耗，保持了塊根硬度和脆度，延緩淀粉的降解，顯著控制了可溶性固形物含量的增加，使鮮薯塊根的生理生化指標同對照組相比有明顯的改善。

試驗研究結果表明，鮮切木薯貯藏期內SOD、POD活性均呈先上升后下降趨勢，其中POD活性與L*之間的相關系數為0.932，呈顯著正相關（p<0.05）。在貯藏第9天，3組處理L*值的下降率分別為：16.4%，18.6%，10.1%，對照組為22.6%且已開始腐爛變質，而保鮮劑C處理在第15天時仍能保持較好的品質和商品價值。比較3種不同配方的復合保鮮劑，保鮮劑C處理在一定程度上抑制了SOD和POD的活性，減輕了木薯的褐變，降低了失重率，延緩了淀粉含量的下降，這可能與殼聚糖較好的成膜特性有關[21]。殼聚糖在產品表面形成的膜可有效阻礙水分蒸發及微生物入侵繁殖，減少果蔬內物質的轉化和耗損，延緩可溶性固形物的降解，在甘薯、哈密瓜、芋頭[22-24]等食品中也取得了較好的貯藏效果。檸檬酸作為酸化劑與酸度調節劑添加于食品中，其相對較低的pH可起到防腐、抑菌和延緩果蔬的變色。鈣離子具有維持細胞的結構，調控離子環境與酶活性，保持果實硬度，延緩后熟衰老，降低腐爛率等功能。本研究在保鮮劑中加入檸檬酸及氯化鈣，處理后木薯的褐變度和相關酶活性均呈現不同程度的抑制作用。

國內外學者前期研究結果表明：木薯塊根在3 ℃低溫貯藏2～4周，失重率為14%～23%，沙藏法也能有效地延緩木薯塊根腐爛，涂蠟處理可延長木薯塊根的貨架期達到2個月[3， 25-26]。然而，這些貯藏方法費時費力，難于實現商業化。復合保鮮劑結合熱處理具有安全、成本低廉等優點，是一種具有很好應用前景的方法。此外，在本研究基礎上今后還應考慮多種處理方式相結合，以熱處理聯合保鮮劑、紫外線輻照等方式進一步優化木薯保鮮工藝，這些都有待于進一步的研究。

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