1MCP結合ClO或NaHSO處理對青皮核桃種仁脂肪氧化及抗氧化活性的影響

曲清莉,楊曉穎,陳慶敏,張曉慧,傅茂潤

(1.齊魯工業大學食品科學與工程學院,山東濟南 250353;2.山東農業工程學院食品科學與工程系,山東濟南 250100)

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曲清莉,楊曉穎,陳慶敏,張曉慧,傅茂潤

(1.齊魯工業大學食品科學與工程學院,山東濟南 250353;2.山東農業工程學院食品科學與工程系,山東濟南 250100)

為探究不同藥劑處理對青皮核桃種仁品質的影響,分別用1-MCP(1 mg/L)+ClO2(50 mg/L)、1-MCP(1 mg/L)+NaHSO3(50 mg/L)和1-MCP(1 mg/L)處理青皮核桃,在4 ℃,相對濕度70%～80%的貯藏環境下,采用厚度為40 μm聚乙烯(PE)袋包裝,定期對其相關指標(酸價、過氧化值、脂氧合酶(LOX)活性、還原力、DPPH·清除率清除率和總酚含量)進行測定。結果顯示,1-MCP、1-MCP+ClO2和1-MCP+NaHSO3處理,尤其是1-MCP+NaHSO3處理顯著降低了核桃種仁的酸價和過氧化值(p<0.05),第30 d時分別為0.518 mg/g和0.125 meq/kg,而對照則分別達到1.103 mg/g和0.214 meq/kg;同時有效抑制了LOX酶活,并在第30 d表現為1-MCP+ClO2<1-MCP+NaHSO3<1-MCP

青皮核桃,1-MCP,ClO2,NaHSO3,脂肪氧化,抗氧化活性

核桃(JuglansregiaL.)為核桃科核桃屬植物,與扁桃、腰果、板栗并稱為世界四大干果[1]。核桃種仁富含蛋白質、磷脂、維生素、礦物質及人體必需的不飽和脂肪酸等營養物質,并能有效降低人體膽固醇、降低血液黏稠度、防止動脈硬化,清除自由基、抗衰老,有極高的醫療保健作用[2]。近年來,鮮食核桃因其營養豐富、口感良好等,越來越受到人們的喜愛。但由于其高水分及脂肪含量等生理特性,在貯藏過程中易出現發霉、發芽和失水現象,極大地限制了鮮食核桃商業化的步伐。因此,研究鮮食核桃的貯藏保鮮理論,對鮮食核桃產業化有重要意義。

1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)通過競爭性與乙烯受體蛋白不可逆結合,抑制內源乙烯生成,延緩果蔬的成熟與衰老,延長果蔬貯藏壽命[3],已應用于李[4]、水蜜桃[5]、磨盤柿[6]、芋頭[7]、佛手瓜[8]等,取得了良好的保鮮效果。ClO2作為一種安全高效的殺菌劑和消毒劑,具有很強的氧化、殺菌功能,在中國和美國都被允許用于新鮮水果和蔬菜的殺菌保鮮,并得到了廣泛應用[9],如百合[10]、蓮藕[11]、蘑菇[12]、櫻桃[13]、葡萄[14]等果蔬保鮮中具有明顯的效果,ClO2能迅速有效的阻止果蔬中蛋氨酸合成乙烯,并破壞已生成的乙烯,從而延緩果實衰老,較好地保持硬度,減少果實貯藏期間的腐爛率,延長果實的貯藏時間。NaHSO3吸水后,釋放出SO2,實驗證實SO2氣體對霉菌有強烈毒殺作用[15],同時可以抑制或破壞相關氧化酶和水解酶的活性,防止或延緩劣變發生,起到保質、保色、延緩衰老的作用,已有研究將其應用于葡萄[16],但尚未有其對青皮核桃保鮮效應的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青皮核桃 于2015年8月25日采摘自濟南市南部山區,當天運至實驗室,選取大小均勻、無機械損傷、無病蟲害的青皮鮮核桃供實驗用;1-MCP緩釋劑、ClO2緩釋劑、40 μm PE包裝袋 國家農產品保鮮工程技術研究中心;亞硫酸氫鈉、碘化鉀、硫代硫酸鈉、環己烷、冰乙酸、異辛烷、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鐵氰化鉀、三氯醋酸、氯化鐵、十二烷基硫酸鈉、沒食子酸、碳酸鈉 均為分析純(AR),國藥集團化學試劑有限公司。

FA1104A型電子天平 上海精天電子儀器有限公司;101-3型電熱鼓風干燥箱上海陽光實驗儀器有限公司;DS3120型超聲波提取器 寧波新芝生物科技股份有限公司;DK-S24型電熱恒溫水浴鍋 天津泰斯特儀器有限公司;V-1100D型可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司;UV-1700型紫外分光光度計 上海美析儀器有限公司;RE52CS型旋轉蒸發器 上海亞榮生化儀器廠;TGL16型臺式高速冷凍離心機 長沙英泰儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 鮮果處理與貯藏 經次氯酸鈉消毒后的核桃青果分別進行以下處理:

1-MCP+ClO2處理組:于室溫(20 ℃)下,50 mg/L ClO2溶液浸果30 min,控干表面水分;然后將青皮核桃果實置于氣調箱中,用1 mg/L的1-MCP密封醺蒸 8 h。

1-MCP+NaHSO3處理組:于室溫(20 ℃)下,50 mg/L NaHSO3溶液浸果30 min,控干表面水分;然后將青皮核桃果實置于氣調箱中,用1 mg/L的1-MCP密封醺蒸 8 h。

1-MCP處理組:于室溫(20 ℃)下,將青皮核桃于蒸餾水中浸泡30 min,控干表面水分;然后將青皮核桃果實置于氣調箱中,用1 mg/L的1-MCP密封醺蒸 8 h。

對照組(CK):于室溫(20 ℃)下,將青皮核桃于蒸餾水中浸泡30 min,控干表面水分。

處理好的核桃放入厚度為40 μm的PE包裝袋中密封,每20果為1袋,置于4 ℃,相對濕度 70%～80%環境中,每6 d取樣,每個處理做3次重復。

1.3 數據分析

數據分析采用SPSS 19.0(SPSS Inc.,Chicago,IL)。差異性分析采用ANOVA程序,數值用平均值±SD來表示,水平為p=0.05。

2 結果與分析

2.1 不同藥劑處理對鮮核桃種仁酸價的影響

在光、熱或脂肪酶的作用下,脂類分子易被水解釋放出游離的脂肪酸,這些脂肪酸是酸價升高的主要原因[24],酸價是表征油脂水解酸敗程度的重要指標,用中和1 g油脂中游離脂肪酸所需的氫氧化鉀毫克數表示。由圖1可知,貯藏前(0 d)青皮核桃種仁酸價很低,僅為(0.27±0.08) mg/g。CK的酸價在貯藏前12 d迅速增加,然后基本不變,最高達到(1.17±0.09) mg/g,在整個貯藏過程中均高于其他處理組。1-MCP+ClO2處理的青皮核桃種仁酸價在前18 d顯著低于CK和只用1-MCP處理的核桃(p<0.05),但隨著貯藏時間延長,其酸價仍在明顯上升,在30 d時達到(1.09±0.07) mg/g。可見,1-MCP+ClO2處理可以在20 d內較好的保鮮青皮核桃,適合鮮核桃的短期貯藏。1-MCP+NaHSO3處理的核桃酸價在整個貯藏期間均為最低,24 d時達到峰值,僅為(0.65±0.06) mg/g,顯著低于其他處理組(p<0.05),然后略有下降,可能是因為游離脂肪酸進一步被氧化成醛酮等小分子物質,從而導致酸價降低。

圖1 不同藥劑處理對鮮核桃種仁酸價的影響Fig.1 Effect of different treatments on acid value of walnut

2.2 不同藥劑處理對鮮核桃種仁過氧化值的影響

油脂氧化反應所生成的脂肪酸氫過氧化物是油脂氧化酸敗的關鍵產物,可以通過過氧化值來衡量脂肪氧化酸敗的初級程度[25],以每千克中活性氧的毫克當量表示。由圖2可知,除CK在24～30 d時有所下降外,各組青皮核桃的過氧化值均隨著貯藏時間的延長而升高,且與酸價有顯著相關性(R=0.958**),可能由于青皮核桃品質不斷下降造成核仁中油脂的酸敗。貯藏前(0 d)青皮核桃種仁過氧化值僅為(0.054±0.005)meq/kg,貯藏30 d時,各處理組有顯著性差異(p<0.05),從大到小依次為CK>1-MCP>1-MCP+ClO2>1-MCP+NaHSO3,過氧化值分別為(0.214±0.003)、(0.189±0.006)、(0.155±0.005)和(0.125±0.005) meq/kg。馮文煜[26]采用不同濃度ClO2處理青皮核桃,發現20、50、80 mg/L的ClO2處理均能有效降低核桃種仁的酸價和過氧化值。

圖2 不同藥劑處理對鮮核桃種仁過氧化值的影響Fig.2 Effect of different treatments on peroxide value of walnut

2.3 不同藥劑處理對鮮核桃種仁LOX酶活的影響

脂氧合酶(lipoxygenase,LOX,EC1.13.11.12)又名脂肪氧化酶、脂肪加氧酶或類胡蘿卜素氧化酶。LOX在生物體內專一催化含有順,順-1,4-戊二烯結構的多元不飽和脂肪酸的加氧反應,生成具有共軛雙鍵的多元不飽和酸的氫過氧化物[27]。由圖3可見,所有處理的青皮核桃種仁LOX酶活均呈現上升趨勢,且前18 d差異不顯著(p>0.05)。從24 d開始,1-MCP復合ClO2或NaHSO3處理的核桃LOX酶活顯著低于CK和只用1-MCP處理的核桃(p<0.05)。由此可知,1-MCP復合ClO2或NaHSO3處理能夠有效抑制LOX的活性,抑制膜脂過氧化作用,減緩果實組織衰老。總體來看,LOX酶活在貯藏期間呈現較明顯的波動性,可能是因為采后青皮核桃體內活性氧的產生和積累,會提高其LOX酶活從而加劇膜脂過氧化進程[28];另一方面當羥基過氧化物達到一定濃度后,反而會抑制LOX的活性[27];多種因素相互作用,使LOX酶活呈現波動性。果蔬組織衰老時,LOX酶活會明顯升高,LOX啟動膜脂過氧化作用,使膜磷脂不斷水解,產生游離脂肪酸,導致核桃種仁的酸價和過氧化值升高。本實驗數據顯示,LOX酶活與酸價和過氧化值有顯著相關性,相關系數分別為R=0.816**和R=0.882**。郭園園等[3]采用不同濃度1-MCP處理青皮核桃,發現3 μL/L的1-MCP處理能夠有效抑制LOX的活性;王進等[9]采用1-MCP和ClO2二步處理法,發現酸價,過氧化值和LOX酶活均為CK>1-MCP>ClO2,與本實驗結果類似。

圖3 不同藥劑處理對鮮核桃種仁LOX酶活的影響Fig.3 Effect of different treatments on LOX activity of walnut

圖4 不同藥劑處理對鮮核桃種仁還原力的影響Fig.4 Effect of different treatments on reduce power of walnut

2.4 不同藥劑處理對鮮核桃種仁還原力的影響

抗氧化物質的還原力是其抗氧化活性的重要指標[29],本實驗以Fe3+-Fe2+的轉換來衡量不同藥劑處理的青皮核桃種仁的還原力。由圖4可見,所有處理的核桃還原力均在貯藏的前6 d迅速下降,隨即緩慢上升。其中,1-MCP+ClO2處理核桃在第6 d時為所有處理最低,降至(0.165±0.034),同時在第24 d達到最高,為(0.571±0.016),幾乎和貯藏前一致(0.572±0.024)。其他處理自第6 d后根據還原力由大到小依次為CK>1-MCP>1-MCP+NaHSO3,與過氧化值呈現一定的正相關(R=0.706*,p=0.010),可能是由于本實驗所采用的醇溶提取物(主要為酚類物質)帶來的局限性,在核桃種仁中起到主要還原作用的活性成分并不能較好溶出,實際總還原能力可能在貯藏初期更強。吳峰華等[30]對山核桃青皮的研究發現酚類物質含量與其抗氧化活性間并不存在顯著相關性,說明影響果實抗氧化活性的因素很多,除了酚類物質,多糖類、維生素E、維生素C、類胡蘿卜素其他的抗氧化物質,也在發揮作用。多種物質共同影響,決定植物的總抗氧化活性。

2.5 不同藥劑處理對鮮核桃種仁DPPH·清除率的影響

抗氧化物質可以和穩定態的深紫色1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH·)反應,轉化為無色的1,1-二苯基-2-三硝基苯胺,由此衡量核桃種仁的抗氧化活性。圖5顯示了不同藥劑處理的青皮核桃種仁,在4 ℃時貯藏30 d DPPH·清除率的變化趨勢。如圖5所示,1-MCP+ClO2處理核桃前6 d迅速下降,從12 d開始上升至18 d時略有下降;其他3個處理均為,前6 d迅速下降后基本保持不變,從18 d起開始緩慢回升,但直至30 d貯藏結束,DPPH·清除率仍只能達到貯藏前的一半左右。

圖5 不同藥劑處理對鮮核桃種仁DPPH·清除率的影響Fig.5 Effect of different treatments on DPPH· scavenging activity of walnut

圖6 不同藥劑處理對鮮核桃種仁·清除率的影響Fig.6 Effect of different treatments on ·scavenging activity of walnut

2.7 不同藥劑處理對鮮核桃種仁總酚含量的影響

圖7 不同藥劑處理對鮮核桃種仁總酚含量的影響Fig.7 Effect of different treatments on total phenols content of walnut

3 結論

1-MCP、ClO2和NaHSO3處理能有效降低青皮鮮核桃種仁的酸價和過氧化值;1-MCP+ClO2和1-MCP+NaHSO3處理能明顯抑制LOX酶活;ClO2對青皮核桃酚類物質合成有較大影響,提高其在貯藏中期的還原力和自由基清除率。在本實驗設計的處理中,1-MCP復合ClO2和NaHSO3處理能更好地保持果實的品質。

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Effect of 1-MCP,ClO2and NaHSO3on lipid oxidation and antioxidant activities of green walnut kernel

QU Qing-li1,YANG Xiao-ying1,CHEN Qing-min2,ZHANG Xiao-hui1,FU Mao-run1，*

(1.College of Food Science and Engineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China;2.Department of Food Science and Engineerring,Shandong Agriculture and Engineering College,Jinan 250100,China)

The effect of 1-MCP(1 mg/L)+ClO2(50 mg/L)、1-MCP(1 mg/L)+NaHSO3(50 mg/L)and 1-MCP(1 mg/L)with PE films(40 μm)was examined on the lipid oxidation and antioxidant activities of green walnut kernel during storage at 4 ℃,RH70%～80%. Acid value,peroxide value,Lipoxygenase(LOX)activities,reducing power,DPPH free radical scavenging activity,superoxide ·)scavenging activity and total phenols content of the kernel were measured at regular intervals. Results showed that acid value and peroxide value reduced with 1-MCP,ClO2and NaHSO3,especially 1-MCP+NaHSO3(p<0.05),and they were 0.518 mg/g and 0.125 meq/kg respectively at 30 d,but CK were 1.103 mg/g and 0.214 meq/kg. LOX activities followed the increasing order:1-MCP+ClO2<1-MCP+NaHSO3<1-MCP

green walnut;1-MCP;ClO2;NaHSO3;lipid oxidation;antioxidant activities

2016-03-23

曲清莉(1992-)，女，碩士生，研究方向：食品品質安全控制技術，E-mail:shirleyhey@126.com。

*通訊作者:傅茂潤(1981-)，男，博士，副教授，研究方向：食品安全，E-mail:skyfmr@163.com。

山東省優秀中青年科學家獎勵基金(BS2012NY009)。

TS

A

1002-0306(2016)20-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.20.000