鮮切果蔬酶促褐變控制研究進展

吳昌術++韓皖清

摘 要：鮮切果蔬的新鮮、營養、衛生和方便等特點使其在發達國家發展迅速，已成為果蔬采后研究的新領域，但鮮切果蔬組織褐變，是影響其在加工和貯藏過程中質量問題。如何防止褐變發生，是延長鮮切果蔬產品貨架期關鍵之一。本文簡述鮮切果蔬褐變原因，綜述了目前采用物理、化學和生物方法控制鮮切果蔬酶促褐變的研究進展，旨在為以后更深入的研究提供借鑒與參考。

關鍵詞：鮮切果蔬；酶促褐變；控制

中圖分類號：TS255 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0188-03

Abstract：Due to freshness， nutrition， hygiene and convenience， fresh-cut fruits and vegetables have been gained extensive attentions in developed countries. but the enzymatic browning of fresh-cut fruits and vegetables is one important quality problem to affect its manufacture and storage process. Prevention of the enzymatic browning is one of the keys to extend the shelf life of fresh fruits and vegetables. This article describes the reasons for the decline of quality of fresh-cut fruits and vegetables. the advance up to date in the study of physical inhibition ways ，chemical inhibition methods and biological inhibition ways of fresh-cut fruits and vegetable enzymatic browning is reviewe. which will provide the further understanding of current problems and guidance of future research directions.

Key words：fresh-cut fruits and vegetables； enzymatic browning； inhibiting

鮮切果蔬又名輕度加工果蔬或最少加工處理果蔬，半加工果蔬，切割果蔬等，是指新鮮果蔬原料經清洗、去皮、修整、切分等工序，最后用塑料薄膜袋或將塑料托盤裝外覆塑料膜包裝，供消費者立即食用或餐飲業使用的一種新型果蔬加工產品[1]。隨著現代生活節奏加快和生活水平提高，以及對自身健康的關注，人們消費模式正發生變化，傳統果蔬加工品，因缺乏果蔬加工前原有的新鮮感，開始被消費者冷落，而新鮮、營養、方便、衛生、快捷的鮮切果蔬日益受到消費者的青睞，因而具有廣闊的市場潛力[2]。但鮮切果蔬在加工過程中，由于細胞組織受到損傷，容易發生褐變，同時產生不良風味和營養成分損失，因此，在鮮切果蔬加工中，控制褐變一直是研究的熱點。

1 鮮切果蔬褐變原因

鮮切果蔬發生的褐變，有酶促褐變和非酶促褐變。其中主要是酶促褐變，它是多酚類物質在酶的催化下，發生氧化造成的。酶促褐變反應的發生需要三個條件，即酚類物質（底物）、酶和氧氣。

酶促褐變過程中，參與酚類物質氧化的酶主要有多酚氧化酶（PPO）。目前對多酚氧化酶研究一致認為：多酚氧化酶幾乎存在于所有植物中，它是果蔬發生酶促褐變的主要酶；其次，是過氧化酶（POD）在有過氧化氫存在時，可催化酚類、類黃酮的氧化和聚合，參與酚類物質的代謝，導致組織褐變；此外，苯丙氨酸解氨酶（PAL）與酶類物質生成有關，鮮切果蔬加工時，切割可誘導苯丙氨酸解氨酶的mRNA增加，使PLA活性增加，催化酶類物質合成和累和，為PPO提供催化底物，從而促進酶促褐變[3]。

2 酶促褐變的控制

酶促褐變是影響鮮切果蔬品質重要原因之一。隨著果蔬酶促褐變發生，造成產品變色外，往往還會產生不良的風味以及造成其營養成分的損失。因此，為了保持鮮切果蔬品質和延長其貨架期，探討控制酶促褐變的方法，國內外科研工作者進行大量廣泛研究，并提出了許多方法，大體上可分為物理方法、化學方法、生物方法等。

2.1 物理方法

2.1.1 低溫處理

低溫能有效抑制果蔬的呼吸強度和酶的活性，降低體內的各種生理生化反應速度，延緩衰老和抑制褐變，延長果蔬保鮮期。王靜[4]等研究了鮮切牛蒡在20℃、10℃、1℃下貯藏時褐變情況和酶活性，結果表明，1℃冷藏可控制PPO和POD的活性而延緩鮮切牛蒡的褐變。Tanok[5]研究發現蘑菇在溫度4℃下褐變較慢，而在溫度20℃下，褐變極其明顯。

2.1.2 熱處理

熱處理是近年來發現控制鮮切果蔬褐變的新方法。熱處理可減輕褐變，與加熱能導致PPO失活有關。因此PPO對熱穩定性不高，一般當溫度高于40℃會使其鈍化。LiZ[6]等人研究發現，鮮切蘋果塊在45℃或55℃下熱處理2min，可有效的減輕褐變，并有助于保持其硬度，感官品質和維生素C含量。范文廣[7]研究發現山藥切割后迅速用45℃熱處理10min，能很好抑制其褐變，且在貯存過程中能保持較好品質，但熱處理要控制好溫度和時間，避免不當造成果蔬營養成分、質地、色澤和風味的損失。

2.1.3 氣調包裝（MAP）

主要控制包裝環境中氧氣的濃度，達到有效控制鮮切果蔬產品在貯藏和流通期間酶促褐變發生。如傳統采用低氧（適宜氧氣濃度為2%～10%）和高二氧化碳（適宜濃度為10%～20%）氣凋包裝。鮮切蓮藕在2%氧氣和6%二氧化碳，5℃及相對濕度為85%環境下儲存20d，能明顯降低呼吸速率，減少水分損失和抑制褐變的發生[8]。鮮切甘藍采用5%～10%的氧氣和5%～15%的二氧化碳氣調包裝，可以推遲其褐變的發生。但要抑制大多數鮮切產品褐變，需要將氧氣分壓控制在1kpa以下，如抑制萵苣和桃切片褐變的氧氣分壓應控制在0.25kpa以內[9]。但氣調包裝要控制好氣體中各成分含量，氧氣過低或二氧化碳過高，會導致無氧呼吸，產生不利的代謝反應和生理紊亂。近幾年研究表明，超大氣高氧氣調包裝對抑制一些鮮切果蔬的酶促褐變也有較好作用。

2.1.4 可食性涂膜處理

可食性涂膜處理是將可食性成膜劑凃于果蔬表面而形成涂層，使鮮切果蔬產品不受外界氧氣、水分和微生物影響，抑制呼吸，減少水分損失，減輕褐變，從而延緩鮮切果蔬組織的衰老和腐敗變質，達到提高產品質量和穩定性。目前使用較多可食性成膜劑有卡拉膠，黃原膠，海藻酸鈉，多聚糖，蛋白質及纖維素衍生物等，同時在成膜劑中加入抗氧化劑、抗褐變劑如如抗壞血酸、檸檬酸、EDTA等則效果更好。彭麗桃等[10]研究發現殼聚糖涂膜能夠降低切片氧的供應，抑制鮮切荸薺PAL、ppo和POD的活性，有效抑制鮮切荸薺褐變的發生，LeTien等人[11]研究發現酪酸鈣、乳清蛋白和羧甲醛纖維素（CMC）構成可食性被膜，對蘋果片涂膜，推遲了其褐變的發生；同時采用殼聚糖和月桂酸對蘋果片涂膜，同樣可以抑制其褐變的發生。杜傳來[12]等選用卡拉膠、殼聚糖、海藻酸鈉為涂膜主原料，分別對鮮切馬鈴薯進行涂膜處理，然后低溫冷藏結果表明，海藻酸鈉涂膜能有效的抑制馬鈴薯褐變，并優于其它涂膜材料。

2.1.5 高壓處理

高壓處理是近年來在食品中采用的滅菌措施。由于高壓處理在低溫條件下進行，從而最大限度地減少了產品營養成分和風味的損失，同時通過高壓處理也可以使一些酶發生鈍化，因此，人們考慮采用高溫處理作為鈍化PPO措施之一，以達到控制果蔬褐變的目的?？v偉[13]等用600MPa壓力處理鮮切哈密瓜片10min，發現PPO酶活性被抑制。但PPO對壓力的敏感性因PPO來源不同而異。如杏果實PPO在約100Mpa壓力下就可以被鈍化；草莓的PPO需要400MPa壓力下方可鈍化；馬鈴薯和蘑菇中PPO需要更高壓力（800～900MPa）才能鈍化，高壓處理技術應該和其他措施（如MAP和低溫）等配合使用，效果才會更好。

2.1.6 輻射處理

最近幾年研究發現，輻射處理可以防止部分鮮切果蔬褐變。鮮切萵苣經γ-射線輻射處理，不僅降低了產品中微生物的數量，同時與未經γ-射線輻射處理相比，極大抑制了其PPO活性[14]。

2.2 化學方法

通過加入酶抑制劑抑制PPO活性，從而控制酶促褐變反應，達到護色目的。目前，在實際生產中，應用褐變抑制劑主要有以下幾種：

2.2.1 有機酸溶液處理

酸性溶液中氧氣溶解度較小，即可以降低PH值及PPO活力，又兼有抗氧化作用，而且大部分有機酸是果蔬的天然成分，效果較好。常用有檸檬酸、蘋果酸、抗壞血酸，另外抗壞血酸衍生物如異抗壞血酸、磷酸抗壞血酸和三磷酸抗壞血酸等，對褐變也有很多抑制作用，尤其以復合酸聯合處理效果更佳。據報道1%檸檬酸和0.25%抗壞血酸，對切片土豆和蘋果等褐變有更佳的抑制作用[15]。

2.2.2 氯化鈉溶液處理

切開后果蔬浸入一定濃度氯化鈉溶液中，由于氧氣對氯化鈉溶液中溶解度比空氣中小，也可以起到抑制組織褐變效果。

2.2.3 螯合劑處理

乙二胺四乙酸（EDTA）作為一種螯合劑，與其他褐變抑制劑共同處理，對鮮切果蔬也有很好抑制褐變的效果[15]。

2.2.4 含硫基aa處理[15]

含硫基aa，如半胱氨酸通過與酚類物質氧化產物醌類物質反應，可形成無色穩定化合物，從而阻止黑色素形成，可抑制鮮切果蔬褐變。半胱氨酸用于抑制土豆、蘋果、萵苣等鮮切果蔬褐變效果較好。尤以半胱氨酸與檸檬酸聯合作用（如：5%半胱氨酸+2%檸檬酸），則效果最佳。

2.2.5 新型抑制劑4-己基間苯二酚（4-HR）處理

大量實驗發現4-HR可通過抑制PPO活性控制褐變，延長貯存期，其作用特點：濃度低，無漂白作用。Monselve Gonzalez[16]等使用0.025%的4-HR浸漬蘋果片，可保持30d不明顯褐變。

2.2.6 鈣鹽處理

鈣鹽處理主要防止仁果類的褐變。包括無機鈣鹽（cacl2）和有機鈣鹽（主要有：乳酸鈣和抗壞血酸鈣）。鈣鹽處理能夠保持細胞膜結構完整性，防止底物與PPO接觸，延緩褐變的發生，同時還能增加組織的硬度。Lu[17]等研究發現，使用不同抗褐變劑處理鮮切蘋果片，儲藏兩周后10g/L抗壞血酸鈣溶液仍有效抑制著蘋果片的褐變。

2.2.7 天然植物提取物

某些植物汁液含有天然活性成分，如蛋白酶，小分子多肽等具有抑制褐變的功能，因此可用來控制鮮切果蔬褐變的發生。天然提取物如蜂蜜，菠蘿汁，食用大黃汁是鮮切果蔬有效抗褐變劑，可顯著提高鮮切果蔬的貨架壽命和安全性[18]。錢昆等[19]研究表明，鮮切萵筍經復配香辛料提取液處理后，保鮮期可達7d，萵筍的食用品質色澤和水分保持良好。Duan等[20]研究發現，外源花青素可抑制荔枝果皮脂質的過氧化反應，一定程度維持果皮組織的膜完整性，減輕褐變。

2.3 生物方法

利用具有拮抗作用的微生物菌如乳酸菌，酵母菌和霉菌等，他們可以產生抗生素，細菌素，溶菌酶等次生代謝產物，能抑制或殺死鮮切果蔬有害微生物，具有較強結合金屬離子能力和較高抗氧化性，并能有效抑制酶促褐變[21]。孫芝楊等[22]利用基因工程方法，如反義RNA手段控制ppo表達，培育出抗褐變品種。孫永康[23]在研究紅茶菌液對鮮切馬鈴薯褐變中發現，紅茶菌液能明顯抑制鮮切馬鈴薯ppo的活力，初步證實了紅茶菌液對鮮切馬鈴薯具有防褐變效果。

3 結語

鮮切果蔬由于自身特點，使得產品更容易發生褐變，尤其是酶促褐變，因此，如何有效防止鮮切果蔬酶促褐變一直成為國內外科研人員研究的熱點。

物理方法具有成本低，處理條件易控制，受外界環境影響小，不破壞食品營養結構和自然風味等諸多優點，仍是今后研究的主要方向；化學方法雖具有較好的效果，但存在藥物殘留和損害果蔬風味品質等缺陷，可作為輔助措施；生物方法僅限于某些特定果蔬品種，應用面并不是十分廣泛，有一些技術性還待解決。目前，人們已經找到了抑制酶促褐變多種有效方法。隨著科技發展，加大研究力度，更深層揭示褐變調制機制，提出更多有效抑制褐變方法，從而推動鮮切果蔬產業更快發展。

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