超聲波輔熱聯(lián)合抗壞血酸對(duì)胡蘿卜鈍酶效果的影響

周新麗，張宵敏，戴 澄

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海2 00093）

超聲波輔熱聯(lián)合抗壞血酸對(duì)胡蘿卜鈍酶效果的影響

周新麗，張宵敏，戴 澄

（上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海2 00093）

利用超聲波輔熱聯(lián)合抗壞血酸（ultrasonic-assisted blanching combined with ascorbic acid，UBA）的方法對(duì)胡蘿卜進(jìn)行 預(yù)處理。以過氧化物酶和多酚氧化酶為滅酶指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面分析法得出UBA預(yù)處理的最佳作用參數(shù)；比較UBA預(yù)處理、漂燙預(yù)處理以及抗壞血酸浸泡預(yù)處理對(duì)胡蘿卜品質(zhì)的影響。預(yù)處理工藝優(yōu)化結(jié)果為超聲波功率強(qiáng)度0.29 W/mL、作用時(shí)間3 min、作用溫度60 ℃、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%；相較于其他的預(yù)處理方法，UBA預(yù)處理在保證滅酶效果的基礎(chǔ)上不僅能顯著提 高胡蘿卜樣品中的VC含量，還能最大程度地維持胡蘿卜細(xì)胞的原有結(jié)構(gòu)，是一種溫和且高效的預(yù)處理方式。

超聲波；抗壞血酸；預(yù)處理；漂燙

在果蔬加工過程中，對(duì)新鮮果蔬造成的機(jī)械損傷，如去皮、去核、切片等操作，在酶的作用下，會(huì)造成果蔬的酶促褐變，加速食物變質(zhì)。因此在進(jìn)行加工處理前，通常需要對(duì)鮮切果蔬進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到滅酶目的。食品加工工藝中通常以漂燙等熱處理的形式來滅酶，但對(duì)含有較多熱敏性營養(yǎng)物質(zhì)的果蔬來說，有效成分損失嚴(yán)重。為了保證果蔬的滅酶效果且同時(shí)降低熱損害，各種非熱型食品加工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，例如超聲波、高壓、脈沖電場(chǎng)、振蕩磁場(chǎng)等。其中超聲波技術(shù)作為一種近年來備受關(guān)注的新型食品加工技術(shù)，被多項(xiàng)研究[1-5]證明能有效改善傳統(tǒng)滅酶處理對(duì)食品品質(zhì)帶來的不利影響。

由于食品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及酶結(jié)構(gòu)本身對(duì)超聲波具有很高的耐受性，通過單一作用超聲波的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)酶活的抑制通常效果欠佳[6]，因此在超聲波滅酶的眾多研究中，普遍以超聲波聯(lián)合其他加工技術(shù)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)果蔬酶活的抑制。大量研究證明[7-13]超聲波結(jié)合傳統(tǒng)熱處理的方式能有效降低預(yù)處理溫度以及預(yù)處理時(shí)間。例如Cheng等[13]對(duì)蘑菇中多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）的抑制研究中發(fā)現(xiàn)，在55～75 ℃溫度區(qū)間內(nèi)，超聲波聯(lián)合熱處理使PPO，D值（在一定的處理環(huán)境和一定的熱力致死溫度條件下某細(xì)菌數(shù)群中每殺死90%原有殘存活菌數(shù)時(shí)所需要的時(shí)間）范圍從單純熱處理的（112±8.4）～（1.2±0.07） min下降至（57.8±6.1）～（0.88±0.05） min。另外，超聲波高壓熱處理同樣被證明能有效提升酶活抑制效率[14-17]，Lopez等[16]發(fā)現(xiàn)相比于單純熱處理，利用超聲波高壓熱處理能使果膠酯酶溶液的D值在62.5 ℃縮短52.9 倍，但該技術(shù)只適用于液態(tài)食品[6,18]。而有機(jī)酸溶液因?yàn)槠涞蚿H值環(huán)境和抗氧化特性常被用來防止鮮切果蔬的褐變以及微生物增長，但其時(shí)效性通常很短；Jang等[19-20]發(fā)現(xiàn)超聲波與抗壞血酸對(duì)于蘋果中PPO和過氧化物酶（peroxidase，POD）的抑制具有協(xié)同作用，而單獨(dú)超聲波或抗壞血酸作用對(duì)酶活的抑制效果均不理想。

結(jié)合前人對(duì)抑制果蔬酶促褐變技術(shù)的研究成果，本研究嘗試?yán)贸暡ㄝo熱聯(lián)合抗壞血酸（ultrasonicassisted blan ching combined with ascorbic acid，UBA）方式在冷凍干燥前對(duì)胡蘿卜進(jìn)行滅酶護(hù)色預(yù)處理，研究降低預(yù)處理強(qiáng)度的可能性，實(shí)現(xiàn)在預(yù)處理過程中對(duì)果蔬品質(zhì)的保護(hù)。首先通過單因素試驗(yàn)以及響應(yīng)面確定UBA預(yù)處理抑制胡蘿卜酶活的最佳作用參數(shù)； 隨后以內(nèi)源酶恢復(fù)情況、VC含量和對(duì)胡蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響作為品質(zhì)指標(biāo)，衡量UBA預(yù)處理相較于傳統(tǒng)預(yù)處理（漂燙、抗壞血酸浸泡）的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

厚5 mm、直徑33 mm圓柱狀新鮮胡蘿卜切片。

0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 6.5）、愈創(chuàng)木酚、30%過氧化氫、鄰苯二酚、抗壞血酸、草酸、2,6-二氯靛酚國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

JY92-2DN超聲波細(xì)胞破碎儀 寧波新藝超聲設(shè)備公司；THD-2006低溫恒溫槽 寧波天恒儀器廠；722s分光光度計(jì) 上海儀電分析儀器有限公司；HR2860食物攪拌機(jī) 飛利浦公司；BX51光學(xué)顯微鏡 奧林巴斯（中國）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 UBA預(yù)處理裝置與條件

圖1 UBA預(yù)處理實(shí)驗(yàn)裝置Fig.1 Schematic of the experimental setup for UBA pretreatment

如圖1所示，該裝置主要由兩個(gè)系統(tǒng)組成：一是由超聲波發(fā)生器、超聲探頭、熱電偶和隔音室組成的超聲系統(tǒng)，超聲波以超聲探頭的形式通過在預(yù)處理溶液中的傳播作用于胡蘿卜樣品，其中超聲波作用參數(shù)（如功率強(qiáng)度、作用時(shí)間、作用溫度）通過超聲波發(fā)生器來調(diào)節(jié)，預(yù)處理溶液的溫度通過熱電偶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；二是由夾套燒杯與恒溫槽組成的熱循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的目的是為了控制UBA預(yù)處理溫度保持恒定，其中熱循環(huán)溫度由恒溫槽控制，循環(huán)介質(zhì)為水溶液。用0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH 6.5）配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)抗壞血酸溶液作為UBA預(yù)處理溶液，料液比（胡蘿卜-預(yù)處理溶液）為1∶4（g/mL）。設(shè)置不同的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，相同參數(shù)重復(fù)3 次。

1.3.2 酶活力的測(cè)定

PPO[21]和POD[22-24]是最常見的參與食品褐變的酶類，同時(shí)也是參與果蔬風(fēng)味、營養(yǎng)物質(zhì) 降解的酶類[25-27]。因此本研究以POD和PPO的殘余活力作為指標(biāo)。

1.3.2.1 POD殘余活力測(cè)定

酶液的制備：將預(yù)處理好的胡蘿卜倒入食物攪拌機(jī)，以1∶2（g/mL）的料液比加入磷酸緩沖液，研磨過濾，再以7 000 r/min轉(zhuǎn)速將濾液離心15 min，取上清液。

反應(yīng)液制備：配制pH 6.5濃度為0.1 mol/L的磷酸緩沖溶液，于4 ℃冰箱中冷藏。取50 mL緩沖液于燒杯中，加入28 μL愈創(chuàng)木酚加熱攪拌均勻，再加入19 μL的30%過氧化氫，混合均勻后倒入玻璃瓶于4 ℃冰箱中保存。

取上述反應(yīng)液3 mL和1 mL緩沖液于10 mm光徑比色皿中，作為吸光度對(duì)照。另一只比色皿加入3 mL反應(yīng)液和1 mL胡蘿卜提取酶液，攪拌均勻后，于470 nm波長每10 s記錄一次吸光度的變化，連續(xù)記錄180 s。共做3次平行。最后酶活力用單位時(shí)間內(nèi)吸光度變化的平均值（ΔA/min）來表征，并利用如下公式計(jì)算殘余活力：

式中：Ax為預(yù)處理后樣品酶活力；A0為新鮮樣品初始酶活力。

1.3.2.2 PPO殘余活力測(cè)定

酶液的制備：同POD制備方法。

反應(yīng)液制備：配制0.1 mol/L鄰苯二酚溶液，放入玻璃瓶中于4 ℃冰箱中保存。

事先將磷酸緩沖液、鄰苯二酚溶液于30 ℃恒溫水浴鍋中預(yù)熱。在比色皿中加入1.6 mL緩沖液、1.2 mL鄰苯二酚溶液以及0.2 mL胡蘿卜酶液。攪拌均勻后，于420 nm波長每10 s記錄一次吸光度的變化，連續(xù)記錄90 s。共做3 次平行。最后酶活力用單位時(shí)間內(nèi)吸光度變化的平均值（ΔA/min）來表征，并利用公式計(jì)算殘余活力。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為研究在UBA預(yù)處理時(shí)，超聲波功率強(qiáng)度、作用時(shí)間、作用溫度及抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)POD、PPO殘余活力的影響，進(jìn)行了單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。具體作用參數(shù)如下：超聲波功率強(qiáng)度分別為0.05、0.15、0.21、0.28、0.32、0.34 W/mL，作用時(shí)間3 min、占空比0.5、作用溫度50 ℃、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%；超聲波作用時(shí)間分別為1、2、3、4 min，占空比0.5、超聲波功率強(qiáng)度0.32 W/mL、作用溫度為60℃、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%；超聲波作用溫度分別為30、40、50、60、70、80 ℃，超聲波功率強(qiáng)度0.32 W/mL、作用時(shí)間3 min、占空比0.5、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%；抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.05%、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、1.0%，超聲波功率強(qiáng)度0.32 W/mL、作用溫度60 ℃、作用時(shí)間3 min、占空比0.5。

1.3.4 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素與水平Table1 Coded levels and corresponding actual levels of the independent variables used in the response surface analysis

為找到UBA預(yù)處理的最佳工藝參數(shù)以及各因素之間的交互關(guān)系，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用Design-Expert 8.0進(jìn)行響應(yīng)面分析。采用Box-Behnken試驗(yàn)方案進(jìn)行四因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。由于在UBA預(yù)處理單因素試驗(yàn)中，PPO和POD呈現(xiàn)基本相似的被抑制趨勢(shì)，且PPO在大部分情況下比POD更容易被抑制，因此在響應(yīng)面分析中單采用POD殘余活力作為響應(yīng)指標(biāo)。響應(yīng)面因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

1.3.5 不同預(yù)處理方式對(duì)胡蘿卜品質(zhì)影響的比較

采用UBA、漂燙、抗壞血酸浸泡3 種方法對(duì)胡蘿卜進(jìn)行預(yù)處理。UBA預(yù)處理：采用優(yōu)化出來的最有條件；漂燙：90 ℃水浴4 min；抗壞血酸浸泡：1.2%抗壞血酸溶液浸泡2 h。隨后，以VC含量、內(nèi)源酶恢復(fù)情況和對(duì)胡蘿卜結(jié)構(gòu)的影響作為品質(zhì)指標(biāo)，衡量3種預(yù)處理方式的技術(shù)優(yōu)劣。

1.3.6 指標(biāo)測(cè)定

1.3.6.1 VC含量的測(cè)定

采用2,6-二氯靛酚法測(cè)定VC含量。

1.3.6.2 內(nèi)源酶恢復(fù)情況的測(cè)定

將預(yù)處理好的胡蘿卜樣品平均分成4 份。真空包裝，放入4 ℃冰箱冷藏保存。每過4 d拿出1 份測(cè)POD和PPO活力的恢復(fù)情況，共測(cè)12 d。

1.3.6.3 細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察

將預(yù)處理好的胡蘿卜樣品切成0.1 mm的薄片，利用光學(xué)顯微鏡設(shè)備在×20目鏡下觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)并拍攝圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 超聲波功率強(qiáng)度對(duì)酶活力的影響

圖2 超聲波功率強(qiáng)度對(duì)PPO、POD殘余活力的影響Fig.2 Effect of ultrasonic power intensity on the residual activity of PPO and POD

圖2顯示，超聲波對(duì)酶活力有明顯抑制作用，并且PPO和POD的殘余活力隨著超聲波功率強(qiáng)度的增大而逐漸減小，這是由于超聲功率強(qiáng)度越高，造成的空化攪動(dòng)越強(qiáng)烈[28]，對(duì)酶蛋白結(jié)構(gòu)的破壞性越大[29]。當(dāng)超聲功率強(qiáng)度為0.34 W/mL時(shí)，樣品中PPO和POD的活力已被完全抑制。另外由圖2可看出，POD比PPO對(duì)超聲波更為敏感，二者對(duì)超聲波敏感程度的不同可能是因?yàn)镻PO的三級(jí)結(jié)構(gòu)較POD結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，因此PPO對(duì)超聲波的耐受性更高。

2.1.2 超聲波作用 時(shí)間對(duì)酶活力的影 響

圖3 超聲波作用時(shí)間對(duì)PPO、POD殘余活力的影響Fig.3 Effect of ultrasonic irradiation time on the residual enzymatic activity of PPO and POD

由圖3可知，POD的殘余活力隨著超聲波作用時(shí)間的延長而降低。當(dāng)作用時(shí)間為4 min時(shí)，POD活力已被完全抑制。而對(duì)于PPO，當(dāng)作用了1 min超聲波后，其殘余活力不但沒有下降反而有略微上升，有研究顯示，短時(shí)間的超聲波作用可能會(huì)通過打破大分子結(jié)構(gòu)，增加酶蛋白活性基團(tuán)與底物結(jié)合的幾率，從而提升酶活力[21]；而隨著作用時(shí)間的不斷延長，酶蛋白在空化效應(yīng)的持續(xù)影響下逐漸失活，當(dāng)預(yù)處理時(shí)間延長至2 min后，PPO的殘余活力急速下降并幾乎接近失活；當(dāng)作用時(shí)間繼續(xù)延長至3 min后，樣品中的PPO全部失活。

2.1.3 抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)酶活力的影響

圖4 抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)PPO、POD殘余活力的影響Fig.4 Effect of ascorbic acid concentration on the residual activity of PPO and POD

從圖4可以看出，POD和PPO的殘余活力基本隨著抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而逐漸減小，當(dāng)預(yù)處理溶液中的抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.7%時(shí)，兩種酶都已被完全抑制。相比于POD，抗壞血酸對(duì)PPO的抑制顯然更為有效。當(dāng)0.05%和0.1%的抗壞血酸作用于預(yù)處理溶液時(shí)，POD的殘余活力并沒有明顯改變，而此時(shí)PPO的殘余活力已分別降至68.33%和50%。當(dāng)抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升至0.3%時(shí)，PPO的殘余活力相較于0.1%反而有所上升，但隨著抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的進(jìn)一步增加，PPO的殘余活力繼續(xù)下降直至被完全抑制。

PPO是造成果蔬酶促褐變最主要的酶類。在氧氣的存在下，PPO催化果蔬內(nèi)的單酚類物質(zhì)氧化成醌，醌類物質(zhì)的聚集從而形成褐色沉淀。抗壞血酸可以通過將醌類物質(zhì)還原成二羥基多酚，從而達(dá)到抑制褐變的作用[30]。但由于抗壞血酸抑制褐變的途徑并不直接針對(duì)于PPO本身，一旦溶液中的抗壞血酸被消耗殆盡，醌類物質(zhì)又會(huì)重新聚集[31]。因此抗壞血酸抑制褐變的有效性和溶液中抗壞血酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)直接相關(guān)。抗壞血酸對(duì)POD抑制的有效性也在多項(xiàng)研究中被證實(shí)[32]。這可能是由于抗壞血酸的抗 氧化能力降低了水果表面的氧化應(yīng)激，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)POD的抑制。另外，抗壞血酸的加入能夠使預(yù)處理溶液偏離酶的最適pH值范圍，從而達(dá)到抑制酶活的作用。

2.1.4 超聲波作用溫度對(duì)酶活力的影響

圖5 超聲波作用溫度對(duì)POD、PPO殘余活力的影響Fig.5 Effect of pretreatment temperature on the residual activity of PPO and POD

圖5顯示，在本試驗(yàn)條件下，60 ℃的預(yù)處理溫度即實(shí)現(xiàn)了對(duì)POD和PPO活力的完全抑制，說明超聲波與熱處理溫度對(duì)于滅酶存在協(xié)同效應(yīng)[33]，當(dāng)然這其中還包括抗壞血酸的參與作用。在30 ℃和40 ℃，POD和PPO的殘余活力幾乎沒有改變，說明在該條件下，溫度并沒有對(duì)兩種酶的酶活產(chǎn)生任何影響，此時(shí)兩種酶的殘余活力下降完全是超聲波在預(yù)處理溶液中產(chǎn)生的物理化學(xué)效應(yīng)所造成的。且30～40 ℃通常是酶最適溫度最集中的溫度范圍，說明在該溫度范圍內(nèi)，熱處理溫度和超聲波不存在協(xié)同效應(yīng)。

2.2 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果

表2為響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸擬合得到二次回歸方程：POD殘余活力/%=36.19－3.34A－16.26B－13.64C－13.08D－0.010AB＋0.46AC＋0.29AD＋0.94BC＋1.09BD＋1.8CD－1.88A2－0.12B2＋1.4C2－5D2。為了進(jìn)一步對(duì)得到的回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，繼續(xù)利用Design-Expert 8.0對(duì)其進(jìn)行方差分析，見表3。圖6為回歸模型中功率強(qiáng)度-作用溫度、功率強(qiáng)度-抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)間交互作用的響應(yīng)面圖，其他情況類似，各因素間均沒有交互作用。

根據(jù)響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合實(shí)際情況得出最佳預(yù)處理工藝參數(shù)為：超聲波功率強(qiáng)度0.29 W/mL、作用時(shí)間3 min、作用溫度60 ℃、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%。4 個(gè)因素均影響顯著（P＜0.05），且超聲波作用時(shí)間、作用溫度以及抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為極顯著因素（P＜0.000 1）。各因素間沒有交互作用。

表2 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table2 Response surface design in terms of coded data with experimental results

表3 方差分析結(jié)果Table3 Analysis of variance

圖6 各試驗(yàn)因素間的交互影響Fig.6 Response surface plots showing the effect of various factors on the residual activity of POD

2.3 不同處理方式對(duì)胡蘿卜品質(zhì)的影響

2.3.1 不同處理方式的酶活力恢復(fù)情況

圖7 不同預(yù)處理方式下POD（a）、PPO（b）活力變化Fig.7 Changes in POD and PPO activities in carrots with different pretreatments as a function of storage time

由圖7可知，未經(jīng)任何預(yù)處理的新鮮樣品在貯藏期間的酶活呈上升趨勢(shì)；其中POD活力在第8天左右達(dá)到最高，繼而有略微下降；而PPO活力在貯藏期間則呈逐漸上升的態(tài)勢(shì)。經(jīng)過預(yù)處理后的樣品，不論哪種方式，在預(yù)處理后當(dāng)下酶活力都得到了很好的抑制。然而抗壞血酸浸泡組的樣品在接下來的貯藏期間酶活有明顯的復(fù)原現(xiàn)象。其中POD活力在保存期間遠(yuǎn)高于對(duì)照組，而PPO活力同樣保持上升的態(tài)勢(shì)。由此看來，抗壞血酸浸泡法對(duì)于酶活的抑制方面，并不是一種長期有效的方法，因?yàn)橐?旦抗壞 血酸消耗殆盡，對(duì)酶活力的抑制效果則不復(fù)存在。與上兩組相比，漂燙組和UBA預(yù)處理組的酶活力在貯藏期間則始終保持在極低的狀態(tài)，說明這兩種預(yù)處理方式都可以使POD和PPO徹底變性，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶活力的完全抑制。

2.3.2 不同處理方式的VC含量

圖8 不同預(yù)處理方式的VC含量Fig.8 VC contents obtained with different pretreatment methods

圖8顯示，新鮮樣品的VC含量為（13.22±0.29）mg/100 g，而經(jīng)過漂燙預(yù)處理的樣品VC含量為（6.26±0.24） mg/100 g，相比于新鮮樣品下降了52.65%。而UBA預(yù)處理和抗壞血酸預(yù)處理由于外源抗壞血酸的添加，VC含量被顯著提升。

2.3.3 不同處理方式的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

圖9 不同預(yù)處理方式的胡蘿卜細(xì)胞結(jié)構(gòu)Fig.9 Carrot cell structure under different pretreatments

如圖9所示，新鮮的胡蘿卜細(xì)胞呈飽滿的多邊形結(jié)構(gòu)，細(xì)胞間排列緊 密。而過高溫漂燙后的樣品細(xì)胞呈現(xiàn)出明顯的皺縮狀態(tài)，可能是由于長時(shí)間的高溫漂燙對(duì)細(xì)胞的細(xì)胞膜產(chǎn)生了破壞，導(dǎo)致了部分細(xì)胞液的流出，造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)變形。經(jīng)過抗壞血酸浸泡的樣品細(xì)胞間的排列依舊緊密，但細(xì)胞呈現(xiàn)出失水的狀態(tài)，這是由于在高濃度抗壞血酸溶液的環(huán)境下，細(xì)胞內(nèi)外產(chǎn)生了滲透壓從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)水分的流失。而在UBA預(yù)處理下的樣品細(xì)胞保持著和新鮮樣品細(xì)胞最為近似的狀態(tài)，基本沒有發(fā)生細(xì)胞變形失水的情況，但相較于新鮮樣品，該組樣品細(xì)胞間的間隙明顯增大。這是由于在超聲波交替產(chǎn)生的正負(fù)壓的作用下產(chǎn)生了“海綿效應(yīng)”，這種大于物質(zhì)中毛細(xì)血管表面張力的力量使細(xì)胞間產(chǎn)生了微通道[34-35]。

3 結(jié) 論

本研究以POD和PPO為滅酶指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面分析法得出了UBA預(yù)處理的最佳作用參數(shù)為：超聲波功率強(qiáng)度0.29 W/mL、作用時(shí)間3 min、作用溫度60 ℃、抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%。通過對(duì)回歸方程的顯著性檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以上4 個(gè)因素均影響顯著（P＜0.05），且超聲波作用時(shí)間、作用溫度以及抗壞血酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為極顯著因素（P＜0.000 1）。

通過對(duì)不同預(yù)處理方法對(duì)胡蘿卜品質(zhì)影響的比較發(fā)現(xiàn)，在胡蘿卜貯藏期間，漂燙和UBA預(yù)處理能使胡蘿卜中POD和PPO活力始終保持在被抑制的狀態(tài)；對(duì)VC含量的影響方面，UBA預(yù)處理和抗壞血酸浸泡能顯著提高胡蘿卜樣品中的VC含量；而從細(xì)胞結(jié)構(gòu)的角度來看，UBA預(yù)處理對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞程度最小。綜上所述，UBA預(yù)處理在保證滅酶效果的基礎(chǔ)上，相較于其他的預(yù)處理方法，能最大程度地保護(hù)胡蘿卜原先的品質(zhì)不被破壞，是一種溫和且高效的預(yù)處理方式。

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Effect of Ultrasonic-Assisted Blanching Combined with Ascorbic Acid on the Inactivation of Browning-Related Enzymes in Carrot

ZHOU Xinli, ZHANG Xiaomin, DAI Cheng
(School of Medical In strument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

Ultrasound-assisted blanching combined with ascorbic acid (UBA) was applied in the pretreatment of carrots for the purpose of inhibiting enzymatic browning in this study. The optimization of processing parameters for the inactivation of peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PPO) was done by the com bined use of one-factor-at-a-time method and response surface me thodology. The combined method was compared with individual blanching and ascorbic acid soaking in terms of their effect on carrot quality. The optimized processing parameters were 0.29 W/mL,3 min, 60 ℃ and 1% for ultrasonic power density, irradiation time, temperature and ascorbic acid concentration, respectively. In addition to ensuring the inactivation of both enzymes, UBA treatment was able to greatly increase ascorbic acid content in carrot while maximally maintaining the integrity of the cell structure than could the separate treatments. Hence, UBA was a mild and eff i cient pretreatment method.

ultrasonic; ascorbic acid; pretreatment; blanching

10.7506/spkx1002-6630-201712024

TS255.3

A

1002-6630（2017）12-0157-07

周新麗, 張宵敏, 戴澄. 超聲波輔熱聯(lián)合抗壞血酸對(duì)胡蘿卜鈍酶效果的影響[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(12)： 157-163.

10.7506/spkx1002-6630-201712024. http：//www.spkx.net.cn

ZHOU Xinli, ZHANG Xiaomin, DAI Cheng. Effect of ultrasonic-assisted blanching combined with ascorbic acid on the inactivation of browning-related enzymes in carrot[J]. Food Science, 2017, 38(12)： 157-163. (in Chinese with English abstract) DOI：10.7506/spkx1002-6630-201712024. http：//www.spkx.net.cn

2016-07-21

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51376132）

周新麗（1979—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)槭称防鋬隼洳嘏c冷凍干燥。E-mail：zjulily@163.com