不同褐變抑制劑對鮮切蘋果保鮮性能的影響

連文綺，樊 迎，張 丹

（山西農業大學信息學院，山西 太谷 030800）

改革開放以后，我國果蔬產業迅速發展，已成為繼糧食之后我國種植業中第二大產業[1]。與此同時，果蔬豐產與保鮮的矛盾也更加突出，為此我國相關科研人員做過許多努力，探索各種保鮮方法，并嘗試使用各種褐變抑制保鮮劑，但保鮮效果不太明顯[2]；且褐變抑制劑毒性較大，添加量受到嚴格限制；有些保鮮方法雖效果明顯，但成本較高，國內難以實施等[3]。因此，迫切需要開發一種成本低廉、操作方便、設備簡單、健康無毒的果蔬褐變抑制劑。

蘋果不僅僅在食用時給人香甜爽口的感覺，它所含的營養也是特別充足的，可提高人的免疫力、降低膽固醇、防癌抗癌等，而且它的蘋果香氣還可以幫助人們治療抑郁。鮮切水果[4]是新鮮完整的水果在經過洗刷、削皮、修理調整、切割分離、再包裝等之后，供人們直接食用或者能夠為餐飲業提供方便，提高效率、業績的一種新式水果制品。由于其具有省時、方便、清潔、衛生、新鮮、營養、可食率高達100%的特點而開始流行，并且具有形成產業化的趨勢，而蘋果是一種非常適合切割果蔬工業化生產的水果。但是，除去天然保護層后的果蔬組織表層會造成損傷。在完整的組織材料中，由于果皮或者保護層的存在，水分阻力擴散較大，而新鮮果蔬經過去皮切分以后，水分蒸騰速率顯著增加，而且含水量是衡量果蔬新鮮與否的關鍵指標，新鮮的果蔬一般含水量為65%～96%，5%的微小變化就會使鮮切果蔬出現萎蔫、變色、皺縮和干化等現象[5-6]。蘋果切割之后因多酚氧化酶的催化氧化作用，使鮮切蘋果容易發生褐變而影響了其食用和經濟價值[7]，這同樣是果蔬品質變壞存在的最大問題[8]。因此，研究鮮切蘋果有效的褐變抑制劑是提高其食用和經濟價值的關鍵所在。

為了保持鮮切蘋果的產品品質，延長其貨架期，本試驗以感官評分和多酚氧化酶活性為指標，研究了單一褐變抑制劑檸檬酸、抗壞血酸、亞硫酸鈉、氯化鈣及其組合對鮮切蘋果褐變的抑制效果，旨在探索出保鮮效果良好的鮮切蘋果褐變抑制劑，并為蘋果的深加工提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為新鮮、沒有機械損傷和病蟲害的蘋果。

1.2 儀器和試劑

儀器設備為723N分光光度計（上海市精密儀器有限公司）；HC-2066高速離心機（中科中佳科學儀器有限公司）；BSA223S電子分析天平（賽多利斯）。

試劑為蒸餾水、抗壞血酸、檸檬酸、亞硫酸鈉、氯化鈣。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品的制備工藝流程[9]原料果清洗→去皮、去核、切片→護色處理→瀝干水分→測定吸光值。

1.3.2 操作步驟[10]挑選沒有病蟲害和機械損壞的蘋果，在用軟毛刷刷洗表面的污物后用蒸餾水沖洗，并用不銹鋼小刀切成片狀（厚度為1～2 cm），切片后立即投入各個抑制劑試劑中浸泡15 min，撈出來后放到室溫條件下瀝干30 min，然后隨機取樣品2 g加適量的石英砂對其充分研磨，將蘋果用工具研成勻漿后，加入蒸餾水6 mL，充分攪拌使其混合均勻后移入離心管中，放入90℃的水浴箱中進行滅酶處理2 min，6 000 r/min離心20 min，在波長420 nm條件下測其上清液的吸光度值（A），來判斷褐變程度的大小。

1.3.3 試驗設計 在常用于果蔬的十幾種褐變抑制劑中，篩選出適合鮮切蘋果的4種褐變抑制劑：檸檬酸、氯化鈣、抗壞血酸、亞硫酸鈉，每種褐變抑制劑設置5個質量濃度梯度對鮮切蘋果進行護色處理，浸泡時間為15 min，然后使得固液比為1∶1.5，檢測多酚氧化酶（PPO）活性，并冷藏于4℃條件下，每隔2 d檢測褐變度，用蒸餾水浸泡作空白對照（表 1）。

表1 單因素試驗設計 mg/mL

結合單因素試驗的結果，并考慮試劑的使用情況，挑選了抑制效果明顯的3種試劑作為試驗因素。根據實際情況，選擇每因素三水平進行正交，建立了正交試驗（表2），按照正交試驗表進行抑制褐變的正交處理試驗，分析結果并作比較，得出抑制效果顯著的褐變抑制劑組合。

表2 正交試驗因素水平 mg/mL

1.3.4 評定指標

1.3.4.1 感官評價標準 鮮切蘋果褐變程度的感官評分標準如表3所示。

表3 感官評分標準

1.3.4.2 PPO活性測定[11]隨機選取2 g的樣品研磨成勻漿，加入蒸餾水6 mL，在6 000 r/min條件下離心20 min，然后把上清液放到420 nm處測吸光度（A），以此用來判斷褐變程度。

1.4 數據分析

在單因素試驗數據處理時，采用鄧肯新復極差法進行分析；在正交試驗中采用F值檢驗的方法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 褐變抑制劑對鮮切蘋果褐變的影響分析

2.1.1 檸檬酸對鮮切蘋果褐變的影響 從圖1可以看出，和對照組比較，鮮切蘋果在不同質量濃度檸檬酸處置后，褐變程度有所改善。而且檸檬酸質量濃度越高，鮮切蘋果的褐變程度越小，說明檸檬酸的處理使鮮切蘋果褐變問題得到了進一步解決。4 mg/mL的檸檬酸為臨界值，即抑制PPO活性在檸檬酸質量濃度小于4 mg/mL時是逐漸增強的，而抑制程度在質量濃度大于4 mg/mL后又慢慢減弱，這是因為底物受到了檸檬酸的抑制，在同一時間也會對酶的活性中心進行競爭。此外，檸檬酸還可以控制鮮切果蔬之間相互感染[12]。

從感官觀察得出，經過檸檬酸處理后的鮮切蘋果儲藏期間并不是太好，儲藏2 d時，顏色就出現了微微黃。第10天時感官值由開始的9.5下降到5.0，與空白（2.0）相比有明顯抑制效果，但經比較發現，顯然比其他3種試劑效果差。有相關資料表明，檸檬酸與抗壞血酸結合使用效果會更好一些，可以用后面的正交試驗來驗證[13]。

2.1.2 抗壞血酸對鮮切蘋果褐變的影響 從圖2可以看出，和對照組相比，質量濃度小于3 mg/mL時，PPO活性是表現的越來越低，測得吸光度值為0.079，這是因為抗壞血酸的還原作用比較強，能夠通過快速結合褐變反應中的氧分子，來降低其濃度，進一步減緩蘋果褐變的速率。質量濃度大于3mg/mL時，PPO活性（即吸光度值）增大，這可能是因為抗壞血酸添加的量太多，適得其反效果變差，使得果蔬的褐變速度加快[14-15]。但是它的褐變程度仍然沒有超過空白試驗組，表明抗壞血酸處理對褐變的產生是有影響的。

感官評價數值越大表明抗褐變的效果越好，在鮮切蘋果的貯藏期間，所有樣品褐變程度都明顯降低，感官評價也大幅度增值，這是因為抗壞血酸是抑制酶促褐變發生最理想的試劑，同時它還可以使產品的生物學特性有所提升[16]。當蘋果儲藏到第10天時，仍然是新鮮狀態，感官值為7.0。這表明抗壞血酸的處理使鮮切蘋果褐變問題得到了進一步解決。3 mg/mL抗壞血酸處理的感官指標值最高，達到了8.0。

2.1.3 亞硫酸鈉對鮮切蘋果褐變的影響 從圖3可以看出，與對照組相比，鮮切蘋果經過不同質量濃度的亞硫酸鈉處理后褐變程度有所改善，即鮮切蘋果的褐變程度在亞硫酸鈉的質量濃度不斷提高下變得越來越小，說明經過亞硫酸鈉的處理，鮮切蘋果的褐變明顯緩和。

亞硫酸鹽一方面可以通過抑制酚酶的活性來防止鮮切蘋果發生褐變，另一方面還可以通過超強的結合力來結合果蔬中的糖，從而使非酶促褐變發生的概率大大降低。因此，鮮切蘋果在貯藏期間，經過亞硫酸鈉處理的樣品感官指標明顯高于對照組，與抗壞血酸相比較，效果較差，但比檸檬酸的效果要好。

2.1.4 氯化鈣對鮮切蘋果褐變的影響 由圖4可知，和對照組相比，鮮切蘋果通過不同質量濃度氯化鈣處理后，褐變均被抑制且效果明顯。而且氯化鈣質量濃度越高，鮮切蘋果的PPO活性越小，說明經過氯化鈣處理后，鮮切蘋果的褐變明顯緩和。

在儲藏期間，鮮切蘋果是一個被分離的組織，沒有提供營養物質的來源，必然導致營養缺乏的生理失調。因此，使用氯化鈣對鮮切蘋果進行了外源鈣的填補，從而通過調配鈣的分布來延長果蔬的貯藏時間，延緩鮮切蘋果的褐變衰老。果蔬中多種酶的生理活性在添加適當濃度的鈣基礎上會發生改變，果實褐變衰老變質的速率會明顯降低[17-19]。使用氯化鈣處理的樣品前后褐變程度有著非常明顯的變化。不同質量濃度氯化鈣對鮮切蘋果褐變度影響不同，質量濃度為15 mg/mL氯化鈣處理10 d內褐變程度幾乎沒有升高，表現出很好的抗褐變效果，感官評價值也達到了8.5。

2.2 篩選試驗

通過單一因素試驗得到每種褐變抑制劑的最佳護色水平，但考慮到亞硫酸鹽使用過量會嚴重影響蘋果的營養物質，降低其營養價值，而且長期使用會對人類造成極大的傷害[20]。綜合考慮篩選出效果比較好的3種褐變抑制劑：檸檬酸、抗壞血酸、氯化鈣。

2.3 抗褐變劑復合處理對鮮切蘋果褐變的影響分析

從表4可以看出，3個因素的極差值從大到小排序為B＞A＞C，表明影響鮮切蘋果褐變度的因素依次為抗壞血酸、檸檬酸、氯化鈣；進一步方差分析表明，檸檬酸、抗壞血酸對鮮切蘋果褐變度的影響極顯著，氯化鈣的影響不顯著（表5）。根據結果分析可以得出，最優組合為A2B1C2，即4.0 mg/mL檸檬酸＋2.5 mg/mL抗壞血酸＋15 mg/mL氯化鈣。

表4 正交試驗結果分析

表5 正交試驗設計方差分析

3 結論

本研究表明，采用抗壞血酸、亞硫酸鈉、檸檬酸、氯化鈣對鮮切蘋果進行處理后，蘋果的褐變問題都得到了進一步改善，且檸檬酸4 mg/mL、抗壞血酸3 mg/mL、亞硫酸鈉25 mg/mL、氯化鈣15 mg/mL為各自抑制鮮切蘋果褐變的最佳質量濃度。根據感官評價，有的達到8.0以上非常好的效果，剖析其原因或許是因為氯化鈣的加入，導致果蔬在顏色上稍稍變黃，但詳細的原因還有待進一步研究。從褐變程度和PPO活性等方面來看，正交試驗在控制褐變上成效更好些，最終得到的復合褐變抑制劑最好工藝參數變量是：4.0 mg/mL檸檬酸＋2.5 mg/mL抗壞血酸＋15 mg/mL氯化鈣。

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