復合保鮮液對鮮切荸薺的保鮮效果

王金鑫 楊福馨 司婉芳

(上海海洋大學食品學院，上海 201306)

荸薺(water chestnut)又名馬蹄、地栗、烏芋等，是一種營養與保健價值較高的蔬菜，通常食用其地下球莖，臨床上可用于痰熱咳嗽、咽喉疼痛、小便不利等癥[1]。但是對荸薺進行去皮后，不僅會受到嚴重的機械損傷，且容易發生酶促褐變，影響食用品質，極大地降低了商業價值[2]。目前，由于保鮮效果、資金投入、技術限制等原因，實際生產中大部分的保鮮方法依然較為傳統，如缸藏保鮮法、窯藏保鮮法、沙藏保鮮法、溶液保鮮法、堆藏保鮮法[3]等。這些方法雖然簡單方便，效果顯著，但是只適合家庭未去皮的荸薺儲藏，而不適合工業生產。當前去皮的荸薺更受消費者青睞，因此，如能解決鮮切荸薺的保鮮問題將會有巨大的市場前景。

前人對鮮切荸薺的保鮮已有一定的研究，有研究[4]用復合護色劑(0.2%植酸+0.1%L-半胱氨酸+0.25%醋酸鋅+1%雙乙酸鈉)處理鮮切荸薺保鮮效果良好；也有研究[5]采用強力安、次氯酸鈉及強力安與次氯酸鈉混合劑配制的殺菌液對荸薺進行殺菌；此外，還有研究利用熱處理結合自發氣調包裝用于鮮切荸薺[6]的保鮮以及采用殼聚糖—葛根淀粉膜液涂膜處理鮮切荸薺[7]等等；用這些化學劑處理雖然具有一定效果，但是半胱氨酸、雙乙酸鈉等添加劑不僅會影響荸薺的口感和風味，而且食用較多會影響身體健康；涂膜處理雖然也有效果，但是涂膜處理操作較為復雜，當前還不適用于工業中大量生產；因此這些化學手段通常由于成本較高、效率低或者對健康有危害而被限制[8]。因此，如果能用一種綠色安全的溶液來處理鮮切荸薺才符合當前發展趨勢。

引起荸薺品質變壞的主要原因是酶促褐變及微生物的作用，食鹽、白糖、白醋等溶液浸泡處理可以通過調節滲透壓的方式來使微生物失水死亡，而且還能降低酶促褐變中酶的活性，從而在一定程度上延緩鮮切荸薺的褐變，可利用這些原理對鮮切荸薺進行預處理。本課題利用家庭調味品白砂糖、食鹽、白醋等配制保鮮液，通過單因素試驗并結合正交試驗得到最佳保鮮液配比，利用實驗室自制的低密度聚乙烯(Low Density Polyethylene，LDPE)薄膜包裝鮮切荸薺，以期找到一種安全健康的延長其貨架期的處理方法。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮荸薺：上海海洋大學附近農貿市場；

無碘鹽：食品級，上海中鹽莫頓鹽業有限公司；

白砂糖：食品級，上海市糖業煙酒(集團)有限公司；

食用白醋：食品級，總酸含量≥5.0 g/100 mL，上海鼎豐釀造食品有限公司；

LDPE薄膜：厚度0.062 5 mm、水蒸氣透過系數1.625×10-13g/(m·s·Pa)、氧氣透過量26 445.582 cm3/(m2·24 h·MPa)，實驗室自制；

濃鹽酸、甲醇：分析純，上海海洋大學提供；

聚乙二醇6000、無水乙酸鈉、聚乙二醇辛基苯基醚：分析純，上海凌峰化學試劑有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮：分析純，上海阿拉丁生化科技有限公司；

鄰苯二酚：分析純，上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 主要儀器設備

電子天平：SZ-A30002型；諸暨市超澤衡器設備有限公司；

塑料薄膜封口機：FR-300A型，上海翔一包裝機械有限公司；

硬度測試儀：HL-600型，上海倫捷機電儀表有限公司；

色差分析儀：NR1103nh型，蘇州諾威特測控科技有限公司；

冷凍離心機：H1850R型，長沙湘儀離心機儀器有限公司；

紫外分光光度計：T6型，北京普析通用儀器有限責任公司；

手持式折射儀：WYY-T型，成都豪創光電儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 單因素試驗 以前期預試驗為基礎，分別用食鹽、白糖和白醋溶液對鮮切荸薺進行保鮮處理；以清水處理為對照，稱取不同質量的食鹽、白糖、白醋，分別溶于蒸餾水配制成濃度為40，60，80，100，120 g/L的食鹽保鮮液、濃度為1，3，5，7，10 g/L的白糖保鮮液、濃度為10，40，70，100，130 g/L的白醋保鮮液。挑選無機械損傷、無腐爛變質的新鮮荸薺清洗去皮后立即放入保鮮液中浸泡，15 min后取出晾干，每個處理取4個平行，用LDPE包裝袋包裝密封后置于室溫中貯藏，每袋包裝50 g果肉，分別在第2、4、6、8、10天測定樣品的總色差(△E值)和失重率，并對其感官質量進行評價，結果取平均值。

1.3.2 正交試驗 在單因素試驗的基礎上，選取保鮮效果較好的濃度水平進行四因素三水平正交試驗，以鮮切荸薺貯藏6 d后綜合評分(通過△E值、失重率和感官評分加權平均得到，加權系數分別為0.3，0.3，0.4)為評價指標，篩選出處理鮮切荸薺的最佳保鮮劑配方。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 失重率的測定 貯藏期間每隔1 d對鮮切荸薺進行稱重，并記錄其質量變化情況。失重率按式(1)計算[9]：

(1)

式中：

W——失重率，%；

m——包裝前荸薺的質量，g；

mi——存放第i天荸薺的質量，g。

1.4.2 硬度的測定 參照文獻[10]3-5。

1.4.3 總色差的測定 將色差儀緊貼于待測鮮切荸薺的表面，測出鮮切荸薺的亮度值L*、紅綠值a*和黃藍值b*，按式(2)計算鮮切荸薺的總色差[11]。

(2)

式中：

△E——總色差；

△L*——樣品與標準品明度的差值；

△a*——樣品與標準品紅綠的差值；

△b*——樣品與標準品黃藍的差值。

1.4.4 可溶性固形物(TSS)的測定 取鮮切荸薺樣品經高速(2 000 r/min)離心勻漿后用紗布過濾得到果汁用手持式折射儀進行測定[10]20-22。

1.4.5 總酚含量的測定 參照文獻[12]44-46，以每克荸薺在波長280 nm處吸光值表示總酚含量，即OD280/g。

1.4.6 多酚氧化酶(PPO)活性的測定 參考文獻[12]103-105。

1.4.7 感官評定 由10名專業人員根據產品是否脹袋、色澤、氣味和狀態等進行感官評價[13]，每隔1 d評定一次，感官評分標準見表1。

2 結果與分析

2.1 食鹽濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由于空白樣品(CK)在包裝第6天后已經發生了較為嚴重的腐爛變質，故對空白處理的鮮切荸薺只測其前6 d的指標。由圖1(a)可知，鮮切荸薺在儲藏期間的失重率隨時間的

表1 鮮切荸薺感官評分標準Table 1 Sensory evaluation criteria for fresh cut water chestnut

延長而逐漸增加，而且與食鹽溶液濃度有關，在食鹽溶液濃度為60～80 g/L時失重率相對較低。但由圖1(b)可以看出，當食鹽濃度為80～120 g/L時，其總色差增長的幅度均相對較小，這意味著食鹽溶液80～120 g/L能有效延緩鮮切荸薺的褐變。由圖1(c)可知，當食鹽濃度為 80～100 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當食鹽濃度較低時，荸薺儲藏第6天后就會發生不同程度的腐爛，并產生發酵氣味，當食鹽濃度>100 g/L時，鮮荸薺的氣味會受到食鹽的影響。表明食鹽在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質，但是濃度不宜過高。

2.2 白糖濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由圖2(a)可知，鮮切荸薺的失重率在白糖濃度為1～3 g/L 時失重率會較空白組低，但當白糖濃度>5 g/L后，其

圖1 食鹽溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 1 Effects of various salt solutions on △E, weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

失重率較空白組高，表明適當的白糖溶液處理能有效減少鮮切荸薺的水分散失。由圖2(b)可知，當白糖濃度為3 g/L時，其總色差增長的幅度最小，說明白糖溶液能有效延緩鮮切荸薺的褐變，在3 g/L左右效果達到最佳。由圖2(c)可知，當白糖濃度為3 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當白糖濃度較低時，其感官評分較高，但是隨著白糖濃度的增加，鮮切荸薺的品質會發生下降，可能是白糖為荸薺表面的微生物提供營養物質，促使了荸薺的變質；表明白糖溶液在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質，但是要保持較低的白糖濃度，否則會影響鮮切荸薺的儲藏品質。

2.3 白醋濃度對鮮切荸薺失重率、△E值和感官評分的影響

由圖3(a)可知，當白醋濃度達到為100 g/L時，能顯著降低鮮切荸薺的失重率，這表明合適濃度的白醋溶液浸泡處理能減少荸薺的水分散失，延緩失重。由圖3(b)可知，當白醋濃度逐漸增大至100～130 g/L時，其總色差增長的幅度都比較小，說明白醋溶液能有效延緩鮮切荸薺的褐變，在70～130 g/L時效果較好。由圖3(c)可知，當白醋濃度為100 g/L時，鮮切荸薺的感官評分最高，當白醋濃度較低時，鮮切荸薺的感官評分較低，當白醋濃度>100 g/L時，鮮切荸薺的評分有一定的降低。表明白醋溶液在一定程度上能保持鮮切荸薺的感官品質，但是當濃度較高時其自身氣味會影響鮮切荸薺的品質。

圖2 白糖溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 2 Effects of various sugarsolutions on △E, weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

2.4 鮮切荸薺保鮮工藝條件的篩選

在單因素試驗的基礎上，取效果最好的水平進行四因素三水平正交試驗，試驗因素水平見表2，試驗結果和方差分析見表3、4。由表3、4可知，各因素對鮮切荸薺保鮮效果的影響主次為B>A>C>D，即白糖的影響最大，具有顯著性(P<0.05)，其次為食鹽、白醋，浸泡時間的影響最小，與單一保鮮液處理相比，復合保鮮液處理使鮮切荸薺評分較高。鮮切荸薺的最優工藝組合方為A1B2C2D3，即食鹽濃度80 g/L、白糖濃度3 g/L、白醋濃度100 g/L、浸泡時間15 min，以此配方進行驗證實驗，測得此配方處理鮮切荸薺6 d 后的綜合評分為9.01，較正交試驗中的處理組均高，說明正交試驗結果較為可靠。

圖3 白醋溶液處理對鮮切荸薺失重率、△E和感官評分的影響Figure 3 Effects of various white vinegar solutions on △E weight loss rate and sensory score of fresh-cut water chestnut

2.5 最優復合保鮮液對鮮切荸薺品質的影響

2.5.1 硬度 由圖4可知，在儲藏期間，處理組的硬度一直較對照組高，貯藏6 d時，處理組硬度為初始硬度的92.8%，而對照組僅為初始硬度的59.5%，之后對照組已經發生腐爛，說明復合保鮮液的浸泡處理可有效延緩硬度的下降，可能是食鹽和白醋具有一定的殺菌作用，可減少微生物對鮮切荸薺結構的破壞，也可能是白醋可以抑制荸薺中果膠酶的活性，減緩了細胞壁的降解，從而維持鮮切荸薺的硬度。

表2 正交試驗因素水平表Table 2 Factors and levels of orthognal test

表3 鮮切荸薺復合保鮮正交試驗結果Table 3 Results of orthogonal test for compound preservation solution of fresh-cut water chestnut

表4 正交試驗結果方差分析表?Table 4 Variance analysis of orthogonal test results

圖4 復合保鮮液對鮮切荸薺硬度的影響Figure 4 Effects of compound preservative solution on hardness of fresh-cut water chestnut

2.5.2 失重率 由圖5可知，整個貯藏過程中，鮮切荸薺的失重率在逐漸上升，空白組與處理組相比失重較為明顯，第6天時，對照組失重率達2.0%，而處理組僅1.6%，在第6天后，空白組發生腐爛，已無法正常測量其失重率，可能是處理組經復合保鮮液浸泡表面形成了薄膜，可減少水分的揮發，也可能是復合保鮮液具有殺菌功能，防止組織細胞的破環，從而降低其失重率。

圖5 復合保鮮液對鮮切荸薺失重率的影響Figure 5 Effects of compound preservative solution on weight loss of fresh-cut water chestnut

2.5.3 △E值 荸薺去皮時受到機械損傷，組織細胞的完整性被破壞，酶與底物的區域化結構同時遭到破壞，使酶與底物直接接觸，由于O2的作用容易導致酶促褐變[13]。由圖6可知，隨著時間的推移，鮮切荸薺的褐變程度也在逐漸加深，但處理組的△E值一直低于空白組，說明復合保鮮液能顯著抑制鮮切荸薺的褐變；一方面可能鹽、糖、醋能有效降低荸薺表面的pH或者其本身可螯合PPO酶活性中心的金屬離子來抑制酶活性來達到護色效果；另一方面可能是鹽、糖、醋能有效抑制微生物的繁殖從而減緩其品質劣變[14]。

2.5.4 可溶性固形物 荸薺在采摘去皮后其組織細胞依然會進行呼吸作用，由于缺少外界的能源供應，糖類物質會被大量消耗分解。由圖7可知，可溶性固形物在鮮切荸薺的儲藏過程中不斷降低，并且呈先快后慢的趨勢，可能是開始組織細胞通過消耗自身的營養物質來為細胞的呼吸作用提供能量，于是組織中的可溶性固形物含量逐漸降低，但與對照組相比，處理組的可溶性固形物含量均較高，可能是經過復合保鮮液處理，鮮切荸薺的細胞呼吸強度會受到抑制，同時，表面微生物也不易繁殖，使得可溶性固形物含量降低幅度較對照組小，后期可溶性固形物降低速度減慢也可能是組織細胞的呼吸作用得到了抑制。

圖6 保鮮液對鮮切荸薺△E的影響Figure 6 Effects of compound preservative solution on △E of fresh-cut water chestnut

圖7 保鮮液液對鮮切荸薺可溶性固形物的影響Figure 7 Effects of compound preservative solution on soluble solid of fresh-cut water chestnut

2.5.5 總酚含量 酚類物質是酶促褐變的關鍵底物[13]，一般在果蔬生長發育中合成，但若采后處理不當造成機械損傷，或在脅迫環境中也能誘導酚類物質的合成[15]。如圖8所示，荸薺在去皮后，酚類物質會出現較多且呈上升的趨勢；處理組的總酚含量高于對照組說明此最優復合保鮮劑可保持鮮切荸薺貯藏過程中總酚的含量，從而達到抑制鮮切荸薺酶促褐變的效果。

2.5.6 多酚氧化酶 多酚氧化酶(PPO)是果蔬中酚類代謝的關鍵酶類，其活性與果蔬的褐變顯著相關[16]。果蔬中酚類物質容易在空氣中O2的作用下被PPO催化氧化成醌類物質，醌類物質再進一步聚合成褐色素，導致果蔬褐變，PPO活性增加，酚酶區域化結構遭到破壞，很容易發生褐變[17]。圖9表明，鮮切荸薺從貯藏的第2天開始，PPO活性開始快速增加，但是經過復合保鮮液處理過的鮮切荸薺的PPO活性明顯比空白組低，說明復合保鮮液能明顯降低鮮切荸薺儲藏過程中的PPO活性，從而抑制鮮切荸薺在儲藏過程中的褐變。

圖8 保鮮液對鮮切荸薺總酚含量的影響Figure 8 Effects of compound preservative solution on total phenol content of fresh-cut water chestnut

圖9 保鮮液對鮮切PPO活性量的影響Figure 9 Effects of compound preservative solution on PPO activity of fresh-cut water chestnut

3 結論

(1) 本試驗是在室溫條件下，通過單因素試驗結合正交試驗，得到鮮切荸薺保鮮的復合保鮮液的最佳配方為80 g/L食鹽+3 g/L白糖+100 g/L白醋，最佳浸泡時間15 min。復合保鮮液中的鹽、糖、醋具有互補性，相比單一保鮮液處理的保鮮效果好，和清水處理的鮮切荸薺相比，復合保鮮液的處理可有效延長鮮切荸薺儲藏期6 d以上。

(2) 本試驗采取簡單易得的綠色保鮮劑進行處理，相對安全，且效果較為顯著，研究結果與前人對鮮切山藥[13]和鮮切馬鈴薯[18]的研究結果一致，與前人利用草酸處理去皮荸薺[19]以及利用異抗壞血酸等處理鮮切荸薺[20]的研究結果相近，但本試驗是在常溫情況下進行，且保鮮液更加安全易得，具有一定的優勢。

(3) 本試驗的保鮮液對鮮切荸薺的褐變具有較好的抑制作用，還可顯著延長鮮切荸薺的保鮮期，但本試驗中尚有不足之處：試驗過程中隨著天氣的變化，空氣溫度與濕度都會相應變化，難以完全控制等。要從根本上解決鮮切荸薺的褐變問題，可以嘗試通過轉基因的方式來改變褐變的源頭。