乙醇浸泡對鮮切荸薺貯藏品質變化的影響

范傳會，陳學玲，王少華，蔡芳，梅新，施建斌，隋勇，蔡沙，何建軍

（1.湖北省農業(yè)科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北武漢 430064）（2.湖北省水生蔬菜保鮮加工工程技術研究中心，湖北武漢 430068）

荸薺富含淀粉、膳食纖維、礦物質和維生素等多種營養(yǎng)物質[1～3]。荸薺既可作為蔬菜又可作為水果深受大眾消費者的喜愛，研究鮮切荸薺的保鮮技術有利于提高荸薺的市場價值。

鮮切果蔬是生鮮產品的重要組成部分，鮮切果蔬已成為果蔬采后研究領域中的重要方向之一。但在鮮切果蔬市場繁榮發(fā)展的同時，市場還存在許多弊病，其中保鮮劑的濫用及過量使用問題，已經成為限制鮮切果蔬市場健康發(fā)展的關鍵問題。為此，開發(fā)適合鮮切果蔬保鮮且綠色、安全的保鮮劑已成為急需解決的行業(yè)問題。乙醇具有殺菌消毒的作用，中國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會及美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定用乙醇對水果進行保鮮處理，乙醇使用量不做上限要求，用乙醇保鮮果蔬的研究越來越受到國內外學者的關注，已有將乙醇用于西蘭花、鮮切芒果和鮮切甘蔗的報道[4～8]。用乙醇對鮮切荸薺進行浸泡可起到殺菌消毒的作用，可避免保鮮劑在鮮切荸薺中的亂用和濫用。

目前已有大量關于鮮切荸薺保鮮劑的研究[9～12]。但是關于乙醇對鮮切荸薺的保鮮效果的研究報道還少見，在國內只有姜悅等人研究不同濃度的乙醇對鮮切荸薺黃化及相關酶的影響；姜悅等人認為乙醇抑制了鮮切荸薺L*值的下降；低濃度（10%和20%）的乙醇在短期內對鮮切荸薺作用效果顯著，高濃度（30%和40%）乙醇可達到長期保鮮荸薺的效果[13]。但是姜悅沒有研究乙醇對荸薺硬度、外觀及氣味等影響的研究。基于此，本文就乙醇對鮮切荸薺的PPO活性、呼吸速率、硬度、色度、氣味和初始帶菌量等進行研究，旨在分析乙醇濃度對鮮切荸薺的品質的影響，延長鮮切荸薺的貯藏期。本文的研究為開發(fā)綠色、安全且適合鮮切荸薺的保鮮劑提供基礎數據參考。

1 材料與方法

1.1 原料

1.1.1 材料

荸薺：購置于湖北省武漢市洪山區(qū)南湖大道菜市場。挑選大小均勻、無明顯機械傷、無病蟲害、成熟度一致的荸薺作為試驗材料。

1.1.2 試劑

多酚氧化酶檢測試劑盒，南京建成生物工程研究所；菌落總數和大腸桿菌數檢測試紙，廣東達元綠洲食品安全科技股份有限公司；其他分析純試劑，均來自國藥集團。

1.2 主要儀器

醫(yī)用4 ℃冷藏冰箱 HYC-68A，海爾股份有限公司；分光光度計722G，上海精密科學儀器有限公司；呼吸強度儀HM-1022，山東恒美電子科技有限公司；色度計CR-400/410，柯尼卡美能達（中國）投資有限公司；佳能照相機EOS 80D，佳能（中國）有限公司；質構儀TA.XT Plus，英國Stable Micro Systems公司；電子鼻 PEN3，德國 AIRSENSE公司；恒溫培養(yǎng)箱DHG-9082，上海煜南儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 荸薺清洗

將荸薺用大量清水洗去泥土，用去皮刀除去荸薺表面的褐色表皮，將去皮后的荸薺1 kg放置在5 L的玻璃容器中，加無菌水至沒過荸薺，浸泡5 min后濾除水分(浸泡時間過長，鮮切荸薺細胞嚴重失水)，反復浸泡清洗三次，濾干水分備用，該種去皮后的荸薺即為鮮切荸薺。

1.3.2 乙醇溶液的配置

用無水乙醇和無菌水分別配置0%、15%、35%、55%和75%的乙醇溶液（體積比）。

1.3.3 浸泡處理

取上述清洗干凈的鮮切荸薺約500 g放入1 L的燒杯中，向燒杯中分別加入750 mL上述不同濃度的乙醇使荸薺完全浸泡在乙醇中，浸泡時間為 5 min。將浸泡后的荸薺，用無菌水以50 mL/s的速度淋洗5 min減少乙醇殘留。將淋洗后的鮮切荸薺濾干，裝入25 cm×28 cm厚度為0.01 mm的PE保鮮袋中放置在4 ℃下貯藏。

1.3.4 PPO活性測定

采用PPO試劑盒，南京建成生物工程研究所。測定鮮切荸薺中的PPO活性。

1.3.5 呼吸速率

采用靜置法測定一定時間內CO2生成量，結果以μg/(kg·h)表示，測定方法見文獻[14]。

1.3.6 色度

用全自動色差計測量鮮切荸薺的L、a、b值，儀器采用標準白板校正。其中，L表示明度、a和b表示色度。

1.3.7 荸薺圖片

用照相機分別拍下貯藏1 d和13 d的鮮切荸薺外觀。

1.3.8 硬度測定

將鮮切荸薺修正為1.0 cm厚度的薄片，用質構儀配以P/2探頭，設定測前速度為5 mm/s，貫入速度1 mm/s，測后速度5 mm/s，測定深度為0.8 cm，最小感知力5 g，測定鮮切荸薺的硬度。

1.3.9 電子鼻氣味分析

將5 g荸薺用組織搗碎機搗碎后裝入玻璃瓶中，用塑料瓶蓋密封。將密封后玻璃瓶放在 25 ℃水浴鍋中，恒溫水浴20 min。取出恒溫后的玻璃瓶用電子鼻測定荸薺的氣味，待傳感器信號在120 s后基本穩(wěn)定，選取信號采集時間為160 s。電子鼻傳感器對應的敏感物質類型如表1。

表1 化學傳感器及其對應的敏感物質類型Table 1 Chemical sensors corresponding to different types of volatile substances

1.3.10 大腸菌群和菌落總數測定

用大腸桿菌檢測試紙和菌落總數試紙，采用計數法測定鮮切荸薺中菌落總數和大腸菌群數，測定步驟參見[15,16]。

1.4 數據處理

所有數據均平行測定3次，取平均值。采用Excel 2013軟件對數據進行方差分析并繪制相關圖。

快遞公司不快的原因主要是：一是快遞公司人員配備及硬件的更換跟不上業(yè)務量的增長；二是快遞公司人員素質不高，服務意識有待加強；三是快件在投遞過程中存在眾多不可控因素，如天氣等；四是消費者對快遞服務企業(yè)的要求標準越來越高。

2 結果與討論

2.1 乙醇對鮮切荸薺中PPO活性的影響

PPO是廣泛存在于動植物組織中一類含有銅金屬離子的酶，在一些果蔬中PPO可導致果蔬味道、營養(yǎng)和顏色的改變[17]。由圖1知，在清水對照組和乙醇處理組中，鮮切荸薺的PPO活性無顯著變化，在貯藏期內一直維持了10 U/g左右。PPO活性低于已有報道的PP活性，其原因是報道中所用的PPO活性是提取后的粗酶活性，本文中測定的酶活是鮮切荸薺組織的酶活[9]。有報道表明荸薺中總多酚含量較低，PPO維持在較低水平并認為PPO不是引起荸薺黃化的原因[18]。新鮮荸薺中總多酚含量與荸薺的品種有關，新鮮荸薺中總多酚含量在6.6～18.3 mg/g f.w.之間，Qian Li等報到了產至中國河北的新鮮荸薺（Zaofeng）中總多酚含量為2.24 mg/g d.m.[19,20]。但關于荸薺中多酚種類和含量還不清晰。由圖1結果知，乙醇處理組PPO活性與清水處理組（乙醇濃度 0%）PPO活性無顯著差異（p＞0.05）。產生上述實驗結果的原因可能是乙醇處理對鮮切荸薺的PPO活性無顯著影響，也可能是因為荸薺中缺少PPO專一作用的底物；關于荸薺中PPO性變化的原因將在后續(xù)實驗中展開研究。

圖1 乙醇對鮮切荸薺中PPO活性變化的影響Fig.1 Effects of ethanol treatment on PPO activity of fresh-cut water chestnut

2.2 乙醇對鮮切荸薺呼吸速率的影響

呼吸作用是果蔬采后生命活動的主導過程。呼吸作用需要能量，會消耗果蔬組織中營養(yǎng)物質[21]。由圖2知乙醇浸泡顯著影響鮮切荸薺的呼吸速率，且與浸泡所用的乙醇濃度有關（p＜0.05）。在貯藏第1 d，隨著乙醇濃度由15%上升到75%，鮮切荸薺的呼吸速率分別由 74 μg/(kg·h)增大到 134 μg/(kg·h)；貯藏至第 13 d，35%、55%和75%乙醇處理組中鮮切荸薺的呼吸速率分別由 163 μg/(kg·h)、159 μg/(kg·h)和 134 μg/(kg·h)降低為 11 μg/(kg·h)、89 μg/(kg·h)和 87 μg/(kg·h)。本文中用保鮮袋包裝鮮切荸薺，保鮮袋內氧氣含量一定，與外界存在微量氣體交流。有氧條件下，鮮切荸薺進行有氧呼吸，產生的二氧化碳較多，測得的呼吸速率大；當保鮮袋內氧氣耗盡后，鮮切荸薺的呼吸方式轉變?yōu)闊o氧呼吸，測得的呼吸速率小。結合后文電子鼻結果知，在貯藏過程中鮮切荸薺甲基類和醇、醛、酮類物質增大，也說明鮮切荸薺在貯藏過程中發(fā)生了無氧呼吸。而清水對照組和15%的乙醇處理組中鮮切荸薺在貯藏過程中呼吸速率差異不大，都維持在 60～80 μg/(kg·h)之間，說明乙醇濃度越低，對荸薺呼吸速率的影響不顯著。

圖2 乙醇對鮮切荸薺呼吸速率的影響Fig.2 Effects of ethanol treatment on respiration rate of fresh-cut water chestnut

2.3 乙醇對鮮切荸薺色度的影響

果蔬外觀色澤的變化，側面反應了果蔬品質的變化。黃化現象是鮮切荸薺品質變化的重要指標之一。由圖3知在13 d的貯藏期內，乙醇對鮮切荸薺亮度無顯著影響（p＞0.05）。該結果與姜悅等的研究結果一致[13]。

藍黃值b為正數，說明荸薺偏黃。方差分析知貯藏時間對鮮切荸薺的藍黃值b影響顯著（p＜0.05）。在貯藏0～4 d內，清水對照組中鮮切荸薺的黃色變化不顯著，色度值b維持在12左右。貯藏至13 d，清水對照組中鮮切荸薺的b值由11.78增加為22.18，說明清水對照組中鮮切荸薺在發(fā)生黃化現象且隨著貯藏期的延長黃化現象日趨嚴重。貯藏0～10 d內，乙醇處理組中鮮切荸薺黃度基本不變，貯藏10～13 d，15%乙醇處理組中鮮切荸薺b值由12.14增加到15.16，說明15%乙醇處理組荸薺在貯藏后期發(fā)生了黃化現象。該變化趨勢與姜悅等人的研究一致[13]。當浸泡所用乙醇濃度≥35%時，在貯藏10～13 d內乙醇處理組中鮮切荸薺b值下降，其中75%乙醇處理組中鮮切荸薺色度下降最為顯著，色度b值由9.70下降為1.88。荸薺色度如圖3中所示。

姜悅等認為鮮切荸薺荸薺的黃化現象的發(fā)生與荸薺中黃酮的氧化有關[13]新鮮荸薺中總黃酮含量高達2.62 mg/g[20]。用不同濃度的乙醇溶液浸泡鮮切荸薺，可使荸薺表面黃酮類化合物溶解在乙醇溶液中，減少表面黃酮類化合物與氧氣的接觸量，從而抑制黃酮類化合物的氧化，減少黃化現象的發(fā)生。后文實驗數據表明，鮮切荸薺黃化現象的產生與鮮切荸薺表面帶菌量呈負相關性。在植物組織中大部分黃酮類化合物多以苷類形式存在，只有少部分天然黃酮類化合物以游離態(tài)存在[22]。微生物產生的代謝產物可能將黃酮苷類轉化為游離態(tài)的黃酮，可能會加速產生黃化現象[23]。

圖3 乙醇對鮮切荸薺色度的影響Fig 3 Effects of ethanol treatment on color value of fresh-cut water chestnut

2.4 乙醇對鮮切荸薺硬度的影響

硬度反應了果蔬的組織結構變化，果蔬組織的軟化與組織中纖維素和果膠等存在形式有關[24]。由圖 5知4 ℃、13 d的貯藏期內，鮮切荸薺的硬度變化不顯著（p＞0.05），硬度都維持在600 g到900 g之間。荸薺個體差異顯著，考慮誤差范圍可認為在貯藏期13 d內鮮切荸薺的組織結構沒有發(fā)生顯著改變。對比不同乙醇處理組的鮮切荸薺硬度知，乙醇處理對鮮切荸薺硬度的影響不顯著。鮮切荸薺硬度的變化反映了荸薺組織結構和細胞結構的變化。本文中浸泡時間為 5 min，時間短。影響荸薺組織結構的纖維素屬于水不溶性物質，浸泡只會使鮮切荸薺表面微量的水溶性物質溶解在乙醇溶液中，且浸泡只會使荸薺表面細胞微量失水，不會對細胞結構產生破壞。因此乙醇浸泡對鮮切荸薺的硬度影響不顯著。

圖4 不同處理組鮮切荸薺在貯藏期1 d和13 d的外觀圖Fig.4 Images of fresh-cut water chestnut treated with ethanol stored for 1 d and 13 d

圖5 乙醇對鮮切荸薺硬度的影響Fig.5 Effects of ethanol treatment on hardness of fresh-cut water chestnut

2.5 乙醇對鮮切荸薺氣味的影響

電子鼻客觀的反應了果蔬貯藏過程中氣味變化，用雷達圖可判斷果蔬風味物質的化學屬性[25]。由雷達圖6知，4 ℃下貯藏1 d和13 d，荸薺中的氣味物質對傳感器 R(6)和 R(8)的相應值顯著不同，說明傳感器R(6)和R(8)代表的物質在含量上存在顯著差異。對比表1不同傳感器對應敏感類物質知，在貯藏過程中乙醇處理組中鮮切荸薺中甲基類和醇、醛、酮類等化合物含量發(fā)生改變。將貯藏期由1 d延長至13 d，隨著乙醇濃度的增大，傳感器R(6)和R(8)的響應值都增大；其中傳感器R(6)的響應值分別由36.92、73.55、94.46、111.13增加至 93.35、154.82、189.89、270.65，傳感器 R(8)的響應值分別由 10.79、20.49、28.35、37.10增加至 34.64、66.37、88.53、121.70，說明在貯藏過程中甲基類、醇、醛、酮類化合物含量在增大。引起該種變化的原因可能與荸薺的無氧呼吸有關。植物無氧呼吸的過程中需要葡萄糖及乙醇脫氫酶等多種酶的參與[26]。荸薺中含有大量淀粉，但荸薺中葡萄糖單體含量相對較少[27]。高濃度乙醇可能激活了荸薺中淀粉酶及與無氧呼吸相關酶，使荸薺的無氧呼吸速率加速，從而產生甲基類和醇、醛、酮類物質。高濃度乙醇浸泡會誘發(fā)甲基類、醇、醛、酮類物質的生成，不利于鮮切荸薺保持原有氣味。

圖6 不同處理組荸薺在貯藏期1 d和13 d雷達圖Fig.6 Radar chart of fresh-cut water chestnut treated with ethanol stored for 1 d and 13 d

2.6 乙醇對鮮切荸薺中菌落總數和大腸菌群數的影響

乙醇作為常用的食品添加劑，具有殺菌作用[28]。由表2和表3知，貯藏至第4 d，清水對照組和15%乙醇處理組的鮮切荸薺中開始有大腸菌群檢出，15%乙醇處理組鮮切荸薺中的菌落總數也增加至1.5×103。貯藏至第7 d，15%乙醇處理組鮮切荸薺中菌落總數和大腸菌群數分別上升至6.9×104和1.8×102，超出滿意范圍[29]。貯藏至第13 d，15%乙醇處理組鮮切荸薺中菌落總數不可計；大腸菌群數增至 2.83×104，35%乙醇處理組鮮切荸薺中的菌落總數增至4.9×104，大腸菌群數開始檢出；而55%和75%乙醇處理組的鮮切荸薺在13 d的貯藏期內一直無菌落總數和大腸菌群檢出。荸薺作為生命個體，自身就帶有大量微生物，去皮及清洗可以減少其初始帶菌量，但是去皮和清洗不能完全去除鮮切荸薺表面的微生物和致病菌。乙醇作為常用的殺菌消毒劑，其殺菌效果與濃度顯著相關[30]。結合本文研究的結果知，濃度大于35%的乙醇浸泡鮮切荸薺即可起到很好的殺菌效果，比對乙醇濃度知，鮮切荸薺中的菌落總數和大腸菌群數隨著乙醇濃度的增加而減少，說明乙醇濃度越高，殺菌效果越顯著。但高濃度乙醇浸泡會增加鮮切荸薺在貯藏過程中的甲基類、醇、醛，酮類物質的生成量。在保持殺菌效果的前提下，降低乙醇濃度，有利于保持鮮切荸薺的原有風味。結合前文中鮮切荸薺的色度分析，發(fā)現濃度大于等于35%乙醇浸泡可顯著抑制鮮切荸薺黃化現象的發(fā)生。觀察發(fā)現無黃化現象發(fā)生的鮮切荸薺中，大腸菌群和菌落總數檢出較少或無檢出，鮮切荸薺的黃化現象與鮮切荸薺的初始帶菌量和大腸菌群數呈負相關性。

表2 乙醇對荸薺中菌落總數的影響Table 2 Effects of ethanol treatment on the total number of colonies of fresh-cut water chestnut

表3 乙醇對荸薺中大腸桿菌數的影響Table 3 Effects of ethanol treatment on the number of coliforms of fresh-cut water chestnut

3 結論

3.1 實驗結果表明用乙醇作為鮮切荸薺的保鮮劑，其保鮮效果與乙醇濃度有關。當乙醇濃度大于35%時，才能顯著抑制鮮切荸薺的黃化現象的發(fā)生，結合微生物指標知所用乙醇濃度最佳范圍為35%～55%。

3.2 呼吸速率分析知，乙醇浸泡可增加鮮切荸薺貯藏前期的呼吸速率；電子鼻分析知，高濃度乙醇浸泡后，在貯藏過程中鮮切荸薺中甲基類和醇、醛、酮類物質會顯著增加，不利于保持鮮切荸薺的原有風味。

3.3 作為綠色、安全的殺菌消毒劑，乙醇殺菌與冷藏保鮮技術相結合可滿足鮮切荸薺的短期保鮮要求。該種保鮮方法有望用于鮮切荸薺的冷藏保鮮中，解決鮮切荸薺短期保鮮的難題。與其他保鮮方法相比，乙醇保鮮方法操作簡單、成本低廉且安全性高，有利于保持鮮切荸薺的品質，提高鮮切荸薺的商品價值。