復合增強脈沖強光保鮮鮮切荸薺技術研究

彭光華 ，王璐瑤 ，涂貽軒 ，嚴守雷 ，李潔 ，王清章

（1.西藏自治區產品質量監督檢驗所，拉薩，850000；2.華中農業大學食品科學技術學院；3.湖北省水生蔬菜保鮮加工工程技術研究中心）

隨著生活節奏的加快，人們對于飲食的要求不僅限于健康和安全，方便快捷的食品需求急劇增加，鮮切果蔬很好地解決了這個問題，其在滿足人們每日所需營養物質的同時兼具食用方便快捷的優點。鮮切果蔬被越來越多的人們所接受，且需求量越來越大，一些產業鏈已經形成一定規模[1]。但值得注意的是，新鮮果蔬經輕度加工之后會形成很多的切面，當其暴露于空氣中容易造成組織褐變、質地軟化、微生物侵染等，導致果蔬品質急劇下降、貨架期縮短、商品價值降低等問題。因此，在加工過程中如何盡可能保證鮮切果蔬不被微生物所侵染成為影響果蔬產業進一步發展的主要因素，已經成為亟待解決的問題之一[1]。

近年來，隨著科學技術的發展，國內外已在食品加工中開發運用了許多較成熟的殺菌技術，如超高壓殺菌、熱殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌等，但都有不盡人意的地方。脈沖強光殺菌技術是利用瞬時、高強度的脈沖光能量殺滅各類微生物的新型冷殺菌加工技術，具備低熱、殺菌效率高、無副產物、易管控等特點[2]，可降低健康風險，對食品的營養成分及口感影響小，該技術已在果蔬、焙烤食品、肉制品和海產品等食品表面殺菌上得到應用[3]，同時對有包裝的食品也有很好的殺菌效果。

本研究主要采用脈沖強光技術，通過控制脈沖強光時間，并復合30%乙醇處理，研究鮮切荸薺貯藏過程中的部分理化性質的變化情況，以此來探究脈沖強光技術在鮮切果蔬保鮮上的應用情況。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

新鮮荸薺，購于華中農業大學菜市場。

1.2 試驗方法

①試驗樣品分組及處理方法 從買回來的新鮮荸薺中挑選出無明顯組織損傷，大小、粗細相對均勻一致的荸薺作為試驗材料。將其表面的淤泥用軟毛刷刷干凈，削去外皮，立即投入自來水中，用清水清洗2遍，再用蒸餾水清洗一遍，甩干水分，用自封袋進行包裝，均勻分裝35袋，保證每袋質量在100 g以上。試驗設脈沖強光處理5min、10min、15min及強光處理15min復合30%乙醇處理1min 4個處理，并設置空白對照組，每個處理各7袋。處理完后確保封口完好，并做好標記后4℃貯藏，定期監測指標。

②測定指標及方法 分別在荸薺貯藏期的第0、4、8、2、16、20 天進行各項生理生化指標測定，每次測定各組時分別取一袋樣品進行測定，包括硬度、可溶性固形物含量、過氧化物酶（POD）活性、苯丙氨酸酶（PAL）活性、色澤度LAB值、菌落總數。每組取出1袋樣品作為固定的失重率檢測組別。

a.失重率。采用稱重法，失重率（%）=（貯藏前質量-貯藏后質量）/貯藏前質量×100。

b.硬度。采用NY/T 2009-2011的方法測定荸薺硬度，每組測定3次，取3個數據采集點（邊緣2個點，中間1個點）。

測定參數為：TPA模式，P6探頭，測前速度、測試速度、測后速度均為1.00 mm/s，壓縮比30%，兩次間隔時間2 s[4]。

c.可溶性固形物含量。采用NY/T 2637-2014的方法測定。

d.POD活性測定。準確稱取1.00 g樣品放入研缽中，加入0.2mol/L磷酸緩沖液（pH值6.0）1~2mL，研磨成勻漿，于4 000 r/min離心15min后將上清液轉入比色管中，殘渣再用5 mL磷酸緩沖液重復提取一次，上清液并入比色管中，定容至15mL，置于低溫下備用。取1 mL磷酸緩沖液、1 mL H2O2、1 mL愈創木酚作為反應體系，再加入500μL酶液，用加熱煮沸5 min的酶液作為對照組。加入酶液之后，立即計時，于470 nm下測定吸光度，15 s后讀數為初始值，前3min每隔30 s記錄一次，后3min每隔1min記錄一次，每1min吸光度A470變化0.01為一個過氧化物酶活性單位（U）。

e.PAL活性測定。準確稱取5.00 g樣品，加入0.1 mol/L 硼 酸 緩 沖 液 （pH 值 8.8）10 mL（內 含5mmol/L巰基乙醇、1 mmol/L EDTA以及體積分數為5%的甘油）和0.1 g的PVPP及少量的石英砂于低溫下研磨，然后于12 000 r/min，4℃離心15 min，上清液即為粗酶液。在4mL的反應體系中，對照組不加酶液而用1mL含巰基乙醇的硼酸緩沖液。反應液置于30℃恒溫水浴保溫30min后，立即加入0.2mL 6mol/LHCl終止反應，隨后測定OD290值，以1min OD290值變化0.01為一個酶活單位，用U/g表示酶活力。

f.色澤度LAB值。選取表面平整光滑的樣品，用色差計測定LAB值，每個樣品測定3次取平均值。

g.菌落總數。采用GB 4789.2標準測定。

2 結果與分析

2.1 失重率

一般在貯藏過程中，果蔬質量會因為呼吸和蒸騰作用逐漸下降，但在本試驗中，荸薺貯藏4 d后質量有所上升，可能是由于前期有微生物繁殖造成，或因為荸薺本來在低溫下貯藏，取出樣品后遇較高室溫而凝結的水霧造成短時間的增重。由圖1可以看出，各試驗組失重率均呈先增加后減少并趨于穩定的趨勢。其中15min脈沖強光處理組失重率顯著較其他組低，說明效果優于其他處理組；而10min處理組失重率比對照組的更高，說明適宜強度的脈沖強光處理可減少對組織細胞的損傷，從而減少水分的散失和營養物質的消耗，提高鮮切荸薺的品質。

2.2 硬度

圖1 不同處理組的鮮切荸薺失重情況

果蔬的質構中，其硬度與果蔬組織結構相關，也是評價果蔬質構品質最重要的指標之一。由試驗結果可得，荸薺在貯藏期間，所有樣品整體的硬度呈下降趨勢，可能與其細胞壁組織中果膠物質的變化有關。如圖2所示，整體來看，所有處理組的樣品硬度變化趨勢與空白對照組的基本相同，雖然所有處理組的樣品硬度隨著貯藏時間的延長而降低，但經脈沖強光處理后硬度均比對照組大。5 min和10 min脈沖強光處理組樣品硬度變化值較小，在貯藏期變化趨于穩定，但10 min處理組樣品硬度整體大于5 min處理組，因此，10 min處理組效果更佳。此外，在貯藏過程中又出現硬度值回升的現象，這可能是因為荸薺的個體差異導致。

2.3 可溶性固形物含量

從圖3可看出，貯藏過程中，各組荸薺的可溶性固形物含量總體呈下降趨勢，但經復合處理的荸薺樣品中的可溶性固形物含量相比其他處理組減少相對緩慢；除復合處理外，其他處理方式的可溶性固形物含量變化趨勢與空白對照組基本一致，說明優化效果不明顯。對于復合處理組，加入乙醇復合處理之后，發現乙醇對荸薺貯藏有一定的作用，它能破壞微生物及樣品細胞內的酶活性，進一步抑制細胞的呼吸作用，降低可溶性固形物消耗速度，同時也抑制了微生物侵染的速度，所以經乙醇復合處理后效果較好。除此之外，所有經脈沖強光處理組的荸薺可溶性固形物含量大于空白對照組。綜上可知，脈沖強光對鮮切荸薺中可溶性固形物含量變化的影響不大。

2.4 POD活性

過氧化物酶的活性一般在老化組織中較高而幼嫩組織中較弱，所以也被作為一種表征組織老化的生理指標。正常細胞代謝時，活性氧的產生和消除處于動態平衡之中，當細胞內部平衡被外界破壞后，其代謝活動中的活性氧活性升高，這勢必會對細胞造成傷害，而過氧化物酶對保持其平衡起到重要的作用[5]，通過抑制POD的活性可增強植物的抗逆能力，延緩其衰老和過氧化作用[6]。

圖3 不同處理的鮮切荸薺可溶性固形物含量變化

圖4 不同處理的鮮切荸薺POD活性變化

從圖4中可知，在貯藏期間，荸薺的過氧化物酶活性逐漸減弱，且與對照組相比，各處理組鮮切荸薺的POD活性基本都受到一定程度的抑制。其中復合處理組及15 min處理組的樣品酶活性被抑制，其活性在貯藏期間均穩定地保持在較低水平，其次是10 min處理組。5 min處理組和復合增強處理組的酶活性在后期均出現了明顯的反升趨勢。脈沖強光處理主要是降低了POD活性和延緩POD活性峰的出峰時間。出現這種情況可能是，脈沖強光處理反應初期，脈沖強光光譜中的紫外光部分通過形成胸腺嘧啶二聚體損壞細菌DNA，產生光化學反應，導致部分細胞死亡鈍化，或光譜中的可見和紅外部分對細菌產生的閃照熱效應，導致部分酶和其他細胞成分的鈍化。經檢測結果可得，鮮切荸薺貯藏時間達到12 d之后，酶活性有上升的趨勢，可能是試驗中小部分細胞未被脈沖強光完全作用，所以細胞內的酶在后期出現小高峰值。

圖5 不同處理的鮮切荸薺PAL活性變化

圖6 不同處理的鮮切荸薺色澤度LAB值變化

圖7 不同處理的鮮切荸薺菌落總數變化

2.5 PAL活性

鮮切果蔬在加工、貯運過程中出現的機械損傷會誘導苯丙氨酸解氨酶活性，導致酚類物質的形成，而酚類物質極易被氧化，造成鮮切果蔬的褐變。因此減少鮮切果蔬的切面褐變可以在一定程度上抑制PAL活性。鮮切荸薺在貯藏期間，容易發生酶促褐變導致顏色變化，而要發生酶促褐變反應需要有酶，反應底物如酚類等和氧氣的參與，所以在鮮切蔬菜的貯藏過程中要抑制褐變，主要就是抑制其酶促褐變反應。在果蔬的儲藏保鮮中，簡單改變酶促褐變的底物濃度或控制貯藏條件的氧氣是比較復雜的，但抑制酶活是一種能在一定程度抑制酶促褐變反應且較為簡單有效的方法。

如圖5所示，5 min處理組、15 min處理組及復合增強處理組對PAL活性有一定的抑制作用，但后期優化效果不明顯，其中15 min處理組和復合增強處理組對荸薺PAL活性的抑制效果較相似。在貯藏前期PAL活性呈上升趨勢，可能是因為脈沖強光15 min處理后，其強度無法使脈沖強光到達荸薺的內部導致其活性出現短暫的上升。但從工業化生產加工及經濟效益的角度來看，在這種情況下，選擇15 min脈沖強光處理是較為合適的，因為從圖5中可以看出，10 min處理組對PAL活性的抑制效果不穩定，且在整個貯藏期間PAL活性的變化較小，說明其抑制效果不明顯。

2.6 色澤度LAB值

色差是表示LAB色彩模式中兩點之間顏色變化的值，當ΔE*＜1時，人眼無法分辨2點之間的色差。ΔE*值越大，越容易分辨，其與抑制PAL活性關系密切，所以可以通過LAB值的變化，來檢測鮮切果蔬的褐變程度。從圖6中可看出，復合處理組的荸薺色差是整個試驗中最小的，且顏色變化最小，說明復合處理組對鮮切荸薺的褐變抑制效果較好，可能是由于乙醇的復合增強效果在荸薺上表現更明顯，其次是15min脈沖強光處理組。5min和10min處理組的荸薺樣品色差值較空白對照組大，說明這2個處理時間對荸薺的褐變沒有抑制作用，也可能是因為短時間的脈沖處理使得細胞被破壞而加速了其褐變反應。

2.7 菌落總數

如圖7所示，整體來看，經脈沖強光處理的鮮切荸薺表面微生物數量均基本低于空白對照組，其中，10 min處理組和復合增強處理組的菌落數最少，說明其抑制效果較明顯，而5 min處理組在貯藏8 d左右時表面微生物生長超過空白對照組，可見脈沖強光處理需要達到一定適宜的強度才能有效抑制貯藏期間表面微生物的生長。

4 小結

本研究主要采用脈沖強光及將其復合乙醇對鮮切荸薺進行處理，其中脈沖強光處理時間分別為5、10、15 min，復合處理是15 min脈沖強光結合30%乙醇浸泡1 min。試驗樣品均置于4℃下貯藏，測定貯藏期間失重率、硬度、可溶性固形物含量、過氧化酶及苯丙氨酸酶活性、細菌總數、色澤度LAB值等主要指標的變化。結果顯示，采用脈沖強光及其與乙醇復合處理后，對鮮切荸薺貯藏保鮮有一定的作用，其中，10 min脈沖強光處理組和15 min脈沖強光復合30%乙醇處理組的貯藏保鮮效果較佳，這2個處理組的失重率明顯減小，硬度變化不大，可溶性固形物含量減少幅度小，同時對POD的活性抑制效果較好，在一定程度上抑制了荸薺的褐變反應，也能在一定程度上抑制微生物的生長，但總體觀測保鮮效果，以每秒閃照2次的頻率進行持續照射10 min的樣品，后期的優化保鮮效果較好。