冰溫貯藏對鮮切山藥品質的影響及貨架期的預測

馬卓云，于瀟瀟，楊舒喬，苑 寧

（河北農業大學理工學院，河北滄州 061100）

近幾年，鮮切蔬菜深受消費者喜愛。鮮切山藥食用方便，對山藥黏液過敏者友好，具有極為廣闊的市場前景。鮮切山藥處理后，表皮暴露于空氣中，易滋生微生物，發生腐敗變質，使品質和價值都受到影響[1-4]。

冰溫貯藏就是將貯藏溫度控制在食物的冰溫帶內的一種貯藏方式，在0 ℃和凍結點之間的狹小溫度帶中，組織細胞仍然能夠保持活性，但是呼吸代謝被抑制、衰老凍結速度明顯降低，從而起到一定的保鮮作用[5-6]。多數試驗結果表明[7-9]，利用冰溫技術進行貯藏，在食品形態各方面都優于冷凍和冷藏，且可以有效降低果蔬細胞組織的新陳代謝，有效保持食品的水分和營養，進而保持其良好的原有品質。

試驗旨在研究冰溫貯藏對鮮切山藥貯藏品質的影響并預測冰溫貯藏下鮮切山藥貨架期，為鮮切山藥的保鮮技術提供更多的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料和設備

山藥，購自當地超市；鄰苯二酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，均為分析純，索萊寶生物科技有限公司提供。

H1850R 型高速冷凍離心機，湘儀離心機儀器有限公司產品；QL-866 型旋渦混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司產品；80-1 型電動離心機，常州澳華儀器有限公司產品；DTM-180A 型高精度電子溫度計，衡水朝暉自控儀表公司產品；LIVI-300型可見分光光度計，美國PerkinElmer 公司產品；SPX-25℃B-Z 型生化培養箱，上海博訊實業有限公司醫療設備廠產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 山藥鮮切

將新鮮的山藥進行去皮處理，切成5 mm 左右的均勻薄片，置于盤內密封，分別進行稱量并記錄，于冰溫，4，14，25 ℃環境下進行貯藏。貯藏期間每天固定時間對其進行檢測。

1.2.2 冰點的測定

將山藥泥放入冰鹽水浴中，插入溫度計，當樣品溫度降于2 ℃時開始間隔30 s 記錄，可觀察到溫度隨時間不斷下降，當降至冰點以下時，出現過冷現象，隨后溫度上升，直至趨于穩定樣品結冰。繪制出山藥的溫度曲線，進行3 次測定后取平均值[10]。

1.2.3 測定指標與方法

（1） 失重率。貯藏前與貯藏后的山藥樣品質量進行差值計算，算出失重率。每組不同樣品取平均值。

（2） 褐變度。采用消光值法測定褐變度。將待測鮮切山藥樣品進行冰浴研磨，研磨加蒸餾水，勻漿離心5 min，在25 ℃下保溫5 min，于波長410 nm處測定上清液的吸光度A[11]。

（3） 多酚氧化酶（PPO） 活性。①酶液的提取。取待測鮮切山藥樣品，進行冰浴研磨，按1∶1 比例加入pH 值6.6 的磷酸緩沖液，4 ℃下以轉速10 000 r/min離心10 min，上清液即為粗酶液，吸出置于試管內待用。②酶活檢測。取pH 值6.6 的磷酸鹽緩沖液2 mL 加入1 mL 濃度為0.06 mol/L 的鄰苯二酚溶液，在30 ℃下恒溫5 min，然后加入0.1 mL 鮮切山藥PPO 酶液混和均勻，立即計時[12]。測波長410 nm 處的吸光度A410，每30 s 記錄1 次，記錄3 min，每分鐘改變0.001 記為一個酶活力單位（U）。

（4） 丙二醛（MDA） 含量。取待測鮮切山藥2 g，冰浴研磨，加入質量分數為10%的三氯乙酸5 mL，混合均勻，以轉速3 000 r/min 離心10 min，上清液與0.5%硫代巴比妥酸（TBA） 混合均勻，沸水浴30 min，冷卻后分別在波長450，532，600 nm 處測定吸光度A450，A532，A600[13]。結果計算：

（5） 菌落總數。菌落總數的測定按照GB 4789.2—2010 平板稀釋法，參考王博等人[14]菌落總數測定的注意事項。

（6） 感官評定。挑選5 名經過感官評定訓練的專業人士組成評定小組，對鮮切山藥樣品進行感官評分。

感官評價標準見表1。

表1 感官評價標準

1.2.4 貨架期模型的構建

（1） 動力學模型。化學反應動力學模型廣泛應用于食品加工過程中的變化，其中一級反應動力學模型應用最廣泛。一級動力學方程可以較好地體現貯藏品質指標變化與貯藏時間之間的關系，一級反應動力學方程[15-17]：

式中：A——樣品貯藏至第t 天時品質指標值；

A0——樣品的初始品質指標值；

k——樣品品質指標變化速率常數；

t——樣品貯藏天數（d）。

（2） Arrhenius 方程。Arrhenius 方程可以反映品質指標變化速率常數k 與熱力學溫度T 之間的關系，計算不同溫度下品質指標速率常數k，以lnk 對1/T作圖，擬合出斜率為-Ea/R，Y 軸截距為lnk0的線性方程，通過計算可以得出化學反應活化能Ea 和指前因子 k0。Arrhenius 方程：

式中：k——樣品品質指標變化速率常數；

k0——指前因子；

Ea——樣品貯藏品質指標變化反應的活化能，J/mol）；

R——氣體常數（8.3144J/mol·K）；

T——熱力學溫度（K）。

將一級反應動力學方程和Arrhenius 方程相結合，只要確定出樣品貯藏品質指標限值和貯藏溫度，便可對產品的貨架期進行理論預測。

（3） 品質指標貨架期預測模型的建立。將公式（1） 和公式 （2） 聯立可得：

式中：t——樣品的貯藏時間，d；

A——樣品貯藏至第t 天時的品質指標值；

A0——樣品的初始品質指標值；

k0——指前因子；

Ea——樣品貯藏品質指標變化反應的活化能，J/mol；

R——氣體常數，8.314 4 J/mol·K；

T——熱力學溫度（K）。

1.2.5 預測貨架期模型的評價

貨架期模型常采用相對誤差（RT）、偏差度（BF）及準確度（AF） 對模型的可靠性進行評價[18-19]，RT，BF，AF 分別表示為：

式中：n——試驗次數；

x1——貨架期預測值，d；

x2——貨架期實測值，d。

1.2.6 數據處理方法

采用Excel 2010 進行數據統計及偏差計算，3 次試驗取平均值。

2 結果與分析

2.1 山藥冰點

山藥泥溫度變化曲線見圖1。

圖1 山藥泥溫度變化曲線

由圖1 可知，經多次平行試驗得出山藥的冰點為-1.2 ℃。

2.2 不同溫度條件貯藏鮮切山藥失重率的變化

不同貯藏溫度對鮮切山藥失重率的影響見圖2。

圖2 不同貯藏溫度對鮮切山藥失重率的影響

由圖2 可知，4 個溫度下的鮮切山藥樣品失重率隨時間延長而升高，不同溫度對于失重率的影響差異較大。25 ℃時失重率變化最為明顯，2 d 時山藥樣品脫水皺縮，品質嚴重下降；4 d 完全皺縮不能食用。4 ℃和14 ℃貯藏期間，山藥樣品切面較干燥，失重率隨時間延長而上升。冰溫貯藏的山藥樣品失重率變化緩慢，山藥切面較為濕潤，第6 天仍保持較好的品質，無皺縮現象。相同的貯藏時間下，貯藏溫度越高失重率變化越為明顯，山藥品質下降越快。試驗證實冰溫貯藏有助于鮮切山藥水分的保持，可延緩山藥脫水皺縮，品質保持較好。

2.3 不同溫度條件貯藏鮮切山藥褐變度的變化

不同貯藏溫度對鮮切山藥褐變度的影響見圖3。

圖3 不同貯藏溫度對鮮切山藥褐變度的影響

由圖3 可知，鮮切山藥樣品褐變度隨貯藏時間延長而增加，不同貯藏溫度對褐變度影響差異較大。25 ℃時山藥樣品急速褐變，2 d 時即出現顏色不均，存在部分褐變，質地變軟等品質下降現象；4 d 時褐變嚴重不能食用。4 ℃和14 ℃下褐變度變化較為平緩，4 d 時出現小斑點，5 d 時出現質地變軟，有部分發生褐變。冰溫貯藏的樣品褐變度變化緩慢，質地堅硬，切面處無明顯褐變，品質較好。相同的貯藏時間，貯藏溫度越高褐變度越高。試驗證實冰溫貯藏可有效抑制褐變的發生，使鮮切山藥保持良好的感官品質。

2.4 不同溫度條件貯藏鮮切山藥多酚氧化酶活性（PPO） 變化

不同貯藏溫度對鮮切山藥多酚氧化酶活性的影響見圖4。

圖4 不同貯藏溫度對鮮切山藥多酚氧化酶活性的影響

PPO 是存在于植物組織中，與內囊體膜結合在一起的一種天然狀態下無活性的酶，在植物組織損傷后PPO 被激活，從而表現出一定的活性，因此通過監測PPO 的活性變化就可以確定組織損傷程度[20]。由圖4 可知，鮮切山藥的多酚氧化酶（PPO） 活性隨貯藏時間的延長，呈現先急速上升后緩慢升高再小幅度下降的趨勢。25 ℃時的酶活性較高，山藥組織損傷程度大；4 ℃、14 ℃、冰溫下貯藏的山藥樣品酶活性明顯上升后緩慢升高。冰溫下升高穩定后酶活變化不明顯。相同的貯藏時間，貯藏溫度越高，多酚氧化酶活性越高，25 ℃尤為明顯，冰溫條件下貯藏，酶活性最低。試驗證實，冰溫貯藏可以有效抑制多酚氧化酶活性，減少鮮切山藥組織損傷，能較好地保持鮮切山藥的品質，維持其食用價值。

2.5 不同溫度條件貯藏鮮切山藥丙二醛（MDA） 含量的變化

不同貯藏溫度對鮮切山藥丙二醛含量的影響見圖5。

圖5 不同貯藏溫度對鮮切山藥丙二醛含量的影響

現代生物學研究表明，丙二醛（MDA） 是膜質過氧化的產物。植物組織內丙二醛含量越高，說明植物細胞膜質過氧化程度越高，細胞膜受到的傷害越嚴重，所以MDA 是細胞衰老的重要標志[21]。由圖5可知，鮮切山藥中丙二醛含量隨著貯藏時間的延長不斷升高，25，14 ℃下貯藏的山藥樣品丙二醛增幅較快、含量較高。冰溫和4 ℃貯藏時，MDA 含量接近，增幅逐漸變小趨于穩定。相同貯藏時間時，溫度越高丙二醛含量越高，漲幅越大。試驗證實貯藏溫度對丙二醛含量影響較大，適宜的低溫貯藏很好地抑制了鮮切山藥中MDA 含量的上升，延緩組織細胞衰老，其中冰溫貯藏效果最佳。

2.6 不同溫度條件貯藏鮮切山藥感官評分的變化

不同貯藏溫度下鮮切山藥感官評分的變化見圖6。

圖6 不同貯藏溫度下鮮切山藥感官評分的變化

由圖6 可知，感官評分隨著貯藏時間的延長呈下降趨勢，25 ℃貯藏下，鮮切山藥感官評分變化最為明顯，幾乎呈直線下降趨勢，此溫度下山藥快速脫水變干，期間伴隨嚴重褐變，4 d 時已出現明顯的腐爛情況，第2 天就已無法達到食用的要求。14 ℃和4 ℃貯藏下，開始褐變和脫水現象較為緩慢，但在第4，5 天時感官評分降到不能食用的程度。冰溫貯藏下的山藥，在一定的時間內能保持山藥的新鮮度，山藥切面仍呈乳白色，有正常山藥的滋味和氣味，較好地保持了鮮切山藥的食用品質。

2.7 不同溫度條件貯藏鮮切山藥菌落總數的變化

不同貯藏溫度對菌落總數的影響見圖7。

圖7 不同貯藏溫度對菌落總數的影響

新鮮山藥組織結構被破壞，自然抵抗力降低，切分表面不僅為微生物的繁殖創造了環境，還為微生物的生長提供了充足的水分和營養。由圖7 可知，相同貯藏時間下，貯藏溫度越高菌落總數越大。25 ℃貯藏溫度下，細菌急速生長繁殖，3 d 已不具備食用品質。14 ℃時菌落總數變化趨勢與25 ℃時大致相同，但細菌生長速率有所減緩。冰溫和4 ℃下的鮮切山藥樣品菌落總數變化不明顯，總體維持較低水平。試驗證實，冰溫貯藏可以顯著降低微生物的生長繁殖速度，減少酶促代謝，從而延長貨架期。

2.8 鮮切山藥品質指標貨架期模型建立

建立感官評分、失重率、褐變度、PPO 活性、MDA 含量隨貯藏溫度變化的動力學模型，為預測鮮切山藥貨架期及控制鮮切山藥品質提供可靠依據。首先構建感官評分和品質指標之間的回歸方程，求出Pearson 相關系數。

感官評分和理化指標之間的Pearson 相關系數見表2。

表2 感官評分和理化指標之間的Pearson 相關系數

由表2 可知，褐變度、MDA 與感官評分回歸方程的Pearson 相關系數分別為0.968，0.974，高于0.950，擬合性較好，所以選擇MDA 含量與褐變度這2 個品質指標來預測鮮切山藥貨架期較為適宜。

2.8.1 MDA 含量品質指標的貨架期預測模型

不同溫度下鮮切山藥MDA 含量隨貯藏時間變化的回歸方程見表3。

表3 不同溫度下鮮切山藥MDA 含量隨貯藏時間變化的回歸方程

由表3 可知回歸方程的R2均大于0.9，隨后建立MDA 含量指標下lnKB和1/T 的線性方程，得到方程 lnKB=-2 812.2/T+9.483 9（R2=0.962 4），即 EA=23 381.755 68 J/mol，k0=13 146.357，帶入貨架期預測模型公式，即

根據食品安全國家標準，食品中丙二醛限量為0.1 mg/kg ，即 1.39 μmol/g，所以以 MDA 指標預測貨架期的模型公式為

2.8.2 褐變度品質指標的貨架期預測模型

不同溫度下鮮切山藥褐變度隨貯藏時間變化的回歸方程見表4。

表4 不同溫度下鮮切山藥褐變度隨貯藏時間變化的回歸方程

由表4 可知回歸方程的R2均大于0.94，得到方程 lnKB=-6 582.8/T+22.543（R2=0.950 5），即 EA=54 732.032 32 J/mol，k0=6 170 217 959.94，可得：

因為鮮切蔬菜是近年新興的即食性食品，所以國家對其褐變度指標并未出臺相關限量要求，經查閱相關資料得山藥褐變度終止值為1.27，所以以褐變度為品質指標預測貨架期的模型公式為：

2.9 預測貨架期模型的評價

選取鮮切山藥樣品在冰溫下的貨架期實測值驗證貨架期模型的準確性。偏差度（BF） 和準確度（AF） 可以作為特征指標評價建立的貨架期預測模型的可靠性。表5 為冰溫下的相對誤差、偏差度和準確度。Ratkowsky D A 等人[22]研究表明，當 0.90＜BF＜1.05 時模型最好；0.70＜BF＜0.90 或 1.05＜BF＜1.15 時模型可以被接受，否則模型不可靠。準確因子AF 越大說明準確性越低，預測值與實測值的差距越大，AF 值等于1 則表示預測值和實際值完全吻合。

冰溫下貨架期模型相對誤差（RT）、偏差度（BF） 和準確度 （AF） 見表 5。

表5 冰溫下貨架期模型相對誤差（RT）、偏差度（BF） 和準確度（AF）

由表5 可知，以MDA 含量為品質指標預測的貨架期模型要優于褐變度，偏差度和準確度更接近于1，進一步說明了該貨架期模型可以很好地反映品質指標的變化，可靠地用來預測鮮切山藥貨架期。

3 結論

鮮切山藥樣品感官評分隨貯藏時間的延長而減小，貯藏溫度越高品質指標變化越明顯，越不利于貯藏食用。試驗得出鮮切山藥樣品在冰溫貯藏下可以維持良好的品質，無萎縮、無黑斑，貯藏11 d 仍可達到食用標準。基于上述數據，試驗利用品質指標模擬了貨架期方程，R2均大于0.9，其中MDA 含量的貨架期預測方程BF，AF=0.90 擬合度較好、準確度高，該模型可以很好地監測鮮切山藥在貯藏過程中的品質變化和安全性。褐變度指標的預測方程處于可以接受的范圍內，同樣可應用到實際生產中。試驗證實了冰溫貯藏技術在鮮切山藥樣品貯藏方面的可行性，貨架期的預測又為冰溫貯藏技術提供了可靠的理論依據，該技術同樣可應用于其他食品，在食品貯藏方面具有良好的應用前景。