UV-C照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山營養品質的影響

劉容，韋云伊，孫衛東，崔媛媛

（1.南寧學院機電與質量技術工程學院，廣西南寧530200；2.廣西大學輕工與食品工程學院，廣西南寧530004）

淮山是薯蕷科薯蕷屬的多年生莖蔓生草本植物的塊莖，又名薯蕷、山藥、懷山藥、山芋、山薯等。淮山不僅是營養價值很高的食材，而且淮山中富含活性物質，使其具有降低血糖[1-2]、提高免疫力[3]、抗氧化[4-5]、調節腸胃[6]、強化肝腎功能[7]等功效。但淮山由于攜帶不方便，去皮麻煩并產生易過敏的黏液質，影響其廣泛食用。

鮮切淮山通過清洗、去皮、切分、護色、殺菌和包裝等工序，具有可食率100%，攜帶方便，節省時間等優點，深受消費者的喜愛[8]。但是鮮切淮山極容易發生褐變，營養物質損失，感染微生物，其食用品質受到影響。大量研究表明，UV-C 照射技術[9-11]與殼聚糖涂膜[12-15]具有安全、經濟、簡單等良好的保鮮特性，被廣泛應用于果蔬的保鮮。本文在研究UV-C 照射與殼聚糖涂膜協同處理鮮切淮山保鮮效果的基礎上，從營養角度探究這兩種保鮮技術協同處理對鮮切淮山對其營養品質的影響，為鮮切淮山的保鮮技術的選擇與綜合效果評價提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

淮山：產于廣西南寧市邕寧區那樓鎮，在樣品處理實驗室通風陰涼處放置1 h 后，用保鮮膜包裹，放置4 ℃的冰箱中保存，備用。苯酚、高氯酸、碘化鉀、碘酸鉀、可溶性淀粉：天津博迪化工股份有限公司；蒽酮、考馬斯亮藍G-250、牛血清蛋白（生化試劑）：天津市科密歐化學試劑有限公司；以上均為分析純。

1.1.2 儀器與設備

WYA-2S 數字阿貝折光儀：上海精密科學儀器有限公司；TA-XT plus 質構儀：英國Stable Micvo 公司；UV-1100 紫外可見光分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；DGJ-10 真空冷凍干燥機：上海喬楓實業有限公司；Hema-TGL-18R 冷凍高速離心機：珠海黑馬醫學儀器有限公司；SHZ-82A 水浴恒溫振蕩器：金壇市醫療儀器廠；TUV G30 T8 低壓汞蒸汽紫外殺菌燈管：飛利浦（中國）投資有限公司。

1.2 方法

1.2.1 鮮切淮山的制備

新鮮淮山（4.0 ℃冷藏）→清水洗凈→去皮、去頭、去尾→切分成厚度為5.0 mm 薄片，待用。

1.2.2 鮮切淮山的保鮮處理

1）UV-C 照射光源：低壓汞蒸汽紫外殺菌燈管長92 cm，直徑2.8 cm，輸出功率為30 W，發射短波紫外輻射，其值為253.7 nm。將該紫外殺菌燈管固定于無菌操作臺，在燈管正下方布置臺面，使臺面距離燈管中心的垂直距離為15 cm，用紫外照度計測得在該距離的短波紫外照射強度為0.828 mW/cm2。根據UV-C 的照射劑量（kJ/m2）=照射強度（mW/cm2）×照射時間/100。本研究中照射時間為360 s，其照射劑量為3.0 kJ/m2。

2）UV-C 照射處理+殼聚糖涂膜處理：鮮切淮山→置于UV-C 燈管下方照射180 s→翻轉淮山片，照射另外一面180 s→置于1.0%的殼聚糖溶液浸泡2 min→撈出、瀝干→紙托盤與保鮮膜包裝→放置于4 ℃冰箱中儲藏→于第0、3、6、9、12 天測相關指標。每個處理做3 個平行。

3）對照試驗：鮮切淮山→紙托盤與保鮮膜包裝→放置于4 ℃冰箱中儲藏→于第0、3、6、9、12 天測相關的生理指標。每個處理做3 個平行。

1.2.3 測定指標及方法

1.2.3.1 總可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量測定

取5.0 g 鮮切淮山放入研缽中研磨至勻漿狀，再轉入到離心管中離心15 min（8 000 r/min）后取汁液用阿貝折光儀測定TSS 含量。

1.2.3.2 多糖含量測定

將鮮切淮山片在-20 ℃溫度下冷凍干燥，研磨成粉末狀。稱取一定質量的淮山粉末，以1∶10（質量比）加入蒸餾水，在85 ℃，pH 值為8～9 條件下浸提1 h。稱取20 g 的淮山濃漿置于離心管中，離心（12 000 r/min，22 ℃）15 min。取上清液，加入20 mL 的70%乙醇中，搖勻，離心（12 000 r/min，22 ℃）15 min。吸出上清液，將沉淀物冷凍干燥即得到淮山的粗多糖。加入20 mL 的去離子水溶解該粗多糖，即得到待測多糖提取液[16]。

以葡萄糖為標準物質，做標準曲線試驗，以葡萄糖濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，作圖得到標準曲線：y=0.006 7x-0.014 9，R2=0.996 4。

用移液槍移取多糖提取液0.6 mL 加入到10 mL的試管中，加入50 g/L 的苯酚溶液1.2 mL，混合均勻，再加入5 mL 的濃鹽酸，定容至刻度，振蕩混合均勻。靜置5 min，在85 ℃水浴加熱15 min，冷卻至室溫（25 ℃）后，放置30 min，以蒸餾水作空白對照，在波長490 nm 處測定吸光度。根據標準曲線計算多糖濃度，從而計算鮮切淮山中的多糖含量。

1.2.3.3 VC含量測定

VC含量的測定采用碘滴定法，參照陸仙英的方法，有所改動[17]。稱取10 g 鮮切淮山置于研缽中，加入2%鹽酸10 mL，研磨至勻漿狀，全部轉移到50 mL 的容量瓶中，用鹽酸清洗研缽，并倒入容量瓶中，定容至刻度線。混合均勻后過濾以待用。吸取5 mL 上述待測液加入到50 mL 的錐形瓶中，并加入0.5 mL 1%的KI溶液，2 mL 0.5%淀粉溶液。再加入蒸餾水2.5 mL 使混合液總體積達10 mL。用0.001 mol/L KIO3溶液滴定，同時不斷晃動錐形瓶，微藍色褪去時，停止滴定。記錄所用的KIO3的體積。每組做3 個平行，計算平均值。VC含量的計算按照公式進行。

式中：w 為樣品中的VC含量，%；V 為滴定時所用的KIO3的體積，mL；0.088 為1 mL 的0.001 mol/L KIO3溶液相當于的VC毫克數，mg/mL；B 為滴定的待測液的體積，mL；a 為樣品克數，g；b 為制成樣品液的總體積，mL。

1.2.3.4 淀粉含量測定

稱取1 g 鮮切淮山，研磨至勻漿，加入30 mL 蒸餾水，100 ℃煮沸15 min，冷卻，過濾，收集濾渣。加20 mL熱的蒸餾水，再放入沸水中煮沸15 min，加入濃度為9.2 mol/L 高氯酸2 mL，提取15 min 后，冷卻至室溫（25 ℃），混合均勻，用濾紙過濾，將濾液轉移到50 mL的容量瓶中，蒸餾水定容至刻度。取0.1 mL 的濾液、加0.9 mL 的蒸餾水，再加4 mL 的蒽酮硫酸試劑，迅速冷卻，再放入沸水煮沸10 min 后，冷卻至室溫（25 ℃），在波長620 nm 處測定吸光值[18]。

1.2.3.5 可溶性蛋白質含量測定

可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍方法測定，參考陸仙英[17]的方法，稍作改動。

1）標準蛋白質溶液的配制：稱取牛血清蛋白10 mg，加蒸餾水溶解，倒入100 mL 的容量瓶中定容。配制成0.1 mg/mL 的蛋白質標準溶液。

2）考馬斯亮藍溶液的配制：稱取考馬斯亮藍（G-250）100 mg，加入50 mL 50%的乙醇溶液溶解，再加入85%的磷酸100 mL，全部轉移到1 000 mL 的容量瓶中定容至刻度，避光儲存以備用。

3）標準曲線的制作：分別吸取0.1 mg/mL 的蛋白質標準溶液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 到6 支試管中，分別加入1.0、0.8、0.6、0.4、0.2、0.0 mL 的蒸餾水，蛋白質標準溶液的濃度分別為0、20、40、60、80、100 μg/mL。分別加入5 mL 考馬斯亮藍溶液，混合均勻，靜置2 min后，在595 nm 處測定吸光度。y=0.002 5x+0.003 9，R2=0.999 3。

4）蛋白質提取液配制：稱取2 g 鮮切淮山樣品，置于研缽中，加入10 mL 的蒸餾水研磨至勻漿狀，冷凍離心（4 ℃，12 000 r/min）20 min，取上清液用于蛋白質含量的測定。

5）樣品測定：吸取1.0 mL 待測液加入試管中，加入考馬斯亮藍溶液5 mL，混合均勻，靜置2 min 后，在波長595 nm 處測定吸光度。每個樣品做3 個平行。根據標準曲線計算樣品的蛋白質含量。

1.3 數據處理與分析

每個樣品重復3 次，試驗數據以平均值±標準差表示。采用Orign8.0 軟件作圖，采用SPSS 19.0 軟件進行顯著性差異分析。

2 結果與分析

2.1 UV-C 照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山可溶性固形物含量的影響

短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山可溶性固形物含量的影響見圖1。

圖1 短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山可溶性固形物含量的影響Fig.1 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on TSS content of fresh-cut Chinese yam

由圖1 可知，可溶性固形物含量在儲藏過程中先增加后減少。在儲藏初期，由于淀粉等多糖水解，生成部分單糖，因此可溶性固形物含量增加。在儲藏后期，由于鮮切淮山的呼吸作用等代謝，單糖底物等被消耗掉，可溶性固形物的含量開始下降。短波紫外照射和殼聚糖涂膜處理后鮮切淮山含量高于對照組。可溶性固形物含量的下降與組織細胞中的糖酵解有一定的相關性，而糖酵解過程中重要酶是磷酸果糖激酶[19]，因此推斷可能是短波紫外照射抑制了磷酸果糖激酶的活性，從而減弱糖酵解作用。同時，殼聚糖涂膜抑制了淮山的代謝速率，減少可溶性固形物含量的下降。

鮮切淮山可溶性固形物含量變化的方差分析見表1。

表1 鮮切淮山可溶性固形物含量變化的方差分析Table 1 Analysis of variance of TSS content in fresh-cut Chinese yam

表1 對不同貯藏條件下淮山可溶性固形物含量的變化進行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，試驗中FA=16.5> F0.05（4，9），即貯藏時間對淮山可溶性固形物含量具有顯著的影響；FB=12.25>F0.05（1，9），短波紫外照射與殼聚糖涂膜協同處理對淮山中可溶性固形物含量有顯著的影響。

2.2 UV-C 照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山多糖含量的影響

短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮作用對鮮切淮山多糖含量的影響見圖2。

圖2 短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮作用對鮮切淮山多糖含量的影響Fig.2 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on polysaccharide content of fresh-cut Chinese yam

淮山中的多糖是淮山重要的營養物質和功能成分。淮山多糖有增加抵抗力、降低血糖、抗腫瘤、抗菌等很多藥理功能[4，20]。Yang W 等通過對比淮山多糖和VC對羥基自由基和過氧游離自由基的清除能力發現，多糖對自由基的清除能力與VC有同樣的趨勢，隨著濃度的增加，清除自由基的能力越來越強[21]。山藥多糖主要由葡萄糖、甘露糖、半乳糖、阿拉伯糖和鼠李糖5 種單糖組成[22]。如圖2 所示，鮮切淮山中的多糖含量隨著貯藏時間的延長，不斷下降。短波紫外照射和殼聚糖協同處理的鮮切淮山中的多糖含量始終高于對照組。因此短波紫外和殼聚糖涂膜可以延緩鮮切淮山中多糖含量的下降，從而保留淮山中重要的營養物質，保持淮山的功能特性。

鮮切淮山多糖含量變化的方差分析見表2。

表2 對不同貯藏條件下淮山多糖含量的變化進行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，試驗中FA=11.323 8> F0.05（4，9），即貯藏時間對淮山多糖含量具有顯著的影響；FB=5.716 6>F0.05（1，9），短波紫外照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對淮山中多糖含量有顯著的影響。

2.3 UV-C 與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山VC 含量的影響

短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山VC含量的影響見圖3。

表2 鮮切淮山多糖含量變化的方差分析Table 2 Analysis of variance of polysaccharide content in fresh-cut Chinese yam

維生素C 是鮮切淮山中重要的營養元素之一。在淮山清洗以及切分的過程當中，極容易造成維生素C的氧化和流失。由圖3 可知，在貯藏期間，鮮切淮山中的維生素C 的含量快速下降。由于切分，去皮等操作使淮山中維生素C 更多的暴露于空氣中，被氧氣氧化。殼聚糖涂膜可以有效阻隔氧氣侵入淮山組織，從而可以保護維生素C 不被氧化。同時，短波紫外照射會抑制氧化酶的活性，從而延緩鮮切淮山中維生素C含量因氧化作用而導致的下降。

鮮切淮山VC含量變化的方差分析見表3。

表3 對不同貯藏條件下淮山VC含量的變化進行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，試驗中FA=114.249 5>F0.05（4，9），即貯藏時間對淮山VC含量具有顯著的影響；FB=15.999 2>F0.05（1，9），短波紫外照射與殼聚糖涂膜協同處理對淮山中VC含量具有顯著的影響。

2.4 UV-C 照射與殼聚糖涂膜協同處理對鮮切淮山淀粉含量的影響

短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮對鮮切淮山的淀粉含量的影響見圖4。

新鮮淮山中淀粉的含量為12.20%～9.97%[23]，淮山淀粉分子量小，聚合度低，支鏈淀粉的含量較高[24]，且淀粉糊具有凝膠性、彈性大，抗老化性強，熱穩定性和凍融穩定性高等良好的理化性質，被廣泛用于開發飲料，脂類代替品[25]，強化營養代餐米粉等。因此，淀粉含量是淮山重要的營養品質指標之一。由圖4 可以看出，在貯藏期間，鮮切淮山的淀粉含量在不斷下降。這是由于淀粉部分轉化為單糖用于供給鮮切淮山的呼吸作用。3.0 kJ/m2的UV-C 照射和1.0%殼聚糖涂膜協同處理的鮮切淮山含量始終高于對照組。因此，兩種方法協作處理有利于鮮切淮山保持較高的淀粉含量。古爭艷[26]通過用0.5%的氯化鈣處理山藥，也起到了保持淀粉含量的作用。

鮮切淮山淀粉含量變化的方差分析見表4。

表4 鮮切淮山淀粉含量變化的方差分析Table 4 Analysis of variance of starch content in fresh-cut Chinese yam

表4 對不同貯藏條件下淮山淀粉含量的變化進行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05 下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，試驗中FA=37.581 7>F0.05（4，9），即貯藏時間對淮山淀粉含量具有顯著的影響；FB=7.555 5>F0.05（1，9），短波紫外照射與殼聚糖涂膜協同處理對淮山中淀粉含量有顯著的影響。

2.5 UV-C 照射與殼聚糖涂膜保鮮處理對鮮切淮山可溶性蛋白質含量的影響

短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮對鮮切淮山的可溶性蛋白含量的影響見圖5。

圖5 短波紫外線照射與殼聚糖涂膜保鮮對鮮切淮山的可溶性蛋白含量的影響Fig.5 Effect of UV-C irradiation combined with chitosan coating on soluble protein content of fresh-cut Chinese yam

可溶性蛋白是果蔬細胞生理代謝的物質基礎，細胞中的復雜的酶體系主要由非膜結合的蛋白體系構成。可溶性蛋白質合成與減弱在一定程度上反應果蔬細胞的衰老過程。在整個貯藏期間，鮮切淮山中的可溶性蛋白的含量呈先下降后上升的趨勢。在貯藏前期，可溶性蛋白質含量下降，主要是鮮切淮山的新陳代謝和能量消耗造成蛋白質被降解所致。貯藏后期，可溶性蛋白質含量反而增加，可能與細胞中衰老DNA和RNA 等的合成有關[18，26]。試驗組的可溶性蛋白質在整個貯藏期間都高于對照組，尤其是在貯藏3 d 時，試驗組的可溶性蛋白質含量為85.5 mg/100 g FW，高出對照組34.2%。一方面原因是對淮山進行UV-C 照射和殼聚糖涂膜處理抑制的鮮切淮山的新陳代謝速率，推遲了蛋白質的降解，延緩了細胞的衰老；另一個方面，也可能與UV-C 照射引起的應激保護反應有關[27-28]。

鮮切淮山可溶性蛋白質含量變化的方差分析見表5。

表5 鮮切淮山可溶性蛋白質含量變化的方差分析Table 5 Analysis of variance of soluble protein content content in fresh-cut Chinese yam

表5 對不同貯藏條件下鮮切淮山可溶性蛋白質含量的變化進行了方差分析，查F 分布，在水平α=0.05下，F0.05（4，9）=3.62，F0.05（1，9）=5.12，試驗中FA=17.062 1>F0.05（4，9），即貯藏時間對淮山可溶性蛋白質含量具有顯著的影響；FB=5.488 8>F0.05（1，9），短波紫外照射與殼聚糖涂膜協同處理對淮山中可溶性蛋白質含量有顯著的影響。

3 結論

隨著貯藏時間的延長，鮮切淮山的營養品質在不斷下降。在貯藏初期，由于多糖的水解，可溶性固形物含量上升，后期呼吸作用將大量的可溶性固性物代謝，可溶性固形物的含量開始下降。而殼聚糖涂膜和短波紫外照射使鮮切淮山保持相對高的可溶性固形物含量。作為鮮切淮山中重要的功能性成分和營養成分，多糖、維生素C、淀粉在整個貯藏期間，含量持續下降，殼聚糖涂膜和短波紫外照射處理后的鮮切淮山的多糖含量始終高于對照組。可溶性蛋白質在貯藏期間，含量先下降至最低，又緩慢增長。殼聚糖涂膜和短波紫外處理推遲了可溶性蛋白質的下降，延緩了鮮切淮山的衰老。因此兩種保鮮方法協同處理，有利于鮮切淮山保持相對高的營養品質。