切段對韭菜貯藏品質及抗氧化活性的影響

賈麗娥,馬 越,王 丹,史君彥,季延海,謝 龍,王艷萍,趙曉燕,*

(1.北京市農林科學院蔬菜研究中心,北京市果蔬農產品保鮮與加工重點實驗室, 農業農村部蔬菜采后處理重點實驗室,北京 100097; 2.北京市農林科學院蔬菜研究中心,農業農村部都市農業華北重點實驗室,北京 100097; 3.北京市農林科學院蔬菜研究中心,農業農村部華北地區園藝作物生物學 與種質創制重點實驗室,蔬菜種質改良北京重點實驗室,北京 100097)

韭菜(AlliumtuberosumRottler. ex Spreng.)富含多種營養物質,有一定的保健功效,深受大眾喜愛[1-2]。隨著人們生活水平的提高,營養、方便的鮮切蔬菜走入千家萬戶,成為蔬菜產業中的“新貴”[3-4]。韭菜加工的韭菜段,是炒食和各種配菜的方便食材,極大的滿足了都市人們的生活需求,因此市場潛力優異。然而葉菜類蔬菜本身不耐存放,鮮切加工中的機械傷害加劇了呼吸作用和代謝反應,引發一系列生理生化變化,如變色、變味、衰老等,使新鮮產品失去了色、香、味,大大降低了鮮切產品的食用和商品價值[5-6]。

目前,國內學者對韭菜采后的研究集中在貯藏方式與品質變化[7-10]、藥劑處理對品質和抗氧化酶的影響[11-12]以及紫外線照射對活性氧代謝相關酶的影響上[5]。國內外對蔥屬鮮切蔬菜做出了研究報道,比如:鮮切南歐蒜的風味[13-14],切割長度和貯藏溫度對韭蔥的品質影響[15],殺菌劑對鮮切小蔥的微生物和品質研究[16],藥劑處理對鮮切洋蔥酚類化合物的含量,抗氧化能力和微生物數量的影響[17]以及消毒劑與包裝氣體成分之間的相互作用對鮮切洋蔥安全性和質量的影響[18]等,但對鮮切韭菜風味和品質的研究還未見報道。

因此,本文在模擬家庭貯藏條件下(溫度28±1 ℃,相對濕度50%±5%環境下),研究鮮切對韭菜貯藏期間的風味、營養品質以及抗氧化相關指標的影響,明確韭菜段的最佳食用期限,以期為鮮切韭菜貯藏保鮮及流通提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

韭菜‘791’頭茬韭菜,生長期35 d,清晨采收于北京市農林科學院蔬菜研究中心溫室,選取長短粗細均勻,無機械損傷和病蟲害的新鮮韭菜,立即運回實驗室;氯化鈉、碳酸氫鈉、硫代硫酸鈉分析純 北京化工廠;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉分析純 天津市永晟精細化工有限公司;2,6-二氯酚靛酚溶液、考馬斯亮藍G-250、乙醇溶液、抗壞血酸、硫酸、草酸、磷酸、丙酮分析純 西隴化工股份有限公司。

BSA224S-CW型電子分析天平 愛來寶(濟南)生物技術有限公司;PEN3型電子鼻 Airsense德國公司;UV-1800系列紫外可見分光光度計 日本島津公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 將鮮切實驗室消毒、通風后,測定環境溫度為28±1 ℃、相對濕度為50%±5%。將經挑選的韭菜先用清水洗掉表面污物,再用無菌水漂洗干凈,然后置于瀝水籃中自然瀝干,至韭菜表面無多余水分。將其中一部分用鋒利鋼刀切分成長度3～4 cm小段,另一部分完整韭菜作為對照,將切好的韭菜段和完整韭菜分別稱取250±0.5 g/袋放于聚乙烯袋中包裝(長29.3 cm、寬20.3 cm、厚55 μm),挽口橡皮筋扎緊后,在溫度28±1 ℃、相對濕度50%±5%的鮮切貯藏室貯存4 d,處理組和對照組分別做15個平行(即每個樣品15袋),分別在0、1、2、3、4 d取樣測定相關品質指標。試驗重復3次,結果取平均值。

1.2.2 風味檢測 利用PEN3電子鼻測定,該電子鼻的傳感器陣列由10個不同的金屬氧化物傳感器組成,根據傳感器接觸到樣品揮發物后的電導率G與傳感器經過標準活性炭過濾氣體的電導率G0的比值進行數據處理和模式識別,其敏感性為1 mL/m3[19]。傳感器對某一大類物質響應顯著,具體見表1。將含有250±0.5 g樣品的包裝袋固定好,直接將進樣針頭插入樣品袋,采用頂空吸氣法進行電子鼻檢測分析,每個樣品平行測定3次,每次測完用透明膠帶將針孔封住。測定參數設置為:樣品準備時間5 s;進樣流量500 mL/min;樣品測試時間200 s;傳感器清洗時間80 s;自動調零時間5 s。根據獲得每個時間點樣本的信息數據,取3個平行樣本每個傳感器比較穩定的最大響應平均值,建立特征雷達圖。

表1 PEN3型便攜式電子鼻傳感器性能Table 1 Performance of 10 sensors for PEN3 portable electronic nose

1.2.3 感官評定 由6名專業人士組成感官品質評定小組,男女比例為1∶1,在貯藏期間對鮮切韭菜段的每個樣品從色澤、風味和口感等進行整體分級、評分,評定方法參照文獻[5,20]的方法,結合韭菜自身特點進行修改,具體標準見如表2。

表2 感觀品質評定標準Table 2 Sensory quality standard of Chinese chives

1.2.4 營養指標變化

1.2.4.1 VC含量的測定 參考趙曉梅等[21]的方法并稍作修改,稱取5 g樣品,加入5 mL偏磷酸,冰浴研磨成漿,取勻漿后樣品2 g,用偏磷酸定容至25 mL,4 ℃、13000 r/min離心20 min,取上清液10 mL,用2,6-二氯酚靛滴定。滴定過程中為避免葉綠素對其測定結果的干擾,加1 mL氯仿,以氯仿層呈現淡紅色且15 s內不消失為止。

1.2.4.2 葉綠素含量測定 參照Shi等[22]的方法并稍作修改,用丙酮和乙醇的混合溶液(V∶V=2∶1)作為提取液,采用紫外-可見分光光度計法,在645和663 nm處測定吸光值,并計算葉綠素的含量。

人的需求的無限性和資源的有限性是貫穿人類社會生活的一對基本矛盾，〔2〕公共決策機制就是通過公共政策的制定和實施，實現對公共資源的權威性分配，改善社會利益沖突的局面，維護國家的穩定。它是有關公共決策活動的運行過程和工作方式，以及在此基礎上所形成的相關規則和制度體系。在這個規則和制度體系中，至少應包括公共決策主體、公共決策權力、公共決策規則和公共決策途徑這些基本要素。〔3〕公共決策機制建立在一定的政治制度基礎上，由包括參與機制、表達機制、表決機制、權力監督機制和問責機制等一系列子機制和運作原則構成。

1.2.4.3 總酚和類黃酮含量 參考曹健康等[23]方法適當修改,取0.5 g樣品,加入5 mL經過預冷濃度為1%的HCl-甲醇溶液,充分研磨至均漿提取,然后于4 ℃下13000 r/min離心20 min,收取上清液待用。以1%的HCl-甲醇溶液作空白參比調零,取濾液分別于波長280 nm(總酚)和325 nm(類黃酮)處測定溶液吸光度值,重復三次。用不同濃度的沒食子酸制作標準曲線,計算總酚含量,用不同濃度的蘆丁制作標準曲線,計算類黃酮含量。

1.2.5 相關酶活性變化

1.2.5.1 過氧化物酶(POD)活性 參考曹健康等[23]方法測定,稱取1 g樣品于研缽中,加入5 mL提取緩沖液,冰浴研磨成漿,然后轉入離心管中于4 ℃、13000 r/min離心30 min,收集上清液,低溫保存備用。取一支試管,加入0.3% H2O21 mL,0.2%愈創木酚0.9 mL,pH7.8磷酸鹽緩沖液(PBS)1 mL和酶液0.1 mL,采用紫外分光光度計測定470 nm處吸光值。以每克果蔬鮮樣每分鐘吸光度變化值增加1為1個POD活性單位,根據公式進行計算,結果以U/g表示。

式中:ΔOD470為反應混合液在470 nm處吸光度的變化值;V表示供試品溶液體積,mL;Vs為測定時所取樣品提取液體積,mL;m表示取樣量,g。

式中:ΔOD240為反應混合液在240 nm處吸光度的變化值;V表示供試品溶液體積,mL;Vs為測定時所取樣品提取液體積,mL;m表示取樣量,g。

1.2.5.3 抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性 采用Wang等[25]的方法測定。樣品組織用5 mL 0.1 mol/L pH7.5的PBS緩沖液提取,冰浴研磨成漿,然后轉入離心管中于4 ℃、13000 r/min離心30 min,上清液為粗酶提取液,取一支試管,加入2 mmol/L H2O20.3 mL、50 mmol/L pH7.5 PBS 2.6 mL和酶液0.1 mL,用紫外分光光度計測定290 nm處吸光值。每克果蔬鮮樣每分鐘吸光度變化值增加1為1個APX酶活性單位,根據公式進行計算,結果以U/mg表示。

式中:ΔOD290為反應混合液在290 nm處吸光度的變化值;V表示供試品溶液體積,mL;Vs為測定時所取樣品提取液體積,mL;m表示取樣量,g。

1.3 數據處理

所有實驗均重復3次,采用Excel 2019進行基礎數據整理,應用SPSS 2013進行顯著性分析,OriginPro 9.0進行軟件繪圖,結果為3次實驗的均值。

2 結果與分析

2.1 切段對韭菜風味和外觀品質的影響

圖1 切段對韭菜貯藏期間風味物質的影響Fig.1 Effect of cutting segments on flavor components of chives during storage

圖1是韭菜段和完整韭菜不同貯藏時間電子鼻傳感器平均值制作的雷達圖。電子鼻的10個傳感器對韭菜段和整顆韭菜風味變化均有響應,不同傳感器的響應值各不相同,以2號W5S、7號W1W和9號W2W最為明顯,這表明利用PEN3電子鼻檢測韭菜風味是可行的。比較韭菜段和完整韭菜在常溫貯藏期間雷達圖的變化規律發現,相較于完整韭菜,鮮切韭菜2號、7號和9號傳感器初始值即刻增加,結合感官評定(圖2),切段的韭菜會即刻釋放出韭菜特有的辛香味,此時韭菜段的風味雷達圖與完整韭菜差別最大。之后,隨著貯藏時間的延長,韭菜段的辛香味逐漸變淡,相對應的雷達圖的外形和面積也在逐步發生變化,說明韭菜的揮發性物質的構成發生了一定的變化,但是在貯藏期1～4 d韭菜段與完整韭菜圖形相似,說明常溫貯藏條件下,韭菜段與完整韭菜釋放出同樣的揮發性物質,但揮發性物質構成的變化速率有所改變,主要表現為1～3 d內減緩,第4 d增加。根據表1可知,2號W5S主要對氮氧化物靈敏、7號W1W主要對硫化物靈敏,9號W2W對芳香成分和有機硫化物靈敏,而韭菜特征辛辣味成分主要包括反甲基丙烯基二硫醚、烯丙基異丙基二硫醚、2-乙烯基-4H-1,3-二噻烯、反丙烯基烯丙基硫醚、順丙烯基烯丙基硫醚等17種硫醚類物質[26-27],這17種物質因此正好是電子鼻2號、7號、9號傳感器所對應的敏感物質。這些關鍵性風味成分隨著時間發生改變,比如辛辣味的關鍵成分之一順丙烯基烯丙基硫醚隨著貯藏時間延長,會變成反丙烯基烯丙基硫醚,而反丙烯基烯丙基硫醚會使韭菜產生酸臭味。結合感官評定,第4 d的韭菜已經酸腐無法接受,韭菜段相比完整韭菜腐爛、酸臭嚴重,因此韭菜段第4 d雷達圖的變化速率突然增加。另外,反-1-甲基-3-丙烯基三硫醚和甲基硫代磺酸甲酯是韭菜酸臭味的關鍵成分[26],這些成分同樣是硫醚類物質,因此電子鼻檢測同樣是7號、9號和2號傳感器比較敏感。

圖2 切段對韭菜存貯期間的綜合感官評分的影響Fig.2 Effect of cutting segments on comprehensive sensory evaluation of chives during storage

感官品質是評價果蔬品質好壞的一個重要指標,也是最直觀的指標[4]。圖2,隨著貯藏時間的延長,韭菜段和完整韭菜的感官品質都表現為下降趨勢,整個貯藏期間,韭菜段的感官品質綜合評分始終顯著低于完整韭菜(P<0.001),且韭菜段的感官評分下降速率始終高于完整韭菜。結合圖1韭菜風味雷達圖,第1 d的韭菜段和完整韭菜雷達圖最為相似,此時韭菜段的風味、色澤以及口感依然在1級水平,對應評分8～10分之間,處于食用較佳期,第2 d韭菜段辛香風味變淡,并且伴隨著不愉快氣味的出現,雷達圖相對完整韭菜輪廓縮小,第3 d韭菜段出現了腐爛現象,葉菜類蔬菜一旦出現腐爛,色香味變差,評分低于5分,嚴重影響銷售和食用,因此鮮切韭菜段應該在不愉快氣味出現之前1 d內食用最佳,貨架期應該在腐爛出現之前,即:不能超過3 d。

2.2 切段對韭菜營養品質的影響

圖3 切段對韭菜在貯藏期間葉綠素、維生素C(VC)、總酚和類黃酮含量的影響Fig.3 Effects of cutting segments on chlorophyll,VC,total phenol and flavonoid contentsof chives during storage

葉綠素是衡量葉菜類新鮮程度的一個重要指標[28],由圖3可知,葉綠素含量在貯藏期間呈下降趨勢,新鮮韭菜的葉綠素含量約為0.33 mg/g,完整韭菜的葉綠素含量始終高于韭菜段,但是貯藏2 d內無顯著差異,室溫貯藏第3 d,完整韭菜和韭菜段葉綠素含量與初始值相比分別下降了6.89%和15.34%,可見韭菜段的損失率更大;在貯藏過程中會發生葉綠素的降解,蔬菜采后仍然進行著不可逆的衰老進程,在衰老進程中伴隨的就是葉綠素的迅速降解,因此一部分葉綠素最終降解為無熒光產物NCCS的線性無色四吡咯物質,從而失去綠色[29],從宏觀上講,葉綠素的降解與植物呼吸速率、乙烯的釋放量、脂質過氧化程度等生理指標有關[30],比如葉綠素作為蔬菜采后維持呼吸作用的有機物來源之一,參與丙酮酸有氧分解的呼吸環節[31]被消耗掉,切段后,機械損傷造成一種脅迫環境,會加快了葉綠素的分解[32]。

維生素C(VC)是葉綠體內重要的抗氧化劑,同時也是評價采后衰老的標志性指標[5]。圖3顯示,VC含量呈下降趨勢,且完整韭菜的VC含量始終高于鮮切韭菜,與葉綠素的變化趨勢一致,說明鮮切造成了營養物質VC的流失。經切分處理的果蔬抗壞血酸酶與其底物接觸,相對于完整果蔬,切割損傷強度大,與氧氣和底物的接觸面積大,因此促進抗壞血酸(VC)的氧化損失[33]。

多酚類化合物(總酚、類黃酮等)是果蔬中的營養成分,同時也是最重要的抗氧化物質[34],通過對這些物質的檢測發現,類黃酮的變化趨勢與總酚的變化趨勢相類似,與整顆韭菜相比,貯藏3 d內,鮮切韭菜的類黃酮含量上升速度更快,且含量始終高于整顆韭菜(圖3)。鮮切果蔬的加工工藝和貯藏條件不同,會導致果蔬貯藏期間抗氧化物質含量變化的差異,前人研究表明,切段造成的損傷會誘導苯丙烷代謝酶系統的活性提高,并通過合成香豆素、木質素、類黃酮等產物減緩機械傷害,保護組織[35]。本研究發現,切段處理會誘導韭菜酚類、黃酮類物質的合成和積累。

2.3 切段對韭菜抗氧化酶活性的影響

完整韭菜和韭菜段在貯藏過程中抗氧化酶活性隨時間的變化如圖4所示。隨著貯藏時間的延長,韭菜段的POD、CAT和APX活性呈現先上升后降低的趨勢,而完整韭菜呈上升趨勢,且韭菜段POD和3 d內的APX活性始終高于完整韭菜,這可能是因為切割損傷促進了活性氧的產生,同時也激發果蔬組織防御反應,誘導防御系統中抗氧化酶活性上升[36-37];圖4b和4c顯示CAT活性2～3 d內活性高于整顆韭菜,3～4 d鮮切韭菜段的CAT和APX活性迅速下降,說明韭菜段在2 d后自由基積累更多,衰老更快,這與感官評定的結果相符。CAT、APX和POD是植物組織中清除活性氧的主要酶類,POD、CAT以及APX均參與H2O2的分解[34]。有研究表明,機械傷誘導產生的信號分子的數量和種類會明顯影響抗氧化酶活性,并且切割損傷誘導信號分子的生成量與損傷強度成正比[37],韭菜段相對于完整韭菜受損傷程度高,因此,抗氧化酶類活性高;而高濃度的H2O2能夠促進超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性增加,而SOD參與的歧化反應產生的H2O2又會影響POD、CAT和APX的活性。這些參與清除活性氧的抗氧化酶類,在自身性質和反應條件(如底物、反應物和生成物等的等濃度)影響下,彼此之間通過協同作用來維持活性氧代謝的平衡。

圖4 切段對韭菜在貯藏期內POD、CAT和APX活力的影響Fig.4 Effects of cutting segments on POD,CAT and APX activities of chives during storage

3 結論

從風味和感官評定結果來看,韭菜段感官品質始終低于完整韭菜,韭菜段以較快的速度衰老,2 d后失去商品價值。從營養品質指標的變化來看,韭菜段的葉綠素和維生素C含量消耗明顯高于完整韭菜,切段能明顯提高韭菜中的抗氧化物質總酚和類黃酮含量,并在2 d內達到高峰;且能增加SOD、POD和CAT的抗氧化酶的活力,進而提高鮮切韭菜的抗氧化活性。因此本研究給出了家庭貯藏環境下韭菜段的最佳食用期在1 d內,最佳貨架期在2 d內。通過以上研究發現,鮮切導致韭菜風味即刻增強,然后迅速變淡,因此如何保持鮮切韭菜的獨特風味,是今后需要解決的問題。