中草藥保鮮劑對鮮切甘薯品質及褐變的影響

王逸夫 謝裕俊 馬曉鵬 葉夏芳 呂尊富 陸國權

摘要：以甘草、甘草+高良姜、甘草+高良姜+丹參3種中草藥配方為保鮮劑，在常溫下通過浸泡中草藥保鮮劑組合研究中草藥保鮮劑對鮮切甘薯的保鮮效果。以中草藥配方、浸泡時長、取樣時間為因素，采用正交試驗設計，根據鮮切甘薯的品質變化及褐變影響，確定適合鮮切甘薯保鮮的中草藥保鮮方案。結果表明，甘草、甘草+高良姜、甘草+高良姜+丹參3種中草藥劑配方對鮮切甘薯的過氧化物酶活性均有顯著抑制作用，但相較對照組多酚氧化酶活性則出現在取樣時間內維持較高的水平。中草藥處理后鮮切甘薯初期褐變度雖略高于對照組，但在后期卻有較好的表現，部分組合能夠有效緩解褐變的程度。綜合表明，鮮切甘薯經甘草組和甘草+高良姜組浸泡3 min后，其失重率、瞬時散失率、過氧化氫酶活性、膠黏性、咀嚼性均好于其他處理組，具有較好的保鮮效果。

關鍵詞：中草藥保鮮劑;鮮切甘薯;褐變;甘草;高良姜;品質

中圖分類號： S531.09 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2021）09-0160-07

甘薯，別稱番薯、紅薯等，其塊根中富含淀粉、糖和纖維素等營養物質以及多種活性物質，如花青素、類胡蘿卜素和多酚等，具有良好的抗氧化、抗癌、抗衰老等作用，因此，在很多發達國家都將其視為健康食品[1-2]。隨著人們營養健康意識的不斷增強和薯類主食化戰略的不斷推進，甘薯產業開始轉型升級，其產品逐漸向精深加工方向發展[3-4]。如今，鮮切果蔬已經成為一種消費時尚，簡便快捷的預處理產品更能適應現在快節奏的生活，受到消費者的好評[5]，鮮切甘薯也不例外。鮮切甘薯是指將新鮮的甘薯通過分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等一系列處理[6]，加工成供消費者即食或餐飲業直接使用的一種新式甘薯產品。但目前市面上還未普遍出現，其原因在于鮮切甘薯保鮮技術尚不成熟。甘薯切分后代謝反應迅速活化，呼吸作用加強，同時鮮切表面極易受到微生物侵染而引起腐敗等品質下降表現，失水速率大幅提高，甘薯貨架期縮短嚴重。此外，機械切割造成的細胞破裂導致酶和底物混合，產生酶促褐變反應[7-9]，切分表面褐變，失去新鮮產品的特征，大大降低了商品的價值。本試驗主要研究不同種類的中草藥劑對鮮切甘薯保鮮效果的影響，其目的為尋找綠色健康的中藥材保鮮劑[10-13]，為商品化鮮切甘薯的保鮮途徑提供多項選擇。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料：甘薯來自浙江省杭州市臨安區板橋鎮農場新收鮮薯，品種為心香，薯塊大小一致，無蟲無病;甘草、高良姜和丁香購自聚珍良元旗艦店;丹參和香茅草分別購自寶域旗艦店和珈祁堂旗艦店。

儀器：商用手搖切片機（上海日燦日用品有限公司）;MP2002電子天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）;便攜式色差儀（上海漢譜光電科技有限公司）;T6-新世紀分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）;TMS-PRO質構儀（美國Food Technology公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 原料的處理方法 （1）本試驗于2019年9月在浙江農林大學完成。取甘薯洗凈，去皮，去掉薯塊兩端，用切片機將其切成厚度為0.6 cm的薯片，備用。（2）中草藥提取液的制備[14]：將甘草、高良姜、丹參、丁香、香茅草分別取200 g并各加1 L自來水蒸煮至沸騰后再用文火煮30 min，過濾藥渣，重新定容至1 L，將藥液放入高壓蒸汽鍋中121 ℃ 10 min 滅菌，冷卻后放入4 ℃冰箱保存。

1.2.2 中草藥保鮮劑的選擇 取薯片分別放入藥液中浸泡5 min，用40 ℃烘箱處理10 min，去除表面水分。將樣品裝入真空袋包裝，置于常溫。每隔6 h記錄樣品的褐變情況，通過觀察評定對5份中草藥劑進行排序，選擇前3個作為后續試驗材料。

1.2.3 不同中草藥保鮮劑的配比處理 根據預先單因素試驗結果，選擇保鮮效果相對好的，并將排名第1的中草藥與排名第2、第3的中草藥分別進行 1 ∶ 1 及1 ∶ 1 ∶ 1配比，將薯片放入藥劑中分別浸泡3、6、9 min，將浸泡好的樣品瀝干，鋪于臺面，間隔4、8、16、24、36 h分別取樣，以未經過浸泡的薯片作為對照組進行試驗。

1.2.4 顏色亮度及飽和度變化的測定 用色差儀進行測量，分別測出各樣品的L值、a值和b值。用L表示亮度，a表示紅綠色，b表示黃藍色，用C表示其顏色鮮艷程度，L、C值越大，表示其顏色越鮮艷。

C=L2+a2+b2。

1.2.5 失重率及瞬時散失率的測定 失重率及瞬時散失率的測定采用質量法[15]。公式如下：

失重率=不同時間樣品質量-樣品初質量樣品初質量×100%;

瞬時散失率=不同時間樣品失重率-前一時間樣品失重率2次測定時間差。

1.2.6 褐變度的測定 取甘薯樣品1 g，分3次加入2 mL蒸餾水研磨勻漿，于800 r/min離心10 min，取上清液2 mL，加入5 mL濃度為95%的乙醇搖勻，于800 r/min離心15 min，在420 nm波長下測定其吸光度，結果以D420 nm表示。

1.2.7 多酚氧化酶的測定 酶液的制備：稱取5 g組織樣品，置于研缽中，加入5 mL提取緩沖液，在冰浴條件下研磨成勻漿，于4 ℃、8 000 r/min離心 30 min，收集上清液即為酶液提取液，低溫保存備用。活性測定：取1支試管，加入4 mL 50 mmol/L、pH值為5.5的乙酸-乙酸鈉緩沖液和1.0 mL 50 mmol/L 鄰苯二酚溶液，最后加入100 μL酶提取液，同時立即開始計時。將反應混合液導入比色杯中，置于分光光度計樣品室中。以蒸餾水為參比，在反應15 s時開始記錄反應體系在波長420 nm處的吸光度，作為初始值，然后每隔1 min記錄1次，連續測定，至少獲得6個點的數據，重復3次。

1.2.8 過氧化物酶的測定 稱取組織1 g放于研缽中，加5 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖液（pH值為5.5）在冰浴中研磨成勻漿。將勻漿全部轉入離心管中，在3 000 r/min，4 ℃條件下離心10 min，上清液為酶粗提取液，4 ℃保存備用。取酶液100 μL，加2.9 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液（pH值為5.5）、1 mL 0.05 mol/L愈創木酚溶液、1.0 mL 2% H2O2，在37 ℃水浴中混合均勻，于470 nm處測定其吸光度，連續記錄3 min。以不加酶的反應混合液作為對照，每30 s讀1次數，以1 min吸光度變化0.01為一個酶活單位。

1.2.9 硬度、膠黏性、咀嚼性測定 采用質構分析儀測定[16-17]。

2 結果與分析

2.1 中草藥保鮮劑的選擇

在觀察時間內，丁香組、丹參組和香茅草組最先出現輕微的褐化現象，其中丁香藥液對鮮切甘薯的染色較為嚴重，對甘薯色澤品質影響較為嚴重，這是由于其本身顏色較深，盡管丁香提取物在其他食品上已有了保鮮效果[18-19]。丹參組雖然出現褐化現象，但是褐化面積較小。甘草組和高良姜組至試驗結束沒有發生明顯的褐化現象，但是高良姜組極易出現鮮切甘薯軟化的現象，這可能與高良姜具有促進細胞滲透的作用有關[20]。通過綜合分析，各中草藥劑的保鮮效果為甘草>高良姜>丹參>香茅草>丁香，故本試驗選擇甘草、高良姜和丹參3種中草藥劑作為研究對象。

2.2 不同中草藥劑對鮮切甘薯色差值的影響

由表1可知，各處理組中甘草+高良姜組合的3種浸泡時長下色差值的相對變化均偏小，說明該藥劑組合對鮮切甘薯的護色具有良好的效果。丹參藥劑相對于甘草和高良姜顏色較深，因此隨著浸泡時間的增加，甘草+高良姜+丹參組的初始色差值不斷上升。而甘草組隨著浸泡時間的增加，色差值不斷降低，但變化趨勢相對不變，因此認為甘草能夠提亮鮮切甘薯，對于短期護色具有一定效果。

2.3 不同中草藥劑對鮮切甘薯失重率的影響

由表2可知，除甘草組浸泡3 min 4 h取樣外，在取樣時間內各處理組的失重率均高于對照組。而3 min浸泡的甘草組失重率在處理組中是與對照組最相近的，對水分的保持能力較其他組合好。在3種浸泡時長中，甘草+高良姜組有2次高于或等于其他同浸泡時長的處理組。周瑩等認為高良姜具有促滲透的作用[20]， 而甘草可能也存在類似的作用，鮮切甘薯在浸泡過程中吸收藥液，因此各處理組的初期含水量相對高于對照組。由于在試驗過程中材料是鋪于桌面的，受到空氣流動及溫度等的影響，處理組的水分蒸發量高于對照組，所以各處理組的失重率基本高于對照組。

2.4 不同中草藥劑對鮮切甘薯瞬時散失率的影響

由表3可知，對照組的瞬時散失率在8～12 h取樣時間段高于各處理組，其余時間段低于其他處理組。而3 min浸泡的甘草+高良姜+丹參組合和9 min浸泡的甘草組合相對于其他組的瞬時散失率較高，不利于鮮切甘薯的保鮮。3 min浸泡的甘草+高良姜+丹參組合在不同的取樣時間下瞬時散失率皆低于其他處理組，對水分的保持能力較好。對照組在12～24 h 取樣時間段的瞬時散失率都低于各處理組，認為是在夜間各組的水分散失速度減緩，清晨處理組鮮切甘薯表面的中草藥成分吸水能力更強，延緩了水分散失的速度，因而瞬時散失率相對對照組低。

2.5 不同中草藥劑對鮮切甘薯褐變度的影響

由表4可知，3 min浸泡的甘草組合36 h取樣時的褐變度最低，甘草+高良姜組合次之，說明對鮮切甘薯的褐變抑制效果較好。6 min浸泡的甘草+高良姜+丹參組合和9 min浸泡的甘草組合在36 h取樣時褐變度高于對照組，褐變抑制效果較差。丹參含有大量的二萜類化合物，這也是丹參的藥理活性所在，大部分二萜類化合物呈現紅色[21-22]，因此初期甘草+高良姜+丹參組的褐變度隨浸泡時間不斷上升。可能是中草藥都含有一定的色素物質，所以處理組的初期褐變度略高于對照組，而在后期對照組褐變度急劇上升，而處理組的褐變度穩定變化，認為中草藥中含有穩定鮮切甘薯化學成分的物質。處理組中部分突變的數值，可能與甘薯的個體差異較大有關。

2.6 不同中草藥劑對鮮切甘薯多酚氧化酶的影響

多酚氧化酶在植物中多以潛伏形式存在，能與相關膜系統緊密結合，在成熟、傷害、衰老或脅迫條件下，膜受傷害而活化，并導致多酚氧化酶活性增加，這種誘導的多酚氧化酶僅在受誘導部位出現，具有防御性的保衛功能[23]。由表5可知，對照組多酚氧化酶活性在4 h取樣時較大，之后其活性維持在較低水平。3 min浸泡的甘草+高良姜組合的多酚氧化酶活性在36 h取樣時相對其他處理組低，與對照組數值較為接近，保鮮效果相對較好。而處理組的多酚氧化酶活性在8 h取樣之后整體陸續出現維持在較高水平的現象，在36 h取樣時6 min浸泡的甘草+高良姜+丹參組合的多酚氧化酶活性最高，不利于鮮切甘薯的保鮮。

多酚氧化酶作為催化劑，能和反應的原有底物形成一系列中間產物，散失活性[24]。因此，在對照組中多酚氧化酶活性在4 h取樣時達到最高，之后下降平穩。但各處理組中的多酚氧化酶活性普遍存在較高的活性，可能甘草等中草藥中存在能夠維持多酚氧化酶活性的物質。

2.7 不同中草藥劑對鮮切甘薯過氧化物酶活性的影響

過氧化物酶是引起鮮切薯類褐變的主要酶[24]。由表6可知，對照組過氧化物酶活性呈上升趨勢，在24、36 h取樣時活性較強，而各處理組的過氧化物酶活性上升相對較少，可見3種中草藥配方均有抑制過氧化物酶活性的作用。甘草+高良姜組3種浸泡時長下的過氧化物酶活性抑制效果排前3，且隨著浸泡時間的增加，活性抑制效果下降，推測鮮切甘薯內的水分含量越多酶活性越強，且因為水分子較中草藥的其他成分更易進入細胞，因此效果略有下降。3 min甘草處理組在36 h取樣時過氧化物酶活性突升，這可能是甘薯的個體差異或者受到微生物侵染問題的影響。甘草+高良姜組在不同的浸泡時長中，具有穩定的表現，可見其對過氧化酶活性具有穩定的抑制作用。

2.8 不同中草藥劑對鮮切甘薯硬度的影響

硬度是反映果實質地及衡量貯藏效果的一個重要指標[25-26]。由表7可知，對照組的硬度值呈波動性變化，分別在4、24 h取樣時出現2個峰值。與對照組相比，多數處理組的第1個峰值出現晚于對照組，原因認為是浸泡后的鮮切甘薯含水量高于對照組，雖然水分散失速率高于對照組，但依舊延緩了其因水分散失造成的鮮切甘薯硬度問題。3 min浸泡的甘草+高良姜+丹參組合的硬度值在0至24 h取樣內變化起伏不大，維持在一定的水平，說明在24 h取樣內短時間浸泡甘草藥劑對保持鮮切甘薯的硬度變化具有延緩作用，可見其保鮮效果良好。

2.9 不同中草藥劑對鮮切甘薯膠黏性的影響

膠黏性影響了鮮切甘薯的食用品質[25-26]。由表8可知，對照組甘薯的膠黏性呈現先上升后下降的趨勢，在8 h取樣時膠黏性數值最高。處理組中除3 min浸泡后的甘草+高良姜+丹參組、6 min浸泡后的甘草組、9 min浸泡后的甘草+高良姜組在后期出現較大起伏外，其余處理組的膠黏性維持在一個穩定水平，可見中草藥劑對于維持鮮切甘薯的膠黏性具有一定作用，能夠延緩鮮切甘薯的膠黏性變化。

2.10 不同中草藥劑對鮮切甘薯咀嚼性的影響

咀嚼性是鮮切甘薯的一項食品品質指標[25-26]。由表9可知，對照組咀嚼性呈現先上升后下降的趨勢，在12 h取樣時有明顯下降，8 h取樣時為最大值。3 min浸泡時長的各處理組的初始咀嚼性與對照組相近，隨著浸泡時間的增加，除甘草處理組外其余組咀嚼性出現明顯下降趨勢，對于鮮切甘薯的品質影響較大。中草藥劑對于鮮切甘薯的咀嚼性數值波動有較大的影響，隨著浸泡時間的增加，各藥劑處理組的咀嚼性波動增加，可以認為在鮮切甘薯變質的生理變化過程中，中草藥劑打亂了其中變化，具體作用機制需要進一步探討。其中，3 min 浸泡的甘草+高良姜組合的咀嚼性變化趨勢與對照組相反，呈現先下降后上升的變化趨勢，但在取樣時間內的咀嚼性波動性較小，對于鮮切甘薯的品質有較好的保持作用。

3 討論與結論

在儲藏過程中，鮮切甘薯的品質下降，主要是由水分散失、褐變、硬度等品質變化所引起。本試驗采用3種中草藥配方，在一定程度上對鮮切甘薯的保鮮具有一定作用，3種中草藥配方間的差異并不顯著，相比于對照組，3種中草藥處理組都在過氧化物酶活性的抑制上具有顯著作用，推測可能是甘草中的甘草次酸[27]抑制了過氧化物酶的活性，具體的作用機制需要進一步探討。而相對于單一的甘草藥劑，另外2種復合藥劑的多個指標出現較大的波動，這可能是不同中草藥間相互產生了作用或者高良姜中某部分成分單獨引起的，這其中的作用機制需要進一步研究。

浸泡時間的長短會影響鮮切甘薯吸收藥劑的效果及內部變化，在眾多處理組中，3 min浸泡時長的甘草組和甘草+高良姜組在失重率、瞬時散失率、過氧化氫酶活性、膠黏性、咀嚼性相對于其他處理組表現良好，保鮮效果顯著。中草藥之間相互作用或與鮮切甘薯發生反應或因甘薯個體差異影響，造成指標波動性較大，其中的機制需要進一步研究。

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