熱燙方式對桃微觀結構、酶促褐變及相關品質的影響

劉 園，肖廣健，陳 飛，丁勝華，何 雙，周 輝，王蓉蓉,

（1.湖南農業大學食品科學技術學院，湖南長沙 410128；2.湖南省農科院農產品加工研究所，湖南長沙 410125）

桃（Amygdalus persicaL.）屬薔薇科李屬植物果實，世界各地均有廣泛種植。據聯合國糧食和農業組織（food and agriculture organization of the united nations，FAO）統計，2018年全球桃和油桃種植面積約152.8萬公頃，總產量約2490.2萬噸，總產值約為5795.3萬美元，全球桃產值呈逐年上升趨勢。桃果肉中富含鐵、蛋白質、維生素等多種營養成分，具有生津潤腸和抗氧化等功效。我國桃主要以鮮食為主，但由于其屬呼吸躍變型果實，采后不易貯藏，很難滿足無桃季節的需求[1]。因此，將其加工成果脯、罐頭、果汁等形式，以拓展其經濟價值。

熱燙是果蔬預處理的重要環節。經熱燙后的果蔬，其內源酶被鈍化、氧氣被排除、表面微生物被殺滅，從而保持了較好的品質。Huan等[2]對桃采用48 ℃熱水聯合乙烯抑制劑1-MCP處理，發現該處理可通過抑制桃的氧化應激反應抑制氧化酶，從而延緩果實軟化，提高果實總可溶性固形物濃度。Koukounaras等[3]將鮮切桃片置于50 ℃熱水處理10 min，發現這種方法能在4 h內有效保持鮮切桃片硬度并控制其褐變程度，且對VC含量、總酚及抗氧化能力影響不顯著。然而，熱燙處理會對其內部營養成分產生不同程度的破壞。Razki等[4]發現經沸水熱燙5 min的蘑菇，其多糖含量隨熱燙時間的增加而減少。陳惠等[5]將蠶豆經96 ℃熱燙處理時，隨熱燙時間（0~180 s）的延長，蠶豆色澤及硬度都呈下降的趨勢。因此，針對不同產品選擇適合的熱燙處理條件對其品質至關重要。

熱水與蒸汽熱燙是最常用的兩種熱燙方式，已被廣泛用于果蔬加工中。目前，關于兩種熱燙方式對果蔬品質的影響有不同的報道。余翔等[6]表明95 ℃以上沸水與蒸汽熱燙60 s均能使南瓜葉過氧化物酶（peroxidase，POD）失活，且經沸水熱燙的樣品色澤最優。然而，許文文等[7]發現草莓經蒸汽熱燙后其多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和POD被有效鈍化，且蒸汽熱燙處理1 min時其色澤和功能性成分最佳。Daniel等[8]發現沸水與蒸汽熱燙青豆3 min后吲哚氧化酶和POD完全失活，且蒸汽熱燙相比于熱水熱燙能更大程度地保留VC含量。因此，根據果蔬類型及品種不同，其最佳的熱燙處理方式和條件也不盡相同。然而，目前關于熱水與蒸汽熱燙對桃相關品質影響的研究較少。

本文采用市面常見的‘紅不軟’品種為材料，研究其在熱水和蒸汽熱燙處理下的微觀結構、酶促褐變及相關品質的變化，包括表面微觀結構、PPO、POD、質構、VC、總酚、抗氧化等指標，確定桃脯前處理的最佳熱燙條件，以期為桃脯品質提升提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

桃 品種‘紅不軟’，大小、形狀、成熟度一致的桃，湖南農業大學農貿市場；無水乙醇、檸檬酸、磷酸二氫鉀，磷酸氫二鉀、交聯聚乙烯吡咯烷酮、愈創木酚、過氧化氫、兒茶酚、抗壞血酸、草酸、碳酸氫鈉、沒食子酸、福林酚、碳酸鈉、冰醋酸、氫氧化鈉、氯化鐵、鹽酸、硫酸亞鐵 分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

UV-1800紫外-可見分光光度計 島津儀器（蘇州）有限公司；CS-580色差儀 浙江彩譜科技有限公司；KQ-700DE電子恒溫不銹鋼水浴鍋 昆山市超聲儀器有限公司；CT3質構儀 美國Brookfield公司；LGJ-25C冷凍干燥機 北京四環科學儀器廠；Avanti J-26XP 冷凍離心機 美國Beckman公司；EVO LS10掃描電子顯微鏡SEM 德國蔡司公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料處理 參考王麗娟等[9]的方法，將桃放入提前預熱至90 ℃，濃度為0.4 mol/L的NaOH溶液中浸泡1 min，然后用3%檸檬酸冷卻中和堿液，流水沖洗得到去皮后的桃。將上述樣品對半切分去核，放入長寬均為12 mm的模具中切分為形狀相等的長條狀。將切分后的桃置于1%檸檬酸和0.5%抗壞血酸混合溶液中護色20 min，取出并吸干表面水分，備用。

1.2.2 熱燙處理

1.2.2.1 熱水熱燙 稱取1.2.1中桃塊150 g，按料水比1:10（g/mL）的比例，將其放入煮沸至100 ℃的熱水中進行熱燙處理。處理時間分別為0、20、40、60、80 s，熱燙后立即用冰水冷卻30 s，瀝干后立即測定其PPO、POD、質構及VC含量，將取樣后的其余樣品置于?80 ℃冰箱冷凍24 h后放入冷阱溫度為?50 ℃的冷凍干燥機中，凍干48 h至含水率達到10%以下，經粉碎機粉碎后于避光鋁箔袋中真空包裝后置于?80 ℃冰箱，用于測定樣品色澤、褐變度、總酚含量及抗氧化能力。

1.2.2.2 蒸汽熱燙 稱取1.2.1中桃塊150 g，按料水比1:10（g/mL）的比例，將其放入100 ℃的蒸汽中進行熱燙處理。處理時間分別為0、20、40、60、80 s，熱燙后立即用冰水冷卻30 s，瀝干后處理步驟同熱水熱燙。

1.2.3 SEM觀察 取經熱燙處理不同時間的樣品，將其切成小塊，真空冷凍干燥24 h。將干燥后的樣品用導電膠將其固定于樣品柱上，進行噴金處理120 s，最后將處理好的樣品放入SEM樣品室，加速電壓10 kV，信號電子類型為SE1，放大200倍對樣品果肉形態進行觀察。

1.2.4 PPO活性測定 參考Techakanon等[10]的方法，略有修改。采用分光光度計進行測定。稱取2.0 g經熱燙處理后的樣品于研缽中，加入1 g交聯聚乙烯吡咯烷酮和8 mL磷酸緩沖液（pH=6.8），研磨成勻漿后轉入離心管，再加入2 mL磷酸緩沖液（pH=6.8）清洗研缽，一并轉入離心管中，15000 r/min離心20 min，取上清液。將0.5 mL上述上清酶液加入到含有2 mL磷酸緩沖液（pH=6.8）和1 mL 0.1 mol/L兒茶酚溶液的混合液中，混勻后立即于波長為410 nm處測定其吸光度隨時間的變化值。PPO活性計算公式以每分鐘A410nm值增加0.001定義為一個酶活力單位。計算公式如下：

式中：ΔA410nm為反應時間內吸光度變化值；Vt為提取酶液體積，mL；m為樣品質量，g；t為反應時間，min；VS為測定時取用酶液體積，mL。

1.2.5 POD活性測定 參考Lopes等[11]的方法，采用分光光度計進行測定。酶液提取同1.2.4。將3 mL 0.05 mol/L愈創木酚溶液、200 μL 5 mol/L H2O2與0.5 mL酶液混勻后于470 nm波長下測定其吸光度值隨時間的變化值。以每分鐘A470nm值增加0.001定義為一個酶活力單位。POD活性計算公式為：

式中：ΔA470nm為反應時間內吸光度變化值；Vt為提取酶液總體積，mL；m為樣品質量（g）；t為反應時間，min；VS為測定時取用酶液體積，mL。

1.2.6 質構測定 參考呂健等[12]的方法，用質構儀對熱燙后桃條的硬度、黏性、彈性、咀嚼性進行測定。具體參數為：TA39型號探頭，質地剖面分析（texture profile analysis，TPA）模式，預壓速率2 mm/s，下壓速率1 mm/s，反向速率1 mm/s，觸發點負荷6.80 g，測試深度6 mm，重復2次，每個樣品平行測定10次。

1.2.7 VC含量測定 參考Hernández等[13]的方法，稱取10 g熱燙后的桃條于研缽中，與少量20 g/L草酸溶液在冰浴條件下研磨成漿后轉入100 mL容量瓶中，用20 g/L草酸溶液沖洗研缽并定容至刻度后搖勻，4 ℃提取4 h后過濾。吸取10 mL濾液，用2，6二氯酚靛酚溶液滴定至微紅色且15 s內不褪色，記錄消耗的滴定液體積，以草酸作為空白。根據消耗的滴定液體積計算VC含量，結果用mg/g鮮重（FW）表示。計算公式為：

式中：V為樣品提取液總體積，mL；V1為樣品滴定消耗的體積，mL；V0為空白滴定消耗的體積，mL；ρ為2，6二氯酚靛酚溶液的濃度，mg/mL；Vs為滴定時所取樣品體積，mL；m為樣品質量，g。

1.2.8 色澤測定 用色差儀對凍干后的粉末樣品進行測定。以L*值表示亮度值，a*值表示紅綠值，b*值表示黃藍值。使用前用黑白色塊對儀器進行校準。

1.2.9 褐變度測定 取凍干后的樣品粉末0.2 g，加入6 mL 95%的乙醇溶液混合均勻，8000 r/min離心15 min，取上清液于420 nm處測定吸光度，95%乙醇溶液作為空白。

1.2.10 總酚含量測定 參考Liu等[14]的方法，略有修改。稱取一定量凍干后的樣品粉末于研缽中，加入無水乙醇，按料液比1:1（mg/mL）研磨勻漿，4 ℃超聲30 min后，4 ℃提取4 h于3000 r/min離心15 min，取上清液。準確吸取1 mL稀釋一定倍數的上清液，加入200 mmol/L福林酚顯色劑1 mL，放置6 min后加入7.5%碳酸鈉溶液2 mL，用蒸餾水定容至10 mL，75 ℃避光放置10 min后于波長765 nm處進行測定。總酚含量以每g干重含mg沒食子酸當量表示（mg GA eq/g DW）。

1.2.11 抗氧化能力測定 DPPH·清除能力和亞鐵離子還原能力（ferric reducing antioxidant power，FRAP）的測定參考Mokrani等[15]的方法，上清液提取同

1.2.10 。

1.2.11.1 DPPH·清除能力測定 取2 mL上清液，加入2 mL 200 μmol/L DPPH溶液，常溫避光反應30 min后于波長517 nm處測定吸光值。結果以每g干重含mg VC當量表示（mg VCeq/g DW）。

1.2.11.2 FRAP測定 取上清液200 μL，加入4 mL TPTZ工作液，37 ℃避光反應10 min后于593 nm處測定吸光值。結果以每g干重含mg VC當量表示（mg VCeq/g DW）。

1.3 數據處理

每組試驗重復3次，結果采用平均值±標準差表示；采用Origin2018軟件進行繪圖；采用SPSS23軟件進行數據相關性及顯著性分析，顯著性差異水平為0.05，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 熱燙處理對表面微觀結構的影響

圖1 為熱燙處理的桃表面微觀結構的變化。由圖1可看出，熱水和蒸汽處理對樣品微觀結構的影響基本一致。隨著熱燙時間的增加，其內部細胞結構逐漸被破壞，這主要是由于熱燙的高溫加速了組織結構的塌陷。這與王海鷗等[16]蘋果切片熱水熱燙后的結果相似。然而，蒸汽處理相比于熱水處理對細胞微觀結構的影響較小，尤其是在熱燙40 s后，這種影響更為明顯。如經熱燙處理80 s后，熱水處理的樣品立體結構已完全塌陷，然而蒸汽處理的樣品仍保留一定的細胞結構與空間形態。Zid等[17]也表明經95±1 ℃熱水熱燙6 min后的橘皮細胞壁發生極度膨脹，組織已輕微解體，而反之蒸汽熱燙卻能很好地維持果皮的結構。

圖1 不同熱燙處理的桃表面微觀結構Fig.1 Microstructure of peach under different blanching method

2.2 熱燙處理對PPO和POD活性的影響

PPO和POD是引起果蔬褐變的主要酶類[18]。由圖2可看出，不同熱燙處理對PPO與POD活性的影響基本一致。隨著熱燙時間的增加，PPO和POD活性顯著（P<0.05）降低。這主要是由于PPO與POD耐熱性較低，經高溫熱燙后兩種酶逐漸失活。這與李彥麗等[19]100 ℃熱燙處理百合切片的結論相似。Kamble等[20]也發現80 ℃熱燙時甘蔗汁的POD隨處理時間（0~30 min）的增加呈顯著下降趨勢。然而，在同一熱燙處理時間下，熱水熱燙鈍酶效果好于蒸汽熱燙。如熱水熱燙前20 s時PPO與POD殘余酶活分別為26.82%和25.91%，且0~20 s內PPO與POD酶活下降速率最快，平均每秒滅活3.66%和3.70%，而蒸汽熱燙0~20 s內PPO和POD平均每秒僅滅活0.90%和1.92%。這主要是由于熱水熱燙與樣品的接觸面積更大，中心溫度更高，因此滅活酶速率比蒸汽熱燙速率更快。而蒸汽熱燙的樣品受熱不均勻，中心溫度低于表面溫度，從而使中心部分的酶活較高。對于新鮮樣品而言，PPO活性為415.72 U/（g·min），明顯高于POD[177.71 U/（g·min）]，這表明PPO相比于POD對桃褐變的影響更為重要。因此，要抑制桃加工中的酶促褐變，應重點考慮PPO活性，這與研究人員在蘋果[21]、芒果[22]和枇杷[23]中的研究結果相一致。

圖2 不同熱燙處理桃的PPO和POD活性Fig.2 PPO and POD activities of peach under different blanching treatments

2.3 熱燙處理對質構的影響

熱燙處理對桃質構特性的影響見表1。從表中可看出，熱水和蒸汽處理對桃硬度、黏性、彈性和咀嚼性的影響一致，都隨熱燙時間的增加呈現降低的趨勢。這主要是由于熱燙時間的增加會導致樣品的細胞結構破壞程度增大，細胞間的黏結降低，組織結構軟化。Nguyen等[24]也發現經80~90 ℃處理的蘆筍段熱燙時間（2~8 min）越長，質地越軟。這與上述桃的表面微觀結構變化相一致。然而，在同一熱燙處理時間下，經蒸汽處理的樣品較熱水處理具有較高的質構，如經80 s蒸汽和熱水處理的樣品其硬度分別是175.40和158.80 g。這主要是由于熱水處理使樣品迅速受熱且受熱均勻，果膠溶解，細胞黏附減少，其細胞結構軟化速度更快，而蒸汽處理則由于不直接與樣品接觸，從而使細胞間的黏結較熱水處理更為緊密[25]。

表1 不同熱燙處理的桃質構特性Table 1 Texture characteristic of peach under different blanching treatments

2.4 熱燙處理對VC含量的影響

熱燙處理對VC含量的影響如圖3所示，隨著熱燙時間的增加，VC含量都呈現下降的趨勢。這主要是由于VC耐熱性較差，熱燙后容易被氧化[26]。然而，在同一處理時間下，蒸汽熱燙較熱水熱燙能維持較高的VC含量。經80 s熱燙處理后，熱水和蒸汽處理的VC含量分別為（1.02±0.02）和（1.36±0.05）mg/g FW。這可能是由于熱水熱燙時樣品與水接觸的面積大、時間久，且VC易溶于水，導致其表面VC降解嚴重，而蒸汽熱燙則形成了一個密閉的環境，樣品不與水直接接觸，一定程度上減少了VC的損失。

圖3 不同熱燙處理桃的VC含量Fig.3 VC content of peach under different blanching treatments

2.5 熱燙處理對色澤的影響

熱燙處理對樣品色澤的影響如表2所示。由表2可看出，熱水和蒸汽處理對樣品色澤的影響基本一致。隨熱燙時間的增加，其色澤變化程度逐漸增大。L*值隨熱燙時間的增加呈現升高的趨勢，a*值呈現先升高后下降的趨勢，b*值則在一定范圍內呈現波動的狀態。然而，蒸汽處理的樣品其色澤總體上要好于熱水處理。在熱燙處理80 s后，蒸汽處理樣品的L*值最高為84.95±0.50，較熱水處理能較好地保持樣品的色澤品質。

表2 不同熱燙處理桃的色澤Table 2 Color of peach under different blanching treatments

2.6 熱燙處理對褐變度的影響

圖4 為熱燙處理對樣品褐變度的影響。從圖4中可看出，隨熱燙時間的增加，褐變度總體呈逐漸下降的趨勢，這主要是由于熱燙時間的延長導致桃褐變內源酶逐漸失活，從而抑制褐變反應的產生。然而，同一熱燙時間處理下，蒸汽熱燙的樣品其褐變度都低于熱水熱燙，表明蒸汽熱燙能保持樣品較好的表觀品質，這也與上述色澤的變化相一致。

圖4 不同熱燙處理的桃褐變度Fig.4 Browning degree of peach under different blanching treatments

2.7 熱燙處理對總酚含量及抗氧化能力的影響

圖5 反映了熱燙處理對樣品總酚含量及抗氧化能力的影響。如圖5A所示，兩種熱燙處理的總酚含量變化略有不同，熱水熱燙前20 s內呈降低趨勢，而在20 s后總酚含量逐漸增加，經80 s顯著（P<0.05）升高；蒸汽熱燙60 s時總酚含量顯著（P<0.05）升高，而80 s則出現下降的趨勢。總體而言，熱燙60 s和80 s總酚含量相比于其他處理組均維持在較高的水平，這可能是由于高溫促進了未解離的結合態酚轉化為游離態酚，使游離態酚含量增加[27]。此外，由于高溫鈍化了樣品中的PPO，從而抑制了從酚類物質到醌的轉變，減少了樣品中總酚的消耗。從圖5B和5C可看出，兩種熱燙方式對DPPH·清除能力和FRAP的影響基本一致，隨著熱燙時間的增加抗氧化能力逐漸升高。其中，熱燙60和80 s時樣品抗氧化能力顯著（P<0.05）增加。這主要是由于熱燙處理促進了桃中抗氧化成分的流出，從而增加其抗氧化能力[28]。鄭平等[29]也發現溫州蜜柑經100 ℃熱水熱燙后，其DPPH·清除能力隨熱燙時間（30~180 s）的增加而升高。左力旭等[30]發現100 ℃蒸汽熱燙（1~3 min）的西藏光核桃，其抗氧化活性隨時間增加而顯著升高，且DPPH·清除能力與多酚含量呈顯著相關性。

圖5 不同熱燙處理的桃總酚含量和抗氧化能力Fig.5 Total phenol content and antioxidant capacity of peach under different blanching treatments

2.8 相關性分析

對熱燙處理的樣品理化品質進行相關性分析，得到相關系數矩陣圖。其結果如圖6所示，數據的相關系數對應顯著性大小，相關系數越大表示兩變量間越顯著相關。從圖6中可以看出，大部分理化品質間的相關系數絕對值大于0.3，表明各理化品質間都存在一定的相關性，且部分理化品質間還呈現極顯著相關。PPO、POD、硬度、褐變度、VC間呈極顯著（P<0.01）正相關；ΔE值、DPPH·清除能力、FRAP間呈極顯著（P<0.01）正相關；總酚、DPPH·清除能力、FRAP間呈極顯著（P<0.01）正相關。因此，熱燙會導致PPO、POD、硬度、褐變度、VC含量下降，而ΔE值呈現逐漸上升趨勢，總酚含量、DPPH·清除能力和FRAP則隨熱燙時間增加而升高。

圖6 相關系數矩陣Fig.6 Correlation coefficient matrix

2.9 聚類分析

聚類分析是將大量數據進行分類的多元統計的一種方法，且能通過圖片直接反映樣品之間的相關程度[31]。經熱燙處理后各理化品質的聚類如圖7所示，其原始數據經過SPSS軟件進行了標準化處理，橫向為熱燙后各品質之間的聚類，縱向為熱燙處理的聚類，聚為同類的表明兩種類型相關程度高，且歐式距離越短其相關程度越高。從熱燙處理的聚類結果來看可分為三大類：熱水20 s、熱水40 s、蒸汽20 s、蒸汽40 s聚為一類，熱水60 s、熱水80 s、蒸汽60 s、蒸汽80 s聚為一類，鮮樣單獨聚為一類。由此可知，熱水與蒸汽熱燙前40 s內各理化品質變化接近，具有較高的相關性，而熱水與蒸汽熱燙60和80 s的品質變化相關程度較高。從理化品質的聚類結果來看可分為兩類：PPO、POD、VC、硬度、褐變度歸為一類，ΔE值、總酚、DPPH·清除能力、FRAP歸為一類，這與上述相關系數矩陣圖結果相一致。

圖7 各理化品質間的聚類分析Fig.7 Cluster analysis of physicochemical quality

3 結論

熱水與蒸汽熱燙作為最常用的兩種熱燙方式，已被廣泛用于果蔬加工中。本文采用兩種熱燙方式研究其對桃表面微觀結構、酶促褐變及相關品質的影響，發現兩種方式對桃品質的影響基本一致，隨著熱燙時間的增加，表面微觀結構塌陷、PPO和POD逐漸失活、質構下降、褐變度與VC含量降低、總酚含量及抗氧化能力上升。在此基礎上進行相關性分析與聚類分析，發現PPO、POD、硬度、褐變度、VC間具有較高的相關性；ΔE值、DPPH·清除能力、FRAP間相關性較高；總酚、DPPH·清除能力、FRAP間具有較強的相關性。聚類分析表明熱水與蒸汽熱燙前40 s內各理化品質變化較為類似，具有較高的相關性；熱水與蒸汽熱燙60 s和80 s的品質變化相關程度較高。相比于熱水處理，蒸汽處理能較好地維持桃的品質。當蒸汽熱燙處理80 s時，在其PPO和POD被有效鈍化的同時，樣品仍能維持一定的細胞結構與空間形態，褐變度較低，質構及VC含量都維持在較高的水平，是適宜桃加工前處理的最佳熱燙條件。這主要是由于蒸汽熱燙不直接與樣品接觸，使細胞間的黏結較為緊密，減少了水溶性物質的流出，從而較好地維持桃的理化品質。后期研究將集中在以蒸汽熱燙作為桃脯加工的預處理方式，進一步分析其對桃脯品質的影響。