卡拉膠延長魚腥草貨架期的生理機制

肖永謙，劉思偉，張 英，劉 洋，鄧 艷，穆麗茹，倪 明，夏 險，李煜林

(1.食用野生植物保育與利用湖北省重點實驗室(湖北師范大學)，湖北 黃石 435002；2.特色野菜良種繁育與綜合利用技術湖北省工程中心(湖北師范大學)，湖北 黃石 435002)

魚腥草是一種三白草科藥食兩用植物食品，因生長于地下，表面附有大量微生物[1]。同時，魚腥草含有大量水分和豐富的營養成分，魚腥草上的微生物生長和繁殖很快，所以魚腥草容易腐爛，貨架期非常短[1]。2010年前，人們很少吃魚腥草，近年由于人們喜歡吃天然食品，魚腥草越來越受歡迎，延長魚腥草貨架期成為一個亟待解決的問題。

可食膜，如殼聚糖、海藻酸鈉、大豆分離蛋白、果膠和羧甲基纖維素，是延長植物食品貨架期的方法之一[2]。很多研究者使用這些傳統可食膜來延長水果和蔬菜的貨架期[3～17]。

卡拉膠是一種高分子多糖，能溶于水，卡拉膠水溶液能在食品表面形成一層薄膜，這層薄膜對食品有一種保護效應。目前，還沒有關于用卡拉膠延長魚腥草貨架期的報道。本項研究用卡拉膠延長魚腥草的貨架期，分析卡拉膠處理后的魚腥草儲藏過程中的感官指標(重量損失率、腐爛程度、食用品質、褐變程度)、理化指標(頂空氣體成分、硬度、總的可溶性固體含量(TSSC)、可滴定酸(TA)、Vc含量)、多酚氧化酶(PPO)活性、微生物指標(嗜溫菌菌落數、酵母菌和霉菌菌落數)，闡明了卡拉膠延長魚腥草貨架期的生理機制。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

草酸，天津市大茂化學試劑廠；2,6-二氯靛酚鈉，上海阿達瑪斯試劑有限公司；抗壞血酸，天津市科密歐化學試劑有限公司；NaOH，天津博迪化工股份有限公司；酚酞，天津市凱通化學試劑有限公司；Na2HPO4，天津市北聯精細化學品開發有限公司；NaH2PO4，天津市凱通化學試劑有限公司；4-甲基兒茶酚，上海阿拉丁試劑有限公司。以上試劑均為AR.魚腥草從黃石農貿市場購買。

1.2 儀器與設備

分析天平，奧豪斯儀器(上海)有限公司；FL-8F負離子O3空氣凈化器，深圳飛立電器科技有限公司；冷庫，上海庫寶制冷設備有限公司；質構儀，美國FTC公司；紫外分光光度計，上海元析儀器有限公司；數顯折光儀，英國BS公司；高速冷凍離心機，德國艾本德公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 實驗設計 在我們的前期實驗中，我們通過單因素實驗和正交試驗，獲得了延長魚腥草貨架期效果最好的卡拉膠的濃度和處理時間：濃度為2.0%，處理時間為30 min.

魚腥草用蒸餾水浸泡，用臭氧殺菌30 min.然后，每1 890 g魚腥草用50 L 2.0%卡拉膠水溶液浸泡30 min，然后瀝水30 min，再分裝于保鮮盒中，每個保鮮盒裝10 g，每個樣品有189個保鮮盒，這些樣品在1℃下儲藏。貨架期評價、理化分析、PPO活性分析和微生物分析，每3天進行1次，計劃分析10次。以不用卡拉膠處理的樣品作為對照。實際上，當一個樣品的重量損失率、腐爛程度、食用品質和褐變程度中，任一指標達到不能食用，即表示該樣品不能食用，該樣品儲藏終止，此時的儲藏天數即為該樣品的貨架期。

1.3.2 貨架期的評價 貨架期根據魚腥草的重量損失率、腐爛程度、食用品質、褐變程度綜合評價[18]。

1)重量損失率。魚腥草的水分含量和營養成分在儲藏期間會減少，這些會導致魚腥草的重量損失[18]。當魚腥草的重量損失率達到5%時，表示魚腥草已不能食用，儲藏終止，所以重量損失率能被作為魚腥草貨架期的評價指標之一[18]。重量損失率按照下面公式計算，每3天分析1次，每次分析3個保鮮盒做平行試驗[18]。

2)腐爛程度。腐爛程度由6名經驗豐富的感官評價人員采用觀察法評價，每3天分析1次，每次分析3個保鮮盒做平行試驗[19]。腐爛程度分為6個等級：0——沒有腐爛；1——有腐爛點；2——輕微腐爛(腐爛面積小于1/5)；3——中等腐爛，腐爛面積介于1/5和1/3之間；4——介于中等腐爛與嚴重腐爛之間，腐爛面積介于1/3和1/2之間；5——嚴重腐爛，腐爛面積大于1/2[19]。每個保鮮盒中樣品的腐爛程度=(∑每個保鮮盒中每根魚腥草的腐爛程度)/該保鮮盒中魚腥草的根數[19]。每個樣品的腐爛程度是3個平行實驗保鮮盒中樣品腐爛程度的平均值[19]。腐爛程度大于2，表示不能食用，該樣品終止儲藏；腐爛程度大于3，表示不能使用[19]。

3)食用品質。食用品質由6名經驗豐富的感官評價人員采用品嘗法評價，每3天分析1次，每次分析3個保鮮盒做平行試驗[19]。食用品質分為5個等級：分別用9、7、5、3、1來表示[19]。9——優秀，一般表示和新鮮的食用品質一樣；7——非常好；5——好；3——一般，不能食用，受市場限制；1——差，不能使用，受使用限制[19]。

每個保鮮盒中樣品的食用品質=(∑每個保鮮盒中每根魚腥草的食用品質)/該保鮮盒中魚腥草的根數[19]。

每個樣品的食用品質是3個平行實驗保鮮盒中樣品食用質量的平均值。食用品質小于5，表示不能食用，該樣品終止儲藏；食用品質小于3，表示不能使用[19]。

4)褐變程度。褐變程度由6名經驗豐富的感官評價人員采用觀察法評價，每3天分析1次，每次分析3個保鮮盒做平行試驗[19]。褐變程度分為6個等級，分別以數字0、1、2、3、4、5來表示[19]。0——完全沒有褐變；1——有褐變點；2——輕微褐變，褐變面積小于1/5；3——中等褐變，褐變面積介于1/5和1/3之間；4——介于中等褐變和嚴重褐變之間，褐變面積介于1/3和1/2之間；5——嚴重褐變，褐變面積大于1/2[19]。

每個保鮮盒中樣品的褐變程度=(∑每個保鮮盒中每根魚腥草的褐變程度)/該保鮮盒中魚腥草的根數[19]。

每個樣品的褐變程度是3個平行實驗保鮮盒中樣品褐變程度的平均值[19]。褐變程度大于2，表示不能食用，該樣品終止儲藏；褐變程度大于3，表示不能使用[19]。

重量損失率、腐爛程度、食用品質和褐變程度，任何一個指標達到不能食用，就判定該樣品不能食用，該樣品儲藏終止，此時的儲藏天數即為該樣品的貨架期[18]。

1.3.3 理化分析

1)頂空氣體分析。頂空氣體分析被用來確定可食膜是否抑制了腐爛的發生，頂空氣體分析使用便攜式氣體分析儀，響應時間為20 s[9].

2)硬度分析。硬度分析用質構儀采用TPA分析法，每3天分析1次，每次分析任取3個保鮮盒作為平行試驗[18]。操作條件如下：力感應范圍為250 N，探針停留時間為1 s，探頭高度10 mm，形態損傷為30%，測量速度為60 mm/s，初始力為0.4 N[18].

3) TSSC、TA和Vc含量分析。將每個保鮮盒的10 g魚腥草樣品置于九陽料理機中均質，分裝于2 mL的離心管中，然后在高速臺式離心機中以15 000 r/min離心20 min，取上清液，測定TSSC和TA[20].TSSC用數顯折光儀測量，單位為Brix[20].TA采用NaOH滴定法測量，單位為mmol/g[20].

Vc含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測量，每3天分析1次，每次分析任取3個保鮮盒作為平行試驗，結果表達為每100 g魚腥草含有多少mgVc[20].

1.3.4 PPO活性分析 將一個保鮮盒中的10 g魚腥草樣品裝入料理機中，然后加入20 mL 0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH6.8)后進行勻漿，通過6層棉布過濾除去細胞碎片[20]。在4 ℃下，用19 000 r/min離心20 min，取上清液作為PPO的提取物[20]。PPO活性采用4-甲基鄰苯二酚氧化法測量[20]。

1.3.5 微生物分析 將一個保鮮盒中的10 g魚腥草樣品，在無菌均質袋中用無菌剪刀剪碎，用90 mL無菌水浸泡，在無菌拍擊式均質機中均質5 min[3].獲得的樣品懸浮液進行梯度稀釋，采用傳統的分離培養法進行分離、培養和計數[3]。嗜溫菌在PCA培養基中在35℃下培養48 h后，計數菌落[3]。酵母菌和霉菌在YGC培養基中在25℃下培養72 h后，計數菌落[3]。

1.3.6 統計分析 實驗數據使用Origin軟件分析，結果表達為平均值±標準偏差。

2 結果與討論

2.1 貨架期評價

魚腥草的重量損失率、腐爛程度、食用品質和褐變程度的結果如圖1. 對照樣品和用卡拉膠處理的樣品，貨架期分別為12天和18天。具體來說，在相同時間下，卡拉膠處理的樣品，重量損失率低于對照樣品，這表明卡拉膠可食膜有效阻止了魚腥草的重量損失，延長了貨架期。魚腥草的腐爛程度被卡拉膠有效抑制，在前6天，魚腥草基本沒有腐爛，6天后，對照樣品的腐爛迅速增加，而卡拉膠處理樣品9天后才緩慢增加。卡拉膠處理樣品的食用品質在前6天一直保持新鮮，第18天才緩慢降到5，而對照樣品的食用品質在前3天保持新鮮，到第12天迅速下降到5.處理樣品和對照樣品，在它們重量損失率達到5%以前，基本沒有褐變，在后續研究中，褐變程度可以不用作為貨架期的評價指標。

圖1 魚腥草的貨架期

2.2 理化分析

魚腥草的理化分析結果如圖2.卡拉膠處理樣品和對照樣品的O2含量都緩慢下降，CO2含量都緩慢上升。O2含量和CO2含量的變化表明卡拉膠在魚腥草表面形成了一層薄膜，且有效阻止了魚腥草和外界的氣體交換。硬度是魚腥草品質的外在表現，卡拉膠處理樣品和對照樣品的硬度在儲藏期間都在下降，但對照樣品下降得更快。TSSC、TA和Vc含量是魚腥草品質的內在表現，卡拉膠處理樣品和對照樣品的TSSC、TA和Vc含量在儲藏期間都在下降，但對照樣品下降得更快。

2.3 PPO活性分析

魚腥草的PPO活性分析結果如圖3.卡拉膠處理樣品和對照樣品在儲藏期間的PPO活性介于2.0～3.0U之間，沒有發生顯著變化，這表明2個魚腥草樣品都沒有發生酶促褐變，這個結果和貨架期分析中褐變程度分析的結果是一致的。酶促褐變容易出現在鮮切食品中，如鮮切荸薺、鮮切蘋果[19]。魚腥草有一層厚的表皮，這層表皮阻止了魚腥草中酚類物質和O2的接觸。

圖4 魚腥草的微生物分析

2.4 微生物分析

微生物分析的結果如圖4.卡拉膠處理樣品和對照樣品在儲藏期間的嗜溫菌菌落數迅速下降，這是由于樣品是在1℃的低溫下儲藏，這樣的低溫有效抑制的嗜溫菌的生長。卡拉膠處理樣品和對照樣品在儲藏期間的酵母菌和霉菌菌落數迅速增加，這是由于酵母菌和霉菌在低溫下能生長。

根據以上結果，和傳統可食膜相比，如殼聚糖[3,4,6,7]、海藻酸鈉[10,11]、大豆分離蛋白[15,16]、果膠[14]和羧甲基纖維素[17]，卡拉膠顯示出更好的效果。和另外的高分子可食膜相比，如阿拉伯膠[21～23]、刺槐豆膠[24～27]、瓜爾豆膠[28]、黃原膠[29～31]，卡拉膠和它們的效果相當。

本項研究結果表明：卡拉膠通過抑制魚腥草的呼吸作用、保持魚腥草的重量損失率、硬度、TSSC、TA、Vc含量和PPO活性延長了魚腥草的貨架期。從感官看，卡拉膠延遲了魚腥草的腐爛，阻止了食用品質的下降。同時卡拉膠處理和低溫協同，增強了卡拉膠的效果。這些都說明卡拉膠是一個有應用前景的可食膜。