異抗壞血酸鈉處理對鮮切蘭州百合貯藏品質的影響

熊思國 唐曉嵐 宋龍龍 潘 旋 葛珺橋 姜愛麗

蘭州百合(Liliumdavidiivar.willmottiae(E. H. Wilson) Raffill)是百合科百合屬植物,為“川百合”的一個變種,也是中國唯一可食藥兩用的甜百合,主產于甘肅蘭州[1-2]。蘭州百合富含甾體皂苷、生物堿、多糖、酚類等營養物質,具有抑菌、抗腫瘤、抗氧化等功效,深受消費者喜愛[3-4]。據統計,2021年中國蘭州百合的種植面積已達1.33萬hm2,產量約為8萬t[1]。鮮切百合作為一種初級加工產品,以其新鮮、方便、快捷等特點受到廣大消費者的青睞,具有廣闊的市場前景。

然而,鮮切加工產生的機械損傷會提高蘭州百合鱗片的生理代謝水平,加速褐變、營養流失等品質劣變問題的產生[5-6],嚴重影響產品的營養價值和商品價值。其中,褐變是限制鮮切蘭州百合品質的關鍵因素之一。褐變可分為酶促和非酶促褐變,多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)等是引起酶促褐變的主要原因;還原糖和蛋白質發生羰氨反應可能是引起百合非酶促褐變的原因[1, 7]。有研究[8]表明,增強果蔬采后的抗氧化能力可能是延緩采后褐變的一種潛在策略。因此,將抗氧化劑應用于鮮切蘭州百合可能是提高抗氧化能力和抑制褐變的有效途徑。

目前鮮切蘭州百合的保鮮技術包括低溫(相溫)貯藏[4]、氣調貯藏[3]、紫外照射處理[9]、硫化氫處理[10]、植物精油處理[5]等,這些技術均對蘭州百合的貯藏起了一定的積極作用。然而,這些技術可能存在操作繁瑣、成本較高等問題。因此亟需一種更安全、經濟、便捷的保鮮技術來解決鮮切蘭州百合鱗片品質劣變的問題。異抗壞血酸鈉(SI)是抗壞血酸鈉的光學異構體,在部分國家,SI被廣泛用作一種安全有效的抗氧化防腐劑,并用于抑制鮮切農產品的褐變[11]。然而,目前還沒有關于SI處理對鮮切蘭州百合的貯藏保鮮的研究。研究擬探究SI處理對鮮切蘭州百合貯藏品質的影響,以期為SI處理應用于鮮切蘭州百合保鮮領域提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

蘭州百合:市售;

D-異抗壞血酸鈉:食品級,石藥集團維生藥業(石家莊)有限公司;

鹽酸、甲醇、硫酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、聚乙烯吡咯烷酮、過氧化氫、次氯酸鈉:分析純,天津科密歐化學試劑有限公司;

苯酚、考馬斯亮藍G250、愈創木酚、鄰苯二酚、氫氧化鈉、亞油酸鈉、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸:分析純,阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

色差計:CR-400型,日本Konica Minolta公司;

紫外分光光度計:UV-2600型,日本島津公司;

研磨機:A11 basic型,德國IKA公司;

電子天平:ME104型,梅特勒—托利多儀器(上海)有限公司;

高速冷凍離心機:H1850R型,湖南湘儀離心機儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 將無病蟲害、機械傷,成熟度一致(八年生三頭皇規格)的蘭州百合進行手工剝片,去除內芯,選取無霉變、腐爛、發黃及機械傷的鱗片,經清洗、消毒(200 mL/L的次氯酸鈉溶液浸泡3 min)、漂洗后備用。鮮切蘭州百合鱗片隨機分為4組(每組約200 g),置于0(CK),1,5,10 g/L的SI溶液中浸泡10 min。瀝干表面水分后,將百合鱗片裝入聚乙烯托盤中,以保鮮膜包裹,置于(1±1) ℃冷庫貯藏。每隔7 d進行隨機取樣并測定亮度(L*)、褐變度、可溶性蛋白、可溶性糖、總酚、類黃酮、花青素、丙二醛(MDA)、脂氧合酶(LOX)、PPO、POD、CAT和風味等相關指標,貯藏期為28 d。

1.2.2 外觀品質表征

(1) 亮度表征:在各取樣時間點,使用CR-400型色差計測定鮮切蘭州百合鱗片凸面的固定位置,每組各10片,記錄L*。

(2) 褐變度表征:參考Huang等[9]的方法,將百合鱗片研磨后離心,測定410 nm下吸光度(A410 nm),褐變度以10倍A410 nm值表示。

1.2.3 營養品質指標測定

(1) 可溶性蛋白含量:采用考馬斯亮藍法[12]測定樣品中的可溶性蛋白含量,以牛血清蛋白制作標準曲線。

(2) 可溶性糖含量:采用硫酸—苯酚法[13]54-57測定485 nm下的吸光度,根據蔗糖標準曲線計算可溶性糖含量。

(3) 總酚、類黃酮和花青素含量:參考曹建康等[13]44-46的方法,使用1%的鹽酸—甲醇進行提取,使用分光光度法測定樣品中的總酚、類黃酮和花青素,分別以沒食子酸,蘆丁和兒茶素制作標準曲線。

1.2.4 膜脂過氧化程度測定

(1) 丙二醛含量:采用硫代巴比妥酸法[14]。

(2) 脂氧合酶活性:參考Wang等[15]的方法,以每分鐘每克鮮重質量的樣品在234 nm處吸光度增加1為一個單位(U)。

1.2.5 活性氧代謝酶活性測定 根據Shi等[16]的方法。PPO、POD、CAT分別在420,470,240 nm處測定吸光度,并繪制動力學曲線。以對應波長處每克鮮重質量的樣品在1 min內吸光度變化1為一個單位(U)。

1.2.6 電子鼻風味測定 參考Xiong等[17]的方法并稍作修改,稱取3 g百合鱗片加15 mL去離子水,勻漿后進行離心,采用頂空法吸取上清液中的揮發性氣體,并使用電子鼻進行分析。電子鼻包含10個金屬氧化物傳感器,其特征響應如表1所示[12]。

表1 傳感器代表的物質種類及性能描述

1.3 數據處理

除方法中特殊說明,各項指標每組均重復測定3次,取平均值。所得數據采用Microsoft Excel 2016軟件進行統計處理,采用SPSS 24.0軟件對數據進行顯著性分析(T-test和Duncan,P<0.05)和皮爾遜相關性分析,并采用Origin pro 2021軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合外觀品質的影響

2.1.1L*值 如圖1所示,CK組的L*值持續降低,SI處理組的L*值在前7 d增加,隨后持續降低。在貯藏前7 d,各濃度SI處理組的L*值均高于CK組,但在貯藏14 d后,1,5 g/L SI處理組的L*值開始低于CK組,并且差異顯著(P<0.05)。值得注意的是,10 g/L SI處理的鮮切蘭州百合鱗片保持了最高的L*值,顯著高于其他處理組(P<0.05),表明SI處理對鮮切蘭州百合鱗片亮度的維持效果存在濃度依賴性,高濃度的SI處理可以更好地維持鮮切蘭州百合的外觀品質,因此選擇10 g/L的SI進行后續試驗。

小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.1.2 褐變度 由圖2可知,隨著貯藏時間延長,鮮切蘭州百合的褐變度總體呈持續上升趨勢,貯藏14～28 d時褐變度迅速升高。其中CK組上升速率最快,貯藏28 d時的褐變度為初始值的1.56倍,而SI處理僅為1.28倍,說明SI處理可以延緩可溶性色素含量的積累,從而維持較低的褐變度。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.2 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合營養品質的影響

2.2.1 可溶性蛋白含量 如圖3所示,貯藏初期各組百合的可溶性蛋白含量呈波動趨勢,起初的起伏變化可能是鮮切蘭州百合鱗片受到機械損傷和低溫脅迫的結果。在后續的貯藏期內,隨著百合鱗片的愈傷修復和低溫休眠[4],CK組與SI處理組的可溶性蛋白含量差異不大(P>0.05)。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.2.2 可溶性糖含量 如圖4所示,CK組可溶性糖含量呈持續上升趨勢,SI處理組初期上升較快,然后波動變化。低溫脅迫會促使淀粉向可溶性糖轉化,從而提高其抗冷能力,SI處理可顯著降低香蕉果皮的冷害發生,因此在貯藏初期可溶性糖含量激增以應對低溫脅迫[18]。一部分可溶性糖轉化為還原糖以供呼吸代謝消耗,另一部分轉化為淀粉以應對環境脅迫[4],SI處理組的波動變化可能是可溶性糖合成及轉化的動態平衡所致。貯藏14 d后,CK組的可溶性糖含量均高于SI處理組。貯藏至28 d時,CK組的可溶性糖含量為21%,而SI處理組為17%。SI處理組較低的可溶性糖含量意味著其還原糖含量可能較少,這可能與其較低的褐變度有一定關系。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.2.3 總酚、類黃酮和花青素含量 由表2可知,各組鮮切蘭州百合鱗片的總酚和類黃酮含量在整個貯藏期間均無明顯變化,組間差異也不顯著(P>0.05),相關性分析表明,總酚含量(R=0.43,P>0.05)和類黃酮含量(R=0.17,P>0.05)與褐變度呈非顯著正相關。CK組的花青素含量除在貯藏21 d有所提高外,在整個貯藏期間總體呈下降趨勢,而SI處理組在貯藏14 d達到峰值,其余貯藏時間也均呈下降趨勢。總的來說,整個貯藏期間,CK組和SI處理組的花青素含量差異不顯著(P>0.05)。鮮切蘭州百合總酚和類黃酮含量無明顯變化,可能是因為低溫的貯藏環境下,酚類和類黃酮生物合成及代謝水平較慢或處于動態平衡。

表2 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合總酚、類黃酮和花青素的影響?

2.3 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合膜脂過氧化的影響

2.3.1 MDA含量 如圖5所示,隨著貯藏時間延長,各組百合鱗片的MDA含量呈顯著下降趨勢,初期MDA含量過高可能是鮮切加工過程的機械損傷所造成的,隨著貯藏時間延長,蘭州百合的抗氧化能力增強清除了過量的MDA[19]。在貯藏14,21 d時,SI處理的MDA含量顯著低于CK組(P<0.05),分別為CK組的69%,55%。表明SI處理可以減少鮮切蘭州百合鱗片中MDA的積累,對減輕膜脂過氧化損傷具有積極作用。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.3.2 LOX活性 如圖6所示,各組百合的LOX活性總體呈下降趨勢,CK組在21～28 d迅速下降,而SI處理組在前7 d迅速下降。貯藏的前21 d,SI處理組的LOX活性均顯著低于CK組(P<0.05);貯藏第7、14和21天,SI處理組的LOX活性分別比CK組低48%,32%,44%。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

相關性分析表明,LOX活性和MDA含量呈正相關(R=0.88),SI處理后的鮮切蘭州百合具有較低的LOX活性,可能是其MDA含量較低的原因之一。SI處理后的鮮切蘭州百合鱗片具有更低的LOX活性和MDA含量,表明SI處理可以減輕鮮切蘭州百合的膜脂過氧化,維持細胞膜完整性,從而抑制百合褐變。

2.4 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合活性氧代謝相關酶活性的影響

2.4.1 PPO活性 如圖7(a)所示,隨著貯藏時間延長,各組百合鱗片的PPO活性持續增加,且CK組增長速率更快。貯藏至28 d時,CK組百合鱗片的PPO活性為124.10 U/g,是初始值的11.83倍,而SI處理組的PPO活性顯著低于CK組(P<0.05),僅為97.22 U/g,為初始值的9.27倍,說明SI處理可以鈍化鮮切蘭州百合鱗片的PPO活性。相關性分析結果顯示,鮮切蘭州百合的褐變度與PPO活性呈顯著正相關(R=0.93,P<0.05),說明酶促褐變是鮮切蘭州百合褐變的主要因素之一。

大寫字母不同表示同一處理組不同取樣點差異顯著(P<0.05);小寫字母不同表示同一取樣點不同處理組差異顯著(P<0.05)

2.4.2 POD活性 如圖7(b)所示,兩組均呈先升后降的趨勢,并在貯藏21 d時達到活性高峰。POD既參與酶促褐變反應,又催化過氧化氫分解,參與調節活性氧平衡[13]101。在貯藏21 d后驟降可能是因為蘭州百合鱗片衰老,活性氧平衡被打破,MDA含量和LOX活性也有類似變化趨勢。SI處理組的POD活性在大部分貯藏期間均顯著低于CK組(P<0.05)。貯藏14,21,28 d時,SI處理組的POD活性分別比CK組低25%,22%,35%,表明SI處理可以抑制鮮切蘭州百合鱗片中POD活性的增加,延緩其酶促褐變的進程。

2.4.3 CAT活性 如圖7(c)所示,各組百合鱗片的CAT活性呈先下降后持續升高的趨勢。在貯藏0 d時,百合鱗片的CAT活性較高,推測是百合的生理防御活性較強,而鮮切加工導致活性氧的快速聚集,貯藏初期的CAT被用于維持百合活性氧穩定平衡,因而出現了貯藏前7 d過程中CAT活性驟降,張鵬等[20]也有類似的報道。在大部分貯藏時間內,SI處理組的CAT活性顯著高于CK組,貯藏至28 d時,SI處理組的CAT活性比CK組高35%。

SI處理顯著抑制了貯藏期間鮮切蘭州百合的PPO和POD活性,誘導CAT活性增強,該結果與田密霞等[21]的一致。

2.5 SI處理對貯藏期間鮮切蘭州百合風味品質的影響

如圖8所示,隨著貯藏時間延長,鮮切蘭州百合的揮發性化合物含量呈下降趨勢,SI處理組的揮發性化合物含量低于CK組。優勢傳感器為W1W、W1S、W2W、W2S和W5S,表明鮮切蘭州百合中含有較多的硫化物、甲基類、醇類、醛酮類和氮氧化合物等揮發性化合物。SI處理后蘭州百合具有較低的W1W、W1S和W2W傳感器響應值,表明SI處理可以減輕鮮切蘭州百合中硫化物和甲基類化合物的含量。

貯藏期間蘭州百合香氣變化的主成分分析(PCA)如圖9所示。其中PC1占比95.8%,PC2占比3.3%,總占比為99.1%,可顯示絕大多數的氣味信息。PCA中的優勢載荷同是上述5個傳感器,且分布在PCA圖X軸正方向的兩側。通過對各貯藏時間點樣品的得分信息分析可知,相同時間點的CK組的得分響應值更靠X軸正方向,驗證了雷達圖的分析結果。上述結果表明,SI處理會影響鮮切蘭州百合的風味,但影響的揮發性化合物的種類及具體含量還有待進一步研究。

圖9 鮮切蘭州百合貯藏期間風味變化的主成分分析

2.6 鮮切蘭州百合生理指標的相關性分析

如圖10所示,L*與褐變度、可溶性蛋白、可溶性糖、總酚、POD和CAT呈非顯著負相關(P>0.05),與PPO呈顯著負相關(R=0.94,P<0.05)。L*與類黃酮和花青素呈非顯著正相關(P>0.05),與MDA和LOX分別呈顯著和極顯著正相關(R=0.96,P<0.05;R=0.97,P<0.01)。

圖10 各項生理指標的相關性分析熱圖

SI處理改變了鮮切蘭州百合的生理代謝水平,其L*與褐變度、PPO和POD呈非顯著負相關(P>0.05),與CAT呈極顯著負相關(R=0.99,P<0.01)。L*與可溶性蛋白、可溶性糖、總酚、類黃酮、花青素、MDA和LOX均呈非顯著正相關(P>0.05)。說明鮮切蘭州百合的褐變主要與酶促褐變和膜脂過氧化有關,SI處理主要是通過調節CAT等抗氧化酶活性來維持其外觀品質。

3 結論

與CK組相比,異抗壞血酸鈉處理維持了鮮切蘭州百合的貯藏品質,特別是10 g/L的異抗壞血酸鈉處理,在貯藏結束時L*值最高,為80.75。異抗壞血酸鈉處理降低了鮮切蘭州百合貯藏期間的褐變度、丙二醛含量、脂氧合酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性,減少了膜脂過氧化水平,延緩其酶促褐變。異抗壞血酸鈉處理對可溶性蛋白、總酚、類黃酮、花青素等營養指標含量無顯著不良影響。此外,異抗壞血酸鈉處理也可以調控貯藏期間鮮切蘭州百合的香氣組成和含量變化,但具體變化還有待研究。總而言之,異抗壞血酸鈉處理是一種簡單有效的采后處理技術,可用于維持鮮切蘭州百合色澤,延緩其品質劣變。