3种褐变抑制剂对减轻鲜切苹果褐变效果的影响*

姜爱丽，钟璐，胡文忠，赵丹，关棣锴，李沐华

1(生物化学工程国家民委-教育部重点实验室，辽宁大连，116600)

2(大连民族学院生命科学学院，辽宁大连，116600)

3种褐变抑制剂对减轻鲜切苹果褐变效果的影响*

姜爱丽1，2，钟璐2，胡文忠1，2，赵丹2，关棣锴2，李沐华2

1(生物化学工程国家民委-教育部重点实验室，辽宁大连，116600)

2(大连民族学院生命科学学院，辽宁大连，116600)

研究了D-异抗坏血酸钠、柠檬酸、EDTA-2Na 3种褐变抑制剂对鲜切苹果褐变的抑制作用。单因素试验结果表明:1.0 g/LD-异抗坏血酸钠对鲜切苹果褐变的抑制效果最佳;正交试验法测定的最优组合是A2B1C1D2，即采用0.2 g/L D-异抗坏血酸钠，0.03 g/L柠檬酸，0.1 g/L EDTA-2Na的溶液浸泡，浸泡时间为6 min，可使鲜切苹果的褐变程度和感官品质在7 d内保持较优水平。鲜切苹果的褐变程度与多酚氧化酶活性和感官品质间均存在显著相关性。

鲜切苹果，褐变抑制剂，正交试验法，褐变程度

鲜切苹果(fresh-cut apples)指新鲜苹果经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜、包装等处理，供消费者即食用或餐饮业使用的一种新式苹果加工产品，也称最少加工苹果、轻度加工苹果或半加工苹果[1］。与传统的苹果加工如榨汁、干制、糖制等不同，其产品经过一系列处理后仍保持生鲜状态，具有新鲜、营养、方便、可食率100%的特点。近年来，鲜切果蔬产品在国内外的消费量剧增，特别受到欧美、日本等国家消费者的喜爱，鲜切苹果的产值大幅增加并且还将保持此趋势[2］。鲜切苹果以其新鲜、方便、营养、无公害等特点，必将具有广阔的消费前景[3］。但鲜切苹果极易发生褐变，主要是因为多酚氧化酶(PPO)在O2的参与下催化酚类物质氧化成醌，醌类进一步聚合为黑色物质，严重影响其感官质量及其营养价值，如何控制鲜切苹果褐变是鲜切苹果保鲜的首要问题[4］。

本试验以鲜切苹果为试验材料，研究和筛选了多种抗褐変剂复配使用的最佳配方和工艺条件，以期为鲜切果蔬保鲜提供科学依据并建立保鲜新方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验样品:新鲜、大小均匀、无病虫害和机械损伤的富士苹果。

包装材料:食品用聚乙烯保鲜膜(PE)，塑料托盘。

试验试剂:D-异抗坏血酸钠，柠檬酸，EDTA-2Na，双蒸水。

1.2 试验方法

1.2.1 试验材料预处理

将完整苹果用20 mL/L的次氯酸钠溶液浸泡5 min，后用双蒸水多次洗涤，晾干后在经消毒的菜板上用无菌刀切割，将苹果去皮、去核、切成1 cm宽的苹果条备用。

1.2.2 单一褐变抑制剂对鲜切苹果的抑制效应

将切割好的苹果条迅速置于D-异抗坏血酸钠(0.5、1.0、1.5 g/L)、柠檬酸(0.1、0.15、0.2 g/L)、EDTA-2Na(0.5、1.0、1.5 g/L)等褐变抑制剂溶液中浸泡10 min，固液比约为1∶1.5(g∶mL)，然后沥干、称重、包装后置于4℃贮藏，用双蒸水浸泡10 min作对照。于7 d后评价各处理的保鲜效果。

1.2.3 复合褐变抑制剂对鲜切苹果的抑制效应

根据不同褐变抑制剂对鲜切苹果褐变程度和感官品质的影响效果，进一步选用D-异抗坏血酸钠，柠檬酸，EDTA-2Na以及浸泡时间4个因素进行L9(34)正交试验，见表1，处理和贮藏方法见1.2.2，贮藏7d后评价保鲜效果，以双蒸水浸泡10 min作为对照，数据处理采用正交分析处理系统进行分析[5］。

1.2.4 保鲜效果评价

PPO活性测定:参照Jiang等的方法[6］。取10 g去皮果肉，加0.5 g聚乙烯吡咯烷酮于10 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲溶液(pH值=6.4)中，冰浴研磨，4℃冰冻离心机13000×g离心45 min，取上清液备用。将0.1 mL粗酶提取液加入3 mL 0.5 mol/L的邻苯二酚溶液。反应温度为25℃，加酶液后5 s开始扫描10 s内398 nm处的吸光值变化，以每克果实每分钟在398 nm处吸光值变化1为1个酶活力单位，结果以U/(min·g)表示。

褐变程度的测定:参照王武[7］等的方法并加以修改，采用CIE标准色度学系统，使用日本美能达CR410型色差计测定果实表面的L*值(亮度值)、a*值(红色)和b*值(黄色)，并以计算值的大小来比较试验样品处理前后的色泽变化程度，△E*值越小，表明抗褐変效果越好。式中:为第n天的L*、a*、b*值;为第0天的L*、a*、b*值。

感官品质评定:参照曾顺德[8］等的方法，由品评组人员评判各处理的保鲜效果，7～9分:极好、新鲜、无褐变和缺陷，鲜食品质佳;5～7分:较好、新鲜、稍有褐变迹象，但基本不影响鲜食品质;3～5分:尚好、有明显褐变，风味淡化;1～3分褐变较重，不可食用;1分以下极差，不可食用。

表1 褐变抑制剂正交试验因素水平表

1.3 统计方法

试验结果用Excel进行计算和相关性分析。

2 试验结果与分析

2.1 单一褐变抑制剂试验结果

将处理后的苹果分别进行PPO活性、褐变程度、感官品质评定等3个指标的测定，结果如下表2所示。由表2可知，D-异抗坏血酸钠尤其是1.0 g/L的D-异抗坏血酸钠可有效抑制褐変的发生，贮藏7d后褐变程度为0.8，仅为对照的4.5%，除1.5 g/L EDTA-2Na外，其他单一褐変抑制剂也都能有效地抑制褐変的发生，而且所有单一褐変抑制剂处理后的感官品质评定结果均要高于对照。

PPO通常被认为是引起鲜切果蔬产品褐变最重要的酶[3］。试验结果表明:与对照相比，单一褐变抑制剂均不同程度地降低了PPO活性和褐变程度(表2)，而且PPO活性与褐变程度之间存在着显著正相关关系(P＜0.05)(表2和图1-A)，说明鲜切苹果褐变主要是由PPO引起的。PPO在果蔬组织细胞中常以结合酶(BPPO)和可溶性酶(FPPO)2种形式存在，苹果中尽管FPPO占总PPO(TPPO)的8%～15%，却在酶促褐变反应中发挥主导性作用[9］。切割伤害和乙烯的产生等一些胁迫条件均可造成膜结构的破坏，使BPPO从膜上游离成FPPO，从而与酚类底物接触并使之氧化，使酚类物质形成醌，再进行一系列脱水-聚合反应，最后形成黑褐色物质产生褐变。

如图1-B所示，褐变程度和感官品质评定结果之间存在着极显著的负相关性关系(P＜0.01)，1.0 g/L D-异抗坏血酸钠抑制褐变的效果最好，感官品质评定结果也最高，说明褐变不仅影响鲜切苹果的外观品质，也影响口感风味。

表2 单一褐变抑制剂试验结果表

图1 褐変程度与PPO活性相关性(图A)以及褐変程度与感官品质评定结果(图B)关系

2.2 复合褐变抑制剂试验结果

选用了D-异抗坏血酸钠、柠檬酸和EDTA-2Na 3种褐变抑制剂，其中D-异抗坏血酸钠又名D-异Vc钠、赤藻糖酸钠，其本身极容易被氧化，能降低介质中的含氧量，即通过除去介质中的氧而延缓氧化反应的发生。作为控制食品氧化变色和风味恶化的抗氧化剂，D-异抗坏血酸钠可以保持食品的色泽，自然风味，延长保质期，且无任何毒副作用[10-11］。柠檬酸(citric acid)，又名枸橼酸，在自然界中分布很广，天然存在于植物中。柠檬酸能够防止因酶催化和金属催化引起的氧化作用，从而阻止水果变色变味。此外柠檬酸还具有螯合作用，能够清除某些有害金属，与其他抗氧化剂复配使用时能钝化金属离子，起到协同增效的作用[12］。EDTA-2Na是金属离子螯合剂，能将金属离子螯合转变成不活泼的物质，从而起到抑制氧化和电子传递的作用[13］。由于各种抗褐変剂的作用机理不同，复配使用时往往可以发挥协同增效作用[14］。

表3 复合褐变抑制剂正交试验结果表

由正交试验结果可知(表3)，对于褐变程度和感官品质评定2个指标而言，最优处理组合都是A2B1C1D2，即:0.2 g/L D-异抗坏血酸钠，0.03 g/L柠檬酸，0.1g/L EDTA-2Na，浸泡时间为6 min。该处理组合在正交试验中是轮空的，因此进行了验证试验，结果为:褐变程度3.1，感官品质评定得分8.3，验证试验再次重现其对褐变的显著抑制作用和对风味品质的保持作用。

通过比较R值(极差)可知，A因素(D-异抗坏血酸钠含量)是褐变程度和感官品质评定结果的主效因素，A因素的R值远大于其他因素的R值。其中影响褐变程度的因素作用主次顺序为:D-异抗坏血酸钠＞EDTA-2Na＞浸泡时间＞柠檬酸，影响感官品质评定结果的因素作用主次顺序为:D-异抗坏血酸钠＞EDTA-2Na＞柠檬酸＞浸泡时间。所有处理组合均可有效抑制褐变和保持风味品质，贮藏7d后，经复合褐变抑制剂处理的鲜切苹果褐变程度比对照低28.8%～81.8%，感官品质评定得分是对照的1.73～2.93倍。

3 结论

(1)单一褐变抑制剂试验中，3种褐变抑制剂的抑制效果最好的是D-异抗坏血酸钠，并且以浓度为1.0 g/L的处理效果最好。

(2)复合褐变抑制剂中各组分由于抑制褐变机理不同，既可抑制褐变底物酚类物质氧化，又可抑制引起酚类物质氧化的酶活性，还可起到金属离子螯合剂的作用，因此复合抑制剂可起到协同增效的作用效果。同时，与单一褐变抑制剂相比，复合抑制剂可有效降低使用浓度，大大节约生产成本，提高使用安全性。采用0.2 g/L D-异抗坏血酸钠，0.03 g/L柠檬酸，0.1 g/L EDTA-2Na的溶液浸泡，浸泡时间为6 min，可使鲜切苹果的褐变程度和感官品质在7 d内保持较优水平。

(3)鲜切苹果的褐变程度与PPO活性之间存在着显著相关性关系(P＜0.05)，褐变程度与感官品质评定结果之间极显著相关(P＜0.01)。鲜切苹果的褐变主要是由PPO引起的。

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ABSTRACTD-sodium isoascorbate，citric acid and EDTA-2Na were used as browning inhibitors in fresh-cut apples.The result indicated that:1.0 g/L D-sodium isoascorbate was the best of browning inhibitor in single factor experiment;orthogonal experimental determination of the optimal combination was A2B1C1D2，which adopted the 0.2 g/L D-sodium isoascorbate，0.03 g/L citric acid，0.1 g/L EDTA-2Na solution soak for6min.Under the above condition，the fresh-cut apple browning was better controlled and the sensory quality was maintained in a good level for 7 days of storage.Browning degree of fresh-cut apples was significantly related with polyphenol oxidase(PPO)activity and sensory quality.

Key wordsfresh-cut apples，browning inhibitors，orthogonal experiment，browning degree

Study on Three Kinds of Browning Inhibitors in Reducing Fresh-cut Apples Browning

Jiang Ai-li1，2，Zhong Lu2，Hu Wen-zhong1，2，Zhao Dan2，Guan Di-kai2，Li Mu-hua2
1(Key Laboratory of Biochemical Engineering，the State Ethnic Affairs Commission-Ministry of Education，Dalian 116600，China)
2(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

在读博士，副教授(胡文忠教授为通讯作者)。

*国家自然科学基金项目(30771508，30972038);大连民族学院“太阳鸟”大学生科研基金项目(20090313);大连民族学院精品实验项目(2009-10)

2010-03-17，改回日期:2010-05-20