抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋贮藏效果的研究

胡位荣，刘顺枝，黄惠娟，江月玲

(广州大学生命科学学院， 广东 广州 510006)

抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋贮藏效果的研究

胡位荣，刘顺枝，黄惠娟，江月玲

(广州大学生命科学学院， 广东 广州 510006)

以湖南香芋头为试材，研究不同浓度抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋的贮藏效果及生理生化变化的影响。结果表明，在15℃贮藏温度下，与对照相比，0、1.0、5.0、10.0g/L抗坏血酸(VC)分别与15.0g/L壳聚糖配合处理较好地保持了鲜切香芋的外观和营养，减少鲜切香芋的失重率和褐变度，并抑制多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和淀粉酶的活性。其中，5.0g/L抗坏血酸与壳聚糖配合处理的保鲜效果最明显。

香芋；鲜切；抗坏血酸；壳聚糖；贮藏效果

香芋头[Colocasia esculenta(L.) Schott]是多年生宿根草本植物的地下块茎，营养丰富，色、香、味俱佳，烹煮方法多样，是深受人们喜爱的食药兼优的蔬菜。但新鲜香芋头生产季节性强，易发芽、霉变腐烂，另一方面，香芋头个大，表皮上的棕色鳞片毛难以去除，在切削芋头时手奇痒无比，给家庭食用造成诸多不便，因此香芋头特别适于鲜切加工贮销，以便于快捷烹煮食用[1-3]。但果蔬经过鲜切加工后，表层组织受到伤害，容易褐变、失水、组织结构软化、微生物侵染等，寻找卫生、安全、有效的控制方法已成为研究的热点[4]。壳聚糖是以虾、蟹壳等为原料提取甲壳素经脱乙酰化反应而得到的多糖类生物大分子，具有安全无毒、成膜抑菌、可食用、可降解等优点，近年来在果蔬保鲜中的应用已有较多报道[5-7]。抗坏血酸(VC)是常规防褐变剂之一。本实验研究不同浓度抗坏血酸溶液处理结合壳聚糖涂膜对香芋鲜切后贮藏期间一些生理生化反应的影响，以期为香芋鲜切保鲜技术提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

湖南香芋购自广州市果蔬批发市场。

柠檬酸、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、邻苯二酚、愈创木酚、过氧化氢、3,5-二硝基水杨酸、抗坏血酸、盐酸、葡萄糖、淀粉、壳聚糖、氯化钠等均为分析纯。

WFZ UV2000紫外可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司；756CRT紫外可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；LTI-1200W低温恒温培养箱 日本东京理化公司；CR21型高速冷冻离心机 日立公司；超净工作台 苏州净化设备厂。

1.2 材料处理

选取个体完整、色泽正常、无损伤、无腐烂变质的香芋，在超净工作台上去皮、切分成2～3cm厚的芋头片，随即分成4组，分别投入0、1.0、5.0、10.0g/L抗坏血酸溶液中浸泡2min，取出晾干，再浸入15.0g/L可食性壳聚糖溶液(用10.0g/L柠檬酸溶液配制)中2min；以在10.0g/L柠檬酸溶液中浸泡2min为对照(CK)。以上处理的芋头片捞出晾干后分别置于透明塑料盒中，0.02mm厚聚乙烯薄膜包装，于(15±1)℃低温恒温培养箱中贮藏，定期取样观测10d。每个处理重复3次。

1.3 指标测定方法

鲜切香芋失重率：采用称重法测定；褐变度：参照文献[8]的消光值法，以10×A410表示褐变度；淀粉酶活性测定：将香芋头淀粉水解转化为葡萄糖后，通过葡萄糖标准曲线计算淀粉含量[9]，淀粉酶活性的测定采用3,5-二硝基水杨酸法[9]；PPO活性测定：采用邻苯二酚法[10]，以OD3981min增加0.01为1个酶活力单位(U)；POD活性：采用愈创木酚法测定[11]，以OD4701min增加0.01为1个酶活力单位(U)。以上各指标测定均重复3次。

2 结果与分析

2.1 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋质量损失率的影响

图1 不同处理对鲜切香芋质量损失率的影响Fig. 1 Effects of various treatments on the weight loss ratio of fresh-cut taro during storage at 15 ℃¡

从图1可知，鲜切香芋贮藏期间质量损失率迅速增加，这可能与鲜切香芋的伤口表面积大有关。对照在7d时质量损失率达9.1%，壳聚糖单独或配合VC处理显著降低了鲜切香芋质量损失率的增加。单独使用壳聚糖时，贮藏前3d 鲜切香芋的质量损失率最低；VC结合壳聚糖处理减少了鲜切香芋贮藏后期的质量损失，7d时，5.0g/L VC结合壳聚糖处理的鲜切香芋质量损失率为5.9%。在贮藏后期，1.0、5.0、10.0g/L VC结合壳聚糖处理之间的质量损失率差异不显著(P＜0.05)，不过，5.0g/L VC处理较1.0、10.0g/L VC的保水效果好。这主要是因为壳聚糖在鲜切香芋伤口表面形成的薄膜较好地阻止了水分的蒸发。

2.2 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋褐变度的影响

图2 不同处理对鲜切香芋褐变度的影响Fig.2 Effects of various treatments on the brown of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

鲜切香芋在贮藏过程中褐变度不断增加(图2)。对照在第1天就开始变色，7d时切面严重褐变，褐变度达到9.4，较新鲜香芋头增加了3倍，而且香芋表面开始出现黏滑感，失去食用价值和商品性。经壳聚糖涂膜处理的鲜切香芋贮藏后的褐变度均显著小于对照，壳聚糖单独处理的鲜切香芋7d时切面褐变度为7.5。贮藏前期，壳聚糖单独或配合VC处理的香芋褐变度之间差异不显著(P＜0.05)；5d后，VC结合壳聚糖处理比壳聚糖单独处理能更好地减缓鲜切香芋的褐变程度，其中以5.0g/L VC处理的效果最好。这可能一方面是壳聚糖薄膜使鲜切香芋表面的O2浓度维持在较低水平，减轻了褐变程度，另一方面，VC作为抗褐变剂干扰了酶促褐变反应，使得抑制褐变的效果加强。

2.3 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋淀粉含量的影响

图3 不同处理对鲜切香芋淀粉含量的影响Fig.3 Effects of various treatments on the starch content of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

从图3可以看到，新鲜香芋头的淀粉含量高达45.4%，不同处理的鲜切香芋淀粉含量随贮藏时间的延长呈下降趋势。其中，对照的淀粉含量下降迅速，5d时鲜切香芋淀粉含量降低到24.7%；壳聚糖处理一定程度延缓了香芋淀粉含量的下降，5d时，壳聚糖单独处理和5.0g/L VC溶液结合壳聚糖膜处理的淀粉含量分别为32.8%、37.5%。可见，壳聚糖涂膜处理因较好地阻碍了O2进入，降低了鲜切香芋的呼吸作用，从而减缓了香芋淀粉的降解。

2.4 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋淀粉酶活性的影响

图4 不同处理对鲜切香芋淀粉酶活性的影响Fig.4 Effects of various treatments on amylase activity of fresh-cut taro during storage at 15℃

淀粉降解由淀粉酶催化进行，图4表明，在鲜切时，香芋的淀粉酶活性较高，达到6.53U/g，随着贮藏期的延长，淀粉酶活性趋于下降。对照在贮藏期间淀粉酶活性相对较高，3d时较1.0g/L VC结合壳聚糖处理的高出25.8%。结合图3、4可以看出，对照在贮藏过程中淀粉酶活性较高，淀粉含量则降低快，淀粉含量与淀粉酶活性之间存在显著的正相关性(r2=0.9443，P＜0.05)。壳聚糖单独或VC结合壳聚糖处理明显使鲜切香芋淀粉酶活性在贮藏前期较快地下降，因而淀粉含量相对较高；后期5.0g/L VC结合壳聚糖处理酶活性维持在一定的水平上，这可能与VC结合壳聚糖处理有效抑制香芋表面褐变、延缓香芋衰老，从而维持了香芋正常的新陈代谢水平有关。

2.5 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋PPO活性的影响

图5 不同处理对鲜切香芋PPO活性的影响Fig.5 Effects of various treatments on PPO activity of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

果蔬食品加工及贮藏过程中发生褐变反应主要是由PPO引起的酶促褐变[2,4]。从图5可以看到，鲜切芋头的PPO活性在贮藏过程中不断升高，对照从10.03U/g增加到5d时的25.89U/g。壳聚糖单独处理一定程度延迟了PPO活性的增加，VC结合壳聚糖处理进一步使芋头PPO活性受到抑制。贮藏第5天时，5.0g/L VC结合壳聚糖处理的芋头PPO活性为15.90U/g，仅为对照的61.9%，而且显著低于1.0、10.0g/L VC结合壳聚糖处理。这可能是因为适量的抗坏血酸在PPO反应体系中能起竞争性抑制剂的作用。结合图2与图5，对照的褐变度与PPO活性之间存在显著的正相关性(r2=0.8895，P＜0.05)。

2.6 抗坏血酸与壳聚糖处理对鲜切香芋POD活性的影响

图6 不同处理对鲜切香芋POD活性的影响Fig. 6 Effects of various treatments on POD activity of fresh-cut taro during storage at 15 ℃

POD一方面可以作为细胞膜的保护酶，清除H2O2，减少其对细胞膜脂的伤害；另一方面可利用H2O2释放出的O2氧化酚类物质，引发褐变的发生[4]。从图6可知，与PPO活性变化趋势相似，鲜切芋头的POD活性随着贮藏时间延长而升高。鲜切芋头贮藏5d时，对照的POD活性增加了11.9倍，5.0g/L VC结合壳聚糖处理的POD活性较对照低57.3%，可能是VC的抗褐变作用与壳聚糖的成膜、抑菌作用的协同效果有效地控制了POD活性。

3 讨论与结论

果蔬在鲜切去皮、切分过程中，组织结构受到机械伤害，诱发了一系列生理生化变化和微生物侵染，尤其是切割伤害诱导PPO、POD等酶促褐变反应加剧，致使鲜切产品外观品质和营养含量大为降低[4,8]。香芋富含淀粉，PPO活性高[2]，采后生理代谢旺盛，易衰老变质和腐烂，鲜切去皮后加速了氧化褐变，严重影响品质。本实验中，鲜切香芋片PPO、POD活性在贮藏开始就上升，导致褐变度迅速上升，其中PPO活性与褐变度之间的相关系数为0.8895，呈显著正相关(P＜0.05)，表明PPO是鲜切香芋褐变的主要氧化酶。采用15.0g/L壳聚糖处理一定程度上抑制了PPO和POD的活性，从而减轻了鲜切香芋片的褐变，并抑制了淀粉酶活性，延缓了淀粉含量的下降，减少了芋头片的失重。同时，本实验中发现对照在第7天时香芋切面褐变度达到9.4，且表面开始出现黏滑感，而壳聚糖的各处理在第9天时仍能保持香芋原有的色泽。壳聚糖的这些作用可能与其良好的成膜特性有关。壳聚糖在鲜切产品表面形成的膜能有效阻碍水分蒸发、病菌侵入繁殖，并调节果蔬气体环境，减少果蔬内物质的转化和耗损，因而在番茄[6]、鲜切芒果[7]、鲜切胡萝卜[12]等方面也取得了较好的贮藏效果。徐庭巧等[13]报道采用纳米碳酸钙与1%壳聚糖复合液涂膜处理有效抑制了鲜切茄子的PPO和POD活性，从而抑制了褐变。

VC作为褐变抑制剂亚硫酸盐的替代物正被广泛应用于果蔬鲜切加工中[4]，0.2%VC可有效抑制鲜切桃的PPO、POD活性，减轻褐变程度[14]。本实验中，与壳聚糖单独处理比较，不同浓度VC溶液处理强化了壳聚糖对PPO、POD活性的抑制效果，减轻了鲜切香芋在贮藏后期的褐变程度及淀粉含量的下降，尤以5.0g/L VC处理的效果最佳。可见，在成膜剂中加入适宜的抗褐变剂可更有效降低鲜切果蔬的氧化变质与变色[5,12,15]。

综上所述，香芋鲜切后质量迅速损失并褐变，淀粉含量明显降低，15℃下贮藏期不超过7d；15.0g/L壳聚糖溶液处理不但能延缓鲜切香芋的质量损失和淀粉含量损耗进程，而且能抑制PPO和POD活性，延缓褐变的发生，使鲜切香芋的贮藏期延长到9d；VC处理强化了壳聚糖的保鲜效果。10.0g/L VC结合壳聚糖处理的效果与5.0g/L VC结合壳聚糖处理基本相同，从成本等方面综合考虑，以5.0g/L VC结合壳聚糖处理对保持鲜切香芋的外观品质和营养效果最好。

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Effects of Ascorbic Acid and Chitosan Treatments on Physiological Changes of Fresh-cut Taro during Storage

HU Wei-rong，LIU Shun-zhi，HUANG Hui-juan，JIANG Yue-ling
(School of Life Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

The effects of ascorbic acid (0, 1.0, 5.0 g/L and 10.0 g/L) combined with 15.0 g/L chitosan coating on quality and browning of fresh-cut taros (Colocasia esculenta(L) Schott) during storage at 15 ℃ were evaluated. The results showed that chitosan coating alleviated the weight loss, the decline of starch content and browning process, and inhibited the activities of polyphenol oxidase(PPO), peroxidase (POD) and amylase. The treatment of 5.0 g/L ascorbic acid combined with chitosan coating was particularly effective in inhibiting enzymatic browning and maintaining the quality of fresh-cut taro.

taro；fresh-cut；ascorbic acid；chitosan；storage effect

TS205

A

1002-6630(2010)24-0436-04

2010-02-08

国家自然科学基金项目(30871761)；广东省科技计划项目(2010B020305014)

胡位荣(1966—)，男，教授，博士，主要从事果蔬采后生理与贮运技术研究。E-mail：weironghu@163.com