超高压处理酸菜褐变机理初探

易俊洁，李 琳，冯 仑，陈 芳，廖小军，胡小松

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

超高压处理酸菜褐变机理初探

易俊洁，李 琳，冯 仑，陈 芳，廖小军，胡小松*

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

超高压处理会导致贮藏期间酸菜褐变。本实验从酶促褐变和非酶褐变两类反应途径分析比较处理前后酶活性、Maillard褐变产物（5-HMF）的含量、VC、多酚等指标的变化，以探究超高压处理后酸菜褐变的机理。结果表明，超高压处理的褐变酸菜中多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）均已失活，同时，VC和5-HMF的含量与未褐变酸菜也没有显著差异，而褐变酸菜中酚类物质的组成却发生了明显变化。推测超高压处理后酸菜褐变可能与酚类物质的氧化聚合有关。

超高压，褐变，酸菜

酸菜是我国传统的发酵食品，有约1/6的国民每天食用［1］。它具有酸香的气味、脆嫩的口感、澄黄的诱人色泽、丰富的VC和大量的活性乳酸菌，是深受我国大众喜爱的蔬菜加工产品，也是世界三大著名酱腌菜之一［2］。热杀菌是食品保藏最常用的一种方法，但研究表明酸菜不适宜采用热杀菌，因为热处理会加速酸菜的褐变，使脆度下降、风味劣变，造成47.5%～52.1%的VC损失，从而降低酸菜的品质和营养价值［2］。因此亟需一种能够替代热加工的杀菌手段，在充分保证酸菜产品微生物安全性的同时，有效保留其原有的风味和口感。高静压技术（High hydrostatic pressure，HHP）是一种新型的非热杀菌手段，对酶和微生物均有一定的杀灭效果，且能保证产品品质。Sohn等［3］和Peñas等［4］报道了超高压对韩国和德国泡菜具有一定的杀菌效果。本课题组前期研究也发现酸菜在超高压400MPa处理下，全部的霉菌和酵母可被杀死；600MPa下，细菌总数将控制在2.2log10 CFU/g以内。但同时发现，超高压处理后的酸菜在贮藏过程中发生了褐变，这与Sohn等［3］在韩国泡菜的研究结果类似。而有关超高压处理后酸菜褐变的机理至今未见前人报道。本研究分别从酶促褐变和非酶褐变两类反应途径出发，分析比较处理前后多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活性、Maillard褐变产物（5-HMF）的含量、VC和多酚等指标的变化，为进一步提出超高压酸菜的褐变机理提供基础性数据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

酸菜 由北大荒集团提供。

超高压设备（HHP-650） 内蒙古包头科发有限公司；HPLC、UV-1800 日本岛津公司；Waters-2695型HPLC 美国Waters公司；Aglient-7890A型MS美国Aglient公司；SC-80型全自动测色色差计Kangguang有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 超高压处理条件 待处理样品采用聚乙烯包装袋抽真空密封，约50g/袋，进行超高压处理，处理后样品在27℃和37℃下贮藏。样品处理压力采用200、400、600MPa，保压处理时间10、20、30min，共9个处理水平。未经超高压处理的样品为对照组。

1.2.2 色泽的测定 采用SC-80型全自动测色色差计测定。L*值表示亮度，a*值表示红绿比，b*值表示黄蓝比。色差值△E反映色泽的总体变化，△E =［（L-L0）2+（a-a0）2+（b-b0）2］1/2。式中：L0、a0、b0为酸菜对照样的值；L、a、b为酸菜处理样的值。

1.2.3 pH的测定 采用pH计测定酸菜汤汁的pH，待稳定后记下读数。

1.2.4 PPO酶活性的测定 取酸菜20g，加入20mL pH6.5的磷酸缓冲液于打浆机中迅速打浆，在4℃下以12000r/min离心10min，取上清液作为粗酶液。取2.5mL 0.1mol/L邻苯二酚，待温度稳定在30℃，加入0.5mL的粗酶液，于410nm下每隔0.1s读数一次，在恒温30℃下连续测定5min，相对活力单位定义为每分钟A值变化0.001所需酶量为一个活力单位（U），结果以U/g表示。

1.2.5 POD酶活性的测定 PBS溶液的配制：向100mL水中加入56μL愈创木酚，搅拌至溶解，待冷却后加30%过氧化氢38μL，混合均匀，4℃冷藏。取酸菜20g，加入20mL pH6.5的磷酸缓冲液于打浆机中迅速打浆，在4℃下以12000r/min离心10min，取上清液作为粗酶液。取2.9mL PBS反应液于比色皿中，待温度稳定在30℃，加入0.1mL的粗酶液，于470nm下每隔0.1s读数一次，在恒温30℃下连续测定5min，相对活力单位定义为每分钟A值变化0.001所需酶量为一个活力单位（U），结果以U/g表示。

1.2.6 VC含量的测定 参考范会平［5］中的 HPLC法，于岛津液相色谱进行测定。配有SPD-20AV紫外可见检测器、SIL-20A自动进样器、CTO-20A柱温箱。色谱柱为ASB C18柱（4.6mm×250mm，Agela公司，美国），柱温为30℃。流动相组成：A为乙腈，B为pH 2.2的超纯水，检测波长为233nm。采用外标法进行定量，线性范围为5～50mg/L。

1.2.7 5-HMF含量的测定 采用HPLC法［5］。样品前处理和色谱配制同1.2.6，流动相组成：A为甲醇，B为pH2.2的超纯水，检测波长为284nm。

1.2.8 总酚含量的测定 采用Folin-Ciocalteu’s法测定总酚含量，并略作修改。样品前处理参考刘金豹［6］。将0.4mL样品溶液，分别与2mL稀释10倍的Folin phenol试剂混合后，加入1.8mL 7.5%的Na2CO3溶液，常温下保持1h，用分光光度计测定765nm处的吸光值。采用没食子酸标准品，制备浓度为10～100μg/mL的标准溶液，按照上述程序进行反应，制作标准曲线。

1.2.9 酚类的定性测定 参考Harbaum等［7］对酸菜样品进行HPLC测定。仪器色谱条件：Waters液相色谱系统，LG-20AT泵，PDA检测器：SIL-20A自动进样器，进样量为25μL，CTO-20A柱温箱，Agela公司ASB C18柱（4.6mm×250mm），C18保护柱（4.6mm× 10mm）。柱温为20℃，流动相A为乙腈，流动相B为含有0.15%三氟乙酸的超纯水，检测波长为330nm。

1.3 数值处理

数据采用方差分析（ANOVA），显著水平P= 0.05。所有实验均重复至少两次，每次两个平行。用OriginPro 7.5软件进行数据统计分析并制图。

2 结果与分析

2.1 超高压处理后酸菜在贮藏期内色泽的变化

图1（a）反映了不同处理后的酸菜在27℃贮藏30d L*值的变化。L*值越大，表示酸菜的亮度越大。200MPa处理组始终与对照组无显著差异（P＞0.05），但400MPa和600MPa处理组的L*值均逐渐下降，且600MPa处理组下降更明显。此外，L*值的变化与高压处理时间有关，处理时间延长，L*值下降加快。以600MPa处理组为例，处理 10min与30min的样品在贮藏30d后，其L*值分别降为约45和39。

图1 超高压处理后酸菜的L*（a）、a（b）和ΔE（c）值在27℃贮藏期30d内的变化

a值反映了样品偏向红色的程度。褐变越严重，样品的a值越大。结果表明，600MPa处理组a值增大最为明显，其余处理组和对照组也略有增加，这说明超高压促进了样品在贮藏期间的褐变，见图1（b）。而所有处理组的b值均未发生明显变化（数据未给出），说明超高压处理和贮藏对酸菜的黄蓝比没有显著影响。

△E越大，表示酸菜的颜色变化越大。本实验中△E值与a值的变化呈一致趋势，说明a值对于△E值的贡献较大。400MPa和600MPa处理组在贮藏期内△E值均增加，且600MPa处理组增加最为明显，如图1（c）。通常认为，△E大于2则在视觉上表现为明显的色泽差异。当600MPa处理组在贮藏15d后，其△E与对照相比均大于2，同样说明酸菜已在视觉上发生明显的褐变。37℃贮藏的酸菜颜色变化情况与27℃贮藏的酸菜相似。

2.2 超高压处理后酸菜的PPO、POD酶活性

PPO和POD酶是导致果蔬褐变的重要因素之一。测定结果表明，无论处理组还是对照组其PPO、POD酶的活性均小于0.001U/g。说明超高压处理酸菜中的PPO、POD酶已经被彻底钝化。因此，可以推断酸菜的褐变与PPO、POD酶无关。

2.3 超高压处理对酸菜中VC的影响

选取在37、27℃贮藏30d的对照组和600MPa 30min处理组两对样品，对其中的VC进行含量的比较。其中，VC的氧化降解是非酶促褐变中重要的一类。如表1所示，由于酸菜在较高的温度下贮藏了30d，大部分VC已经丧失，其含量很低。经方差分析，对照组与处理组无显著差异（P＞0.05），说明褐变酸菜的VC没有较非褐变酸菜的VC有所下降，因而可以排除VC的氧化降解造成酸菜褐变的这一可能。

表1 超高压处理前后酸菜中VC的含量

2.4 超高压处理对酸菜中5-HMF的影响

5-HMF是Maillard反应过程中生成的有代表性的产物［8］，通常作为褐变程度的重要指标。由表2可以看出，超高压处理前后酸菜中5-HMF的含量并没有显著变化，说明超高压处理没有促进酸菜中5-HMF的生成。除非Maillard反应已经进行到后期，5-HMF这一重要的中间产物已被消耗，否则，可以排除Maillard反应造成酸菜褐变的可能性。

表2 超高压处理前后酸菜中5-HMF的含量

2.5 超高压处理对酸菜总酚含量的影响

表3是超高压处理前后酸菜中总酚含量的比较，可以看出，600MPa 30min处理组较对照组总酚略少，但统计学上没有显著差异（P＞0.05）。Singleton［9］认为，氧化过程中存在着酚类物质再生的现象，可以生成更易氧化的酚类物质。因此，单从测定结果上并不能看出酚类物质的具体变化，需要进一步采用HPLC分析酸菜褐变后酚类物质的变化。

表3 超高压处理前后酸菜中总酚的含量

2.6 超高压处理对酸菜酚类物质的影响

图2是贮藏在27℃的处理组（600MPa 30min）和对照组酚类物质的 HPLC图。图中前5min和后70min的高峰属于提取溶液的溶剂峰。由于溶剂峰响应过高，使其余的峰形矮小，不易区分，但在对照的色谱图中仍能发现保留时间约为66min处有一明显的峰（图b），通过光谱特征吸收可以判定它是酚类物质。对于处理组样品则在该处发现了另一个新峰，且在37℃和27℃下贮藏的酸菜样品都表现出一致的结果。推测很可能是某些酚类发生了氧化聚合反应生成了褐色物质［10］。但仍需进一步的定性分析结果作为该推测的直接依据。

图2 贮藏在27℃下的酸菜处理组和对照组甲醇水提液的液相图

注：a为600MPa 3min的处理组；b为对照组；n=330nm。

3 结论

超高压处理会造成酸菜褐变加速，且压力越大，酸菜褐变越严重。超高压处理的褐变酸菜中PPO和POD酶均已失活，同时，其VC和5-HMF的含量与未褐变酸菜没有显著差异，故酶促褐变、VC的氧化聚合和Maillard反应均与超高压酸菜褐变无关；而褐变酸菜中酚类物质的组成发生了明显变化。因此，推测超高压处理造成的酸菜褐变可能与酚类物质的氧化聚合有关。

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［4］Peñas E，Frias J，Gomez R，et al.High hydrostatic pressure can improve the microbial quality of sauerkraut during storage［J］.Food Control，2010，21：524-528.

［5］范会平.枸杞、猕猴桃、酸果蔓及樱桃中水溶性多糖的特性表征与比较研究［D］.北京：中国农业大学，2009.

［6］刘金豹.加工苹果果实中糖酸和酚类物质的研究［D］.山东：山东农业大学，2004.

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［8］张红伟，张振凌.炮制对中药5-羟甲基糠醛成分的影响［J］.中国实用医药，2009，15（4）：149-151.

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Preliminary study on the browning mechanism of sour Chinese cabbage after high hydrostatic pressure treatment

YI Jun-jie，LI Lin，FENG Lun，CHEN Fang，LIAO Xiao-jun，HU Xiao-song*
（College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

High hydrostatic pressure（HHP）could result in the browning of sour Chinese cabbage during storage. Based on the enzymatic browning and nonenzymatic browning reaction，the contents of VC，5-HMF and total polyphenol and composition of polyphenols of HHP-treated samples and control samples were analyzed，in order to reveal the browning mechanism.The result showed that PPO and POD enzymes in sour Chinese cabbage had been inactivated.Moreover，there was no significant difference in the contents of VCand 5-HMF between treated and control samples，however，the composition of phenols changed.Therefore，the browning was assumed to be related to the oxidation and polymerization of phenols possibly.

high hydrostatic pressure；browning；sour Chinese cabbage

TS201.2

A

1002-0306（2010）12-0097-04

2010-08-03 *通讯联系人

易俊洁（1988-），女，学士，研究方向：农产品及贮藏工程。

国家十一五863高新技术发展计划（2007AA100405）。