鲜切荸荠研究进展

赵广河，陈振林

（贺州学院桂东特色资源开发与利用研究广西重点建设实验室，广西 贺州 542800）

鲜切荸荠研究进展

赵广河，陈振林*

（贺州学院桂东特色资源开发与利用研究广西重点建设实验室，广西 贺州 542800）

对当前鲜切荸荠生理变化及加工技术进行了系统的研究，研究表明，荸荠经鲜切处理后发生的生理变化主要表现在呼吸加强、组织衰老加速、表面色泽加深等方面；鲜切荸荠在放置过程中的颜色变化机理尚待进一步的深入研究；目前，鲜切荸荠加工技术的研究主要集中在复合保鲜剂技术方面，对热处理技术、氮气处理技术和乙醛熏蒸技术的研究较少；热处理技术和氮气处理技术具有成本低廉、操作简便、绿色环保等优点，其应用前景让人期待。

鲜切荸荠；生理变化；加工技术

荸荠 （Eleochairistoberosa），又名马蹄（Water chestnut），是莎草科荸荠属多年生草本植物荸荠的地下球茎，在中国长江流域以南各省均有栽培[1]。荸荠汁多味甜，营养丰富，自古有“地下雪梨”和“江南人参”的美誉[2-3]。荸荠果蔬兼用，为果生吃或当蔬熟食，皆鲜美可口，风味别具。如生吃，肉质白嫩，清脆爽口，醇甘清香；如熟食，则可以做成多种美味菜品，荤素皆宜。荸荠每年11、12月集中上市，以鲜品销售为主，存在较大市场风险。如何解决荸荠季节性生产与常年性消费的矛盾，如何提高荸荠的产品附加值，成为困扰荸荠产业健康、快速发展的瓶颈。鲜切荸荠指新鲜的荸荠经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜和包装等一系列处理后使产品保持生鲜状态的制品，与其它传统的荸荠制品相比，该类产品具有清洁、新鲜和方便等特点，受到广大群众的喜爱。鲜切荸荠因去皮而受到严重的机械损伤，在货架期间容易发生表面色泽加深和败坏等质量问题，使得产品食用品质下降，极大地降低了商业价值。近年来，鲜切荸荠渐成研究热点，现对其研究现状作一综述，以为相关研究人员提供理论参考。

1 鲜切引起的生理变化

1.1 呼吸加强

荸荠去皮后会导致呼吸加强，造成物质消耗过度，产品质量迅速劣变。呼吸代谢是植物对伤害响应的重要特征。彭丽桃等揭示了荸荠片呼吸代谢特征：新鲜荸荠切片总呼吸和抗氰呼吸均比较低，但在25℃下贮存期间迅速上升，切片交替途径容量、运行活性也不断上升，但运行系数却在下降。细胞色素途径运行活性随总呼吸的增加而显著加强，但所占比值不断下降。降低呼吸电子流时，抗氰呼吸与细胞色素途径呼吸均下降，且抗氰呼吸占总呼吸的比例下降；增加呼吸电子流时，这两条传递途径均加强，且抗氰呼吸占总呼吸的比例增加[4]。

1.2 组织衰老加速

彭丽桃等以荸荠为材料，研究了鲜切加工加速组织衰老与活性氧代谢的关系，结果表明：鲜切加工提高了荸荠切片抗氧化酶(超氧化物歧化酶、抗坏血酸-过氧化物酶和过氧化氢酶)的活性；但同时明显刺激了O2-产生，促进了H2O2累积，加速了抗坏血酸在贮藏后期的损失，加强了膜脂过氧化作用和增加了电解质渗出率。统计分析表明H2O2含量、丙二醛含量、电解质渗出率三者之间存在正相关性。H2O2组织定位结果也证实鲜切加速组织衰老与H2O2累积密切相关。完整荸荠组织O2-产生比较平稳，抗氧化酶活性维持稳定，H2O2未有明显累积[5]。

1.3 表面色泽加深

荸荠经去皮加工后，在短期内表面变黄，一些研究者将其作为一般的酶促褐变进行研究。童刚平等研究发现：鲜切荸荠在贮藏前9天其BD值（褐变度）、PPO(多酚氧化酶)和PAL（苯丙氨酸解氨酶）活性均呈一定的相关性，尤其是PPO活性与BD值之间呈显著的相关性（r=0.9959）；TP（总酚）含量、PAL活性与BD值之间的相关系数r分别为0.9043和0.8968。这说明鲜切荸荠的BD值与TP含量、PPO和PAL活性均呈有密切的关系，要抑制鲜切荸荠褐变，则须抑制多酚类物质的合成或抑制PPO、PAL活性[6]。童刚平通过一系列的实验研究，初步得出鲜切荸荠的褐变机理，即切分加工激活了组织中褐变相关酶，在这些酶的参与下合成了大量的酚类物质，包括最主要的酶促褐变底物绿原酸。在组织中酶特别是PPO的催化下，氧化绿原酸产生褐变色素[7]。陆胜民等对鲜切荸荠中PPO的特性进行了研究：将PPO从鲜切马蹄里分离，经Sephadex G-100柱子进行纯化，得到10%的纯品。测定了其分子量、Km值、底物特异性、最适pH、最适温度等。动力学研究表明：对于儿茶酚，PPO的Km值及Vmax分别是10.32mmol/Land6.452×104U/min，最适pH及最适温度分别是6.5℃和40℃[8]。

但从大量报道看，酶促褐变的结果是导致果蔬发生褐变，而鲜有导致其它颜色的报道。潘永贵等对鲜切荸荠和莲藕组织中与酶促褐变相关的3种关键性酶——PAL、PPO和POD（过氧化物酶）进行对比。研究表明：在贮藏过程中，鲜切荸荠组织中PAL活性随着贮藏时间的延长一直呈上升趋势，说明黄色物质形成与PAL活性有密切关系；而与鲜切莲藕组织相比，鲜切荸荠组织中的PPO活性除贮藏中期略有上升外，一直呈小幅下降趋势。同时鲜切荸荠组织中POD的活性在整个贮藏过程中虽然有所上升，但变化幅度非常小，且活性都相当低，表明鲜切荸荠黄化可能并非酶促褐变的结果[9]。潘永贵等从鲜切荸荠的黄化表面组织进行分离培养到了5种微生物，包括1种真菌和4种细菌将分离的5种微生物分别接种到鲜切荸荠表面，结果表明微生物均加快了鲜切荸荠组织黄化的发生，通过形态学研究表明，这5种微生物中真菌为地霉属（Geotrichum）真菌，其余4种细菌分别属于盐水球菌属（Salinococcus）、链球菌属（Strep－tococcus）、黄杆菌属（Flavobacterium）和葡萄球菌属（Staphylococcus）细菌。其中地霉属真菌、链球菌属和葡萄球菌属细菌可导致鲜切荸荠严重黄化[10]。

2 鲜切荸荠加工技术

2.1 复合保鲜剂技术

童刚平等对鲜切荸荠褐变抑制剂组合进行了筛选，结果表明，防褐变的最佳抑制剂组合为0.2%异抗坏血酸+0.05%N-甲酰-L-半胱氨酸+1.0%柠檬酸，与对照组（清水）相比，该组合可以较好地抑制鲜切荸荠的褐变，但略差于0.1%亚硫酸氢钠的处理[6]。黄雪松等为了减少鲜切荸荠的褐变并延长其货架期，采用L9（34）正交表筛选亚硫酸钠、柠檬酸、VC、白砂糖等抑制褐变的护色剂，比较柠檬酸、葡萄糖酸内酯、乳酸等食用酸对褐变和风味的作用，探讨室温和冰箱存放温度对褐变和食用品质的影响。结果表明：VC是较好的护色剂，葡萄糖酸内酯用作护色剂时兼有改善产品风味的作用，鲜切荸荠在2℃～4℃冰箱中可以存放10 d以上。综合采用这些处理措施，可以大大延迟褐变，并使鲜切荸荠具有较长的货架期[11]。陆胜民等测试了多个褐变抑制剂，发现0.3 mmol/L的4-己基间苯二酚效果较好，其次是3.0 mmol/L N-乙酰基-L-半胱氨酸[8]。侯传伟等以鲜切荸荠为试材，通过防腐剂单因素试验和组合护色正交试验，最终研制出鲜切荸荠复合保鲜剂配方（0.2%植酸+0.1%L-半胱氨酸+0.25%醋酸锌+1%双乙酸钠），用该保鲜剂处理的鲜切荸荠保鲜效果良好，在温度（6±0.5）℃下冷藏保存12 d，细菌总数只有8.7×104cfu/g，远低于5.0×105cfu/g（法国鲜切果蔬卫生标准），符合国家卫生标准的要求，且几乎无变色，品质保持良好[12]。

徐山宝等对鲜切荸荠保鲜工艺技术进行了系统的研究，将新鲜荸荠经过清洗、挑选、去皮，在复合护色剂溶液中浸泡10 min后，甩干并包装，在温度4℃的条件下贮藏12 d，测定其BD值和PPO活性。通过用不同的包装材料对荸荠进行包装试验，结果表明，LDPE袋不适合于荸荠贮藏保鲜，样品表面色泽与风味都无法保持；PA/PE袋可以极好地保持荸荠色泽洁白与风味正常；同时还发现，PA/PE包装荸荠在低温（4℃）下贮藏1个月内可保持不涨袋；鲜切荸荠经紫外光照射50 min后，在温度4℃下贮藏21 d，经微生物培养，样品菌落总数4.8×105cfu/g，在温度25℃下贮藏7 d，经过微生物培养，样品菌落总数为4.9×105cfu/g，均不超过食品菌落总数的安全标准值5.0×105cfu/g[13]。

在Peng等对水杨酸浸泡、柠檬酸浸泡、壳聚糖涂膜等对鲜切荸荠褐变、质量、货架期等方面影响的研究基础上[14-16]，邱松山等采用壳聚糖/纳米TiO2作为复合涂膜剂，低温（0℃～4℃）条件下对鲜切荸荠进行涂膜处理，测定鲜切荸荠贮藏过程中失重率、VC含量、BD值、POD活性等的变化。结果表明：壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜可有效降低果实的水分、VC等成分的损失，延缓荸荠褐变的发生，从而延长鲜切荸荠的货架保藏期[17]。彭丽桃等进行了过氧化氢抑制鲜切荸荠褐变的研究：先用浓度为0.15%、0.3%、0.6%、0.9%的H2O2分别处理鲜切荸荠，后置于盘子中并用透明塑料膜包严但不包紧，放于4℃环境下贮存；另用水代替H2O2同样处理作为对照样品；观察或测定贮存期内鲜切荸荠表面色泽、风味、病变及营养成分等的变化；检测苯酚含量及其酶促反应。过氧化氢处理鲜切荸荠可以抑制其表面变色，可以减缓其总可溶性固形物和可滴定酸度的减少，可以减缓其苯酚含量的增加，可以降低PAL、POD、PPO活性。尤其是观察到当用较高浓度过氧化氢处理鲜切荸荠时，POD、PPO活性受到抑制，表明与苯酚代谢有关的酶功能障碍可能有助于抑制褐变。因此，有必要进一步研究过氧化氢抑制褐变的机理[18]。

2.2 热处理技术

热处理作为一种无毒副作用的、高效、经济、对人体无害的安全处理措施，受到越来越多的关注。彭丽桃等研究了热处理对鲜切荸荠褐变抑制及品质保持的影响：将片状的荸荠浸入沸水中30 s，置于盘子中并用透明塑料膜包住，放于4℃环境下贮存12 d，观察或测定鲜切荸荠表面色泽变化、风味、病变，同时测定苯酚含量及PAL、PPO、POD的活性。试验结果表明：热处理可以明显抑制与褐变相关的PAL、PPO、POD等酶的活性，降低苯酚的含量，延缓由于可溶性固形物、可滴定酸及VC减少而引起的口味的劣变。经过热处理后4℃环境下贮存12 d，既没有褐变的发生，也没有微生物的增殖。这些结果表明：热处理可以有效地保持鲜切荸荠的品质[19]。

田维娜等以荸荠为原料，采取中心复合旋转试验设计，研究不同的热处理温度、热处理时间以及不同贮藏时间对鲜切荸荠冷藏过程中色泽的影响。通过响应曲面法建立热处理对鲜切荸荠变黄度、a*值和b*值的二次多项数学模型，对其显著性、拟合程度等进行分析，同时利用模型的响应面及等高线对影响鲜切荸荠品质的关键因素及其相互作用进行了探讨。结果表明：热处理温度以及热处理温度和贮藏时间的交互作用对鲜切荸荠贮藏期的色泽影响显著；防止鲜切荸荠褐变的较优处理条件为：热处理温度52℃～55℃，热处理时间20 min～22 min，贮藏时间3 d[20]。曾凯芳等以荸荠为原料，采取中心复合旋转实验设计，研究不同的热处理温度、热处理时间以及贮藏时间对鲜切荸荠冷藏过程中品质的影响。利用SAS9.0软件，通过响应曲面法建立热处理对鲜切荸荠脆性、失重率和抗坏血酸含量的二次多项数学模型，对其显著性、拟合程度等进行分析；同时利用模型的响应面对影响鲜切荸荠品质的关键因子及其相互作用进行了探讨。结果表明，影响鲜切荸荠脆性和抗坏血酸含量的关键因素是热处理温度和贮藏时间，影响鲜切荸荠失重率的关键因素是贮藏时间，热处理时间及其他交互作用对鲜切荸荠的这些品质影响不显著[21]。

2.3 氮气处理技术

尤艳丽等研究了N2处理对鲜切荸荠货架寿命及品质保持的效果：先将荸荠洗净、削皮、切成厚5 mm片（或每颗荸荠切分为6片），后于0.1%NaClO溶液中浸泡1 min、空气中晾30 min，再置于纯氮气空间分别做0、2、4、8 h 4种方式处理；置于盘子中并用透明塑料膜包严，放于4℃环境下贮存；观察或测定鲜切荸荠表面色泽变化、风味、病变。N2处理2 h显著减少表面褐变，抑制疾病的发展，保持了风味品质和细胞膜的完整性，减少可溶性总固体和总可滴定酸度的损失。结果表明，预处理2 h或4 h可有效延长鲜切马蹄的保质期[22]。

尤艳丽等对鲜切荸荠进行了脱氧处理：将鲜切荸荠置于纯氮气空间分别做0、4 h 2种方式处理，后置于盘子中并用透明塑料膜包严，放于4℃环境下贮存；观察或测定贮存期内鲜切荸荠表面色泽变化、风味、病变、总可溶性固形物、可滴定酸度及PAL、POD、PPO活性变化。试验结果表明：短时脱氧处理可以显著抑制鲜切荸荠表面变色、病变，总可溶性固形物较高可以明显提高其风味；4 h脱氧处理可以显著减弱细胞膜的透气性，但却增加了PAL和PPO的活性。因此，短时脱氧处理可以抑制鲜切荸荠褐变可能是由于酶与底物被隔开，从而阻止了褐变反应。结果显示：短时脱氧处理能够在一定程度上延长鲜切荸荠的货架期[23]。

2.4 乙醛熏蒸技术

邓丽莉等对采摘后的荸荠用体积分数分别为0%（对照）、0.1%、0.5%、1.0%的乙醛熏蒸处理4 h，然后将处理后的荸荠置于阴凉通风处放置2 d，去皮、切分，包装后置于室温（12℃）保藏，测定乙醛熏蒸处理对鲜切荸荠贮藏期品质的影响。结果表明：0.1%、0.5%、1.0%的乙醛熏蒸处理能有效延缓鲜切荸荠贮藏期间色泽的转变和褐变的发生，其中0.1%和0.5%乙醛控制果实褐变的效果最好；不同体积分数乙醛熏蒸处理均能减少鲜切荸荠贮藏期组织水分的散失；0.1%乙醛熏蒸处理对提高鲜切荸荠可溶性固形物含量、降低其酸度具有比较明显的效果[24]。

3 结论和讨论

1）荸荠经鲜切处理后发生的生理变化主要表现在：呼吸加强、组织衰老加速、表面色泽加深等方面。

2）鲜切荸荠随着放置时间的延长，色泽逐渐加深，其机理属于酶促原因或是微生物作用的结果，或是其它原因，尚待进一步的深入研究。

3）目前，鲜切荸荠加工技术的研究主要集中在复合保鲜剂技术方面，对热处理技术、氮气处理技术和乙醛熏蒸技术的研究较少；热处理技术和氮气处理技术具有成本低廉、操作简便、绿色环保等优点，其应用前景让人期待，有必要对其做进一步的深入研究。

4）随着生活水平的提高和生活节奏的加快，消费者在选购果蔬食品时越来越追求天然、新鲜、营养、方便，鲜切荸荠因具有这些特点而深受消费者的喜爱。目前市场上尚未见到商品化的鲜切荸荠产品，其市场开发潜力很大。虽然已经有了上述种种技术，但都存在货架期较短的致命缺点，因此，成熟的鲜切荸荠加工技术亟待开发。

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Study on Fresh-cut Chinese Water Chestnut

ZHAO Guang-he，CHEN Zhen-lin*
（Province Key Construction Laboratory of East Guangxi Characteristic Resources Development and Utilization Research，Hezhou University，Hezhou 542800，Guangxi，China）

This paper means to systematically analyze phsiological changes and production technology of freshcut Chinese water chestnut.The results are listed as following：first，the main phsiological changes of Chinese water chestnut after being fresh－cut are strengthening breath，accelerating organization fading，deepening external colour，and so on.Secondly，the reason of colourful change of fresh－cut Chinese water chestnut during its shelf life is needed to be researched deeply.Thirdly，studies on production technology of fresh－cut Chinese water chestnut focus on compound preservatives presently，and few studies are made on heat treatment，nitrogen treatment and acetaldehyde fumigation.The applied prospect of heat treatment and nitrogen treatment are expected because of their advantages such as low cost，simple operation and environmental protection.

fresh－cut Chinese water chestnut；phsiological changes；production technology

广西教育厅资助的面上研究项目“鲜切马蹄加工技术研究与开发”（200808MS027）；广西科学研究与技术开发计划项目“鲜切马蹄产品加工技术中试研究”（桂科攻10123005-6）;广西教育厅科研立项项目（201010LX548）

赵广河（1977—）,男（汉），讲师,硕士，研究方向：果蔬保鲜及深加工。

*通信作者

2011-04-26