高密度二氧化碳技术对鲜切莲藕酶活性的影响

张 华 董月强 李星科 司俊玲

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南 郑州 450002）

高密 度 二 氧 化 碳 技 术 （desen phase carbon dioxide，DPCD）作为一种新型非热加工技术，是通过二氧化碳的分子效应来达到杀菌和钝酶的。研究［1］表明，DPCD技术在低温条件下能有效杀菌，同时最大限度地保持食品营养、风味和新鲜度等品质，且不会影响食品安全性，这种技术在液态和固态食品中均有使用，是一种绿色洁净技术，在食品加工应用中具有重要意义。与传统的热力杀菌技术相比，DPCD技术处理温度低，对食品中的热敏物质破坏作用小，有利于保持食品原有品质；与超高压杀菌技术相比，处理压力低，容易达到并控制压力。目前DPCD技术应用研究主要集中在杀菌钝酶效果上，对肉类、果汁、牛奶处理研究较常见。

目前对鲜切果蔬保鲜常采用低温贮藏［2］、化学试剂处理（硫处理、螯合剂［3］、抗 氧化剂）热处理［4，5］、臭氧 处理［6］等。黄永峰等［7］以莲藕为试材，研究了二氧化氯（ClO2）对鲜切莲藕在低温贮藏期间多酚氧化酶（PPO）、褐变及感官品质影响的动态变化。试验结果表明，藕的褐变与PPO有密切关系，用100mg／L ClO2处理鲜切莲藕片抑制PPO活性最大能达50%左右。张京芳等［8］研究了单一抑制剂和多元复合抑制剂对鲜切莲藕多酚氧化酶和褐变度的影响，单一抑制剂L－半胱氨酸、抗坏血酸和柠檬酸均能降低PPO活性和抑制酶褐变；多元复合抑制剂0.3%AA＋0.1%CA＋0.4%L－Cys也能有效控制鲜切莲藕的酶褐变。祝美云等［9］采用壳聚糖、海藻酸钠和黄原胶为涂膜材料，按照正交试验制作不同配比的壳聚糖复合膜，结果表明壳聚糖复合膜的最佳配比为壳聚糖0.9%、海藻酸钠0.1%、黄原胶0.08%时，可有效地保持莲藕的感官品质。虽然化学试剂处理在一定程度上能够抑制鲜切莲藕褐变并钝化酶，但化学试剂处理所带来的安全问题越来越引起人们的关注。

目前有关采用DPCD技术研究鲜切蔬菜品质的文献未见报道。本试验以鲜切莲藕为材料，探讨DPCD处理对鲜切莲藕褐变因素及酶活性的影响，为DPCD技术应用于鲜切果蔬加工，延长贮藏期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

莲藕：市售，选择成熟度相同、大小一致、无明显破损的新鲜莲藕，冷藏（4±1）℃，备用；

磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、硼酸、四硼酸钠、邻苯二酚、愈创木酚、巯基乙醇过氧化氢及L－苯丙氨酸：分析纯，天津市华东试剂厂。

1.2 仪器和设备

冷藏柜：BCD－213KDZ型，新飞电器有限公司；

恒温水浴锅：DK－98－Ⅱ型，天津市泰斯特仪器有限公司；

高密度二氧化碳杀菌器：WBN－5／50型，温州贝诺机械有限公司；

高速冷冻离心机：HC－3618R型，安徽中佳科学仪器有限公司；

紫外可见分光光度计：T6型，上海普析通用仪器有限公司；

全自动色差计：SC－80C型，北京康光仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 莲藕预处理 将原料从冷库中取出，用清水洗净淤泥，再用蒸馏水清洗，将莲藕分节后保藏于冷藏柜中。试验时将原料去皮，切成厚5mm的薄片。

1.3.2 热处理 采用较高的温度会使莲藕中的热敏性营养物质、抗氧化剂等遭到破坏，因此采用60℃以下的温度处理莲藕。把莲藕薄片放入自封袋中，每300g一袋，分别放入温度为20，30，40，50，60℃的恒温水浴锅内，处理40min，取出放入冷藏柜中。

1.3.3 DPCD处理 通过关闭超临界CO2萃取装置中的分离罐，只升压、升温到所需温度和压力，并保持所需的处理时间，实现杀菌灭酶效果。分别将莲藕切片放入DPCD反应釜中，按设定的条件分别处理，处理完毕后缓慢释放CO2至完全，将处理完的样品置于4℃条件下暂时贮藏。

DPCD处理条件：处理时间40min；处理压力为10，20，30MPa；处理温度为20，30，40，50，60℃。

1.4 测定指标

1.4.1 褐变度（BD）的测定 采用SC－80C全自动色差计测定藕片的L＊值。L＊代表亮度（褐变程度），L值越大，表示颜色越白，褐变越轻［7］。

1.4.2 PPO活性测定 采用分光光度法，取样品5g，加入20mL磷酸缓冲液，冰浴研磨后用200目的纱布过滤，滤液经8 000r／min，4℃条件下离心15min，收集上清液，测前稀释适当倍数，备用。酶活反应体系包括：5.0mL邻苯二酚溶液和0.4mL酶液混合放置，反应体系在420nm波长下有最大吸收值，吸光值在3min内变化迅速，3min后随着底物邻苯二酚被消耗吸光值变化减缓，因此用在420nm下测定3min内吸光值的变化来表示PPO活性，本试验用残存酶活表示处理后样品的酶活状态［10］。

1.4.3 POD活性测定 采用分光光度法，取样品5g，加入20mL磷酸缓冲液，冰浴研磨后用200目的纱布过滤，滤液经8 000r／min，4℃条件下离心，收集上清液，测前稀释适当倍数，备用，酶活反应体系包括：2mL磷酸缓冲液，2mL 2%的H2O2溶液，1.0mL愈创木酚溶液，0.6mL酶液。反应体系在470nm波长下有最大吸收值，在前2min内吸光值变化迅速，2min后随着底物被消耗吸光值变化减缓，因此用在470nm下测定2min内吸光值的变化来表示POD活性，本试验用残存酶活表示处理后样品的酶活状态［11］。

1.4.4 PAL活性测定 采用分光光度法，取样品5g，加入20mL疏基乙醇缓冲液，冰浴研磨后用200目的纱布过滤，滤液经8 000r／min，4℃条件下离心，收集上清液，测前稀释适当倍数备用，酶活反应体系包括：2mL磷酸缓冲液，2mL L－苯丙氨酸溶液和1mL酶液，在37℃下反应1h后于290nm测定吸光值，本试验以第1小时内吸光值的变化来表示PAL活性，用残存酶活表示处理后样品的酶活状态［12］。

1.4.5 残存酶活的测定 残存活酶按式（1）计算：

2 结果和分析

2.1 DPCD技术和热处理对鲜切莲藕中酶活性的影响

2.1.1 对PPO活性的影响 由图1可知，随处理温度和压力的增加，DPCD对鲜切莲藕中PPO的钝化效果显著增强，表现为残存酶活显著降低。在30MPa条件下，DPCD处理比热处理残余酶活降低了69%，随着压力的增加，DPCD钝化PPO活性的效果显著，而温度的升高，DPCD钝化PPO活性的效果不明显。试验发现较高的温度会影响鲜切莲藕的色泽，DPCD处理温度越低，鲜切莲藕的色泽保持越好。

2.1.2 对POD活性的影响 由图2可知，随处理温度和压力的增加，DPCD对鲜切莲藕中PPO的钝化效果显著增强，在30MPa DPCD处理下POD残余酶活性比热处理降低了80%，随着压力的增加，POD酶活性显著降低。

图1 热处理和DPCD处理对PPO活性的影响Figure 1 Effects of DPCD and heat treatment on the PPO activity

2.1.3 对PAL活性的影响 由图3可知，随着处理温度和压力的增大，DPCD处理的鲜切莲藕的PAL残存酶活不断降低，在30MPa的DPCD条件下PAL POD残余酶活性比热处理降低了21%，但残存酶活仍在70%以上，表明DPCD对PAL酶活钝化效果不明显。

图2 DPCD处理和热处理对POD活性的影响Figure 2 Effects of DPCD and heat treatment on the POD activity

图3 热处理和DPCD处理对PAL活性的影响Figure 3 Effects of DPCD and heat treatment on the PAL activity

2.2 DPCD处理鲜切莲藕1周内酶活及褐变的变化

由图4可知，经30MPa、40℃、40min DPCD处理的鲜切莲藕L＊值为69.43，热处理为71.20，两者差别不大；而贮藏1周后，DPCD处理的鲜切莲藕的L＊值为65，热处理仅为48，DPCD处理的L＊值比热处理的高出了30.7%，结合感官，可以看出经DPCD处理的鲜切莲藕很好地保持了原有色泽，基本不发生褐变，而热处理的鲜切莲藕已经变黄变暗，发生了明显褐变。因此，DPCD技术能很好地控制鲜切莲藕的褐变，保证鲜切莲藕的色泽，延长鲜切莲藕的储藏期。

由图5可知，经贮藏1周后，热处理PPO、POD残存酶活分别为94.4%和93.4%，而DPCD处理的鲜切莲藕PPO、POD残存酶活仅为25.4%和13.8%，酶活性处在一个较低的水平，因此DPCD技术较好地钝化了鲜切莲藕中PPO、POD酶活性，并在1周内保持较低的酶活性，从而保护了鲜切莲藕的色泽和品质。

图4 1周内褐变度（L＊值）的变化Figure 4 Browning（L＊ value）changes within a week

图5 DPCD和热处理1周后的残存酶活Figure 5 Residual enzyme activity of DPCD and heat treatment after a week

3 结论

DPCD处理能显著抑制莲藕的褐变并钝化鲜切莲藕中的PPO、POD活性，随处理温度和压力的增加，DPCD对鲜切莲藕中酶的钝化效果显著增强，表现为残存酶活显著降低。经30MPa、40℃、40min的DPCD处理的鲜切鲜藕PPO、POD、PAL残存酶活分别为22.3%，9.8%，70.3%，显著钝化了PPO和POD酶活，而对PAL酶活的钝化效果不明显。

经30MPa、40℃、40min处理，贮藏1周后鲜切莲藕L＊值比热处理L＊值高出30.7%，很好地保护了莲藕色泽，基本不发生褐变，PPO、POD残余酶活性分别为25.4%，13.8%，均处在一个较低的水平，因此DPCD技术能较好地钝化鲜切莲藕中影响褐变的酶，保护了鲜切莲藕的色泽和品质，延长了储藏期。

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