保鲜剂联合热处理对木薯品质及贮藏效果的影响

蔡坤 李开绵 陈松笔

摘 要 以华南9号木薯为试验材料，采用不同保鲜剂浸泡经热处理（60 ℃，5 min）后的木薯，通过测定其贮藏过程中的理化、生化指标来评价不同处理方式对木薯品质及保鲜效果的影响。结果表明：与对照相比，保鲜剂C（1.5%壳聚糖+0.15%柠檬酸+0.25%氯化钙）可显著延缓木薯块根硬度的下降，抑制色泽（L*）值的上升，延缓淀粉的降解和可溶性固形物（TSS）的增加，维持了较高水平的超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性，延缓过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性的增加，降低了总酚含量，有效地延长了采后木薯块根的贮藏期，抑制了其品质的劣变。

关键词 木薯；复合保鲜；热处理；贮藏品质

中图分类号 S533 文献标识码 A

Abstract To explore the effect of different treatments on cassava quality， nutritional quality and physiological index， fresh roots of cassava variety South China No.9 were treated with heat treatment（60 ℃，5 min）and then were soaked into different preservatives. The results showed that： compared with the control group，preservative C （1.5% chitosan+0.15% citric acid+ 0.25% calcium chloride solution）could significantly delay the loss of firmness， increase the total soluble solid（TSS）and starch degradation， inhibit the increasing of Lustre（L*），maintain the activity of superoxide dismutase（SOD）at a higher level， and decrease the level of peroxidase（POD）activity，reduce the total phenolic content，delay the storage period of cassava roots effectively，inhibit the deterioration of its quality. It provided a theoretical basis for the preservation technique of fresh cassava roots.

Key words Cassava； Complex fresh-keeping； Heat treatment； Storage quality

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.05.020

木薯（Manihot esculenta Crantz）属于大戟科（Euphorbiaceae）木薯属植物，是世界三大薯类（木薯、马铃薯、甘薯）之一[1]。其块根富含淀粉，是热带亚热带地区重要的生物质能源物质[2]。由于木薯鲜薯组织脆嫩，水分含量高，在贮藏和加工过程中易出现“采后生理性变质”，导致块根失水、褐化、腐烂， 严重影响其商品价值[3]，并使贮存期缩短，从而制约了木薯大量上市供应及产后的综合利用。

木薯的传统贮藏保鲜方法主要有封蜡、沙埋、 沟壕保存等，可延长木薯保质期至2个月，但经过储藏后木薯块根易变味，甚至不能食用[4]。近年来，由生物高分子等材料制成的保鲜剂如壳聚糖膜、淀粉膜等，由于其无毒、可降解和生物相容性高等特点，被广泛应用到果蔬贮藏领域，显著提高了果蔬贮藏和保鲜效果[5]，而其在木薯鲜薯的贮藏和保鲜中却鲜见应用，本试验测定了不同的保鲜剂结合热处理对木薯块根常温贮藏过程中品质和贮藏时间的影响，并对贮藏过程中鲜薯生理及品质的动态变化过程进行了监控，以寻求适合木薯鲜薯的贮藏保鲜方法，为木薯的采后贮藏保鲜技术提供理论依据和新的方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂 华南9号木薯：采自中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家木薯种植资源圃。样品采集后立即送往试验室，选取大小均匀、无病虫害、无机械损伤的新鲜木薯作为试验材料。

海藻酸钠、壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、柠檬酸、氯化钙为食品级，磷酸氢二钠、硫代巴比妥酸、过氧化氢等试剂均为国产分析纯，所用蒸馏水为去离子重蒸水。

1.1.2 主要仪器 LFRA1500g型质构仪，美国Brookfield公司；CR-400色差计，日本美能达仪器公司；WYT-4手持折光仪；UV-1900型紫外可见分光光度计，上海亚研电子科技有限公司；GH系列高精度恒温水槽，汗诺仪器；电子天平MS104/MS204S梅特勒。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 新鲜木薯经去皮、清洗后切2 cm左右片状，置于60 ℃恒温水浴中浸泡5 min后快速沥干、冷却。

试验设保鲜剂A、B、C 3个处理和无菌水D（对照组），由海藻酸钠、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖、柠檬酸、氯化钙等组成，该数据是在参照刘玥等[6-8]的结论并通过预试验论证的基础上获得。保鲜剂为如下配比的水溶液。

保鲜剂A：1.5%海藻酸钠+0.15%柠檬酸+0.25%氯化钙；保鲜剂B：1.5%魔芋葡甘聚糖+0.15%柠檬酸+0.25%氯化钙；保鲜剂C：1.5%壳聚糖 +0.15%柠檬酸+0.25%氯化钙；对照组（CK）：无菌水。

经热处理后的木薯在保鲜剂中浸泡30 min，自然晾干，装入厚度为0.01 mm的聚乙烯袋内真空包装，置于（25±0.5）℃人工气候箱（RH为85%～90%）中贮藏，贮藏期间每3 d取样测定1次，每个处理3次重复。

1.2.2 指标测定

（1）失重率[9]：贮藏前测定木薯的质量，随后每3 d测一次，每重复3次测量，用如下公式计算失重率。

式中m表示质量（g）。

（2）硬度[10]：利用质构仪进行测定，沿木薯横切面部位下压进行TPA测试，每面测2个点，重复3次，取平均值。

（3）色泽[11]：用分光测色仪测量，每面测定4个点，记录颜色变化情况（L*值）。-L*表示向暗色方向变化，+L*表示向亮色方向变化。

（4）淀粉含量依照GB/T25219-2010测定[12]。

（5）可溶性固形物（TSS）含量[13]：采用折光仪测定。

（7）过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性：分别采用紫外吸收法[14]及氮蓝四唑（NBT）光还原法测定[15]。

①粗酶液的提取：准确称取5 g木薯，放于预冷的组织粉碎机中，加一定量0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH=6.0，含2.5%PVP）10 mL打成匀浆，在10 000 r/min（4 ℃）冷冻离心15 min，提取上清液即为粗酶液。

②过氧化物酶（POD）活性测定：采用紫外吸收法测定，记录反应体系在470 nm处的吸光度值，制作OD470随时间变化曲线，根据曲线的初始线性部分计算每分钟吸光度变化值△OD470。

式中，OD470：每分钟反应吸光度变化值；OD470F：反应混合液吸光度终止值；OD470I：反应混合液吸光度初始值；tF：反应终止时间，min；tI：反应初始时间，min。

以每克木薯样品（鲜重）每分钟吸光度变化值增加1时为1个过氧化物酶活性单位，单位△OD470/（min·g）。

计算公式：POD活性/[U/（g·min）]=（OD470×V）/（Vs×m）

式中，V：样品提取液总体积，mL；Vs：测定时所取样品提取液体积，mL；m：样品质量，g。

③超氧化物歧化酶（SOD）活性测定：采用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定，结果计算：

其中，Ao：光下对照管吸光度；As：样品测定管吸光度；Vt：样品提取液总体积（mL）；Vs：测定时取粗酶液量（mL）；t：显色反应光照时间（min）；W：样品鲜重（g）。

（7）总酚含量：采用Folin-Ciocaileu法测定[16]。

1.3 数据分析

每个指标至少设3个重复，实验数据以x2±SD表示，采用Excel和SAS9.0软件进行数据处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同保鲜剂联合热处理对木薯品质的影响

2.1.1 对木薯失重率的影响 4种不同处理方式下的失重率曲线如图1所示，在贮藏期间所有处理失重率均呈现先上升，而后逐渐趋于平衡。对照组木薯贮藏12 d后已开始腐烂，其他处理组失重率与对照组相比，均达到差异显著水平（p<0.05）。由图1可知，1.5%壳聚糖+0.15%抗坏血酸+0.25%氯化钙组合（保鲜剂C）较其他处理失重率略低。这可能是因为复合保鲜剂的共价作用以及真空包装减少了水分的损失，再加上前期热处理抑制了细胞的新陈代谢作用，使其呼吸作用减慢，因而水分降低较慢。

2.1.2 对木薯硬度的影响 从图2可看出，不同处理木薯块根硬度在贮藏期间均呈下降趋势。在第12天，保鲜剂A、B、C处理的果实硬度分别比对照组（D）高0.2，0.17、0.27 kg/cm2，且保鲜剂C处理的块根硬度明显优于其他组，一直处于最高水平。说明壳聚糖、抗坏血酸和氯化钙组合可更有效抑制木薯块根的呼吸作用及后熟软化，使其保持良好的鲜食品质。

2.1.3 对木薯色泽的影响 由图 3 可见，在整个贮藏期间，不同处理间木薯果肉色泽L*值呈逐渐下降趋势，说明随着贮藏时间的延长，木薯块根的亮度会逐渐下降。在贮藏第9天，3组处理L*值的下降率分别为：16.4%，18.6%，10.1%，对照组为22.6%，下降速率最小的为C组，且差异性及显著（p<0.01）。在12～15 d，对照组处理的木薯块根已经开始腐烂，处理B、C间差异不显著。整个贮藏期内保鲜剂处理的木薯块根L*值都显著高于对照组，表明保鲜剂处理有利于保持木薯果肉的淡黄色色泽。

2.1.4木薯淀粉含量的影响 由图4可知，各处理的木薯块根淀粉含量在贮藏期间的变化总体呈平缓下降趋势，贮藏时间越长，淀粉含量越低。对照组淀粉含量下降最快，保鲜剂C处理的下降最慢。在第3～9天，保鲜剂B处理的块根淀粉含量最高，在第15天，经保鲜剂处理的木薯块根淀粉含量明显高于对照组，其木薯淀粉含量始终维持在较高水平，而对照组处理的木薯块根已经开始腐烂，差异性极显著（p<0.01），说明保鲜剂处理可以保持木薯的淀粉含量，防止淀粉的转化。

2.1.5 对木薯可溶性固形物（TSS）含量的影响 如图5所示，木薯块根的TSS含量在贮藏期内总体呈上升趋势，与对照相比，保鲜剂处理组TSS上升的速率相对缓慢，对照组木薯到第12天时TSS含量达到最大值5.29%，随后开始腐烂。3种保鲜剂处理均可显著降低木薯可溶性固形物含量变化，在第15天TSS含量分别为3.27%，2.77%，2.55%，没有腐烂。说明保鲜剂处理有利于保持木薯品质，可抑制木薯淀粉向可溶性糖的转化。

2.2 不同保鲜剂联合热处理对木薯SOD和POD酶活性的影响

由图6可以看出，随着贮藏时间的延长，各处理木薯块根SOD酶活性均呈先上升后下降趋势。对照组SOD活性高峰出现在第6天，峰值为10.20 U/（g FW·h），随后急剧下降，12 d后木薯块根腐烂。保鲜剂A、B、C处理的SOD活性高峰均出现在第12天，峰值分别为10.22，11.07和12.16 U/（g FW·h），分别比无菌水对照组高17.47%，27.24%和36.32%，处理间差异极显著（p<0.01）。

如图7所示，在贮藏期，保鲜处理木薯块根POD活性呈先升高再降低的趋势。对照组逐渐升高，在第12天达到最高值。在整个贮藏期，对照组木薯POD活性显著高于保鲜剂处理组，处理间差异显著（p<0.05）。在贮藏前期（0～6 d），保鲜剂B处理POD酶活性略低于保鲜剂C，而贮藏后期（9～15 d）高于保鲜剂C处理。由上述结果可知，保鲜处理有利于抑制木薯块根的SOD高活性，有效的维持较低的POD活性，从而延缓贮藏过程中木薯品质劣变和组织衰老进程。

2.3 不同保鲜剂联合热处理对木薯总酚的影响

不同保鲜剂处理后木薯的多酚含量变化如图8所示，结果表明，贮藏期间，木薯块根总酚含量前期呈上升趋势，然后开始下降，与甘薯、山药、莲藕的研究结果相一致[17-19]。贮藏第9天，各组的多酚含量分别达最大值14.6，13.2，10.1，18.9 μg/g FW，3种保鲜剂均有效的抑制了总酚含量的增加，其中保鲜剂C处理抑制效果更好。

3 讨论与结论

鲜切果蔬加工过程中，由于组织结构损伤诱发微生物的侵染以及一系列生理生化变化，致使产品外观品质和营养含量大为降低[20]。木薯淀粉含量高，采后生理代谢旺盛，极易腐烂变质，鲜薯去皮后加速了氧化褐变，严重影响品质。本研究在前期预实验基础上先用60 ℃水浴热处理鲜薯块根5 min，减缓呼吸作用、抑制细胞的新陈代谢，而后利用复合保鲜剂浸泡木薯块根，最后采用真空包装常温贮藏，抑制木薯的褐变作用及表面微生物的生长繁殖，阻止O2的渗入以及水分与CO2的渗出，并且有效降低鲜薯的失水率和营养物质消耗，保持了块根硬度和脆度，延缓淀粉的降解，显著控制了可溶性固形物含量的增加，使鲜薯块根的生理生化指标同对照组相比有明显的改善。

试验研究结果表明，鲜切木薯贮藏期内SOD、POD活性均呈先上升后下降趋势，其中POD活性与L*之间的相关系数为0.932，呈显著正相关（p<0.05）。在贮藏第9天，3组处理L*值的下降率分别为：16.4%，18.6%，10.1%，对照组为22.6%且已开始腐烂变质，而保鲜剂C处理在第15天时仍能保持较好的品质和商品价值。比较3种不同配方的复合保鲜剂，保鲜剂C处理在一定程度上抑制了SOD和POD的活性，减轻了木薯的褐变，降低了失重率，延缓了淀粉含量的下降，这可能与壳聚糖较好的成膜特性有关[21]。壳聚糖在产品表面形成的膜可有效阻碍水分蒸发及微生物入侵繁殖，减少果蔬内物质的转化和耗损，延缓可溶性固形物的降解，在甘薯、哈密瓜、芋头[22-24]等食品中也取得了较好的贮藏效果。柠檬酸作为酸化剂与酸度调节剂添加于食品中，其相对较低的pH可起到防腐、抑菌和延缓果蔬的变色。钙离子具有维持细胞的结构，调控离子环境与酶活性，保持果实硬度，延缓后熟衰老，降低腐烂率等功能。本研究在保鲜剂中加入柠檬酸及氯化钙，处理后木薯的褐变度和相关酶活性均呈现不同程度的抑制作用。

国内外学者前期研究结果表明：木薯块根在3 ℃低温贮藏2～4周，失重率为14%～23%，沙藏法也能有效地延缓木薯块根腐烂，涂蜡处理可延长木薯块根的货架期达到2个月[3， 25-26]。然而，这些贮藏方法费时费力，难于实现商业化。复合保鲜剂结合热处理具有安全、成本低廉等优点，是一种具有很好应用前景的方法。此外，在本研究基础上今后还应考虑多种处理方式相结合，以热处理联合保鲜剂、紫外线辐照等方式进一步优化木薯保鲜工艺，这些都有待于进一步的研究。

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