栅栏技术对毛竹笋采后品质劣变的调控作用

赵宇瑛

(浙江农业商贸职业学院,浙江绍兴 312000)



栅栏技术对毛竹笋采后品质劣变的调控作用

赵宇瑛

(浙江农业商贸职业学院,浙江绍兴 312000)

本文研究了栅栏技术对毛竹笋采后品质劣变的作用。对毛竹笋贮藏期间纤维素、木质素含量、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)活性、可食率、褐变指数以及腐烂率等生理指标进行检测。结果表明,采用栅栏因子处理能够明显抑制毛笋PAL、PPO酶活性、纤维素、木质素的合成,降低硬度;抑制可食率降低、腐烂率的增加及褐变指数升高,从而有效延长采后毛竹笋的贮藏期,从5 d延长到30 d。

栅栏技术作用,毛竹笋,品质劣变

栅栏技术(Hurdle Technology,HT)是于1976年由德国专家Leistner[1]提出的一套控制食品保质期的系统科学理论。栅栏技术有利于保持食品的安全、稳定、营养和风味,栅栏效应是食品保存的有效手段。在实践应用中,栅栏技术将多种杀菌因子科学合理地结合,形成对微生物的多靶攻击,能有效抑制微生物的生长繁殖,保证果蔬贮藏的安全和品质[2]。

毛竹为禾本科竹亚科(Bambusaceae)刚竹属(Phyllostachys)植物,竹笋营养丰富,肉质脆松,味美可口,被人们称之为为优良的绿色保健蔬菜[3]。但毛笋出笋期只有30～40 d,采收期短而集中,笋肉老化快,很难长期保鲜贮存[4]。因此,竹笋保鲜技术依然是产业发展的迫切需求。因而,继续研发可供选毛竹笋保鲜实用新方法/新技术仍具有重要的现实意义和应用价值。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

毛竹笋浙江绍兴县平水镇同康村;聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、硫酸、氢氧化钠、乙醇、乙醚、巯基乙醇、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)国药集团上海化学试剂有限公司;所用试剂均为分析纯。

MIR150恒温培养箱Sanyo日本;Centrifuge 5810R型高速离心机 Effendof;德国FA1004A电子天平上海精天电子仪器有限公司;TA-XT2i型质构仪TA.new plus 美国;HH-W600三用恒温水箱江苏佳美仪器制造有限公司,中国。

1.2实验方法

1.2.1原材料处理供试毛竹笋(PhyllostachyspubescensMazel)于2015年4月中旬采自浙江绍兴县平水镇同康村。采收当天,选择长度约25 cm、大小适中、无机械损伤的毛竹笋,放入泡沫箱内,于采收当天用空调车送达实验室。用水清洗干净,去笋箨,将不可食用的基部去除。以预实验结论为依据设低温(0 ℃)、52%乙醇处理、食品级PE保鲜膜(20 m×30 cm,厚度0.01 mm)包装为三个栅栏因子,将洗净的毛竹笋全部浸入52%乙醇处理5 s,捞出后自然风干,用PE保鲜膜2层包装作为栅栏技术处理,对照和处理均放入干净的塑料筐(50 cm×30 cm×15 cm)中,筐用聚乙烯塑料袋(低密度聚乙烯袋(LDPE),厚度为0.04 mm,75 cm×50 cm)罩住,袋不封口,置于0 ℃、相对湿度85%～90%的冷库中贮藏,定期检测相关品质指标。

1.2.2木质素含量测定木质素采用陈惠云等[5]方法测定。称取毛竹笋样品5 g,用10 mL 72%硫酸(H2SO4)溶液浸泡,室温静置4 h。将H2SO4浓度稀释为1 mol/L后,在电炉上煮沸2 h,用已恒重(m2)的砂芯坩锅(规格G4)抽滤,再将盛有木质素的坩锅置105 ℃烘箱中烘至恒重。取出,称重(m3),计算木质素含量。

木质素(%)=(m3-m2)/m1×100

1.2.3纤维素含量参照曹建康等[6]的方法测定称取已捣碎的样品20.0～30.0 g,置于500 mL 三角烧瓶中,加入室温时体积为200 mL已煮沸的1.25% H2SO4溶液,加热,使之微沸保持30 min。然后用衬有亚麻布的布氏漏斗抽滤,并用沸水洗至洗液呈中性。将带有残渣的麻布移入200 mL烧杯中,再用室温时体积为200 mL预煮沸的1.25%氢氧化钠(NaOH)溶液将残渣洗下,移入原三角烧瓶内微沸30 min,以沸水洗涤2～3次,置于已干至恒重并衬有石棉的垂熔坩埚抽滤,沸水洗涤后抽干,再用95%乙醇及乙醚分别洗涤3次,连同坩埚于105 ℃烘至恒重,记录样品残余物的质量。再移入550 ℃高温炉中灰化,至灰白色,将坩埚置于干燥器中冷至室温时称量,记录灰分质量。按下列公式计算粗纤维含量(质量分数)。

粗纤维含量(%)=[(m1-m2)/m]×100

式中:m1为残余物的质量(g);m2为灰分的质量(g);m为样品的质量(g)。

1.2.4硬度硬度测定参照罗自生等[7]方法,用TA-XT2i型质构仪测竹笋中部硬度,探头直径5 mm,测试深度3 mm,贯入速率1 mm/s,结果以kg/cm2为单位,重复测定10根竹笋取平均值。

1.2.5苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性根据曹建康等[6]的方法。称取5.0 g竹笋样品,置于研钵中,加入10 mL 0.05 mol/L pH7.0的磷酸缓冲液(含5%聚乙烯吡咯烷酮(PVP),0.018 mol/L巯基乙醇,0.1%聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)),冰浴条件下研磨,将匀浆转移至离心管中,于4 ℃、10000 r/min离心30 min,收集上清液,即为酶液。参照曹建康等[6]方法测定PAL的酶活。取1支反应管加入1 mL pH8.8的硼酸缓冲液,0.5 mL 20 mmol/L苯丙氨酸溶液,37 ℃下预热10 min后加入1.5 mL酶液,混匀立即在290 nm下测定吸光度,后立即放入37 ℃水浴锅中恒温1 h,再测1次吸光度。以蒸馏水作空白,结果以每小时每克组织(鲜重)酶促反应体系吸光度增加0.01为PAL活性单位。

1.2.6多酚氧化酶(PPO)活性根据曹建康等[6]的方法。称取5.0 g毛笋样品,置于研钵中,加入5.0 mL缓冲提取液(1 mmol/L聚乙二醇、4% PVP和1% Triton X-100),在冰浴下研磨成匀浆,于4 ℃、10000 r/min离心30 min,收集上清液即为酶提取液,低温保存备用。在试管中加入2.0 mL 50 mmol/L醋酸-醋酸钠缓冲溶液(pH5.5)、1.0 mL酶提取液和1.0 mL 50 mmol/L邻苯二酚溶液,混合后立即开始计时。每隔1 min记录1次反应体系在波长420 nm处的OD值。以每克鲜重样品每分钟OD值增加1为1个多酚氧化酶活性单位。

1.2.7总酚含量测定参考Pirie等[8]的方法加以改进。称取5 g竹笋,加入1% HCl-甲醇在冰浴条件下研磨提取2 h后离心,于4 ℃、10000 r/min离心10 min,量取2 mL上清液用蒸馏水定容至100 mL。取定容后液体分别于280 nm测定总酚含量,重复3次。用没食子酸作标准曲线,计算总酚含量,用mg/g表示。

1.2.8竹笋切面亮度L*值根据赵宇瑛和郑小林的方法[9]测定竹笋切面的明暗度,以L*值来表示。L*=0为黑色,L*=100为白色,L*值越大,表示颜色越白,褐变越轻;L*值越小表示颜色越黑,褐变越重。每5 d采用CHROMA METER CR-400型色差仪测定竹笋切面的褐变指数,每处理重复3次,共取15根竹笋。

1.2.9褐变指数将毛竹笋的褐变分为5级:0级为没有褐变;1级为出现褐变斑点;2级为轻微褐变(褐变面积小于1/5);3级为中度褐变(褐变面积1/5～1/3);4级为中等严重褐变(褐变面积1/3～1/2);5级为严重褐变(褐变面积大于1/2)。

计算公式为:褐变指数=Σ(褐变级别×该级别数)/检查总数[10]。

1.2.10可食部分(笋肉)占整笋总质量的百分率根据黄勇等方法[11]测定竹笋的可食率。可食率(%)=(竹笋净重/竹笋毛重)×100(其中笋毛重指采挖后未剥壳竹笋重量;笋净重指采挖后剥壳并去除不可食部分后的竹笋重量)。

1.2.11腐烂率测定采用赵宇瑛和郑小林的方法[9]测定腐烂率,腐烂竹笋根数占调查竹笋根数的百分率。

1.3数据处理方法

生物统计分析采用DPS数据处理系统,在0.05水平进行最小显著差数法(LSD)测验。用Excel 软件作图。

2　结果与分析

2.1栅栏技术处理对毛竹笋木质素、纤维素含量、PAL酶活性以及硬度的影响

图1　栅栏技术处理对毛竹笋木质素含量(A)、 纤维素含量(B)、硬度(C)以及PAL活性(D)的影响Fig.1　Effects of hurdle technology on contents of lignin(A)and cellulose(B),firmness(C)and PAL activity(D) in bamboo shoots during storage

竹笋老化过程中纤维素含量大量增加,主要是细胞次生壁加厚,同时伴随着木质素的合成和沉积,这种木质化过程是在一系列酶促反应下进行的,而PAL是植物次生代谢的关键酶,促进合成木质素,从而增大了毛竹笋的硬度[12]。本实验中,毛竹笋采后贮藏期间木质素、纤维素含量均呈上升趋势,对照组竹笋的纤维素和木质素含量增加速率较快,而栅栏技术处理的处于平缓上升过程(图1)。贮藏10 d后栅栏技术处理毛竹笋的木质素和纤维素的含量显著低于对照(p<0.05),贮藏30 d时,栅栏技术处理的木质素和纤维素含量明显低于对照(p<0.05)(图1A、B)。对照PAL活性呈先上升后下降的趋势(图1C),而栅栏技术处理的PAL活性变化为较平缓的上升趋势,贮藏10 d后显著低于对照(p<0.05),且栅栏技术处理毛竹笋的硬度显著低于对照(p<0.05)(图1D)。表明栅栏技术处理能够延缓毛竹笋采后木质化进程,降低毛竹竹笋硬度,降低PAL活性。研究表明,对离体竹笋进行低温处理表明,4 ℃可显著降低竹笋的PAL、POD活性,减少木质素和纤维素合成[9]。低温能抑制PAL酶活性,0 ℃抑制PAL活性更加明显,从而延迟竹笋木质化进程,防止竹笋短时间衰老质地变硬而失去鲜食品质[12],同本文结论一致。

2.2栅栏技术处理对毛竹笋创伤面亮度L*值及褐变指数的影响

亮度(L*值)是衡量竹笋色泽的重要指标。由图2可知,毛竹笋在贮藏期间,其创伤面的亮度L*值呈下降趋势(图2A),栅栏技术处理毛竹笋贮藏10 d后L*值显著高于对照(p<0.05);毛竹笋创伤面的褐变指数在贮藏期间上升较快,栅栏技术处理毛竹笋创伤面的褐变指数明显低于对照(p<0.05)(图2B)。色度L*值可以反映竹笋创伤面颜色的亮暗程度,间接地反映其褐变状况,从而判断绿竹笋的新鲜度[9]。实验结果表明,随贮藏期延长,对照毛竹笋切面的L*值降低,褐变指数增加,竹笋切面颜色会渐次变成褐色,而栅栏技术处理毛竹笋能够保持毛竹笋创伤面的颜色鲜亮,降低其褐变指数,保持毛竹笋创伤面色泽的亮度有着良好的作用与余学军等的研究结果一致[13]。

图2　栅栏技术处理对毛竹笋创伤面L*值 和褐变指数的影响Fig.2　Effects of hurdle technology on L* value(A) and browning index(B)of bamboo shoots during storage

2.3栅栏技术处理对毛竹笋PPO活性与总酚含量的影响

毛竹笋贮藏期间PPO活性呈持续上升趋势(图3)。贮藏期间,栅栏技术处理毛竹笋使其PPO活性显著低于对照(p<0.05)(图3A);毛竹笋贮藏期间总酚含量也呈上升趋势,且栅栏技术处理的总酚含量显著高于对照(p<0.05)(图3B)。PPO是引起果蔬酶促褐变的主要酶类,催化多酚氧化为醌,醌再聚合与蛋白质内的氨基酸反应产生黑色素沉淀,使产品的风味与外观品质劣变。实验结果表明栅栏技术处理明显降低了毛竹笋PPO活性,使处理组总酚含量明显高于对照组(p<0.05)。贮藏过程中,PPO是引起毛竹笋褐变的关键酶。本实验结果表明低温和壳聚糖涂膜可显著抑制多酚氧化酶(PPO)活性,有效降低采后毛竹笋的木质化程度和褐变指数,保持笋肉的良好品质[14]。

图3　栅栏技术处理对毛竹笋PPO活性(A) 和总酚含量(B)的影响Fig.3　Effects of hurdle technology on PPO activity(A)and total phenolic(B)of bamboo shoots during storage

2.4栅栏技术处理对毛竹笋可食率与腐烂率的影响

由图4A可知,毛竹笋的可食率在贮藏期间呈下降趋势,栅栏技术处理组的可食率下降较为缓慢,10 d后其可食率显著高于对照(p<0.05)。由图4B可知,毛竹笋贮藏10 d后开始发生腐烂,但栅栏技术处理毛竹笋的腐烂率显著低于对照组(p<0.05)。表明栅栏技术处理能够抑制可食率的降低以及毛竹笋的腐烂率的升高。类似于夏海涛对绿竹笋的研究结果,随着贮藏时间的延长,绿笋的可食率不断下降;低温贮藏的平均可食率高于25 ℃贮藏的可食率[15]。

图4　栅栏技术处理对毛竹笋可食率(A) 和腐烂率(B)的影响Fig.4　Effects of hurdle technology on edible rate and decay of bamboo shoots during storage

3　结论

栅栏技术有效降低了毛竹笋的PAL和酶活性,减少了竹笋木质素和纤维素含量,降低了竹笋硬度;肯显著降低PPO酶活性,竹笋的褐变指数,保持良好的色泽;栅栏技术处理降低了采后毛竹笋的生理代谢,有利于保持笋体的营养品质,显著降低腐烂率,从而有效延长采后毛竹笋的贮藏期;采用栅栏技术能够使毛竹笋贮藏期达到30 d,色泽亮,纤维化程度不明显,保持了良好的感观品质和食用质地。本实验初步探索出一条绿色、安全、有效的竹笋保鲜途径,为满足竹笋产业需求提供理论基础。

[1]Leistner L.Basic aspects of food preservation by hurdle technology[J].International Journal of Food Microbiology,2000,55:181-186.

[2]陈晨,胡文忠,姜爱丽,等.栅栏技术在鲜切果蔬中的应用研究进展[J].食品科学,2013,34(11):338-342.

[3]林倩,王强,刘红芝.竹笋深加工及其功能活性研究进展[J].天然产物研究与开发,2012,24(1):136-141.

[4]徐艳阳,张憋.真空冷冻千燥毛竹笋的实验研究[J].食品工业科技,2005,26(2):99-101.

[5]陈惠云,孙志栋,吴峰华,等.减压贮藏对毛笋采后品质和相关酶活性的影响[J].食品与发酵工业,2011,37(12):204-206.

[6]曹建康,姜微波,赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版,2007:93-95,101-105,142-144.

[7]罗自生,张莉.臭氧处理对竹笋木质化及相关酶活性的影响[J].农业机械学报,2010,41(11):115-118.

[8]Pirie A,Mullins M.Changes in anthocyanin and phenolics content of grapevine leaf and fruit tissue treated with sucrose,nitrate and abscisic acid[J].Plant Physiology,1976,58:468-472.

[9]赵宇瑛,郑小林.壳聚糖涂膜对绿竹笋采后保鲜效果的影响[J].保险与加工,2015,15(3):33-37.

[10]罗自生,张莉.壳聚糖/纳米SiOx复合物涂膜对鲜切竹笋品质和生理的影响[J].中国农业科学,2010,43(22):

4694-4700.

[11]孟勇,艾文胜,李美群,等.毛竹春笋产量的影响因素研究[J].湖南林业科技,2011,38(6):54-55.

[12]张规富,李群.不同保鲜处理对雷竹笋PAL活性的影响[J].天津农业科学,2015,21(2):96-99.

[13]余学军,裘贤龙.不同储藏条件对绿竹笋酶活性与纤维化的影响[J].浙江农林大学学报,2011,28(3):380-385.

[14]吴晓丽,顾小平,苏梦云,等.离体毛竹笋纤维素和木质素含量及POD和PAL活性研究[J].林业科学研究,2008,21(5):697-701.

[15]夏海涛,王月英,李效文,等.贮藏温度对马蹄笋采后生理及品质的影响[J].保鲜与加工,2011,11(2):8-11.

Role of hurdles technology for deterioration of postharvest quality in bamboo shoots

ZHAO Yu-ying

(Department of Agricultural Economics and Management,Zhejiang Agriculture and Business College,Shaoxing 312000,China)

The role of the hurdles technology on the quality of deterioration of the bamboo shoot was studied in this paper.Meanwhile,the content of cellulose and lignin,the activities of PAL and PPO,firmness,edible percentage,decay rate and browning index were determined.The results showed that treatment of hurdles technology could inhibit the activities of PAL,PPO;inhibited the accumulation of cellulose and lignin;significantly inhibited the rates of the increases in firmness;decreased its decay rate and browning index;increased edible percentage for bamboo shoot so as to effectively prolong the storage period of post-harvest bamboo shoot.These results suggested that bamboo shoots could be preserved from 5 days to 30 days by hurdles technology.

the role of hurdles technology;bamboo shoots;deterioration of the quality

2015-11-19

赵宇瑛(1968-)，女，博士，副教授，主要从事果蔬采后生物学教学与科研工作，E-mail：zhaoyuying1212@163.com。

绍兴市科技计划项目(2014B70043)；院级启动金项目。

TS255.1

A

1002-0306(2016)09-0340-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.09.058