大蒜素提取液对鲜切山药保鲜效果的影响

王梅，徐俐*，汤静，王美芬

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025）

大蒜素提取液对鲜切山药保鲜效果的影响

王梅，徐俐*，汤静，王美芬

（贵州大学酿酒与食品工程学院，贵州贵阳550025）

为了延缓鲜切山药的褐变和品质劣变，延长保鲜期，采用超声波法提取大蒜素，分别配制0.1%、0.3%和0.5%的大蒜素保鲜液，以清水为对照(CK)，在(4±1)℃的冷藏条件下，对鲜切山药的保鲜效果进行研究。结果表明，与对照组相比，不同含量大蒜素提取液可降低鲜切山药贮藏过程中多酚氧化酶和过氧化物酶的酶活性，显著抑制鲜切山药的呼吸强度和褐变度，降低失重率和腐烂率，减少丙二醛的生成量，保持鲜切山药较好的营养品质和感官品质。其中以0.3%大蒜素提取液保鲜效果较好，与对照组相比，鲜切山药保鲜期延长了9 d左右。

鲜切山药；品质劣变；大蒜素提取液；保鲜

山药（Chinese yam）为薯蓣科（Dioscorea）多年生草本藤蔓植物[1]，其块茎肉质肥厚，含有丰富的多糖、黄酮、尿囊素等活性成分[2]，具有营养滋补、降低血糖、帮助消化、益肺止咳等功效[3]，是国家卫生部公布的药食同源蔬菜之一。现今，鲜切山药由于其干净营养、方便快捷等特点而越来越受消费者的青睐，但山药切割后暴露在空气中的面积明显增大，水分流失较快，易受微生物污染，容易发生褐变、腐烂、呼吸作用增强等问题，大大缩短了鲜切山药的保鲜期，降低了鲜切山药的食用价值和商品价值。

大蒜素是大蒜的主要功能成分，对多种细菌、真菌、病毒均具有杀灭或抑制作用，且具有安全无毒、绿色环保、来源充足等优点，被称为“天然广谱植物杀菌素”[4-5]。目前，关于大蒜素对果蔬保鲜效果的研究主要有苹果[6]、番茄[7]、鲜切莴苣[8]等，而大蒜素对鲜切山药保鲜效果的研究还少见报道，本实验以山药和大蒜为原料，从大蒜中提取大蒜素并测定其含量，配制成不同含量的大蒜素保鲜液，对鲜切山药进行保鲜处理，研究不同含量大蒜素保鲜液对鲜切山药的保鲜效果，以期解决鲜切山药褐变腐烂等问题，延长鲜切山药的保鲜期，为鲜切山药的加工及保鲜贮藏提供一定的理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

新鲜山药及大蒜均购于贵阳市花溪区徐家冲农贸市场；无水乙酸钠（分析纯）：天津市协和昊鹏色谱科技有限公司；三氯乙酸（分析纯）、蒽酮（分析纯）、硫代巴比妥酸（生化试剂）、3,5-二硝基水杨酸（dinitrosalicylic acid，DNS）：国药集团化学试剂有限公司；愈创木酚（分析纯）：天津市科密欧化学试剂有限公司；30%过氧化氢（分析纯）：天津市富宇精细化工有限公司；邻苯二酚（分析纯）：成都金山化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

DZKW-4型电子恒温水浴锅：余姚电讯仪表实业公司；METTLER AE100型分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；DHG-9240A型电热干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；T6紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；PAL-1型手持式折光仪：广州市爱宕科学仪器有限公司；TGL-20M台式高速冷冻离心机：长沙迈佳森仪器设备有限公司；BILON-650CT超声波提取器：上海比朗仪器制造有限公司；RE-5298旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；FHM-1果实硬度计：日本竹村电机制作所。

1.3实验方法

1.3.1大蒜素的提取[9]

操作要点：大蒜捣碎成蒜泥后，按料液比1∶5（g∶mL）加入体积分数50%的乙醇溶液进行超声波提取，超声功率150W，超声时间45 min，提取后经抽滤和减压蒸馏得到粗蒜油，采用硫酸钡吸光比浊法[10]测定粗蒜油中大蒜素的含量。

1.3.2原料预处理方法

挑选新鲜、色泽正常、无机械伤、无腐烂变质的山药为原材料，清洗，去皮，切分成0.5 cm左右的山药片，随机分成4组。在前期预实验的基础上，提取粗蒜油并测定浓缩的粗蒜油中大蒜素的含量，再用体积分数50%的乙醇溶液分别配制大蒜素含量为0.1%、0.3%和0.5%的保鲜液。将切分好的山药片放入保鲜液中浸泡15 min，以清水浸泡为对照（CK）。取出，晾干，分别置于四面有孔的塑料托盘中，用0.02 mm厚聚乙烯薄膜包装，于（4±1）℃冷藏柜中贮藏，分别对贮藏第0、3、6、9、12、15天的样品随机取样进行观察测定，每个处理重复3次。

1.3.3指标测定与方法

（1）贮藏效果指标

失重率、腐烂率：称质量法，以山药切面有明显真菌或细菌腐烂的切片质量占总切片质量的百分数表示[11]；硬度：果实硬度计测定，测头直径5 mm，长10 mm；褐变度：参照消光值法[12]，结果以吸光度值A410nm×10表示。

（2）营养指标

可溶性固形物（total soluble solid，TSS）：采用手持折光仪测定；淀粉含量：采用碘-淀粉比色法。以上指标的测定均参照曹建康等[13]的方法。

（3）生理及酶活性指标

呼吸强度：采用静置碱液吸收法[14]；丙二醛（malondialdehyde，MDA）：采用硫代巴比妥酸法；多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性：采用邻苯二酚法；过氧化物酶（peroxidase，POD）活性：采用愈创木酚法。以上指标的测定均参照曹建康等[13]的方法。

（4）感官评定

由10名专业人员根据产品的颜色变化、腐烂及褐变程度及有无异味等感官指标进行综合评价，感官评分满分为9分，每3天评定一次，感官评定标准见表1。感官评分＜5.0分，表明产品失去商品价值。

表1　产品感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standard of the product

1.3.4数据分析

采用Excel 2007进行数据统计及标准偏差的计算；Origin 9.0制图；SPSS 17.0进行数据分析。

2　结果与分析

2.1不同含量大蒜素提取液对鲜切山药贮藏效果的影响

2.1.1不同含量大蒜素提取液对鲜切山药失重率的影响

图1　不同含量大蒜素处理鲜切山药失重率的变化Fig.1 Changes of weight loss rate in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

由图1可知，贮藏初期各处理之间失重率相差不大，随着贮藏时间的延长，各处理失重率逐渐增加。其中从贮藏的第3天开始，对照组失重率明显增大，贮藏至第15天时，失重率已达4.62%，与处理组相比差异极显著（P＜0.01），其原因可能是蒜油中的油脂在鲜切山药表面形成一层薄膜，减少了水分的散失，从而保持产品的新鲜度。其次是含量为0.1%的大蒜素提取液处理组，从贮藏的第9天开始，失重率较0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组大，结果以0.3%和0.5%的大蒜素提取液处理效果较好。

2.1.2不同含量大蒜素提取液对鲜切山药腐烂率的影响

山药营养丰富，切割后细胞结构遭到破坏，细胞汁液外流，特别适合微生物生长，若不做任何保鲜处理，很容易发生褐变、腐烂变质等。大蒜素具有很强的杀菌能力，抑菌谱较广，对微生物的生长繁殖有显著的抑制和杀灭作用[15]。由图2可知，样品贮藏至第6天时，对照组有轻微的腐烂发生，之后腐烂率大幅度上升，贮藏至第15天时，腐烂率达99.48%，几乎全部腐烂，与处理组相比，差异极显著（P＜0.01）；0.1%大蒜素提取液处理组于贮藏的第9天开始有腐烂现象发生，随后腐烂率缓慢增加；而0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组整个贮藏过程中都未发生腐烂变质。

图2　不同含量大蒜素处理鲜切山药腐烂率的变化Fig.2 Changes of decay rate in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

2.1.3不同含量大蒜素提取液对鲜切山药硬度的影响

图3　不同含量大蒜素处理鲜切山药硬度的变化Fig.3 Changes of hardness in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

硬度是衡量鲜切山药鲜脆程度的重要指标之一，由图3可知，鲜切山药的硬度随着贮藏时间的延长不断降低，其中对照组从贮藏的第6天开始，硬度下降较为迅速，贮藏至第15天时，硬度由初始的0.68 kg/cm2下降为0.41 kg/cm2，而大蒜素处理组硬度下降则较为缓慢，特别是0.5%大蒜素处理组，贮藏至第15天时，硬度仍较大，为0.53 kg/cm2，说明大蒜素处理能保持鲜切山药的鲜脆度，其原因可能是，一方面大蒜素提取液可在鲜切山药表面形成一层保鲜薄膜，防止水分的蒸发散失，维持鲜切山药的细胞膨压，保持鲜切山药的硬度[16]；另一方面大蒜素可抑制微生物的生长繁殖，防止微生物对鲜切山药的结构进行破坏，从而保持鲜切山药的硬度[17]。

2.1.4不同含量大蒜素提取液对鲜切山药褐变度的影响

图4　不同含量大蒜素处理鲜切山药褐变度的变化Fig.4 Changes of browning degree in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

褐变是鲜切果蔬加工贮藏过程中普遍存在的一种变色现象[18]，是造成鲜切果蔬商品价值和食用价值下降的一个重要原因。由图4可知，鲜切山药贮藏过程中褐变度不断增加，此结果与何萌[19]对鲜切马铃薯和鲜切莲藕褐变研究的结果相似，其中对照组褐变度的上升最快，其次是0.1%大蒜素提取液处理组，褐变度上升也较快，而0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组整个过程中褐变度都较低，且0.3%大蒜素提取液处理组褐变度比0.5%大蒜素提取液处理组还低，其原因可能是0.5%大蒜素提取液本身颜色导致鲜切山药鲜切山药的颜色偏黄。

2.2不同含量大蒜素提取液对鲜切山药营养成分的影响

2.2.1不同含量大蒜素提取液对鲜切山药可溶性固形物含量的影响

图5　不同含量大蒜素处理鲜切山药可溶性固形物含量的变化Fig.5 Changes of total soluble solid contents in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

由图5可知，整个贮藏过程中鲜切山药的可溶性固形物含量均呈下降趋势变化，这是可溶性糖不断分解的结果。贮藏初期，各处理变化都较为平缓，差异不显著（P＞0.05），从第6天开始，对照组可溶性固形物含量大幅度下降，贮藏至第15天时，可溶性固形物含量下降为3.23%，与初始含量相比，下降了48.8%，而0.5%大蒜素提取液处理组可溶性固形物含量才下降24.4%，下降速率减少了一半，说明鲜切山药经大蒜素提取液处理能有效延缓可溶性固形物的下降，其原因可能是大蒜素具有杀菌和抑菌作用，可减少微生物对鲜切山药的作用，从而降低可溶性营养物质的消耗，较好地保持鲜切山药可溶性固形物的含量。

2.2.2不同含量大蒜素提取液对鲜切山药淀粉含量的影响

图6　不同含量大蒜素处理鲜切山药淀粉含量的变化Fig.6 Changes of starch contents in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

淀粉含量是衡量鲜切山药营养物质的重要指标之一，由图6可知，各处理鲜切山药贮藏过程中淀粉含量均呈下降趋势变化，对照组的下降最为迅速，贮藏至第15天时，淀粉含量由20.17%降至7.94%，而大蒜素提取液处理的鲜切山药淀粉含量下降则较为缓慢，说明大蒜素提取液处理可减少鲜切山药淀粉含量的降低，其中以0.3%大蒜素提取液处理的保鲜效果较好。

2.3不同含量大蒜素提取液对鲜切山药生理及酶活性指标的影响

2.3.1不同含量大蒜素提取液对鲜切山药呼吸强度的影响

图7　不同含量大蒜素处理鲜切山药呼吸强度的变化Fig.7 Changes of respiratory intensity in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

呼吸强度是研究鲜切果蔬生理变化的重要指标。山药切分后，细胞组织结构遭到破坏，CO2被释放出来，大量的O2则通过维管组织进入组织内部，使得呼吸速率明显增大[20]。果蔬呼吸速率越大，物质消耗越快，品质劣变也越快，果蔬的货架寿命就越短[21]。由图7可知，各处理的鲜切山药在贮藏过程中，呼吸强度均呈先增大后降低的变化趋势，与对照相比，大蒜素提取液处理可推迟鲜切山药呼吸高峰的到来，其中0.1%大蒜素提取液处理组呼吸高峰推迟了3 d，0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组则可推迟呼吸高峰达6 d，在贮藏的第12天才达到呼吸高峰，这有利于鲜切山药品质的保持，且各处理组的峰值均比对照组低，对照组于贮藏的第6天达到呼吸高峰，峰值为55.0 mgCO2/（kg·h），而0.3%大蒜素提取液处理组峰值仅为42.8 mgCO2/（kg·h），比对照组低22.2%，显著抑制了鲜切山药的呼吸强度。

2.3.2不同含量大蒜素提取液对鲜切山药MDA含量的影响

图8　不同含量大蒜素处理鲜切山药MDA含量的变化Fig.8 Changes of MDA contents in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化反应的最终产物之一，其含量与组织的损伤和衰老程度呈正相关，丙二醛含量越高，表明膜脂过氧化程度越强，电导率也增大，植物衰老就越快[22]。由图8可知，整个贮藏过程中，鲜切山药的MDA含量不断上升，其中对照组MDA含量远高于处理组，与处理组相比差异极显著（P＜0.01），表明大蒜素保鲜液处理可显著抑制鲜切山药MDA的生成量，从而延缓鲜切山药的衰老，保持鲜切山药的新鲜状态，其中以0.3%和0.5%大蒜素提取液处理效果较好。

2.3.3不同含量大蒜素提取液对鲜切山药PPO活性的影响

多酚氧化酶是果蔬中酚类代谢的关键酶类，其活性与果蔬的褐变显著相关[23]。由图9可知，各处理鲜切山药贮藏期间PPO活性均呈先上升后降低的变化趋势，此结果与谭谊谈等[24]对鲜切芋艿的PPO活性研究结果相似。与对照组相比，鲜切山药经大蒜素提取液处理后PPO活性得到显著抑制，且可推迟PPO活性高峰的到来，其中对照组于贮藏的第6天达到活性高峰，峰值为71.41 U/（min·g），随后活性降低，低于处理组，这可能是贮藏后期鲜切山药已严重腐烂和衰老，几乎失去生命活性，导致PPO活性迅速下降。

图9　不同含量大蒜素处理鲜切山药PPO活性的变化Fig.9 Changes of PPO activities in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

2.3.4不同含量大蒜素提取液对鲜切山药POD活性的影响

图10　不同含量大蒜素处理鲜切山药POD活性的变化Fig.10 Changes of POD activities in fresh-cut yam treated with different contents of allicin

在H2O2存在的条件下，POD酶可利用H2O2释放出的O2发生褐变反应。由图10可知，整个贮藏过程中，鲜切山药的POD活性均呈现先上升后降低的变化趋势，与对照组不同的是，大蒜素保鲜液可推迟鲜切山药POD活性高峰的到来，于贮藏的第9天达到活性高峰，且峰值均比对照组低，贮藏至第15天时，0.1%、0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组POD酶活性分别为93.11 U/（min·g）、82.45 U/（min·g）和87.46 U/（min·g），分别为对照组的87.1%、77.1%和81.8%，说明大蒜素提取液处理可显著抑制鲜切山药的POD活性，其抑制机理有待进一步研究。

2.4不同含量大蒜素提取液对鲜切山药感官评价的影响

由表2可知，对照组于贮藏的第6天开始，评分＜5.0分，出现褐变及轻微腐烂，失去商品价值。3种大蒜素含量保鲜液处理鲜切山药，感官评分均比对照组高，从贮藏的第3天开始，对照组与处理组之间差异显著（P＜0.05）。总的来说，评分以0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组较高，其中0.1%大蒜素提取液处理组于贮藏的第9天出现褐变及轻微劣变，评分为4.6分，产品失去商品价值；0.3%和0.5%大蒜素提取液处理组直到贮藏的第15天还具有食用价值，鲜切山药保质期可达15 d，与对照组相比，延长了9 d，且以0.3%大蒜素提取液处理组效果较好，0.5%大蒜素提取液处理组主要是因为大蒜素浓度偏高，对鲜切山药的气味、风味和外观颜色产生一定的影响，进而影响感官。

表2　不同含量大蒜素处理鲜切山药的感官评分Table 2 Sensory score of fresh-cut yam treated withdifferent contents of allicin during storage

3　结论

在（4±1）℃的冷藏条件下，不同含量大蒜素提取液对鲜切山药营养品质和酶活性等指标的影响结果为：与对照组相比，不同含量大蒜素提取液可降低鲜切山药贮藏过程中多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）的酶活性，显著抑制鲜切山药的呼吸强度和褐变度，降低鲜切山药的失重率和腐烂率，保持鲜切山药的硬度和可溶性固形物含量，减少丙二醛的生成量，维持淀粉含量，且具有较好的感官品质，考虑到成本等因素，本实验认为适合鲜切山药保鲜的大蒜素含量为0.3%。与对照组相比，0.3%大蒜素提取液处理可延长鲜切山药保鲜期9 d左右。

用大蒜素对鲜切山药进行保鲜，与传统的化学药剂和低温物理保鲜相比，不仅具有绿色、安全、成本低廉等特点，还可以显著提高鲜切山药的贮藏品质，延长鲜切山药的保鲜期，且所需大蒜素浓度较低，对鲜切山药的风味几乎没有影响。此方法为鲜切山药的保鲜技术和企业加工贮藏提供了新思路。

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Effect of allicin extract on preservation of fresh-cut yam

WANG Mei,XU Li*,TANG Jing,WANG Meifen
(School of Liquor and Food Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,China)

In order to control the browning and quality deterioration of fresh-cut yam and extend its shelf life,allicin was extracted from garlic by ultrasonic method.Allicin fresh keeping agents with concentration of 0.1%,0.3%and 0.5%were prepared.With water treatment as control,the effects of allicin extract on preservation of fresh-cut yam were studied during storage at(4±1)℃.The results showed that different contents of allicin extract could inhibit the activities of polyphenol oxidase and peroxidase of fresh-cut yam,significantly control respiratory intensity and browning degree,reduce weight loss rate and decay rate,reduce malondialdehyde accumulation,maintain good nutrition and sensory quality.The optimal allicin extract addition was 0.3%,and it extended the shelf life of fresh-cut yam about 9 d compared with the control group.

fresh-cut yam;quality deterioration;allicin extract;preservation

TS255.3

0254-5071（2016）08-0142-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.08.032

2016-05-04

国家星火项目（2012GA820001）

王梅（1991-），女，硕士研究生，研究方向为食品营养与安全。

徐俐（1963-），女，教授，学士，研究方向为农产品贮藏与加工。