不同包装材料对水煮藕片贮藏期褐变影响及其机理研究

杨晓娜 ，涂贻轩 ，严守雷 ，2，李洁 ，2，王清章 ，2

（1.华中农业大学食品科学技术学院，武汉，430070；2.湖北省水生蔬菜保鲜加工工程技术研究中心）

莲藕（Nelumbo nuciferaGaertn.）作为一种生熟皆宜，药食同源的水生蔬菜，深受广大消费者喜爱，水煮藕片等莲藕加工产品不仅保证了莲藕的口感，更解决了鲜切莲藕易褐变、贮藏期不长、不易运输等问题，可作为出口产品远销海内外。严守雷等[1]对水煮莲藕加工工艺进行了探索，但水煮藕片在贮藏过程中也会出现褐变、硬度变化等问题，因此胡燕等[2]对其工艺进行了优化并研究了护色剂H2O2、Na2SO3和NaClO对水煮藕片的保鲜效果。方维明等[3]研究发现，抑制剂组合以0.5%柠檬酸+0.1%抗坏血酸+0.2%EDTA效果为最佳，配合0.1%氯化钙硬化剂保脆和75～80℃杀菌20 min，水煮莲藕的品质较好。王向阳等[4]研究莲藕多酚氧化酶活性的时候发现，90℃处理下25 s，或100℃时70 s烫漂或预煮后多酚氧化酶失活，判断水煮藕片中的褐变主要是非酶褐变。但是水煮莲藕在贮藏期的非酶褐变机理一直存在争议，其非酶褐变控制方法有待完善。胡燕[5]研究发现，美拉德反应、抗坏血酸氧化分解和酚氧化聚合这几种化学反应都是藕片发生褐变的原因。在有氧的情况下，VC和酚类易发生氧化反应，因此可以通过测定包装袋的氧气透过率及这几类非酶褐变的底物游离氨基酸、VC及总酚的含量变化来反映贮藏过程中藕片的褐变机理。本文研究3种不同包装袋对水煮藕片包装贮藏过程的抗褐变效果的影响，结合分析非酶褐变底物变化，通过相关分析推测水煮藕片在贮藏期非酶褐变机理，为水煮藕片非酶褐变控制技术提供理论基础。

1　材料与方法

1.1　试验材料

莲藕品种为芦林湖藕，湖北仙桃市芦林湖村莲藕种植基地采收，采收时间为2016年2月29日。高透氧率包装袋、高阻隔包装袋及铝箔包装袋，均购于河北旭日包装材料有限公司。

1.2　水煮藕片的加工工艺

参考胡燕等[2]的方法略作修改，选取新鲜、均匀、无损伤、无褐变及无严重病虫害的藕段，用软毛刷在流水中清洗表面的泥沙等污物，清洗后先用不锈钢刀切去藕节，然后用不锈钢削皮刀削皮，削皮要干净、彻底、平滑，并立即投入洁净的自来水中，减少与空气的接触。切片后投入2%NaCl中浸泡5～10 min后用旋刀式切片机切片，厚度为4～5 mm，将切好的藕片用流动的自来水漂洗1次，再在100℃的0.2%柠檬酸溶液+0.1%VC中漂烫1 min，以莲藕片半透明且保持原有脆度为佳（目的是钝化酶和除去含硫化合物等），捞出烫漂后的藕片用流水冲一遍，甩干水分，称取100 g莲藕连同100 mL汤汁灌入包装袋，并分成3组，一组为普通复合包装，一组为高阻隔包装袋，另一组为铝箔包装袋。汤汁为：0.02%NaHSO3+0.05%EDTA-2Na+0.1%CaCl2+0.1%乙酸。最后将包装好的袋子装入90℃的锅中煮15 min，捞出室温贮藏并定期测定理化指标。

图1 水煮藕片贮藏180天L*、a*、b*及ΔE的变化情况

1.3　理化指标检测

说明褐变越严重。

②包装袋透氧率参照GB/T 19789-2005《包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》[6]的方法测定3种包装袋的氧气透过率。

③VC参照王学奎[7]的方法提取和测定水煮藕片贮藏期内的VC含量变化。

④游离氨基酸参照GB/T 8314-2002《茶游离氨基酸总量的测定》[8]的方法提取和测定水煮藕片贮藏期内的游离氨基酸含量变化。

⑤总酚参照黄利刚等[9]的方法提取和测定水煮藕片贮藏期内的总酚含量变化。

所有数据重复测定3次，取平均值。

2　结果与分析

2.1　水煮藕片贮藏期 L*、a*、b*及ΔE值的变化

水煮藕片经3种包装袋包装室温贮藏 180 d 后其 L*、a*、b* 及 ΔE值得变化情况如图1。

由图1可以看出，总体在整个贮藏过程中，3种包装的藕片L*值先下降，后上升，然后再下降；在贮藏期的前 20 d，3种包装的 L*值下降，20～30 d 内逐渐上升，30～120 d 时下降，150 d时，L*增大，在整个贮藏期L*值不断减小，高透氧率包装袋组内的藕片L*值的减小速度显著（p＜0.05）高于高阻隔包装袋及铝箔包装袋组。a*值是评测样品在红色到绿色区间变化的参考值，在整个贮藏过程中呈上升趋势，即表示藕片颜色由绿色转变为红色，20 d后高透氧率包装袋a*值显著（p＜0.05）上升。b*值衡量样品的黄化程度，由图1可知，在180 d的贮藏过程中，3种包装的藕片b*值均显著（p＜0.05）上升，其中高透氧率包装袋处理组上升趋势显著高于其他2组。

总色差 （ΔE）值是综合L*、a*、b*的颜色的变化，ΔE值越小说明褐变程度越小。从图1中可以看出，3组处理藕片颜色随贮藏时间的推移显著褐变，其中以高透氧率包装袋处理的最为严重，其他2组产品仍具有商业价值。可见铝箔袋和高阻隔袋有利于藕片保持色泽。

2.2　不同包装袋透氧率分析

由表1中可以看出，铝箔袋的透氧率最小，仅为 0.27 cm2·m-2·d-1，其次是高阻隔包装袋，普通包装袋的透氧率最高。结合2.1中的试验结果说明，透氧率越高的包装袋内的藕片色差值越大，也就是说更容易发生褐变反应。透氧率低的2种包装袋颜色保持较好，未发生明显褐变。

2.3　贮藏期VC含量变化

由图2可见，高透氧率包装袋组VC含量在贮藏期前20 d随着贮藏时间延长显著（p＜0.05）减少，20 d以后含量变化没有显著差异。高阻隔包装袋组及铝箔包装袋2组VC含量分别在30、40 d内显著升高，之后在第50天时降低，50～180 d在一定范围内变化无明显差异。说明这3种包装材料中，高阻隔包装袋和铝箔袋对水煮藕片中的VC起到保护作用，而普通复合的包装袋对VC的保护作用弱，所以普通复合包装袋内藕片VC易氧化生成红色素或黄色素，致使藕片褐变。

表1　3种包装袋透气率的检测结果

图2　VC含量变化　

图3　总酚含量变化

图4　游离氨基酸含量变化

2.4　贮藏期总酚含量变化

由图3可见，普通复合包装组总酚含量随贮藏时间延长显著下降，可能由于在贮藏过程中酚类物质参与了非酶褐变。高阻隔包装袋总酚含量在贮藏期 180 d 内先显著（p＜0.05）增加，随后减小，在 60～180 d又显著增加。铝箔包装袋组总酚含量在贮藏期180 d内总体先减小后增加，说明高阻隔包装袋及铝箔包装袋更能有效降低水煮藕片中总酚的损失。

2.5　贮藏期游离氨基酸含量变化

由图4可知，贮藏10 d后，3组水煮藕片中游离氨基酸含量总体上升，40～90 d高阻隔包装袋组及铝箔包装袋组含量下降，普通复合包装组含量在一定范围内波动，无明显变化（p＜0.05）。说明3种包装处理组的游离氨基酸的损失较小，说明包装袋对藕片游离氨基酸的含量影响不大。

2.6　莲藕贮藏过程中色差与VC，游离氨基酸及总酚的相关性分析

由表2看出，高透氧率包装袋组藕片色差与氨基酸含量存在显著相关性，与总酚含量存在负显著相关性，而与VC的含量相关性不显著，说明藕片在贮藏期内发生褐变主要是由总酚自身氧化所致。虽然VC极易在氧气环境下反应生成红色素或黄色素，由于其氧化速度过快，藕片后期贮藏的褐变呈色主要来源于多酚的氧化。在非酶褐变过程中，多酚类物质是重要的褐变底物之一，具有强还原性，多酚的邻羟基易被氧化成邻醌，而邻醌物质不稳定，非常容易与多酚物质或蛋白质等结合生成聚合产物，进一步聚合生成褐色物质[10]。研究发现莲藕中含多巴、儿茶酚、没食子酸、D-（+）-儿茶素、L-（-）-表儿茶素、绿原酸、咖啡酸、焦性没食子酸等多种邻羟基酚[11～13]，易发生氧化致使莲藕褐变。游离氨基酸可以和VC发生褐变，也可以与还原糖反应发生褐变，结合图4，随着贮藏期的延长，游离氨基酸含量增加，所以产生褐变，同时酚类反应产生褐变也是水煮莲藕在贮藏期褐变的原因之一。

表2　高透氧率包装袋组色差与VC、游离氨基酸及总酚的相关性分析

表3　高阻隔包装袋组色差与VC、游离氨基酸及总酚的相关性分析

表4　铝箔包装袋组色差与VC、游离氨基酸及总酚的相关性分析

表3表明，高阻隔包装袋组中VC含量、游离氨基酸含量及总酚含量均与色差无显著相关性，且结合图2～4各指标变化，说明高阻隔抑制了气体的透过从而阻止了藕片的各项非酶褐变反应。

表4中，铝箔袋组的总酚含量与色差呈显著负相关，即随着贮藏时间的延长，总酚含量减少，色差增大。但其余各项指标无显著相关性，说明藕片在贮藏过程中发生了酚类氧化致使水煮藕片褐变，也说明铝箔袋包装对莲藕的保鲜效果强于普通复合包装组，但略低于高阻隔包装袋。

3　结论

由试验结果得出，不同包装袋对水煮藕片贮藏中的褐变影响不同，经180 d贮藏的水煮藕片因包装袋的不同，藕片的保鲜效果也不尽相同。高阻隔包装袋和铝箔袋中的水煮藕片没有发生明显的褐变，透氧率大的高透氧率包装袋组褐变严重，不同包装材料处理的水煮藕片在贮藏期间发生的褐变主要是酚类氧化聚合导致的非酶褐变，但酚类在此环境下的褐变机理有待进一步研究。水煮藕片贮藏期间采用透氧率相对较低的包装袋材料可以有效抑制藕片的褐变，效果最好的是高阻隔包装袋，其次是铝箔包装袋，高透氧率包装袋效果最差。

[1]严守雷，王清章，彭光华.水煮莲藕片研制工艺学探讨[J].保鲜与加工，2002，2（3）：12-14.

[2]胡燕，王清章.水煮藕片的加工工艺优化[J].食品科技，2008，33（1）：66-69.

[3]方维明，范明红，仇立亚，等.抑制剂与硬化剂对水煮莲藕褐变及品质的影响[J].扬州大学学报：农业与生命科学版，2007，28（4）：90-94.

[4]王向阳，姜丽佳，王忠英.莲藕的酶促褐变及其贮藏中褐变的控制[J].农业工程学报，2009，25（4）：276-280.

[5]胡燕.水煮藕片褐变机理的研究[D].武汉：华中农业大学，2008.

[6]GB/T 19789-2005，包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法[S].

[7]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，2006.

[8]GB/T 8314-2002，茶游离氨基酸总量的测定[S].

[9]黄利刚，李慧娜，张亮，等.冰温贮藏对莲藕品质的影响[J].华中农业大学学报，2008，27（2）：317-320.

[10]Waterhouse A L,Laurie V F.Oxidation of wine phenolics:A critical evaluation and hypotheses[J].American Journal of Enology&Viticulture,2006,57(3):306-313.

[11]王清章，彭光华，金悠，等.莲藕中酚类物质的提取分析及酶促褐变底物的研究[J].分析科学学报，2004，20（1）：38-40.

[12]孙杰，陆双双，徐燕燕，等.莲藕不同部位酚类物质含量、组成及抗氧化活性比较[J].武汉轻工大学学报，2015（2）：20-25.

[13]Jiang J,Jiang L,Lin-Ran F U,et al.Extraction and free radical-scavenging activity of phenols from fresh-cut lotus roots during browning[J].Food Science,2013,34(15):32-37.