超高压处理对鲜切马铃薯质地及细胞壁多糖含量的影响

黄 欢,王绍帆,韩育梅

(内蒙古农业大学食品科学与工程学院,内蒙古呼和浩特 010018)

马铃薯富含多种有益人体健康的元素,目前市场上其产品多以薯片、薯条、精制淀粉等形式存在,鲜切产品相对缺乏。随着人们生活节奏的加快和健康消费意识的提高,鲜切果蔬的需求量日益增加。因此鲜切马铃薯的加工已成为马铃薯产品发展的必然趋势,有助于拓宽产品市场。然而鲜切果蔬更易产生组织变色、质地软化、风味下降、微生物侵染等问题,从而导致货架期缩短,品质评价降低,限制了鲜切果蔬加工业的发展[1]。针对这一问题,最常用的保鲜方法是热处理,依靠高温作为确保食品的微生物安全性,保持其色泽品质同时延长保质期的方法。然而,这一过程受到传热的限制,食品外部到内部的温度梯度大,过度加工导致对感官及营养严重损害。因此新兴的非热保鲜技术应运而生,其中超高压处理(HPP)应用广泛,初具商业规模,保鲜效果良好。

作为一种非热处理手段,HPP属于物理方式,介质环境的温度稳定,不会破坏食品中的共价键,对食品组分影响小,能很好地保持其色、香、味及营养和功能成分,提高食用价值[2]。HPP也因此被认为是最小化加工的一种方式,符合人们对自然、新鲜、无添加的健康饮食的追求。汪薇等[3]研究发现使用HPP处理鲜切莲藕,当压力增加到400 MPa 以上时,灭菌率可达到 99%以上,起到了良好的杀菌效果,同时可以最大程度地保持莲藕的营养价值。HPP技术在鲜切产品加工中具有较好的应用性,但HPP处理后大部分鲜切果蔬硬度存在明显下降的现象。植物细胞壁由三种主要的多糖组成:纤维素、半纤维素和果胶,纤维素与半纤维素一起形成壁的骨架,其嵌入在果胶网络中。研究表明,这种果胶网络主要影响组织的坚固性,并且是食品加工过程中质地变化的原因[4]。Sun等[5]探究高压加工下莴笋质地改变与果胶的相关联系,发现莴笋在300 MPa下质地软化与其螯合性果胶的损失密切相关。HPP处理中可促使果蔬组织结构重排及化学反应的发生,进而影响细胞壁多糖的变化,这可能是HPP处理后食品质地改变的原因。

本研究考虑地域性及市场需要等因素,以鲜切马铃薯为研究对象,考察高压处理对其质地、细胞壁多糖含量及相关酶活性的影响,同时为了评估超高压处理是否优于传统的热加工方法,设置热处理进行比较。以便进一步明确HPP处理后,鲜切马铃薯质地下降的原因,为采取相应的质地保持措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

马铃薯(品种:冀张) 内蒙古呼和浩特市武川县;D-半乳糖醛酸 Solarbio科技有限公司;多聚半乳糖醛酸 源叶生物有限公司;果胶、环己二胺四乙酸、咔唑、水杨苷 罗恩化学试剂;羧甲基纤维素钠、微晶纤维素 国药化学试剂有限公司;其它试剂 均为分析纯。

HPP-600-5L型超高压设备(工作压力:0～600 MPa,有效容积:5 L,工作温度:室温,工作介质:水) 包头科发高压科技有限责任公司;TA-XT Plus质构仪 英国 Stable Micro System 公司;UV5紫外可见分光光度计 瑞士梅特勒-托利多仪器(中国)有限公司;TGL-16M型冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司;DDSJ-318雷磁电导率仪 上海仪电科学仪器有限公司;CR-20色差仪 日本柯尼卡美能达有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 取新鲜马铃薯洗净,去皮,切片(厚度0.5 cm)。用干净纱布吸干表面细胞液,随机取7片装入PE袋,进行真空包装。超高压处理:将上述处理后样品浸泡于超高压容器的传压介质水中,密闭,于室温下在100、300、500、600 MPa压力下处理,保压时间10 min(参考实验前期研究),卸压时间3 s。热处理:以钝化过氧化物酶为标准,经预实验选择的热烫条件为 100 ℃ 处理80 s。将真空包装后的马铃薯片置于沸水浴中处理80 s,迅速取出冷却至室温。以未经处理的真空包装后的马铃薯片为空白。

1.2.2 色差值的确定 利用手持式色差仪测定鲜切马铃薯片的L*、a*、b*值,以初次测定色差值的马铃薯片部位为固定观察点,放置于空气中每60 min记录一次L*、a*、b*值,共记录3次,进行色差ΔE的计算,以判断鲜切马铃薯颜色变化。其中L*代表亮度值,a*表示红绿色值,b*值表示黄蓝色值。

式(1)

1.2.3 质构指标测定 在马铃薯片的內髓部取一个点,外髓及维管束环处均匀取三个点,进行质构测定。四个位置上测得的数值取平均后为该片马铃薯的质构指标数值,包括硬度、咀嚼度。每个处理下测定7片。测试参数:测试模式:全质构模式(TPA);探头:P5;测前速度2.00 mm/s,测试速度2.00 mm/s,测后速度2.00 mm/s,应变50%,两次间隔时间5 s。

1.2.4 细胞壁多糖降解酶活性的测定 纤维素酶是降解纤维素的多组分酶系,主要包括外切葡聚糖酶(Exoglucanase,C1)、内切葡聚糖酶(Endoglucanase,Cx)和β-葡萄糖苷酶三种,以上三种酶活性测定采用 DNS 比色法,具体方法参照辜青青等[6]。果胶甲酯酶(PME)活性测定参照徐晓波[7]的方法,酶活性以每分钟释放 1 μmol 的甲酯所需要的酶量为一个酶活力单位,结果以 U/g 表示;多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性测定参照曹建康[8]的方法。

1.2.5 细胞壁物质的提取及多糖的分离 细胞壁物质(AIR)的提取及分离参考 Nguema-Ona[9]和 Moore等[10]的方法并略有改变。

图1 超高压处理对鲜切马铃薯色泽的影响Fig.1 Effects of ultra high pressure treatment on colours of fresh-cut potato 注:A:L*;B:a*;C:b*;D:ΔE。不同小写字母表示各组数据间差异显著(P<0.05)。

1.2.6 细胞壁多糖物质成分含量测定 果胶(水溶性果胶、螯合性果胶、碱溶性果胶)含量测定采用咔唑比色法[8]:1 mL提取液,加入浓硫酸6 mL,然后沸水浴20 min,取出冷却至室温,加入0.2 mL 0.2%的咔唑溶液,暗处放置30 min,测定反应液在530 nm处的吸光度值,标准曲线采用0～100 μg/mL D-半乳糖醛酸绘制:y=0.0068x-0.0194,R2=0.9902。结果以每克细胞壁干物质中果胶的质量表示。半纤维素含量测定采用苯酚硫酸法,标准曲线方程为:y=0.0091x+0.0149,R2=0.9939;纤维素含量测定采用冻干称重法。

1.3 数据处理

所有试验均重复三次,采用SPSS 19.0软件对数据进行显著性分析(比较均值),相关性分析(Pearson相关系数)。利用Origin 2018进行数据的曲线及图形绘制,主要以柱状图的形式呈现。

2 结果与分析

2.1 超高压对鲜切马铃薯色泽的影响

由图1可知,空白组鲜切马铃薯在放置前L*为57.4、a*为0.8、b*为27.2,即新鲜马铃薯去皮切片后,其色泽鲜亮、色调偏黄。随着在空气中放置时间的延长,空白组a*值显著(P<0.05)增大,b*值显著(P<0.05)降低,放置120 min后L*值显著下降(P<0.05),这说明在放置过程中,鲜切马铃薯发生褐变,表现在色泽上为红色值增大,亮度及黄色值降低。经超高压及热处理后的鲜切马铃薯L*均在一定程度上高于空白,这一方面是由于热处理及超高压处理可以通过抑制酶活降低产品褐变度[11];另一方面,热处理及一定条件的超高压处理可使马铃薯部分淀粉发生糊化[12],细胞透性提高,导致马铃薯片亮度增大。其中热处理及超高压100、500、600 MPa处理后的马铃薯在放置过程中L*保持较好,在空白组水平以上;300 MPa下L*随放置时间延长显著(P<0.05)下降,且均低于空白,最低为32.4。热处理0 min鲜切马铃薯a*值相对空白显著(P<0.05)增大,但在后续放置中与初始无显著差异(P>0.05)。超高压处理后a*值随放置时间基本呈上升趋势,其中100、500、600 MPa下a*值显著(P<0.05)低于空白,300 MPa下a*值相对空白显著(P<0.05)增大(0 min除外)。热处理后的鲜切马铃薯在放置过程中,b*值变化不显著,保持良好。相比热处理,超高压处理后b*值相对较低,但在放置期间均高于空白。一般来讲,总色差更能表现样品处理前后颜色的变化。超高压及热处理后鲜切马铃薯与空白存在一定的色差,但在后期放置120 min,热处理、超高压100、500、600 MPa处理下马铃薯色差值均低于空白水平,其中600 MPa处理效果最好;300 MPa处理下(120 min)色差值显著(P<0.05)增大且高于空白组,说明该处理下马铃薯褐变最严重。这可能由于压力为300 MPa时,一方面对多酚氧化酶活性钝化不完全;另一方面该压力下对马铃薯细胞损伤严重,增大了酶和底物的接触面积,更利于酶促褐变的进行。韩文娥[11]研究表明,在压力为400 MPa时,鲜切马铃薯褐变度超过未处理样品值;当压力为≥500 MPa时,褐变度出现显著(P<0.05)下降的趋势(P<0.05)且随着贮藏时间上升的幅度很小,与本研究结果相似。

2.2 超高压对鲜切马铃薯质地的影响

超高压对鲜切马铃薯硬度的影响如图2A所示。相较空白,热处理后的马铃薯硬度下降最大。可能是高温导致细胞出现膨胀,存在压缩损失,胞间层分离,同时细胞壁中的果胶物质在高温下发生β-消除反应而降解所导致的[13]。相比热处理,超高压处理能够更好的保持马铃薯硬度。然而相较空白,超高压处理后马铃薯硬度均有一定程度的下降,

图2 超高压处理对鲜切马铃薯质构的影响Fig.2 Effect of ultra-high pressure treatment on the texture of fresh-cut potatoes注:不同字母则表示存在显著差异(P<0.05),图3～图6同。

这是由于超高压处理导致马铃薯组织细胞体积压缩,生物高分子立体结构受到破坏,引起氢键、离子键和疏水键等非共价键变化以及蛋白质、淀粉等大分子变性,对细胞结构造成损伤,影响其硬度[14]。其中300 MPa 时硬度下降程度最大,相较空白下降了33.93%;压力增大到500 MPa时,其硬度出现逐渐回升的现象,继续升高压力,马铃薯硬度无显著变化(P>0.05)。这一现象符合Basak等[15]的研究,HPP处理中,果蔬质地的初始损失归因于压力的快速效应,也称为瞬时压力软化(IPS);随后出现具有保持性的逐渐质地恢复。参考Ans等[16]及国内外大部分研究这一现象的产生主要由于HPP处理过程中果蔬细胞壁成分的变化,尤其是果胶和二价阳离子。HPP处理下马铃薯细胞遭到破坏,导致其硬度下降,同时由于马铃薯作为高淀粉含量食品,超高压及热处理都在一定程度上使淀粉颗粒发生糊化,从而降低鲜切马铃薯硬度;但同时HPP促使细胞膜通透性增加,细胞壁相关酶、底物和阳离子从细胞中的不同区室释放出来并在HPP处理期间彼此相互作用。有研究表明果蔬的结构受到一定程度的破坏后,果胶甲酯酶(PME)从细胞中释放并与底物充分接触,使高甲酯化果胶去甲基形成低甲酯化果胶,进而通过共价键结合金属离子,导致果蔬硬度增大[17]。同时根据Martin等[18]的研究,分析马铃薯细胞组织中的空气在较高压力作用下被全部排出,细胞间经压缩呈现紧密的排列,使硬度存在上升的趋势。

咀嚼度表示将食物咀嚼到可吞咽状态所做的功,可以从口感上对食品质地进行描述、区分,数值上用胶着性与弹性的乘积表示[19]。不同处理下鲜切马铃薯咀嚼度变化如图1B所示,其中空白组咀嚼度为508.55 g,热处理后鲜切马铃薯咀嚼度下降了51.88%。相对热处理,超高压处理后鲜切马铃薯咀嚼度具有一定的保持性。其中与空白相比,100 MPa下鲜切马铃薯咀嚼度显著提高;300 MPa下咀嚼度下降为414.39 g;500 MPa处理后表现出回升的趋势;600 MPa处理后鲜切马铃薯咀嚼度与空白相比无显著差异(P>0.05)。

2.3 超高压处理对鲜切马铃薯细胞壁相关酶活性的影响

2.3.1 超高压处理对鲜切马铃薯果胶酶活性的影响 多聚半乳糖醛酸酶(PG)和果胶甲酯酶(PME)是果胶物质的关键代谢酶,PME使果胶去甲酯化,利于PG水解果胶,从而增加了AIR网络的水合性质,影响细胞壁的完整性和坚实度,促进质地软化,PME促使多聚半乳糖醛酸(HGA)积累负电荷,HGA分子中带负电荷的半乳糖醛酸残基结构域通过离子键与金属离子缔合,形成交联,增加了细胞壁强度并为大部分细胞提供了结合力;此外,低甲酯果胶不易发生β-消除反应,减小了果胶物质的非酶降解,利于质地保持[20]。

不同处理对鲜切马铃薯PME活性的影响如图3A所示。相较空白,热处理后马铃薯PME活性显著(P<0.05)降低,说明其具有热不稳定性。而100 MPa处理后PME活变化不显著(P>0.05);300及500 MPa处理后,酶活性显著提高(P<0.05);600 MPa下PME活性显著下降(P<0.05),与Sila等[21]的研究结果相似。由此可知,马铃薯PME 酶具有一定的压力稳定性,不易被高压钝化。酶保持较高活性的原因一方面可能是超高压处理(在相对较低的压力水平下)降解了细胞组织,破坏生物膜,促进酶和底物的接触[22];另一方面归因于超高压促进向体积减小方向进行的化学反应的发生,而PME作用下果胶去甲氧基化,促使带电游离羧基附近的水偶极子紧密排列,导致体积减少[23]。600 MPa下PME活性下降,分析可能600 MPa是鲜切马铃薯PME保持压力稳定性的临界压力,由于压力范围限制,未能对更高的压力进行讨论。

图3 超高压处理对鲜切马铃薯果胶酶活性的影响Fig.3 Effect of ultrahigh pressure treatment on pectinase activity of fresh-cut potato

不同处理对鲜切马铃薯PG活性的影响如图3B所示。热处理后鲜切马铃薯PG活性相对对照仍保留72.46%,说明马铃薯PG具有一定的耐热性,热处理下不易失活,Rodrigo等[24]研究也表明通过热处理难以将PG酶敲除。超高压处理相比对照,100 MPa下,PG活性提高,后随压力的增加,PG活性呈下降趋势;500 MPa下,PG活力下降43.25%,继续升高压力,对该酶的抑制效果加强。由于酶的本质是蛋白质,HPP处理迫使水分进入蛋白质基质内部导致其构象解聚及改变,即疏水和静电相互作用破坏蛋白质三级结构,由此破坏酶的活性中心。同时根据Le Chatelier原则分析,升高的压力将抑制伴随基质与酶活性位点结合时体积增加的反应[25]。综合大部分研究表明随着压力的增加,PG活性迅速下降,但PME活性具有压力稳定性,甚至活化性。

2.3.2 超高压处理对鲜切马铃薯纤维素酶活性的影响 纤维素酶根据其催化反应功能的不同将纤维素酶分成三类:C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。C1酶是对纤维素最初起作用的酶,破坏纤维素链的结晶结构;Cx酶作用于经C1酶活化的纤维素,分解β-1,4-糖苷键、降解纤维素,导致细胞壁中“经纬结构”松散,促进果胶质被果胶酶分解,加速果实软化;β-葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖[26]。

超高压处理对纤维素酶系的影响如图4所示,鲜切马铃薯C1酶活性在100、500、600 MPa处理后相比空白显著(P<0.05)升高,300 MPa下显著降低(P<0.05)。其中在研究范围内500 MPa下C1酶活性最高,高于对照28.34%。继续升高压力,C1酶活性显著(P<0.05)下降。热处理相对超高压(低于600 MPa)对C1酶抑制性强。

Cx酶活性变化见图4B,结果显示超高压处理后鲜切马铃薯Cx酶活性水平均低于空白。β-葡萄糖苷酶随压力的变化趋势与C1酶相同。压力对纤维素酶具有双向作用。一方面有研究表明离子浓度升高会抑制纤维素酶的活性,而超高压及热处理一定程度上均对马铃薯细胞内的细胞器产生不同程度的破坏,离子溶出,增加了细胞液的离子浓度[27]。另一方面在一定的压力范围,可促进酶分子活性中心的催化基团和结合基团相互靠近并定向,有利于其余底物分子迅速形成过渡态,加速酶促反应;当压力进一步升高时,酶活性中心的空间变小,阻碍了底物进入活性中心,酶与底物结合力降低,导致酶促反应降低[28]。本研究表明在一定的压力范围内HPP处理对马铃薯β-葡萄糖苷酶及C1酶活性具有增强作用,而具体变化趋势的确定有待进一步探究;对Cx酶具有抑制作用,以上三种纤维素酶均在300 MPa下表现最低活性。

图4 超高压处理对鲜切马铃薯纤维素酶活性的影响Fig.4 Effect of ultra high pressure treatment on cellulase activity of fresh-cut potato

2.4 超高压处理对鲜切马铃薯细胞壁物质含量的影响

2.4.1 超高压处理对鲜切马铃薯果胶含量的影响 果胶分子是以半乳糖醛酸(GalA)为主链结合多种单糖组成的杂多糖,其中主要为GalA,因此很多研究以GalA含量作为细胞壁总果胶含量的指标[29]。由图5A可以看出,热处理由于高温,果胶和细胞壁之间的结合力降低,导致果胶的提取量显著增加(P<0.05)。因此,GalA含量的增加可能

图5 超高压处理对鲜切马铃薯果胶含量的影响Fig.5 Effect of ultra high pressure treatment on pectin contents of fresh-cut potato

是热处理后马铃薯硬度降低的一个原因。Xie等[30]研究发现热处理后莲藕硬度与其GalA含量成负相关。同时HPP处理中100 MPa处理后马铃薯GalA含量较低,其硬度也得到了较好的保持。

果胶多糖通过化学键与细胞壁结合,根据结合方式不同,利用不同的溶剂进行分级溶解,分为水溶性果胶(WSF)、螯合性果胶(CSF)和碱溶性果胶(NSF)。其中WSF通过非离子键或非共价键与细胞壁交联,是果胶总量的重要组成部分;CSF是通过离子键与细胞壁上二价阳离子结合的果胶;NSP通过共价键与细胞壁多糖结合[31]。本研究分析了高压处理对马铃薯细胞壁中的WSF、CSF 和NSF半乳糖醛酸含量的影响。

由图5B～图5D可知,空白组鲜切马铃薯果胶多糖的组成为WSF(65.34%)、CSF(14.94%)和NSF(19.69%),其中WSF是马铃薯果胶中含量最高的组分。在热处理和HPP处理过程中,果胶组分含量均发生了变化。热处理后,WSF含量显著(P<0.05)增大,CSF和NSF含量都显著下降(P<0.05),这一结果表明热处理导致了果胶的降解和溶解,这与谢玮[32]的研究结果相似。同时有研究表明热处理导致大量组织软化,其特征在于细胞分离增加,伴随WSF的增加与CSF和NSF果胶的减少[33]。HPP处理中100 MPa处理后WSF含量显著(P<0.05)下降,CSF和NSF含量显著(P<0.05)增大。这种果胶组分的转变可能是该压力处理下马铃薯质构保持较好的原因之一。因为CSF和NSF含量较多时,果胶质的稳定性更好,不易解离,细胞间的粘合力较大。300 MPa下WSF含量与空白相比无显著变化(P>0.05),CSF含量显著(P<0.05)下降,而NSF含量显著增大(P<0.05)。500 MPa下WSF含量与空白相比无显著变化(P>0.05),NSF及CSF含量显著增大(P<0.05)。超高压处理下CSF的增加,可能是由于PME具有压力稳定性,PME作用下导致果胶分子酯化度下降,游离羧基增多,更易与组织中的金属离子形成交联。600 MPa下WSF、CSF含量显著(P<0.05)下降,NSF含量显著增大(P<0.05),同时600 MPa下马铃薯质地相对于其他组较优,推测NSF含量对其质地有一定的影响。NSF含量增大的原因可能是高压作用下使果胶形成了可以与碳酸盐结合的特定酯键[33]。姚佳[34]对莴笋三种组分果胶在高压下变化进行研究,发现在100、300、500 MPa处理后,NSP含量均显著增大,认为NSP含量是影响莴笋硬度的关键组分。综上可知,马铃薯坚硬度的丧失与总水溶性果胶的减少以及原代细胞壁和中间片层结构的分解有关。

2.4.2 超高压对鲜切马铃薯纤维素和半纤维素含量的影响 半纤维素(HC)含量可一定程度表达细胞壁组分的溶出和转化,HC解聚和阿拉伯糖损失是细胞壁解聚的主要因素之一[35]。超高压处理对鲜切马铃薯HC含量的影响如图6A所示,HPP处理后马铃薯HC含量均低于空白,这为超高压后鲜切马铃薯半乳糖醛酸含量的提高提供了解释,由于半纤维素具有亲水性能,利于细胞壁的润胀,可促进果胶物质的溶出;同时可增强纤维弹性以及纤维间的结合力,便于质地的保持,这也可能是超高压处理后鲜切马铃薯质地有所下降的原因。Shi等[36]研究表明细胞壁代谢对果实质地的影响主要通过改变HC含量来实现。Zhang等[37]在研究不同品种黑莓果肉硬度变化的原因时发现质地较软品种中具有较低水平的AIR、CSF、NSF和HC以及较高水平的WSF。然而热处理后马铃薯HC含量显著提高(P<0.05),这可能与热处理中降低了相关酶活性,抑制了酶促降解有关。但热处理后鲜切马铃薯质地损失极其明显,说明质地这一指标不受单一因素影响。同时也有部分学者认为HC含量与果蔬质地变化之间没有直接关系[38]。这可能与研究对象以及处理方法的不同有关。

图6 超高压处理对鲜切马铃薯半纤维素(HC) 和纤维素(CEL)含量的影响Fig.6 Effect of ultrahigh pressure treatment on fresh cut potato cellulose(CEL)and hemicellulose(HC)contents

鲜切马铃薯纤维素(CEL)含量的改变如图6B所示。有部分研究表明,CEL含量与果蔬质地成正比关系[35]。超高压后鲜切马铃薯CEL含量相对空白有所提高,而热处理后CEL含量显著下降(P<0.05),

表1 马铃薯硬度、咀嚼度与细胞壁各组分及酶活力的相关性分析Table 1 Correlation analysis between potato hardness,chewing degree and cell wall components and enzyme activity

注:*在0.05水平(双侧)显著相关;**在0.01水平(双侧)极显著相关;-代表两组变量相同。

这可能是超高压相对热处理能够保持良好质地的原因。这与纤维素酶活性结果不呈现负相关。有研究表明纤维素酶活性与其的转录水平不完全一致,即当纤维素酶活性降低时,其表达未显示下降,CEL含量得到了保持,这表明纤维素酶活性可能受翻译后机制的调节[39]。

2.5 超高压处理下鲜切马铃薯果实质构、细胞壁成分含量和酶活性的相关分析

由表1可知,超高压处理后鲜切马铃薯硬度、咀嚼度与CSF、NSF、CEL含量呈显著或极显著(P<0.05或P<0.01)正相关,与WSF含量呈极显著负相关(P<0.01),与HC含量相关性不显著。PME活性及纤维素酶活性对马铃薯质构影响较大,呈显著或极显著正相关(P<0.05或P<0.01)。其中纤维素酶与CEL含量在表达上不一致,与HC含量呈显著(P<0.05)负相关。CEL和HC交织而成的细胞壁经纬结构的变化及胞间层果胶物质的降解是影响果实质地的主要因素,这一过程受PG、PME等多种酶的影响。超高压处理后鲜切马铃薯硬度与咀嚼度高度正相关,两者与WSF含量呈极显著(P<0.01)负相关,由于WSF含量升高意味着果胶溶解性增大,胞间结合力降低,热处理后WSF含量的显著(P<0.05)增大,是该处理下质地指标下降的主要因素;与CSF含量呈正相关,CSF作为离子螯合型果胶,其含量的提高有利于增强果胶结构强度,抑制其降解。

超高压处理可维持甚至增大PME活性,而PME有利于果胶与金属离子交联,可促进WSF向CSF的转化,这是超高压处理相比传统热处理能较好地维持鲜切马铃薯质地的原因之一。同时相关性分析表明,PME与硬度、咀嚼度及CSF含量呈显著正相关,这说明PME一定程度上利于鲜切马铃薯质地的保持。NSF与硬度、脆度均呈显著或极显著正相关,且超高压处理后马铃薯NSP含量显著增大,这说明NSF含量可能与马铃薯质地的硬度和咀嚼度有关,但具体关系需进一步实验论证说明。超高压处理后鲜切马铃薯HC含量下降,但相关性分析显示HC与硬度、咀嚼度无显著相关性;高CEL含量有利于马铃薯质地的保持。超高压处理对纤维素酶存在双向影响,其在果实质地形成中的作用还需要进一步研究。

3 结论

热处理及一定压力下的HPP处理对鲜切马铃薯的色泽具有保持作用,其中HPP压力(≥500 MPa)可以很好地抑制鲜切马铃薯的褐变,但300 MPa下处理鲜切马铃薯片褐变程度高于空白组。HPP处理导致鲜切马铃薯硬度相对空白显著下降(P<0.05),在压力500 MPa时出现回升趋势;咀嚼度在100 MPa下相对空白显著(P<0.05)提高,后随升高压力下降,显著(P<0.05)低于空白水平,500 MPa下表现出回升的趋势继续升至600 MPa后与空白无显著差异(P>0.05);同时鲜切马铃薯的质地指标,硬度与咀嚼度,具有高度相关性。相较传统热处理,HPP能够更好的保持马铃薯质地。HPP改变了马铃薯细胞壁相关酶活及多糖的组成含量,从而影响了其质地。其中马铃薯PME活性表现出压力稳定性及热不稳定性;HPP抑制PG活性;在一定的压力范围内HPP处理对马铃薯β-葡萄糖苷酶及C1酶活性具有增强作用;对Cx酶具有抑制作用,以上三种纤维素酶均在300 MPa下表现最低活性。HPP处理后鲜切马铃薯CEL、CSF、NSF含量提高,WSF、HC含量下降。马铃薯质地与GalA含量呈负相关,CSF与NSF含量的提高,能保持马铃薯质地。WSF、CSF、NSF、CEL 4种细胞壁物质和PME、纤维素酶活力在超高压处理后的变化,是引起鲜切马铃薯质地差异的主要因素。接下来将对细胞微观结构进行直观的观察,同时进一步分析细胞壁多糖的单糖组成,以完善HPP处理对鲜切马铃薯质地影响的机制。