异抗坏血酸钠处理对鲜切兰州百合贮藏品质的影响

熊思国 唐晓岚 宋龙龙 潘 旋 葛珺桥 姜爱丽

兰州百合(Liliumdavidiivar.willmottiae(E. H. Wilson) Raffill)是百合科百合属植物,为“川百合”的一个变种,也是中国唯一可食药两用的甜百合,主产于甘肃兰州[1-2]。兰州百合富含甾体皂苷、生物碱、多糖、酚类等营养物质,具有抑菌、抗肿瘤、抗氧化等功效,深受消费者喜爱[3-4]。据统计,2021年中国兰州百合的种植面积已达1.33万hm2,产量约为8万t[1]。鲜切百合作为一种初级加工产品,以其新鲜、方便、快捷等特点受到广大消费者的青睐,具有广阔的市场前景。

然而,鲜切加工产生的机械损伤会提高兰州百合鳞片的生理代谢水平,加速褐变、营养流失等品质劣变问题的产生[5-6],严重影响产品的营养价值和商品价值。其中,褐变是限制鲜切兰州百合品质的关键因素之一。褐变可分为酶促和非酶促褐变,多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)等是引起酶促褐变的主要原因;还原糖和蛋白质发生羰氨反应可能是引起百合非酶促褐变的原因[1, 7]。有研究[8]表明,增强果蔬采后的抗氧化能力可能是延缓采后褐变的一种潜在策略。因此,将抗氧化剂应用于鲜切兰州百合可能是提高抗氧化能力和抑制褐变的有效途径。

目前鲜切兰州百合的保鲜技术包括低温(相温)贮藏[4]、气调贮藏[3]、紫外照射处理[9]、硫化氢处理[10]、植物精油处理[5]等,这些技术均对兰州百合的贮藏起了一定的积极作用。然而,这些技术可能存在操作繁琐、成本较高等问题。因此亟需一种更安全、经济、便捷的保鲜技术来解决鲜切兰州百合鳞片品质劣变的问题。异抗坏血酸钠(SI)是抗坏血酸钠的光学异构体,在部分国家,SI被广泛用作一种安全有效的抗氧化防腐剂,并用于抑制鲜切农产品的褐变[11]。然而,目前还没有关于SI处理对鲜切兰州百合的贮藏保鲜的研究。研究拟探究SI处理对鲜切兰州百合贮藏品质的影响,以期为SI处理应用于鲜切兰州百合保鲜领域提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

兰州百合:市售;

D-异抗坏血酸钠:食品级,石药集团维生药业(石家庄)有限公司;

盐酸、甲醇、硫酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化氢、次氯酸钠:分析纯,天津科密欧化学试剂有限公司;

苯酚、考马斯亮蓝G250、愈创木酚、邻苯二酚、氢氧化钠、亚油酸钠、2-硫代巴比妥酸、三氯乙酸:分析纯,阿拉丁试剂(上海)有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

色差计:CR-400型,日本Konica Minolta公司;

紫外分光光度计:UV-2600型,日本岛津公司;

研磨机:A11 basic型,德国IKA公司;

电子天平:ME104型,梅特勒—托利多仪器(上海)有限公司;

高速冷冻离心机:H1850R型,湖南湘仪离心机仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 将无病虫害、机械伤,成熟度一致(八年生三头皇规格)的兰州百合进行手工剥片,去除内芯,选取无霉变、腐烂、发黄及机械伤的鳞片,经清洗、消毒(200 mL/L的次氯酸钠溶液浸泡3 min)、漂洗后备用。鲜切兰州百合鳞片随机分为4组(每组约200 g),置于0(CK),1,5,10 g/L的SI溶液中浸泡10 min。沥干表面水分后,将百合鳞片装入聚乙烯托盘中,以保鲜膜包裹,置于(1±1) ℃冷库贮藏。每隔7 d进行随机取样并测定亮度(L*)、褐变度、可溶性蛋白、可溶性糖、总酚、类黄酮、花青素、丙二醛(MDA)、脂氧合酶(LOX)、PPO、POD、CAT和风味等相关指标,贮藏期为28 d。

1.2.2 外观品质表征

(1) 亮度表征:在各取样时间点,使用CR-400型色差计测定鲜切兰州百合鳞片凸面的固定位置,每组各10片,记录L*。

(2) 褐变度表征:参考Huang等[9]的方法,将百合鳞片研磨后离心,测定410 nm下吸光度(A410 nm),褐变度以10倍A410 nm值表示。

1.2.3 营养品质指标测定

(1) 可溶性蛋白含量:采用考马斯亮蓝法[12]测定样品中的可溶性蛋白含量,以牛血清蛋白制作标准曲线。

(2) 可溶性糖含量:采用硫酸—苯酚法[13]54-57测定485 nm下的吸光度,根据蔗糖标准曲线计算可溶性糖含量。

(3) 总酚、类黄酮和花青素含量:参考曹建康等[13]44-46的方法,使用1%的盐酸—甲醇进行提取,使用分光光度法测定样品中的总酚、类黄酮和花青素,分别以没食子酸,芦丁和儿茶素制作标准曲线。

1.2.4 膜脂过氧化程度测定

(1) 丙二醛含量:采用硫代巴比妥酸法[14]。

(2) 脂氧合酶活性:参考Wang等[15]的方法,以每分钟每克鲜重质量的样品在234 nm处吸光度增加1为一个单位(U)。

1.2.5 活性氧代谢酶活性测定 根据Shi等[16]的方法。PPO、POD、CAT分别在420,470,240 nm处测定吸光度,并绘制动力学曲线。以对应波长处每克鲜重质量的样品在1 min内吸光度变化1为一个单位(U)。

1.2.6 电子鼻风味测定 参考Xiong等[17]的方法并稍作修改,称取3 g百合鳞片加15 mL去离子水,匀浆后进行离心,采用顶空法吸取上清液中的挥发性气体,并使用电子鼻进行分析。电子鼻包含10个金属氧化物传感器,其特征响应如表1所示[12]。

表1 传感器代表的物质种类及性能描述

1.3 数据处理

除方法中特殊说明,各项指标每组均重复测定3次,取平均值。所得数据采用Microsoft Excel 2016软件进行统计处理,采用SPSS 24.0软件对数据进行显著性分析(T-test和Duncan,P<0.05)和皮尔逊相关性分析,并采用Origin pro 2021软件绘图。

2 结果与分析

2.1 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合外观品质的影响

2.1.1L*值 如图1所示,CK组的L*值持续降低,SI处理组的L*值在前7 d增加,随后持续降低。在贮藏前7 d,各浓度SI处理组的L*值均高于CK组,但在贮藏14 d后,1,5 g/L SI处理组的L*值开始低于CK组,并且差异显著(P<0.05)。值得注意的是,10 g/L SI处理的鲜切兰州百合鳞片保持了最高的L*值,显著高于其他处理组(P<0.05),表明SI处理对鲜切兰州百合鳞片亮度的维持效果存在浓度依赖性,高浓度的SI处理可以更好地维持鲜切兰州百合的外观品质,因此选择10 g/L的SI进行后续试验。

小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.1.2 褐变度 由图2可知,随着贮藏时间延长,鲜切兰州百合的褐变度总体呈持续上升趋势,贮藏14～28 d时褐变度迅速升高。其中CK组上升速率最快,贮藏28 d时的褐变度为初始值的1.56倍,而SI处理仅为1.28倍,说明SI处理可以延缓可溶性色素含量的积累,从而维持较低的褐变度。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.2 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合营养品质的影响

2.2.1 可溶性蛋白含量 如图3所示,贮藏初期各组百合的可溶性蛋白含量呈波动趋势,起初的起伏变化可能是鲜切兰州百合鳞片受到机械损伤和低温胁迫的结果。在后续的贮藏期内,随着百合鳞片的愈伤修复和低温休眠[4],CK组与SI处理组的可溶性蛋白含量差异不大(P>0.05)。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.2.2 可溶性糖含量 如图4所示,CK组可溶性糖含量呈持续上升趋势,SI处理组初期上升较快,然后波动变化。低温胁迫会促使淀粉向可溶性糖转化,从而提高其抗冷能力,SI处理可显著降低香蕉果皮的冷害发生,因此在贮藏初期可溶性糖含量激增以应对低温胁迫[18]。一部分可溶性糖转化为还原糖以供呼吸代谢消耗,另一部分转化为淀粉以应对环境胁迫[4],SI处理组的波动变化可能是可溶性糖合成及转化的动态平衡所致。贮藏14 d后,CK组的可溶性糖含量均高于SI处理组。贮藏至28 d时,CK组的可溶性糖含量为21%,而SI处理组为17%。SI处理组较低的可溶性糖含量意味着其还原糖含量可能较少,这可能与其较低的褐变度有一定关系。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.2.3 总酚、类黄酮和花青素含量 由表2可知,各组鲜切兰州百合鳞片的总酚和类黄酮含量在整个贮藏期间均无明显变化,组间差异也不显著(P>0.05),相关性分析表明,总酚含量(R=0.43,P>0.05)和类黄酮含量(R=0.17,P>0.05)与褐变度呈非显著正相关。CK组的花青素含量除在贮藏21 d有所提高外,在整个贮藏期间总体呈下降趋势,而SI处理组在贮藏14 d达到峰值,其余贮藏时间也均呈下降趋势。总的来说,整个贮藏期间,CK组和SI处理组的花青素含量差异不显著(P>0.05)。鲜切兰州百合总酚和类黄酮含量无明显变化,可能是因为低温的贮藏环境下,酚类和类黄酮生物合成及代谢水平较慢或处于动态平衡。

表2 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合总酚、类黄酮和花青素的影响†

2.3 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合膜脂过氧化的影响

2.3.1 MDA含量 如图5所示,随着贮藏时间延长,各组百合鳞片的MDA含量呈显著下降趋势,初期MDA含量过高可能是鲜切加工过程的机械损伤所造成的,随着贮藏时间延长,兰州百合的抗氧化能力增强清除了过量的MDA[19]。在贮藏14,21 d时,SI处理的MDA含量显著低于CK组(P<0.05),分别为CK组的69%,55%。表明SI处理可以减少鲜切兰州百合鳞片中MDA的积累,对减轻膜脂过氧化损伤具有积极作用。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.3.2 LOX活性 如图6所示,各组百合的LOX活性总体呈下降趋势,CK组在21～28 d迅速下降,而SI处理组在前7 d迅速下降。贮藏的前21 d,SI处理组的LOX活性均显著低于CK组(P<0.05);贮藏第7、14和21天,SI处理组的LOX活性分别比CK组低48%,32%,44%。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

相关性分析表明,LOX活性和MDA含量呈正相关(R=0.88),SI处理后的鲜切兰州百合具有较低的LOX活性,可能是其MDA含量较低的原因之一。SI处理后的鲜切兰州百合鳞片具有更低的LOX活性和MDA含量,表明SI处理可以减轻鲜切兰州百合的膜脂过氧化,维持细胞膜完整性,从而抑制百合褐变。

2.4 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合活性氧代谢相关酶活性的影响

2.4.1 PPO活性 如图7(a)所示,随着贮藏时间延长,各组百合鳞片的PPO活性持续增加,且CK组增长速率更快。贮藏至28 d时,CK组百合鳞片的PPO活性为124.10 U/g,是初始值的11.83倍,而SI处理组的PPO活性显著低于CK组(P<0.05),仅为97.22 U/g,为初始值的9.27倍,说明SI处理可以钝化鲜切兰州百合鳞片的PPO活性。相关性分析结果显示,鲜切兰州百合的褐变度与PPO活性呈显著正相关(R=0.93,P<0.05),说明酶促褐变是鲜切兰州百合褐变的主要因素之一。

大写字母不同表示同一处理组不同取样点差异显著(P<0.05);小写字母不同表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)

2.4.2 POD活性 如图7(b)所示,两组均呈先升后降的趋势,并在贮藏21 d时达到活性高峰。POD既参与酶促褐变反应,又催化过氧化氢分解,参与调节活性氧平衡[13]101。在贮藏21 d后骤降可能是因为兰州百合鳞片衰老,活性氧平衡被打破,MDA含量和LOX活性也有类似变化趋势。SI处理组的POD活性在大部分贮藏期间均显著低于CK组(P<0.05)。贮藏14,21,28 d时,SI处理组的POD活性分别比CK组低25%,22%,35%,表明SI处理可以抑制鲜切兰州百合鳞片中POD活性的增加,延缓其酶促褐变的进程。

2.4.3 CAT活性 如图7(c)所示,各组百合鳞片的CAT活性呈先下降后持续升高的趋势。在贮藏0 d时,百合鳞片的CAT活性较高,推测是百合的生理防御活性较强,而鲜切加工导致活性氧的快速聚集,贮藏初期的CAT被用于维持百合活性氧稳定平衡,因而出现了贮藏前7 d过程中CAT活性骤降,张鹏等[20]也有类似的报道。在大部分贮藏时间内,SI处理组的CAT活性显著高于CK组,贮藏至28 d时,SI处理组的CAT活性比CK组高35%。

SI处理显著抑制了贮藏期间鲜切兰州百合的PPO和POD活性,诱导CAT活性增强,该结果与田密霞等[21]的一致。

2.5 SI处理对贮藏期间鲜切兰州百合风味品质的影响

如图8所示,随着贮藏时间延长,鲜切兰州百合的挥发性化合物含量呈下降趋势,SI处理组的挥发性化合物含量低于CK组。优势传感器为W1W、W1S、W2W、W2S和W5S,表明鲜切兰州百合中含有较多的硫化物、甲基类、醇类、醛酮类和氮氧化合物等挥发性化合物。SI处理后兰州百合具有较低的W1W、W1S和W2W传感器响应值,表明SI处理可以减轻鲜切兰州百合中硫化物和甲基类化合物的含量。

贮藏期间兰州百合香气变化的主成分分析(PCA)如图9所示。其中PC1占比95.8%,PC2占比3.3%,总占比为99.1%,可显示绝大多数的气味信息。PCA中的优势载荷同是上述5个传感器,且分布在PCA图X轴正方向的两侧。通过对各贮藏时间点样品的得分信息分析可知,相同时间点的CK组的得分响应值更靠X轴正方向,验证了雷达图的分析结果。上述结果表明,SI处理会影响鲜切兰州百合的风味,但影响的挥发性化合物的种类及具体含量还有待进一步研究。

图9 鲜切兰州百合贮藏期间风味变化的主成分分析

2.6 鲜切兰州百合生理指标的相关性分析

如图10所示,L*与褐变度、可溶性蛋白、可溶性糖、总酚、POD和CAT呈非显著负相关(P>0.05),与PPO呈显著负相关(R=0.94,P<0.05)。L*与类黄酮和花青素呈非显著正相关(P>0.05),与MDA和LOX分别呈显著和极显著正相关(R=0.96,P<0.05;R=0.97,P<0.01)。

图10 各项生理指标的相关性分析热图

SI处理改变了鲜切兰州百合的生理代谢水平,其L*与褐变度、PPO和POD呈非显著负相关(P>0.05),与CAT呈极显著负相关(R=0.99,P<0.01)。L*与可溶性蛋白、可溶性糖、总酚、类黄酮、花青素、MDA和LOX均呈非显著正相关(P>0.05)。说明鲜切兰州百合的褐变主要与酶促褐变和膜脂过氧化有关,SI处理主要是通过调节CAT等抗氧化酶活性来维持其外观品质。

3 结论

与CK组相比,异抗坏血酸钠处理维持了鲜切兰州百合的贮藏品质,特别是10 g/L的异抗坏血酸钠处理,在贮藏结束时L*值最高,为80.75。异抗坏血酸钠处理降低了鲜切兰州百合贮藏期间的褐变度、丙二醛含量、脂氧合酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性,减少了膜脂过氧化水平,延缓其酶促褐变。异抗坏血酸钠处理对可溶性蛋白、总酚、类黄酮、花青素等营养指标含量无显著不良影响。此外,异抗坏血酸钠处理也可以调控贮藏期间鲜切兰州百合的香气组成和含量变化,但具体变化还有待研究。总而言之,异抗坏血酸钠处理是一种简单有效的采后处理技术,可用于维持鲜切兰州百合色泽,延缓其品质劣变。