熱處理對抑制鮮切香蕉褐變的效果的研究

袁明芬,劉程惠,胡文忠,陳　晨,鄒　宇

(大連民族學院生命科學學院,遼寧大連　116600)

熱處理對抑制鮮切香蕉褐變的效果的研究

袁明芬,劉程惠*,胡文忠,陳晨,鄒宇

(大連民族學院生命科學學院,遼寧大連116600)

研究35、45、55℃三種不同溫度熱處理對鮮切香蕉在4℃貯藏過程中褐變的抑制作用。結果表明:與對照相比,所有熱處理組均能延緩鮮切香蕉失重率的下降,其中以45℃熱處理效果最佳。各熱處理均維持了鮮切香蕉的亮度,其中以45℃處理效果最好。在維持香蕉顏色飽和度上,55℃熱處理效果低于對照組,35℃和45℃處理效果高于對照組,其中以45℃處理效果最好。同時,熱處理還抑制鮮切香蕉褐變酶PPO及POD活性,控制鮮切香蕉丙二醛(MDA)和總酚的含量,其中以45℃處理效果最好。綜合來說熱處理可以抑制鮮切香蕉貯藏期間褐變的發生。

熱處理,鮮切香蕉,褐變

香蕉含糖量很高,同時還含有多種氨基酸和較齊全的多種維生素、礦質元素,它還對心血管、消化道系統等常見病有一定的輔助治療效果[1]。近年來,香蕉產業鏈不斷發展擴大,但其加工卻相對落后,因為香蕉屬于呼吸躍變型水果,經切分處理后,導致呼吸作用和代謝急劇變化,表面迅速褐變,褐變嚴重影響其感官質量及營養價值,如何控制鮮切香蕉的褐變是鮮切香蕉保鮮的首要問題[2]。

隨著人們生活水平的不斷提高以及對各種化學保鮮產品食用安全的疑慮,熱處理以其無毒、無害、無化學殘留的獨特優勢,開始引起越來越多的關注。據田密霞等[3]研究,熱處理能夠明顯抑制鮮切梨果實PPO、POD 活性,抑制果實褐變,保持鮮切梨果實的顏色。樊志勇等[4]對香蕉熱燙處理研究證明,熱處理對控制香蕉在加工過程中的褐變有明顯效果。陳會燕等[5]發現熱處理對延緩鮮切菠蘿的衰老和保持品質有明顯作用。熱處理方法中由以熱水處理的操作較為簡單。本文針對鮮切香蕉在貯藏期內易褐變的問題,探究熱水處理對鮮切香蕉褐變的抑制作用,以期為鮮切香蕉提供一種便捷、無毒、無藥物殘留的保鮮方法。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

選擇無病蟲害,果皮金黃,成熟度不小于八九成熟,大小均勻,同一批次的香蕉做試材。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、甲醇、福林酚、鄰苯二酚、愈創木酚、30%雙氧水、聚乙烯吡咯烷酮、硼砂、硼酸、三氯乙酸等,均為分析純。

CR400/CR410型色差計日本KonicaMinolta;電子天平梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;BR4i型臺式高速冷凍離心機法國Jouan;T-25型勻漿器德國IKA;DK-S26型電熱恒溫水浴鍋上海精宏實驗設備有限公司;UV-2600型紫外可見分光光度計日本島津儀器有限公司;UV-2100型紫外可見分光光度計尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1對香蕉的熱處理選擇無病蟲害,果身圓滿尚見棱或無棱,大小均勻,同一批次的香蕉,分別置于35、45、55℃三個溫度水中熱處理30min,取出后冷卻晾干,然后去皮切成1cm厚的香蕉片,裝入滅菌過的保鮮盒中并用PE保鮮膜封裝,置于4℃冷庫中貯藏,以未經過處理的香蕉為對照,每天分別測定各項指標,每個指標重復測定3次。

1.2.2顏色飽和度及亮度的測定取不同處理條件下的香蕉片利用色差計分別測量樣品的L*值、a*值和b*值。每個樣品測定3次。顏色飽和度C*按公式計算:C*=(a*2+b*2)1/2

1.2.3失重率的測定失重率采用稱量法測定,每個樣品重復稱量3次,取其平均值。失重率(%)=(鮮切香蕉貯藏前質量-鮮切香蕉貯藏后質量)/鮮切香蕉貯藏前質量×100

1.2.4丙二醛(MDA)含量的測定參考Tassadit Djioua等[6]的方法,略作修改。MDA作為硫代巴比妥酸實驗過氧化反應的最終產物。取5g樣品組織加入10mL 10.0% TCA溶液(由三氯乙酸配置而成)。勻漿,于12000r/min,4℃下離心20min,取2mL提取液加2mL含0.5% TBA(硫代巴比妥酸)的TCA溶液混勻,置于95℃的熱水中加熱15min后,迅速取出并用冰水冷卻,然后使用紫外分光光度計分別于532nm和600nm處測其吸光值,重復3次。MDA的計算公式如下:MDA含量(μmol/g FW)=6.45×(OD532-OD600)。

1.2.5相關酶活性測定酶提取液的制備:取5g香蕉片組織,加入0.1g聚乙烯吡咯烷酮,再加入20mL 0.2mol/L pH6.4 磷酸緩沖液于勻漿管中勻漿,于4℃下12000×g離心20min,取上清液低溫保存備用。

多酚氧化酶PPO活性測定參照Galeazzi等[7]的方法,加以改進:反應系統:取3mL 0.5mol/L鄰苯二酚溶液(用0.2mol/L,pH6.4的磷酸緩沖液配成)于石英比色皿中,加0.5mL酶液,加蓋迅速混勻5s后開始掃描10s內398nm吸光值的變化,以鄰苯二酚溶液調零。結果以ΔOD398nm·min-1g-1FW表示。重復3次。

過氧化物酶POD活性測定參照Putter[8]的方法加以改進。反應系統:在2mL 0.05%愈創木酚溶液(用0.2mol/L,pH6.4的磷酸緩沖液配成)中,加0.5mL酶液,于30℃水浴中保溫5min,再加入1mL 0.08% H2O2溶液后掃描1min內460nm下吸光值的變化。以去離子水調零。結果以ΔOD460nm·min-1g-1FW表示。重復3次。

1.2.6總酚含量的測定采用Folin-Ciocalteau法比色。參考Alok Saxena等[9]的方法,加以修改。總酚含量以100g沒食子酸含量表示。取5g樣品組織,加入20mL甲醇溶液勻漿后于12000r/min,4℃下離心20min,取1mL提取液于25mL的容量瓶中,加入1mL福林酚溶液后震蕩,再加入10mL7.0%碳酸鈉溶液,最后用去離子水定容到25mL。室溫放置90min后以甲醇調零,采用紫外分光光度計于750nm處測定其吸光值。重復3次。

標準曲線的繪制:分別取配制好的0、10、20、30、40、50mg/L的沒食子酸溶液1mL,加入2mL去離子水,0.5mL福林酚試劑和1.5mL 10.0%碳酸鈉溶液,混勻后于室溫反應2h后使用紫外分光光度計于750nm處測其吸光值,結果用mg(沒食子酸)/100g(樣品)表示。

1.3數據統計分析

采用Microsoft Office Excel 2007版軟件進行數據統計分析。

2　結果與分析

2.1不同溫度熱處理對鮮切香蕉顏色飽和度及亮度的影響

熱處理對鮮切香蕉顏色飽和度及亮度的影響見圖1a和圖1b。L*值被視為在貯藏過程中由于酶促褐變或是色素聚集引起的表層變暗的一個指標性參數。L*值越低,表示褐變程度越嚴重。C*值代表顏色飽和度,即顏色的純度,純度越高,顏色表現越鮮明,純度較低,顏色表現則較黯淡。從圖1a可以看出,在10d的貯藏期間,L*值呈下降趨勢。第0～3d時下降較快,第4～10d趨于平緩。總體來看各處理組L*值均高于未經加熱處理過的對照組,其中在第0～2d時以35℃處理效果最好,第3～7d以45℃處理效果最好。第7d以后,35℃處理組與45℃處理組效果相近。鮮切香蕉的C*值變化見圖1b,隨著貯藏時間的延長,C*值逐漸下降,其中55℃處理組總體低于對照組,45℃處理組總體高于對照組,第0～3d時35℃處理組低于對照組,第3d以后整體高于對照組,但效果沒有45℃好。綜合L*值和C*值分析,35℃和45℃熱處理對鮮切香蕉的褐變有一定的抑制作用,其中以45℃處理的效果最好。

圖1　不同溫度熱處理對鮮切香蕉顏色亮度(a)及飽和度(b)的影響Fig.1　Effect of different temperatures of heat treatment on the fresh-cut banana color brightness(a)and saturation(b)

2.2不同溫度熱處理對鮮切香蕉失重率的影響

不同溫度熱處理對鮮切香蕉貯藏期間失重率的影響見圖2,隨著貯藏時間的延長鮮切香蕉失重率逐漸增加,呈直線上升趨勢,同時各處理組失重率均低于對照組,其中以45℃處理組的失重率最低,其次是55℃,最后是35℃。說明45℃熱處理能夠很好地抑制鮮切香蕉失重率的下降。

圖2　不同溫度熱處理對鮮切香蕉失重率的影響Fig.2　Effect of different temperatures of heat treatment on the fresh-cut banana weightlessness rate

2.3不同溫度熱處理對鮮切香蕉丙二醛(MDA)含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產物,可導致膜滲漏,使原本區域化的酚與底物接觸而發生酶促褐變[10]。MDA從膜上產生的位置釋放出后,可以與蛋白質、核酸反應,從而喪失功能,還可使纖維素分子間的橋鍵松馳,或抑制蛋白質的合成。因此,MDA的積累可能對膜和細胞造成一定的傷害。從圖3可知,各處理組MDA含量均低于對照,說明熱處理可以抑制鮮切香蕉丙二醛含量的生成,能夠保護細胞膜發生膜脂過氧化作用。第0～4d時各處理組MDA含量均低于對照組,且45℃處理組MDA含量最低。第5～7d時各處理組MDA含量均低于對照組,55℃處理組MDA含量最低。第7d以后以45℃處理組MDA含量最低,差異顯著(p<0.05),35℃和55℃處理組MDA含量接近。總體來說以45℃處理組MDA含量較低。即45℃處理組能夠很好地抑制細胞膜脂過氧化作用,保護細胞免受傷害。

圖3　不同溫度熱處理對鮮切香蕉MDA含量的影響Fig.3　Effects of different temperatures of heat treatment on the fresh-cut banana MDA content

2.4不同溫度熱處理對鮮切香蕉PPO及POD活性的影響

國內外學者一致認為果蔬的酶促褐變,主要是由多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)在有氧條件下將酚類物質氧化為醌,醌再進一步脫水、聚合,最后形成褐色物質的過程。在大多數情況下,由于PPO 的作用,不僅嚴重損害果蔬產品的感官品質和市場價值,還對產品的營養價值有著極大的破壞作用[11]。POD 參與鮮切水果的褐變主要是由于多酚氧化酶的存在可進一步促進POD 調節的褐變反應,其催化反應的機制是由于多酚氧化酶在氧化酚類化學物過程中生成醌和H2O2,醌可進一步作為POD 反應的底物,而且POD 在H2O2存在條件下能迅速氧化多酚物質,與PPO 協同作用引起鮮切水果產品發生褐變[12]。由圖4a可以看出,在第0～4d時55℃處理組PPO活性較高,45℃處理組PPO活性最低,差異極顯著(p<0.01)。第4d以后,45℃處理組PPO活性一直處于最低,35℃和55℃PPO活性較高。但整個貯藏期間各處理組的PPO活性均低于對照組,其中35℃處理組差異顯著(p<0.05),45℃處理組差異極顯著(p<0.01),說明熱處理可抑制鮮切香蕉PPO酶的活性,45℃處理效果最好。由圖4b看出,在貯藏過程中各組鮮切香蕉POD活性均呈先上升后下降再緩慢上升的趨勢。前6d時,55℃處理組POD活性高于對照組,第6d后略低于對照。35℃和45℃處理組POD活性在整個貯藏期均略低于對照組,45℃處理組差異顯著(p<0.05)。說明熱處理可以一定程度地抑制POD酶的活性,其中以45℃處理組抑制作用最好。

圖4　不同溫度熱處理對PPO(a)和POD(b)活性的影響Fig.4　Effect of different temperatures of heat treatment on the fresh-cut banana PPO activity(a)and POD activity(b)

2.5不同溫度熱處理對鮮切香蕉總酚含量的影響

高含量的酚類物質和高活性的PPO是酶促褐變的前提條件[13]。作為香蕉的重要次生代謝產物,總酚與香蕉的組織褐變、色澤發育、品質和風味形成、成熟衰老過程、抗逆性和抗病性等質量指標密切相關。由圖5可見,在第0～3d時各組樣品總酚含量迅速升高,各處理組中總酚含量均低于對照組,其中最低的是45℃處理組,其次是55℃。當總酚含量上升到第3d 時達到最大值,這可能是由于在處理過程中香蕉本身受到傷害使組織細胞產生了酚類等次級代謝產物,在傷口及其臨近部位積聚,隨后又逐漸迅速降低,說明總酚是香蕉發生褐變的重要底物。第4d時各組樣品總酚含量均迅速下降,且各處理組均低于對照組。第4d后35℃處理組和45℃處理組總酚含量變化不大。55℃處理組總酚含量上升到第6d時高于對照,之后下降并低于對照。總體來看各處理組的總酚含量均低于對照組,且由圖4a得到各處理組PPO活性均低于對照,從而說明熱處理可以抑制鮮切香蕉發生酶促褐變。其中以45℃處理效果最佳,且差異顯著(p<0.05)。

圖5　不同溫度熱處理對鮮切香蕉總酚含量的影響Fig.5　Effect of different temperatures of heat treatment on the fresh-cut banana total phenol content

3　結論

鮮切香蕉的商品價值主要取決于香蕉白亮的顏色及香甜的口感,香蕉在貯藏一段時間后,極易發生褐變,直接影響外觀及消費者的購買欲。因此,鮮切香蕉的保鮮主要集中于抑制褐變的研究。本研究通過對鮮切香蕉進行熱處理得出以下結論:

采用35、45、55℃熱處理香蕉30min,在香蕉貯藏過程中,各處理組均維持了鮮切香蕉的亮度,延緩失重率的下降。在香蕉貯藏期間還控制了香蕉MDA和總酚的含量,防止細胞膜發生過氧化作用,減輕了細胞組織損傷。同時,熱處理能夠一定程度地抑制多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)活性,從而抑制了鮮切香蕉褐變的發生,有利于保持鮮切香蕉的色澤品質。其中以45℃熱處理抑制鮮切香蕉褐變的效果最好,其次是35℃處理的,55℃處理抗褐變的能力最低。由此說明,適宜的處理溫度對于提高鮮切香蕉的抗褐變能力效果很重要。

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Study on the effect of heat treatment on the browning prevention of fresh-cut banana

YUAN Ming-fen,LIU Cheng-hui*,HU Wen-zhong,CHEN Chen,ZOU Yu

(College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

Effect of different temperatures of heat treatment on browning of fresh-cut bananas stored under 4℃ were studied. The results showed that,compared with the control,all heat treatment groups could delay the decline of weightlessness rate of fresh-cut bananas,and 45℃ heat treatment was the best. In maintaining the color saturation of bananas,the effect of 55℃ heat treatment was lower than the control group and that of 35℃ and 45℃ were higher than the control group,and 45℃ heat treatment worked best. Meanwhile,the activity of browning enzymes PPO and POD was also inhibited by heat treatment,and the content of malondialdehyde(MDA)and the total phenols of fresh-cut bananas was controlled,and 45℃ heat treatment worked best. In conclusion,the browning of fresh-cut bananas during storage could be inhibited by heat treatment.

heat treatment;fresh-cut banana;browning

2014-05-29

袁明芬(1992-),女,本科,研究方向:食品科學與工程。

*通訊作者:劉程惠(1979-),女,碩士,工程師,研究方向:食品科學與工程。

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD38B05);中央高校基本科研業務費專項資助項目(DC12010302);國家級大學生創新訓練計劃項目(G2013038);大連民族學院太陽鳥項目。

TS255.36

A

1002-0306(2015)07-0332-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.07.061