固載二氧化氯對最小加工竹筍品質和生理的影響

羅自生，王 雪，王延圣

固載二氧化氯對最小加工竹筍品質和生理的影響

羅自生，王 雪，王延圣

（浙江大學食品科學與營養系，浙江 杭州 310058）

采用固體二氧化氯處理最小加工竹筍，于4 ℃貯藏12 d。以呼吸強度、顏色、硬度、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）和谷胱甘肽還原酶（GR）活性、超氧陰離子自由基生成速率、總抗氧化能力和菌落總數等為指標，研究0.50 mg/L二氧化氯對最小加工竹筍品質和生理的影響。結果表明：用0.50 mg/L的二氧化氯處理，可降低最小加工竹筍呼吸強度，抑制竹筍貯藏期 間硬度的上升；延緩PAL、PPO活性的增加；提高CAT、APX和GR的活性，降低超氧陰離子自由基的生成速率，提高總抗氧化能力。

最小加工竹筍；固載二氧化氯；褐變；抗氧化酶

隨著生活節奏的加快，生活水平的不斷提高，人們對果蔬的消費形式發生了很大的變化。最小加工果蔬在消費者購買前已經過簡單的分級、整理、清洗，食用和烹飪起來較為方便，越來越受到消費者的青睞，市場前景廣闊[1]。但由于最小化加工對果蔬易造成機械損傷，更易引起果蔬表面微生物的滋生和繁殖，導致其更易發生褐變、老化等品質變化，安全性下降。

二氧化氯（chlorine dioxide，ClO2）是目前公認的性能優良的殺菌劑，被聯合國衛生組織列為A1級安全消毒劑。二氧化氯主要存在固、液兩種形式。其中穩定性二氧化氯溶液是將二氧化氯氣體吸收在含有特殊穩定劑的水溶液中[2]，使用過程中需經活化劑活化，通常為一種酸或幾種酸，但是活化過程可能造成二次污染與資源浪費[2-3]。固態穩定性二氧化氯產品以固態形式存在，便于攜帶且活化性高，在常溫條件下即可使用，無需專門設備和場地，因而應用前景更大[4]。二氧化氯的分子特點是氯原子以2 個配位鍵與2 個氧原子結合，外層還存在一個未成對的電子，具有很強的氧化作用。這種分子結構使得二氧化氯可以阻止蛋氨酸生成乙烯，破壞已生成的乙烯，延緩果蔬老化與腐爛[5]，研究[6]表明二氧化氯處理可抑制香蕉內源乙烯的產生，推遲呼吸躍變高峰，降低呼吸強度。除此之外，二氧化氯可將多酚氧化酶的底物兒茶酚、綠原酸等酚類物質氧化，與酶蛋白中的氨基酸反應，使得多酚氧化酶失活或活性受到抑制[5]，抑制酶促褐變，控制酚類物質的累積[7]，從而減輕鮮切果蔬的褐變程度。實驗表明二氧化氯處理的鮮切藕片在4 ℃條件下一周時間內仍可保持最佳的感官品質[8]，有效控制了藕片的褐變[9]。二氧化氯可顯著減少采后水果的病原菌[10]，有效抑制微生物的生長[11]，顯著延長保質期[12-13]。

竹筍富含豐富的氨基酸和礦物質，口感清脆。但竹筍采后容易老化，常溫條件下2～3 d即失去食用價值[14]。最小加工竹筍不僅可以滿足消費者快節奏生活的需要，而且還可以將筍殼和老蔸等廚余垃圾集中處理，減少城市垃圾污染。但在最小化加工中，去皮、切割等易引起竹筍機械損傷，導致褐變、老化等品質劣變，因此研究最小化加工竹筍的保鮮技術有重要意義。雖然二氧化氯在食品保鮮中的應用已經非常廣泛，但是在最小加工竹筍保鮮上的應用不多。本研擬究探討自制緩釋型固載二氧化氯對最小化加工竹筍的保鮮效果，以期為最小加工竹筍保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

雷筍（Pyllostachys praecox f. preverynalis）采自浙江省臨安市，采收后當天運至實驗室。選擇長度25～30 cm、直徑6～10 cm、無病蟲害和機械損傷的竹筍。

自制緩釋固載二氧化氯保鮮劑：由主劑亞氯酸鈉、固體酸化劑、吸濕劑和鈍化劑組成，其中固體酸化劑為一水對甲苯磺酸，吸濕劑為無水硫酸鈉，鈍化劑為硅藻土。其中亞氯酸鈉的質量分數為12.5%，固體酸化劑的質量分數為12.5%，吸濕劑的質量分數為37.5%，鈍化劑的質量分數為37.5%。應用上述方法制成的成品為一元固體粉末狀二氧化氯保鮮劑，本保鮮劑特點為無需2次混合，僅借助貯藏環境中的水分即可釋放二氧化氯氣體。

1.2 儀器與設備

TX-XT2i型質構儀 英國Stable Micro Systems公司；SP-6800型氣相色譜儀 山東魯南瑞虹化工儀器有限公司；SP-722E型分光光度計 上海光譜儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 竹筍二氧化氯保鮮處理

（1）林農的技術基礎薄弱。林農是進行林業技術推廣的主要對象，林農進行林業種植的水平高低不一，具有專業的林業技術的農戶占很少一部分的數量，所以，對林農來說，他們的整體素質還是比較低的，大大阻礙了林業技術推廣工作。

將竹筍去殼，切除底部老蔸，隨機分成2 組，每組15 支筍，裝入體積為2 L的塑料袋并密封保存，每袋放5支竹筍，實驗設3 個重復。在預備實驗（0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mg/L）基礎上，以在塑料袋封口處放置質量濃度為0.50 mg/L固體二氧化氯保鮮劑的竹筍為處理組，以未放置固體二氧化氯保鮮劑的竹筍為對照組。將2 組竹筍置于（4±1）℃條件下貯藏12 d，每隔3 d抽樣測定各指標。

1.3.2 硬度的測定

硬度測定參照羅自生等[14]方法，用TA-XT2i型質構儀測竹筍中部硬度，探頭直徑5 mm，測試深度3 mm，貫入速率1 mm/s，結果以kg/cm2為單位，重復10 次取平均值。

1.3.3 呼吸強度的測定

呼吸測定參照羅自生等[14]方法采用GXH-350型紅外線CO2分析儀測定，結果以mg CO2/（mg·h）為單位。

1.3.4 顏色測定

顏色測定參照Wang Yansheng等[15]的方法，采用CR-400型色差計測定果皮顏色，結果以L*、a*值表示。

1.3.5 苯丙氨酸解氨酶（phenylalamine ammonia lyase，PAL）和多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性的測定

PAL和PPO參照Wang Yansheng等[15]的方法。取2.0 g竹筍果肉，置于研缽中，加入8.0 mL pH 8.8的50 mmol/L緩沖液冰浴研磨，于4 ℃、12 000 r/min離心20 min，收集上清液，用于PAL活性的測定。取一支試管加入0.2 mL酶液，2.0 mL pH 8.8的50 mmol/L硼酸緩沖液，1.0mL 0.02mol/L L-苯丙氨酸溶液，混合搖勻后立即于290 nm波長處測量體系吸光度，記為初始值，將上述液體于37 ℃保溫1 h，再次于290 nm波長處測量吸光度，記為終止值，用每小時反應體系吸光度增加0.01為1個PAL活性單位（U），表示為U/mg pro。取2.0 g竹筍果肉，置于研缽中，加入8.0 mL的50 mmol/L磷酸緩沖液冰浴研磨，于4 ℃、12 000r/min離心20 min，收集上清液，用于PPO活性的測定。將2.0 mL pH 6.0的50 mmol/L磷酸緩沖液、1.0 mL 50 mmol/L鄰苯二酚，加入到50 μL酶液中，于240 nm波長處測量體系吸光度，以用每分鐘反應體系吸光度變化增加1時所需的酶量為1個活性單位（U），表示為U/mg pro。

1.3.6 抗氧化酶活性的測定

過氧化氫酶（catalase，CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（asc orbate peroxidase，APX）和谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）活性測定參照Hu Lanying等[16]的方法。

CAT活性測定：取2.0 g竹筍果肉，置于研缽中，加入8.0 mL pH 8.8的50 mmol/L緩沖液，在冰浴條件下研磨勻漿，于4 ℃、12 000 r/min離心10 min后，收集上清液。取100 μL上清液，加入1 700 μL pH 7.0的50 mmol/L緩沖液，200 μL 100 mmol/ L H2O2，搖勻后，于240 nm波長處測量體系吸光度，以每分鐘吸光度變化值減少0.01所需的酶量為1 個過氧化氫活性單位（U），單位是U/mg pro。

APX活性測定：取2.0 g竹筍果肉，置于研缽中，加入8.0 mL pH 7.0的緩沖液，在冰浴條件下研磨勻漿，于4 ℃、12 000 r/min離心10 min，收集上清液，用于測量APX和GR活性。將200 μL上清液與1 500 μL pH 7.0的50 mmol/L緩沖液和200 μL 5 mmol/L的抗壞血酸鈉溶液混合搖勻后，最后加入100 μL 20 mmol/L的H2O2啟動酶促反應，于290 nm波長處測量體系吸光度，以每分鐘反應體系吸光度減少1所需的酶量為1個酶活性單位（U），表示為U/mg pro。

GR活性測定：取100 μL上清液，加入1 700 μL pH 7.8的50 mmol/L的緩沖液，100 μL 10 mmol/L的氧化型谷胱甘肽，最后加入100 μL 2.4 mmol/L還原型輔酶Ⅱ啟動酶促反應，搖勻后，于340 nm波長處測量體系吸光度，以每分鐘反應體系吸光度減少0.01所需的酶量為1個酶活性單位（U），表示為U/mg pro。

1.3.7 超氧陰離子自由基（O2-·）的測定

O2-·的生成速率測定參照Hu Lanying等[16]的方法。取2.0 g竹筍果肉，置于研缽中，加入8.0 mL pH 7.0的50 mmol/L的緩沖液，在冰浴條件下研磨勻漿，于4 ℃、12 000 r/min離心10 min，收集上清液進行測定。取1.0 mL上清液，加入1.0 mL 1.0 mmol/L鹽酸羥胺、1.0 mL pH 7.0的50 mmol/L緩沖液，搖勻后于25 ℃保溫1 h。取出后加入1.0 mL 17 mmol/L對氨基苯磺酸和1.0 mL 7 mmol/L α-萘胺，混勻后于25 ℃保溫20 min進行顯色反應，于530 nm波長處測吸體系光度，以每分鐘每克果蔬鮮質量產生的O2-·物質的量作為O2-·的產生 速率，表示為nmol/（min·g）。

1.3.8 總抗氧化能力的測定

總抗氧化能力測定采用鐵離子還原/抗氧化能力測定法（ferric reducing antioxidant potential，FRAP）[15]。取1.0 g竹筍果肉加入8.0 mL甲醇迅速冰浴研磨成勻漿后，黑暗條件下振蕩提取15 h，于4 ℃、12 000 r/min離心20 min，取上清液用于總抗氧化能力的測定。取0.1 mL上清液，與4.9 mL FRAP試劑混勻，37 ℃水浴條件下反應10 min，在593 nm波長處測體系吸光度，結果以每克鮮質量中μmol trolox等價抗氧化效力表示。

1.3.9 微生物的測定

菌落總數的測定參照GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗：菌落總數測定》的方法[17]。

1.4 數據統計分析

采用DPS數據處理系統，在0.05水平進行最小顯著差數法檢測。用Origin 6.0軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 二氧化氯處理對竹筍硬度和顏色的影響

從圖1A可知，在4 ℃貯藏的過程中，竹筍的硬度呈現上升趨勢。最小加工竹筍通過去皮、切分等加工過程受到機械損傷，導致水分流失，木質素等物質合成，造成硬度增加，可食用部分減少[14]。其中對照組第12天時硬度為第0天時的150.6%，而用二氧化氯處理竹筍可明顯延緩硬度的增加，與對照組相比，在第12天時，固載二氧化氯處理組硬度為對照組的90.1%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。

圖 1 二氧化氯處理對竹筍硬度（A）、L*值（B）和a*值（C）的影響Fig.1 Effect of ClO2on firmness (A), L* value (B) and a* value (C) of minimally processed bamboo shoots

竹筍采后去殼容易發生褐變等現象，與竹筍內部酚類物質積累和酶類活性增強有關。從圖1B可知，最小加工竹筍的L*值隨著貯藏時間的延長而呈下降趨勢。其中，第12天時對照組L*值為第0天時的86.0%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。而用二氧化氯處理，減緩了最小加工竹筍L*值的下降幅度。第12天時，固載二氧化氯處理組L*值為對照組的108.3%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。從圖1C可知，減緩a*值呈上升趨勢，并且對照組的a*值始終大于處理組。Chen Zhao等[18]用二氧化氯處理鮮切萵苣時，發現二氧化氯可以延緩L*值下降幅度，抑制a*值上升趨勢，與本實驗所得結果一致。

2.2 二氧化氯處理對呼吸強度的影響

圖 2 二氧化氯處理對竹筍呼吸強度的影響Fig.2 Effect of ClO2on the respiration rate of minimally processed bamboo shoots

呼吸代謝是一個為植物生化過程提供能量的新陳代謝過程。包括有機物如糖類、有機酸、氨基酸、脂肪的分解，還包括能量、ATP等物質的生成[19]。呼吸過程會消耗果蔬積累的有機養分，降低了果蔬的食用性和耐貯性。呼吸強度大，營養物質消耗快，會加速衰老，縮短貯藏壽命[20]。最小加工果蔬組織和細胞完整性受到破壞，使果蔬組織呼吸速率顯著加強，加快腐敗變質的速度[21]。從圖2可知，竹筍的呼吸強度隨著貯藏時間的延長而降低，二氧化氯處理可降低呼吸強度，第12天時，固載二氧化氯處理組竹筍的呼吸強度為對照組的52.0%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。Guo Qin等[22]將二氧化氯應用于鮮切哈密瓜的保鮮上，發現經二氧化氯處理可降低哈密瓜的呼吸強度，與本實驗結論一致。

2.3 二氧化氯處理對PAL和PPO活性的影響

圖 3 二氧化氯處理對竹筍PAL（A）和PPO（B）活性的影響Fig.3 Effect of ClO2on the activities of PAL (A) and PPO (B) of minimally processed bamboo shoots

木質素是植物次生代謝產物，屬于酚類化合物，PAL是植物木質素合成的關鍵酶，能催化苯丙氨酸轉化成肉桂酸[14]。有研究[23]表明，切割等造成創傷的過程可以增加果蔬酚類代謝，PAL活性增強，使得酚類物質如綠原酸，香豆素等累積，PPO能氧化上述物質形成醌類化合物，醌類化合物進一步聚合形成褐色、棕色或黑色的聚合物，促進木質素合成，發生組織褐變現象[19]。從圖3A可知，在竹筍貯藏期間，PAL活性總體呈上升趨勢，二氧化氯處理竹筍可抑制PAL活性。第12天時，固載二氧化氯處理組PAL活性為對照組的78.7%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。在采后貯藏過程中，果蔬出現的組織褐變與組織中的多酚氧化酶活性密切相關。從圖3B可知，PPO活性總體呈上升趨勢，二氧化氯處理組的PPO活性均小于對照組。第12天時，固載二氧化氯處理組PPO活性為對照組的76.3%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。

鄭淑芳等[24]研究結果表明二氧化氯處理可抑制鮮切馬鈴薯的PPO活性，延緩褐變過程，與本實驗結果一致。由上述結果可見，在貯藏期間最小加工竹筍的PAL和PPO活性增強，而應用二氧化氯處理可以抑制PAL、PPO活性的增加，從而抑制木質素的合成，抑制竹筍硬度增加，延緩其衰老過程。

2.4 二氧化氯處理對抗氧化酶活性的影響

圖 4 二氧化氯處理對竹筍CAT（A）、APX（B）和GR（C）活性的影響Fig.4 Effect of ClO2on the activities of CAT(A), APX(B) and GR (C) of minimally processed bamboo shoots

果蔬體內存在活性氧清除系統，CAT、APX等是酶促防御系統中的重要保護酶，還原性谷胱甘肽是重要的抗氧化劑，這些清除酶和清除劑的含量可以作為果蔬衰老程度的生理生活指標[20]。CAT能催化植物體內累積的過氧化氫（H2O2）分解為水和分子氧，從而減少H2O2對果蔬組織造成的氧化傷害[20]。從圖4A可知，處理組的CAT活性高于對照組，第12天時，固載二氧化氯處理組CAT活性為對照組的128.9%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。APX能催化抗壞血酸與H2O2發生氧化-還原反應，是抗壞血酸被氧化形成單脫氫抗壞血酸，同時清除H2O2[20]。從圖4B可知，APX活性呈上升趨勢，其中處理組的APX活性高于對照組。第12天時，固載二氧化氯處理組APX活性為處理組的133.4%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。還原型谷胱甘肽可使含巰基的蛋白質或酶處于還原狀態或活性狀態，對于維持蛋白質或酶的正常功能、維持細胞內較高的還原勢能具有很大的意義。GR可以將氧化型谷胱甘肽還原成還原型谷胱甘肽[20]。從圖4C可知，處理組的GR活性高于對照組，第12天時，固載二氧化氯處理組GR活性為對照組的126.1%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。由此可見，二氧化氯可增強抗氧化酶的活性。

2.5 二氧化氯處理對O2-·生成速率和總抗氧化能力的影響

圖 5 二氧化氯處理對竹筍·生成速率（A）和FRAP（BB）的影響Fig.5 Effect of ClO2on? production rate (A) and total antioxidant capacity (FRAP) (B) of minimally processed bamboo shoots

2.6 二氧化氯處理對微生物的影響

微生物是影響食品貯藏時間和食品品質的重要因素，竹筍的菌落總數檢測結果如圖6所示，隨著貯藏時間的延長而增加，竹筍中的菌落總數呈對數上升趨勢。二氧化氯處理組菌落總數顯著小于對照組，第12天時，固載二氧化氯處理組菌落數與對照組菌落數相差了1.5 個數量級，兩者間差異顯著（P＜0.05）。這是因為二氧化氯具有較強的殺菌作用，這種殺菌作用與其結構有關。二氧化氯的結構使其可迅速氧化，與細菌蛋白質中的部分氨基酸發生氧化還原反應使蛋白質分解，抑制蛋白質合成，從而導致細菌死亡[25]。Wu等[26]研究表明，二氧化氯可減少土豆表面的微生物數量，與本實驗研究結果一致。

圖 6 二氧化氯處理對竹筍菌落總數的影響Fig.6 Effect of ClO2on aerobic bacterial count of minimally processed bamboo shoots

3 結 論

應用自制固載二氧化氯保鮮劑處理最小加工竹筍，可提高抗氧化酶的活性和總抗氧化能力，避免了活性氧自由基的過度積累，延緩了PAL、PPO活性的增加，減緩了最小加工竹筍的褐變，呼吸強度降低，色澤保持良好，細菌數減少，從而使最小加工竹筍保持了較好的生理品質。

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Effects of Solid Chlorine Dioxide Treatment on Quality and Physiology of Minimally Processed Bamboo Shoots

LUO Zisheng, WANG Xue, WANG Yansheng
(Department o f Food Science and Nutrition, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

Minimally processed bamboo shoots were treated with solid chlorine dioxide and stored at 4 ℃ for 12 day s. The infl uences of 0.50 mg/L chlorine dioxide on the quality and physiology of minimally processed bamboo shoots were evaluated by examining the changes in respiration rate, color, firmness, the activities of phenylalamine ammonia lyase (PAL), polyphenol oxidase (PPO), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR), the rate of superoxide anion (O2-·) generation, total antioxidant capacity and aerobic bacterial count of bamboo shoots. The results showed that compared with the control, 0.50 mg/L chlorine dioxide treatment decreased the respiration rate and inhibited the increase in fi rmness. The treatment also retarded the increases in the activities of PAL and PPO but increased the activit ies of CAT, APX and GR. In addition, this treatment reduced the rate of O2-· production but maintained higher total antioxidant capacity. The results may provide a theoretical basis for the application of solid chlorine dioxide in the preservation of minimally processed bamboo shoots.

minimally processed bamboo shoots； solid chlorine dioxide； browning； antioxidant enzymes

TS205.9

A

1002-6630（2015）08-0274-06

10.7506/spkx1002-6630-201508051

2014-09-01

浙江省自然科學基金項目（LR13C200001）；國家自然科學基金面上項目（31371856）；杭州市農業科研攻關專項（20120232B33）

羅自生（1972—），男，教授，博士，研究方向為食品物流與品質評價。E-mail：luozisheng@zju.edu.cn