不同材質(zhì)的刀具對果蔬褐變影響的研究

李新洋 趙溪 趙昕

平時生活中，我特別喜歡吃媽媽炒的土豆絲。我發(fā)現(xiàn)媽媽切完土豆絲后，她會習慣性地把切好的土豆絲放入裝水的碗中浸泡，等要炒的時候，再從水里撈出來。媽媽告訴我，這樣可以避免土豆絲變“黑”。

我通過查閱發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象叫做褐變，褐變是食品比較普遍的一種變色現(xiàn)象。當食品原料進行加工、貯存、受到機械損傷后，易使原料原來的色澤變暗，或變成褐色，這種現(xiàn)象稱為褐變。在一些食品加工中，特別是水果蔬菜的加工過程，褐變是有害的，它不僅影響風味，而且降低營養(yǎng)價值，食品工業(yè)上一般會避免發(fā)生褐變。于是我開始留心這個問題。

我將果蔬樣品清水沖洗瀝干、用蒸餾水潤洗燒杯，清洗用具，再配制溶液。得到0.1mol/L硫酸亞鐵溶液，依此方法配置0.1mol/L三氯化鐵溶液、0.1mol/L硫代硫酸鈉溶液、0.1mol/L檸檬酸溶液、0.1mol/L抗壞血酸溶液。做了刀具切片實驗、鐵促褐變實驗和抗褐變實驗。用不同材質(zhì)的刀具切開蘋果、土豆、山藥和藕，觀察它們的褐變變化，并用單反相機拍攝記錄結(jié)果。

經(jīng)過走訪咨詢、調(diào)查問卷和實驗測量，我發(fā)現(xiàn)：

褐變現(xiàn)象影響生活，給公眾帶來困擾

根據(jù)問卷調(diào)查統(tǒng)計，大部分公眾發(fā)現(xiàn)蘋果、香蕉、梨、桃、土豆、蓮藕和山藥會發(fā)生褐變，因此我在這7個比較容易發(fā)生褐變的果蔬中，選用蘋果、土豆、藕和山藥這4種果蔬進行褐變實驗研究是具有一定代表性的。

褐變現(xiàn)象給公眾的生活帶來了影響，造成生活中的一定困擾，褐變現(xiàn)象是公眾比較關(guān)注的生活問題。

公眾注意到褐變的原因，但沒有從刀具層面進行解決

根據(jù)問卷調(diào)查統(tǒng)計，83.44%的受調(diào)查者認為褐變現(xiàn)象是食物內(nèi)部與氧氣發(fā)生反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象，根據(jù)我查閱的資料，這種褐化叫做酶促褐變。

另有近半數(shù)的受調(diào)查者認為與使用的刀具有關(guān)，這說明生活中有一部分公眾注意到了褐變與刀具的關(guān)系，但具體機理與影響程度缺少相關(guān)研究。

在生活中，大部分公眾會使用不銹鋼刀具，認為鐵刀會產(chǎn)生褐變現(xiàn)象。在生活中處理褐變現(xiàn)象，多會現(xiàn)切現(xiàn)吃果蔬，減少果蔬與空氣接觸的時間，把果蔬褐變的部分切掉，尚未從刀具上對褐變現(xiàn)象進行解決。

鐵確實會促使褐變的發(fā)生，但機理尚不明確

在刀具切片實驗中發(fā)現(xiàn)，鐵確實會促使果蔬褐變的發(fā)生，在藕和山藥上確實有此現(xiàn)象。我嘗試通過查閱文獻找到鐵鹽對于褐化影響的機理解釋，但沒有找到。只有一些關(guān)于植物組培的研究論文提到，鐵鹽在適宜濃度下可以減輕褐化，而高濃度下會導(dǎo)致褐變加重。

我推測，鐵鹽對于褐變的機理主要有兩方面：

（1）鐵與鞣酸反應(yīng)生成黑色的鞣酸鐵。鞣酸的分子中含有很多的酚羥基，對光很敏感，果蔬切開后極易被氧化，變成黑色的氧化物。

（2）促進酶促褐變的發(fā)生，而具體機理尚不明確，但casteele等在1981年的The phenolics and a hydrolysable tanninpolyphenol oxidase of Medinilla meagnifica研究中提到培養(yǎng)基中的Fe2+離子很可能會加劇鞣酸、PPO的氧化反應(yīng)。

刀的厚度與韌性對蘋果的褐變影響大

果蔬切片實驗結(jié)果可知，用陶瓷刀切過的蘋果邊緣褐變現(xiàn)象非常明顯。我推測這主要是與陶瓷刀的厚度和韌性有關(guān)。陶瓷刀厚度大，韌性小，這就導(dǎo)致切蘋果剛開始的過程中，除了向下的剪切力，還會向兩側(cè)產(chǎn)生水平的壓力，而蘋果的細胞在四種樣品中是較脆弱的。這種壓力也會同時破壞蘋果的細胞，使得多酚氧化酶與多酚從細胞中釋放出來，促進了褐變。而蘋果片下半部分褐化不明顯，是因為蘋果被切開后，陶瓷刀對蘋果下半部分的壓力變小，破壞蘋果細胞減少。這說明對于蘋果這種細胞比較脆弱的果蔬，切片過程中橫向的壓力也會影響其褐變程度。

酶促氧化影響土豆的褐變

使用硫代硫酸鈉、檸檬酸和抗壞血酸浸泡土豆可以有效地抗褐變。但最簡單的方法是現(xiàn)做現(xiàn)吃，或者將加工好的土豆放入水中，隔絕氧氣的同時還可以減少土豆中淀粉的含量，這樣炒出的土豆更脆。另外熱燙、高溫可以使土豆氧化酶類喪失活性，導(dǎo)致蛋白分子空間結(jié)構(gòu)破壞，使得土豆多酚氧化酶活性降低，蛋白質(zhì)分子的熱運動增大，利用熱燙也可防褐變。

鐵刀對藕與山藥的褐變影響最大

藕加熱鈍化后受硫酸亞鐵影響很大。因此，在加工蓮藕時，應(yīng)該避免與鐵離子接觸，建議使用陶瓷刀切割。

山藥切開后會分泌粘液，其主要成分是甘露聚糖和黏蛋白。甘露聚糖是一種能溶解于水的半纖維素，可吸水膨脹80～100倍，會對山藥表層起到抗氧保護作用。熱處理可降低山藥粘液質(zhì)的黏度和抗氧化活性。當鐵刀的鐵銹粘到山藥上面，會出現(xiàn)褐變黑色的斑點。

解決褐變方法

水果適用抗壞血酸。鮮切水果鮮切水果新鮮味美，為保證水果的口感和營養(yǎng)，可適當加入抗壞血酸，不會破壞水果的原有味道。

土豆浸泡隔氧防褐變。土豆的處理可以依照公眾的生活習慣，現(xiàn)吃現(xiàn)切，也可在切開后直接放入水中隔絕氧氣，進行真空脫氣處理，由于隔離了氧，很好地抑制了褐變。沒有必要使用抗壞血酸，因為抗壞血酸高溫加熱后會分解，如果用抗壞血酸液浸泡土豆，無經(jīng)濟價值。

藕和山藥遠離鐵離子。藕和山藥在空氣中褐變現(xiàn)象不明顯，主要鞣酸與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，在切割過程中，應(yīng)該避免使用不銹鋼刀和鐵刀，建議使用陶瓷刀。

加熱鈍化可防褐變。加熱是最有效的殺酶方法。瞬時高溫可在短時間鈍化酶的活性，抑制褐變。多酚氧化酶熱穩(wěn)定性不高，一般當溫度高于40℃就會使其鈍化。山藥可選加熱鈍化防褐變。建議對藕加熱過程中，不使用有鐵離子成分的容器，避免藕的褐變。

（作者單位：李新洋 趙昕 北京師范大學附屬中學；趙溪 北京西城區(qū)青少年科技館）