乙醇浸泡對鮮切荸薺貯藏品質(zhì)變化的影響

范傳會，陳學(xué)玲，王少華，蔡芳，梅新，施建斌，隋勇，蔡沙，何建軍

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）（2.湖北省水生蔬菜保鮮加工工程技術(shù)研究中心，湖北武漢 430068）

荸薺富含淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)和維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)[1～3]。荸薺既可作為蔬菜又可作為水果深受大眾消費者的喜愛，研究鮮切荸薺的保鮮技術(shù)有利于提高荸薺的市場價值。

鮮切果蔬是生鮮產(chǎn)品的重要組成部分，鮮切果蔬已成為果蔬采后研究領(lǐng)域中的重要方向之一。但在鮮切果蔬市場繁榮發(fā)展的同時，市場還存在許多弊病，其中保鮮劑的濫用及過量使用問題，已經(jīng)成為限制鮮切果蔬市場健康發(fā)展的關(guān)鍵問題。為此，開發(fā)適合鮮切果蔬保鮮且綠色、安全的保鮮劑已成為急需解決的行業(yè)問題。乙醇具有殺菌消毒的作用，中國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會及美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）規(guī)定用乙醇對水果進(jìn)行保鮮處理，乙醇使用量不做上限要求，用乙醇保鮮果蔬的研究越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，已有將乙醇用于西蘭花、鮮切芒果和鮮切甘蔗的報道[4～8]。用乙醇對鮮切荸薺進(jìn)行浸泡可起到殺菌消毒的作用，可避免保鮮劑在鮮切荸薺中的亂用和濫用。

目前已有大量關(guān)于鮮切荸薺保鮮劑的研究[9～12]。但是關(guān)于乙醇對鮮切荸薺的保鮮效果的研究報道還少見，在國內(nèi)只有姜悅等人研究不同濃度的乙醇對鮮切荸薺黃化及相關(guān)酶的影響；姜悅等人認(rèn)為乙醇抑制了鮮切荸薺L*值的下降；低濃度（10%和20%）的乙醇在短期內(nèi)對鮮切荸薺作用效果顯著，高濃度（30%和40%）乙醇可達(dá)到長期保鮮荸薺的效果[13]。但是姜悅沒有研究乙醇對荸薺硬度、外觀及氣味等影響的研究。基于此，本文就乙醇對鮮切荸薺的PPO活性、呼吸速率、硬度、色度、氣味和初始帶菌量等進(jìn)行研究，旨在分析乙醇濃度對鮮切荸薺的品質(zhì)的影響，延長鮮切荸薺的貯藏期。本文的研究為開發(fā)綠色、安全且適合鮮切荸薺的保鮮劑提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 原料

1.1.1 材料

荸薺：購置于湖北省武漢市洪山區(qū)南湖大道菜市場。挑選大小均勻、無明顯機(jī)械傷、無病蟲害、成熟度一致的荸薺作為試驗材料。

1.1.2 試劑

多酚氧化酶檢測試劑盒，南京建成生物工程研究所；菌落總數(shù)和大腸桿菌數(shù)檢測試紙，廣東達(dá)元綠洲食品安全科技股份有限公司；其他分析純試劑，均來自國藥集團(tuán)。

1.2 主要儀器

醫(yī)用4 ℃冷藏冰箱 HYC-68A，海爾股份有限公司；分光光度計722G，上海精密科學(xué)儀器有限公司；呼吸強(qiáng)度儀HM-1022，山東恒美電子科技有限公司；色度計CR-400/410，柯尼卡美能達(dá)（中國）投資有限公司；佳能照相機(jī)EOS 80D，佳能（中國）有限公司；質(zhì)構(gòu)儀TA.XT Plus，英國Stable Micro Systems公司；電子鼻 PEN3，德國 AIRSENSE公司；恒溫培養(yǎng)箱DHG-9082，上海煜南儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 荸薺清洗

將荸薺用大量清水洗去泥土，用去皮刀除去荸薺表面的褐色表皮，將去皮后的荸薺1 kg放置在5 L的玻璃容器中，加無菌水至沒過荸薺，浸泡5 min后濾除水分(浸泡時間過長，鮮切荸薺細(xì)胞嚴(yán)重失水)，反復(fù)浸泡清洗三次，濾干水分備用，該種去皮后的荸薺即為鮮切荸薺。

1.3.2 乙醇溶液的配置

用無水乙醇和無菌水分別配置0%、15%、35%、55%和75%的乙醇溶液（體積比）。

1.3.3 浸泡處理

取上述清洗干凈的鮮切荸薺約500 g放入1 L的燒杯中，向燒杯中分別加入750 mL上述不同濃度的乙醇使荸薺完全浸泡在乙醇中，浸泡時間為 5 min。將浸泡后的荸薺，用無菌水以50 mL/s的速度淋洗5 min減少乙醇?xì)埩簟⒘芟春蟮孽r切荸薺濾干，裝入25 cm×28 cm厚度為0.01 mm的PE保鮮袋中放置在4 ℃下貯藏。

1.3.4 PPO活性測定

采用PPO試劑盒，南京建成生物工程研究所。測定鮮切荸薺中的PPO活性。

1.3.5 呼吸速率

采用靜置法測定一定時間內(nèi)CO2生成量，結(jié)果以μg/(kg·h)表示，測定方法見文獻(xiàn)[14]。

1.3.6 色度

用全自動色差計測量鮮切荸薺的L、a、b值，儀器采用標(biāo)準(zhǔn)白板校正。其中，L表示明度、a和b表示色度。

1.3.7 荸薺圖片

用照相機(jī)分別拍下貯藏1 d和13 d的鮮切荸薺外觀。

1.3.8 硬度測定

將鮮切荸薺修正為1.0 cm厚度的薄片，用質(zhì)構(gòu)儀配以P/2探頭，設(shè)定測前速度為5 mm/s，貫入速度1 mm/s，測后速度5 mm/s，測定深度為0.8 cm，最小感知力5 g，測定鮮切荸薺的硬度。

1.3.9 電子鼻氣味分析

將5 g荸薺用組織搗碎機(jī)搗碎后裝入玻璃瓶中，用塑料瓶蓋密封。將密封后玻璃瓶放在 25 ℃水浴鍋中，恒溫水浴20 min。取出恒溫后的玻璃瓶用電子鼻測定荸薺的氣味，待傳感器信號在120 s后基本穩(wěn)定，選取信號采集時間為160 s。電子鼻傳感器對應(yīng)的敏感物質(zhì)類型如表1。

表1 化學(xué)傳感器及其對應(yīng)的敏感物質(zhì)類型Table 1 Chemical sensors corresponding to different types of volatile substances

1.3.10 大腸菌群和菌落總數(shù)測定

用大腸桿菌檢測試紙和菌落總數(shù)試紙，采用計數(shù)法測定鮮切荸薺中菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)，測定步驟參見[15,16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均平行測定3次，取平均值。采用Excel 2013軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析并繪制相關(guān)圖。

快遞公司不快的原因主要是：一是快遞公司人員配備及硬件的更換跟不上業(yè)務(wù)量的增長；二是快遞公司人員素質(zhì)不高，服務(wù)意識有待加強(qiáng)；三是快件在投遞過程中存在眾多不可控因素，如天氣等；四是消費者對快遞服務(wù)企業(yè)的要求標(biāo)準(zhǔn)越來越高。

2 結(jié)果與討論

2.1 乙醇對鮮切荸薺中PPO活性的影響

PPO是廣泛存在于動植物組織中一類含有銅金屬離子的酶，在一些果蔬中PPO可導(dǎo)致果蔬味道、營養(yǎng)和顏色的改變[17]。由圖1知，在清水對照組和乙醇處理組中，鮮切荸薺的PPO活性無顯著變化，在貯藏期內(nèi)一直維持了10 U/g左右。PPO活性低于已有報道的PP活性，其原因是報道中所用的PPO活性是提取后的粗酶活性，本文中測定的酶活是鮮切荸薺組織的酶活[9]。有報道表明荸薺中總多酚含量較低，PPO維持在較低水平并認(rèn)為PPO不是引起荸薺黃化的原因[18]。新鮮荸薺中總多酚含量與荸薺的品種有關(guān)，新鮮荸薺中總多酚含量在6.6～18.3 mg/g f.w.之間，Qian Li等報到了產(chǎn)至中國河北的新鮮荸薺（Zaofeng）中總多酚含量為2.24 mg/g d.m.[19,20]。但關(guān)于荸薺中多酚種類和含量還不清晰。由圖1結(jié)果知，乙醇處理組PPO活性與清水處理組（乙醇濃度 0%）PPO活性無顯著差異（p＞0.05）。產(chǎn)生上述實驗結(jié)果的原因可能是乙醇處理對鮮切荸薺的PPO活性無顯著影響，也可能是因為荸薺中缺少PPO專一作用的底物；關(guān)于荸薺中PPO性變化的原因?qū)⒃诤罄m(xù)實驗中展開研究。

圖1 乙醇對鮮切荸薺中PPO活性變化的影響Fig.1 Effects of ethanol treatment on PPO activity of fresh-cut water chestnut

2.2 乙醇對鮮切荸薺呼吸速率的影響

呼吸作用是果蔬采后生命活動的主導(dǎo)過程。呼吸作用需要能量，會消耗果蔬組織中營養(yǎng)物質(zhì)[21]。由圖2知乙醇浸泡顯著影響鮮切荸薺的呼吸速率，且與浸泡所用的乙醇濃度有關(guān)（p＜0.05）。在貯藏第1 d，隨著乙醇濃度由15%上升到75%，鮮切荸薺的呼吸速率分別由 74 μg/(kg·h)增大到 134 μg/(kg·h)；貯藏至第 13 d，35%、55%和75%乙醇處理組中鮮切荸薺的呼吸速率分別由 163 μg/(kg·h)、159 μg/(kg·h)和 134 μg/(kg·h)降低為 11 μg/(kg·h)、89 μg/(kg·h)和 87 μg/(kg·h)。本文中用保鮮袋包裝鮮切荸薺，保鮮袋內(nèi)氧氣含量一定，與外界存在微量氣體交流。有氧條件下，鮮切荸薺進(jìn)行有氧呼吸，產(chǎn)生的二氧化碳較多，測得的呼吸速率大；當(dāng)保鮮袋內(nèi)氧氣耗盡后，鮮切荸薺的呼吸方式轉(zhuǎn)變?yōu)闊o氧呼吸，測得的呼吸速率小。結(jié)合后文電子鼻結(jié)果知，在貯藏過程中鮮切荸薺甲基類和醇、醛、酮類物質(zhì)增大，也說明鮮切荸薺在貯藏過程中發(fā)生了無氧呼吸。而清水對照組和15%的乙醇處理組中鮮切荸薺在貯藏過程中呼吸速率差異不大，都維持在 60～80 μg/(kg·h)之間，說明乙醇濃度越低，對荸薺呼吸速率的影響不顯著。

圖2 乙醇對鮮切荸薺呼吸速率的影響Fig.2 Effects of ethanol treatment on respiration rate of fresh-cut water chestnut

2.3 乙醇對鮮切荸薺色度的影響

果蔬外觀色澤的變化，側(cè)面反應(yīng)了果蔬品質(zhì)的變化。黃化現(xiàn)象是鮮切荸薺品質(zhì)變化的重要指標(biāo)之一。由圖3知在13 d的貯藏期內(nèi)，乙醇對鮮切荸薺亮度無顯著影響（p＞0.05）。該結(jié)果與姜悅等的研究結(jié)果一致[13]。

藍(lán)黃值b為正數(shù)，說明荸薺偏黃。方差分析知貯藏時間對鮮切荸薺的藍(lán)黃值b影響顯著（p＜0.05）。在貯藏0～4 d內(nèi)，清水對照組中鮮切荸薺的黃色變化不顯著，色度值b維持在12左右。貯藏至13 d，清水對照組中鮮切荸薺的b值由11.78增加為22.18，說明清水對照組中鮮切荸薺在發(fā)生黃化現(xiàn)象且隨著貯藏期的延長黃化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。貯藏0～10 d內(nèi)，乙醇處理組中鮮切荸薺黃度基本不變，貯藏10～13 d，15%乙醇處理組中鮮切荸薺b值由12.14增加到15.16，說明15%乙醇處理組荸薺在貯藏后期發(fā)生了黃化現(xiàn)象。該變化趨勢與姜悅等人的研究一致[13]。當(dāng)浸泡所用乙醇濃度≥35%時，在貯藏10～13 d內(nèi)乙醇處理組中鮮切荸薺b值下降，其中75%乙醇處理組中鮮切荸薺色度下降最為顯著，色度b值由9.70下降為1.88。荸薺色度如圖3中所示。

姜悅等認(rèn)為鮮切荸薺荸薺的黃化現(xiàn)象的發(fā)生與荸薺中黃酮的氧化有關(guān)[13]新鮮荸薺中總黃酮含量高達(dá)2.62 mg/g[20]。用不同濃度的乙醇溶液浸泡鮮切荸薺，可使荸薺表面黃酮類化合物溶解在乙醇溶液中，減少表面黃酮類化合物與氧氣的接觸量，從而抑制黃酮類化合物的氧化，減少黃化現(xiàn)象的發(fā)生。后文實驗數(shù)據(jù)表明，鮮切荸薺黃化現(xiàn)象的產(chǎn)生與鮮切荸薺表面帶菌量呈負(fù)相關(guān)性。在植物組織中大部分黃酮類化合物多以苷類形式存在，只有少部分天然黃酮類化合物以游離態(tài)存在[22]。微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可能將黃酮苷類轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的黃酮，可能會加速產(chǎn)生黃化現(xiàn)象[23]。

圖3 乙醇對鮮切荸薺色度的影響Fig 3 Effects of ethanol treatment on color value of fresh-cut water chestnut

2.4 乙醇對鮮切荸薺硬度的影響

硬度反應(yīng)了果蔬的組織結(jié)構(gòu)變化，果蔬組織的軟化與組織中纖維素和果膠等存在形式有關(guān)[24]。由圖 5知4 ℃、13 d的貯藏期內(nèi)，鮮切荸薺的硬度變化不顯著（p＞0.05），硬度都維持在600 g到900 g之間。荸薺個體差異顯著，考慮誤差范圍可認(rèn)為在貯藏期13 d內(nèi)鮮切荸薺的組織結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生顯著改變。對比不同乙醇處理組的鮮切荸薺硬度知，乙醇處理對鮮切荸薺硬度的影響不顯著。鮮切荸薺硬度的變化反映了荸薺組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化。本文中浸泡時間為 5 min，時間短。影響荸薺組織結(jié)構(gòu)的纖維素屬于水不溶性物質(zhì)，浸泡只會使鮮切荸薺表面微量的水溶性物質(zhì)溶解在乙醇溶液中，且浸泡只會使荸薺表面細(xì)胞微量失水，不會對細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。因此乙醇浸泡對鮮切荸薺的硬度影響不顯著。

圖4 不同處理組鮮切荸薺在貯藏期1 d和13 d的外觀圖Fig.4 Images of fresh-cut water chestnut treated with ethanol stored for 1 d and 13 d

圖5 乙醇對鮮切荸薺硬度的影響Fig.5 Effects of ethanol treatment on hardness of fresh-cut water chestnut

2.5 乙醇對鮮切荸薺氣味的影響

電子鼻客觀的反應(yīng)了果蔬貯藏過程中氣味變化，用雷達(dá)圖可判斷果蔬風(fēng)味物質(zhì)的化學(xué)屬性[25]。由雷達(dá)圖6知，4 ℃下貯藏1 d和13 d，荸薺中的氣味物質(zhì)對傳感器 R(6)和 R(8)的相應(yīng)值顯著不同，說明傳感器R(6)和R(8)代表的物質(zhì)在含量上存在顯著差異。對比表1不同傳感器對應(yīng)敏感類物質(zhì)知，在貯藏過程中乙醇處理組中鮮切荸薺中甲基類和醇、醛、酮類等化合物含量發(fā)生改變。將貯藏期由1 d延長至13 d，隨著乙醇濃度的增大，傳感器R(6)和R(8)的響應(yīng)值都增大；其中傳感器R(6)的響應(yīng)值分別由36.92、73.55、94.46、111.13增加至 93.35、154.82、189.89、270.65，傳感器 R(8)的響應(yīng)值分別由 10.79、20.49、28.35、37.10增加至 34.64、66.37、88.53、121.70，說明在貯藏過程中甲基類、醇、醛、酮類化合物含量在增大。引起該種變化的原因可能與荸薺的無氧呼吸有關(guān)。植物無氧呼吸的過程中需要葡萄糖及乙醇脫氫酶等多種酶的參與[26]。荸薺中含有大量淀粉，但荸薺中葡萄糖單體含量相對較少[27]。高濃度乙醇可能激活了荸薺中淀粉酶及與無氧呼吸相關(guān)酶，使荸薺的無氧呼吸速率加速，從而產(chǎn)生甲基類和醇、醛、酮類物質(zhì)。高濃度乙醇浸泡會誘發(fā)甲基類、醇、醛、酮類物質(zhì)的生成，不利于鮮切荸薺保持原有氣味。

圖6 不同處理組荸薺在貯藏期1 d和13 d雷達(dá)圖Fig.6 Radar chart of fresh-cut water chestnut treated with ethanol stored for 1 d and 13 d

2.6 乙醇對鮮切荸薺中菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)的影響

乙醇作為常用的食品添加劑，具有殺菌作用[28]。由表2和表3知，貯藏至第4 d，清水對照組和15%乙醇處理組的鮮切荸薺中開始有大腸菌群檢出，15%乙醇處理組鮮切荸薺中的菌落總數(shù)也增加至1.5×103。貯藏至第7 d，15%乙醇處理組鮮切荸薺中菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)分別上升至6.9×104和1.8×102，超出滿意范圍[29]。貯藏至第13 d，15%乙醇處理組鮮切荸薺中菌落總數(shù)不可計；大腸菌群數(shù)增至 2.83×104，35%乙醇處理組鮮切荸薺中的菌落總數(shù)增至4.9×104，大腸菌群數(shù)開始檢出；而55%和75%乙醇處理組的鮮切荸薺在13 d的貯藏期內(nèi)一直無菌落總數(shù)和大腸菌群檢出。荸薺作為生命個體，自身就帶有大量微生物，去皮及清洗可以減少其初始帶菌量，但是去皮和清洗不能完全去除鮮切荸薺表面的微生物和致病菌。乙醇作為常用的殺菌消毒劑，其殺菌效果與濃度顯著相關(guān)[30]。結(jié)合本文研究的結(jié)果知，濃度大于35%的乙醇浸泡鮮切荸薺即可起到很好的殺菌效果，比對乙醇濃度知，鮮切荸薺中的菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)隨著乙醇濃度的增加而減少，說明乙醇濃度越高，殺菌效果越顯著。但高濃度乙醇浸泡會增加鮮切荸薺在貯藏過程中的甲基類、醇、醛，酮類物質(zhì)的生成量。在保持殺菌效果的前提下，降低乙醇濃度，有利于保持鮮切荸薺的原有風(fēng)味。結(jié)合前文中鮮切荸薺的色度分析，發(fā)現(xiàn)濃度大于等于35%乙醇浸泡可顯著抑制鮮切荸薺黃化現(xiàn)象的發(fā)生。觀察發(fā)現(xiàn)無黃化現(xiàn)象發(fā)生的鮮切荸薺中，大腸菌群和菌落總數(shù)檢出較少或無檢出，鮮切荸薺的黃化現(xiàn)象與鮮切荸薺的初始帶菌量和大腸菌群數(shù)呈負(fù)相關(guān)性。

表2 乙醇對荸薺中菌落總數(shù)的影響Table 2 Effects of ethanol treatment on the total number of colonies of fresh-cut water chestnut

表3 乙醇對荸薺中大腸桿菌數(shù)的影響Table 3 Effects of ethanol treatment on the number of coliforms of fresh-cut water chestnut

3 結(jié)論

3.1 實驗結(jié)果表明用乙醇作為鮮切荸薺的保鮮劑，其保鮮效果與乙醇濃度有關(guān)。當(dāng)乙醇濃度大于35%時，才能顯著抑制鮮切荸薺的黃化現(xiàn)象的發(fā)生，結(jié)合微生物指標(biāo)知所用乙醇濃度最佳范圍為35%～55%。

3.2 呼吸速率分析知，乙醇浸泡可增加鮮切荸薺貯藏前期的呼吸速率；電子鼻分析知，高濃度乙醇浸泡后，在貯藏過程中鮮切荸薺中甲基類和醇、醛、酮類物質(zhì)會顯著增加，不利于保持鮮切荸薺的原有風(fēng)味。

3.3 作為綠色、安全的殺菌消毒劑，乙醇?xì)⒕c冷藏保鮮技術(shù)相結(jié)合可滿足鮮切荸薺的短期保鮮要求。該種保鮮方法有望用于鮮切荸薺的冷藏保鮮中，解決鮮切荸薺短期保鮮的難題。與其他保鮮方法相比，乙醇保鮮方法操作簡單、成本低廉且安全性高，有利于保持鮮切荸薺的品質(zhì)，提高鮮切荸薺的商品價值。