芋頭凍藏保鮮研究

（韶關學院英東生物與農業學院/韶關市芳香植物工程技術研究中心，廣東韶關512005）

芋頭（Colocasia esculenta）是天南星科多年生宿根草本植物，又名芋艿、芋、香芋等[1]。芋頭是芋的地下塊莖，是它的主要食用部分，其口感細軟香糯，既可當作蔬菜烹飪，又可當作粗糧食用，是一種重要的蔬菜兼糧食作物[2]。研究表明，芋頭營養和藥用價值很高[3]。在營養價值方面，芋頭中含有豐富的淀粉、膳食纖維、礦物質、維生素、蛋白質等多種營養元素，營養價值與馬鈴薯相似，且不含龍葵素[4-5]；在藥用價值方面，芋頭中含有豐富的生物活性大分子，如雜多糖、生物堿、游離氨基酸，具有降壓降脂、緩解衰老、調節人體免疫活性和緩解關節炎癥狀的作用[2，6]。據報道，芋頭中含有微量元素19種、游離氨基酸17種，其中7種氨基酸為人體必需氨基酸[7-8]。然而，由于芋頭生產季節性強，且生長在濕熱環境條件下，采收后易感病，不耐貯藏，保鮮期很短，往往只在產區及周邊銷售，即便在離產區較遠的地域銷售，也因運輸及貯藏保鮮等原因，價格往往比產區的高3倍～5倍。因此，探討和開發操作簡單、可長期貯藏、成本低的芋頭保鮮技術，對芋頭產業的可持續發展具有重要意義。

凍藏是近十幾年興起的一種食品保藏方法，食品冰凍后可在零下低溫長期貯藏，并能最大限度地保留營養成分。凍藏食品食用方便、保藏成本較低，且能調節市場淡旺季，因此，凍藏技術在加工食品和肉類工業中廣泛應用[9-10]。近年來，凍藏技術也在新鮮果蔬產業中開始應用[11]。已報道的可凍藏的果蔬有子姜[12]、沙棘[13]、蘋果[14]、番木瓜[15]、香蕉[16]、樹莓[17]、甜玉米[18]等，絕大多數的豆類蔬菜也適用于凍藏保鮮[11]。適合凍藏的果蔬一般具備突出的風味及色澤、質地堅實、成熟度適當、加工適應性好等特性[19]。芋頭風味獨特、組織緊密、質地堅實、含水量低，但鮮有芋頭凍藏的研究報道，其凍藏適應性值得研究。

本研究以去皮芋頭為試材，研究了不同冰凍處理方式對凍藏芋頭貯藏品質的影響，探討了熱燙處理對芋頭褐變的控制效果，并分析了不同護色方法對凍藏芋頭褐變和食用品質的影響，以期為芋頭的凍藏保鮮提供理論依據和技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗用芋頭為本地“荔浦芋”：韶關市曲江區大塘鎮農貿市場。挑選無機械傷、病蟲害芋頭為試材，清洗干凈表面泥土，用不銹鋼削皮刀去皮，然后用刀具切割成1.5 cm左右厚度的薄片。蒽酮、亞硫酸氫鈉、石油醚、正丁醇：天津市科密歐化學試劑有限公司；乙酸、硫酸、氫氧化鈉、碘化鉀：廣州化學試劑廠；葡萄糖：健陽生物科技有限公司；所用試劑藥品均為分析純級別。

1.2 儀器與設備

UV-1800紫外分光光度計：上海美普達儀器有限公司；PCDX-WJ-10全自動超純水儀：成都品成科技有限公司；6380R高速冷凍離心機：德國eppendorf股份公司；CR-400型色差儀：日本柯尼卡美能達公司；PR-201α型折射儀：日本ATAGO公司；FHT-05手持式硬度計：廣州蘭泰儀器有限公司。

1.3 試驗處理

為了探究冰凍條件和護色處理對凍藏芋頭貯藏品質的影響，研究進行了3個獨立試驗。試驗一主要探究不同冰凍處理對凍藏芋頭貯藏品質的影響，共有4個處理。切分好的芋頭先在-80℃速凍處理1 h，然后長期貯藏在-40℃（處理1）或-20℃（處理2）；以不速凍處理為空白對照，直接分別貯藏在-40℃（CK 1）或-20℃（CK 2）。貯藏180 d時取樣測定各項指標，每個處理重復3次。

為了能在短期內明確熱燙處理對芋頭的護色效果，開展了試驗二，共設置3個處理。切分后的芋頭分別用60℃或100℃熱水燙漂處理1 min，以室溫蒸餾水處理為對照組（CK）。所有處理組同時貯藏在4℃，每隔2 d取樣1次，每個處理重復3次。

試驗三主要研究護色方法對凍藏芋頭食用品質的影響，共設置4個處理。以不做任何處理直接貯藏在-20℃為對照組（CK），處理組分別為：100℃熱水熱燙處理 1 min，或玫瑰純露（rose hydrsol，RH）浸泡處理30 min，或者100℃熱水熱燙處理1 min后，再用玫瑰純露浸泡處理30 min。處理完后，長期貯藏在-20℃。貯藏180 d時取樣測定各項指標，每個處理重復3次。

1.4 測定指標及方法

使用CR-400型色差儀測定色度值；利用PR-201α型折射儀測定總可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量；采用FHT-05手持式硬度計測定硬度，測定前，凍藏芋頭先在4℃恢復24 h；參考苗紅霞等[20]的方法測定支鏈和直鏈淀粉含量；利用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[21]。

1.5 數據處理與統計分析

利用Microsoft Office Excel 2003軟件整理和分析數據，使用SPSS17.0統計分析軟件分析處理間差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同冰凍方式對凍藏芋頭貯藏品質的影響

不同冰凍方式對凍藏芋頭硬度的影響見圖1。

圖1 不同冰凍方式對凍藏芋頭硬度的影響Fig.1 Effects of different freezing ways on hardness of frozen taro

硬度是評價凍藏果蔬質地的重要指標，能直接反映凍藏產品質量和消費者的接受程度[22]。測定凍藏芋頭硬度前，先在4℃恢復24 h。盡管芋頭組織結構致密、含水量低，但從圖1可看出，經過180 d的凍藏后，芋頭的硬度總體上有所下降，且未速凍處理組的硬度下降更多，各處理組芋頭凍藏后硬度比凍藏前降低0.74%～9.73%。在凍藏180 d時，與未速凍處理而直接貯藏在-40℃或-20℃度的對照組相比，速凍處理組（處理1和處理2）的硬度顯著高于未速凍處理組。這可能是因為速凍形成的冰晶體積較小，對細胞結構損傷較小，而緩慢凍結易形成較大冰晶，對芋頭細胞結構產生了明顯機械損傷，導致組織結構塌陷，細胞內含物大量滲出，硬度下降。此外，速凍處理組之間的硬度差異不顯著，從節約能源的角度考慮，芋頭速凍處理后，可貯藏在較高的冰凍溫度。不同冰凍方式對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響見圖2。

圖2 不同冰凍方式對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響Fig.2 Effects of different freezing ways on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

芋頭的食用部分是貯藏部位，淀粉含量很高，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及比例影響產品食用口感。由圖2A和圖2B可知，經過180 d的凍藏，芋頭直鏈和支鏈淀粉含量變化不大，意味著凍藏能很好地保持芋頭的食用口感；同時，不同處理間的芋頭直鏈和支鏈淀粉含量差異不顯著，說明速凍處理與否也不會對直鏈和支鏈淀粉含量產生明顯影響，冰凍貯藏溫度對直鏈和支鏈淀粉含量的影響也不明顯（圖2A、圖2B）。

對于淀粉含量較高的果蔬而言，低溫貯藏往往會導致淀粉向可溶性糖轉化[23]，使得可溶性固形物含量明顯增加。圖2C數據顯示，經過凍藏，芋頭總可溶性固形物（TSS）含量明顯增加。這說明冰凍低溫會使淀粉等大分子物質向小分子轉化，導致可溶性固形物含量增加，盡管一些轉化酶在冰凍溫度下活性很低。在凍藏180 d時，各處理組間的TSS含量差異不顯著，說明速凍處理不會有效抑制轉化酶活性，從而減少大分子物質向小分子物質的轉化（圖2C）。總可溶性固形物中的主要物質是可溶性糖類。從圖2D可以看出，經過180 d的凍藏，各處理組的可溶性糖類總體呈下降趨勢。一方面，這說明總可溶性固形物中可溶性糖的比例在凍藏期間是下降的，暗示著除可溶性糖類外的其它可溶性固形物含量增加。可溶性糖類主要是雙糖和單糖，是果蔬中主要的呈甜味物質。另一方面也說明凍藏使芋頭甜度下降，提高了芋頭的食用品質。在凍藏180 d時，各處理組間的可溶性糖含量沒有明顯規律（圖2D），速凍處理能否能降低可溶性糖含量，尚需進一步確認。

芋頭中酚類物質含量較高，去皮芋頭表面在貯藏期間很容易褐化。不同冰凍方式對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖3。

徐韞哲，石家莊市友誼大街小學語文教師，石家莊市骨干教師、優秀班主任、小學教學改革先進個人、語文學科名師。十四年的教學中，她堅持閱讀與寫作培養學生語文實踐能力，始終如一地陪伴孩子勾畫生活和理想，帶出了一批批熱愛閱讀、愛寫會寫、思想獨立的優秀學生。2014年擔任石家莊市語文兼職教研員，成功召開了個人語文教學研討會，參與錄制國家、省市級課例并獲一等獎。

圖3 不同冰凍方式對凍藏芋頭L*、a*和**的影響Fig.3 Effects of different freezing ways on values of L*，a*and b*of frozen taro

從圖3中可以看出，芋頭在凍藏期間，L*、a*和b*值均呈下降趨勢，各處理的L*值比未凍藏前降低1.15%～5.24%，a*值比未凍藏前降低30.83%～90.04%，b*值比未凍藏前降低11.00%～16.00%。這說明芋頭凍藏期間仍會發生明顯褐變，即使與褐變有關的一些酶活性在零下低溫很低。此外，還觀察到，經過凍藏的芋頭在4℃恢復時，表面褐變迅速加重。這一方面可能是由于相對溫度的升高，使得與褐變有關的酶活性迅速提高，加速了褐變；另一方面，冰凍低溫使細胞膜發生嚴重的機械損傷，膜的透性增加，細胞區隔破壞，增加了底物與酶接觸的機會。在凍藏180d時，直接在-40℃凍藏的芋頭L*值顯著高于其它處理組，速凍處理后再貯藏在-40℃和直接貯藏在-40℃的芋頭a*值顯著低于其它兩組處理，各處理間的b*值差異不明顯（圖3）。盡管各處理間的L*、a*和b*值有一定差異，但規律性不強，速凍處理是否有助于控制凍藏芋頭褐變，值得進一步研究。

2.2 不同溫度熱燙處理對冷藏鮮切芋頭褐變的影響

2.1的結果表明，芋頭在凍藏期間以及低溫恢復期間均會發生較為嚴重的褐變。有研究表明，熱燙處理可控制鮮切果蔬褐變。為了能在短時間內確定有效控制芋頭褐變的護色處理方法，本研究探討了熱處理對冷藏鮮切芋頭褐變的影響。L*、a*和b*值是反映產品色度的指標，L*表示明度；a*反映綠色與紅色之間的轉換，正值表示紅色，負值表示綠色；b*反映藍色與黃色之間的轉化，正值表示黃色，負值表示藍色[24]。

熱燙處理對冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響見圖4。

由圖4可知，各處理的L*值在4℃冷藏期間逐漸降低，a*和b*值逐漸增加。與對照組相比，在冷藏后期，熱燙處理的L*、a*和b*值顯著低于對照。在貯藏12 d時，60℃熱燙處理的L*、a*和b*值分別比對照高2.64%、27.02%和 12.44%，100℃熱燙處理的L*、a*和 b*值分別比對照低8.82%、46.66%和16.99%，說明60℃和100℃的熱燙處理能有效延緩芋頭L*值的降低、a*和b*值的增加，控制去皮芋頭褐變。其中，100℃熱燙處理的效果更為顯著。也進一步表明，熱燙處理是一種有效控制去皮芋頭褐變的護色方法。

2.3 護色處理對凍藏芋頭貯藏品質的影響

不同護色處理對凍藏芋頭硬度的影響見圖5。

之前的研究發現，一些芳香植物純露對多酚氧化酶具有明顯的抑制作用，可有效控制鮮切芋頭褐變。其中，玫瑰純露的效果最為顯著。因此，本研究使用玫瑰純露單獨或與熱燙處理結合，處理去皮芋頭，明確玫瑰純露單獨或結合處理對凍藏芋頭的護色效果及對凍藏品質的影響。

圖4 熱燙處理對冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響Fig.4 Effects of blanching treatments on values of L*，a*and b*of fresh-cut taro during cold storage

圖5 不同護色處理對凍藏芋頭硬度的影響Fig.5 Effects of different anti-browning treatments on hardness of frozen taro

由圖6A和圖6B可以看出，對照組的直鏈和支鏈淀粉含量在凍藏期間變化不大；與凍藏前相比，熱燙和玫瑰純露單獨處理的直鏈和支鏈淀粉含量稍有增加，結合處理的直鏈淀粉含量明顯降低，而支鏈淀粉含量明顯增加。在凍藏180 d時，熱燙和玫瑰純露單獨處理的直鏈和支鏈淀粉含量與對照組差異不顯著，但結合處理的直鏈含量顯著低于對照，而支鏈淀粉含量顯著高于對照（圖6A～圖6B）。意味著結合處理可能增強了直鏈淀粉向支鏈淀粉轉化的能力，使得支鏈淀粉含量增加，提高了凍藏芋頭的食用品質。

與2.1結果一致，TSS含量在凍藏后增加，與對照相比，各處理組的TSS含量與對照組之間沒有顯著性差異（圖6C）。可溶性糖含量結果與2.1的結果也一致，凍藏使得可溶性含量明顯降低（圖6D）。在180 d時，熱燙單獨處理與結合處理的總可溶性糖含量顯著高于對照，意味著熱燙處理提高了凍藏芋頭可溶性糖含量。護色處理對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖7。

圖6 護色處理對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響Fig.6 Effects of anti-browning treatments on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

圖7 護色處理對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響Fig.7 Effects of anti-browning treatments on values of L*，a*and b*of frozen taro

從圖7可知，未經護色處理的芋頭在凍藏期間仍會褐化，表現在L*、a*和b*值在凍藏180 d后降低。與凍藏前相比，護色處理明顯提高了L*值（圖7A），但不能有效延緩a*和b*值的下降（圖7B～圖7C）。說明凍藏前的護色處理能明顯提高芋頭在凍藏期間的亮度，有效延緩褐變，提高了凍藏芋頭的感官品質。與對照相比，各處理的L*值顯著高于對照，a*和b*值與對照無顯著差異（圖7），且熱燙單獨處理和與玫瑰純露的結合處理的L*值顯著高于玫瑰純露單獨處理。另外，凍藏芋頭在-4℃恢復期間，熱燙單獨處理和結合處理的褐變速度明顯慢于對照組。這些結果說明：1）玫瑰純露的護色效果不及熱燙處理；2）熱燙處理是控制凍藏芋頭褐變的有效護色方法，也進一步表明單獨的熱燙處理足夠控制凍藏芋頭褐變，不需要與其它抗褐變劑結合處理。

3 討論與結論

速凍處理對凍藏果蔬品質至關重要，因為冰凍速度的快慢直接影響冰晶體積[25-26]。冰凍速度越慢，形成的冰晶體積越大，對細胞造成的機械損傷也越嚴重。速凍處理的芋頭經低溫恢復后，仍能維持較高硬度。這與其它凍藏果蔬的研究結果一致[27]，表明速凍處理更有利于保持凍藏果蔬質地。經長期凍藏，芋頭的營養品質沒有明顯下降，表明凍藏能很好保持芋頭營養品質。也進一步明確了芋頭可通過凍藏實現長期貯藏，克服芋頭生產的季節性，從而調節市場供需平衡。

凍藏食品的感官是影響消費者接受度的重要因素[28]。芋頭由于多酚類物質含量較高，在貯藏期間很容易發生褐變[29]。本研究也得到了相似的結果，凍藏期間仍會發生一定程度的褐變，且速凍處理與否不會顯著抑制褐變。也說明芋頭在凍藏前必須進行護色處理，以控制芋頭在凍藏期間的褐變。

熱處理是一種物理護色方法，可抑制鮮切果蔬褐變[30-33]。為探討熱處理對芋頭的護色效果，研究了60℃和100℃熱燙處理對芋頭褐變的影響。60℃和100℃熱燙處理均能有效控制芋頭褐變，后者的控制效果更好，表明熱燙處理能有效控制芋頭褐變。果蔬的褐變主要是酶促褐變[34]，較高溫度的熱燙處理能抑制與褐變有關的酶活性。芳香植物提取物（純露）能有效抑制鮮切芋頭的酶促褐變[35]，但尚不清楚對凍藏芋頭品質的影響。本研究發現，玫瑰純露和熱燙處理均能抑制凍藏芋頭褐變，熱燙處理的抑制效果優于純露處理，且純露結合熱燙處理對凍藏芋頭褐變的控制影響效果與熱燙單獨處理接近，表明單獨熱燙處理即可有效控制凍藏芋頭褐變。盡管熱燙處理有利于保持凍藏芋頭良好的感官品質，但熱燙處理的芋頭食用品質下降。因此，尚需進一步優化冰凍工藝，以降低熱燙處理引起的不利影響。綜上所述，芋頭可利用凍藏技術長期保藏，以實現周年供應，調節市場供需平衡。