冰溫貯藏對(duì)鮮切山藥品質(zhì)的影響及貨架期的預(yù)測(cè)

馬卓云，于瀟瀟，楊舒喬，苑 寧

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)理工學(xué)院，河北滄州 061100）

近幾年，鮮切蔬菜深受消費(fèi)者喜愛(ài)。鮮切山藥食用方便，對(duì)山藥黏液過(guò)敏者友好，具有極為廣闊的市場(chǎng)前景。鮮切山藥處理后，表皮暴露于空氣中，易滋生微生物，發(fā)生腐敗變質(zhì)，使品質(zhì)和價(jià)值都受到影響[1-4]。

冰溫貯藏就是將貯藏溫度控制在食物的冰溫帶內(nèi)的一種貯藏方式，在0 ℃和凍結(jié)點(diǎn)之間的狹小溫度帶中，組織細(xì)胞仍然能夠保持活性，但是呼吸代謝被抑制、衰老凍結(jié)速度明顯降低，從而起到一定的保鮮作用[5-6]。多數(shù)試驗(yàn)結(jié)果表明[7-9]，利用冰溫技術(shù)進(jìn)行貯藏，在食品形態(tài)各方面都優(yōu)于冷凍和冷藏，且可以有效降低果蔬細(xì)胞組織的新陳代謝，有效保持食品的水分和營(yíng)養(yǎng)，進(jìn)而保持其良好的原有品質(zhì)。

試驗(yàn)旨在研究冰溫貯藏對(duì)鮮切山藥貯藏品質(zhì)的影響并預(yù)測(cè)冰溫貯藏下鮮切山藥貨架期，為鮮切山藥的保鮮技術(shù)提供更多的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和設(shè)備

山藥，購(gòu)自當(dāng)?shù)爻?；鄰苯二酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，均為分析純，索萊寶生物科技有限公司提供。

H1850R 型高速冷凍離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司產(chǎn)品；QL-866 型旋渦混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司產(chǎn)品；80-1 型電動(dòng)離心機(jī)，常州澳華儀器有限公司產(chǎn)品；DTM-180A 型高精度電子溫度計(jì)，衡水朝暉自控儀表公司產(chǎn)品；LIVI-300型可見(jiàn)分光光度計(jì)，美國(guó)PerkinElmer 公司產(chǎn)品；SPX-25℃B-Z 型生化培養(yǎng)箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 山藥鮮切

將新鮮的山藥進(jìn)行去皮處理，切成5 mm 左右的均勻薄片，置于盤內(nèi)密封，分別進(jìn)行稱量并記錄，于冰溫，4，14，25 ℃環(huán)境下進(jìn)行貯藏。貯藏期間每天固定時(shí)間對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.2 冰點(diǎn)的測(cè)定

將山藥泥放入冰鹽水浴中，插入溫度計(jì)，當(dāng)樣品溫度降于2 ℃時(shí)開(kāi)始間隔30 s 記錄，可觀察到溫度隨時(shí)間不斷下降，當(dāng)降至冰點(diǎn)以下時(shí)，出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象，隨后溫度上升，直至趨于穩(wěn)定樣品結(jié)冰。繪制出山藥的溫度曲線，進(jìn)行3 次測(cè)定后取平均值[10]。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

（1） 失重率。貯藏前與貯藏后的山藥樣品質(zhì)量進(jìn)行差值計(jì)算，算出失重率。每組不同樣品取平均值。

（2） 褐變度。采用消光值法測(cè)定褐變度。將待測(cè)鮮切山藥樣品進(jìn)行冰浴研磨，研磨加蒸餾水，勻漿離心5 min，在25 ℃下保溫5 min，于波長(zhǎng)410 nm處測(cè)定上清液的吸光度A[11]。

（3） 多酚氧化酶（PPO） 活性。①酶液的提取。取待測(cè)鮮切山藥樣品，進(jìn)行冰浴研磨，按1∶1 比例加入pH 值6.6 的磷酸緩沖液，4 ℃下以轉(zhuǎn)速10 000 r/min離心10 min，上清液即為粗酶液，吸出置于試管內(nèi)待用。②酶活檢測(cè)。取pH 值6.6 的磷酸鹽緩沖液2 mL 加入1 mL 濃度為0.06 mol/L 的鄰苯二酚溶液，在30 ℃下恒溫5 min，然后加入0.1 mL 鮮切山藥PPO 酶液混和均勻，立即計(jì)時(shí)[12]。測(cè)波長(zhǎng)410 nm 處的吸光度A410，每30 s 記錄1 次，記錄3 min，每分鐘改變0.001 記為一個(gè)酶活力單位（U）。

（4） 丙二醛（MDA） 含量。取待測(cè)鮮切山藥2 g，冰浴研磨，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的三氯乙酸5 mL，混合均勻，以轉(zhuǎn)速3 000 r/min 離心10 min，上清液與0.5%硫代巴比妥酸（TBA） 混合均勻，沸水浴30 min，冷卻后分別在波長(zhǎng)450，532，600 nm 處測(cè)定吸光度A450，A532，A600[13]。結(jié)果計(jì)算：

（5） 菌落總數(shù)。菌落總數(shù)的測(cè)定按照GB 4789.2—2010 平板稀釋法，參考王博等人[14]菌落總數(shù)測(cè)定的注意事項(xiàng)。

（6） 感官評(píng)定。挑選5 名經(jīng)過(guò)感官評(píng)定訓(xùn)練的專業(yè)人士組成評(píng)定小組，對(duì)鮮切山藥樣品進(jìn)行感官評(píng)分。

感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.2.4 貨架期模型的構(gòu)建

（1） 動(dòng)力學(xué)模型。化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型廣泛應(yīng)用于食品加工過(guò)程中的變化，其中一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用最廣泛。一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程可以較好地體現(xiàn)貯藏品質(zhì)指標(biāo)變化與貯藏時(shí)間之間的關(guān)系，一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程[15-17]：

式中：A——樣品貯藏至第t 天時(shí)品質(zhì)指標(biāo)值；

A0——樣品的初始品質(zhì)指標(biāo)值；

k——樣品品質(zhì)指標(biāo)變化速率常數(shù)；

t——樣品貯藏天數(shù)（d）。

（2） Arrhenius 方程。Arrhenius 方程可以反映品質(zhì)指標(biāo)變化速率常數(shù)k 與熱力學(xué)溫度T 之間的關(guān)系，計(jì)算不同溫度下品質(zhì)指標(biāo)速率常數(shù)k，以lnk 對(duì)1/T作圖，擬合出斜率為-Ea/R，Y 軸截距為lnk0的線性方程，通過(guò)計(jì)算可以得出化學(xué)反應(yīng)活化能Ea 和指前因子 k0。Arrhenius 方程：

式中：k——樣品品質(zhì)指標(biāo)變化速率常數(shù)；

k0——指前因子；

Ea——樣品貯藏品質(zhì)指標(biāo)變化反應(yīng)的活化能，J/mol）；

R——?dú)怏w常數(shù)（8.3144J/mol·K）；

T——熱力學(xué)溫度（K）。

將一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和Arrhenius 方程相結(jié)合，只要確定出樣品貯藏品質(zhì)指標(biāo)限值和貯藏溫度，便可對(duì)產(chǎn)品的貨架期進(jìn)行理論預(yù)測(cè)。

（3） 品質(zhì)指標(biāo)貨架期預(yù)測(cè)模型的建立。將公式（1） 和公式 （2） 聯(lián)立可得：

式中：t——樣品的貯藏時(shí)間，d；

A——樣品貯藏至第t 天時(shí)的品質(zhì)指標(biāo)值；

A0——樣品的初始品質(zhì)指標(biāo)值；

k0——指前因子；

Ea——樣品貯藏品質(zhì)指標(biāo)變化反應(yīng)的活化能，J/mol；

R——?dú)怏w常數(shù)，8.314 4 J/mol·K；

T——熱力學(xué)溫度（K）。

1.2.5 預(yù)測(cè)貨架期模型的評(píng)價(jià)

貨架期模型常采用相對(duì)誤差（RT）、偏差度（BF）及準(zhǔn)確度（AF） 對(duì)模型的可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)[18-19]，RT，BF，AF 分別表示為：

式中：n——試驗(yàn)次數(shù)；

x1——貨架期預(yù)測(cè)值，d；

x2——貨架期實(shí)測(cè)值，d。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及偏差計(jì)算，3 次試驗(yàn)取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 山藥冰點(diǎn)

山藥泥溫度變化曲線見(jiàn)圖1。

圖1 山藥泥溫度變化曲線

由圖1 可知，經(jīng)多次平行試驗(yàn)得出山藥的冰點(diǎn)為-1.2 ℃。

2.2 不同溫度條件貯藏鮮切山藥失重率的變化

不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥失重率的影響見(jiàn)圖2。

圖2 不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥失重率的影響

由圖2 可知，4 個(gè)溫度下的鮮切山藥樣品失重率隨時(shí)間延長(zhǎng)而升高，不同溫度對(duì)于失重率的影響差異較大。25 ℃時(shí)失重率變化最為明顯，2 d 時(shí)山藥樣品脫水皺縮，品質(zhì)嚴(yán)重下降；4 d 完全皺縮不能食用。4 ℃和14 ℃貯藏期間，山藥樣品切面較干燥，失重率隨時(shí)間延長(zhǎng)而上升。冰溫貯藏的山藥樣品失重率變化緩慢，山藥切面較為濕潤(rùn)，第6 天仍保持較好的品質(zhì)，無(wú)皺縮現(xiàn)象。相同的貯藏時(shí)間下，貯藏溫度越高失重率變化越為明顯，山藥品質(zhì)下降越快。試驗(yàn)證實(shí)冰溫貯藏有助于鮮切山藥水分的保持，可延緩山藥脫水皺縮，品質(zhì)保持較好。

2.3 不同溫度條件貯藏鮮切山藥褐變度的變化

不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥褐變度的影響見(jiàn)圖3。

圖3 不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥褐變度的影響

由圖3 可知，鮮切山藥樣品褐變度隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，不同貯藏溫度對(duì)褐變度影響差異較大。25 ℃時(shí)山藥樣品急速褐變，2 d 時(shí)即出現(xiàn)顏色不均，存在部分褐變，質(zhì)地變軟等品質(zhì)下降現(xiàn)象；4 d 時(shí)褐變嚴(yán)重不能食用。4 ℃和14 ℃下褐變度變化較為平緩，4 d 時(shí)出現(xiàn)小斑點(diǎn)，5 d 時(shí)出現(xiàn)質(zhì)地變軟，有部分發(fā)生褐變。冰溫貯藏的樣品褐變度變化緩慢，質(zhì)地堅(jiān)硬，切面處無(wú)明顯褐變，品質(zhì)較好。相同的貯藏時(shí)間，貯藏溫度越高褐變度越高。試驗(yàn)證實(shí)冰溫貯藏可有效抑制褐變的發(fā)生，使鮮切山藥保持良好的感官品質(zhì)。

2.4 不同溫度條件貯藏鮮切山藥多酚氧化酶活性（PPO） 變化

不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥多酚氧化酶活性的影響見(jiàn)圖4。

圖4 不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥多酚氧化酶活性的影響

PPO 是存在于植物組織中，與內(nèi)囊體膜結(jié)合在一起的一種天然狀態(tài)下無(wú)活性的酶，在植物組織損傷后PPO 被激活，從而表現(xiàn)出一定的活性，因此通過(guò)監(jiān)測(cè)PPO 的活性變化就可以確定組織損傷程度[20]。由圖4 可知，鮮切山藥的多酚氧化酶（PPO） 活性隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先急速上升后緩慢升高再小幅度下降的趨勢(shì)。25 ℃時(shí)的酶活性較高，山藥組織損傷程度大；4 ℃、14 ℃、冰溫下貯藏的山藥樣品酶活性明顯上升后緩慢升高。冰溫下升高穩(wěn)定后酶活變化不明顯。相同的貯藏時(shí)間，貯藏溫度越高，多酚氧化酶活性越高，25 ℃尤為明顯，冰溫條件下貯藏，酶活性最低。試驗(yàn)證實(shí)，冰溫貯藏可以有效抑制多酚氧化酶活性，減少鮮切山藥組織損傷，能較好地保持鮮切山藥的品質(zhì)，維持其食用價(jià)值。

2.5 不同溫度條件貯藏鮮切山藥丙二醛（MDA） 含量的變化

不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥丙二醛含量的影響見(jiàn)圖5。

圖5 不同貯藏溫度對(duì)鮮切山藥丙二醛含量的影響

現(xiàn)代生物學(xué)研究表明，丙二醛（MDA） 是膜質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物。植物組織內(nèi)丙二醛含量越高，說(shuō)明植物細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化程度越高，細(xì)胞膜受到的傷害越嚴(yán)重，所以MDA 是細(xì)胞衰老的重要標(biāo)志[21]。由圖5可知，鮮切山藥中丙二醛含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷升高，25，14 ℃下貯藏的山藥樣品丙二醛增幅較快、含量較高。冰溫和4 ℃貯藏時(shí)，MDA 含量接近，增幅逐漸變小趨于穩(wěn)定。相同貯藏時(shí)間時(shí)，溫度越高丙二醛含量越高，漲幅越大。試驗(yàn)證實(shí)貯藏溫度對(duì)丙二醛含量影響較大，適宜的低溫貯藏很好地抑制了鮮切山藥中MDA 含量的上升，延緩組織細(xì)胞衰老，其中冰溫貯藏效果最佳。

2.6 不同溫度條件貯藏鮮切山藥感官評(píng)分的變化

不同貯藏溫度下鮮切山藥感官評(píng)分的變化見(jiàn)圖6。

圖6 不同貯藏溫度下鮮切山藥感官評(píng)分的變化

由圖6 可知，感官評(píng)分隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)，25 ℃貯藏下，鮮切山藥感官評(píng)分變化最為明顯，幾乎呈直線下降趨勢(shì)，此溫度下山藥快速脫水變干，期間伴隨嚴(yán)重褐變，4 d 時(shí)已出現(xiàn)明顯的腐爛情況，第2 天就已無(wú)法達(dá)到食用的要求。14 ℃和4 ℃貯藏下，開(kāi)始褐變和脫水現(xiàn)象較為緩慢，但在第4，5 天時(shí)感官評(píng)分降到不能食用的程度。冰溫貯藏下的山藥，在一定的時(shí)間內(nèi)能保持山藥的新鮮度，山藥切面仍呈乳白色，有正常山藥的滋味和氣味，較好地保持了鮮切山藥的食用品質(zhì)。

2.7 不同溫度條件貯藏鮮切山藥菌落總數(shù)的變化

不同貯藏溫度對(duì)菌落總數(shù)的影響見(jiàn)圖7。

圖7 不同貯藏溫度對(duì)菌落總數(shù)的影響

新鮮山藥組織結(jié)構(gòu)被破壞，自然抵抗力降低，切分表面不僅為微生物的繁殖創(chuàng)造了環(huán)境，還為微生物的生長(zhǎng)提供了充足的水分和營(yíng)養(yǎng)。由圖7 可知，相同貯藏時(shí)間下，貯藏溫度越高菌落總數(shù)越大。25 ℃貯藏溫度下，細(xì)菌急速生長(zhǎng)繁殖，3 d 已不具備食用品質(zhì)。14 ℃時(shí)菌落總數(shù)變化趨勢(shì)與25 ℃時(shí)大致相同，但細(xì)菌生長(zhǎng)速率有所減緩。冰溫和4 ℃下的鮮切山藥樣品菌落總數(shù)變化不明顯，總體維持較低水平。試驗(yàn)證實(shí)，冰溫貯藏可以顯著降低微生物的生長(zhǎng)繁殖速度，減少酶促代謝，從而延長(zhǎng)貨架期。

2.8 鮮切山藥品質(zhì)指標(biāo)貨架期模型建立

建立感官評(píng)分、失重率、褐變度、PPO 活性、MDA 含量隨貯藏溫度變化的動(dòng)力學(xué)模型，為預(yù)測(cè)鮮切山藥貨架期及控制鮮切山藥品質(zhì)提供可靠依據(jù)。首先構(gòu)建感官評(píng)分和品質(zhì)指標(biāo)之間的回歸方程，求出Pearson 相關(guān)系數(shù)。

感官評(píng)分和理化指標(biāo)之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 感官評(píng)分和理化指標(biāo)之間的Pearson 相關(guān)系數(shù)

由表2 可知，褐變度、MDA 與感官評(píng)分回歸方程的Pearson 相關(guān)系數(shù)分別為0.968，0.974，高于0.950，擬合性較好，所以選擇MDA 含量與褐變度這2 個(gè)品質(zhì)指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)鮮切山藥貨架期較為適宜。

2.8.1 MDA 含量品質(zhì)指標(biāo)的貨架期預(yù)測(cè)模型

不同溫度下鮮切山藥MDA 含量隨貯藏時(shí)間變化的回歸方程見(jiàn)表3。

表3 不同溫度下鮮切山藥MDA 含量隨貯藏時(shí)間變化的回歸方程

由表3 可知回歸方程的R2均大于0.9，隨后建立MDA 含量指標(biāo)下lnKB和1/T 的線性方程，得到方程 lnKB=-2 812.2/T+9.483 9（R2=0.962 4），即 EA=23 381.755 68 J/mol，k0=13 146.357，帶入貨架期預(yù)測(cè)模型公式，即

根據(jù)食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，食品中丙二醛限量為0.1 mg/kg ，即 1.39 μmol/g，所以以 MDA 指標(biāo)預(yù)測(cè)貨架期的模型公式為

2.8.2 褐變度品質(zhì)指標(biāo)的貨架期預(yù)測(cè)模型

不同溫度下鮮切山藥褐變度隨貯藏時(shí)間變化的回歸方程見(jiàn)表4。

表4 不同溫度下鮮切山藥褐變度隨貯藏時(shí)間變化的回歸方程

由表4 可知回歸方程的R2均大于0.94，得到方程 lnKB=-6 582.8/T+22.543（R2=0.950 5），即 EA=54 732.032 32 J/mol，k0=6 170 217 959.94，可得：

因?yàn)轷r切蔬菜是近年新興的即食性食品，所以國(guó)家對(duì)其褐變度指標(biāo)并未出臺(tái)相關(guān)限量要求，經(jīng)查閱相關(guān)資料得山藥褐變度終止值為1.27，所以以褐變度為品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)貨架期的模型公式為：

2.9 預(yù)測(cè)貨架期模型的評(píng)價(jià)

選取鮮切山藥樣品在冰溫下的貨架期實(shí)測(cè)值驗(yàn)證貨架期模型的準(zhǔn)確性。偏差度（BF） 和準(zhǔn)確度（AF） 可以作為特征指標(biāo)評(píng)價(jià)建立的貨架期預(yù)測(cè)模型的可靠性。表5 為冰溫下的相對(duì)誤差、偏差度和準(zhǔn)確度。Ratkowsky D A 等人[22]研究表明，當(dāng) 0.90＜BF＜1.05 時(shí)模型最好；0.70＜BF＜0.90 或 1.05＜BF＜1.15 時(shí)模型可以被接受，否則模型不可靠。準(zhǔn)確因子AF 越大說(shuō)明準(zhǔn)確性越低，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的差距越大，AF 值等于1 則表示預(yù)測(cè)值和實(shí)際值完全吻合。

冰溫下貨架期模型相對(duì)誤差（RT）、偏差度（BF） 和準(zhǔn)確度 （AF） 見(jiàn)表 5。

表5 冰溫下貨架期模型相對(duì)誤差（RT）、偏差度（BF） 和準(zhǔn)確度（AF）

由表5 可知，以MDA 含量為品質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)的貨架期模型要優(yōu)于褐變度，偏差度和準(zhǔn)確度更接近于1，進(jìn)一步說(shuō)明了該貨架期模型可以很好地反映品質(zhì)指標(biāo)的變化，可靠地用來(lái)預(yù)測(cè)鮮切山藥貨架期。

3 結(jié)論

鮮切山藥樣品感官評(píng)分隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而減小，貯藏溫度越高品質(zhì)指標(biāo)變化越明顯，越不利于貯藏食用。試驗(yàn)得出鮮切山藥樣品在冰溫貯藏下可以維持良好的品質(zhì)，無(wú)萎縮、無(wú)黑斑，貯藏11 d 仍可達(dá)到食用標(biāo)準(zhǔn)?；谏鲜鰯?shù)據(jù)，試驗(yàn)利用品質(zhì)指標(biāo)模擬了貨架期方程，R2均大于0.9，其中MDA 含量的貨架期預(yù)測(cè)方程BF，AF=0.90 擬合度較好、準(zhǔn)確度高，該模型可以很好地監(jiān)測(cè)鮮切山藥在貯藏過(guò)程中的品質(zhì)變化和安全性。褐變度指標(biāo)的預(yù)測(cè)方程處于可以接受的范圍內(nèi)，同樣可應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。試驗(yàn)證實(shí)了冰溫貯藏技術(shù)在鮮切山藥樣品貯藏方面的可行性，貨架期的預(yù)測(cè)又為冰溫貯藏技術(shù)提供了可靠的理論依據(jù)，該技術(shù)同樣可應(yīng)用于其他食品，在食品貯藏方面具有良好的應(yīng)用前景。