高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)鮮切黃甜竹筍冷藏下品質(zhì)的影響

周成敏，楊 繼，周紫球，翁方榮，鄭 劍

（1.浙江省麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院，浙江麗水 323000；2.浙江省麗水市遂昌縣生態(tài)林業(yè)發(fā)展中心，浙江遂昌 323300；3.浙江省麗水市遂昌縣羽峰食品廠，浙江遂昌 323300；4.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州 311300）

黃甜竹（Acidosasa edulis）是禾本科酸竹屬（Acidosasa）混生竹，在浙西南地區(qū)廣泛種植。黃甜竹筍味道鮮甜、口感細(xì)膩，富含豐富的氨基酸、礦物元素、膳食纖維等營(yíng)養(yǎng)素。由于出筍期為4~5月份，氣溫較高，采后極易發(fā)生褐變、木質(zhì)化和腐爛變質(zhì)，保鮮難度大，嚴(yán)重制約著產(chǎn)品的流通和銷售，影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

高壓靜電場(chǎng)是一種物理處理方法，其特點(diǎn)是無(wú)化學(xué)和輻照殘留，也無(wú)加熱效應(yīng)[1]。研究表明，高壓靜電場(chǎng)處理能夠有效延長(zhǎng)鮮切甘藍(lán)、小玉米、鮮切西蘭花以及柿子采后冷藏貨架期并延緩色澤劣變、硬度下降[1?3]；調(diào)控番茄勻漿中果膠甲酯酶的活性以改善果汁品質(zhì)[4]；有效抑制三文魚、奶酪等食品體系中金黃色葡萄球菌、低鹽腌制冷凍鯉魚中假單胞菌、冷藏鯰魚片鮑曼不動(dòng)桿菌和鏈球菌的生長(zhǎng)并通過(guò)延緩ATP降解、脂肪氧化延長(zhǎng)貨架期和保持品質(zhì)[5?8]。也有研究發(fā)現(xiàn)，高壓靜電場(chǎng)處理有助于降低白蘑菇和豬里脊肉冷凍過(guò)程中的冰晶粒度，并抑制冰晶數(shù)量快速增加，從而改善品質(zhì)[9?10]；高壓靜電場(chǎng)處理還能夠提高冷凍牛肉、豬里脊肉和兔肉的解凍效率，抑制解凍過(guò)程中自由基引發(fā)的肌原纖維蛋白和血色素的氧化反應(yīng)和改善肌原纖維蛋白的持水力以及膠凝強(qiáng)度，進(jìn)而保持較好的品質(zhì)[11?14]。然而，關(guān)于高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)鮮切黃甜竹筍冷藏期間的褐變、筍肉木質(zhì)化以及品質(zhì)影響的研究尚無(wú)報(bào)道。鮮切筍產(chǎn)業(yè)是近些年來(lái)快速發(fā)展的一個(gè)冷鏈?zhǔn)卟水a(chǎn)業(yè)，其因加工烹飪方便及無(wú)筍殼等固體廢棄物污染等優(yōu)點(diǎn)廣受城市消費(fèi)者的歡迎，鑒于此，本實(shí)驗(yàn)以鮮切黃甜竹筍為原料，研究高壓靜電場(chǎng)處理延緩鮮切黃甜竹筍冷藏期間木質(zhì)化、褐變進(jìn)程以及延緩品質(zhì)下降的效果，為探索鮮切黃甜竹筍新的保鮮方法提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃甜竹筍 五月初早上6:00左右采集于浙江省麗水市農(nóng)林科學(xué)研究院的黃甜竹竹林。黃甜竹筍采收后，就地挑選外觀完好、無(wú)病蟲害且筍體基部直徑（4~6 cm）和長(zhǎng)度（30~35 cm）的筍，放置于泡沫箱中3 h內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室；L-苯丙氨酸、愈創(chuàng)木酚、4-香豆酸、輔酶 A（CoA）、二硫蘇糖醇（dithiothreitol，DTT）、聚乙烯吡咯烷酮、PEG6000、鄰苯二酚、次氯酸鈉 均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；松柏醇、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADP+） Sigma 公司；0.05 mm厚度聚乙烯薄膜袋 妙潔公司。

DC（SC-PME）電場(chǎng)發(fā)生器 臺(tái)灣COSMI公司；3-30K冷凍離心機(jī) Sigma公司；TYI-3016F便攜式紅外二氧化碳分析儀 上海唐儀電子科技有限公司；UV2450島津紫外可見分光光度計(jì) 日本島津公司；MIR-554恒溫恒濕箱 Sanyo公司；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)儀 Stable Micro Systems Ltd（經(jīng)銷商：廈門超技儀器設(shè)備有限公司）；CHROMA METER CR-400色差儀 柯尼卡公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 黃甜竹筍的預(yù)處理及貯藏 鮮切所用器具預(yù)先用 150 μL·L?1的次氯酸鈉浸泡消毒 5 min，自來(lái)水沖洗后，晾干備用。將黃甜竹筍樣品切除基部3~4 cm 不可食用部分，小心剝除筍殼，用 150 μL·L?1的次氯酸鈉浸泡消毒5 min，自來(lái)水沖洗，陰涼通風(fēng)處晾干10 min，切段后經(jīng)高壓靜電場(chǎng)（高壓靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)原理如圖1所示）（600 kV/m）處理120 min（該參數(shù)為前期預(yù)實(shí)驗(yàn)獲得的最佳處理），對(duì)照無(wú)電場(chǎng)處理。置于消毒過(guò)且瀝干的白色瀝水筐內(nèi)，外套 0.05 mm 厚聚乙烯薄膜袋，敞口，置于（6±1）℃、80%~85%相對(duì)濕度的恒溫恒濕箱中貯藏10 d（恒溫恒濕箱實(shí)驗(yàn)之前用自帶殺菌UV-C燈管輻照內(nèi)部環(huán)境 30 min）。

圖1 高壓靜電場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖Fig.1 Schematic diagram of the HVEF treatment system

每2 d隨機(jī)取樣品，檢測(cè)切面的色差、測(cè)定呼吸速率、失重率，同時(shí)取自筍體基部切口位置往上2 cm到4 cm的一段用于檢測(cè)筍肉硬度、木質(zhì)素和纖維素含量、苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia lyase, PAL）、過(guò)氧化物酶（peroxidase, POD）、肉桂醇脫氫酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase, CAD）、多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）和過(guò)氧化氫酶（catalase, CAT）酶活性和 H2O2含量。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，每個(gè)處理每次取樣24段筍。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.2.1 呼吸速率的測(cè)定 取6個(gè)密封良好且潔凈的干燥器，分別在相應(yīng)的貯藏溫度下，先用便攜式紅外線CO2分析器檢測(cè)各自干燥器中CO2濃度（C0），然后將對(duì)照和高壓靜電場(chǎng)處理的鮮切黃甜竹筍放入各自對(duì)應(yīng)的干燥器中，密封后放置2 h，再檢測(cè)干燥器中CO2濃度（C1），根據(jù)前后CO2濃度變化、干燥器的容積（V干）與筍的體積（V筍）以及筍的質(zhì)量（m筍）計(jì)算呼吸速率，呼吸速率=（C1?C0）×（V干?V筍）/（m筍×2）。

1.2.2.2 硬度的測(cè)定 從黃甜竹筍取樣部位切下約0.6~0.8 cm厚筍肉，用質(zhì)構(gòu)儀P/2平頭柱形探頭檢測(cè)筍肉的硬度，探頭測(cè)試深度為4 mm，貫入速度為0.5 mm·s?1，單位為 N，三次重復(fù)，取平均值。

1.2.2.3 纖維素和木質(zhì)素的測(cè)定 參照LUO等[15]的方法，結(jié)果以占筍肉鮮重質(zhì)量百分比計(jì)，纖維素（木質(zhì)素）含量（%）=纖維素（木質(zhì)素）質(zhì)量/測(cè)定用筍肉組織鮮重×100。

1.2.2.4 PAL、CAD、POD、PPO活性的測(cè)定 PAL、POD、PPO活性測(cè)定參照曹建康等[16]的方法，CAD活性測(cè)定參照LUO等[15]報(bào)道的方法。

1.2.2.5 色差的測(cè)定 采用色差儀測(cè)定黃甜竹筍切面的L*值，三次重復(fù)，取平均值。

1.2.2.6 可食用率的評(píng)定 鮮切黃甜竹筍取樣時(shí)，稱取初始重量m0；切除明顯褐變、異味等不可食用部分，至保留部分呈該筍自然的淡米黃色和特有的鮮甜味，稱其質(zhì)量 m1，可食用率（%）=m1/m0×100。

1.2.2.7 SOD、CAT活性的測(cè)定 SOD、CAT活性測(cè)定參照曹建康等[16]報(bào)道的方法。

1.2.2.8 H2O2含量的測(cè)定 H2O2含量的測(cè)定參照MUKHERJEC 等[17]的方法。

1.2.2.9 菌落總數(shù)測(cè)定 參照YANG等[18]的方法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

SPSS 16.0 用one-way ANOVA方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)分析，用Duncan進(jìn)行多重比較分析（P<0.05），用 Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍的呼吸速率的影響

冷藏過(guò)程中，黃甜竹筍呼吸速率總體呈現(xiàn)隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高趨勢(shì)，在第2 d，高壓靜電場(chǎng)處理黃甜竹筍的呼吸速率略低于對(duì)照但差異不顯著，其后的 4~10 d 內(nèi)，明顯低于對(duì)照（P<0.05）（圖2）。

圖2 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍呼吸速率的影響Fig.2 Effect of HVEF treatment on respiration rate of bamboo shoots during storage at 6 ℃

采后的竹筍，在貯藏過(guò)程中一直進(jìn)行呼吸，呼吸會(huì)導(dǎo)致水分和干物質(zhì)的損失，引起失重失鮮等[19]。因此，降低呼吸速率對(duì)維持采后黃甜竹筍的品質(zhì)和延長(zhǎng)貯藏期是至關(guān)重要的。本研究發(fā)現(xiàn)，高壓靜電場(chǎng)處理能夠顯著抑制鮮切黃甜竹筍冷藏過(guò)程中呼吸速率的上升，LIU等[1]通過(guò)研究提出，高壓靜電場(chǎng)對(duì)果蔬呼吸速率的抑制與其對(duì)丙酮酸脫氫酶等系列酶活性的抑制作用密切相關(guān)。本研究結(jié)果與LIU等[1]研究的高壓靜電場(chǎng)處理能降低柿子采后呼吸速率，ATUNGULU等[20]研究的高壓靜電場(chǎng)處理能夠抑制蘋果貯藏過(guò)程中呼吸速率相一致，說(shuō)明高壓靜電場(chǎng)處理能夠抑制冷藏黃甜竹筍的呼吸速率。

2.2 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍的硬度、纖維素和木質(zhì)素含量的影響

冷藏過(guò)程中，黃甜竹筍筍肉組織的硬度隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，在0~2 d內(nèi)，高壓靜電場(chǎng)處理抑制筍肉硬度上升的效果不明顯，而4~10 d，高壓靜電場(chǎng)處理顯著抑制了筍肉組織硬度上升（P<0.05）（圖3A）；同時(shí)，高壓靜電場(chǎng)處理在4~10 d內(nèi)也顯著抑制了筍肉組織中木質(zhì)素和纖維素的累積（P<0.05）（圖3 B 和 C）。

圖3 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍硬度、纖維素和木質(zhì)素含量的影響Fig.3 Effect of HVEF treatment on firmness and content of cellulose and lignin of bamboo shoots during storage at 6 ℃

2.3 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍的PAL、CAD、POD、PPO活性的影響

如圖4所示，對(duì)照與高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中PAL活性在貯藏期內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中PAL活性在第4 d和8~10 d內(nèi)顯著低于對(duì)照（P<0.05）（圖4 A）；對(duì)照與高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中CAD活性變化規(guī)律相似，高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中CAD活性在4~6 d和第10 d 顯著低于對(duì)照（P<0.05）（圖4 B）；同時(shí)，高壓靜電場(chǎng)處理在4~10 d內(nèi)也顯著抑制了筍肉組織中POD 和 PPO 的活性（P<0.05）（圖4 C 和 D）。

圖4 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍的PAL、CAD、POD、PPO活性的影響Fig.4 Effect of HVEF treatment on activities of PAL, CAD,POD and PPO of bamboo shoots during storage at 6 ℃

相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，由于采收期間的機(jī)械損傷等原因誘發(fā)采后竹筍組織中纖維素和木質(zhì)素持續(xù)快速合成，進(jìn)而導(dǎo)致筍肉組織快速木質(zhì)化，是引起食用品質(zhì)下降的一個(gè)主要原因[19]。LUO等[15]研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)素反應(yīng)是經(jīng)由植物苯丙烷類代謝經(jīng)過(guò)一系列酶促反應(yīng)合成，PAL 是該代謝途徑第一個(gè)關(guān)鍵限速酶，CAD是中間步驟的關(guān)鍵酶，而 POD是最后一個(gè)關(guān)鍵酶，催化木質(zhì)素單體聚合而成木質(zhì)素大分子，期間需要H2O2的參與。多數(shù)研究認(rèn)為，PAL、CAD、POD三個(gè)酶活性增加能加速竹筍組織中木質(zhì)素累積[21?22]；另有學(xué)者研究指出，PPO也能夠通過(guò)催化酚類物質(zhì)的氧化而參與木質(zhì)素的合成代謝[23]。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，冷藏期間，高壓靜電場(chǎng)處理顯著抑制了黃甜竹筍的筍肉組織中 PAL、CAD、PPO和 POD 活性上升，同時(shí)也顯著抑制了筍肉硬度增加以及纖維素和木質(zhì)素的累積；相關(guān)學(xué)者研究指出，抑制PAL、CAD、PPO 和POD 等酶活性能夠有效抑制竹筍采后木質(zhì)化進(jìn)程，延緩筍肉組織木質(zhì)素累積和硬度上升[15,19,22?23]，與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果是一致的。說(shuō)明高壓靜電場(chǎng)處理能夠通過(guò)降低木質(zhì)素合成代謝關(guān)鍵酶的活性進(jìn)而遲滯木質(zhì)化過(guò)程，延緩品質(zhì)劣變。

2.4 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍基部切口L*值、外觀和可食用率的影響

隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，黃甜竹筍切面L*值逐漸降低，在冷藏的第2 d，高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍的L*值略高于對(duì)照，而其后的4~10 d內(nèi)，高壓靜電場(chǎng)處理黃甜竹筍的L*值顯著高于對(duì)照（P<0.05）（圖5）。

圖5 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍色差L*值的影響Fig.5 Effect of HVEF treatment on L* value of bamboo shoots during storage at 6 ℃

同時(shí)，冷藏到第10 d，對(duì)照黃甜竹筍的切面和筍體自基部向上發(fā)生較明顯褐變，筍肉和外表面呈現(xiàn)明顯的棕褐色且有明顯酸腐味；而高壓靜電場(chǎng)處理黃甜竹筍的筍體顏色大部分仍呈現(xiàn)淡黃色，切面顏色為淡棕黃色、輕微褐變，筍體比較飽滿且仍然有黃甜竹筍特有的鮮甜味，可食用率（86.6%）比對(duì)照（56.2%）高30%以上（圖6）。說(shuō)明高壓靜電場(chǎng)能夠有效抑制鮮切筍的褐變。

圖6 高壓靜電場(chǎng)處理后冷藏10 d黃甜竹筍的外觀狀況Fig.6 The appearance of bamboo shoots with HVEF treatment stored for 10 days at 6 ℃

竹筍冷藏過(guò)程中易發(fā)生褐變，這是導(dǎo)致品質(zhì)劣變的另一個(gè)重要因素，DEGL'INNOCENTI等[24]和PEISER 等[25]研究指出，采后果蔬的褐變是以PPO、POD為代謝關(guān)鍵酶的一系列生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。LUO等[26]研究發(fā)現(xiàn)水楊酸處理能夠通過(guò)抑制POD和PPO活性的上升進(jìn)而抑制采后雷竹筍的褐變。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示，高壓靜電場(chǎng)處理也能夠有效抑制鮮切黃甜竹筍中PPO和POD活性上升，并延緩了褐變的發(fā)生，說(shuō)明高壓靜電場(chǎng)也能夠通過(guò)抑制褐變關(guān)鍵酶活性達(dá)到延緩褐變的效果。

2.5 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍的SOD、CAT活性的影響

對(duì)照與高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中SOD和CAT活性在貯藏期內(nèi)都呈現(xiàn)先上升而后下降的趨勢(shì)，高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中SOD和CAT活性在4~10 d顯著高于對(duì)照（P<0.05）（圖7 A和B）。

圖7 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍SOD、CAT活性的影響Fig.7 Effect of HVEF treatment on activities of SOD and CAT of bamboo shoots during storage at 6 ℃

2.6 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)黃甜竹筍中H2O2含量的影響

對(duì)照與高壓靜電場(chǎng)處理的黃甜竹筍中H2O2含量在貯藏期內(nèi)總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)并伴有波動(dòng)，而高壓靜電場(chǎng)處理使得黃甜竹筍中H2O2含量在4~10 d 顯著低于對(duì)照（P<0.05）（圖8）。

圖8 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍H2O2含量的影響Fig.8 Effect of HVEF treatment on H2O2content of bamboo shoots during storage at 6 ℃

顧青等[27]研究指出，活性氧（ROS）參與了竹筍采后木質(zhì)素代謝和酶促褐變過(guò)程，并能夠加速組織的褐變和木質(zhì)化進(jìn)程；LACAN等[28]研究指出SOD和CAT是植物組織中兩個(gè)重要的抗氧化酶，負(fù)責(zé)清除 ROS，SOD 把超氧陰離子（O2·-）轉(zhuǎn)化為 H2O2，而后CAT將H2O2分解。本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，高壓靜電場(chǎng)處理顯著提高了鮮切黃甜竹筍中SOD和CAT的活性，同時(shí)顯著抑制了H2O2的累積，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果與KAO等[3]研究高壓靜電場(chǎng)處理鮮切西蘭花和ZHAO等[29]研究高壓靜電場(chǎng)處理綠熟番茄皆能夠提高系統(tǒng)抗氧化酶活性進(jìn)而抑制H2O2累積的結(jié)果基本一致。因此，本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明，高壓靜電場(chǎng)處理能夠通過(guò)提高抗氧化酶活性，增強(qiáng)對(duì)ROS的清除能力，從而減輕了冷藏期間黃甜竹筍組織的氧化傷害并延緩了褐變和木質(zhì)化進(jìn)程。

2.7 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)鮮切黃甜竹筍菌落總數(shù)的影響

LEE等[30]研究報(bào)道，當(dāng)鮮切產(chǎn)品的微生物生長(zhǎng)量達(dá)到6.0 log CFU/g即1×106CFU/g時(shí)，將產(chǎn)生對(duì)人體有毒的物質(zhì)，失去了食用安全性。從表1可見，

表1 高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)6 ℃下冷藏竹筍菌落總數(shù)的影響Table 1 Effects of HVEF treatment on aerobic bacterial count of fresh-cut bamboo shoots during storage at 6 ℃

0~10 d冷藏期間，兩組樣品1~8 d的菌落總數(shù)都未達(dá)到1×106CFU/g，第10 d兩組樣品菌落總數(shù)都超過(guò)臨界值，而第8 d和第10 d高壓靜電場(chǎng)處理組的菌落總數(shù)顯著低于對(duì)照（P<0.05）；兩組鮮切筍第

6 d的菌落總數(shù)均小于1×105CFU/g。考慮到食用安全性和鮮切果蔬冷鏈銷售的現(xiàn)行時(shí)限為7 d左右，選擇6 d為鮮切黃甜竹筍的冷鏈銷售時(shí)限。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，高壓靜電場(chǎng)處理能夠有效抑制鮮切黃甜竹筍冷藏期間木質(zhì)纖維化進(jìn)程，延緩褐變，進(jìn)而延緩食用品質(zhì)下降，可以作為鮮切黃甜竹筍采后貯藏保鮮的一種新方法，高壓靜電場(chǎng)處理作為一種物理處理方法，無(wú)化學(xué)和輻照殘留，無(wú)加熱效應(yīng)，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以作為冷藏的有效輔助方法。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行鮮切蔬菜冷鏈流通和銷售的時(shí)限為不超過(guò)7 d，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，可以預(yù)測(cè)在本實(shí)驗(yàn)的保鮮工藝方法下，鮮切黃甜竹筍作為凈菜的冷鏈流通銷售安全貨架期可以達(dá)到6 d，可食用率至少為90%。為了進(jìn)一步明確高壓靜電場(chǎng)抑制竹筍尤其是鮮切竹筍采后褐變和木質(zhì)化進(jìn)程的深層作用機(jī)制，高壓靜電場(chǎng)處理對(duì)褐變和木質(zhì)素代謝關(guān)鍵酶的分子調(diào)控機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。