鮮切馬鈴薯加工及貨架期品質控制的研究進展

王海艷，田國奎，王立春，李鳳云，潘 陽，龐 澤，丁凱鑫，郝智勇

（黑龍江省農業科學院克山分院/農業農村部馬鈴薯生物學與遺傳育種重點實驗室 黑龍江齊齊哈爾 161005）

馬鈴薯營養豐富，含有蛋白質、脂肪、粗纖維、糖類和各種維生素等營養成分，食用后有很強的飽腹感，可以作為日常的主糧食用[1]。鮮切馬鈴薯是一種在冷柜銷售的即用型蔬菜制品，加工過程分為分級、清洗、薯皮去除、薯塊的切分、產品的保鮮、包裝及低溫運輸[2]。鮮切馬鈴薯是一種新興的快速消費食品，它完全保留馬鈴薯塊莖原有的品質和風味，而且新鮮、衛生、食用方便[3]，可以節省烹飪時間，易于運輸，越來越被廣大的消費者和加工企業所青睞[4]。馬鈴薯中含有大量的多酚氧化酶，鮮切馬鈴薯在制作過程中經過去皮切分極易發生酶促褐變[5]，這嚴重影響了它的外觀品質和營養價值，因此要把握好鮮切制品的每個環節，避免褐變現象的發生。鮮切馬鈴薯制品的防褐變處理，一般是在薯塊切分之后和包裝環節進行，以此來延長鮮切馬鈴薯制品的貨架期并保證其品質。筆者對鮮切馬鈴薯加工前處理方式、加工中各個環節延長貨架期的方法進行了總結，并對控制鮮切馬鈴薯的加工品質提出了未來的發展方向。

1 酶促褐變的過程和機制

植物組織完整的細胞中含有大量的酚類物質，它可以作為呼吸傳遞物質，在酚和醌互變的氧化還原反應過程中保持動態平衡，但當植物組織受到破壞后，隨著氧氣的大量侵入，會打破這種平衡，使得氧化產物醌進行大量的積累和進一步的聚合、氧化，形成了黑色物質，這一現象稱之為酶促褐變。酶促褐變需要多酚類物質、多酚氧化酶、氧氣三者同時存在時才會發生[6]。多酚類物質主要存在于液泡中，多酚氧化酶一般存在于細胞質中，當植物組織處于異常環境或者受到機械損傷時，便會發生酶促褐變，反應比較迅速，在短時間內就可完成[7]。在馬鈴薯中，褐變的主要底物是酪氨酸[8]。酶促褐變對鮮切產品的感官品質和營養價值會產生嚴重的影響[9]。

2 馬鈴薯清洗方式

馬鈴薯從出苗到成熟的過程均需要在土壤中完成，收獲后馬鈴薯塊莖包裹著泥土，或者帶有害蟲和病菌，存在食品安全隱患，因此在加工之前必須進行有效的清洗才能進入下一道工序。清洗在農產品加工過程中是一個重要環節，清洗效果直接影響加工產品的品質。馬鈴薯的清洗方式按照加工的需求可以分為水洗和干洗2 種[10]。

2.1 水洗

水洗是通過水的浸泡，結合高壓噴淋完成清洗任務。水洗可以去除馬鈴薯表面的土壤、農藥殘留及微生物等，主要用于食用加工和精深加工領域，如加工薯的生產環節。馬鈴薯水洗方式可以分為噴淋刷輥式清洗、滾筒式清洗和鼠籠式清洗[11]。

2.2 干洗

干洗可以通過特定的裝置和機構來完成清洗的任務，不需要水的參與，可以避免水分浸泡使清洗后馬鈴薯腐爛的現象發生。干洗可以去除收獲時馬鈴薯塊莖表面的浮土和殘留的土豆秧，以及混有的石塊、土塊等雜質。一般在初級加工領域，如商品薯的生產環節采用此種方式清洗。

3 鮮切馬鈴薯加工前處理方式

馬鈴薯在加工前，去皮是關鍵的環節，目的是除去馬鈴薯塊莖中不適宜食用的部分[12]。鮮切馬鈴薯加工前處理包括去皮和切分（包括切片、切丁或切條）。

3.1 去皮

馬鈴薯去皮方式有3 類，分別是機械式去皮、化學去皮和蒸汽式去皮[13]。

機械式去皮可以分為連續式和間歇式，主要是馬鈴薯隨著轉盤在滾筒內旋轉，使其表皮與滾筒內壁產生摩擦，達到去皮的目的。這種方式去皮率高，成本低，對環境無污染，但是效率不高，原料損耗大，要求馬鈴薯塊莖為卵圓形、芽眼不可過深[14]。

化學去皮是利用堿液對馬鈴薯塊莖的腐蝕作用，加上果蔬脫皮機的刷動從而達到去皮的目的。這種方式去皮率比較高，去皮后馬鈴薯塊莖表面比較光滑，薯塊的硬度、色澤與營養無變化[15]。這種方式對馬鈴薯塊莖的形狀沒有要求，需要加熱（85～95 ℃）設備，缺點是原料損耗率高，成本高，影響食品安全，對環境有污染，薯皮不能再利用，因此這種去皮方式并不常用。

蒸汽式去皮需要一個密閉的容器，馬鈴薯放入容器后施加瞬間的高溫高壓使表皮脫落。這種去皮方式對馬鈴薯的形狀沒有要求，去皮率高，去皮后馬鈴薯表面光滑，無污染，缺點是設備的成本較高，能耗大，薯皮只能部分利用，需要加熱（150～200 ℃）設備[16]。蒸汽式去皮原料的損耗率有4%～6%，加工500 個馬鈴薯只需要1 s 即可完成，速度很快[17]。蒸汽式去皮設備和技術都比較成熟，目前應用比較廣泛。

3.2 切片

馬鈴薯在鮮切過程中，往往要進行大量的切片工作，單純靠人工切片效率非常低，這就需要專業的切片機械進行操作。馬鈴薯切片主要是以滾動軸承為支撐，利用刀頭的旋轉將馬鈴薯塊莖切成片[18]。我國馬鈴薯切片方式有滑動式、推動式、搖動式、輪轉式、冰凍式。

3.3 切丁

傳統的切丁方式以人工為主，工作效率低下，人工難以承受高強度的工作，而且切出來的馬鈴薯丁大小和尺寸難以保證。切丁方式已經從不能實現連續送料和切削的二維機械切割方式，發展為能夠連續送料和切削的三維機械切割方式，切出的馬鈴薯丁規格為20 mm×20 mm×20 mm，形狀比較規則[19]。

3.4 切條

薯條加工的關鍵程序之一就是切條，它影響產品最終的形狀和成品率。切出的薯條要滿足3 點要求：一是切制薯條時要沿著薯體最大長度方向，而且要有一定的長度；二是切出的薯條不能有明顯的彎曲；三是切出的薯條截面要呈正方形，切面光滑，切出的薯條尺寸一定且規則[20]。目前馬鈴薯切條工作主要由機械操作完成。

4 鮮切馬鈴薯貨架期品質控制方法

果蔬的貨架期是指在特定的貯存條件下保持其最佳質量的可預期時間。特定時間內果蔬食用是安全的，營養成分與標注的相符合，而且具有消費者能接受的感官品質，同時理化和微生物指標都要達到標準。貨架期受果蔬自身的呼吸作用、酶活性及微生物等因素影響，從清洗、加工、包裝到貯藏的各個環節都會對貨架期產生影響[21]。

4.1 清洗環節處理

馬鈴薯在進行鮮切之前要進行清洗消毒，清洗效果會對貨架期產生影響。唐偲雨等[22]認為，用次氯酸鈉清洗效果最佳，可使鮮切馬鈴薯貨架期延長至8～12 d，可以減少微生物數量，保持感官品質，而且殘留的化學物質（三氯甲烷）濃度符合國家飲用水安全標準，對人體無害。李小衛等[23]研究認為，用過氧乙酸清洗效果最好，貨架期可達7 d，同時菌落數最少。過氧乙酸可以將果蔬表面的致病菌進行有效的清洗，防止加工中的交叉污染[24]。還有研究認為，次氯酸鈉的水溫為5 ℃、清洗時間為10 min 時，對微生物的生長和繁殖的抑制效果最好，而且對營養品質無損害[25]。

4.2 加工環節處理

4.2.1 化學保鮮劑 化學保鮮劑可以起到防腐的作用，使鮮切馬鈴薯片保持原有的營養、色澤和硬度，同時抑制細菌和微生物的繁殖，抑制多酚氧化酶的活性。盡管化學保鮮劑對人體存在潛在的危害，但因為其使用劑量低，價格經濟，而且保鮮時間長，所以得到了廣泛的應用。常用的護色劑有檸檬酸、抗壞血酸、L-半胱氨酸、曲酸[26]。王定仙等[27]認為，用0.3%苯甲酸鈉+0.3%檸檬酸+1.5%氯化鈉+1.0%氯化鈣進行護色，可以明顯抑制褐變發生和淀粉含量的變化，配合真空包裝，在4 ℃的環境下鮮切馬鈴薯的貨架期可以超過8 d。程立君等[28]研究認為，最佳的護色劑配方是0.28%L-半胱氨酸+0.47%檸檬酸+0.54%氯化鈣+0.05%D-異抗壞血酸鈉，此配方可以抑制95.13%的多酚氧化酶的活性。Tsouvaltzis 等[29]研究認為，檸檬酸抑制鮮切馬鈴薯褐變的效果最好，可以使多酚氧化酶和過氧化物酶的活性降低，從而保持鮮切產品的品質。

4.2.2 天然保鮮劑 天然保鮮劑因其來源天然，安全性高，因此越來越受到加工企業的青睞。王麗萍等[30]研制的復合抗氧化劑以香椿葉、葡萄籽、山楂葉提取物為原料，以海藻酸鈉為助劑，可以有效抑制鮮切馬鈴薯片褐變的底物，降低組織內有害物質的數量，能使鮮切馬鈴薯片保持良好的色澤和營養，從而達到延長鮮切馬鈴薯貨架期的目的。李長濱等[31]研究認為，用生姜提取液處理過的鮮切馬鈴薯，5 d 后其淀粉、粗蛋白、粗纖維的含量均在80%以上，可以減緩鮮切馬鈴薯貯藏期養分的損失。孟文博[32]研究認為，沙棘提取物有很強的抗氧化能力，用其浸泡鮮切馬鈴薯5 min，褐變可以得到很好的抑制，低溫貯藏3 d 時褐化程度也較輕。天然保鮮劑雖然具有無毒無害的優點，但是其提取技術比較復雜，提取物有時含有特殊氣味，因此限制了其應用。

4.2.3 生物保鮮劑 生物保鮮劑包括動物源、植物源和微生物源保鮮劑，具有天然、安全、高效的特點，可降解，對多種微生物具有抗菌的活性，還能起到護色和抗氧化的作用。生物保鮮技術是最具開發潛力的技術之一。目前生物保鮮劑主要有溶菌酶、乳酸鏈球菌素、聚賴氨酸、納他霉素、茶多酚、殼聚糖等[33]。雖然生物保鮮是目前研究的熱點，但受溫度、pH 等因素的影響，其保鮮效果不穩定，因此，推廣應用的范圍并不廣泛。

4.2.4 熱處理 熱處理是一種安全有效的鮮切果蔬保鮮的方式，它可以明顯地抑制多酚氧化酶的活性，但要控制好處理的時間和溫度，否則會對產品的品質產生影響。胡柏耿等[34]將馬鈴薯切成條放入水浴鍋中進行熱燙，發現多酚氧化酶的活性受到抑制，尤其在85 ℃熱燙120 s、在90 和95 ℃熱燙90 s時褐變度較小，熱燙處理后的薯條顏色與鮮切時接近。張迎娟等[35]用60 ℃熱水對鮮切馬鈴薯片處理1 min，用保鮮膜包好后，放置在4 ℃條件下貯藏，貨架期可以維持到6 d，馬鈴薯的褐變受到抑制，薯片的色澤無變化，商品性好。

4.2.5 超聲處理 超聲波技術應用于食品加工中，主要用于生物活性物質的提取、食品干燥、殺菌提升品質、改善高分子的結構和功能性質及果蔬保鮮。果蔬保鮮主要是消滅微生物、降解農藥的殘留、提升果蔬中防御酶的活性、增強貯藏期的抗病性、抑制對品質有影響的酶的活性。王寧馨等[36]研究認為，在25 ℃下300 W 超聲處理8 min 鮮切馬鈴薯的貨架期可長達7 d，此處理可以降低總酚的含量，抑制多酚氧化酶的活性，保持鮮切馬鈴薯的亮度和色度。楊明冠等[37]認為，超聲處理是通過抑制褐變相關酶的活性來達到抑制褐變的目的，在600 W 超聲處理90 min 時，多酚氧化酶活性僅為原來的54.21%。Zhu 等[38]研究表明，當超聲時間為10 min、馬齒莧提取物的濃度為0.02%時，鮮切馬鈴薯中多酚氧化酶和過氧化物酶等與褐變相關酶的活性是最低的。

4.2.6 超高壓處理 超高壓處理是將鮮切果蔬放置于密封的容器內，超高壓（100 MPa 以上）處理一段時間，在常溫或低溫條件下，使產品的營養及風味保持不變，抑制酶的活性和褐變。韓文娥[39]將鮮切馬鈴薯超高壓處理后進行低溫貯藏，結果表明，500 MPa 超高壓處理10 min，褐變度最低，多酚氧化酶的活性最低，貨架期最長可達10 d。

4.3 包裝環節處理

包裝處理可以減少鮮切馬鈴薯質量損失，保持原有的色澤，避免與外界微生物的接觸，從而達到延長貨架期的目的[40]。

4.3.1 真空包裝 真空包裝又稱減壓包裝，操作比較簡便，效率也較高，它是將包裝內空氣利用真空包裝技術全部抽出，避免鮮切馬鈴薯與氧氣的接觸，防止其腐爛、失水、變質等現象發生，同時也能減慢微生物的繁殖速度。真空包裝可以保證鮮切馬鈴薯原有的營養和品質，從而達到延長貨架期的目的[41]。王定仙等[27]研究認為，真空包裝可以抑制鮮切馬鈴薯片褐變和淀粉水解現象的發生，感官評價分數較高，貨架期可以達到8 d，使用濃度為1.0%的鹽水進行包裝雖然可以抑制褐變，但馬鈴薯片會變脆、品質差，而且出現異味，降低了其食用價值。王輝等[42]研究認為，真空包裝結合冷藏處理，可以使貯藏期內馬鈴薯片保持原有的色度和硬度，避免失水過多影響品質，而且菌落數量得到控制，保證了食品的安全。

4.3.2 氣調包裝 氣調包裝是將包裝袋內O2及CO2控制至適宜的濃度，從而使果蔬的呼吸作用減弱，延長其貨架期。鮮切馬鈴薯采用氣調包裝可以有效地抑制褐變相關酶的活性，原有的品質、色澤不發生改變，貨架期延長。趙欣等[43]研究認為，鮮切馬鈴薯片經過氣調包裝處理（40% CO2+50% O2+10%N2）后，多酚氧化酶的活性得到抑制，褐變進程減緩，維生素C 含量損失量少，且菌落數量增長緩慢，可保鮮至16 d。馬玉榮[44]采用氣調包裝處理（12% CO2+3% O2+85% N2）后，鮮切的馬鈴薯在貯藏16 d 時仍然具有較好的商品性。

4.4 貯藏環節處理

4.4.1 低溫貯藏 低溫貯藏可以使果蔬的呼吸強度減弱，生物酶活性降低，生理生化反應速率降低，還能使病原菌的生長受到抑制，從而達到延長貨架期的目的，是一種最常用的保鮮技術。關正萍[45]研究認為，1 ℃是最佳的貯藏溫度，此溫度下酶促褐變反應速率下降，微生物的繁殖速率減慢，貯藏10 d馬鈴薯切片依然具有最佳的感官品質，質地堅硬、口感酥脆。王杰等[46]研究表明，在4 ℃條件下，可以明顯抑制馬鈴薯的褐變和感官評分下降，還能減少表面微生物的數量，失重率上升和硬度下降的速率明顯下降，能使鮮切馬鈴薯的貨架期延長至12 d。

鮮切制品加工前的貯藏期也會對貨架期產生影響。徐超[47]發現在4 ℃冷庫貯藏30 d 內的鮮切馬鈴薯的貨架期為3 d，味道以苦味、酸味為主，隨著貯藏時間的延長，貨架期縮短，貯藏60 和90 d 的馬鈴薯鮮切產品貨架期為1～2 d，味道以甜味和咸味為主，因此鮮切馬鈴薯加工前貯藏期不宜超過30 d，否則會對貨架期內的風味品質產生影響。

4.4.2 短時回溫 回溫處理是將低溫貯藏后的馬鈴薯放置在20～25 ℃的常溫條件下，利用溫度的變化來達到提高貨架期鮮切制品品質的目的。張兵兵等[48]將低溫貯藏的馬鈴薯塊莖在25 ℃回溫處理20、30 d 后，發現鮮切的馬鈴薯褐變受到抑制，多酚氧化酶的活性降低，貨架期可保持12 d，感官品質良好。徐鑫[49]研究認為，25 ℃回溫12 h 后再進行切片處理是最好的，鮮切馬鈴薯片貨架期在2～4 ℃下可維持3 d。

4.5 復合處理

在鮮切馬鈴薯加工過程中，單純靠一種保鮮技術不能達到高效、優質的目的，因此多種保鮮技術的綜合應用，即復合處理，是目前發展的新方向。Putnik 等[50]研究認為，鮮切產品經抗壞血酸和檸檬酸處理，再結合氣調包裝（90.5% N2、7% O2、2.5%CO2），可使其貨架期延長至14 d。茶多酚是一種安全、健康、無害的生物保鮮劑，超聲處理屬于非熱物理加工技術，具有高效、節能、環保的優點。賈玉等[51]將2 種技術結合在一起，研究其護色的效果，結果表明，茶多酚溶液浸泡的鮮切馬鈴薯片，用300 W超聲處理6 min，可以降低多酚氧化酶和苯丙氨酸酶的活性，抑制丙二醛的產生，減緩褐變進程，延長鮮切馬鈴薯的貨架期。胡麗莎等[52]研究表明，在常溫（25 ℃）條件下，真空包裝的鮮切馬鈴薯的貨架期僅為3 d，而在4 ℃條件下為7 d，真空包裝結合低溫保存不僅抑制了鮮切馬鈴薯褐變，而且可以保持硬度和維生素C 含量。鮮切馬鈴薯經過真空包裝，通過隔絕氧氣可以減少微生物的繁殖，抑制有氧代謝，進而使馬鈴薯制品保持良好的品質。但是鮮切馬鈴薯在貯藏后期會通過無氧呼吸產生酒精，而真空包裝結合低溫貯藏的方式，可以抑制其無氧呼吸，延后酒精產生的時間，從而達到延長鮮切馬鈴薯貨架期的目的。

5 展 望

馬鈴薯成為第四大主食后，其加工業得到了迅速的發展，加工制品層出不窮。但是加工過程中的酶促褐變現象、貯藏期間產品的品質問題、產品上架的時間都會對產品的銷售和收益產生一定的影響。

針對鮮切馬鈴薯加工中存在的問題，今后重點的研究方向包括以下3 個方面：

一是加大抗褐變的馬鈴薯加工品種的培育力度，將傳統的雜交育種和分子生物學手段相結合進行遺傳改良。有了抗褐變的品種，就可以大大減少加工中各種保鮮劑的使用，在保證產品品質的同時，避免對人體造成傷害。

二是將多種保鮮技術結合起來，充分利用物理、化學、生物保鮮方法的優點，取長補短，在現有基礎上開發出新型的高效、安全的保鮮技術。新技術要求操作簡單，經濟適用，而且可以用于大規模的工業化生產中。

三是馬鈴薯清洗、去皮要能夠實現機器一體化，減少人工的投入，切分時要滿足不同的加工需求，在切分過程中盡量避免褐變現象的發生，以免對品質產生影響。