臭氧水處理對(duì)抑制鮮切馬鈴薯褐變的影響

董成(chéng)虎1，紀海鵬1，張慧傑2，高元惠1，賈凝1，張娜3，4，張曉軍1，陳存坤3，4，于晉澤1，*

（1.國(guó)家農産品保鮮工程技術研究中心（天津），農業部農産品貯藏保鮮重點實驗室，天津市農産品采後(hòu)生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津300384；2.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術學(xué)院，食品營養與安全省部共建教育部重點實驗室，天津300457；3.天津國(guó)嘉農産品保鮮生産力促進(jìn)有限公司，天津300384；4.天津市遠東冷藏設備制造有限公司，天津300384）

摘 要：鮮切馬鈴薯由于含有大量的酚類物質，存在去皮後(hòu)極易褐變的問題。爲探尋馬鈴薯初加工後(hòu)抑制褐變的綠色安全新技術，試驗選用臭氧水進(jìn)行清洗處理，通過(guò)分析與褐變相關的酶活、營養物質的含量和果實褐變症狀變化，研究不同濃度的臭氧水處理對(duì)鮮切馬鈴薯褐變的抑制效果。將(jiāng)鮮切的馬鈴薯置于4 組不同濃度的臭氧水溶液CK（0 mg/L）、T1（1.07 mg/L）、T2（1.61 mg/L）、T3（2.14 mg/L）處理10 min 後(hòu)于0 ℃貯藏。與CK 組相比，臭氧水處理組對(duì)馬鈴薯過(guò)氧化物酶和多酚氧化酶的活性均有良好(hǎo)的抑制作用。其中，以1.61 mg/L 濃度下臭氧水處理的去皮馬鈴薯的抑制褐變效果最明顯，并有效延緩與褐變相關的抗壞血酸過(guò)氧化物酶的活性，提高馬鈴薯亮度，維持馬鈴薯總酚含量和單甯含量處于較高水平。

關鍵詞：臭氧水；馬鈴薯；褐變；酶活；品質

馬鈴薯是一種(zhǒng)屬于茄科草本科的植物[1]，是僅次于玉米、稻谷和小麥的全球第四大糧食作物[2]。馬鈴薯含有豐富的營養，包括大部分的澱粉、糖、蛋白質以及18 種(zhǒng)氨基酸[3-4]。中國(guó)作爲馬鈴薯生産大國(guó)[5]，由于價格低廉，得天獨厚的生長(cháng)條件使馬鈴薯成(chéng)爲日常生活中一種(zhǒng)不可或缺的糧食。

馬鈴薯貯藏大多用冷藏[6]、輻射[7]、地窖[8]、貯藏窖[9]等方式，但近年來，由于鮮切果蔬新鮮、營養、方便等特點受到消費者喜愛[10]，因此多種(zhǒng)鮮切果蔬在貯藏保鮮方面(miàn)得到了廣泛研究，例如西藍花[11]、蘋果[12]、紫甘藍[13]、火龍果[14]等，鮮切果蔬的市場前景也變得越來越廣闊。鮮切馬鈴薯也被(bèi)人們廣泛應用[15]。對(duì)于貯藏鮮切馬鈴薯，多用塗抹植物激素[16-17]、真空包裝[18]、氣調保鮮[19]等方式進(jìn)行貯藏，由于它們複雜的操作性和昂貴的保鮮劑，在實際應用中無法廣泛推廣。而臭氧是一種(zhǒng)綠色、安全、活性高、半衰期短、易溶于水、易分解的殺菌劑[20-21]，它能(néng)有效的分解次生代謝物，減少生理代謝，抑制氧化酶活性[22]。臭氧對(duì)于食品的保鮮技術不斷發(fā)展[23]，尤其是在果蔬貯藏保鮮方面(miàn)應用廣泛[24]，已經(jīng)在櫻桃[25]、藍莓[26]、柿子[27]、雙孢菇[28]被(bèi)證實有積極的作用。臭氧具有高氧化力，有抑制微生物的生長(cháng)和殺菌的作用[29-30]，降低果蔬腐爛率，延緩果蔬的成(chéng)熟和老化。

因此本試驗選用臭氧水處理鮮切馬鈴薯。臭氧水保鮮馬鈴薯既可以減少營養流失，也可以抑制褐變，從而保證鮮切果品的外觀與品質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

馬鈴薯：市售，挑選成(chéng)熟度相同、大小均勻、無病害、無機械傷的馬鈴薯，運至國(guó)家農産品保鮮工程技術研究中心農業部農産品貯藏保鮮重點實驗室進(jìn)行處理。

磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉：天津市江天統一科技有限公司；乙二胺四乙酸二鈉、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇辛基苯基醚（TritonX-100）、愈創木酚：天津光複科技發(fā)展有限公司；過(guò)氧化氫、無水碳酸鈉：天津風船化學(xué)試劑科技有限公司；沒(méi)食子酸、福林酚、鄰苯二酚、鉻黑T：上海科豐化學(xué)試劑公司；所有試劑均爲分析純。

1.2 儀器設備

3-30 K 高速冷凍離心機：德國(guó)Sigma 公司；UV-1780 紫外可見分光光度計：日本島津公司；WR-18 色差儀：深圳威福公司。

1.3 方法

1.3.1 處理方法

選擇大小均勻，新鮮完整的馬鈴薯。洗淨表面(miàn)泥土與髒物，清洗時(shí)避免造成(chéng)機械損傷，去除表皮切成(chéng)3 cm 的正方形。分别置于濃度爲CK（0 mg/L）、T1（1.07 mg/L）、T2（1.61 mg/L）、T3（2.14 mg/L）4 個臭氧水梯度，處理10 min，貯藏于0 ℃環境下，每3 d 進(jìn)行取樣(yàng)，每個處理重複測定3 次，取平均值。

1.3.2 測定項目

1.3.2.1 色差

每個處理取10 個馬鈴薯定期用色差計測定色差，取平均值。

1.3.2.2 單甯含量

參照李家慶等[31]的方法，單位以%計。

1.3.2.3 總酚含量

參考曹建康等[32]方法測定，單位以mg/g 計。

1.3.2.4 抗壞血酸過(guò)氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性

參考曹建康等[32]的方法測定，單位以U/g·mF 計。

1.3.2.5 過(guò)氧化物酶（pexoxidase，POD）活性

參考曹建康等[32]的方法測定，單位以ΔOD470 nm/（min·g）計。

1.3.2.6 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性

參考Zheng X 等[33]的方法測定，單位以ΔOD420 nm/（min·g）計。

1.3.3 數據分析

數據采用SPSS 軟件進(jìn)行分析，并進(jìn)行差異顯著性分析，差異顯著性水平爲0.05，使用Origin 8.5 軟件作圖。

2 結果與讨論

2.1 不同濃度的臭氧水處理對(duì)馬鈴薯色差的影響

不同濃度的臭氧水處理對(duì)馬鈴薯色差的影響見圖1。

圖1 不同濃度的臭氧水處理對(duì)馬鈴薯色差的影響
Fig.1 Effect of ozone water treatment with different concentration on potato color difference

A 爲色差L*；B 爲色差a*。

色差是反映果蔬外觀品質的指标，果蔬越新鮮，色澤越光亮，褐變越小。L*值越大，表示亮度越高，褐變越小；反之，L*值越小，褐變越嚴重。由圖1A 可知，在整個貯藏期間，馬鈴薯的亮度呈下降趨勢。CK 組的亮度低于T1、T2 和T3 處理組。說(shuō)明臭氧處理可以保持馬鈴薯的色澤明亮。而且T2 處理組亮度一直高于T1 和T3 處理組，說(shuō)明T2 處理組的臭氧濃度可以較好(hǎo)的保持馬鈴薯的亮度，可能(néng)是由于1.61 mg/L 臭氧水處理更容易抑制與褐變有關的酶活，使馬鈴薯褐變程度降低，從而保持了馬鈴薯的亮度。

由圖1B 可看出，4 個處理的a*值随時(shí)間逐漸增加，說(shuō)明4 個處理組都(dōu)發(fā)生了不同程度的褐變。而對(duì)照組始終高于其他處理組，在最後(hòu)1 d 貯藏期，CK 組與其他處理組存在明顯的差異（P＜0.05），CK 處理組的a*值比T1 處理組高1.352，比T2 處理組高2.446，比T3 處理組高1.8，T2 處理組在貯藏期一直低于T1和T2 處理組，在劉曉燕等用臭氧對(duì)蓮藕護色的研究中有類似的結果[34]，說(shuō)明适當濃度的臭氧可以延緩馬鈴薯變質和水分流失，保持色澤。

2.2 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中單甯含量的影響

不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中單甯含量的影響見圖2。

圖2 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中單甯含量的影響
Fig.2 Effects of ozone water treatment at different concentrations on tannin content in potatoes

單甯又稱作蹂質，具有抗氧化和抑菌的作用，是一種(zhǒng)多酚類化合物，與氧氣發(fā)生氧化，使果蔬發(fā)生酶促褐變。由圖2 可得，雖然T2 處理組單甯的含量在貯藏期間高于其他處理組，但4 個處理組均具有先上升後(hòu)下降的的變化趨勢。這(zhè)在張琦等利用臭氧處理樹莓中也得出類似的結果[35]。單甯含量CK、T1 和T3 之間變化幅度較小，與T2 處理組有明顯的差異（P＜0.05），說(shuō)明1.61 mg/L 濃度的臭氧水對(duì)單甯含量的影響最大，而未經(jīng)臭氧水浸泡的CK 處理組單甯含量最少，說(shuō)明抗氧化能(néng)力也最差，褐變最爲嚴重。

2.3 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中總酚含量的影響

不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中總酚含量的影響見圖3。

圖3 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯中總酚含量的影響
Fig.3 Effects of ozone water treatment at different concentrations on total phenol content in potatoes

馬鈴薯中含量最豐富的抗氧化劑就(jiù)是總酚類化合物，總酚物質多儲存于馬鈴薯表皮中，但馬鈴薯果肉中少量總酚也能(néng)幫助馬鈴薯抗氧化，減緩褐變。經(jīng)過(guò)臭氧水處理冷藏後(hòu)。與對(duì)照相比，T1、T2 和T3 處理組的總酚含量均緩慢下降且處理組之間變化幅度較小，這(zhè)可能(néng)經(jīng)臭氧水處理過(guò)的馬鈴薯抗氧化能(néng)力增強，韓夢凡等也有類似的研究[36]。在第3 天，CK 處理組迅速下降，與其他處理組形成(chéng)顯著的差異，比T1、T2和T3 分别下降了0.12%、0.16%、0.15%，說(shuō)明未經(jīng)臭氧水處理過(guò)的鮮切馬鈴薯容易氧化，發(fā)生褐變。

2.4 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯APX 活性的影響

不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯APX 活性的影響見圖4。

APX 是植物活性氧代謝中一種(zhǒng)重要的抗氧化酶[37]，它可以清除果實組織内的過(guò)氧化氫，又促使維生素C 代謝，在果蔬體内中具有抗氧化的作用。從圖4可以看出，T2 處理組APX 呈先上升後(hòu)穩定的趨勢，CK處理組前期下降迅速後(hòu)期下降緩慢，T1 和T3 處理組下降速度比較緩慢。CK、T1 和T2 處理組APX 酶活下降可能(néng)是果蔬組織内活性氧含量有所下降造成(chéng)的。但CK 處理組APX 酶活一直低于其他處理組。這(zhè)跟總酚含量在貯藏期的變化趨勢類似。在貯藏第3 天，CK 處理組與T1、T2 和T3 處理組幅度變化最爲顯著（P＜0.05），可能(néng)由于未經(jīng)臭氧水處理的對(duì)照組抗氧化能(néng)力弱，活性氧積累較多，脂質過(guò)氧化嚴重，APX 逐漸失活。而T2處理組APX 活性水平始終最高，說(shuō)明1.61 mg/L 的臭氧水濃度對(duì)更有利于保持馬鈴薯中APX 的活性，在P.Boonkorn 等研究中也有類似的結論[38]。

圖4 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯APX 活性的影響
Fig.4 Effects of ozone water treatment at different concentrations on ascorbic acid peroxidase activity in potatoes

2.5 不同濃度臭氧水對(duì)馬鈴薯中POD 活性的影響

不同濃度臭氧水對(duì)馬鈴薯中POD 活性的影響見圖5。

圖5 不同濃度臭氧水對(duì)馬鈴薯中POD 活性的影響
Fig.5 Effects of different concentrations of ozone water on peroxidase activity in potatoes

POD 與植物抗衰老密切相關，是導緻果蔬褐變的主要因素之一[39]。它是果實中重要的抗氧化防禦酶，清除果實内的活性氧，與O2-發(fā)生歧化反應，生成(chéng)的H2O2和其他過(guò)氧化物，從而抑制褐變。由圖5 可知，CK 處理組的POD 酶活在整個貯藏期間一直處于較低水平，且在第15 天，顯著低于其他處理組（P＜0.05）。而T2 處理組的POD 酶活始終高于T1 和T3 處理組。這(zhè)可能(néng)是T2 處理組的臭氧濃度更有利于通過(guò)抑制PPO 的活性，阻止果實細胞内酚類物質的氧化來抑制褐變。從總體來看，4 個處理組均呈現先上升後(hòu)趨于平穩的趨勢。可能(néng)是在第3 天酶活達到峰值時(shí)，由于機械損失受到脅迫，抗氧化能(néng)力增強，到了貯藏後(hòu)期，果實适應了這(zhè)種(zhǒng)非生物脅迫，從而使果實的POD 酶活保持相對(duì)穩定。在梁芸志等[40]研究中，臭氧對(duì)黃瓜進(jìn)行，POD 酶活的變化也有類似的趨勢。

2.6 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯PPO 活性的影響

不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯PPO 活性的影響見圖6。

圖6 不同濃度臭氧水處理對(duì)馬鈴薯PPO 活性的影響
Fig.6 Effects of ozone water treatment with different concentrations on polyphenol oxidase activity in potatoes

馬鈴薯塊莖中大部分的亞細胞中都(dōu)含有PPO，這(zhè)種(zhǒng)酶是馬鈴薯在鮮切過(guò)程發(fā)生褐變主要因素之一，果實中多酚類物質及衍生物在PPO 的催化下形成(chéng)醌，與氨基酸發(fā)生反應氧化爲黑色素，導緻馬鈴薯褐變[28]。當果實處于逆境時(shí)，PPO 活性會(huì)顯著升高，保護組織防止受損[41]，由圖6 可知，4 個處理組随貯藏時(shí)間呈下降趨勢。同時(shí)，CK 處理組的PPO 酶活始終處于最高水平，與PPO 酶活在貯藏期間始終最低的T2 處理組存在顯著的差異（P＜0.05），這(zhè)可能(néng)是因爲CK 處理組自身抵禦系統薄弱，PPO 活性最高，更容易發(fā)生褐變。在貯藏期末，CK 處理組的PPO 酶活分别是T1、T2 和T3處理組的1.13 倍、1.82 倍、1.29 倍。在羅文靖等研究中PPO 酶活也有類似的變化[42]。

3 結論

以去皮馬鈴薯爲材料，探究臭氧水處理去皮馬鈴薯與褐變有關的酶和表觀特征之間的關系，以确定保持馬鈴薯品質的最适臭氧水濃度，抑制褐變。通過(guò)上述的數據表明，去皮馬鈴薯發(fā)生褐變與馬鈴薯的色差值，總酚、單甯、PPO、POD 和APX 含量密切相關。不同濃度的臭氧水對(duì)去皮馬鈴薯産生的褐變有不同程度的抑制效果。特别是T2 處理組的馬鈴薯展現了良好(hǎo)的貯藏品質特性，能(néng)有效的保持去皮馬鈴薯的外觀色澤，提高次生代謝物單甯和總酚的含量，抑制易催化氧化的PPO 的活性，促進(jìn)了與抗氧化有關的POD 和APX 的活性，消除過(guò)氧化氫和酚類物質。研究結果表明，臭氧水濃度爲1.61 mg/L 對(duì)去皮馬鈴薯的褐變抑制效果最佳。

從綠色保鮮的角度，臭氧無污染、無殘留、易于分解的特性對(duì)果蔬貯藏沒(méi)有副作用[10，43]，同時(shí)由于有效的消滅果實表面(miàn)的微生物和病毒，廣泛應用于農産品貯藏的領域。綜上所述，臭氧水在保鮮去皮馬鈴薯方面(miàn)具有較好(hǎo)的潛力，但不同濃度的臭氧水處理方式和适宜貯藏條件具有差異性，需要進(jìn)一步研究驗證。

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Effect of Ozonized Water Treatment on Inhibiting Browning of Fresh-cut Potatoes

DONG Cheng-hu1，JI Hai-peng1，ZHANG Hui-jie2，GAO Yuan-hui1，JIA Ning1，ZHANG Na3，4，ZHANG Xiao-jun1，CHEN Cun-kun3，4，YU Jin-ze1，*
（1.National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agriculture Product，Key Laboratory of Agricultural Product Storage and Preservation of the Ministry of Agriculture，Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products，Tianjin 300384，China；2.College of Food Engineering and Biotechnology，State Key Laboratory of Food Nutrition and Safety，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；3.Tianjin Guojia Agricultural Products Preservation Productivity Promotion Company，Tianjin 300384，China；4.Tianjin Yuandong Refrigeration Equipment Manufacturing Company，Tianjin 300384，China）

Abstract：Due to the large amount of phenolic substances，fresh-cut potatoes have a problem of browning after peeling.In order to explore the green safety new technology of inhibiting browning after initial processing of potato，this experiment used ozone water for cleaning treatment.The inhibitory effects of different concentrations of ozone water treatment on browning of fresh-cut potatoes were studied by analyzing the enzyme activities，nutrient content and fruit browning symptoms associated with browning.The fresh-cut potatoes were divided into 4 groups on average and treated with different concentrations of aqueous ozone solution CK（0 mg/L），T1（1.07 mg/L），T2（1.61 mg/L），T3（2.14 mg/L）for 10 minutes and then stored at 0 °C.The ozone water treatment groups had a good inhibitory effect on the activity of potato peroxidase and polyphenol oxidase com pared with the CK group.Among them，fresh-cut potatoes treated with ozone water at a concentration of 1.61 mg/L had the most obvious browning-inhibiting effect，and effectively delayed the activity of ascorbate peroxidase associated with browning，increased brightness，and maintained the total phenolic and tannin content at a high level.

Key words：ozone water；potato；browning；enzyme activity；quality

DOI：10.12161/j.issn.1005-6521.2019.24.016

基金項目：十三五重點研發(fā)（2016YFD0400903-05、2018YFF0213605-2）；天津市林果現代産業技術體系創新團隊（ITTFPRS2018009）；天津市科技計劃項目（17YFYZCG00010）；天津市自然科學(xué)基金青年項目（16JCQNJC14800）；天津市農業科技成(chéng)果轉化與推廣項目（201701100、201602090）；天津市農業科學(xué)院院長(cháng)基金（17014、17011）；貴州省科技計劃項目（黔科合成(chéng)果[2016]4035 号）

作者簡介：董成(chéng)虎（1981—），男（漢），助理研究員，碩士，研究方向(xiàng)：農産品保鮮與加工的研究。

*通信作者：于晉澤（1974—），男（漢），高級工程師，博士，研究方向(xiàng)：農産品加工與貯藏的研究。

引文格式：

董成(chéng)虎，紀海鵬，張慧傑，等.臭氧水處理對(duì)抑制鮮切馬鈴薯褐變的影響[J].食品研究與開(kāi)發(fā)，2019，40（24）：100-105

DONG Chenghu，JI Haipeng，ZHANG Huijie，et al.Effect of Ozonized Water Treatment on Inhibiting Browning of Fresh-cut Potatoes[J].Food Research and Development，2019，40（24）：100-105

收稿日期：2019-07-07