马铃薯(Solanum tuberosum L.)是我国重要的粮食作物之一,有着“地下苹果”的美名,营养物质丰富[1-2]。鲜切马铃薯作为初级马铃薯加工制品,在去皮、切分等过程中其细胞结构遭到破坏,从而加快了呼吸代谢速率,促使马铃薯失水而出现软化萎蔫现象[3-4]。另外,细胞受损后会导致质体破裂,从而使酶类如多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和过氧化物酶(peroxidase,POD)与由液泡破裂而释放的酚类物质接触,逐渐发生氧化生成醌,醌随后通过非酶促反应而聚合成褐色物质[5-6]。褐变的产生不仅影响鲜切马铃薯的感官品质及营养价值,还在一定程度上限制了马铃薯产业的发展[7-8]。因而,酶促褐变问题成为了马铃薯加工产业中棘手的问题。
近年,国内外主要采用化学、物理以及生物学方法来抑制鲜切马铃薯的酶促褐变,可以通过降低酚类化合物的合成、抑制氧化酶的活性以及增强抗氧化酶防御系统等方式控制或延缓酶促褐变的发生[9]。
化学方法具有成本低、操作简单等特点,目前一些化学护色剂,如柠檬酸、抗坏血酸、曲酸、L-半胱氨酸等在鲜切果蔬酶促褐变的抑制方面有所成效[10-12]。茶多酚(tea polyphenols,TP)是一种在使用剂量范围内,无毒副作用且安全性较高的天然护色剂,目前在新鲜果蔬保鲜领域有了一定的研究和应用[13-14]。郑丽萍等[15]研究了TP对鲜切山药的护色保鲜作用,结果表明,TP能有效保护细胞膜的透性和完整性,延缓鲜切山药的氧化速度。另外,张宇航等[16]将四季豆用含有TP的复合涂膜剂处理,结果表明处理组的四季豆贮藏期比对照组至少多10 d,感官品质得到了有效保护。
随着非热物理技术的发展,人们更加倾向于采用操作方便、低成本、高效率的非热物理技术,作为抑制鲜切果蔬、果汁、果酱等酶促褐变的手段。近年,超声波(ultrasound,US)作为新兴的非热物理技术,与传统的加工技术(热加工、化学加工)比较,具有环保性性能好、能量消耗低、时间成本低、工作效率高、无毒害等独特的优势,并且最大程度地保留了产品原有的风味品质和营养价值[17]。有学者研究表明,经US处理不会改变鲜切马铃薯L-酪氨酸、L-多巴胺等褐变底物的紫外红外吸收光谱和质谱特性,不会破坏底物的化学结构,但可改变PPO分子的空间结构而影响其活性[18-19]。王宁馨等[20]的研究表明,US处理可以抑制贮藏期鲜切马铃薯中的酚类物质的合成,并维持较低的PPO和POD活性,从而减缓了褐变程度。
由此可见,TP和US处理均能有效控制鲜切马铃薯的酶促褐变现象,从而延长贮藏时间。然而,目前就利用US辅助TP的方法来抑制鲜切马铃薯酶促褐变和护色保鲜的研究还没有报道。因此,本研究将利用US辅助TP(US-TP)处理鲜切马铃薯,以期达到抑制或延缓其在贮藏期的酶促褐变。试验以褐变指数(browning index,BI)、PPO、POD、苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)活性、总酚含量(total phenol content,TPC)及丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量为评价指标,分析其在贮藏期内的变化规律,系统评价US-TP处理对贮藏期鲜切马铃薯的抗褐变作用和护色效果,为鲜切果蔬酶促褐变的控制和质量保持提供理论依据。
马铃薯(云南丽薯6号):市售。
茶多酚(食品级):河南万邦实业有限公司;邻苯二酚(C6H6O2):合肥天健化工有限公司;L-苯丙氨酸:上海信裕生物科技有限公司;福林酚:福州飞净生物科技有限公司;愈创木酚、次氯酸钠、碳酸钠、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVPP)、乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、β-巯基乙醇:天津市大茂试剂厂;乙醇:天津市北辰方正试剂厂;三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA):萨恩化学技术上海有限公司。以上试剂均为分析纯。
NR110色差计:三恩时科技有限公司;SL518M型切片机:佛山市炊之王炊具有限公司;DGX-9073B-1电热鼓风干燥箱:上海福玛实验设备有限公司;752 N型紫外可见光分光光度计:上海仪电仪器分析有限公司;TGL-16M型台式高速冷冻离心机:湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;G300型超声波发生器:张家港市锐志超声科技有限公司。
1.3.1 鲜切马铃薯的制备
将马铃薯外表的泥土和污物去除干净后,用切片机将其切割成3 mm厚度、直径40 mm的片状,利用5%的NaClO溶液消毒2 min,备用。
1.3.2 鲜切马铃薯的护色处理
以表观色泽、BI值及PPO活性为检测指标,以鲜切样品(CK)为对照,考察单一处理(TP、US处理)和复合处理(US-TP)对鲜切马铃薯的护色效果。TP处理:取12片(约68.04 g)鲜切马铃薯置于2 000 mL 0.6 g/L TP溶液中浸泡6 min。US处理:取12片(约68.04 g)鲜切马铃薯置于2 000 mL蒸馏水的US处理装置中,在功率360 W下US处理6 min。US-TP处理:取12片(约68.04 g)鲜切马铃薯浸泡于含2 000 mL 0.6 g/L TP溶液的US处理装置中,在功率360 W下US处理6 min。待处理结束后将鲜切马铃薯置于不锈钢托盘(每盘6片)中,并用聚乙烯保鲜膜包好,于4℃下检测0、3 d后的表观色泽、BI值以及PPO活性。
1.3.3 贮藏试验
以鲜切样品(CK)为对照,研究US-TP(试验组)处理对贮藏期鲜切马铃薯生理生化指标的影响。将鲜切马铃薯置于不锈钢托盘(每盘6片)中,于4℃下贮藏12 d,取样间隔为3 d(重复3次),测定相关指标的变化,系统分析US-TP处理对贮藏期鲜切马铃薯的护色作用。
1.4.1 BI值的测定
利用NR110色差计测定贮藏期鲜切马铃薯的BI值变化。每一次测定前以标准白板(L*=97.06,a*=0.04,b*=2.01)对色差计进行校准,以 L*(白度值)、b*(黄度值)及a*(红度值)为测定指标,参考Badin等[21]的方法计算BI值。
式中:BI为褐变指数;L*为白度;a*为红度;b*为黄度。
1.4.2 PPO活性的测定
参考曹建康等[22]的研究测定PPO活性,并有所改动。称取鲜切马铃薯5 g,加入预冷磷酸缓冲液(pH 6.5、0.1 mol/L)10 mL,冰浴研磨成浆,在恒温(4℃)条件下离心(10 000 r/min、15 min),取上清液用于PPO活性的测定。分别吸取1.8 mL上述磷酸缓冲溶液和1 mL邻苯二酚溶液(20 mmol/L)溶液于试管中,再加入粗酶液0.5 mL构成3.3 mL的反应体系,于410 nm处测定吸光度(吸光度间隔30 s记录一次,记录时长3 min)。以单位粗酶液1 min内的吸光度增加0.01为一个活力单位(U/g)。另以0.5 mL磷酸缓冲液代替粗酶液按同样方法测定作为空白对照。
1.4.3 POD活性的测定
参照1.4.2内容进行粗酶液的提取。参考Terefe等[23]的方法测定POD活性。分别取磷酸缓冲溶液2.7 mL(pH 6.5、0.1 mol/L)、0.05% H2O2溶液0.2 mL及 2%愈创木酚溶液0.5 mL,再加入粗酶液0.1 mL构成3.5 mL的反应体系,于470 nm处测定吸光度(间隔30 s记录一次吸光度,记录时长3 min)。以单位粗酶液1 min内的吸光度增加0.01为一个活力单位(U/g)。另以0.1 mL磷酸缓冲液代替粗酶液按同样方法测定作为空白对照。
1.4.4 PAL活性的测定
参考Liu等[24]的方法,并稍作修改。10 mL PAL提取液(含 4 g PVPP、58 mg EDTA、35 μL β-巯基乙醇)中加入鲜切马铃薯5 g,冰浴研磨成浆,粗酶液即为离心30 min(10 000 r/min、4℃)后的上清液。试管中加入硼酸缓冲溶液(pH 8.8、50 mmol/L)3 mL和L-苯丙氨酸溶液(20 mmol/L)0.5 mL,再加0.5 mL粗酶液构成4 mL的反应体系,37℃水浴10 min及1 h后分别测其吸光度(290 nm)。以1 h内吸光度增加0.01为PAL的一个活性单位(U/g)。
1.4.5 总酚含量的测定
总酚含量参考Liu等[25]的方法,并稍作改动。15 mL 80%(体积比)乙醇溶液将5 g鲜切马铃薯快速研磨成匀浆,离心(10 000 r/min、4℃、15 min)后的上清液用于总酚含量的测定。分别吸取上清液0.2 mL和0.25 mol/L福林酚溶液1 mL于试管中静置3 min,再加入3 mL碳酸钠溶液(7.5 g/100 mL)混合形成4.2 mL的反应体系,于暗处反应1 h后在765 nm处测定吸光度。用mg/100 g表示鲜切马铃薯总酚含量,另以0.2 mL乙醇溶液代替上清液按同样方法测定作为空白对照。
1.4.6 MDA含量的测定
MDA含量测定参考Liu等[25]的方法,并稍作改动。5 g鲜切马铃薯在10 mL三氯乙酸溶液(100 g/L)中研磨,恒温(4℃)10 000 r/min离心15 min后得到MDA提取液。取3 mL 0.6 g/100 mL硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)和3 mL提取液在试管内混合,沸水中反应15 min,冷却至室温(20℃)后再次如上所述进行15 min离心,在450、532、600 nm处测定吸光度。并计算鲜切马铃薯的MDA含量(μmol/g),另以3 mL三氯乙酸溶液代替样液按同样方法测定作为空白对照。
1.4.7 数据处理与统计分析
试验结果取3次重复,2次平行试验的平均值,结果表示形式为平均值±标准偏差。应用IBM SPSS Statistics 26.0软件进行数据统计分析,采用Origin 2019绘图。
2.1.1 单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯表观色泽的影响
颜色是鲜切农产品重要的感官品质之一。单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯表观色泽的影响 见图1。
图1 不同处理对鲜切马铃薯表观色泽的影响
Fig.1 Effect of different treatments on surface color of fresh-cut potato
CK.对照组;US.超声波处理组;TP.茶多酚处理组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。
由图1可知,贮藏3 d后对照样品褐变明显,单一US处理样品出现轻微褐变,单一TP处理和US-TP处理样品均未发现明显褐变现象。且US-TP处理样品的表观色泽好于对照和单一护色处理(TP和US)的样品。
2.1.2 单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯BI值的影响
BI值可以较直观地反映鲜切马铃薯的褐变程度变化。单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯BI值的影响见图2。
图2 不同处理对鲜切马铃薯BI值的影响
Fig.2 Effect of different treatments on BI value of fresh-cut potato
CK.对照组;US.超声波处理组;TP.茶多酚处理组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图2可知,与对照相比,单一US、TP和US-TP处理有效地延缓了鲜切马铃薯在贮藏3 d后BI值的增加,特别是经US-TP处理后的鲜切马铃薯在贮藏3 d后BI值最低。这与2.1.1中图1鲜切马铃薯表观色泽的变化基本保持一致。
2.1.3 单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯PPO活性的影响
PPO活性变化直接影响鲜切马铃薯的酶促褐变程度。因此,控制PPO活性对保护鲜切马铃薯品质也极为重要。单一US、TP和US-TP处理对鲜切马铃薯PPO活性的影响见图3。
图3 不同处理对鲜切马铃薯PPO活性的影响
Fig.3 Effect of different treatments on PPO activity of fresh-cut potato
CK.对照组;US.超声波处理组;TP.茶多酚处理组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图3可知,无论是0 d还是贮藏3 d后的单一US、TP和US-TP处理,均能抑制鲜切马铃薯PPO活性,且均显著低于对照组(CK)(p<0.05)。这3种处理方式中经US-TP处理后的鲜切马铃薯PPO活性最低,抑制效果显著优于单一的护色处理(p<0.05),同时与对照组比较,其PPO活性降低了25.1%和32.7%。US-TP复合处理的作用机制可能与US处理过程中产生的空化作用和机械作用有关,这两种作用共同改变了PPO分子的高级结构,从而降低其酶活性[26]。
从上述结果可知,US-TP处理的鲜切马铃薯的表观颜色明显优于对照组和单一处理组(US和TP),同时其PPO活性也显著低于对照组和单一处理组(p<0.05),且贮藏3 d后的BI值显著低于对照组和US处理组(p<0.05)。综上在本研究中US-TP处理可以用于鲜切马铃薯的护色保鲜。
2.2.1 US-TP处理对贮藏期鲜切马铃薯表观色泽、BI值的影响
BI值指棕色的强度,可以较好地反映鲜切马铃薯褐变程度[27]。US-TP处理对贮藏期鲜切马铃薯表观色泽、BI值的影响见图4和图5。
图4 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内表观色泽的影响
Fig.4 Effect of US-TP treatment on surface color of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。
图5 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内BI值的影响
Fig.Effect of US-TP treatment on BI value of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图4可知,随着贮藏时间的延长,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯的表观色泽逐渐加深,但在贮藏第3天时,对照组鲜切马铃薯的表观色泽已明显褐变,而经US-TP处理的鲜切马铃薯仍保持较好的色泽品质。在贮藏9 d~12 d时,经US-TP处理的鲜切马铃薯表观色泽也出现了较为明显的褐变,但其褐变程度明显低于对照组样品。这表明US-TP处理可以延缓贮藏期鲜切马铃薯的褐变现象。
由图5可知,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯的BI值均呈上升趋势,这与图4中鲜切马铃薯的表观色泽变化趋势基本保持一致。但除贮藏0d外,3d~12d贮藏时间段内,US-TP处理的鲜切马铃薯BI值显著低于对照组(p<0.05)。在贮藏第12天,经US-TP处理的鲜切马铃薯BI值仍比对照组低16.1%,结合对图4的分析可知,其表观色泽明显好于对照组。由此可见,US-TP处理可以有效抑制或延缓贮藏期鲜切马铃薯的酶促褐变。
2.2.2 US-TP处理对鲜切马铃薯PPO活性的影响
US-TP处理对鲜切马铃薯PPO活性的影响见图6。
图6 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内PPO活性的影响
Fig.6 Effect of US-TP treatment on PPO activity of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图6可知,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯的PPO活性在贮藏期内均呈上升趋势,但US-TP处理组鲜切马铃薯的PPO活性均显著低于对照组(p<0.05)。特别是贮藏0~3 d时,US-TP处理组鲜切马铃薯保持了较低的PPO活性,且在贮藏第3天时与对照组相比下降了52.6%。
2.2.3 US-TP处理对鲜切马铃薯POD活性的影响
POD是一种抗氧化酶,具有清除植物体内自由基的特性[28]。US-TP处理对鲜切马铃薯POD活性的影响见图7。
图7 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内POD活性的影响
Fig.7 Effect of US-TP treatment on POD activity of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图7可知,对照组鲜切马铃薯POD活性呈上升趋势,而US-TP处理组POD活性呈先上升后下降趋势。贮藏0~3 d时,US-TP处理组和对照组的POD活性差异不显著(p>0.05),但贮藏 6 d~9 d时,US-TP 组显著高于对照组(p<0.05)。POD活性的上升有利于清除过量的过氧化氢,进而提高抗氧化能力,从而延缓鲜切马铃薯的酶促褐变[29]。这可能与US的空化作用和机械效应导致POD分子构象发生改变有关,因此在一定贮藏时间内POD可保持较高的酶活性。但随着贮藏时间的延长,POD分子空间结构仍可发生可逆变化,从而其活性也会改变[30],这可能是US-TP处理组鲜切马铃薯在贮藏第12天时POD活性下降的原因。因此贮藏第12天时,US-TP处理组鲜切马铃薯的POD活性显著下降(p<0.05)。
2.2.4 US-TP处理对鲜切马铃薯PAL活性和总酚含量的影响
2.2.4.1 US-TP处理对鲜切马铃薯PAL活性的影响
PAL是苯丙烷类代谢的关键酶,在植物体内次生物质代谢中起重要作用,涉及酚类化合物的合成以及诱导对细胞内活性氧的防御机制[26]。US-TP处理对鲜切马铃薯PAL活性的影响见图8。
图8 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内PAL活性的影响
Fig.8 Effect of US-TP treatment on PAL activity of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图8可知,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯PAL活性大体呈上升趋势,但经US-TP处理的鲜切铃薯的PAL活性始终显著低于对照组(p<0.05)。贮藏第12天时,US-TP处理组鲜切马铃薯与对照组比较,其PAL活性仍降了17.9%。贮藏0~3 d时,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯PAL活性上升幅度较大,这可能是由于PAL是一种创伤诱导酶,机械损伤会诱导鲜切果蔬PAL活性的上升[31]。众所周知,PAL与果蔬中酚类物质的合成和积累密切相关,它可诱导植物细胞催化生成酚类化合物,为酶促褐变反应提供底物[32-33]。因此,控制PAL活性对于延缓贮藏期鲜切马铃薯酶促褐变的发生具有重要意义。由图8可知,US-TP处理组PAL活性低于对照组,可见US-TP处理能有效抑制贮藏期间鲜切马铃薯的PAL活性。
2.2.4.2 US-TP处理对鲜切马铃薯总酚含量的影响
酚类化合物是酶促褐变的重要底物之一,而酚类化合物的合成和积累会加快鲜切果蔬表观色泽产生深度褐变现象[34]。US-TP处理对鲜切马铃薯总酚含量的影响见图9。
图9 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内总酚含量的影响
Fig.9 Effect of US-TP treatment on total phenol content in freshcut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图9可知,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯的总酚含量均呈先上升后下降趋势,但US-TP处理组的总酚含量始终显著高于对照组(p<0.05)。关于总酚含量的升高,可能是多种机理共同作用的结果。一方面,TP多为含两个以上邻位羟基的多元酚,在酶促反应中一部分TP代替了底物与PPO发生反应,但仍有大量的TP残留,继而使鲜切马铃薯总酚含量升高[29]。另一方面,US-TP处理促使PPO活性受到抑制,减少酚类化合物的消耗,促使其总酚含量高于对照组。
2.2.5 US-TP处理对鲜切马铃薯MDA含量的影响
MDA含量的高低通常表示细胞膜的损伤程度,含量越高,表示细胞的损伤程度越高[35]。US-TP处理对鲜切马铃薯MDA含量的影响见图10。
图10 US-TP处理对鲜切马铃薯贮藏期内MDA含量的影响
Fig.10 Effect of US-TP treatment on MDA content of fresh-cut potato during storage
CK.对照组;US-TP.超声波辅助茶多酚处理组。不同大写字母表示组间差异显著(p<0.05),不同小写字母表示组内差异显著(p<0.05)。
由图10可知,US-TP处理组和对照组鲜切马铃薯MDA含量均呈先下降后上升趋势,但US-TP处理组的MDA含量始终显著低于对照组(p<0.05)。贮藏第12天时,US-TP处理组的MDA含量仍然比对照组低41.9%,说明US-TP处理可以有效抑制鲜切马铃薯细胞的膜脂氧化程度,继而减少MDA的积累。FAN等[36]的研究表明,在226 W/cm2的US功率下处理10 min后,在贮藏15 d内鲜切黄瓜的MDA含量始终显著低于对照组样品,表明试验组的细胞膜完整性优于对照组样品。LI等[37]的研究表明,草菇在300 W的US功率下处理10 min后,在贮藏期内其MDA的生成得到了有效抑制,细胞膜的完整性仍然较好。另外,TP具有极强的清除细胞所产生的超氧自由基的能力,从而防止脂质过氧化作用的发生[29]。由此可见,在一定条件下,US和TP处理不会破坏植物细胞结构,有效抑制膜脂的氧化程度。同时,本研究进一步证明US和TP的协同作用可有效抑制膜脂的氧化,从而能降低MDA的生成,可有效延缓贮藏期鲜切马铃薯的酶促褐变。
马铃薯在去皮、切分过程中,由于受到机械性损伤而导致细胞结构的破损,从而加速了氧化酶类(PPO、POD等)对酚类化合物的氧化速率。另外,机械性损伤会诱导PAL活性的升高,继而促进贮藏期鲜切马铃薯酚类化合物的合成与积累,为氧化酶类提供更多的底物而加速酶促褐变进程[5,31]。在本研究中,US-TP处理显著降低了BI值、PPO和PAL活性,很大程度上减少了酶促褐变的发生,延长了鲜切马铃薯的货架期。US处理过程中产生的空化作用和机械作用,可能共同改变了氧化酶类分子的高级结构,从而降低其催化活性[26]。如Fan等[38]的研究表明,鲜切莴苣经US处理(20 kHz、17 W/L~29 W/L)10 min后,在贮藏 12 d内,其PPO活性始终显著低于对照组样品。另外,Qiao等[31]的研究表明,鲜切马铃薯在0.75 W/cm2的US功率下处理5 min后,在贮藏期(8 d)内其PPO和PAL活性始终显著低于对照组样品。TP是由多种化合物组成,其中一些酚类化合物与酶促褐变反应的底物结构类似,可与PPO分子活性中心的铜离子产生螯合作用,从而阻止黑色素的形成[39]。同时,US处理能增加TP溶液和鲜切样品的接触频率,从而增强TP与PPO分子活性中心铜离子的螯合能力,延缓了鲜切马铃薯的酶促褐变。
在本研究中,经US-TP处理的鲜切马铃薯在贮藏期内保持了较高的POD活性,这可能与US的空化作用和机械效应导致POD分子构象发生改变有关,也可能与TP能增强抗氧化酶(SOD、POD、CAT等)活性有关[30,40]。因此,US-TP处理可能会产生协同效应,进而贮藏期鲜切马铃薯保持了较高的POD活性。在贮藏0~12 d内,经US-TP处理的鲜切马铃薯总酚含量显著高于CK组样品。这可能与TP中部分酚类化合物与PPO分子产生螯合作用有关,从而减少了鲜切马铃薯中酚类化合物(L-酪氨酸)的消耗。MDA是膜脂过氧化程度的关键指标之一,MDA含量越低,表明细胞损伤程度越低,细胞完整性越好。在本研究中,US-TP处理能显著降低MDA含量,说明US-TP处理可以降低贮藏期鲜切马铃薯细胞组织的损伤程度,延缓酶促褐变的发生。
由于化学护色剂的成本低廉、使用便捷,多年来常作为鲜切果蔬的护色剂(保鲜剂)使用,但随着社会的发展,大众对健康和食品安全的关注度越来越高,一些化学护色剂的残留问题和安全问题饱受争议。TP作为一种生物保鲜剂,具有安全、健康、无害等优势,是未来用于鲜切果蔬护色保鲜处理的主要护色剂之一,具有较好的应用前景。同时,US作为一项非热物理加工技术,在鲜切果蔬的护色保鲜过程中得到了广泛应用,它与传统的食品加工技术比较,具有高效、节能、环保等优点。在本研究中,与单一的US或TP处理比较,US-TP处理能发挥各自护色保鲜的优势,也能产生协同效应,可通过降低PPO和PAL活性,减少酚类化合物的损失,降低MDA的生成,继而延缓贮藏期鲜切马铃薯的酶促褐变。
[1]关佳晨,蔡海龙.我国马铃薯生产格局变化特征及原因分析[J].中国农业资源与区划,2019,40(3):92-100.GUAN Jiachen,CAI Hailong.Analysis on the changes and reasons of potato production pattern in China[J].Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning,2019,40(3):92-100.
[2]李全宏,赵雅松,蔡同一,等.鲜切马铃薯褐变抑制效果研究[J].食品科学,2005,26(9):74-77.LI Quanhong,ZHAO Yasong,CAI Tongyi,et al.Study on the effection of prevent browing of fresh-cut potato[J].Food Science,2005,26(9):74-77.
[3]XIAO Q L,BAI X L,HE Y.Rapid screen of the color and water content of fresh-cut potato tuber slices using hyperspectral imaging coupled with multivariate analysis[J].Foods,(Basel,Switzerland),2020,9(1):94.
[4]GONG Y,WANG Q G,MA S,et al.Short-time water immersion inhibits browning of fresh-cut potato by enhancing antioxidant capability and tyrosine scavenging[J].Journal of Food Processing and Preservation,2019,43(11):e14168.
[5]HUANG W L,SERRA O,DASTMALCHI K,et al.Comprehensive MS and solid-state NMR metabolomic profiling reveals molecular variations in native periderms from four Solanum tuberosum potato cultivars[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2017,65(10):2258-2274.
[6]ZHOU F H,XU D Y,LIU C H,et al.Ascorbic acid treatment inhibits wound healing of fresh-cut potato strips by controlling phenylpropanoid metabolism[J].Postharvest Biology and Technology,2021,181:111644.
[7]俞颖强.鲜切马铃薯保鲜技术研究[D].杭州:浙江农林大学,2015.YU Yingqiang.The research of fresh-cut potato preservation technology[D].Hangzhou:Zhejiang A&F University,2015.
[8]公营,王庆国,孟庆昌,等.鲜切马铃薯褐变控制技术研究进展[J].食品安全质量检测学报,2019,10(19):6573-6578.GONG Ying,WANG Qingguo,MENG Qingchang,et al.Advances on the inhibition techniques of browning of fresh-cut potato[J].Journal of Food Safety&Quality,2019,10(19):6573-6578.
[9]黄彭,丁捷,胡晓敏,等.鲜切果蔬物理防褐保鲜的研究进展[J].园艺学报,2021,48(6):1217-1232.HUANG Peng,DING Jie,HU Xiaomin,et al.Advances in fresh-cut fruit and vegetables based on physical anti-browning technology[J].Acta Horticulturae Sinica,2021,48(6):1217-1232.
[10]范林林,赵文静,赵丹,等.柠檬酸处理对鲜切苹果的保鲜效果[J].食品科学,2014,35(18):230-235.FAN Linlin,ZHAO Wenjing,ZHAO Dan,et al.Effect of citric acid treatment on the quality of fresh-cut apple slices during storage[J].Food Science,2014,35(18):230-235.
[11]YAN S L,LUO Y G,ZHOU B,et al.Dual effectiveness of ascorbic acid and ethanol combined treatment to inhibit browning and inactivate pathogens on fresh-cut apples[J].LWT-Food Science and Technology,2017,80:311-320.
[12]张婷婷,蒲云峰,王雷,等.曲酸、抗坏血酸及柠檬酸对鲜切苹果褐变的影响[J].中国食品学报,2020,20(3):188-194.ZHANG Tingting,PU Yunfeng,WANG Lei,et al.Effect of kojic acid,ascorbic acid and citric acid on the browning of fresh cut apple[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology,2020,20(3):188-194.
[13]ZHANG H,QI R L,MINE Y.The impact of oolong and black tea polyphenols on human health[J].Food Bioscience,2019,29:55-61.
[14]王蔚,陈琳,王伟伟,等.茶多酚在日化产品中的应用[J].中国茶叶,2021,43(1):20-26,31.WANG Wei,CHEN Lin,WANG Weiwei,et al.Application of tea polyphenols in daily chemical products[J].China Tea,2021,43(1):20-26,31.
[15]郑丽萍,王皓,李玉玲.鲜切山药保鲜剂开发及应用效果研究[J].中州大学学报,2020,37(4):120-124.ZHENG Liping,WANG Hao,LI Yuling.Study on the development and application effects of fresh-cut yam preservatives[J].Journal of Zhongzhou University,2020,37(4):120-124.
[16]张宇航,王宝刚,邢淑婕.含茶多酚的壳聚糖涂膜对四季豆贮藏品质和生理生化特性的影响[J].食品安全质量检测学报,2015,6(6):2330-2336.ZHANG Yuhang,WANG Baogang,XING Shujie.Effect of tea polyphenol-incorporated chitosan coating on storage qualities and physio-biochemical characteristics of Phaseolus vulgaris L.[J].Journal of Food Safety&Quality,2015,6(6):2330-2336.
[17]CHEN F Y,ZHANG M,YANG C H.Application of ultrasound technology in processing of ready-to-eat fresh food:A review[J].Ultrasonics Sonochemistry,2020,63:104953.
[18]杨明冠.超声抑制鲜切马铃薯酶促褐变机理研究[D].泰安:山东农业大学,2015.YANG Mingguan.Mechanism of ultrasound inhibiting enzymatic browning of fresh-cut potato[D].Taian:Shandong Agricultural University,2015.
[19]杨明冠,朱传合.超声处理抑制鲜切马铃薯酶促褐变的机理研究[J].农产品加工,2016(6):1-5,8.YANG Mingguan,ZHU Chuanhe.Study on mechanism of ultrasound inhibiting enzymatic browning of fresh-cut potato[J].Farm Products Processing,2016(6):1-5,8.
[20]王宁馨,李坤,朱传合,等.超声处理对鲜切马铃薯褐变的影响[J].农产品加工(学刊),2014(11):1-4,11.WANG Ningxin,LI Kun,ZHU Chuanhe,et al.Effect of ultrasonic processing on browning of fresh-cut potatoes[J].Academic Periodical of Farm Products Processing,2014(11):1-4,11.
[21]BADIN E E,ROSSI Y E,MONTENEGRO M A,et al.Thermal processing of raspberry pulp:Effect on the color and bioactive compounds[J].Food and Bioproducts Processing,2020,124:469-477.
[22]曹建康,姜微波,赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版社,2007.CAO Jiankang,JIANG Weibo,ZHAO Yumei.Experiment guidance of postharvest physiology and biochemistry of fruits and vegetables[M].Beijing:China Light Industry Press,2007.
[23]TEREFE N S,TEPPER P,ULLMAN A,et al.High pressure thermal processing of pears:Effect on endogenous enzyme activity and related quality attributes[J].Innovative Food Science&Emerging Technologies,2016,33:56-66.
[24]LIU X,LU Y Z,YANG Q,et al.Cod peptides inhibit browning in fresh-cut potato slices:A potential anti-browning agent of random peptides for regulating food properties[J].Postharvest Biology and Technology,2018,146:36-42.
[25]LIU X,YANG Q,LU Y Z,et al.Effect of purslane(Portulaca oleracea L.)extract on anti-browning of fresh-cut potato slices during storage[J].Food Chemistry,2019,283:445-453.
[26]WU W J,GAO H Y,CHEN H J,et al.Combined effects of aqueous chlorine dioxide and ultrasonic treatments on shelf-life and nutritional quality of Bok choy(Brassica chinensis)[J].LWT-Food Science and Technology,2019,101:757-763.
[27]CHEN C,JIANG A L,LIU C H,et al.Hydrogen sulfide inhibits the browning of fresh-cut apple by regulating the antioxidant,energy and lipid metabolism[J].Postharvest Biology and Technology,2021,175:111487.
[28]HUYSKENS-KEIL S,EICHHOLZ-DÜNDAR I,HASSENBERG K,et al.Impact of light quality(white,red,blue light and UV-C irradiation)on changes in anthocyanin content and dynamics of PAL and POD activities in apical and basal spear sections of white Asparagus after harvest[J].Postharvest Biology and Technology,2020,161:111069.
[29]张宇航,王荣荣,邢淑婕.茶多酚在果蔬贮藏保鲜中的应用研究进展[J].食品研究与开发,2016,37(11):210-214.ZHANG Yuhang,WANG Rongrong,XING Shujie.Research progress on application of tea polyphenol in storage and preservation of fresh fruits and vegetable[J].Food Research and Development,2016,37(11):210-214.
[30]GUO Y T,WU B G,GUO X Y,et al.Ultrasonication and thermosonication blanching treatments of carrot at varying frequencies:Effects on peroxidase inactivation mechanisms and quality characterization evaluation[J].Food Chemistry,2021,343:128524.
[31]QIAO L P,GAO M,ZHENG J X,et al.Novel browning alleviation technology for fresh-cut products:Preservation effect of the combination of Sonchus oleraceus L.extract and ultrasound in fresh-cut potatoes[J].Food Chemistry,2021,348:129132.
[32]VOGT T.Phenylpropanoid biosynthesis[J].Molecular Plant,2010,3(1):2-20.
[33]CHENG S B,YU Y,GUO J Y,et al.Effect of 1-methylcyclopropene and chitosan treatment on the storage quality of jujube fruit and its related enzyme activities[J].Scientia Horticulturae,2020,265:109281.
[34]SUN Y,ZHANG W,ZENG T,et al.Hydrogen sulfide inhibits enzymatic browning of fresh-cut Lotus root slices by regulating phenolic metabolism[J].Food Chemistry,2015,177:376-381.
[35]程丽林,张长峰,王庆国.影响鲜切马铃薯褐变相关酶及底物的研究[J].现代食品科技,2017,33(1):106-111,118.CHENG Lilin,ZHANG Changfeng,WANG Qingguo.Study on the browning-related enzymes and substrates of fresh-cut potatoes[J].Modern Food Science and Technology,2017,33(1):106-111,118.
[36]FAN K,ZHANG M,JIANG F J.Ultrasound treatment to modified atmospheric packaged fresh-cut cucumber:Influence on microbial inhibition and storage quality[J].Ultrasonics Sonochemistry,2019,54:162-170.
[37]LI N,CHEN F M,CUI F J,et al.Improved postharvest quality and respiratory activity of straw mushroom(Volvariella volvacea)with ultrasound treatment and controlled relative humidity[J].Scientia Horticulturae,2017,225:56-64.
[38]FAN K,ZHANG M,BHANDARI B,et al.A combination treatment of ultrasound and ε-polylysine to improve microorganisms and storage quality of fresh-cut lettuce[J].LWT-Food Science and Technology,2019,113:108315.
[39]曾诗娴,赵孝玲,左进华,等.曲酸处理对娃娃菜采后褐变的影响[J].食品科学,2021,42(17):241-247.ZENG Shixian,ZHAO Xiaoling,ZUO Jinhua,et al.Effect of kojic acid treatment on postharvest browning of baby cabbages[J].Food Science,2021,42(17):241-247.
[40]侯冬岩,回瑞华,刘晓媛,等.红茶茶多酚及抗氧化性能测定[J].食品科学,2005,26(8):367-370.HOU Dongyan,HUI Ruihua,LIOU Xiaoyuan,et al.Determination of catechin in black teas and its antioxidation effect[J].Food Science,2005,26(8):367-370.
Study on the Anti-Browning Effect of Ultrasound-Assisted Tea Polyphenols on Fresh-Cut Potato during Storage
贾玉,张娟,宋小青,等.超声辅助茶多酚处理对贮藏期鲜切马铃薯的护色作用研究[J].食品研究与开发,2022,43(7):9-17.
JIA Yu,ZHANG Juan,SONG Xiaoqing,et al.Study on the Anti-Browning Effect of Ultrasound-Assisted Tea Polyphenols on Fresh-Cut Potato during Storage[J].Food Research and Development,2022,43(7):9-17.