L-半胱氨酸与壳聚糖复合处理对鲜切火龙果贮藏效果的影响

任文彬,黎铭慧

(仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东 广州 510225)

 

摘 要:以火龙果为材料,研究不同质量浓度L-半胱氨酸(L-Cys)与壳聚糖复合处理对鲜切火龙果贮藏效果及生理生化变化的影响。结果表明:在12℃的贮藏温度下,与对照组相比,0、0.2、0.5、0.8g/L L-Cys分别与15g/L的壳聚糖复合处理,对鲜切火龙果在贮藏期可溶性固形物、VC含量的下降,膜相对电导率、呼吸强度和质量损失率的上升都有一定的抑制作用,能较好地抑制多酚氧化酶(PPO),过氧化物酶(POD)的活性。其中0.5g/L L-Cys与壳聚糖配合处理的贮藏效果最好。

关键词:火龙果;鲜切;壳聚糖;L-半胱氨酸

 

Effect of Combined Treatments with L-Cys and Chitosan on Physiological Changes of Fresh-Cut Pitaya during Storage

 

REN Wen-bin,LI Ming-hui

(College of Light Industry and Food, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China)

 

Abstract:Fresh-cut pitaya was treated with chitosan alone or together with different concentrations of L-cysteine (0, 0.2, 0.5 g/L and 0.8 g/L) before storage at 12 ℃ to evaluate the effect of combined treatments with both preservatives on physiological changes of fresh-cut pitaya. Results showed that treatment with chitosan alone or in combination with L-cysteine at any of the concentration tested inhibited the reduction of total soluble solids and VC contents and the increase of relative membrane conductivity, respiration intensity and weight loss and effectively inactivated the activities of polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD). The optimal L-cysteine concentration for combination with chitosan that provided the best effectiveness for preserving fresh-cut pitaya was 0.5 g/L.

Key words:pitaya;fresh-cut;chitosan;L-cysteine

中图分类号:TS205.9 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2013)18-0317-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201318065

现代都市生活节奏不断加快,方便、卫生、健康的食品是越来越受到人们的青睐。鲜切果蔬正是具有这些特点,它是指将新鲜果蔬原料经过分级、整理、挑选、清洗、整修、去皮、切分、包装等一系列工序后, 用塑料薄膜袋或塑料托盘盛装外覆塑料薄膜包装, 供消费者直接食用或餐饮业使用的一种新型果蔬加工产品[1]。

鲜切果蔬在鲜切过程中会产生各种生理生化的变化,导致品质变劣,直接影响其货架寿命。研究者们在对苹果、梨、桃、杨梅、柑橘、猕猴桃、草莓、冬枣[2-9]等多种鲜切果蔬的保鲜研究中发现,壳聚糖或L-半胱氨酸处理对保持鲜切产品的品质,延长贮藏时间有较好的效果。

本实验在低温条件下,用壳聚糖和不同质量浓度的L-半胱氨酸(L-Cys)对鲜切火龙果进行复合处理,研究其在鲜切后产生的一系列生理生化指标的变化,为火龙果的鲜切保鲜技术提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

火龙果购自广州市海珠区滨江市场。

草酸、氯化钡、2,6-二氯酚靛酚钠盐、VC、无水磷酸纳、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、愈创木酚、氢氧化钡、壳聚糖、L-半胱氨酸(L-Cys)等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

DU730紫外-可见分光光度计 美国贝克曼库尔特有限公司;LX7-22B电动离心机 广州市正一科技有限公司;DDS-18A电导率仪 东莞市兴万电子厂。

1.3 方法

1.3.1 果实的处理

挑选大小,成熟度一致,外表完整无机械损伤的火龙果。先把火龙果切成厚度均匀的块状,随机将其分成5组。分别用0、0.2、0.5、0.8g/L的L-半胱氨酸溶液浸泡2min,晾干后再浸泡于15g/L的壳聚糖溶液(用10.0g/L柠檬酸溶液配制)中2min;对照组用10.0g/L柠檬酸溶液浸泡2min;分别将各组样品晾干后放入托盘中,用保鲜膜封好,放入12℃低温冰箱中贮藏,定期取样测定各项指标,各处理重复3次。

1.3.2 理化指标的测定

可溶性固形物含量:采用手持式折射仪测定;膜相对电导率:参考文献[10]采用电导仪测定;呼吸强度:采用静止法测定[11];质量损失率:采用称质量法[12]测定;VC含量:采用二氯酚靛酚钠滴定法[13]测定。

1.3.3 多酚氧化酶(PPO)活性的测定

参照Zauberman等[14]的方法,稍作修改。

取15g火龙果肉,适当解冻后加入15mL 0.1mol/L磷酸钠缓冲液(pH6.8),在冰浴条件下研磨匀浆后离心(4000r/min,10min),收集上清液备用。在6.7mL的反应体系中,加入4.4mL 0.1mol/L pH6.8的磷酸钠缓冲液,2.0mL 0.1mol/L的邻苯二酚(0.1mol/L pH6.8的磷酸钠缓冲液溶解)和0.3mL酶提取液,混匀后于37℃条件下反应,酶液加入后开始,在420nm波长处反应14min测定吸光度的变化,空白为0.1mol/L pH6.8的磷酸钠缓冲液(pH6.8)。以每分钟吸光度变化0.001为一个酶活力单位(U)。酶活性以U/g表示。重复3次。

1.3.4 过氧化物酶(POD)活性的测定

参照Srivastava等[15]的方法,稍作修改。取15g火龙果果肉,加入20.00mL 0.1mol/L pH6.8的磷酸钠缓冲液,在冰浴条件下研磨匀浆后离心(4000r/min,10min),收集上清液备用。6.2mL反应液中含有0.3mL 4.0%愈创木酚、0.3mL 0.46%过氧化氢、5mL 0.1mol/L pH6.8的磷酸钠缓冲液和0.6mL酶液,从加酶液后1min开始记录每分钟反应体系在470nm波长处的吸光度,在14min后开始测定。以每分钟吸光度变化0.01为1个酶活力单位(U)。酶活性以U/g表示。重复3次。

1.4 数据处理

数据和图用Excel进行分析和处理;各处理间比对用SAS 6.12软件进行Duncan多重分析。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖与L-Cys处理对鲜切火龙果可溶性固形物含量的影响

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图 1 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果可溶性固形物含量的影响

Fig.1 Effects of various treatments on soluble solid content of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

可溶性性固形物含量的高低,在一定程度上反映了贮藏过程中果实营养物质保留的多少[16]。由图1可知,鲜切火龙果随着贮藏时间的延长,可溶性固形物含量总体呈现下降趋势,与对照组相比,各处理组均能有效降低鲜切后火龙果中可溶性固形物的损失。但单独用壳聚糖的处理效果要略差于壳聚糖和L-Cys的复合处理效果;复合处理中壳聚糖+0.5g/L L-Cys的复合处理组在贮藏时间内对减少可溶性固形物的损失效果最好,48h时比0h的可溶性固形物含量仅减少2.20%。

2.2 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果膜相对电导率的影响

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图 2 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果膜相对电导率的影响

Fig.2 Effects of various treatments on relative membrane conductivity of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

相对电导率是反映细胞膜透性的重要指标,其值越大表示组织细胞膜受损害的程度越大。由图2可知,处理组在贮藏过程中相对电导率的上升明显小于对照组,但各处理组之间没有明显差异。其中壳聚糖+0.5g/L L-Cys的复合处理效果相对最好;这说明L-Cys+壳聚糖的复合处理能有效抑制膜脂过氧化,抑制细胞膜透性,但L-Cys质量浓度过高则可能会影响抑制效果。

2.3 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果呼吸强度的影响

呼吸强度是反应果蔬耐贮藏性的一个重要指标,降低呼吸强度有利于延长鲜切火龙果的贮藏期,延缓品质的变化。鲜切火龙果因切分受到机械损伤,引起呼吸强度增大,在48h内对照与处理组呼吸强度均成上升趋势,在36h出现呼吸高峰;单一壳聚糖处理和壳聚糖+L-Cys复合处理组与对照相比在贮藏各时间均能较好抑制呼吸强度的上升,这可能是由于处理组中壳聚糖的涂膜形成了一层保护膜,控制氧气的进入,从而减少了呼吸作用。其中壳聚糖+0.5g/L L-Cys的复合处理效果最佳,36h时呼吸强度增加3.33%,而对照增加了165%。

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图 3 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果呼吸强度的影响

Fig.3 Effects of various treatments on respiration intensity of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

2.4 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果质量损失率的影响

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图 4 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果质量损失率的影响

Fig.4 Effects of various treatments on weight loss ratio of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

鲜切火龙果因切分损伤除了使呼吸作用增强之外,另外失水也是导致其生理生化变化状态和贮藏效果不佳的因素之一。由图4可知,在贮藏期间,鲜切火龙果的质量损失率总体呈现上升趋势,但经壳聚糖与不同质量浓度L-Cys复合处理的样品质量损失率均低于对照组,前12h,壳聚糖、壳聚糖与L-Cys的复合处理组样品质量损失率均小于0.05%,12h后才开始缓慢上升,但上升率仍低于对照。这可能是由于壳聚糖的成膜性,在火龙果表面形成保鲜膜,抑制了火龙果的呼吸,故质量损失率降低。在复合处理组中壳聚糖+0.5g/L L-Cys的处理控制质量损失率效果更明显。

2.5 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果VC含量的影响

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图 5 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果VC含量的影响

Fig.5 Effects of various treatments on vitamin C content of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

VC含量是衡量火龙果营养价值的重要指标之一。由图5可知,鲜切火龙果随着贮藏期的延长,VC呈下降趋势。但是壳聚糖以及壳聚糖+L-Cys的复合处理与对照相比能有效控制VC下降趋势。其中壳聚糖+0.5g/L L-Cys复合处理的控制效果最佳,48h时VC含量为原来的83.56%,而对照仅为原来的57.53%。这可能是因为壳聚糖形成了有效的保护膜,防止营养成分的损失,同时L-Cys起到了一定的抗氧化作用,两者结合处理对VC含量的减少起到了有效的抑制效果。

2.6 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果PPO活性的影响

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图 6 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果PPO活性的影响

Fig.6 Effects of various treatments on PPO activity of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

PPO是引起果蔬产生酶促褐变,导致腐败变质的重要因素。由图6可知,在鲜切火龙果贮藏期间,PPO活性呈现先上升后下降的趋势,在36h出现一个峰值,随后开始下降。处理组在各个贮藏时段测得的PPO值均低于对照组,在36h时,经壳聚糖+0.5g/L L-Cys复合处理的样品PPO值最低为58U/g,仅为对照的69%;各处理对PPO活性的抑制效果分别是壳聚糖+0.5g/L L-Cys>壳聚糖+0.2g/L L-Cys>壳聚糖+0.8g/L L-Cys>壳聚糖。这可能是L-Cys作为一种抗酶促剂在鲜切火龙果PPO反应体系中起到了竞争性抑制作用的原因。孔维宝等[17]的研究也认为L-半胱氨酸并不是通过对PPO活性中心的结构性修饰,或是发生共价结合来抑制其活性,而是直接与其酶促反应产物——醌类物质结合生成无色的硫氢化合物,从而抑制褐变的发生。

2.7 壳聚糖与L-Cys复合处理对鲜切火龙果POD活性的影响

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图 7 不同质量浓度L-半胱氨酸对鲜切火龙果POD活性的影响

Fig.7 Effects of various treatments on POD activity of fresh-cut pitaya during storage at 12 ℃

POD是植物体内普遍存在的一种抗氧化酶,正常情况下,通过防御系统的抗氧化作用,可以消除过氧化自由基,保障膜系统的完整性,维持正常代谢[8],但另一方面可以利用H2O2释放出的O2氧化酚类物质,引发褐变的发生[18]。由图7可知,鲜切火龙果的POD活性随着贮藏期的延长而呈增长的趋势,但处理组在贮藏期各个时期的POD活性均低于对照组,48h内,抑制使POD活性上升效果最好的是壳聚糖+0.5g/L L-Cys的复合处理组,其POD活性仅上升了26.2%,而对照则上升了84.8%。这可能是壳聚糖形成的保护膜起到隔离与抗菌作用,而L-Cys发挥了较好的抑制褐变作用;两者结合处理鲜切火龙果对其POD活性起到了较好的抑制效果。

3 讨论与结论

鲜切果蔬因为其加工特点,受到的机械伤和外界危害尤为严重,导致其组织细胞生理功能变化剧烈,变质加速,货架期明显缩短;近几十年来,国内外研究者们研究了许多对鲜切果蔬的保鲜技术,主要有低温贮藏、气调贮藏、化学处理、可食性涂膜、热处理、辐射处理和臭氧处理等物理化学方法[19],都取得了一定的研究成果。随着人们对生活质量和食品安全的要求越来越高,在鲜切果蔬的保鲜方面,天然、安全、健康、环保的保鲜方法成为发展的一种新趋势。

壳聚糖是由几丁质脱乙酰化后产生的碱性天然多糖。因其天然、无毒、无害在食品贮藏保鲜方面有着广泛的应用。目前壳聚糖涂膜已在鲜切苹果[5]、猕猴桃[4]、杨桃[8]等水果的保鲜方面取得了较好的效果。从本实验的结果也可看出15g/L的壳聚糖处理在控制鲜切火龙果VC含量,可溶性固形物含量、酶活性等变化方面有一定的效果。

L-半胱氨酸(L-Cys)是一种天然的具有生理功能的氨基酸,在食品添加剂和医药等领域已有广泛的使用。在鲜切水果保鲜方面,前人对鲜切梨[9]、鲜切苹果[20]的研究表明L-Cys有着较好的保鲜效果。李粉玲[21]和张福平等[22]曾报道L-Cys能有效的抑制火龙果果肉、果皮中PPO活性。在本实验中也发现15g/L壳聚糖+0.5g/L L-Cys复合处理鲜切火龙果能最大程度的抑制其贮藏期PPO、POD活性,其效果要明显优于单独用壳聚糖的处理;但是经Duncan多重分析比较各处理与对照没有显著差异。在实验中,还发现不同质量浓度的L-Cys对鲜切龙果各项生理生化指标和酶活的影响程度不同,其中15g/L壳聚糖+0.5g/L L-Cys的复合处理效果最好,但是当L-Cys质量浓度增至0.8g/L则贮藏效果反而不佳。

本实验发现在12℃的贮藏温度下,48h后鲜切火龙果开始出现部分变质现象,特别是对照组变化明显。因此从营养、安全、健康的角度考虑36h是鲜切火龙果复合处理后较好的保藏时间。

综上所述,15g/L壳聚糖+0.5g/L L-Cys复合处理在36h的贮藏期内能有效抑制呼吸作用、营养成分的损失和PPO、POD活性。

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收稿日期:2012-08-04

基金项目:广东省科技计划项目(2009B020410007)

作者简介:任文彬(1979—),女,副教授,博士,研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail:rwbzk@126.com