低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响.pdf

南京农业大学学报():/.:./.收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目()作者简介:孟宪伟硕士研究生通信作者:郑永华教授博导研究方向为农产品加工与贮藏:.孟宪伟汤静王春飞等.低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响.南京农业大学学报():.():.低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响孟宪伟汤静王春飞陈逸婷金鹏郑永华(南京农业大学食品科学技术学院江苏 南京)摘要:目目的的 本文旨在研究低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间品质及抗氧化活性影响为低温等离子体处理在鲜切胡萝卜保鲜中的应用提供依据 方方法法 将鲜切胡萝卜用介质阻挡放电型低温等离子体在 下处理 于()下贮藏 定期取样测定其品质指标、多酚含量及抗氧化活性 结结果果 低温等离子体处理可抑制鲜切胡萝卜过氧化物酶活性的升高及木质素的积累延缓白变的发生同时显著抑制微生物的生长保持较高的抗坏血酸和总胡萝卜素含量 此外低温等离子体处理可提高鲜切胡萝卜贮藏前期超氧阴离子生成速率及过氧化氢含量提高苯丙烷代谢关键酶苯丙氨酸解氨酶()、肉桂酸羟化酶()及 香豆酸辅酶 连接酶()的活性以及绿原酸、咖啡酸等酚类物质含量和二苯基三硝基苯肼()自由基清除率 结结论论 低温等离子体处理可有效延缓鲜切胡萝卜品质劣变促进酚类物质积累增强鲜切胡萝卜的抗氧化能力关键词:鲜切胡萝卜低温等离子体品质总酚抗氧化活性中图分类号:.文献标志码:文章编号:()():.().()()()().:鲜切果蔬是指新鲜果蔬经分级、洗净、切分、包装等加工处理后的果蔬制品具备新鲜、卫生和营养等特点 随着现代生活节奏的加快及人们对天然、营养的追求越来越高消费者对鲜切果蔬的需求日益增加鲜切果蔬产业发展迅速 胡萝卜富含类胡萝卜素等营养物质具有预防夜盲症、干眼病及心血管疾病等功能且胡萝卜口感清脆、干物质含量高、切分后汁液损失少特别适合鲜切加工处理因此鲜切胡萝卜在鲜切果蔬市场中占据较大份额但鲜切胡萝卜在贮藏过程中存在因木质素含量增加而导致的白变现象及病原微生物滋生等品质劣变问题从而失去商品价值 为了延缓鲜切胡萝卜白变和抑制微生南 京 农 业 大 学 学 报第 卷物的滋生常采用物理和化学技术进行保鲜其中低温等离子体处理因具备安全、高效等特点得到研究人员的广泛关注低温等离子体()是一种气体经电离后产生臭氧、活性氧()、紫外线及活性氮()等活性物质的混合体被认为是第四态物质 作为一种新型绿色冷杀菌技术低温等离子体处理具有环保、高效和无残留等优点在食品保鲜中具有较好的应用前景 前人已对低温等离子体处理蓝莓、黄瓜和平菇等果蔬保鲜的作用进行了研究但主要集中在灭菌效果及对农药和真菌毒素的清除方面对果蔬活性成分含量及抗氧化活性的研究较少 果蔬鲜切加工造成的机械损伤会加速品质劣变但也会促进酚类、黄酮类等次生代谢物的合成为愈伤组织的形成提供物质基础 我们前期研究发现鲜切加工处理可提高哈密瓜、胡萝卜中多酚类物质的含量和抗氧化活性且切分损伤强度与酚类物质的合成积累呈正相关提高了其抗氧化能力和潜在的营养价值 如何通过加工和保鲜条件的控制在确保产品品质和安全性的基础上尽可能促进鲜切果蔬中多酚类等活性成分的积累和抗氧化活性的提高进而增强产品的营养保健功效已成为鲜切果蔬加工和保鲜技术研究的发展方向 近年来研究表明低温等离子体处理不仅可以有效抑制鲜切甜瓜、苹果、猕猴桃中微生物的生长还可进一步提高多酚类物质的含量增强其抗氧化活性但有关低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的研究还未见报道 因此本试验研究了低温等离子体处理对鲜切胡萝卜色泽和菌落总数等主要品质指标、总酚和主要酚单体含量及抗氧化活性的影响以明确低温等离子体对延缓鲜切胡萝卜品质劣变及提升营养价值的作用为低温等离子体技术在鲜切胡萝卜保鲜中的应用提供依据 材料与方法.试验材料以胡萝卜(.)品种新黑田五寸人参为试材选择外观规整、大小基本一致、新鲜、色泽深、无病虫害的胡萝卜立即运回实验室.试验方法将挑选好的胡萝卜用 次氯酸钠溶液消毒处理 去皮切分成丝状(长 、宽.、厚.)混匀后放入聚丙烯包装盒(体积 .每盒约 )中密封包装 我们前期研究了不同电压(、)和不同时间(、)低温等离子体处理(型低温等离子体发生器购于南京屹润等离子科技有限公司)对鲜切胡萝卜保鲜的效果发现 、低温等离子体处理的效果最佳 因此在本研究中我们选择该条件进行低温等离子体处理以不作任何处理作为对照 每次取样随机选取 盒样品一部分用于色泽和微生物指标的测定另一部分经液氮速冻后进行其他指标测定 经处理后的鲜切胡萝卜置于()下贮藏分别于、和 时取样.测定指标及方法.色泽测定 参考范腾等的方法并加以修改使用 色差仪(日本柯尼卡美能达公司)测定样品的、及 值用以下公式计算白度值():()/.木质素含量和过氧化物酶()活性测定 木质素含量测定参考 等的方法并稍做修改 取 冻样用 乙醇研磨离心后将沉淀用 乙醇溶液连续洗脱 次然后置于 烘箱中烘干至恒重加入 溴乙酰冰醋酸溶液进行复溶于 下保温 后加.终止反应最后用冰醋酸溶液定容至 作为待测液在波长 下测定其光密度值结果以 表示 活性参考曹建康等的方法测定.菌落总数测定 根据食品安全国家标准食品微生物学检验 菌落总数测定:.进行测定结果以()表示.抗坏血酸及总胡萝卜素含量测定 抗坏血酸含量参考游万里等的方法测定总胡萝卜素含量参考 等的方法测定 测定时均取 冻样结果用 表示.超氧阴离子()生成速率、过氧化氢()含量测定 生成速率参考曹建康等的方法测定结果以 表示含量测定时取 冻样用 .三氯乙酸()溶液研磨离心后收集上清液反应体系参照 等的方法结果以 表示 第 期孟宪伟等:低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响.苯丙氨酸解氨酶()、肉桂酸羟化酶()和 香豆酸辅酶 连接酶()活性测定 活性测定参照 等的方法测定 处光密度值变化 活性的测定参考 等的方法提取液与测定 时相同测定波长 处光密度值变化 活性测定参考 等的方法 以上酶活性的测定均根据蛋白含量反应体系结果以 表示.总酚、绿原酸、咖啡酸含量和 二苯基三硝基苯肼()自由基清除率测定 总酚含量测定参考朱惠文等的方法绿原酸、咖啡酸含量测定参照 等的方法并稍做修改 取 冻样用 的预冷甲醇研磨后离心收集上清液使用旋蒸仪 水浴下浓缩至 然后用 ()进行固相萃取收集洗脱液使用高效液相色谱仪(日本岛津公司)进行 分析 自由基清除率测定参考朱惠文等的方法.数据统计分析采用 、.和 .软件进行试验数据的处理、绘图和方差分析通过独立样本 测验分析指标的差异显著性以.表示差异达到显著水平.表示差异达到极显著水平 结果与分析.低温等离子体处理对鲜切胡萝卜色泽的影响由图 可知:鲜切胡萝卜贮藏期间 值逐渐增大低温等离子体处理组 值上升速度明显低于对照组 由图、可知:鲜切胡萝卜在贮藏期间、值均呈下降趋势低温等离子体处理延缓了、值下降 由图 可知:鲜切胡萝卜贮藏期间白度值逐渐增加低温等离子体处理显著抑制了白度值的增加 上述结果表明低温等离子体处理可以有效减轻鲜切胡萝卜白变的发生从而维持其外观品质图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间()、()、()值及白度值()的影响 ()()()()、分别表示相同的贮藏时间内低温等离子体处理组与对照组差异显著(.)或极显著(.)下同 (.)(.).低温等离子体处理对鲜切胡萝卜木质素含量及过氧化物酶()活性的影响如图 所示:贮藏期间鲜切胡萝卜木质素含量逐渐增加低温等离子体处理抑制了木质素含量的增加并在贮藏 后木质素含量显著低于对照组 如图 所示:鲜切胡萝卜 活性在贮藏期间呈现逐渐上升的趋势低温等离子体处理组的 活性在贮藏 后上升速度明显低于对照组并始终保南 京 农 业 大 学 学 报第 卷持相对较低的 活性 这些结果表明低温等离子体处理可通过抑制 的活性减少木质素的生成从而减轻白变的发生维持鲜切胡萝卜的商品价值图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间木质素含量()及过氧化物酶()()活性的影响 ()()().低温等离子体处理对鲜切胡萝卜菌落总数及抗坏血酸、总胡萝卜素含量的影响随着贮藏时间的延长鲜切胡萝卜菌落总数逐渐增加低温等离子体处理显著抑制了菌落总数的上升(图)鲜切胡萝卜在贮藏期间抗坏血酸含量不断下降低温等离子体处理减缓了其下降速度含量始终高于对照组(图)由图 可知:总胡萝卜素含量在贮藏期间呈下降趋势低温等离子体处理可显著延缓总胡萝卜素含量的下降 这些结果表明低温等离子体处理能显著抑制鲜切胡萝卜微生物的生长维持较高的抗坏血酸及总胡萝卜素含量从而延长货架期图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间菌落总数()及抗坏血酸()、总胡萝卜素含量()的影响 ()()().低温等离子体处理对鲜切胡萝卜 生成速率和 含量的影响如图 所示:鲜切胡萝卜 的生成速率在贮藏期间呈先升后降的趋势低温等离子体处理在贮藏前期促进了 的生成但在 后处理组的 生成速率显著低于对照组 如图 所示:含量变化与 生成速率的变化趋势类似低温等离子体处理在贮藏前期显著促进了 的积累并在 达到峰值但在贮藏后期对 含量变化没有显著影响.低温等离子体处理对鲜切胡萝卜苯丙氨酸解氨酶()、肉桂酸羟化酶()和 香豆酸辅酶 连接酶()活性的影响 如图 所示:鲜切胡萝卜贮藏期间 活性呈上升趋势低温等离子体处理可显著促进 活性的上升在贮藏期间处理组 活性显著高于对照组 活性在贮藏期间呈现先升后降的趋势低温等离子体处理组的 活性高于对照组在贮藏 后具有显著差异 活性变化趋势与 相似低温等离子体处理组 活性明显高于对照组 上述结果表明低温等离子体处理提高了苯丙烷代谢关键酶、及 的活性从而促进酚类物质的合成积累 第 期孟宪伟等:低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间 生成速率()和 含量()的影响 ()()图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间苯丙氨酸解氨酶()、肉桂酸羟化酶()和 香豆酸辅酶 连接酶()活性的影响 ()()().低温等离子体处理对鲜切胡萝卜总酚、酚单体含量及 自由基清除率的影响如图 所示:贮藏期间鲜切胡萝卜的总酚含量呈上升趋势低温等离子体处理可显著促进总酚含量的上升在贮藏 后总酚含量达到.是对照组含量的.倍 低温等离子体处理可显著促进绿原酸和咖啡酸含量的上升在整个贮藏期间处理组的绿原酸和咖啡酸含量显著高于对照组(图、)如图 所示:贮藏期间鲜切胡萝卜 自由基清除率变化趋势与总酚含量变化类似低温等离子体处理显著促进了 自由基清除率的上升在贮藏 后处理组 自由基清除率比对照组高.这些结果表明低温等离子体处理显著促进了鲜切胡萝卜多酚类物质的合成积累从而使鲜切胡萝卜具有更高的抗氧化能力和潜在的营养价值 讨论胡萝卜经切分处理后由于丧失表皮的保护及内部结构遭到破坏白变相关酶与底物反应加快木质素含量逐渐增加导致白变加快同时汁液外溢为微生物繁殖提供了充足的营养从而丧失商品价值因此抑制表面白变及微生物滋生是鲜切胡萝卜保鲜的关键 催化木质素单体发生聚合反应生成木质素在木质素合成过程中起关键作用 研究表明木质素的积累与鲜切胡萝卜白变程度密切相关采用 和 处理可显著降低 活性抑制木质素的积累从而减轻鲜切胡萝卜的白变 本研究发现低温等离子体处理可显著抑制鲜切胡萝卜 活性延缓木质素含量和白度值的上升减轻白变的发生但低温等离子体处理抑制 活性的机制仍不清楚 前人研究发现低温等离子体处理可显著降低鲜切苹果、马铃薯多酚氧化酶()的活性减轻褐变发生其原因可能是等离子体中的、等活性物质会对 活性中心产生氧化并对其二级结构进行修饰从而抑制其活性 因此低温等离子体南 京 农 业 大 学 学 报第 卷图 低温等离子体处理对鲜切胡萝卜贮藏期间总酚()、绿原酸()和咖啡酸含量()及 自由基清除率()的影响 ()()()()处理是否也通过对 产生氧化修饰从而抑制其活性尚有待进一步研究证实 鲜切果蔬中微生物的种类、数量决定着货架期及食用安全性研究发现鲜切胡萝卜表面主要存在嗜中温型细菌和乳酸菌等微生物 低温等离子体中的、等活性物质可对微生物的脂质、蛋白质及 等产生氧化作用从而导致微生物死亡 张志伟等发现等离子体处理可有效灭杀鲜切胡萝卜表面的金黄色葡萄球菌提高鲜切胡萝卜的食用安全性 低温等离子体处理也可显著抑制鲜切火龙果和芒果微生物生长延长货架期 本研究发现低温等离子体处理可有效抑制鲜切胡萝卜微生物生长从而维持其安全品质 因此低温等离子体处理在鲜切胡萝卜保鲜中具有较好的应用前景切分处理造成的机械损伤会加速鲜切果蔬的品质劣变但同时会刺激机体产生防御反应合成积累多酚类等次生代谢物质以抵御损伤胁迫 近年来研究表明切分处理会促进鲜切果蔬、等 的产生而 可作为第二信使参与机体对机械损伤的防御反应在鲜切果蔬酚类物质合成积累中起到重要作用 等研究发现经切分处理后的火龙果中 和酚类物质的含量均明显增加且切分损伤强度越大 产生越多酚类物质合成关键酶 的活性越高进而合成积累了更多的酚类物质 进一步的研究发现采用 产生抑制剂处理可抑制鲜切胡萝卜和火龙果 的产生同时抑制了 活性和酚类物质的积累而采用 产生诱导剂处理则促进了 活性和酚类物质积累 研究表明低温等离子体处理可促进鲜切火龙果和草莓 产生、活性和酚类物质合成积累提高产品的抗氧化活性 在本研究中低温等离子处理提高了鲜切胡萝卜贮藏前期 生成速率和 含量促进了 产生提高了酚类物质合成关键酶、和 活性从而合成积累更多的绿原酸、咖啡酸等酚类物质增强了鲜切胡萝卜的抗氧化能力 这些结果表明低温等离子体处理通过促进 的产生诱导鲜切胡萝卜多酚类物质的合成积累但其分子机制有待进一步研究综上低温等离子体处理可有效抑制鲜切胡萝卜在()贮藏条件下 活性及木质素的积累延缓抗坏血酸及总胡萝卜素含量的下降减缓白变发生维持较好的感官和营养品质同时低温等离子体处理可有效抑制微生物的生长延长产品货架期 此外低温等离子体处理可促进鲜切胡萝卜 产生提高苯丙烷代谢关键酶、及 的活性促进绿原酸、咖啡酸等酚类物质的合成积累使鲜切胡萝卜在贮藏期间保持更高的抗氧化活性从而提高鲜切胡萝卜潜在的营养价值 第 期孟宪伟等:低温等离子体处理对鲜切胡萝卜品质及抗氧化活性的影响参考文献:胡叶静李保国张敏等.鲜切果蔬保鲜技术及方法研究进展.食品与发酵工业():.():().王娇杨得草.鲜切果蔬保鲜技术研究进展.现代食品():.():().于皎雪胡文忠赵曼如等.鲜切胡萝卜保鲜技术研究进展.食品工业科技():.():().范腾董海洲王兆升.海藻酸钠复合涂膜对鲜切胡萝卜白变的影响.食品与发酵工业():.():().:.赵蕾胡文忠刘文玲等.处理对鲜切胡萝卜生理生化变化的影响.食品与发酵工业():.():().:.:.():.():.孙艳张志伟王世清.常压低温等离子体对黄瓜表面大肠杆菌杀菌效果及品质的影响.粮油食品科技():.():().:.周煜蔡瑞岳田利等.低温等离子体在食品中杀灭微生物与降解真菌毒素研究进展.食品研究与开发():.():().邵文俊胡文忠姜爱丽等.鲜切果蔬次生代谢产物合成的研究进展.食品工业科技():.():().游万里汤静李甜荣等.切分方式对鲜切哈密瓜品质和活性成分含量的影响.食品科学():.():().:.():.:.():.:.():.曹建康姜微波赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导.北京:中国轻工业出版社.:().():.南 京 农 业 大 学 学 报第 卷 .():.():.():.:.():.朱惠文汤静金鹏等.贮藏温度对鲜切胡萝卜品质及总酚和 氨基丁酸含量的影响.食品科学():.():().():.:.龙国辉武鹏雨付嘉智等.过氧化物酶调控木质素合成研究进展.现代农业科技():.():().:.:():.():.:():.张志伟.常压低温等离子体对鲜切胡萝卜表面金黄色葡萄球菌的杀菌效果及品质影响.粮油食品科技():.():().().:.:.李甜荣汤静祝竞芳等.氯化钙处理对鲜切火龙果品质及 氨基丁酸积累的影响.南京农业大学学报():.:./.():().:.:.():.责任编辑:范雪梅