果蔬的褐变及其控制方法
2022-12-01
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维普资讯 http://www.cqvip.com 食品保鲜 食品研究与开发 第22009卷第4期 8年4月 159===- 果蔬的褐变及其控制方法 刘红锦’,徐为民’,王静1l2,王道营’。诸永志’ (1.江苏省农业科学院农产品加工研究所,江苏南京210014;2.扬州大学食品科学与工程学院,江苏扬州225001) 摘要:果蔬贮藏和加工过程中的褐变是影响其品质的一个重要因素。褐变产生的因素较多,其中酶促褐变是果蔬 褐变的最主要原因,也是果蔬贮藏和加工品质保证的主要障碍。概述褐变产生的原因及其控制的方法。 关键词:褐变;机理;控制 BRUW I G MECHA ISM A D I HIBmON OF FRUI11s A D VEGE’IIABLES LIU Hong-jin ,XU Wei-min ,WANG Jing WANG Dao—ying ,ZHU Yong-zhi (1.Institute of A gricuhural Products Processing,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 21 0014, Jiangsu,China;2.School ofFood Science and Technology,Yangzhou University,Yangzhou 225001,Jiangsu,China) Abstract:Rapid browning during storage was the main problem resulting in restrictions on the fruits and vegeta- bles to long-distant markets.There were many reasoms of browning,the enzymetic browning was the mostimpor- tant,and it was the main handicap in processing and storage.The mechanism of enzymatic browning and meth— ods to control browning are summarized Key words:browning;mechanism;control 大多果蔬具有很强的季节性,为了保证果蔬较长 合物代谢衍生的产物。除了类黄酮外,多数酚类物质均 来自共同的前体——苯丙氨酸,其它部分由乙酰一CoA 经聚酮酐途径产生。 的供应期,各种各样的保鲜及加工方法应运而生。近年 来,随着国内生活水平的不断提高及生鲜连锁超市的 快速发展,鲜切果蔬已成为市场的消费热点。如何进一 酚类物质即是酶促褐变的重要底物,其种类繁多, 包括邻苯二酚(Jg茶酚)、绿原酸、咖啡酸、没食子酸等。 例如,Xiaolin Zheng等【 1对荔枝果皮褐变的研究表明, 褐变的主要底物是类黄酮和花色素苷,氧化成醌后通 过聚合浓缩而生成褐色的产物。在针对香蕉褐变底物 步保持果蔬产品的品质、延长其货架期,一直是国内外 果蔬采后研究的热门课题。 果蔬贮存加工过程中,褐变是普遍存在的难题,往 往引起产品品质下降,货架期缩短。褐变可分为非酶褐变 和酶促褐变:非酶褐变是指不需经酶催化而产生的褐变, 包括美拉德反应、焦糖化作用及抗坏血酸氧化等;而酶促 褐变是组织中的酚类物质在酶的作用下氧化成醌类,经 的研究中发现,其褐变的主要底物是多巴胺圆。另一项 研究表明,绿原酸是鲜切荸荠的主要褐变底物[31。 1.2与褐变相关的酶 多酚氧化酶(PPO)催化酚类物质的氧化。它在果 聚合而造成褐变。果蔬的褐变主要以酶促褐变为主。 我国果蔬的种植面积、果蔬总产量及消费量均居 蔬内以结合态和可溶态两种形式存在,在酶促褐变中 起主要作用的是可溶态。过氧化氢酶(POD)在H20 存在下催化某些酚类氧化。Xiaolin Zheng等【-1研究发 现,荔枝果皮中POD活性较高,在采后褐变中具有关 键作用。 世界之首,但在果蔬采后领域的研究与国外相比存在 很大的差距。本文通过果蔬褐变研究的最近进展,为国 内果蔬保鲜加工研究与生产实践提供参考。 1酶促褐变的物质条件 苯丙氨酸解氨酶(PAL)是催化酚类合成的关键 酶。抑制PAL活性,降低酚类合成,抑制果蔬褐变嗍。 1.3氧 1.1酚类化合物 植物组织内酚类物质含量丰富,主要是由碳水化 基金项目:江苏省科技攻关项目(编号BE2006315) 作者简介:刘红锦(1965一),男(汉),副研究员,本科,从事农畜产品 加工研究。 正常的果蔬是完整的有机体,具有天然氧的屏障 系统,多余的氧气被排斥在组织以外,机体不发生褐 变。果蔬受机械伤后,接触到氧的部位即出现褐变。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第卷第期 29 4 。。食品磷究与并发 疑氇氇岍^司7T,叉 食品保鲜 —= =160 2果蔬褐变的机理 对酶促褐变机理的研究,目前国内外比较接受的 是酚、酚酶的区域性分布假说。酚类物质和酶在细胞内 通过一系列膜系统实现区域化分布而不能直接接触。 切分、高温等胁迫条件引起膜系统的破坏,从而打破了 区域化分布,使酶和底物相互接触而引起果蔬褐变。 3果蔬褐变的控制方法 控制褐变的手段分为物理控制、化学控制和生物 技术。 3.1物理控制 3.1.1热处理 加热是最有效的杀酶方法。瞬时高温可在短时间 钝化酶的活性,抑制褐变。Mikal E.Saltveit等 2J发现莴笋 切分后24 h PAL酶活提高6倍到12倍,迅速发生褐 变,而在切分前4 h或切分后2 h 45 oC热处理90 S,则 可防止酶活升高,控制莴笋褐变。Julio G.Mary E.等[31在 芹菜茎切分后立即采用90 S,50 oC处理可最大程度降 低PAL活性,抑制褐变,而在切分后10 h处理则效果 不及前者的1/3。但热处理有严重不足之处。高温会刺 激并加速果蔬的呼吸作用,破坏营养,缩短货架期。因 此处理时间一般应少于2 min,并迅速冷却至0℃以下。 低温贮藏。低温下有效降低PPO活性,延缓呼吸 高峰的出现,控制果蔬褐变,延长货架期。Antonio Marrero141等在10℃下菠萝货架期为4 d,而在0℃下延 长到14 d。Shi—Ping Tian等『11实验证明3℃储藏荔枝在 降低总酚含量、抑制褐变方面有很好的效果。 3.1.2气调 通过改变贮藏环境的气体成分,减轻褐变,保持果 蔬采后品质。南于它具有保鲜期长、无污染等优点,在国 际上倍受关注。Thi Bich Thuy Nguyen等翻发现在10℃ 下,气体比例为12%0:、4%CO:可抑制香蕉中PPO和 PAL的活性,抑制褐变。V.H.Escalona等同使用厚度为 35 m的气调包装在0 oC下贮藏茴香14 d,后转为15℃ 贮藏3 d(气体成分6~7 kPaO:十10~12 kPaCO:),不仅冷 藏条件下茴香不发生褐变,在转入较高温度贮藏后也 有很好的延缓褐变的效果。Victor H等171也证实使用 5 kPaO2+15 kPaCO2在5℃下贮存28 d后转入15℃贮 存3 d,茴香仍保持较好的品质。Qun Shen等_81在10℃ 下采用0.04 mm的聚乙烯袋包装(2%0:、5%CO:、93% N:)贮藏竹笋,可明显抑制POD、PAL的活性及MDA的 合成。Antonio Marrero等邯笨低O:浓度至8%或更低并 提高CO:浓度至10%,可降低菠萝中酶的活性,同时 CO:浓度的提高也抑制了微生物的生长,延长货架期。 近年来发现,纯氧条件可维持果蔬内较高的ATP水平 从而保护膜完整l生,抑制褐变,与气调包装相比,可改善 因厌氧生物发酵引起的乙醇和乙醛的累积。Xuewu Duan等喂道贮存荔枝于纯氧中可显著降低褐变指数。 S.Limbo等_10也报道维持较高O:分压(接近100 kPa)可 有效抑制鲜切马铃薯片酶促褐变。 3.1-3可食膜 使果蔬内部维持相当于气调的高CO:低O:状态, 抑制褐变。它具有无色、无味和可食等优点,一般采用蛋 白质、油脂和多糖等材料,如纤维素基质、支链淀粉、乳 蛋白。Litao Peng等Ⅲ使用藻酸盐:果糖:水=1:0.4:7 1.5涂 膜,可显著抑制鲜切苹果片的褐变,延长货架期2周。 3.2化学控制 3.2.1亚硫酸盐 亚硫酸盐是传统的褐变抑制剂。但它破坏营养,使 组织软化并产生异味,且有害健康,美国FDA已对其 使用做出限制。因此寻找安全的亚硫酸盐替代品已成 为趋势,多糖的硫酸盐已被证明有抗褐变能力。 3.2.2 4一己基间苯二酚f4一HR) 作为新型抗褐变剂,是获得专利的芳香族抗氧 剂,已证实无系统性毒性。大量实验发现可抑制微生 物生长与果蔬褐变,延长贮藏期。Monsalve等『l2忮用 0.025%的4一HR浸渍苹果片,可保持30 d不明显褐 变。但4一HR浓度达到0.05%时将会有苦味产生。 Jos6A等『l31发现采用浓度为40 mg/kg~60 mg/kg的4一 HR处理芒果汁,PPO活性得到明显抑制,在3℃下贮 藏35 d仍保持芒果汁的黄色,在加入300 mg/kg半胱 氨酸混合处理时黄色更鲜明。Dong x_141也发现在 0.05%的ASA存在下,4一HR能更有效的抑制鲜切梨 的褐变。4-HR作为抗褐变剂的效果与贮藏温度有关, 当温度达35℃时其效果减弱。此外,4一HR作为新型抗 褐变剂,残留量的确定等仍需要大量相关工作。在抑制 虾类褐变上,一般认为残留量不应超过1 mg/kg。 3.2‘3 1一甲基环丙烯f1一MCP) 1-MCP是乙烯受体的竞争性抑制剂,延缓了组织 软化、衰老和褐变,且无毒、用量低。Eduardo V.de B.等旧 研究证明10℃使用(1 IXL/L)1一MCP熏蒸6 h可延缓芒 果和柿子的褐变。 3.2.4天然抑制剂 天然抑制剂更易被消费者接受,近年来成为研究 的热点。John Sh等『】61研究发现外源花青素可抑制采后 荔枝果皮脂质的过氧化反应,一定程度维持果皮组织 的膜完整性,减轻褐变。A.G.Ponce等㈣报道丁香精油、 茶树油能抑制莴苣等的POD活性,抑制褐变。 维普资讯 http://www.cqvip.com 食品保鲜 3.2.5酸处理 食品研究与开发 5l9-523 第22009卷第4期 8年4月 161===l・ 抗坏血酸及其衍生物:抗坏血酸还原醌类,阻止它 们转化为有色物质。它不太稳定。其稳定的衍生物如抗 坏血酸脂肪酸酯(如十二酸酯,葵酸,棕榈酸抗坏血酸 [21 Mikal E S.Wound induced changes in phenolic metabolism and tis— sue browning are altered by heat shock[J】.Postharvest Biology and Technology2000(21):61—69 【3】Julio G L V,Mary E Man ch,Reinaldo Campos-Vargas,et a1.Heat 酯)及抗坏血酸一2一磷酸盐也有很好的抗褐变作用。抗 坏血酸钙已广泛应用于抑制鲜切果蔬褐变,取得很好 shock reduces browning of fresh-cut celery petioles[J1.Postharvest Biology andTechnology2003(27):305-311 效果,但其缺点是价格较贵。柠檬酸可使酚酶反应体系 pH值降低而偏离最适pH值,同时络合铜辅基,抑制 PPO活性。一般pH值3.7~4.0的柠檬酸溶液即可有效 抑制PPO活性,控制果蔬组织褐变。但低浓度柠檬酸 对PPO有一定激活作用。草酸、曲酸、半胱氨酸和4一己 基间苯二酚相似,并优于谷胱甘肽。Xiaolin Zheng等【Ij 用2 mmol/L的草酸处理荔枝可明显降低褐变。Litao Peng等 耳认为4 mmol/L的水杨酸处理马蹄可抑制PPO 活性,减轻褐变。Yueming Jiang等 发现1%的HCL可 抑制荔枝中PPO的活性,延缓褐变。 3.2.6其它 一些络合物也是很好的褐变抑制剂,如EDTA。 Na+在较高浓度下所带电荷使酶蛋白发生了盐析,从而 抑制PPO活性,控制果蔬褐变。其有效浓度为10 g/kg~ 16 g/kg。Ca 也可抑制褐变,在G.A.Manganafist嘲实验中 提到,62.5 mmo]/L的氯化钙溶液可以较好抑制桃果实 的褐变,延长货架期,但更高浓度的溶液并不能带来更 好的效果。丙酸钙、乳酸钙等也具有同样的效果。NO短 时低剂量地熏蒸果蔬可抑制褐变。Xiaolin Zheng等【‘报 道使用10 g,L NO熏蒸苹果1 h,对抑制苹果褐变有 较好效果且无毒害。 3-3生物技术 通过对果蔬基因改良,选育抗褐变新品种,达到抑 制褐变的目的。目前较成功的是反义RNA。由于生物 技术可以免除繁琐的灭酶工艺,避免使用抗氧化剂带 来的潜在隐患,具有广阔的前景。 4展望 果蔬褐变是多种因素影响的复杂过程,目前对果 褐变机理已有了深刻的认识。控制褐变的方法在物理、 化学、生物技术等多方面展开。随着科学技术的不断发 展,运用高新技术更深层次的揭示褐变机理,采取更有 效的抑制褐变技术,将果蔬贮藏、加工提高到更高的水 平,已经成为可能。 参考文献: [1】1 Zheng Xiaolin,Tian Shiping.Effect of oxMic acid on control of postharvest browning of litchi fruit【J】.Food Chemistry,2006(96): [4】Antonio M,Adel A K.Optimal temperature nad modiifed atmosphere for keeping quality of fresh—cut pineapples[J】.Postharvest Biology and Technology 2O06(39):163-168 [5】 i B T N,Saichol K,Wouter G v D.Effect of modiifed 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Key words:high fat meal;functional lipid;stuctured rlipids 2005年我国食用油的总供给量为2 095.6万t, 内发挥着提供必需脂肪酸、脂溶性维生素供人体生长 人均可供给量为16.1 。而食用油的总消费量约为 1 850万t一1 900万t,人均年消费量为14.2 kg一14.6 kg。 居民人均食用油摄入量为41 g,d,其中植物油33 g,动 发育需要的重要作用。另外,现代许多研究显示某些油 脂是人类健康所必需的,具有一定的预防疾病效果。因 此,开发能部分代替传统食用脂肪又对人体健康有益 的“功能性油脂”成了油脂深加工领域研究的热点,结 物油9 g。远高于中国营养学会平衡膳食宝塔推荐摄入 油脂类25 g,d的标准。食用油脂已经出现了供给量高 于消费量的状况。另一方面,在我国居民中,与高膳食 脂肪相关的肥胖症、高血脂、高血压、脂肪肝等发病率 逐年递增。随着膳食脂肪摄人量增加中国各种慢性病 发生的几率也在逐步上升。慢性疾病给个人、家庭以及 社会带来了沉重的经济负担,已成为危及我国经济建 设的重大公共卫生安全问题。 因此,作为关系国计民生的重要生活和生产资料 构脂质就是其中的一类新脂质。 1结构脂质定义 严格意义上讲,结构脂质(sLs)是经化学或者酶法 改变甘油骨架上脂肪酸组成和(或者)位置分布、具特 定分子结构的三酰基甘油,即特定的脂肪酸残基位于 特定的位置。通常所说的结构脂质是指将短碳链脂肪 酸、中碳链脂肪酸中的一种或者两种,与长碳链脂肪酸 一之一的食用油脂的营养性已成了国内外油脂科技人员 和营养学家所关注的重点。至今为止,有关油脂的研究 大都集中于如何从食物中减少油脂摄入。然而,脂肪作 为食品中主要成分之一,在提供能量的同时,还在人体 作者简介:王瑛瑶(1978一),女(汉),副研究员,博士,主要从事粮油 深加工及新型产品开发研究。 起与甘油结合,所形成的新型脂质。这种新的脂质具 有天然脂肪的部分或全部性质,但在人体内消化、分解 释放能量比一般油脂少、且还具有保健功能,可最大限 度地发挥各种脂肪酸的生理功能和营养价值。 结构脂质不同于几种脂肪酸甘油酯的简单混合 物,而是将各种脂肪酸平衡组合达到提供理想、方便和 drochloric acid[J].Journal of Food Engineering,2004(63):147—151 【19]ManganarisGA,VasilakakisM、The effect ofpostharvestcalciumap— plication on tissue calcium concentration,quality attributes,inci一 dence of flesh browning and cell wall physic0chemica1 aspects of peach fruits[J】.Food Chemistry,2007(100):1385—1392 收稿日期:2007—08—14