鲜切果蔬的酶促褐变分析实验报告(果蔬酶促褐变的诱因及抑制方法)

 食品加工技术     |      2024-02-24

鲜切果蔬,又称轻加工果蔬或微加工果蔬、半加工果蔬、切切果蔬等,是指新鲜果蔬原料经过清洗、经去皮、修整、切割等,最后装入塑料薄膜袋或塑料托盘中,是用塑料薄膜包装供消费者即食或餐饮业使用的新型果蔬加工产品。

随着现代生活节奏加快,生活水平提高,人们更加注重自身健康,消费模式正在发生变化。传统的果蔬加工产品,由于缺乏果蔬在加工前的原有新鲜度,已经开始被消费者冷落,而新鲜、营养、方便、卫生、快捷的鲜切果蔬越来越受到消费者的青睐。深受消费者青睐,因而具有广阔的市场潜力。

但鲜切果蔬在加工过程中,由于细胞组织受损,容易发生褐变,造成风味不良和营养成分损失。因此,在鲜切果蔬加工中,控制褐变一直是研究热点。

一、鲜切果蔬褐变的原因

鲜切水果和蔬菜中发生的褐变包括酶促褐变和非酶褐变。主要的一种是酶促褐变,是多酚类物质在酶的催化下发生氧化而引起的。酶促褐变反应的发生需要三个条件,即酚类物质(底物)、酶和氧气。

在酶促褐变过程中,参与酚类物质氧化的酶主要是多酚氧化酶(PPO)。目前对多酚氧化酶的研究一致认为,多酚氧化酶几乎存在于所有植物中,是导致水果和蔬菜酶促褐变的主要酶;其次是过氧化物酶(POD),在过氧化氢存在下,能催化酚类和黄酮类化合物的氧化聚合,参与酚类物质的代谢,引起组织褐变。

此外,苯丙氨酸解氨酶(PAL)与酶物质的产生有关。鲜切果蔬加工时,切割可诱导苯丙氨酸解氨酶mRNA增加,从而增加PLA活性,催化酶类物质的合成合成。积累为PPO提供催化底物,从而促进酶促褐变。

2.酶促褐变的控制

酶促褐变是影响鲜切果蔬品质的重要原因之一。果蔬发生酶促褐变,除了导致产品变色外,还常常造成风味变差和营养成分损失。因此,为了保持鲜切果蔬的品质,延长其货架期,探索控制酶促褐变的方法,国内外研究人员进行了大量广泛的研究,提出了许多方法,可大致概括为:分为物理方法、化学方法、生物方法等。

1)物理法

低温处理

低温能有效抑制果蔬的呼吸强度和酶活性,降低体内各种生理生化反应的速度,延缓衰老和抑制褐变,延长果蔬的保质期。

热处理

热处理是近年来发现的控制鲜切果蔬褐变的新方法。热处理可以减少褐变,这与加热导致PPO失活有关。因此,PPO的热稳定性不高。一般温度高于40就会钝化。

气调包装(MAP)

主要控制包装环境中的氧气浓度,以有效控制鲜切果蔬在储存和流通过程中酶促褐变的发生。例如,传统上采用低氧(适宜氧气浓度为2%10%)和高二氧化碳(适宜浓度为10%20%)空气萎凋包装。鲜切莲藕在氧气2%、二氧化碳6%、5、相对湿度85%的环境下贮藏20天,可显着降低呼吸速率,减少水分流失,抑制褐变的发生。鲜切卷心菜在含5%10%氧气和5%15%二氧化碳的气调包装中,可延缓褐变的发生。

然而,为了抑制大多数鲜切产品的褐变,需要将氧分压控制在1kpa以下。例如,抑制生菜、桃片褐变的氧分压应控制在0.25kpa以内。但气调包装必须控制气体中各成分的含量。氧气过低或二氧化碳过高都会导致无氧呼吸,产生不良代谢反应和生理紊乱。近年来的研究表明,超常压高氧改性包装对于抑制一些鲜切果蔬的酶促褐变也有良好的效果。

可食性涂层处理

可食性涂膜处理是将可食性成膜剂涂在果蔬表面,形成涂层,使鲜切果蔬不受外界氧气、水分和微生物的影响,抑制呼吸作用,减少水分流失,降低采收率。褐变,从而延迟鲜切水果和蔬菜的成熟。减少果蔬组织的老化和腐败,提高产品质量和稳定性。目前最常用的可食性成膜剂有卡拉胶、黄原胶、海藻酸钠、多糖、蛋白质和纤维素衍生物等。同时,膜中还添加了抗氧化剂和抗褐变剂,如抗坏血酸——成型剂。柠檬酸、EDTA等更有效。

高压处理

高压加工是近年来食品中采用的灭菌措施。由于高压处理是在低温下进行的,因此最大限度地减少了产品营养成分和风味的损失。同时,通过高压处理可以使一些酶钝化。因此,高温处理被认为是钝化PPO的措施之一。达到控制果蔬褐变的目的。

放射线治疗

近年来的研究发现,放射处理可以防止一些鲜切水果和蔬菜褐变。鲜切生菜经过伽马射线辐射处理,与未经伽马射线辐射处理的鲜切生菜相比,不仅减少了产品中的微生物数量,而且大大抑制了其PPO活性。

2)化学法

通过添加酶抑制剂抑制PPO活性,控制酶促褐变反应,实现护色。目前在实际生产中,褐变抑制剂的主要应用有以下:

有机酸溶液处理

氧在酸性溶液中溶解度小,不仅能降低PH值和PPO活性,而且具有抗氧化作用。而且大部分有机酸都是水果和蔬菜的天然成分,效果比较好。常用的有柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸,以及抗坏血酸衍生物如异抗坏血酸、抗坏血酸磷酸酯和抗坏血酸三磷酸酯等,对褐变也有很多抑制作用,特别是与复合酸联合处理有较好的效果。据悉,1%柠檬酸和0.25%抗坏血酸对切片土豆、苹果褐变有较好的抑制作用。

氯化钠溶液处理

水果和蔬菜切割后,浸入一定浓度的氯化钠溶液中。由于氧在氯化钠溶液中的溶解度比空气中小,因此也能抑制组织褐变。

螯合剂处理

乙二胺四乙酸(EDTA)作为螯合剂,可与其他褐变抑制剂配合使用,有效抑制鲜切果蔬的褐变。

含硫AA处理

含硫的AA基团,如半胱氨酸,与酚类物质的氧化产物醌反应,生成无色稳定的化合物,从而阻止黑色素的形成,抑制鲜切水果和蔬菜的褐变。半胱氨酸能有效抑制土豆、苹果、生菜等鲜切水果和蔬菜的褐变。尤其是半胱氨酸与柠檬酸的组合(如:5%半胱氨酸+2%柠檬酸)效果最佳。

新抑制剂4-己基间苯二酚(4-HR)治疗

大量实验发现4-HR可以通过抑制PPO活性来控制褐变、延长贮藏期。其作用特点是:浓度低,无漂白作用。

钙盐处理

钙盐处理主要是防止仁果褐变。包括无机钙盐和有机钙盐(主要是:乳酸钙和抗坏血酸钙)。钙盐处理可以保持细胞膜的结构完整性,阻止底物与PPO的接触,延缓褐变的发生,增加组织的硬度。

天然植物提取物

某些植物汁液中含有天然活性成分,如蛋白酶、小分子肽等,具有抑制褐变的功能,因此可用于控制鲜切果蔬褐变的发生。蜂蜜、菠萝汁、食用大黄汁等天然提取物是鲜切果蔬有效的防褐变剂,可显着提高鲜切果蔬的保质期和安全性。

3)生物学方法

利用乳酸菌、酵母菌、霉菌等拮抗微生物,产生抗生素、细菌素、溶菌酶等次级代谢产物,可抑制或杀灭鲜切果蔬中的有害微生物,且具有较强的结合能力金属离子。具有较高的抗氧化性能,能有效抑制酶促褐变。

三、结论

鲜切果蔬由于其自身特性,更容易发生褐变,尤其是酶促褐变。因此,如何有效防止鲜切果蔬酶促褐变已成为国内外研究者的研究热点。

物理方法具有成本低、加工条件容易控制、受外界环境影响小、不破坏食品的营养结构和天然风味等优点。它们仍然是未来研究的主要方向。化学方法虽然效果较好,但仍存在药物残留。而损害果蔬风味和品质等,可作为辅助措施;生物方法仅限于某些果蔬品种,应用范围还不是很广泛,还需要解决一些技术问题。

目前,人们已经找到了多种有效的抑制酶促褐变的方法。随着科学技术的发展,将加大研究力度,更深层次地揭示褐变调控机制,提出更有效的抑制褐变的方法,从而推动鲜切果蔬产业更快发展。