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(1.四川省农业科学院农产品加工研究所,四川成都 610066; 2.四川省农业科学院土壤肥料研究所,四川成都 610066)

鲜切马铃薯是指鲜薯在冷链条件下经过原料分选、去皮、切分、清洗杀菌、包装等加工处理后进行销售的加工产品[1]。马铃薯鲜切加工后极易发生褐变、软化和腐烂等现象,其中切口部位褐变是发生最快且最易影响外观商品性的品质劣变现象之一[2],在生产中需加以控制。近年来,国内外众多学者围绕鲜切马铃薯的抗褐变开展了大量研究,开发出多种物理[3]和化学[4]的抗褐变保鲜方法。但在实际生产中发现,众多抗褐变方法在操作便捷性、成本控制及食品安全等方面均存在一定制约因素,且不同保鲜方法对于加工品种的应用效果存在差异[5]。此外,适宜的原材料也是决定加工产品品质的重要因素,不同品种在外观、理化和营养品质等方面均存在较大差异[6],而切分后其褐化及内在营养品质动态变化也不尽相同[7]。Cabezas等[8]比较了冬季马铃薯品种鲜切后的性能,发现各品种在成分和褐变敏感性方面存在显著差异,发现Marabella和Agata是最适合作为鲜切加工的品种。马玉荣[9]就采用的4个马铃薯品种研究得出,褐色马铃薯(Pacific Russet)极易褐变,加州白马铃薯(Zuckerman Produce Inc.,Stockton CA)最不易褐变。可见,不同地点的主栽马铃薯品种不同,其相应的褐变特性也不一致,即使同一品种在不同生态条件下栽培后的品质也存在差异[10]。

四川省是全国重要的马铃薯主产区,其中川中丘陵区主要是冬作马铃薯,占全省马铃薯比例为16.5%。因此,本研究以10个四川省川中丘陵区冬作马铃薯主栽品种为研究对象,基于对马铃薯鲜切加工适宜性品种的筛选与评价为目标,重点开展不同马铃薯品种鲜切加工后贮藏过程中的抗褐变特性等外观品质评价,以期为筛选鲜切加工区域性优势品种,指导加工生产过程中专用型优质品种原料的选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试的10个品种马铃薯原料 由四川省农业科学院土壤肥料研究所位于金堂县竹篙镇的马铃薯示范基地统一生产,2017年12月26日播种,2018年5月13日统一收获,供试品种包括川芋10号、川芋117、川芋16、川芋18、川芋50、川芋802、川芋彩1号、费乌瑞它、中薯2号和青薯9号;聚乙烯吡咯烷酮K30(≥95%)、十二水磷酸氢二钠(≥99.5%)、磷酸二氢钾(≥99.5%) 分析纯(AR),成都市科隆化学品有限公司;领苯二酚(≥99.5%) 分析纯(AR),上海麦克林生化科技有限公司。

CR-400色差仪 日本Konica Minolta 公司;TA-XT Plus质构仪 英国SMS公司;Synergy HTX多功能酶标仪 美国BioTek公司;Centrifuge 5424R冷冻离心机 德国Eppendorf公司;TW-802蔬菜切片机 台湾天烨食品机械集团。

1.2 实验方法

1.2.1 鲜切马铃薯片的制作 选择大小一致、无病虫害、无机械损伤的马铃薯为试材。原料采摘后于4 ℃避光贮藏备用。试验测试前每品种随机取出20个薯块,清水洗净后置于室温下平衡24 h,之后采用50 mg/L次氯酸钠溶液表面清洗杀菌2 min后晾干。每个薯块去皮去芽眼,采用蔬菜切片机切3～4 mm薄片,每品种随机取5片马铃薯片装入带盖食品塑料托盘中于(23±0.5) ℃室温下贮藏。测试时每个品种每天取样4盒,共连续测试5 d(第0、1、2、3、4 d),加工处理当天记为第0 d。

1.2.2 总体感官评定与色差测定

1.2.2.1 总体感官评定 由5人组成评价小组于每日取样后进行打分评价,每品种重复评定4盒。总体感官评定标准为:9分为极好;7分为较好;5分为一般;3分为较差;1分为完全劣变[11]。

1.2.3 褐变度与多酚氧化酶(PPO)活性测定 每品种分别于测试当天从4盒样品中分别随机取出3片马铃薯片,采用液氮混合粉碎后分别装入离心管中于-80 ℃保存,用于后续指标的测定。

1.2.3.1 褐变度 采用李山云等[12]的方法,并略有改动。每品种取冻样马铃薯片粉末1.0 g,加入9 mL PBS缓冲溶液(浓度为0.1 mol/L、pH6.8,4 ℃冷藏),涡旋振荡混匀,静置10 min后4 ℃冷冻离心(12000 r/min)20 min,取上清液于25 ℃静置保温5 min,以缓冲溶液为空白对照,在分光光度计410 nm处测定其吸光度A,用每克马铃薯冻样的吸光度A值的百分含量表示褐变度的大小。每品种重复测定3个平行。

1.2.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性 采用曹建康等[13]的方法,并略有改动。用pH6.8的磷酸盐缓冲溶液提取酶液,在410 nm下测定吸光度值的变化情况(每10 s记录一次,共记录3 min)。每品种重复测定3个平行。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2013软件整理,用SPSS 18.0软件进行Duncan差异显著性分析;PPO活性采用PearsonDist,最长距离法聚类。

2 结果与分析

2.1 鲜切马铃薯总体感观评定分析

从表1中可见,10个供试马铃薯品种鲜切加工后常温贮藏过程中总体感官值均呈现不同程度的降低。第0 d样品的总体感官测定值为10个品种全部切分装盒2 h后的评定值,其中川芋802的总体感官评定值显著低于其它品种(P<0.05)。常温贮藏第1 d,总体感官值相对较高的品种有川芋117、川芋16、川芋18、费乌瑞它和中薯2号,评定值均大于7.5分;第2 d总体感官值相对较高的品种有费乌瑞它和中薯2号,评定值仍大于7.5分,而川芋802总体感官品质表现较差,分值已接近商品临界值5分;第3 d总体感官值相对较好的品种有川芋117、川芋18、费乌瑞它、中薯2号和青薯9号,评定值均大于6分,而川芋彩1号总体感官值接近商品临界值5分,其余4个品种(川芋10号、川芋16、川芋50和川芋802)则已不具有外观商品性;第4 d除中薯2号总体感官值大于5分外,其余品种均出现了不同程度的褐变等现象,不具有外观商品性。综合5 d感官评定结果,中薯2号在整个常温贮藏期间总体感官值优于其它品种;川芋802则总体感官评分较低,差于其它品种。

表1 不同品种马铃薯感官评定Table 1 Sensory evaluation of different varieties of potatoes

表4 不同品种马铃薯贮藏期褐变度变化Table 4 Browning degree difference variation of different varieties of potatoes during storage

在整个常温贮藏过程中,不同马铃薯品种鲜切加工后外观褐变速度和褐变程度表现不一致,大部分品种在贮藏前期褐变较慢,贮藏后期褐变较快,其中费乌瑞它表现明显。川芋802在贮藏前4 d以每天降低2分的速度总体感官值快速下降,外观品质劣变明显快于其它品种。青薯9号总体感官值则呈现前期劣变较快,后期缓慢降低的趋势。可见,不同品种间鲜切马铃薯常温贮藏过程中外观品质劣变情况的表现均有明显差异,供试品种中,中薯2号鲜切马铃薯常温贮藏过程中外观品质相对较好,贮藏至第4 d仍具有一定的商品性,而川芋802贮藏至第2 d就表现出褐变等明显的外观品质劣变。

2.2 鲜切马铃薯色差变化分析

色泽是鲜切产品外观品质的一个重要指标,由于不同马铃薯品种间颜色差异较大,直接使用L*、a*、b*值不能反映真实的颜色变化[14],给测定结果带来较大误差。因此采用ΔL*、ΔE*表示贮藏一段时间后不同品种鲜切马铃薯表面颜色变化(表2、表3)。ΔL*绝对值越大,表明鲜切马铃薯片表面亮度变化越大,ΔE*值越大,表明总容差越大,褐变越明显。常温贮藏第1 d,川芋10号、川芋18、川芋50、费乌瑞它和中薯2号的ΔL*绝对值较小,表明这几个品种外观亮度变化幅度较小,且川芋10号的ΔE*值在供试品种中最小,表明外观颜色变化程度最轻;第2 d,费乌瑞它的ΔL*绝对值相对最小,川芋10号和青薯9号的ΔE*值相对较低,表明这3个品种的外观色差变化程度较低;第3 d,川芋117和川芋10号的ΔL*绝对值显著小于其它品种(P<0.05),费乌瑞它和青薯9号的ΔE*显著低于其它品种(P<0.05);第4 d,川芋10号、川芋117、川芋18和中薯2号的ΔL*绝对值明显小于其它品种,川芋10号和中薯2号的ΔE*显著低于其它品种(P<0.05)。综合分析表明,供试贮藏期内川芋10号鲜切马铃薯片的外观颜色ΔL*值和ΔE*值变化程度较小,而川芋50鲜切马铃薯片外观颜色变化相对较大。

表2 不同品种马铃贮藏期色差(ΔL*)变化Table 2 Color difference variation(ΔL*)of different varieties of potatoes during storage

表3 不同品种马铃贮藏期色差(ΔE*)变化Table 3 Color difference variation(ΔE*)of different varieties of potatoes during storage

褐变是导致鲜切马铃薯品质劣变的重要因素[15],其中表面色差值的变化能直接反映鲜切马铃薯片表面的颜色变化[16]。10个供试马铃薯品种鲜切加工后常温贮藏过程中,表面颜色变化程度最小的品种为中薯2号,其次是川芋10号;表面颜色变化最大的品种为川芋50,其次为川芋802。

2.3 鲜切马铃薯褐变度分析

由表4可知,10个马铃薯品种鲜切加工后常温贮藏过程中褐变度均呈现明显升高的趋势,不同品种间褐变度变化程度存在一定差异。贮藏第0、1 d,费乌瑞它褐变度均显著低于其它品种(P<0.05),褐变度增长约13%,而川芋50、川芋802和川芋彩1号褐变度增长较快,超过20%。第2 d,川芋10号和费乌瑞它褐变度达29.82%、29.45%,显著低于其它品种(P<0.05),比川芋802、川芋彩1号的褐变度低13%左右。第3 d,费乌瑞它、青薯9号、川芋10号和川芋18的褐变度显著低于其它品种(P<0.05),川芋50、川芋彩1号和川芋802的褐变度显著高于其它品种(P<0.05)。第4 d,青薯9号的褐变度为37.10%,显著低于其它品种(P<0.05),而川芋802和川芋彩1号的褐变度接近50%,明显高于其它品种。供试品种中,川芋10号和费乌瑞它在第3 d以前褐变度始终处于较低值,而至最后一天褐变度骤增,与感官结果一致。综合分析表明,川芋10号、费乌瑞它和青薯9号褐变度值较小,褐变程度相对较低。

褐变度与色差值、总体感官评价测试结果均存在较强的一致性,表明这3种测试指标间存在明显的相关性[8]。综合3种测试指标,第2 d川芋10号、费乌瑞它和中薯2号外观商品性相对较好,褐变程度最轻,而川芋802和川芋彩1号相对最差;贮藏至第4 d时,中薯2号、川芋10号和青薯9号外观商品性相对较好,褐变程度最轻。王海艳等[17]的研究结果将初始褐变度小于0.25,24 h后变化值不超过0.15的品种(材料)作为抗褐变材料,如果按照此标准进行品种抗褐变评价,本实验中川芋10号、费乌瑞它、中薯2号和青薯9号符合抗褐变品种的标准,但王海艳的研究中,费乌瑞它为易褐变品种,青薯9号为严重褐变品种,与本试验结果不一致,这可能与马铃薯的产地、贮藏时间等因素的差异相关。有研究表明,青薯9号的初始褐变速率高于贮藏30 d时,而贮藏150 d时褐变速率最大;青薯168号在贮藏180 d时褐变速率最大;克新1号在贮藏120 d时褐变速率最大,150 d时褐变速率最缓[18]。由此推测,不同品种的贮藏时期会影响马铃薯鲜切加工后产品的褐变情况,在今后的马铃薯鲜切加工研究中除了需要关注品种自身特性外,还应考察马铃薯的贮藏时期。

2.4 不同品种鲜切马铃薯贮藏期PPO活性分析

将10个品种马铃薯鲜切加工后常温贮藏期中的PPO活性进行聚类分析(图1),根据PPO活性贮藏变化情况可将供试品种分为两大类(A、B类)。第一类(A类)包括中薯2号和川芋10号,在贮藏期间表现出2次明显的下降-上升-下降的动态变化(图1a),且其PPO活性始终介于250～500 U/g·min之间,波动较小,猜测后期的下降可能是由于贮藏前期酚类物质形成醌,使后期酚类物质减少,PPO活性随之降低[19]。第二类(B类)包括8个马铃薯品种,贮藏期内其PPO活性整体呈现上升趋势,按PPO活性变化规律可进一步将8个品种分为2个亚类。第一亚类(B1亚类)包括川芋50、川芋802和川芋彩1号,在贮藏期内PPO活性呈现明显的上升-下降-上升的动态变化(图1b),贮藏第1 d PPO活性出现高峰,而后在第2 d PPO活性降低,之后又逐渐增高,且至第4 d时PPO活性明显高于第1 d,造成这种动态变化可能与切分加工后导致PPO、酚类物质和氧气接触使PPO活性增强有关[20-21];而形成的醌会再一次聚合使表层组织愈合,使PPO活性呈现短期的降低;贮藏后期由于细胞组织衰老,PPO与酚类物质区域分布打破,马铃薯中PPO活性又再次增强出现高峰[22];其中川芋802和川芋50在贮藏后期活性显著高于其它品种(P<0.05),该结果于前述的总体感官评定值、色差值和褐变度测定值结果相吻合,表明该亚类马铃薯品种鲜切加工后常温贮藏过程中外观品质劣变较快。第二个亚类(B2亚类)包括川芋18、费乌瑞它、川芋16、川芋117和青薯9号,随着贮藏时间的延长PPO活性逐渐增强(图1c),其中川芋117和青薯9号在第1 d PPO活性略有降低,川芋16在第2 d PPO活性略有降低。该亚类的费乌瑞它在整个贮藏期内PPO活性均显著低于其它品种(P<0.05)。

图1 不同品种马铃薯贮藏期间PPO活性及PPO活性聚类分析Fig.1 Polyphenol oxidase activity of different varieties of potatoes during storage and PPO activity clustering analysis注:a:A类马铃薯PPO活性;b:B1亚类马铃薯PPO活性;c:B2亚类马铃薯PPO活性;d:10个品种马铃薯PPO活性聚类分析图。

马铃薯的酶促褐变[23]是造成马铃薯外观品质下降的主要原因,其中PPO是果实发生酶促褐变的主要酶。但不同品种的果蔬其PPO活性与底物存在差异。在罗佳丽[22]的研究中,鲜切紫薯20 ℃贮藏过程中PPO活性呈上升-下降-上升的动态变化,与本实验的部分品种PPO活性变化规律相似。Ma等[2]的研究中,鲜切马铃薯经过不同保鲜方法处理后在7.5 ℃贮藏下,PPO活性呈上升-下降-上升-下降和上升-下降的两种动态变化趋势。罗金国等[19]的研究中,鲜切莲藕经过不同保鲜剂处理后在5 ℃贮藏下PPO活性呈下降-上升-下降和上升-下降的两种动态变化趋势。可见,不同种类植物和同一种类不同品种的材料鲜切加工后PPO活性的变化规律不尽相同,存在多种动态变化趋势,其活性变化与褐变现象之间的关系仍需进一步分析。

3 结论

本试验针对川中丘陵区冬作10个马铃薯品种鲜切加工后在常温贮藏过程中外观品质、色差、褐变度和PPO活性进行了测定分析,各测定指标在不同品种间均呈现明显差异,表明品种特性对鲜切加工产品贮藏过程中的褐变等品质特性具有明显影响。中薯2号在贮藏过程中总体感官值相对较高,常温贮藏至第4 d时仍具有一定的商品性;中薯2号和川芋10号的色差变化值相对较小,而川芋50和川芋802变化较大;川芋10号、费乌瑞它和青薯9号贮藏过程中褐变度相对较低;对PPO活性进行聚类分析将10个供试品种分为两个大类。综合各项指标可得,中薯2号和川芋10号鲜切加工后常温贮藏5 d内外观品质表现相对较好,可作为马铃薯鲜切加工较适宜的品种原料。