杜海心，孟 欣，王庆国，张 耸

（山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安 271018）

山药是营养价值很高的药食同源食品，具有较高的经济价值[1]。山药的适应能力较强，可以在多种地形地带生长[2]，在我国栽培历史悠久[3]，且为一季生产全年供应的蔬菜，资源丰富。随着山药加工行业的发展，市场上已出现多种山药加工产品，如山药薄片、山药罐头、山药酱、山药酸奶、山药面条、山药面包等[4-6]。然而，在山药加工时，切割导致的机械损伤容易引起褐变，导致其原有的色泽消失，在影响外观的同时也造成了营养流失，使经济价值大幅降低[7]。

酶促褐变是果蔬褐变的主要原因之一。由于多酚类化合物大量存在于植物体内[8]，在加工过程中，果蔬受到机械损伤或处于不良环境中时，体内的多酚类物质在多酚氧化酶的催化作用下氧化而呈褐色。山药鲜切后的褐变主要是酚类物质在多酚氧化酶的作用下氧化而呈现褐色[9]，山药褐变指数与其总酚含量密切相关[10]。山药的多酚氧化酶位于正常细胞的质体中，当山药受到损伤后，多酚氧化酶被释放出来，在有氧环境中，催化酚类物质形成邻醌，然后邻醌相互作用生成高分子聚合物或与氨基酸/蛋白质生成高分子络合物，导致褐色素的生成[11-12]，从而导致食用品质及经济价值降低。近年来，山药防褐变常采用化学[13]、超高压[14]、涂膜保鲜[15]、热风干燥等技术[16]，但只能延长其贮存期，无法对山药的褐变速率进行预检。因此，山药加工企业在购买山药以及选择加工方式前，无法获知该种山药的褐变速率，从而无法选择合适的山药原料品种以及加工方式进行山药食品的生产，造成经济损失。近年来，我国农产品贸易连续增长，农产品品质预测快速检测技术越来越重要[17-19]。但到目前为止，尚未报道检测山药褐变速率的方法。由于山药的多酚氧化酶对邻苯二酚有着极强的亲和力，因此本研究以新鲜山药为材料，通过筛选邻苯二酚溶液浓度、山药用量及反应时间，使山药材料在短时间内褐变，并以此建立山药褐变速率的快速检测方法。根据鲜切山药实际褐变天数与快速褐变反应后的对应关系，设计制作褐变标准比色卡，以期为企业定向选择山药原料品种及加工方式提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验使用的铁棍山药（产自山东省泰安市）、小白嘴山药（产自河北省安平县）、焦作温县垆土铁棍山药（产自河南省焦作市温县）、内蒙古巴彦淖尔糯米山药（产自内蒙古巴彦淖尔市）、内蒙古巴彦淖尔铁棍山药（产自内蒙古巴彦淖尔市）、麻山药（产自河北省蠡县）、蠡县淮山（产自河北省蠡县）、广西金田淮山药（产自广西壮族自治区桂平市）、山东邹平长山细毛山药（产自山东省邹平县长山镇），均新鲜无损伤、粗细均匀、肉质洁白、表皮无霉，购于山东省泰安市泰山区迎胜菜市场。

8 号聚乙烯自封袋（17 cm×24 cm×0.06 mm），浙江名科塑业股份有限公司。邻苯二酚、次氯酸钠，分析纯，山东西亚化学科技有限公司。

1.2 仪器与设备

BSM-220 g 万分之一分析天平，上海卓精科技有限公司；TU-1810 紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；TGL-16GB 高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

取一定量的新鲜山药研磨后与5 mL 一定浓度的邻苯二酚溶液混匀，并设置空白对照组，重复3 次。一经褐变，立即在4 ℃条件下离心（10 000 r/min、10 min），之后用分光光度计在420 nm 波长处测定吸光度[20-21]。拍照记录每个品种反应液所对应的颜色，制作山药褐变的标准比色卡，建立山药褐变的快速检测方法。

1.4 山药快速褐变条件筛选

固定新鲜山药用量为0.02 g 不变，按1.3 中的方法分别与5 mL 0.005、0.01、0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液混匀，反应10 min 后测定吸光度，优化邻苯二酚的浓度。

固定邻苯二酚溶液的浓度为0.02 mol/L 不变，按1.3中的方法分别与0.02、0.04、0.06、0.08 g 新鲜山药混匀，反应10 min 后测定吸光度，优化山药用量。

选取上述内蒙古巴彦淖尔铁棍山药、小白嘴山药、内蒙古巴彦淖尔糯米山药、焦作温县垆土铁棍山药，洗净去皮，分别取0.02 g 新鲜山药，与5 mL、0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液混匀，设置反应时间为5、6、7、8 min，按1.3 中的方法检测吸光度，优化反应时间。

1.5 鲜切山药褐变情况的测定

每个品种选取大小一致、形状均匀、无病虫害、无机械伤的山药10 个，用水清洗表面，擦干后在2.5 mL/L 次氯酸钠溶液中消毒5 min。而后将山药去皮，切成3～5 mm厚的山药片，置于0.625 mL/L 的次氯酸钠溶液消毒15 s，取出，沥干，装入8 号聚乙烯自封袋中折叠袋口，每个品种分装5 袋，每袋约12 片，放入4 ℃冷库中贮藏。切后1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 d 分别在早、中、晚各观察一次褐变情况，记录不同品种的实际褐变天数。

1.6 山药标准比色卡的制作

选取1.1 中所述品种山药，洗净去皮。每种分别称取0.02 g，研磨后与5 mL、0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液混匀，重复3 次。反应8 min 后（控制外界环境条件完全相同），拍照，记录每个品种反应8 min 后所对应的颜色。按照方法1.5 中的操作步骤，对上述多种山药进行鲜切处理，并进行贮藏期间的褐变观察。根据0.02 g 新鲜山药与5 mL、0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液反应8 min 后的颜色与鲜切山药实际褐变速率的对应关系，制作出预测山药实际褐变速率的比色卡。

1.7 山药快速褐变检测方法的验证

在泰安本地多家超市及菜市场，随机购买8 种山药按照已建立的山药褐变的快速检测方法进行褐变速率检测，重复3 次，预估每一个品种山药鲜切后的褐变时间。并按照1.5 中的方法将上述山药进行鲜切处理，获得其实际褐变时间。将实际褐变时间与预估褐变时间进行对比，判断该检测方法的准确性。

1.8 数据处理

所有数据采用SPSS 23.0 软件进行差异显著性分析。所有实验数据均重复3 次，数据以平均值表示。

2 结果与分析

2.1 山药快速褐变条件筛选

2.1.1 邻苯二酚溶液浓度的筛选

由图1 可知，0.02 g 新鲜山药与0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液反应效果较好，反应液呈现黄色；与0.01 mol/L 的邻苯二酚溶液反应效果较差，反应液呈现浅黄色，即反应速率较慢；而与0.005 mol/L 的邻苯二酚溶液反应，反应液呈现浅绿色，即褐变反应还并未完全开始。因此，选用0.02 mol/L 的邻苯二酚溶液。

图1 邻苯二酚溶液浓度的筛选Fig.1 Screening of the catechol solution concentration

2.1.2 山药用量的筛选

图2 可知，各组反应液都呈现黄色，且有明显差异，但由于0.04、0.06、0.08 g 山药的反应液颜色较深，证明反应速度较快，因此，山药用量选择0.02 g。

图2 山药用量的筛选Fig.2 Screening of yam dosage

2.1.3 山药快速褐变时间的筛选

从图3（见下页）可以看出，0.02 g 新鲜山药与5 mL、0.02 mol/L 的邻苯二酚反应，当反应时间为8 min 时四个山药品种表现出明显的颜色不同，且该颜色差异能够较简单地通过肉眼而不借助仪器进行区分。因此褐变速率检测时间设置为8 min。

图3 山药快速褐变反应时间的筛选Fig.3 Screening of reaction time for rapid browning of yam

2.2 褐变标准比色卡的制作

根据1.6 制作出预测山药实际褐变速率的比色卡，具体见图4（见下页）。

图4 山药褐变比色卡Fig.4 Colorimetric card of yam browning

2.3 山药快速褐变检测方法的验证

根据1.7 中所述方法，根据观察结果，预测得出1 号山药的实际褐变时间为4 d 左右，2 号和5 号山药的实际褐变时间为5 d 左右，3 号、4 号、6 号山药的实际褐变时间为10 d 以上，7 号山药的实际褐变时间为1～2 d，8 号山药的实际褐变时间为3 d 左右（图5）。

图5 山药褐变的快速检测Fig.5 Rapid detection of yam browning

而后，对上述山药进行鲜切处理，置于4 ℃冷库中贮藏，并进行贮藏期间的褐变观察。观察结果表明（图6），1号山药鲜切后的实际褐变天数为3～4 d，2 号山药鲜切后的实际褐变天数为4～5 d，5 号山药鲜切后的实际褐变天数为5 d，3 号山药鲜切后的实际褐变天数为10 d，4号山药鲜切后的实际褐变天数为11 d，6 号山药鲜切后的实际褐变天数为10 d，7 号山药鲜切后的实际褐变天数为1～2 d，8 号山药鲜切后的实际褐变天数为3 d。该结果与比色卡预估的实际褐变天数基本一致，表明该山药快速褐变检测方法具有很高的可行性，且重复性好（图5、6）。

图6 鲜切山药的实际褐变天数Fig.6 Actual browning days of fresh cut yam

3 结论

试验建立了山药褐变速率快速检测方法，新鲜山药0.02 g，研磨后放入5 mL、0.02 mol/L 邻苯二酚溶液中，混匀，反应8 min 后观察其颜色，并与设计的山药褐变标准比色卡对照，能够较好地预估该山药鲜切后真实的褐变天数。本方法能够在较短时间内快速检测、预估山药的实际褐变速率，弥补了农产品检测行业的这一空缺，不仅有利于企业对山药原料的定向选择，也有利于山药加工方式的改进。除山药外，其他果蔬加工过程中也同样易发生褐变，下一步将继续探索该项快速检测技术在其它易褐变果蔬中的应用。