等离子体活化水对鲜切苹果品质及抗氧化酶活性的影响_蔡梦.pdf

文章编号：-（）-等离子体活化水对鲜切苹果品质及抗氧化酶活性的影响蔡梦，田立鹏，李春爱，万强贵，王婷，蒲陆梅*（甘肃农业大学 理学院，甘肃 兰州 ）摘要：为了揭示等离子体活化水（）对鲜切苹果的保鲜作用与机理，将 无菌溶液分别在 、直流电压下用辉光放电等离子体处理 得到 使用比色法测定 中活性粒子和的浓度通过测定鲜切苹果用 浸泡后在贮藏期间的品质指标及代谢参数，研究了 对鲜切苹果的保鲜作用及机制结果表明，在 ，中和浓度随放电电压的升高而增大；处理可使鲜切苹果在贮藏期间硬度、色度、酸度等品质指标保持稳定；果肉中丙二醛（）含量低于对照组，脂氧合酶（）和多酚氧化酶（）的活性显著下降，超氧化物歧化酶（）、过氧化氢酶（）和过氧化物酶（）活性均显著提高（P ）因此 对鲜切苹果具有优良的保鲜性能关键词：等离子体活化水；鲜切苹果；保鲜；抗氧化酶活性中图分类号：文献标志码：E f f e c t s o fp l a s m aa c t i v a t e dw a t e r o n t h eq u a l i t ya n da n t i o x i d a n te n z y m e a c t i v i t i e s o f f r e s h-c u t a p p l e s ，-，-，-，-（，）A b s t r a c t：（）-，-q -q ，-（），（）（）-，（），（）（）-（P ），-K e yw o r d s：；-；苹果因其富含糖类、维生素等多种营养成分成为最受广大消费者欢迎的水果之一鲜切苹果具有新鲜、便捷及营养丰富等特点，深受国内外消费者收稿日期：-基金项目：国家自然科学基金（）通讯作者：蒲陆梅（-），女，甘肃天水人，博士，教授 ：的青睐 年国家统计局数据显示，我国苹果种植面积 万亩，产量 万吨，其中富士苹果占 近年来全球鲜切水果消费量逐年升高，据中央印发的 鲜切水果行业发展“十三五”规划，明确要求到 年鲜切水果行业将增加 但由于在加工过程中去皮和切割等操作会导致鲜切苹果组织破坏，使呼吸速率和内源性代谢活性急第 卷第期 年月兰州理工大学学报 剧增加，造成鲜切苹果发生酶促褐变、营养流失及抗微生物侵染能力大幅度减弱，使产品品质和货架期降低，严重制约了我国鲜切苹果产业的发展-，因此鲜切苹果的保鲜问题受到了极大关注目前，常用的鲜切苹果保鲜方法有冷藏、热处理、包装材料保鲜及其他物理保鲜，可食性涂膜保鲜、天然保鲜剂保鲜 及其他化学保鲜 和生物保鲜 但这些方法均有一定的局限性，化学保鲜和生物保鲜会带来一定的食品安全问题，同时不能很好控制微生物的生长繁殖，物理保鲜最大的缺点是保鲜效果不显著，热处理会破坏鲜切苹果的风味品质等，而可食性涂膜保鲜、天然保鲜剂和生物保鲜等目前仍处于探索阶段没有广泛应用随着人们的健康环保意识日渐增强，化学保鲜的安全性始终备受质疑具有安全、低毒、低残留的保鲜方法逐渐成为研究热点辉光放电等离子体是一种新兴的电化学技术，它是在直流高压电的作用下，位于水体中尖锐的金属阳极会产生稳定的辉光放电，使其周围水分子气化，并在气液界面之间使水分子解离而产生多种高氧化性的活性物种，如、和等，因这些物质总体正负电荷相等而被称为等离子体，其水溶液为辉光放电等离子体活化水由于其中活性物质氧化性强，还原产物只有水分子，不会产生有害残留和二次污染因此，辉光放电等离子体活化水被广泛应用于环境保护 和食品安全等领域 -沈超怡等 研究了基于等离子活化水处理的生菜采后杀菌工艺，焦浈等 对等离子体活化水三文鱼片表面单增李斯特菌杀菌效果进行了研究但目前对 影响鲜切苹果品质及保鲜效果却鲜有报道本文研究了 对鲜切苹果贮藏期间品质如硬度、色度、失重率、可溶性固形物、酸度和总体感官评价，果肉损伤代谢参数丙二醛（）含量和脂氧合酶（）、与抗氧化相关的超氧化物歧化酶（）、过氧化氢酶（）和过氧化物酶（）活性以及与酶促褐变相关的多酚氧化酶（）影响为揭示 对鲜切苹果的保鲜作用及机理，进一步拓展等离子体活化水的应用范围提供了理论依据 实验 实验材料与仪器富士苹果于 月中旬收获季节购自甘肃省静宁县选取大小均匀、无明显机械损伤或可见感染的果实，单独包装于实验室（），湿度 ）避光保存辉光放电等离子体发生装置（自制），-双光束扫描型紫外可见分光光度计（上海美谱达仪器有限公司），-高压直流电源（全天自动化能源科技有限公司）等离子体活化水（P AW）的制备及活性物质的测定 制备装置如图所示，主要由反应器和直流电源两个部分组成将一定体积 无菌溶液加入反应器，电解质水溶液中插入铂电极（直径 的铂丝密封在烧结的石英管中，尖端外露）作为阳极，碳棒（直径）作为阴极反应器温度由循环水浴控制 接通电源，从 调节电源电压，当电压超出临界值时，阳极产生稳定的辉光放电辉光放电过程中，电流产生的焦耳热使电极周围的溶液迅速汽化形成气体鞘层，在电压足够高的条件下，气体鞘层产生高能活性粒子，阳极尖端和液面之间出现锥形等离子体区域，等离子体活性粒子扩散至水溶液中形成具有强氧化性的等离子体活化水（）图 P AW制备装置示意图F i g T h ed i a g r a mo fP AWp r e p a r a t i o n s e t u p根据放电过程中电流随电压的变化规律，绘制电流-电压（I-V）曲线根据辉光放电产生离子体的特性，、时在 无菌溶液中辉光放电 ，将制备得到的等离子体活化水分别记作 -、-和 -巩建英 测定 浓度的褪色光度检测法，单位为 中浓度的测定参考巢强国等 的钛盐比色法，单位为 鲜切富士苹果样品处理及品质指标测定将新鲜富士苹果依次用清水清洗，次氯酸钠溶液浸泡消毒 ，无菌水冲洗，去皮去核，切成大小均匀（）的方块将苹果块分别在无菌水和 中浸泡 后，通风晾干表面水分，贮藏备用与苹果接触的所有工具在使用前均用无菌水和 的酒精依次冲洗兰州理工大学学报 第 卷每隔一天测定贮藏期间鲜切苹果的各项指标硬度用 -硬度计在室温下测量以最大力（）表示，记录压头在鲜切苹果组织中穿透 标记时的最大力（）在同一处理组中随机抽取 个样品，重复测量 次 等 在每个样品随机三个面的中心位置，使用爱色丽 色度计测定鲜切苹果的表面颜色基于 （L*，a*，b*）颜色空间获得结果L*定义为亮度，a*和b*分别定义为红绿度和蓝黄度褐变指数（B I）用作褐变程度的指标，按式（）计算褐变指数：（X ）（）式中Xa*L*L*a*b*失重率 按式（）计算，失重率WnWW （）式中：W是贮藏天样品的质量；Wn是贮藏第n天样品的质量 是通过使用手持数字折光仪测量苹果汁的折光指数来确定的，评估重复三次 等 使用酸碱滴定法测定，结果以鲜重（）的苹果酸 表示每组样品重复三次鲜切苹果中和含量北京索莱宝 科技有限公司试剂盒测定 鲜切苹果损伤代谢参数和抗氧化酶活的测定邓惠文等 根据硫代巴比妥酸法测定损伤代谢参数丙二醛（）含量，脂氧合酶（）活性采用北京索莱宝 科技有限公司试剂盒测定与抗氧化相关的超氧化物歧化酶（）、过氧化氢酶（）、过氧化物酶（）以及与酶促褐变相关的多酚氧化酶（）活性采用北京索莱宝 科技有限公司试剂盒测定 数据处理采用 软件中的 多重比较进行差异显著性分析（P ），采用 软件计算平均值和标准差，并用 绘制图形 结果与讨论 制备P AW的电流-电压（I-V）特征曲线在制备 过程中，随着外加电压的不断升高，其对应电流及放电特征出现明显的四个阶段，如图所示A B段（）I-V遵循法拉第定律，属于普通电解；B C段（）为气体鞘产生区，电流随电压的增大急剧减小阳极尖端电流的热效应，导致阳极附近电解液出现一定程度的气化现象，产生绝缘性的气泡且该气泡的产生量随着电压的升高而增加，从而导致了电流的降低；C D段为不稳定区域（），也被称为 区，电流随电压升高波动很大此时阴极发射出的电子在电场中加速成为高能电子，高能电子与阳极尖端气态水分子发生碰撞，激发气态水分子发生了部分电离，从而引起电流的不稳定变化；D E段（）称为辉光放电区，随着电压的持续升高，辉光稳定，强度增强，此时阳极尖端气泡与高能电子的碰撞加剧，促进了气态水分子进一步解离，电流随电压的升高而迅速增大 图 制备P AW过程的I-V特征曲线F i g T h eC h a r a c t e r i s t i cc u r v eo f c u r r e n t-v o l t a g ed u r i n gp r e p a r a t i o no fP AW P AW中O H和HO浓度 中和的浓度见表所列，和浓度随处理电压的升高而增大，电压超过 后，和浓度基本保持稳定这是由于在高压电的作用下，辉光放电使水体中生成活化水分子，引发了形成 和的下列反应：nn（n）式中：n表示一个活化水分子能分解的水分子的数目n值会随电压的升高而增大，最高可以达到，即在电压 以上，一个活化了的水分子可以产生 个，而羟基自由基具有最强的氧化性，可以诱导许多反应第期蔡梦等：等离子体活化水对鲜切苹果品质及抗氧化酶活性的影响 表 等离子体活化水中O H和HO浓度T a b O H和HOc o n c e n t r a t i o n i np l a s m aa c t i v a t e dw a t e r 名称浓度（）浓度（）-a a -b b -c c -c c -c c注：小写字母代表不同处理之间的显著性差异（P ）P AW对鲜切苹果品质的影响鲜切苹果品质指标有硬度、褐变指数、失重率、和整体感官评价，对鲜切苹果基本品质指标的影响结果如图所示（图中小写字母代表不同处理之间的显著性差异（P ）对鲜切苹果在贮藏期间的硬度下降有明显的抑制作用（图）-的抑制作用最强尤其在贮藏以后，处理组的硬度下降明显低于对照组鲜切苹果在贮藏期间硬度下降是由于机械损伤和微生物感染使细胞壁降解酶的活性增加，细图 P AW对鲜切苹果贮藏期间鲜切苹果的品质的影响F i g E f f e c t s o fP AWo n t h eq u a l i t yo f f r e s h-c u t a p p l e s d u r i n g s t o r a g e兰州理工大学学报 第 卷胞结构遭到破坏，细胞间结合力降低，细胞肿胀减少而导致的 具有杀菌特性，能减少鲜切苹果表面的微生物感染，从而延缓鲜切苹果的软化酶促褐变是影响鲜切苹果外观的主要因素，其在很大程度上影响消费者的购买决定防止酶促褐变是鲜切苹果贮藏保鲜的重要问题 处理对鲜切苹果褐变指数 的影响结果（图）显示，虽然鲜切苹果的褐变指数随着贮藏时间的延长而增加，但经 处理的鲜切苹果褐变指数总是低于对照组说明 能有效抑制鲜切苹果的褐变鲜切水果的酶促褐变是一个复杂的过程，在完整的果实中，多酚氧化酶（）主要存在于细胞质、细胞膜和细胞壁上，而酚类物质通常贮藏和积累在液泡中，鲜切操作使水果组织结构和细胞空间区域化丧失，使原来 与底物多酚的分区定位遭到破坏，导致酶与底物接触，诱发了酶促褐变反应，同时切割伤害诱导 活性逐渐上升，在贮藏过程中 不断催化多酚类物质氧化成醌类，使多酚类物质含量逐渐降低，从而加剧鲜切果蔬组织褐变 因此降低鲜切苹果的 活性是抑制褐变的有效方法本文研究结果证明 能有效降低 活性，应该是抑制鲜切苹果褐变的主要原因失重率、和 是评价鲜切苹果品质的最基本指标，对它们的影响分别如图 所示，随着储藏时间的延长，处理的各组鲜切苹果的失重率和 均低于对照组，且以 -处理为最低；的含量均高于对照组这一结果证明 能使鲜切苹果的品质保持稳定总体感官评价结果如图 所示，处理的鲜切苹果的总体感官评价得分在贮藏第明显高于对照组，且以 -处理组为最高表示了 处理对鲜切苹果贮藏期间的保鲜作用，能减缓鲜切苹果贮藏期品质的下降，从而延长其货架期 P AW对鲜切苹果的保鲜机理 对鲜切苹果中活性氧的抑制作用活性氧（）如和，是苹果在有氧代谢过程中产生的一类强氧化物质，过量的 会攻击细胞膜脂，导致膜脂过氧化加剧，使膜透性增大，破坏酚-酚酶的区域性结构，进而加剧酶促反应的发生，引起果蔬品质劣