氯化钠处理对鲜切马铃薯褐变的影响研究

第43卷,第10期
2023年10月
中国果菜
China Fruit &Vegetable
流通保鲜Circulation and Preservation
氯化钠处理对鲜切马铃薯褐变的影响研究
王宁，张艳艳，张春燕，王艾丽，闫陆飞
（榆林市农业科学研究院，
陕西榆林719000）摘要:为探究NaCl 溶液盐胁迫作用引起的抗氧化特性，明确其对鲜切果蔬褐变的影响，
本研究以马铃薯为试验原料，通过单因素试验结合响应面法考察NaCl 处理对鲜切马铃薯抗氧化特性的影响，并与未经NaCl 处理的鲜切马铃薯片进行对比，以多酚氧化酶（PPO ）为指标筛选出最佳处理条件组合。

结果显示，当NaCl 浓度0.28mol/L ，处理时间20min ，处理温度10℃时，PPO 的活性最低，为125.41U/g 。

由此可见，适当浓度的NaCl 处理可以显著降低鲜切马铃薯PPO 的活性，
在提高鲜切马铃薯防褐变方面有明显的效果。

关键词:鲜切马铃薯；NaCl 处理；响应面分析法；PPO ；褐变中图分类号：S377
文献标志码：A
文章编号：1008-1038(2023)10-0007-05
DOI：10.19590/ki.1008-1038.2023.10.003
Effect of NaCl Treatment on Browing of Fresh-cut Potato Chips
WANG Ning,ZHANG Yanyan,ZHANG Chunyan,WANG Aili,YAN Lufei (Yulin Research Academy of Agricultural Sciences,Yulin 719000,China)
Abstract:In order to explore the antioxidant properties caused by salt stress of NaCl solution and clarify the effect on
the browning and oxidation of fresh cut fruits and vegetables,this study took potatoes as experimental raw materials and investigated the effects of NaCl treatment on the antioxidant properties of fresh-cut potatoes.Single-factor test and response surface method were used to optimize the combination of experimental group and fresh-cut potato chips without NaCl solution,and polyphenol oxidase (PPO)was used as the index to select the optimal combination of treatment conditions.The best conditions were that the concentration of NaCl treatment was 0.28mol/L,the time of treatment was 20min,and the temperature was 10℃.The lowest activity of PPO was 125.41U/g.In conclusion,appropriate NaCl solution treatment could significantly reduce the PPO activity of fresh-cut potatoes,and had a significant effect on improving the anti-browning of fresh-cut potatoes,effectively delaying the degree of browning.
Keywords:Fresh cut potato;NaCl treatment;response surface analysis;PPO;browning
收稿日期:2023-02-20
基金项目:榆林市科技计划项目-鲜切马铃薯加工技术研究（YF-2021-16）；榆林市农科院农产品加工实验室建设（YF-2021-15）第一作者简介:王宁（1988—），女，助理农艺师，硕士，主要从事农产品加工及贮藏方面的工作
马铃薯也称土豆、洋芋等，在我国的种植面积和总产量均居世界第一，有“营养之王”的美誉，蛋白质、膳食纤维含量高，含有人体所需全部的必需氨基酸，矿物质及维生素含量丰富。

鲜切果蔬属于轻度加工果蔬，因其新鲜度高、营养品质高，可以满足人们快节奏的生活需求，近年来鲜切果蔬消费数量及发展规模不断扩大。

然而，鲜切果蔬在加工过程中会受到机械损伤，因此相比完整果蔬更容易发生品质劣变，导致营养物质流失、衰老加速、微生物污染等一系列变化，降低食用价值、营养价值和商品价值。

近年来，鲜切马铃薯有较大的市场需求，但马铃薯在鲜切过程中易发生褐变，影响商品的品质和营养价值，降低产品的视觉质量[1]。

多数研究表明果蔬酶促褐变的发生是由于多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）的存在。

Zhao等[2]研究表明PPO在有氧条件下参与酚类化合物代谢，并催化酚类化合物氧化为奎宁，从而导致褐变色素的形成，这与采后果蔬的酶促褐变密切相关。

NaCl是一种食品添加剂，具有安全、价低、无毒等优点。

目前，有研究者发现NaCl溶液对鲜切苹果、鲜切粉葛等氧化褐变有积极的作用，能显著降低PPO活性，缓解了细胞的衰老，显著降低鲜切粉葛[3]、鲜切苹果[4-5]、鲜切梨片[6]的褐变程度。

贾茹羽[7]研究表明，0.05mol/L NaCl结合PP包装材料处理可以较好地维持生姜膜结构的稳定性，从而抑制生姜褐变。

张玉等[8]研究表明一定浓度的盐溶液可以有效缓解双孢蘑菇褐变，且与其它保鲜剂相比，盐溶液处理有较高的安全性。

王红颖[9]研究表明NaCl 溶液处理可以显著延缓马铃薯块茎的褐变。

上述研究均表明NaCl溶液对果蔬的酶促褐变有显著的抑制作用，从而达到较好的保鲜效果，因此本研究利用NaCl溶液处理鲜切马铃薯，以期为鲜切马铃薯找到一种更加安全、有效的保鲜方法，促进鲜切马铃薯的产业化发展。

1材料与方法
1.1材料与试剂
马铃薯品种为‘夏波蒂’，榆林市农业科学研究院；邻苯二酚、氯化钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠，榆林市天丰昌医教科技有限公司，均为分析纯。

1.2仪器与设备
TU-1900紫外分光光度计，山西盛安泰科技有限公司；高速冷冻离心机，西安华辰乐天实验室设备有限公公司；电子天平，瑞士梅特勒-托利多；冰箱，海尔集团；纯水机，上海富诗特仪器设备有限公司。

1.3试验方法
1.3.1马铃薯鲜切工艺
马铃薯先用自来水进行清洗，再用500μL/L NaClO 溶液浸泡消毒5min。

用消毒后的锋利刀具纵向分割马铃薯，切成3mm厚的马铃薯片。

将马铃薯片用200μL/L NaClO溶液消毒5min。

1.3.2NaCl溶液处理
消毒后的马铃薯切片浸泡在不同浓度NaCl溶液中，烧杯外层采取冰浴处理，处理后的马铃薯片用纱布轻轻拭干，每袋装入3片大小、厚度均匀的原料，每组做3个平行，放入4℃冰箱冷藏待测。

1.3.3PPO的测定
参照范凯[10]的方法。

1.4单因素试验
精密称取马铃薯1.0000g，固定处理时间10min，处理温度20℃，NaCl溶液浓度0.2mol/L，以PPO活性为评价指标，进行单因素试验。

NaCl溶液处理浓度设为0.05、0.10、0.20、0.30mol/L，NaCl溶液处理时间设为5、10、20、30min，处理温度设为0、10、15、20℃，以未经NaCl溶液处理为对照（CK）。

1.5响应面试验
参考单因素试验的结果，以NaCl溶液浓度、处理时间、处理温度为自变量，马铃薯PPO活性为响应值，根据中心组合实验设计原理设计三因素三水平响应面分析试验[11]。

如表1所示。

表1响应面试验因素与水平设计
Table1Factors and levels of response surface experiment
1.6数据分析
采用Excel2016作图，采用Design Expert13响应面优化试验进行设计和分析，IBM SPSS Statistics26进行差异显著性分析。

水平
因素
A NaCl处理浓度/(mol/L)B处理时间/min C处理温度/℃
-10.1100
00.22010
10.33020
流通保鲜
中国果菜8
2结果与分析
2.1单因素试验结果与分析
2.1.1NaCl处理浓度对鲜切马铃薯片PPO活性的影响
PPO是一种末端氧化酶，其活性的高低显著影响马铃薯的褐变[12-13]。

如图1所示，随着NaCl浓度的增加，PPO活性呈先下降后上升的趋势，且不同NaCl浓度处理对鲜切马铃薯片PPO活性有显著影响。

当NaCl浓度为0.2mol/L时，PPO活性最小，为145.04U/g，与未处理组相比，降低了27.87%（＜0.05）。

这可能是由于0.2mol/L 浓度的NaCl溶液环境使细胞膜系统能够维持相对稳定的区域化分布，降低了酚与酶的接触率，降低了酶促褐变反应的可能性，从而起到抑制褐变的作用。

有研究得出，NaCl溶液会激发植物的抗性[14]，从而减少细胞膜通透性的变化。

因此，NaCl溶液浓度选择0.2mol/L。

图1NaCl处理浓度对鲜切马铃薯片PPO活性的影响
Fig.1Effect of NaCl treatment concentration on PPO
activity of fresh-cut potato chips
2.1.2NaCl处理时间对鲜切马铃薯片PPO活性的影响
图2NaCl处理时间对鲜切马铃薯片PPO活性的影响
Fig.2Effect of NaCl treatment time on PPO activity
of fresh-cut potato chips
如图2所示，不同NaCl处理时间对鲜切马铃薯片活性有显著的影响。

当处理时间为20min时，PPO活性最小，为142.01U/g；与未处理组相比酶活性显著降低了30.05%。

这可能是由于20min的NaCl处理时间能够充分积累渗透调节物质，维持细胞膜的完整性，从而降低了褐变反应的发生率。

这与宋康华等[3]的研究结果一致。

因此，NaCl处理时间选择20min。

2.1.3NaCl处理温度对鲜切马铃薯片PPO活性的影响
如图3所示，随着温度的升高，PPO活性先下降后上升。

在10℃时，PPO的分子动能较低，所以催化反应的速度也较慢，从而使PPO活性保持稳定的状态。

温度升高到10～20℃时，PPO活性不断升高，这可能是由于随着温度的升高，分子的热运动不断加剧，导致PPO分子空间结构改变，从而使其活性中心三维结构破坏，使PPO 活性不断升高[15]。

因此，NaCl处理温度选择10℃。

图3NaCl处理温度对鲜切马铃薯片PPO活性的影响Fig.3Effect of NaCl treatment temperature on PPO activity
of fresh-cut potato chips
2.2响应面试验结果与分析
通过Design-Expert13软件的分析，得到响应面试验设计结果，如表2所示。

对表2数据进行多元回归拟合，得到A、B、C三个变量与响应值PPO活性的回归模型=335.48-1091.91A-2.51B-11.00C-6.13AB+6.62AC+0.12BC+2486.95A2+0.07B2+ 0.35C2。

回归模型进行方差分析的结果见表3。

由表可知，回归模型的＜0.001，具有高度的显著性，能较好地模拟出真实曲面。

失拟项=0.2788，大于0.05，差异不显著，说明模拟性较好。

2=0.9963、调整后的2Adj=0.9915，二者差异小于0.2，说明该模型拟合度较好。

变异系数1.32%＜10%，精密度为40.46＞4，表明该模型对马铃薯PPO活性的预测具有较高的参考价值。

在此模型中A、AB、BC、AC、A2、B2、C2项对试验结果的影响极显著（
＜流通保鲜王宁，等：氯化钠处理对鲜切马铃薯褐变的影响研究9
图4因素间交互作用对PPO 活性的影响
Fig.4The effect of interaction between factors on PPO activity
0.01），B、C 项对试验结果的影响显著（＜0.05）。

由值
可知，对马铃薯PPO 活性影响程度大小的因素依次是A＞B＞C，即NaCl 处理浓度＞NaCl 处理时间＞NaCl 处理温度。

表2响应面试验设计方案及结果
Table 2
Design and results of response surface
experiment
交互作用的强弱趋向可以被响应面坡度陡峭程度和等高线椭圆形状反映，交互作用强弱水平可以从投影面的等高线形状中观察，曲面倾斜度越大，
则该因素对响应值的影响越显著[8]。

由图4可知，三维曲面图坡度较大且等高线图都呈椭圆形。

所以，各因素之间的相互作用对马铃薯PPO 活性有显著影响，此结果与表3的方差分析结果一致。

表3回归方程系数及显著性检验
Table 3Coefficient of regression equation and
significance test
注：“*”表示差异显著（＜0.05），“**”表示差异极显著（＜0.01）。

根据回归模型得出最佳处理条件为NaCl 处理浓度
试验号A 处理浓度/(mol/L)B 处理时间/min C 处理温度
/℃PPO 活性/(U/g)10（0.2）-1（10）-1（5）150.3321（0.3）1（30）0（12.5）148.27310（20）1（20）178.624-1（0.1）0-1185.825-101195.86000134.547000132.678011185.929-1-10168.41100-11155.8211000134.291210-1148.7913000130.5814000131.251501-1145.2316-110188.2617
1
-1
152.95
来源平方和自由度均方和值值显著性
模型8034.889892.76209.37＜0.0001**
A 1544.611544.6362.23＜0.0001**
B 28.53128.53 6.690.0361*
C 24.97124.97 5.860.0461*
AB 150.431150.4335.280.0006**
AC 98.51198.5123.10.002**
BC 309.761309.7672.64＜0.0001**
A 22604.1812604.18610.72＜0.0001**
B 2202.621202.6247.520.0002**
C 21637.7111637.71384.07
＜0.0001
**
残差29.857 4.26失拟项17.343 5.78 1.850.2788
纯误差12.514 3.13
总和
8064.7316
2
0.99632
Adj
0.9915变异系数/% 1.32精密度
40.46
流通保鲜
中国果菜
10
0.28mol/L，处理时间19.63min，处理温度10.23℃。

在此条件下，马铃薯PPO活性为128.89U/g。

根据实际情况，调整最佳处理条件为NaCl处理浓度0.28mol/L，处理时间20min，处理温度10℃。

在此条件下进行试验，得到PPO活性为125.41U/g，与理论值相近，说明建立的此模型与实际情况基本吻合，进一步说明该方法是可靠的。

3结论
通过单因素和响应面试验，考察了NaCl浓度、处理时间、处理温度为马铃薯PPO活性的影响，得出最佳处理条件：NaCl浓度0.28mol/L、处理时间20min、处理温度10℃。

在此条件下，鲜切马铃薯的PPO活性为125.41 U/g，与理论值（128.89U/g）相近，说明该模型准确度较高。

研究结果表明NaCl溶液处理可以显著抑制鲜切马铃薯的酶促褐变，因此该研究可为马铃薯实际生产提供一定的理论基础和技术支持。

参考文献院
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