氯化钙和抗坏血酸处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响论.doc

氯化钙和抗坏血酸处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响 陈 岚 毕 业 论 文题 目CaCl2和AsA处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响院 校： 甘 肃 农 业 大 学 专 业： 农 学 类 别： 专 升 本 层 次： 本 科 姓 名： 陈 岚 指 导 教 师： 陶 云 中共天水市委党校继续教育处目 录摘要.2前言.2 1材料与方法.3 1.1供试材料.3 1.2处理方法.31.2.1褐变指数的测定.31.2.2总酚含量的测定.31.2.3其他指标测定.3 1.3测定指标及方法.3 1.4数据分析方法.32结果与分析.3 2.1鲜切富士苹果不同处理后的褐变指数变化.3 2.2鲜切富士苹果不同处理后的总酚含量变化.4 2.3鲜切富士苹果不同处理后的多酚氧化酶活性变化.4 2.4鲜切富士苹果不同处理的过氧化物酶活性变化.5 2.5鲜切富士苹果不同处理丙二醛含量变化.6 2.6不同处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响.63 讨论.73.1鲜切苹果发生褐变的生理生化机理.73.2 1.0%CaCl2和1.0%AsA处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响.83.3 CaCl2和AsA作为鲜切苹果褐变抑制剂的作用机理分析.83.4 CaCl2和AsA作为鲜切苹果褐变抑制剂的可行性分析.84结论. . .9参考文献 .9英文摘要.10致谢.11 CaCl2和AsA处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响陈 岚 （甘肃农业大学农学院 兰州 730070）摘要：通过本试验，利用抗坏血酸（1.0%）和氯化钙（1.0%）处理，对处理结果进行分析，比较最理想的鲜切苹果褐变抑制剂。选购品质良好的富士苹果果实为试验材料材，经去皮、去核后，切分成厚度约为2 mm的果片，分别于蒸馏水（作为对照）、1.0%AsA、1.0%CaCl2水溶液中浸泡5 min，吸干水分后，用培养皿盛装，置于室温（25）条件下于0、0.5、1、2、4、6、8、10h后取出进行褐变指数、总酚含量、丙二醛（MDA）含量测定及多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）活性测定。苹果切分后，蒸馏水浸泡的果片褐化迅速、褐变严重， PPO、POD活性迅速升高，MDA含量先升高后下降。1.0%AsA和1.0% CaCl2处理的果片不易发生褐变，发生后褐变速度较慢。1.0%AsA处理延迟PPO活性高峰的到来，而1.0% CaCl2处理的PPO活性一直保持在较低水平。 1.0%AsA处理降低了POD活性，而1.0% CaCl2处理的POD活性从一开始便呈上升趋势，4h时比对照和1.0%AsA处理都高，后持续上升。1.0%AsA处理和1.0% CaCl2处理的MDA含量均呈现先升高后下降趋势。通过对变化趋势的分析，两者相比，1.0% CaCl2的处理效果更好，可作为理想的鲜切苹果褐变抑制剂。1.0%CaCl2是鲜切苹果理想的褐变抑制剂。关键词：鲜切富士苹果； AsA； CaCl2；褐变引言 鲜切苹果(fresh-cut apple)是指新鲜苹果经分级，清洗，去皮，切分，保鲜，包装等处理，使消费者立即食用或餐饮业使用的一种新式苹果加工产品，也称微加工苹果，半加工苹果，轻度加工苹果。即对苹果去皮，去核，切分，包装，冷链运输与销售。与传统苹果加工方法相比鲜切苹果具有新鲜，方便，快捷，营养，可食率100%的特点，因而深受消费者喜爱，产量逐年增加。在我国属于新兴加工产业，但是由于受鲜切后褐变等因素制约，致使我国鲜切苹果产业发展缓慢。所以急需寻求有效地褐变抑制剂。对鲜切苹果褐变抑制剂的研究在国外比较多，技术比较成熟，在我国相关研究较少。辽宁果树研究所杨巍刘晶等人采用氯化钙和抗坏血酸处理鲜切苹果，发现能有效抑制鲜切苹果褐变，收到很好效果。鲜切苹果褐变抑制剂术在国内，尤其在西北甘肃苹果产区研究较少，技术水平比较落后，势必会对今后甘肃苹果加工业的发展产生消极影响。本试验通过1.0%氯化钙（CaCl2）和1.0%抗坏血酸（AsA）处理鲜切甘肃富士苹果，以0-10h处理褐变指数，多酚氧化酶活性，过氧化物酶活性和丙二醛含量的变化趋势，对氯化钙和抗坏血酸抑制鲜切富士苹果褐变的效果进行比较。1材料与方法1.1取材及其处理方法2010年10月20日，农大水果超市选购的当地产优质富士苹果，成熟度好，无机械和病虫伤害，果个均匀大小一致。用蒸馏水清洗干净，擦干，去皮、去核，纵向切分成约2 mm均匀厚度的月牙形果片，混匀后分成3组，分别放入蒸馏水（CK）、1.0%AsA水溶液和1.0%CaCl2水溶液中浸泡5 min，之后用滤纸迅速吸干表面附着水分，将对照和两个处理均分成10份，分别用培养皿盛装，置于室温（25）条件下，分别于0、0.5、1、2、4、6、8、10h时各取出一份进行褐变指数调查、总酚含量、丙二醛（MDA）含量及多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）活力测定。其它指标分析依据参考文献进行，试验共重复3次。1.2测定指标及计算方法1.2.1褐变指数的测定（1）调查依据：依切面上的褐变面积及程度划分为5级。0级：无褐变，切面保持初始色泽和质地；1级：轻度褐变，切面轻微褐化；2级：中度褐变，明显发生褐变，但初始色泽和质地仍清晰可见；3级：重度褐变，初始色泽和质地很难辨别、模糊不清；4级：极度褐变，初始色泽及质地已无法辨认，呈溃烂状。（2）调查方法：每次调查选10个果片，定时记录其褐变级数及每级果片数。（3）计算方法：褐变指数=（褐变级别该级别褐变果片数）/4调查果片数100%。1.2.2总酚含量的测定：总酚含量采用郭娟总酚含量的福林法测定方法2；1.2.3其他指标测定：酶活性分析及丙二醛含量测定采用张以顺的方法3。1.3数据统计分析 采用Excel 2003统计分析软件进行基础数据整理、分析与作图，利用DPS软件中邓肯氏多重比较方法对试验数据进行差异显著性检验。2结果与分析2.1鲜切富士苹果不同处理后的褐变指数变化苹果切分后褐变指数均呈上升趋势（图1），对照一开始便发生褐变，并且比较严重，褐变指数一直呈急剧上升趋势，10h时达到最大值0.76。1.0%AsA处理于1h时起开始发生轻微褐变，之后呈缓慢上升趋势，10h时达到最大值0.37。1.0%CaCl2处理0-4h未发生褐变，4h时开始发生褐变，10h时褐变指数为0.17。图1不同处理鲜切富士苹果褐变指数变化2.2鲜切富士苹果不同处理后的总酚含量变化三者的初始总酚含量相比较， 1.0%AsA处理的含量极高（图2），为1229.82 mgkg-1，而对照和1.0%CaCl2处理的初始总酚含量相对较低，对照为718.70 mgkg-1，1.0%CaCl2处理为739.18 mgkg-1。0.5h后1.0%AsA处理的总酚含量急剧下降，10h时达到最低值783.15 mgkg-1。对照与1.0%CaCl2处理的总酚含量总体呈缓慢下降趋势。与初始值相比较，对照、1.0%CaCl2、1.0%AsA处理处理的总酚含量分别下降了228.07、193.18、446.67mgkg-1。以1.0%AsA处理的总酚含量下降最大，对照次之，1.0%CaCl2处理最小。图2不同处理鲜切苹果总酚含量变化2.3鲜切富士苹果不同处理后的多酚氧化酶活性变化对照一开始便表现出较强的PPO活性（图3）,初始活性达到129.67 U/g FW min，1.0%AsA处理的PPO初始活性为97.73 U/g FW min，1.0%CaCl2处理的PPO初始活性为83.54 U/g FW min，三者相比较，对照的PPO活性最强，1.0%AsA处理次之，1.0%CaCl2处理最弱。对照与1.0%AsA处理的PPO活性均呈现线上升后下降的趋势，接近2h时相等，对照在0.5h时出现PPO活性高峰，峰值为148.77 U/g FW min，1.0%AsA处理的峰值出现在2h,峰值为136.77 U/g FW min。1.0%CaCl2处理的PPO活性初始值明显低于对照和1.0%AsA处理。且从一开始便呈现出明显的下降趋势，10h时达到最低值35.90 U/g FW min。10h时以1.0%AsA处理的PPO活性最高，对照次之，1.0%CaCl2处理最低。图3不同处理鲜切苹果多酚氧化酶活性变化2.4鲜切富士苹果不同处理后的过氧化物酶活性变化对照的POD活性初始值为51.50 U/g FW min（图4），1.0%CaCl2处理的POD活性初始值为22.90 U/g FW min，1.0%AsA处理的POD活性初始值为43.44 U/g FW min，相比较POD初始值活性以对照最高，1.0%AsA处理次之，1.0%CaCl2处理最低。对照和1.0%AsA处理均于00.5h呈下降趋势，0.5h时达到最小值，对照为47.57 U/g FW min，1.0%AsA处理为25.50 U/g FW min，之后呈上升趋势，1h时达到峰值，对照为52.65 U/g FW min，1.0%AsA处理为52.35 U/g FW min，1h后均呈下降趋势，10h时达到最低值，对照为35.39 U/g FW min，1.0%AsA处理为32.74 U/g FW min。1.0%CaCl2处理的POD活性从一开始便呈现上升趋势，16h急剧上升，10h时达到最大值64.31 U/g FW min。10h时1.0%CaCl2处理PDO活性最高，对照次之，1.0%AsA处理最低。 图4不同处理鲜切苹果过氧化物酶活性变化2.5鲜切富士苹果不同处理后的丙二醛含量变化对照的丙二醛含量从一开始便呈下降趋势，1.0%AsA处理和1.0%CaCl2处理的丙二醛含量变化均表现出先上升后下降的趋势（图5），1.0%AsA处理和1.0%CaCl2处理的峰值均出现在1h，1.0%AsA处理的峰值为8.14 nmolg-1，1.0%CaCl2处理的峰值为7.34 nmolg-1。10h时的MDA含量以1.0%AsA处理最高为6.56 nmolg-1， 1.0%CaCl2处理次之为6.06 nmolg-1，对照最低为4.59 nmolg-1。图5不同处理鲜切苹果丙二醛含量变化2.6不同处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响对富士苹果切分处理后测得的数据利用邓肯氏多重比较进行差异显著性检验分析，结果表明（表1）,1.0%CaCl2处理、1.0%AsA处理、蒸馏水对照的褐变指数三者之间存在极显著差异（P0.01），说明两种处理方法对抑制褐变都具有极其明显的效果，1.0%CaCl2处理作用效果更佳。表1抗坏血酸与氯化钙处理对鲜切苹果褐变的影响处理褐变指数总酚含量(mgkg-1）多酚氧化酶活性 (U/g FWmin)过氧化物酶活性(U/g FW min)丙二醛(nmolg-1)对照Control0.75aA375.41cC73.32bB35.39bB6.06bA1.0%氯化钙0.16cC545.97bB35.89cC64.31aA5.20Cb1.0%抗坏血酸0.37bB783.15aA98.16aA32.74bB6.56aA注：表中同列不同小写字母表示在0.05水平显著；同列大写字母表示在0.01水平显著。 由表1分析结果表明，处理与对照相比较褐变指数、总酚含量，PPO活性存在极显著差异（P0.01），1.0%CaCl2处理明显降低了褐变指数，具有较好的褐变抑制效果，而1.0%AsA处理也具有抑制褐变发生的效果，但是与1.0%CaCl2处理相比较效果不明显。1.0%AsA处理总酚含量比较高，与对照和1.0%CaCl2处理效果比较存在极显著差异（P0.01），1.0%CaCl2处理与对照比较存在显著差异（P0.05）。1.0%CaCl2处理与对照和1.0%AsA处理过氧化物酶活性相比较存在极显著差异（P0.01），钙离子是多种酶的激活剂，极大地提高了POD活性，抑制了褐变的发生，对照与1.0%AsA处理相比较差异不显著。MDA是自由基作用于脂质发生过氧化反应的终产物，可以根据它的含量高低确定果肉组织受逆境胁迫程度的强弱。1.0%CaCl2处理与对照和1.0%AsA处理比较呈极显著性差异（P0.01），说明对照和1.0%AsA处理后的果肉受到较强的逆境胁迫，而1.0%CaCl2处理由于钙离子对细胞膜结构和功能的影响，降低了受胁迫的程度。通过上述结论综合分析，1.0%CaCl2处理在很大程度上降低了褐变指数和多酚氧化酶活性和细胞受胁迫程度，相比较表明1.0%CaCl2处理对抑制苹果褐变效果更好。3讨论3.1鲜切苹果发生褐变的生理生化机理褐变按其发生机理分为酶促褐变和非酶促褐变7。鲜切苹果褐变属于酶促褐变，是多酚氧化酶，过氧化物酶等催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。苹果果肉组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当苹果切分后，组织受到破坏，氧大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡于是发生了氧化产物醌的积累和进一步氧化，形成黑色，即发生了褐变。3.2 1.0%CaCl2和1.0%AsA处理对抑制鲜切富士苹果褐变的影响 苹果切分后，迅速发生褐变，酶活性先升高后下降。外源1.0%AsA和1.0%CaCl2处理都具有延缓产品内部酚类物质外释、降解和转化的功能，起到明显的保鲜作用，以1.0%CaCl2处理效果最好，这与杨魏氯化钙和抗坏血酸处理对鲜切苹果品质和褐变的影响结论基本相似9。1.0%AsA处理后的总酚含量极高，而1.0%CaCl2处理相对较低。1.0%AsA处理与1.0%CaCl2处理相比较，多酚氧化酶活性相对较高，所以导致褐变抑制效果较1.0%CaCl2处理偏弱。1.0%AsA处理对细胞膜的破坏较严重，导致MDA含量上升，而1.0%CaCl2处理由于钙离子对细胞膜结构和功能的保护功能，降低了逆境胁迫，同时丙二醛含量也降低了。3.3 CaCl2和AsA作为鲜切苹果褐变抑制剂的作用机理分析酶促褐变是苹果组织中酚类物质在酶的作用下先氧化为醌类，而后醌类聚合形成褐色物质，从而导致组织变色的生理生化过程。其中褐变基质、酶、氧是酶促褐变的三要素，三者缺一不可。鲜切苹果褐化属于酶促褐变生理机制，这与寇莉萍等13在富士果实褐变研究所得结论相同。抗坏血酸是一种强还原剂和强氧化剂在氧气存在条件下易与氧气发生反应氧化分解，其对PPO活性抑制主要是通过和酚类物质竞争反应底物氧气进行的，同时还可将酚类物质氧化形成的醌重新还原成酚，从而缓解或消除了褐变的发生14。氯化钙主要是通过钙离子发挥抑制褐变的，钙在维持植物细胞结构稳定性中起重要作用，当它与果胶酸钙形态存在时，是细胞壁和细胞间层的组成部分，能够使相邻细胞相互连接，增大细胞的坚韧性15。钙能够维持细胞膜的完整性与稳定性，细胞膜和液泡膜都是由蛋白质和脂肪构成的，而钙又能影响磷脂和膜蛋白在膜内表面的排列，进而维持膜结构稳定性。钙能够改变细胞膜的透性，改变膜对离子的选择性和亲和性，对一些破坏膜完整性的因素有拮抗作用，防止果实软化，从而提高了鲜切苹果果实的抗性。3.4 CaCl2和AsA作为鲜切苹果褐变抑制剂的可行性分析抗坏血酸即维生素C,是一种水溶性维生素,食物中的维生素被人体小肠上段吸收后，直接运送至人体各水溶性结构中，具有较强的抗氧化性，可以保护其他氧化剂，如维生素A,维生素E，不饱和脂肪酸等，防止人体受自由基伤害，具有预防动脉硬化，治疗贫血，防癌，解毒和保护肝脏等功能，可以作为安全的鲜切苹果褐变抑制剂使用。钙是人体生命之源，使人体含量最丰富的无机元素，总量超过1kg,有人体生命元素的美誉，钙离子对血液凝固，神经肌肉的兴奋和神经冲动的传导，细胞的黏着，细胞膜功能的维持具有重要作用。对人体内的酶反应有激活作用，对人体内分泌腺激素的分泌有决定作用，对维持循环，呼吸，消化，泌尿，神经，内分泌，生殖等系统功能至关重要。氯化钙可工业生产，容易得到，可以作为安全可食用的鲜切苹果褐变抑制剂。4结论1.0%CaCl2处理和1.0%AsA处理均对抑制富士苹果褐变具有明显效果，两者相比较1.0%CaCl2处理效果更佳，都可作为安全可食用的鲜切富士苹果褐变抑制剂。参考文献：1 Saftner RA, Bai Jinhe, Abbott JA, et al. Sanitary dips with calcium propionate, calcium chloride, or a calcium amino acid chelate maintain quality and shelf stability of fresh- cut honeydew chunks J . Postharvest Biology and Technology, 2003, 29 ( 3) : 257269.2 郭娟，艾志路，崔建涛，王育红.苹果渣中多酚物质的福林法测定.J.食品工业科学2006，178-180.3 张以顺,黄霞，陈云凤.植物生理学实验教程.M.高等教育出版社.2009:98,129-131.4 赵福庚,何龙飞，罗庆云.植物逆境生理生态学.M.化学工业出版社,2004:24-25，184-187. 5 李莉, 田士林 苹果中多酚含量测定与比较.J.安徽农业科学, Journal of Anhui Agri. Sci. 2006, 34( 20) : 5212, 5236.6田世平,徐勇,姜爱丽,汪沂.冬雪蜜桃在气调冷藏期间品质及相关酶活性的变化.J.中国农业科学,2001,34(6):656-661.7 陈秀芳,王坤范.果实发育中褐变因子变化规律的研究.J.园艺学报,1995,22(3):230-234. 8 田世平,汪沂,徐勇,范青.不同包装和药剂处理对冬雪蜜桃贮藏性的影响. J .果树科学,2000,17(1):41-44.9 杨魏 刘晶 氯化钙和抗坏血酸处理对鲜切苹果品质和褐变的影响.J.中国农业科学 2010，43（16）：3402-3410. 10 Whitaker J R,Lee C Y.Recent advances in chemistry of enzymatic browning.In:Le e C Y,Whitaker J R.Enzymatic Browning and Its Prevention Washington D C USA.J.ACS Symposium Series 500,1995:2-7.11 Mathew A G,Parpia H A.Food browning as polyphenol reaction. J .Advances in Food Research,1971,19:75-147.12 陈伟,叶明志,周洁.植物酚类物质研究进展.J.福建农业大学学报,1997,26(4):502-508.13 寇莉苹,刘兴华,马洪娟.富士苹果果肉褐变对保护酶活性和膜质过氧化的影响.J.西北农业学报,2004,13(1):80-83.14 耶兴元,何晖,仝胜利.抗坏血酸与植物抗氧化性的关系.J. 信阳农业高等专科学校学报.15 袁陵，李正国.采后钙处理对奉节脐橙褐变及膜脂过氧化作用的影响.J.热带作物学报，2010，31（2）：207-210.16 莫开菊,汪兴平. 钙与果实采后生理.J.植物生理学通讯，1994,30（1）:44-47.Effects of CaCl2 and AsA Treatments on Restraining Browning in Fresh-Cut Fuji Apple Chenlan(Gansu Agricultural University Lanzhou 730070)Abstract: Through the use of exogenous ascorbic acid （ 1.0% AsA ） and calcium chlorid（ 1.0% CaCl2） treatment, analysis the results , find the ideal fresh cut the apple preservative. To buy good quality of fuji apples as materials,peeled, cored, and then cut into slices about 2mm,after soaked for 5 mins in distilled water, 1.0% AsA and 1.0% CaCl2 aqueous solution, wiped the surface water, then put in culture vessel under 25 , and at 0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10h, the browning index, total phenols and malondialdehyde (MDA) were analyzed, and the polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) activities were detected. The cutted apple slices soaked in distilled water were changed dramatically, flesh browning was rapid and serious, water and other volatile material released largely, the content total polyphenols decreased, the activities of PPO and POD rose