引用格式

刘晓梅,仝潇洋,邬松恒,等.物理处理技术对鲜切茭白品质的影响[J].农产品加工,2026,(03):30-35.

基金项目

上海市农业科技创新项目 （I2023007）；上海市农产品保鲜加工专业技术服务平台 （21DZ2292200）；上海农产品保鲜 加工工程技术研究中心 （19DZ2251600）。

摘   要

评估了不同物理处理技术（紫外线 UV-B 照射和预蒸处理）对鲜切茭白品质劣变的影响，测定了这2 种技术对鲜切茭白中褐变酶、木质化酶和植物保护酶的活性，以及鲜切茭白总酚和木质素的含量。结果表明，UV-B 照射的植物保护酶活性和总酚质量分数相比于预蒸处理要高。其中，UV-B 照射组中，紫外线 15 min UV-B 照射后鲜切茭白可有效保留过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，增加总酚质量分数，抑制木质素的合成。然而，在预蒸处理组中，45 s 预蒸处理鲜切茭白也表现出了较好的抑制效果。表明这 2 种处理方式都可通过抑制酶的活性和保留酚类物 质抑制鲜切茭白的褐变和木质化。因此，15 min 紫外线 UV-B 照射和 45 s 预蒸处理都可对鲜切茭白的品质劣变产生影响，为进一步的研究提供理论基础。

关 键 词

物理处理技术；鲜切茭白；

预蒸处理；品质劣变

正   文

茭白（Z. latifolia）又称菰、菰笋、高笋等， 是禾本科菰属的多年生草本植物^[1]。茭白在我国种植已有 2 500 年的历史，主要在长江流域广泛种植， 集中在浙江和江苏两省^[2-3]。茭白因其在营养价值和药用价值上受到消费者和研究人员的喜爱^[4]。然而， 茭白采后品质会发生快速劣变，表现为切面褐变、 木质化及腐烂变质，严重影响其销售和市场价值。 褐变主要分为酶促褐变和非酶促褐变。鲜切茭白采后发生褐变主要由酶促褐变反应引起。涉及褐变的关键酶主要为漆酶、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）等^[5]。此外，茭白在采收后表面会迅速变质，容易木质化。木质素的生物合成主要与PAL、POD、肉桂醇脱氢酶（CAD）和漆酶有关^[6]。因此， 采用有效措施抑制鲜切茭白的褐变和木质化尤为重要。目前，抑制褐变和木质化的常用方法主要包括物理方法（热处理、辐照处理、真空包装和气调贮藏）、化学方法（褐变抑制剂、可食用涂膜和天然 植物提取物等）和生物方法（基因工程、酶工程）^[7]。其中，紫外线 UV-B 照射和预蒸处理是一种常用的方法，具有安全、可操作性强和方便快捷的优点。 紫外线根据波长不同常被分为短波紫外线（UV-C， 波长 280 nm 以下）、中波紫外线（UV-B，波长 280_~320 nm）和长波紫外线（UV-A，320_~390 nm）^[8]。其中，紫外线 UV-B 照射是防止新鲜蔬菜腐烂和保持采后品质的有效方法。蔡继业等人^[9]研究发现， 紫外线 UV-B 照射可提高香菇体内过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，从而增强香菇抗氧化能力，维持其外观品质。有研究表明， UV-B 照射可钝化 PAL 和 POD 的活性，增加果蔬的抗氧化能力，从而控制鲜切果蔬的褐变^[10]。预蒸处理通过高温钝化酶的活性，抑制活性氧的积累来延缓褐变和木质化的发生^[11]。陈蕾^[12]研究表明，热处理能够抑制 PAL 活性，增加 CAT 和 SOD 的活性，延缓鲜切苹果的褐变。王斌等人^[13]研究表明，热处理抑制了 PAL 和 POD 的活性，延缓了鲜切芋头的酶促褐变。近年来，鲜切果蔬保鲜领域的研究热点聚焦于 UV-B 照射和预蒸处理技术方面。尽管部分研究评价了这些物理处理技术的效果，但将紫外线 UV-B 照射和预蒸处理进行对比研究仍然较少。因此，通过比较这 2 种处理技术对鲜切茭白品质劣变的影响，选择较优的处理技术。通过探讨紫外线 UV-B 照射和预蒸处理 2 种物理技术对鲜切茭白品质劣变的影响，重点分析了处理后过氧化物酶（POD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）和抗氧化酶活性的变化，并考查了处理后鲜切茭白中总酚、木质素及纤维素的质量分数，旨在为抑制鲜切茭白的褐变和木质化，维持其营养价值并延长保鲜期提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

茭白，采自上海佳欣茭白专业合作社，采后迅速运输至上海市农业科学院农产品保鲜与加工研究中心实验室。

1.2 试剂

体积分数30%的乙醇溶液、福林酚、磷酸缓冲 液、愈创木酚溶液、硼酸钠缓冲液、Tris-HCl 缓冲 液、纤维素试剂盒、木质素试剂盒、过氧化氢试剂盒、漆酶活性检验试剂盒、SOD 活性检测试剂盒等。

1.3 仪器

UV-B 灯（T8，20 W），仲伙净化科技有限公司 产品；分析天平，华志（福建）电子科技有限公司产品；蒸锅，广东美的生活电器制造有限公司产品；色差仪，柯盛行（杭州）仪器有限公司产品；质构 仪，厦门超技仪器设备有限公司产品；酶标仪，美国百特仪器有限公司产品；离心机，长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司产品。

1.4 试验方法

1.4.1 样品处理

将茭白脱壳，取中间可食用部分，用不锈钢刀切成大小均匀的长方体（1 cm×5 cm×1 cm），放入不同的处理设备（预蒸和紫外线 UV-B 照射）中， 将处理过的茭白置于研磨机中，研磨成茭白粉末，放入 -80 ℃冰箱中备用。

1）紫外线 UV-B 照射。将新鲜茭白正反面放入 UV-B 光照盒中进行照射，分别照射 5，10，15 min，然后装入自封袋里包装。将紫外线 UV-B 照射鲜切 茭白用 UW 表示。

2）预蒸处理。将新鲜茭白放入高压蒸汽锅中，分别煮15，30，45s，然后装入自封袋里包装。将预蒸处理鲜切茭白用YW表示。不同样品处理组见图1。

1.4.2 色差的测定

通过色差仪对茭白表面进行测量：首先使用白板完成仪器校准，随后将经过处理的茭白放入色差 仪中进行检测，从而获得亮度值（L^*）、红绿色度值 （a^*）和黄蓝色度值（b^*）。

1.4.3 质构的测定

采用质构仪对茭白的质构进行测定，使用 P36/R 型探头进行检测。在测试过程中，探头下行速度 1 mm/s，接触茭白表面后继续下移 3 mm；测试前和测试后、探头的移动速度均为 5 mm/s。检测结果以克（g）为单位，记录硬度、咀嚼性和弹性等指标值。 1.4.4 植物总酚的测定

参照程泽超^[8]的方法稍加修改。称取约 100 mg 茭白粉，加入体积分数为 30%的乙醇溶液 1 mL，进行低温匀浆处理。在 4 ℃下以转速 12 000 r/min 离心 15 min，取 0.5 mL 上清液，加入质量分数为 50%福林酚试剂 1 mL 及饱和 Na₂CO₃ 溶液 2 mL 混合均匀后在室温下静置 30 min，取 200μL 于波长 760 nm 处测定吸光度。空白对照组以 0.5 mL 蒸馏水替代上清液，其余试剂保持不变。总酚质量分数通过每 1 g 茭白样本中酚类物质（以没食子酸计）的质量来表示，单位为 mg/g。

1.4.5 纤维素和木质素的测定

选用纤维素试剂盒和木质素试剂盒对样品中的纤维素质量分数和木质素质量分数进行测定。操作过程严格依照试剂盒说明书执行，其结果以 mg/g 表示。

1.4.6 过氧化物酶（POD）的测定

采用肖鑫鑫等人^[14]的方法并稍做修改。在离心管中取茭白粉0.2 g，向其加入浓度为100 mmol/L， pH值 7.0 的磷酸缓冲液 0.2 mL，在冰上进行匀浆处理后将样品放入离心机中，在 4 ℃下以转速 12 000 r/min 离心 15 min 后，所得上清液即为粗酶液。从粗酶液中吸取 300 μL 放入酶标板中，依次加入浓度为 0.5 mol/L H2O2 溶液 0.75 μL 和浓度为 25 mmol/L 愈创木酚溶液 33 μL 混合均匀后，于波长 470 nm 处测量吸光度，其结果以 U/g 表示。

1.4.7 苯丙氨酸解氨酶（PAL）的测定

采用王斌等人^[13]的方法并稍做修改。将 0.2 g 茭白粉加入浓度为 0.05 mol/L，pH 值 8.8 的冷冻硼酸钠缓冲液中匀浆后，在 4 ℃下以转速 12 000 r/min 离心10 min，取上清液待测。加入酶提取液 7 μL、pH 值为 8.8 的硼酸缓冲液 160 μL 和浓度为 20 mmol/L的L - 苯丙氨酸溶液 33 μL 混合均匀后，把酶标板置于 37 ℃ 下，孵育 1 h 后立即加入浓度为 6 mol/L 盐酸溶液 7 μL 终止反应，于波长 290 nm 处测定吸光度。一个单位的 PAL 活性对应于1 h 内形成1 μmol/L 肉桂酸。

1.4.8 肉桂醇脱氢酶（CAD）活性检测

参考孙琰^[15]的方法并加以修改。称 0.1 g 茭白粉放入离心管中，向其中加入浓度为 0.1 mol/L， pH值 7.5 的 Tris-HCl 缓冲液 0.5 mL 中，用匀浆机进行匀浆后，将其放入离心机中，在 4 ℃下以转速 10 000 r/min 离心 10 min，吸取上清液，这部分上清液即为酶液。在离心管中依次加入 0.05 mL 浓度为 3 mmol/L NADP⁺溶液、0.05 mL 浓度为 3.2 mmol/L 反式肉桂酸溶液、0.05 mL 酶提取液和 0.05 mL 浓度为 20 mmol/L 松柏醇溶液混合均匀。设置空白对照组，该组用蒸馏水代替酶液，其他试剂不变。 取 200 μL 在酶标仪上测定波长 340 nm 处的吸光度。酶活定义为每克样品每分钟消化 1 nmol 的 NADPH 定义为一个酶活力单位，结果以 U/g 表示。

1.4.9 抗氧化相关酶和漆酶活性测定

采用过氧化氢（CAT）试剂盒、超氧化物歧化酶（SOD）活性检测试剂盒和漆酶活性检验试剂盒（北京盒子生工科技有限公司）进行测定，结果均以 U/g 表示。

1.5 数据处理

每个指标做3次平行，分别求其平均值和标准差，使用统计软件 SPSS 26 和 Excel 进行显著性和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 色差和质构分析

不同物理技术对鲜切茭白色差和质构的影响见表1。

在评估果蔬质地时，硬度、咀嚼性和弹性都是 极为关键的衡量指标。而木质素的积累，同样会对 硬度的上升产生作用。由表 1 可知，YW 组的硬度、 咀嚼性和弹性随着处理时间的延长呈下降趋势，UW 组的硬度和弹性呈先上升后下降的趋势，而其咀嚼 性未有显著性差异。色泽也是评价果蔬品质的另一个 重要指标，L^* 值越小，说明色泽越暗；a^* 值越大， 说明颜色越红。由表 1 可知，30 s 预蒸处理鲜切茭白的L^* 值最大，为 82.01；a^*值最小，为 1.68。这说明 30 s 预蒸处理能显著抑制鲜切茭白的褐变。

2.2   总酚、纤维素和木质素的质量分数

不同物理技术中总酚、纤维素和木质素的质量 分数见表2。

在果蔬采后，酚类化合物作为主要的次生代谢 产物组分，其过量积累会通过酶促氧化途径成为组 织褐变的关键诱导因素。此外，酚类物质的代谢与 木质素也有密切的联系^[16]。研究表明，酚类物质可作为反应底物参与果蔬的褐变和木质化过程^[15]。由表 2 可知，YW 组和 UW 组的总酚质量分数随着处理时间的延长呈上升趋势，其中 15 min UV-B 照射总酚质量分数最高为 8.13 mg/g，15 s 预蒸处理总酚质量分数最低为 5.28 mg/g。而 UW 组整体比 YW 组总酚质量分数高，这也可能与处理方式的差异有关。

茭白在采后容易产生木质化，导致纤维素和木 质素的质量分数上升。由表 2 可知，YW 组的纤维素 质量分数随着处理时间的延长呈先下降再上升，UW 组则呈上升趋势。YW 组的木质素质量分数随着处理 时间的延长呈先上升后下降的趋势，UW 组则呈下降 趋势，其中 15 min UV-B 照射与其他处理方式有显 著性差异，其木质素质量分数最低，为 80.50 mg/g。鲜切茭白总酚质量分数的降低与硬度和木质素质量分数的增加有关，这可能是酚类化合物可被POD 酶氧化，进而间接影响果蔬的褐变和木质化^[17-18]。

2.3 POD、PAL、CAD和漆酶的活性

不同物理技术对过氧化物酶活性、苯丙氨酸解氨酶活性、肉桂醇脱氢酶活性和漆酶活性的影响见图2。

POD、 PAL 参与果蔬酶促褐变反应，在过氧化氢的作用下，POD 可将酚类化合物催化生成褐色物 质进而引起褐变^[7]；PAL 可催化 L - 苯丙氨酸解氨生 成反式肉桂酸，再经过一系列转变形成各种酚类， 为褐变反应提供底物^[19]。此外，木质素的生物合成是在多种酶的参与下完成的。PAL 也是酚类化合物合成途径中的初始关键酶，催化苯丙氨酸脱氨形成苯丙 烷，从而使芳香族氨基酸参与酚类化合物的合成^[20]。CAD 可催化不同肉桂醛生成木质素单体的前体物质^[21]。由图 2（a）可知，不同处理方式对 POD 活性有不同的影响，YW 组对 POD 活性的影响未有显著 性差异，UW 组对 POD 活性的影响随着处理时间的 延长呈下降趋势。其中，5 min UV-B 照射的 POD 活 性最高，为 44.75（ΔOD470 nm ）min/g。由图 2（b）可 知，YW 组对 PAL 活性的影响随着处理时间的延长呈先下降后上升的趋势，UW 组对 PAL 活性的影响随着处理时间的延长呈先上升后下降的趋势。 10 min UV-B 照射的 PAL 活性为 251.73（ΔOD290 nm ）h/g 鲜质 量，其含量最高。由图 2（c）可知，YW 组则呈下降趋势，UW 组则呈上升的趋势。 结果表明，这 2 种 处理方式对鲜切茭白中过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶、肉桂醇脱氢酶活性的抑制作用有显著性差异，这可能也与处理方式的作用机理有关。漆酶是木质素单体聚合的关键酶^[22]。由图 2（d）可知，YW 组对漆酶活性的影响随着处理时间的延长呈先上升后下降的趋势，UW 组则呈先上升后下降的趋势。其中，10 min UV-B 照射中漆酶活性最高，为 19.57 U/g。

2.4 CAT和SOD的活性

不同物理技术对过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性的影响见图3。

活性氧（如 O₂^-，H₂O₂，·OH 等）也是引起酶促 褐变的另一个条件。采收后的果蔬受到机械损伤时， 会引发细胞代谢紊乱，诱导活性氧自由基大量产生， 从而加速其组织衰老^[19]。植物体内存在一套清除活 性氧的保护酶，主要由超氧化物歧化酶（SOD）、过 氧化氢（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗 氧化酶组成，其生理功能是清除 O₂^-，H₂O₂等活性自 由基，使活性氧维持在一个较低的水平，从而使鲜 切茭白免受氧化伤害^[23]。CAT 可催化 H₂O₂ 分解成 O₂ 和 H₂O，从而可降低体内的活性氧（ROS），保护细胞免受氧化应激，从而延缓茭白的衰老过程^[15，24]。由 图 3（a）可知，YW 组则呈下降趋势，UW 组则呈上升趋势。其中，15 min UV-B 照射的 CAT 活性最高，为 369.62 U/g。SOD 也是一种重要的抗氧化酶，能清除自由基，维持细胞膜的完整性，从而防止细胞内酚类物质和酶的过度接触，减少酶促褐变的产生^[25]。由图 3（b）可知，YW 组对 SOD 活性随着处理时间的延长呈先下降后上升的趋势，UW 组则呈先下降后上升的趋势，但未有显著性差异，而 UW 组与 YW 组则有显著性差异。

3 讨论

茭白在受到外界环境的胁迫后极易发生褐变和 木质化，导致其硬度上升和品质下降。鲜切茭白的 褐变主要由酶促褐变引起，其原因是茭白中含有褐变相关酶（如 POD，PAL 等）。还有研究表明，ROS 与鲜切茭白的品质劣变紧密相关。ROS 会使果蔬产 生氧化应激，导致采后果蔬衰老^[10，15]。然而，在果蔬成熟过程中，SOD，CAT 和 APX 等一系列植物保护 酶可清除 ROS，SOD 作为第一种参与抗氧化防御的 酶，能催化 O₂^- 转化为 H₂O₂和 O₂，CAT 将 H₂O₂ 转化为 H₂O 和 O₂，从而防止 ROS 对细胞的伤害^[26]。 果蔬在受到损伤后，会使其硬度增加，这与木质素的积累有关。果蔬组织在损伤部位其细胞壁会产生大量木质素并积累木质素，导致细胞壁增厚，引起木质 化现象^[23]。木质化主要与 PAL， CAD 和漆酶相关， PAL 是苯丙烷途径的关键限速酶，CAD 参与木质素单体生物合成的最后一步^[27-28]。UV-B 是一种中波紫外线，近年来也被广泛应用于调控果蔬采后的品质。 UV-B 照射可通过增加抗氧化酶的活性来消除体内过量的 ROS，从而延缓鲜切茭白的品质劣变^[16]。热处理是一种物理保鲜技术，较高的热处理可钝化果蔬中与氧化反应相关的酶（如 PAL，POD 等），会使总酚质量分数下降，从而起到抑制鲜切果蔬品质劣变的 目的^[29]。研究中，UW 组的 CAT 和 SOD 比 YW 组的 活性高，这也说明了 2 组不同物理处理技术对鲜切茭白有显著性差异。此外，在 YW 组中，45 s 预蒸处理中木质素质量分数最低，总酚质量分数最高，其 SOD 活性最高，说明 45 s 预蒸处理鲜切茭白能提高抗氧化能力，从而延缓褐变，改善品质。

4 结论

采用 2 种不同的物理处理技术（紫外线 UV-B 照射和预蒸处理），并研究其对鲜切茭白品质劣变的影响。结果表明，紫外线 UV-B 照射和预蒸处理对鲜切茭白品质劣变的效果不同。预蒸处理主要是通过热蒸汽钝化鲜切茭白中的褐变酶和木质化相关酶，从而达到延缓褐变和木质化。其中，45 s 预蒸处理维持了 SOD 和 CAT 的活性，并抑制了 PAL，POD， CAD 和漆酶的活性；此外，45 s 预蒸处理还延缓了总酚质量分数的降低并抑制了木质素和纤维素的形成。而紫外线 UV-B 照射则是通过紫外线照射，增 加鲜切茭白体内的抗氧化酶（SOD 和 CAT）活性，增加总酚质量分数，抑制木质素的形成，延缓鲜切茭 白的品质劣变。紫外线 UV-B 照射鲜切茭白中 SOD 和 CAT 的活性比预蒸处理的高，这说明 UV-B 照射 鲜切茭白在保持植物保护酶活性方面有较大的潜力，但其褐变酶和木质化相关酶活性也相对较高。研究表明，UV-B 照射可能是一种有效抑制褐变和木质化的方法，在实际应用中还需结合农产品生理生化特征对其剂量和处理条件进行研究。同时，可结合其他处理技术优化保鲜效果，弥补单一处理的局限性。

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