馮曉汀, 劉洪麗, 吳 秀, 楊 宏, 王清章, 李 潔, 嚴守雷

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430070)

乙醇對鮮切西蘭花品質(zhì)及其生理、生化代謝的影響

馮曉汀, 劉洪麗, 吳 秀, 楊 宏, 王清章, 李 潔, 嚴守雷*

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430070)

以西蘭花為對象,考察不同濃度乙醇處理的鮮切西蘭花在貯藏期內(nèi)菌落總數(shù)、失重率、感官品質(zhì)、相對電導(dǎo)率、總酚、葉綠素以及多酚氧化酶活性和苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性的變化,探討不同濃度乙醇溶液對鮮切西蘭花生理、生化代謝的影響。研究結(jié)果表明,乙醇溶液處理鮮切西蘭花,不同程度地保持了鮮切西蘭花的質(zhì)地,延緩了營養(yǎng)物質(zhì)的損失,抑制了PPO和PAL活性,有效地提高了鮮切西蘭花貯藏期間的品質(zhì),延長了貨架期。

鮮切西蘭花;乙醇;保鮮;品質(zhì)

鮮切蔬菜(fresh-cut vegetables)是指新鮮果蔬原料經(jīng)清洗、去皮、整修、切分,以塑料托盤盛裝,外覆塑料薄膜或用塑料薄膜袋包裝,再經(jīng)冷藏、運輸而進入超市和冷柜銷售的一種新型蔬菜加工產(chǎn)品,又叫最小加工果蔬(minimally processed fruits and vegetables)、即食果蔬(ready-to-use fruits and vegetables)、輕度加工果蔬(lightly processed fruits and vegetables)或調(diào)理果蔬等。鮮切蔬菜不僅滿足了當(dāng)今消費者對新鮮天然、安全方便和營養(yǎng)健康食品的需求,而且滿足了快餐業(yè)、軍事后勤供給等的特殊需要,逐漸成為果蔬消費的主流,是我國今后果蔬加工業(yè)發(fā)展的主要方向之一。

西蘭花(Brassica oleracea L.)又名綠菜花、青花菜,屬十字花科蕓薹屬甘藍變種,富含蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素和胡蘿卜素,并含有黃酮類、硫代葡萄糖苷及多種維生素[1],營養(yǎng)成分位居同類蔬菜之首,被譽為“蔬菜皇后”。西蘭花易于修整,加工時汁液不易外流,非常適合鮮切加工。但西蘭花頭部為顆粒狀致密排列的小花,呼吸代謝旺盛,在室溫條件下極易導(dǎo)致褪綠、開花和黃化,且其組織幼嫩多汁,花部基本無保護層,極易失水萎蔫,耐貯性差。20℃以上溫度貯藏1～3 d便失去其商品價值[2],而鮮切后更易衰老腐敗,限制了鮮切西蘭花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,如何延緩其衰老過程和控制微生物繁殖是延長鮮切西蘭花貨架期的關(guān)鍵和迫切需要解決的問題[3]。

乙醇已經(jīng)被美國食品和藥物管理局認定為安全物質(zhì),不僅是有效的抗菌劑,還可以起到延緩組織衰老的作用[4]。研究表明,乙醇在延緩番茄成熟[5],延長康乃馨的壽命[6],延長櫻桃[7]、葡萄貨架期[8]等方面具有顯著效果。

本文以西蘭花為材料,采用不同濃度的乙醇對切割后的西蘭花進行處理,旨在探討乙醇處理后貯藏期間鮮切西蘭花的生理及品質(zhì)變化,以期篩選出合適的處理液濃度,為改善最小加工西蘭花的品質(zhì)和延長其產(chǎn)品貨架期提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西蘭花,湖北省武漢市華中農(nóng)業(yè)大學(xué)菜市場。乙醇,武漢市一輕江南公司;巰基乙醇,Amresco;平板計數(shù)瓊脂,北京陸橋有限責(zé)任公司;PVP(polyvinyl pyrrolidone),Biosharp;甲醇、沒食子酸、福林酚試劑、Na2CO3、丙酮、十二水磷酸氫二鈉、二水磷酸二氫鈉、硼酸、硼酸鈉、甘油、EDTA-2Na、氯化鈉和鄰苯二酚,國藥集團化學(xué)試劑有限公司;佳能食品包裝用密封袋(PE,178 mm×203 mm×0.05 mm),武商量販農(nóng)科院店。

1.2 儀器與設(shè)備

小天鵝T65-388型甩干機,山東-小鴨家電有限公司;Checkmate 3型氣體分析儀,丹麥丹圣;ST16R型冷凍離心機,美國賽默飛世爾公司;FE30型電導(dǎo)率儀,美國梅特勒托利多公司;UV-754N型紫外分光光度計,上海奧譜勒儀器有限公司;722型可見分光光度計,上海欣茂儀器有限公司;LRH-250型培養(yǎng)箱,上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 西蘭花分組及處理方法

挑選無病蟲害,成熟度、大小基本一致的西蘭花作為實驗材料,4℃下預(yù)冷。將西蘭花切分成直徑為3～4 cm的小球,分別采用4℃預(yù)冷的蒸餾水,體積分數(shù)10%,20%,30%乙醇溶液浸泡清洗2 min。所有處理組在浸泡完以后均甩干,裝入佳能食品包裝用密封袋中,封口后4℃貯藏,定時檢測。

1.3.2 測定指標及方法

在實驗的第0,3,7,14,21,28天分別對鮮切西蘭花進行生理生化指標測定,包括感官品質(zhì)、氣體成分、失重率、相對電導(dǎo)率、總酚含量、葉綠素含量和菌落總數(shù)。在實驗的第0,2,4,6,9,12,16天分別測定鮮切西蘭花的多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)的酶活性。每個指標按樣本量測定或至少設(shè)3個重復(fù)組。

1.3.2.1 氣體成分的測定

密封袋內(nèi)的CO2和O2濃度采用氣體分析儀測定。將皮下注射針通過預(yù)先固定的粘接隔膜插入包裝袋內(nèi),以1.5 mL/min的流速進行氣體成分測定[9]。

1.3.2.2 失重率的計算

采用稱重法,見式(1)。

1.3.2.3 菌落總數(shù)的測定

按GB 4789.2—2010測定菌落總數(shù)[10]。

1.3.2.4 感官品質(zhì)的評價

對不同處理、不同貯藏期的鮮切西蘭花,根據(jù)色澤、褐變、組織狀態(tài)等方面按9分制法進行評分。評分標準如下:9分為品質(zhì)完好,新鮮、綠色、無褐變腐爛;7分為品質(zhì)較好,切面輕微黯淡,無褐變腐爛;5分為商品界限,切口出現(xiàn)肉眼可見的輕微褐變,無腐爛;3分為品質(zhì)較壞,切口局部褐變,稍有腐爛,不可食;1分為完全壞掉,腐爛嚴重,不可食用[11]。

1.3.2.5 相對電導(dǎo)率的計算

快速稱取鮮樣3份,每份1.0 g,分別置于含50 mL去離子水的刻度試管中,蓋玻璃塞于室溫下浸泡30 min。用電導(dǎo)儀測定浸提液電導(dǎo)(R1),然后沸水浴加熱15 min,冷卻至室溫后搖勻,再次測定浸提液電導(dǎo)(R2)。相對電導(dǎo)率=(R1/R2)×100%[12]。

1.3.2.6 總酚含量的計算

采用Folin-Ciocalteu比色法,參考Zhan L等[13]的方法并略有改進。稱取1.0 g樣品,加入10 mL甲醇研磨,4℃下12 000 r/min離心10 min。在每個試管中分別加入0.5 mL福林酚試劑、0.5 mL提取液和5 mL去離子水,搖勻,反應(yīng)3～8 min后加入4 mL質(zhì)量分數(shù)7.5%Na2CO3溶液,搖勻,室溫靜置1 h。在波長765 nm處測定吸光度。以沒食子酸作標樣,通過標準曲線來計算總酚質(zhì)量比。標準曲線方程:y=0.008 3x+0.062 8(R2=0.999 4)。

1.3.2.7 葉綠素含量的測定

稱取1.0 g樣品,分3次加入無水丙酮15 mL研磨,12 000 r/min離心10 min,取上清液測定645,663 nm處的吸光度,計算葉綠素質(zhì)量比,結(jié)果以mg/g表示[14]。

式(2)中:OD645,OD663分別為645,663 nm處的吸光度;V為稀釋倍數(shù);W為樣品質(zhì)量,g。

1.3.2.8 PPO酶活的檢測

稱取5.0 g樣品,加入0.2 g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和10 mL 0.2 mol/L磷酸緩沖液(pH值7.0),用液氮磨碎,提取液于4℃下12 000 r/min離心10 min,上清液用于酶活性的測定。取2.8 mL 40℃保溫的0.02 mol/L鄰苯二酚溶液(用緩沖液配制),加入0.2 mL酶液,對照組僅含有鄰苯二酚溶液,測定OD410值的變化,以每分鐘ΔOD410變化0.001表示一個酶活性單位[15]。

1.3.2.9 PAL酶活的檢測

稱取5.0 g樣品,加入0.1 mol/L,pH值8.8的硼酸緩沖液10 mL(內(nèi)含5 mmol/L巰基乙醇、1 mmol/L EDTA以及體積分數(shù)為5%甘油)和0.1 g的PVP及少量的石英砂,用液氮磨碎,然后于12 000 r/min,4℃離心15 min,上清液即為粗酶液。在5 mL反應(yīng)體系中,對照組不加酶液而用500 μL PAL樣品提取液代替。反應(yīng)體系于40℃水浴中保溫60 min后,立即加入0.2 mL 6 mol/L HCl終止反應(yīng),隨后測定OD290值,以每分鐘ΔOD290變化0.01為一個酶活性單位,用U/g表示酶活力[16]。

1.4 數(shù)據(jù)與統(tǒng)計

每個處理重復(fù)3次,取平均值。作圖采用Origin Pro 8.5.1軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣體成分

相對低濃度O2和高濃度CO2可以有效地延長西蘭花的貯藏時間,一般認為體積分數(shù)5%～10%CO2和1%～2%O2是貯藏西蘭花的最佳氣體條件。但是,當(dāng)O2體積分數(shù)小于0.5%或CO2體積分數(shù)大于20%時,卻都會對西蘭花造成生理傷害。圖1顯示20%及30%乙醇處理組能較迅速地達到相對低濃度的O2和高濃度的CO2,可在一定程度上延緩鮮切西蘭花的衰老速度,達到貯藏保鮮的目的。

2.2 失重率

一般蔬菜含水量都在90%以上,因此即使是少量的失水也會引起蔬菜組織萎蔫。隨著貯藏時間的延長,因蒸騰及呼吸作用而造成自身水分的散失,鮮切西蘭花的質(zhì)量損失率都呈增加趨勢。但是乙醇處理組的質(zhì)量損失率要低于對照組,且乙醇濃度越大質(zhì)量損失率越低(見圖2)。說明適當(dāng)濃度的乙醇溶液處理可以減少水分散失和營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,提高鮮切西蘭花的品質(zhì)。

圖1 不同處理的鮮切西蘭花包裝袋內(nèi)氣體成分變化Fig.1 Changes of gas composition in packing bags of fresh-cut broccoli with different treatments

圖2 不同處理的鮮切西蘭花失重情況Fig.2 Changes of weight loss of fresh-cut broccoli with different treatments

2.3 感官品質(zhì)

隨著貯藏時間延長,鮮切西蘭花的感官品質(zhì)不斷下降,其中以對照組下降速度最快,其保質(zhì)期為18 d左右(見圖3)。而乙醇處理組在第28天仍保持了其商品價值,其中20%乙醇處理效果最為明顯。表明乙醇處理可延緩鮮切西蘭花品質(zhì)的降低。

2.4 菌落總數(shù)

細菌總數(shù)是反映鮮切西蘭花清潔狀態(tài)的指標,也是評定鮮切西蘭花微生物污染程度的指標之一。整個貯藏過程中,乙醇溶液處理組西蘭花表面的微生物數(shù)量均低于對照組,見圖4。隨著貯藏時間的延長,鮮切西蘭花表面的微生物迅速增加。0 d 30%乙醇處理組微生物數(shù)量明顯低于其他處理組,但后期迅速增長,與10%乙醇處理組相近,20%乙醇處理效果優(yōu)于前兩者。在貯藏21 d,對照組微生物數(shù)量比20%乙醇處理組高一個數(shù)量級,28 d高兩個數(shù)量級。由此可見20%的乙醇溶液能有效抑制貯藏期間鮮切西蘭花表面的微生物生長。

圖3 不同處理的鮮切西蘭花感官品質(zhì)變化Fig.3 Changes of sensory quality of fresh-cut broccoli with different treatments

圖4 不同處理鮮切西蘭花菌落總數(shù)變化Fig.4 Changes of aerobic plate count of fresh-cut broccoli with different treatments

2.5 相對電導(dǎo)率

果蔬采后的貯藏過程中,由于組織的衰老及受環(huán)境脅迫,其細胞膜透性易增加。因此,細胞膜的相對透性可以在一定程度上反映細胞受傷害和果蔬的衰老程度。一般細胞膜透性的大小可用相對電導(dǎo)率衡量。西蘭花相對電導(dǎo)率均緩慢增加,貯藏10 d左右對照組相對電導(dǎo)率急劇上升,見圖5。后期對照組及10%乙醇處理組相對電導(dǎo)率偏高可能是因為微生物浸染導(dǎo)致細胞膜受損加重。20%與30%乙醇處理組的相對電導(dǎo)率變化不明顯,可能是適當(dāng)濃度的乙醇溶液在一定程度上增強了植物組織的抗逆性,減少了細胞內(nèi)電解質(zhì)外滲。

2.6 總酚含量

多酚類物質(zhì)是表征西蘭花抗氧化活性的主要成分,其含量多少反映抗氧化能力的強弱[17]。在貯藏期間,對照組與處理組的西蘭花總酚含量呈現(xiàn)先升高后降低,再升高再降低的趨勢,波動比較明顯,見圖6。已有報道稱果蔬中的酚類物質(zhì)一般在果蔬生長發(fā)育過程中合成[18],但若在采收后處理不當(dāng)而造成機械損傷或在脅迫環(huán)境中,也能誘導(dǎo)酚類物質(zhì)合成[19]。本實驗西蘭花總酚含量上升可能與組織中的PAL酶活性升高,使得酚類物質(zhì)的合成增加有關(guān),前期降低可能與PPO酶活性上升,多酚物質(zhì)被氧化有關(guān),后期總酚含量降低可能是由于微生物侵染導(dǎo)致組織腐敗。其中處理組PPO酶活變化較對照組平穩(wěn),能夠在一定程度上抑制PPO酶活。

圖5 不同處理的鮮切西蘭花相對電導(dǎo)率變化Fig.5 Changes of relative conductivity of fresh-cut broccoli with different treatments

圖6 不同處理的鮮切西蘭花總酚含量變化Fig.6 Changes of total phenolics of fresh-cut broccoli with different treatments

2.7 葉綠素含量

西蘭花切割后組織極易衰老腐爛,花蕾易開花、黃化。儲藏期鮮切西蘭花葉綠素質(zhì)量比的變化見圖7。由圖7可見,隨著貯藏時間延長,西蘭花葉綠素質(zhì)量比呈逐漸下降趨勢。其中,對照組西蘭花葉綠素質(zhì)量比下降最快,乙醇處理組能顯著抑制西蘭花葉綠素質(zhì)量比降低。貯藏第28天,20%乙醇處理組葉綠素質(zhì)量比為0.24 mg/g,降低了28.29%;而對照組葉綠素質(zhì)量比僅為0.14 mg/g,降低了49.41%。超微結(jié)構(gòu)顯示乙醇對葉綠體外膜及內(nèi)部基粒片層結(jié)構(gòu)均有保護作用[20],降低了貯藏期間葉綠體的破壞程度,顯著延緩了葉綠體結(jié)構(gòu)的解體[21]。

2.8 PPO酶活性

圖7 不同處理的鮮切西蘭花葉綠素含量變化Fig.7 Changes of chlorophyll content of fresh-cut broccoli with different treatments

果蔬中普遍存在的多酚氧化酶是引起鮮切果蔬酶褐變的主要原因。多酚氧化酶定位在細胞的質(zhì)體(內(nèi)囊體)中,酚類底物則定位在液胞中。正常情況下兩者分離,當(dāng)植物受到傷害時,兩者接觸相互作用,使底物氧化成醌。醌自發(fā)聚合并與蛋白質(zhì)的氨基酸殘基側(cè)鏈基團反應(yīng)產(chǎn)生黑色或褐色物質(zhì),從而導(dǎo)致褐變發(fā)生[22]。貯藏第2～4天多酚氧化酶酶活性達到最大值,而不同濃度的乙醇溶液處理對多酚氧化酶的活性均有抑制作用,尤其是在貯藏的前6 d,乙醇處理大大抑制了酶活,其中20%的乙醇溶液效果最為明顯,見圖8。西蘭花切割后其多酚氧化酶的活性升高,主要是由于機械切割破壞了細胞膜結(jié)構(gòu),影響膜的滲透性,導(dǎo)致隔離的酚類物質(zhì)流出,與空氣中的氧氣接觸,使得酶活性升高。

圖8 不同處理的鮮切西蘭花PPO酶活性變化Fig.8 Changes of polyphenol oxidase activity of fresh-cut broccoli with different treatment

2.9 PAL酶活性

組織傷害引起的機械損傷可誘導(dǎo)酶如PAL的合成,PAL參與酚類物質(zhì)的代謝導(dǎo)致酚類化合物的積累,這些化合物最后會成為PPO的底物[23]?？刂芇AL活性將有利于降低鮮切果蔬褐變的底物濃度,從而達到抑制褐變的目的。鮮切西蘭花在剛剛切分時PAL活性最高,隨后顯著下降。其中處理組相對對照組PAL酶活能較迅速達到較低水平,從而減少切面上多酚物質(zhì)的合成,抑制褐變,見圖9。

圖9 不同處理的鮮切西蘭花PAL酶活性變化Fig.9 Changes of phenylalanine ammonia-lyase activity of fresh-cut broccoli with different treatment during storage

3 結(jié) 論

研究結(jié)果表明,乙醇處理可降低鮮切西蘭花貯藏期的失重率、相對電導(dǎo)率、總酚含量、葉綠素含量、多酚氧化酶(PPO)活力和苯丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(PAL)活力,改善其感官品質(zhì),并有效延長鮮切西蘭花的貨架期,其中20%乙醇效果最為明顯。乙醇作為一種安全有效的保鮮劑,處理方法簡單,成本低廉,對人體無毒,可避免應(yīng)用傳統(tǒng)果蔬化學(xué)防腐保鮮劑對人類和環(huán)境產(chǎn)生的危害。20%乙醇溶液是適合鮮切西蘭花的安全性保鮮劑,可應(yīng)用于鮮切蔬菜工業(yè),達到較好的保鮮效果。

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Study on Effects of Ethanol on Qualities and Physio-biochemical Metabolism of Fresh-cut Broccoli

FENG Xiaoting, LIU Hongli, WU Xiu, YANG Hong, WANG Qingzhang,LI Jie, YAN Shoulei*
(College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China)

Effects of ethanol on the aerobic plate count,weight loss,sensory evaluation,relative electrical conductivity,total phenol content,chlorophyll content,polyphenol oxidase(PPO)activity,and phenylalanine ammonia-lyase(PAL)activity of fresh-cut broccoli were determined in this study.Effects of different ethanol concentrations on the physio-biochemical metabolism were analyzed.Results showed that the ethanol treatment could maintain the texture of fresh-cut broccoli,delay the nutrients loss,and restrain the activities of PPO and PAL to effectively improve the storage quality and extend the shelf life of fresh-cut broccoli.

fresh-cut broccoli;ethanol;fresh-keeping;quality

TS255.36

A

(責(zé)任編輯:檀彩蓮)

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.06.004

2095-6002(2015)06-0018-06

馮曉汀,劉洪麗,吳秀,等.乙醇對鮮切西蘭花品質(zhì)及其生理、生化代謝的影響[J].食品科學(xué)技術(shù)學(xué)報,2015,33(6):18-23.

FENG Xiaoting,LIU Hongli,WU Xiu,et al.Study on effects of ethanol on qualities and physio-biochemical metabolism of fresh-cut broccoli[J].Journal of Food Science and Technology,2015,33(6):18-23.

2015-08-27

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2015BAD16B07)。

馮曉汀,女,碩士研究生,研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏工程;

*嚴守雷,男,副教授,博士,主要從事蔬菜保鮮加工方面的研究。通信作者。