芋頭（Colocasia esculenta）是天南星科多年生宿根草本植物，又名芋艿、芋、香芋等[1]。芋頭是芋的地下塊莖，是它的主要食用部分，其口感細(xì)軟香糯，既可當(dāng)作蔬菜烹飪，又可當(dāng)作粗糧食用，是一種重要的蔬菜兼糧食作物[2]。研究表明，芋頭營養(yǎng)和藥用價值很高[3]。在營養(yǎng)價值方面，芋頭中含有豐富的淀粉、膳食纖維、礦物質(zhì)、維生素、蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)元素，營養(yǎng)價值與馬鈴薯相似，且不含龍葵素[4-5]；在藥用價值方面，芋頭中含有豐富的生物活性大分子，如雜多糖、生物堿、游離氨基酸，具有降壓降脂、緩解衰老、調(diào)節(jié)人體免疫活性和緩解關(guān)節(jié)炎癥狀的作用[2，6]。據(jù)報道，芋頭中含有微量元素19種、游離氨基酸17種，其中7種氨基酸為人體必需氨基酸[7-8]。然而，由于芋頭生產(chǎn)季節(jié)性強(qiáng)，且生長在濕熱環(huán)境條件下，采收后易感病，不耐貯藏，保鮮期很短，往往只在產(chǎn)區(qū)及周邊銷售，即便在離產(chǎn)區(qū)較遠(yuǎn)的地域銷售，也因運輸及貯藏保鮮等原因，價格往往比產(chǎn)區(qū)的高3倍～5倍。因此，探討和開發(fā)操作簡單、可長期貯藏、成本低的芋頭保鮮技術(shù)，對芋頭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

凍藏是近十幾年興起的一種食品保藏方法，食品冰凍后可在零下低溫長期貯藏，并能最大限度地保留營養(yǎng)成分。凍藏食品食用方便、保藏成本較低，且能調(diào)節(jié)市場淡旺季，因此，凍藏技術(shù)在加工食品和肉類工業(yè)中廣泛應(yīng)用[9-10]。近年來，凍藏技術(shù)也在新鮮果蔬產(chǎn)業(yè)中開始應(yīng)用[11]。已報道的可凍藏的果蔬有子姜[12]、沙棘[13]、蘋果[14]、番木瓜[15]、香蕉[16]、樹莓[17]、甜玉米[18]等，絕大多數(shù)的豆類蔬菜也適用于凍藏保鮮[11]。適合凍藏的果蔬一般具備突出的風(fēng)味及色澤、質(zhì)地堅實、成熟度適當(dāng)、加工適應(yīng)性好等特性[19]。芋頭風(fēng)味獨特、組織緊密、質(zhì)地堅實、含水量低，但鮮有芋頭凍藏的研究報道，其凍藏適應(yīng)性值得研究。

本研究以去皮芋頭為試材，研究了不同冰凍處理方式對凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，探討了熱燙處理對芋頭褐變的控制效果，并分析了不同護(hù)色方法對凍藏芋頭褐變和食用品質(zhì)的影響，以期為芋頭的凍藏保鮮提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗用芋頭為本地“荔浦芋”：韶關(guān)市曲江區(qū)大塘鎮(zhèn)農(nóng)貿(mào)市場。挑選無機(jī)械傷、病蟲害芋頭為試材，清洗干凈表面泥土，用不銹鋼削皮刀去皮，然后用刀具切割成1.5 cm左右厚度的薄片。蒽酮、亞硫酸氫鈉、石油醚、正丁醇：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；乙酸、硫酸、氫氧化鈉、碘化鉀：廣州化學(xué)試劑廠；葡萄糖：健陽生物科技有限公司；所用試劑藥品均為分析純級別。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800紫外分光光度計：上海美普達(dá)儀器有限公司；PCDX-WJ-10全自動超純水儀：成都品成科技有限公司；6380R高速冷凍離心機(jī)：德國eppendorf股份公司；CR-400型色差儀：日本柯尼卡美能達(dá)公司；PR-201α型折射儀：日本ATAGO公司；FHT-05手持式硬度計：廣州蘭泰儀器有限公司。

1.3 試驗處理

為了探究冰凍條件和護(hù)色處理對凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，研究進(jìn)行了3個獨立試驗。試驗一主要探究不同冰凍處理對凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響，共有4個處理。切分好的芋頭先在-80℃速凍處理1 h，然后長期貯藏在-40℃（處理1）或-20℃（處理2）；以不速凍處理為空白對照，直接分別貯藏在-40℃（CK 1）或-20℃（CK 2）。貯藏180 d時取樣測定各項指標(biāo)，每個處理重復(fù)3次。

為了能在短期內(nèi)明確熱燙處理對芋頭的護(hù)色效果，開展了試驗二，共設(shè)置3個處理。切分后的芋頭分別用60℃或100℃熱水燙漂處理1 min，以室溫蒸餾水處理為對照組（CK）。所有處理組同時貯藏在4℃，每隔2 d取樣1次，每個處理重復(fù)3次。

試驗三主要研究護(hù)色方法對凍藏芋頭食用品質(zhì)的影響，共設(shè)置4個處理。以不做任何處理直接貯藏在-20℃為對照組（CK），處理組分別為：100℃熱水熱燙處理 1 min，或玫瑰純露（rose hydrsol，RH）浸泡處理30 min，或者100℃熱水熱燙處理1 min后，再用玫瑰純露浸泡處理30 min。處理完后，長期貯藏在-20℃。貯藏180 d時取樣測定各項指標(biāo)，每個處理重復(fù)3次。

1.4 測定指標(biāo)及方法

使用CR-400型色差儀測定色度值；利用PR-201α型折射儀測定總可溶性固形物（total soluble solids，TSS）含量；采用FHT-05手持式硬度計測定硬度，測定前，凍藏芋頭先在4℃恢復(fù)24 h；參考苗紅霞等[20]的方法測定支鏈和直鏈淀粉含量；利用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[21]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

利用Microsoft Office Excel 2003軟件整理和分析數(shù)據(jù)，使用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件分析處理間差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冰凍方式對凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響

不同冰凍方式對凍藏芋頭硬度的影響見圖1。

圖1 不同冰凍方式對凍藏芋頭硬度的影響
Fig.1 Effects of different freezing ways on hardness of frozen taro

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

硬度是評價凍藏果蔬質(zhì)地的重要指標(biāo)，能直接反映凍藏產(chǎn)品質(zhì)量和消費者的接受程度[22]。測定凍藏芋頭硬度前，先在4℃恢復(fù)24 h。盡管芋頭組織結(jié)構(gòu)致密、含水量低，但從圖1可看出，經(jīng)過180 d的凍藏后，芋頭的硬度總體上有所下降，且未速凍處理組的硬度下降更多，各處理組芋頭凍藏后硬度比凍藏前降低0.74%～9.73%。在凍藏180 d時，與未速凍處理而直接貯藏在-40℃或-20℃度的對照組相比，速凍處理組（處理1和處理2）的硬度顯著高于未速凍處理組。這可能是因為速凍形成的冰晶體積較小，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷較小，而緩慢凍結(jié)易形成較大冰晶，對芋頭細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯機(jī)械損傷，導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)塌陷，細(xì)胞內(nèi)含物大量滲出，硬度下降。此外，速凍處理組之間的硬度差異不顯著，從節(jié)約能源的角度考慮，芋頭速凍處理后，可貯藏在較高的冰凍溫度。不同冰凍方式對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響見圖2。

圖2 不同冰凍方式對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響
Fig.2 Effects of different freezing ways on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

A.直鏈淀粉；B.支鏈淀粉；C.TSS；D.可溶性糖；不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

芋頭的食用部分是貯藏部位，淀粉含量很高，直鏈淀粉和支鏈淀粉含量及比例影響產(chǎn)品食用口感。由圖2A和圖2B可知，經(jīng)過180 d的凍藏，芋頭直鏈和支鏈淀粉含量變化不大，意味著凍藏能很好地保持芋頭的食用口感；同時，不同處理間的芋頭直鏈和支鏈淀粉含量差異不顯著，說明速凍處理與否也不會對直鏈和支鏈淀粉含量產(chǎn)生明顯影響，冰凍貯藏溫度對直鏈和支鏈淀粉含量的影響也不明顯（圖2A、圖2B）。

對于淀粉含量較高的果蔬而言，低溫貯藏往往會導(dǎo)致淀粉向可溶性糖轉(zhuǎn)化[23]，使得可溶性固形物含量明顯增加。圖2C數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過凍藏，芋頭總可溶性固形物（TSS）含量明顯增加。這說明冰凍低溫會使淀粉等大分子物質(zhì)向小分子轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致可溶性固形物含量增加，盡管一些轉(zhuǎn)化酶在冰凍溫度下活性很低。在凍藏180 d時，各處理組間的TSS含量差異不顯著，說明速凍處理不會有效抑制轉(zhuǎn)化酶活性，從而減少大分子物質(zhì)向小分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（圖2C）?？偪扇苄怨绦挝镏械闹饕镔|(zhì)是可溶性糖類。從圖2D可以看出，經(jīng)過180 d的凍藏，各處理組的可溶性糖類總體呈下降趨勢。一方面，這說明總可溶性固形物中可溶性糖的比例在凍藏期間是下降的，暗示著除可溶性糖類外的其它可溶性固形物含量增加?？扇苄蕴穷愔饕请p糖和單糖，是果蔬中主要的呈甜味物質(zhì)。另一方面也說明凍藏使芋頭甜度下降，提高了芋頭的食用品質(zhì)。在凍藏180 d時，各處理組間的可溶性糖含量沒有明顯規(guī)律（圖2D），速凍處理能否能降低可溶性糖含量，尚需進(jìn)一步確認(rèn)。

芋頭中酚類物質(zhì)含量較高，去皮芋頭表面在貯藏期間很容易褐化。不同冰凍方式對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖3。

圖3 不同冰凍方式對凍藏芋頭L*、a*和**的影響
Fig.3 Effects of different freezing ways on values of L*，a*and b*of frozen taro

A.L*；B.a*；C.b*；不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

從圖3中可以看出，芋頭在凍藏期間，L*、a*和b*值均呈下降趨勢，各處理的L*值比未凍藏前降低1.15%～5.24%，a*值比未凍藏前降低30.83%～90.04%，b*值比未凍藏前降低11.00%～16.00%。這說明芋頭凍藏期間仍會發(fā)生明顯褐變，即使與褐變有關(guān)的一些酶活性在零下低溫很低。此外，還觀察到，經(jīng)過凍藏的芋頭在4℃恢復(fù)時，表面褐變迅速加重。這一方面可能是由于相對溫度的升高，使得與褐變有關(guān)的酶活性迅速提高，加速了褐變；另一方面，冰凍低溫使細(xì)胞膜發(fā)生嚴(yán)重的機(jī)械損傷，膜的透性增加，細(xì)胞區(qū)隔破壞，增加了底物與酶接觸的機(jī)會。在凍藏180d時，直接在-40℃凍藏的芋頭L*值顯著高于其它處理組，速凍處理后再貯藏在-40℃和直接貯藏在-40℃的芋頭a*值顯著低于其它兩組處理，各處理間的b*值差異不明顯（圖3）。盡管各處理間的L*、a*和b*值有一定差異，但規(guī)律性不強(qiáng)，速凍處理是否有助于控制凍藏芋頭褐變，值得進(jìn)一步研究。

2.2 不同溫度熱燙處理對冷藏鮮切芋頭褐變的影響

2.1的結(jié)果表明，芋頭在凍藏期間以及低溫恢復(fù)期間均會發(fā)生較為嚴(yán)重的褐變。有研究表明，熱燙處理可控制鮮切果蔬褐變。為了能在短時間內(nèi)確定有效控制芋頭褐變的護(hù)色處理方法，本研究探討了熱處理對冷藏鮮切芋頭褐變的影響。L*、a*和b*值是反映產(chǎn)品色度的指標(biāo)，L*表示明度；a*反映綠色與紅色之間的轉(zhuǎn)換，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色；b*反映藍(lán)色與黃色之間的轉(zhuǎn)化，正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色[24]。

熱燙處理對冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響見圖4。

由圖4可知，各處理的L*值在4℃冷藏期間逐漸降低，a*和b*值逐漸增加。與對照組相比，在冷藏后期，熱燙處理的L*、a*和b*值顯著低于對照。在貯藏12 d時，60℃熱燙處理的L*、a*和b*值分別比對照高2.64%、27.02%和 12.44%，100℃熱燙處理的L*、a*和 b*值分別比對照低8.82%、46.66%和16.99%，說明60℃和100℃的熱燙處理能有效延緩芋頭L*值的降低、a*和b*值的增加，控制去皮芋頭褐變。其中，100℃熱燙處理的效果更為顯著。也進(jìn)一步表明，熱燙處理是一種有效控制去皮芋頭褐變的護(hù)色方法。

2.3 護(hù)色處理對凍藏芋頭貯藏品質(zhì)的影響

不同護(hù)色處理對凍藏芋頭硬度的影響見圖5。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，一些芳香植物純露對多酚氧化酶具有明顯的抑制作用，可有效控制鮮切芋頭褐變。其中，玫瑰純露的效果最為顯著。因此，本研究使用玫瑰純露單獨或與熱燙處理結(jié)合，處理去皮芋頭，明確玫瑰純露單獨或結(jié)合處理對凍藏芋頭的護(hù)色效果及對凍藏品質(zhì)的影響。

圖4 熱燙處理對冷藏鮮切芋頭L*、a*和b*的影響
Fig.4 Effects of blanching treatments on values of L*，a*and b*of fresh-cut taro during cold storage

A.L*；B.a*；C.b*；不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

圖5 不同護(hù)色處理對凍藏芋頭硬度的影響
Fig.5 Effects of different anti-browning treatments on hardness of frozen taro

不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

與2.1結(jié)果一致，凍藏后芋頭的硬度總體上是下降的，各處理組的硬度比未凍藏前低3.33%～14.15%（圖5）。凍藏180 d后，熱燙單獨處理和結(jié)合玫瑰純露護(hù)色處理的硬度與對照之間雖無顯著差異，但總體上低于對照。暗示著熱燙處理本身也可能會對組織造成損傷，導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，硬度下降。此外，玫瑰純露單獨處理組的硬度顯著高于對照組和熱燙單獨處理或結(jié)合處理組（圖5）。這一結(jié)果是偶然因素導(dǎo)致的，還是有深層原因，尚需進(jìn)一步驗證。護(hù)色處理對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響見圖6。

由圖6A和圖6B可以看出，對照組的直鏈和支鏈淀粉含量在凍藏期間變化不大；與凍藏前相比，熱燙和玫瑰純露單獨處理的直鏈和支鏈淀粉含量稍有增加，結(jié)合處理的直鏈淀粉含量明顯降低，而支鏈淀粉含量明顯增加。在凍藏180 d時，熱燙和玫瑰純露單獨處理的直鏈和支鏈淀粉含量與對照組差異不顯著，但結(jié)合處理的直鏈含量顯著低于對照，而支鏈淀粉含量顯著高于對照（圖6A～圖6B）。意味著結(jié)合處理可能增強(qiáng)了直鏈淀粉向支鏈淀粉轉(zhuǎn)化的能力，使得支鏈淀粉含量增加，提高了凍藏芋頭的食用品質(zhì)。

與2.1結(jié)果一致，TSS含量在凍藏后增加，與對照相比，各處理組的TSS含量與對照組之間沒有顯著性差異（圖6C）?？扇苄蕴呛拷Y(jié)果與2.1的結(jié)果也一致，凍藏使得可溶性含量明顯降低（圖6D）。在180 d時，熱燙單獨處理與結(jié)合處理的總可溶性糖含量顯著高于對照，意味著熱燙處理提高了凍藏芋頭可溶性糖含量。護(hù)色處理對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響見圖7。

圖6 護(hù)色處理對凍藏芋頭直鏈淀粉、支鏈淀粉、TSS和可溶性糖含量的影響
Fig.6 Effects of anti-browning treatments on contents of amylose，amylopectin，TSS and soluble sugar in frozen taro

A.直鏈淀粉；B.支鏈淀粉；C.TSS；D.可溶性糖；不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

圖7 護(hù)色處理對凍藏芋頭L*、a*和b*的影響
Fig.7 Effects of anti-browning treatments on values of L*，a*and b*of frozen taro

A.L*；B.a*；C.b*；不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

從圖7可知，未經(jīng)護(hù)色處理的芋頭在凍藏期間仍會褐化，表現(xiàn)在L*、a*和b*值在凍藏180 d后降低。與凍藏前相比，護(hù)色處理明顯提高了L*值（圖7A），但不能有效延緩a*和b*值的下降（圖7B～圖7C）。說明凍藏前的護(hù)色處理能明顯提高芋頭在凍藏期間的亮度，有效延緩褐變，提高了凍藏芋頭的感官品質(zhì)。與對照相比，各處理的L*值顯著高于對照，a*和b*值與對照無顯著差異（圖7），且熱燙單獨處理和與玫瑰純露的結(jié)合處理的L*值顯著高于玫瑰純露單獨處理。另外，凍藏芋頭在-4℃恢復(fù)期間，熱燙單獨處理和結(jié)合處理的褐變速度明顯慢于對照組。這些結(jié)果說明：1）玫瑰純露的護(hù)色效果不及熱燙處理；2）熱燙處理是控制凍藏芋頭褐變的有效護(hù)色方法，也進(jìn)一步表明單獨的熱燙處理足夠控制凍藏芋頭褐變，不需要與其它抗褐變劑結(jié)合處理。

3 討論與結(jié)論

速凍處理對凍藏果蔬品質(zhì)至關(guān)重要，因為冰凍速度的快慢直接影響冰晶體積[25-26]。冰凍速度越慢，形成的冰晶體積越大，對細(xì)胞造成的機(jī)械損傷也越嚴(yán)重。速凍處理的芋頭經(jīng)低溫恢復(fù)后，仍能維持較高硬度。這與其它凍藏果蔬的研究結(jié)果一致[27]，表明速凍處理更有利于保持凍藏果蔬質(zhì)地。經(jīng)長期凍藏，芋頭的營養(yǎng)品質(zhì)沒有明顯下降，表明凍藏能很好保持芋頭營養(yǎng)品質(zhì)。也進(jìn)一步明確了芋頭可通過凍藏實現(xiàn)長期貯藏，克服芋頭生產(chǎn)的季節(jié)性，從而調(diào)節(jié)市場供需平衡。

凍藏食品的感官是影響消費者接受度的重要因素[28]。芋頭由于多酚類物質(zhì)含量較高，在貯藏期間很容易發(fā)生褐變[29]。本研究也得到了相似的結(jié)果，凍藏期間仍會發(fā)生一定程度的褐變，且速凍處理與否不會顯著抑制褐變。也說明芋頭在凍藏前必須進(jìn)行護(hù)色處理，以控制芋頭在凍藏期間的褐變。

熱處理是一種物理護(hù)色方法，可抑制鮮切果蔬褐變[30-33]。為探討熱處理對芋頭的護(hù)色效果，研究了60℃和100℃熱燙處理對芋頭褐變的影響。60℃和100℃熱燙處理均能有效控制芋頭褐變，后者的控制效果更好，表明熱燙處理能有效控制芋頭褐變。果蔬的褐變主要是酶促褐變[34]，較高溫度的熱燙處理能抑制與褐變有關(guān)的酶活性。芳香植物提取物（純露）能有效抑制鮮切芋頭的酶促褐變[35]，但尚不清楚對凍藏芋頭品質(zhì)的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，玫瑰純露和熱燙處理均能抑制凍藏芋頭褐變，熱燙處理的抑制效果優(yōu)于純露處理，且純露結(jié)合熱燙處理對凍藏芋頭褐變的控制影響效果與熱燙單獨處理接近，表明單獨熱燙處理即可有效控制凍藏芋頭褐變。盡管熱燙處理有利于保持凍藏芋頭良好的感官品質(zhì)，但熱燙處理的芋頭食用品質(zhì)下降。因此，尚需進(jìn)一步優(yōu)化冰凍工藝，以降低熱燙處理引起的不利影響。綜上所述，芋頭可利用凍藏技術(shù)長期保藏，以實現(xiàn)周年供應(yīng)，調(diào)節(jié)市場供需平衡。