高氧气调包装对鲜切莴苣呼吸和酶活性的影响

陈学红，秦卫东，马利华，郑永华，王平

1(徐州工程学院食品工程学院，江苏徐州，221008)2(南京农业大学食品科技学院，江苏 南京，210095)

高氧气调包装对鲜切莴苣呼吸和酶活性的影响

陈学红1，2，秦卫东1，马利华1，郑永华2，王平1

1(徐州工程学院食品工程学院，江苏徐州，221008)2(南京农业大学食品科技学院，江苏 南京，210095)

以空气包装的鲜切莴苣为对照，研究了60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧气调包装的鲜切莴苣在4℃贮藏14d期间呼吸强度和酶活性的变化。结果表明:高氧气调包装对鲜切莴苣呼吸和酶活性影响显著，60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧气调包装显著抑制鲜切莴苣的呼吸，且100%O2气调包装的抑制效果优于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2气调包装;60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧气调包装促进SOD酶活性的上升、抑制O2－·生成量的增加和PPO、PAL酶活性的上升。

鲜切莴苣，高氧气调包装，呼吸，酶活性

鲜切果蔬是迎合人们的快节奏生活而产生的一种新型果蔬产品，使用方便，营养卫生。但是新鲜果蔬经过切割后，促进了微生物的生长繁殖，诱导了呼吸速率和乙烯释放量的产生，大大降低了果蔬品质，缩短了货架期［1－2］。

有研究表明，单独高氧或高氧结合CO2，或高氧结合其他化学试剂处理能有效保持鲜切果蔬的品质，延长其贮藏寿命，如高氧气调包装(O2的体积分数﹥70%)能够抑制鲜切莲藕的软化及营养成分的损失［3］;80 kPa O2结合10～20 kPa CO2处理能有效抑制鲜切马铃薯的呼吸速度，防止褐变［4］;70KPa O2可显著抑制鲜切梨表面的微生物生长，使其贮藏寿命延长到14d［5］;目前，行业内对高氧影响鲜切莴苣保鲜的机理尚不清楚。因此，本试验通过研究高氧气调包装对鲜切莴苣呼吸和酶活性的影响，以探索高氧对鲜切莴苣保鲜的可能机理，为高氧气调贮藏技术在鲜切莴苣保鲜中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

莴苣，徐州矿南农贸市场;柠檬酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、邻苯二酚、硼砂、硼酸、乙二胺四乙酸二钠、盐酸羟胺、对氨基苯磺酸、α-萘胺，均为国产分析纯，甲硫氨酸、氮蓝四唑、核黄素，为生化试剂。

MAP-380型气调保鲜包装机［(包装盒:210 mm×133 mm ×35 mm，热封膜为 PP膜:厚35μm，O2的透性为2.6 ×10－4mL/(m2·24 h· kPa)，CO2的透性为1.04×10－3mL/(m2·24h·kPa)］张家港市德顺机械有限公司;数显式电热恒温水浴锅，上海跃进医疗器械厂;TGL－20M高速台式冷冻离心机，常沙湘仪离心机仪器有限公司;UV－754型可见紫外分光光度计，上海分析仪器总厂;GC－250微机光照培养箱，上海悦丰仪器仪表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原材料的处理

选取新鲜莴苣用清水洗净，除去叶子用削皮器去皮后切片，称取200 g莴苣切片于气调包装机进行包装，使包装盒内的气体浓度分别为60%O2﹢20%CO2﹢20%N2、100%O2，以空气包装的鲜切莴苣为对照CK，将包装好的莴苣样品于(4±1)℃冷藏，每个处理设3个重复。定期测定以下指标。

1.2.2 呼吸强度的测定

静置碱液吸收法［6］:在干净的玻璃干燥器底端，放入含20 mL 0.4 mol/L NaOH标准溶液的培养皿，放置隔板，隔板上放入莴苣200g，盖好干燥器，室温下静置1h，取出培养皿，把碱液移入锥形瓶中，加饱和BaCl2溶液5 mL，酚酞2滴，用0.1mol/L草酸标准溶液滴定，记录草酸标准溶液的用量。用同样方法做空白滴定。呼吸强度(CO2mg/kg·h)计算:

呼吸强度 =(V2– V1)×c×44/(m×t)

式中:V1为空白滴定草酸用量，mL;V2为样品滴定草酸用量，mL;c为草酸摩尔浓度，mol/L;m为样品质量，g;t为测定时间，h。

1.2.3 多酚氧化酶(PPO)活性的测定

取鲜切莴苣1g，加5 mL 0.05 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 4.75)，冰浴研磨匀浆，4 000 r/min离心30

min，上清液即为酶液，待用。取3 mL酶液与5 mL 0.04 mol/L的邻苯二酚及3 mL 0.05 mol/L磷酸盐缓冲液(pH4.75)混合，以缓冲液代替酶液作空白。溶液混匀后快速计时，于420 nm处测吸光度，30 s记录1次。1个酶活力单位定义为:在测定条件下，每分钟引起吸光度改变0.001所需要的酶量，结果以U/g FW表示。

1.2.4 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的测定

参照欧阳光察［7］的方法，略有改动。取鲜切莴苣5 g，加5 mL 0.1 mol/L硼酸-硼砂缓冲液(pH 8.7)，冰浴研磨匀浆，用高速台式冷冻离心机于4℃离心分离30 min(10 000 r/min)，上清液即为酶液，待用。取3支试管分别标号0、1、2，按表1的步骤加入各种试剂。

表1 试剂加样顺序

将上述各试管溶液摇匀，放入40℃恒温水浴锅保温60 min，取出，沸水浴5 min，取出冷却静置。在290 nm下测定吸光度值，以吸光度值变化0.01为1个酶活性单位，结果以U/g FW表示。

1.2.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

参照苏新国等［8］的方法，略有改动。称取鲜切莴苣2 g，加5 mL 0.05 mol/L pH 7.8的磷酸缓冲液，冰浴研磨匀浆，加入10 mL的离心管中，用缓冲溶液定容至10 mL，用高速台式冷冻离心机于4℃离心分离30 min(10 000 r/min)，上清液即为酶提取液，待用。取3支试管分别标有1、2、3，按表2的步骤加入各种试剂。

表2 试剂加样顺序

将上述各试管溶液混合均匀后，将1号管避光处理，2号管和3号管放在4 000lx日光下反应30 min，在560 nm下测定吸光度值，NBT光化还原产物蓝色甲月替在560nm有最大吸收，以反应被抑制50%所需酶量为1个活力单位。

SOD酶活性(U/g FW)计算:

SOD酶活=［(A0－As) ×Vt］/(A0×0.5×m×V1)

式中:A0为对照管的吸光度;As为样品管的吸光度;Vt为样液的总体积mL;V1为测定时样品用量，mL;m为样品鲜重，g。

1.2.6 超氧阴离子自由基(O2－·)生成量的测定

参照苏新国等［8］的方法，略有改动。称取鲜切莴苣1g，加入 5 mL 65 mmol/L磷酸缓冲液(pH 7.8)，冰浴研磨匀浆，于4℃、10 000 ×g，离心30 min，取上清液，待用。

取3支试管分别标有0、1、2，按表3的步骤加入各种试剂。

表3 试剂加样顺序

将上述各试管溶液摇匀，放入25℃恒温水浴锅加热60 min，取出后加入3.0 mL CH3Cl，摇匀，于4℃离心分离30 min(10 000 r/min)，取粉红色水相(上层)，测定 A530。

结果统计分析:采用SPSS13进行数据处理分析。

2 结果与分析

2.1 高氧气调包装对莴苣呼吸强度的影响

图1 高氧气调包装对切割莴苣呼吸强度的影响

由图1可知，随着贮藏时间的延长，切割莴苣的呼吸强度呈缓慢上升趋势。在贮藏前10d，60%O2﹢20%CO2﹢20%N2气调包装的鲜切莴苣的呼吸强度与对照间无显著性差异，10d后则显著低于对照(P≤0.05);而100%O2气调包装的鲜切莴苣的呼吸强度在整个贮藏期间均极显著低于60%O2组(P≤0.01)，这说明高氧气调包装能够有效抑制切割莴苣的呼吸作用。从而能够延缓鲜切莴苣的衰老。

2.2 高氧气调包装对莴苣PPO和PAL酶活性的影响

由图2(A)可知，鲜切莴苣在贮藏前6d，高氧气调包装的鲜切莴苣的PPO酶活性极显著低于对照(P≤0.01)，而 60%O2﹢ 20%CO2﹢ 20%N2和100%O2气调包装的鲜切莴苣的PPO酶活性无明显差异;6d后，100%O2气调包装的鲜切莴苣的PPO酶活性显著低于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2的(P≤0.05)，而60%O2﹢20%CO2﹢20%N2气调包装的鲜切莴苣的PPO酶活性在6～10显著低于对照(P≤0.05)，10d后则与对照间无显著性差异。

图2 高氧气调包装对鲜切莴苣PPO(A)和PAL(B)酶活性的影响

由图2(B)可知，高氧气调包装的鲜切莴苣贮藏至4d的PAL酶活性呈上升趋势，6～10 d时，PAL酶活性下降;而对照在贮藏前4 d，PAL酶活性上升，4～10 d时，PAL酶活性下降;10d后，高氧气调包装鲜切莴苣及对照的PAL酶活性上升，并在第12d达到一峰值，随后其活性又下降。在整个贮藏期间，高氧气调包装的鲜切莴苣的PAL酶活性始终低于对照，尤其是100%O2气调包装的鲜切莴苣的PAL酶活性始终处于较低水平。PAL酶是木质素合成的关键酶，PAL酶活性的上升，标志着木质素合成的加速。高氧气调包装能够抑制PAL酶活性的上升，从而说明高氧气调包装能够减缓鲜切莴苣木质素的形成。

由图3(A)可知，鲜切莴苣在贮藏前12 d，SOD酶活性呈缓慢上升趋势;12 d后SOD酶活性下降。在整个贮藏期间，高氧气调包装的鲜切莴苣的SOD酶活性均高于对照，且100%O2气调包装的鲜切莴苣的SOD酶活性高于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2的。这说明高氧气调包装对鲜切莴苣的SOD酶活性起到促进作用。

图3 高氧气调包装对鲜切莴苣SOD酶活性(A)和·生成量(B)的影响

2.4 高氧气调包装冷藏14d后的鲜切莴苣转移至室温条件下2d酶活性的变化

由表4可知，高氧气调包装处理的鲜切莴苣转移至室温条件下2d，PPO、PAL、SOD酶活性都出现不同程度的下降，O2－·生成量逐渐上升，但高氧气调包装处理的鲜切莴苣PPO、PAL酶活性、O2·－生成量始终低于对照，SOD酶活性始终高于对照。这说明高氧气调包装对鲜切莴苣酶活性的影响具有后续效应。

表4 室温条件下2d鲜切莴苣PPO、PAL、SOD酶活性和·生成量的变化

表4 室温条件下2d鲜切莴苣PPO、PAL、SOD酶活性和·生成量的变化

贮藏时间指标 CK 60%O2 100%O2室温1d PPO 活性/［U·g－1(FW)］120.76±2.44 114.20±3.16 93.40±1.47 PAL活性/［U·g－1(FW)］ 0.39±0.03 0.36±0.03 0.20±0.01 SOD 活性/［U·g－1(FW)］ 32.91±1.50 34.13±0.62 36.39±0.93BH O－2·生成量［/μmol·(g·min－1)］ 78.13±2.13 65.20±1.33 62.71±0.62室温2d PPO 活性/［U·g－1(FW)］ 115.79±1.29 103.24±3.31 90.24±1.15 PAL活性/［U·g－1(FW)］ 0.36±0.01 0.35±0.01 0.19±0.01 SOD 活性/［U·g－1(FW)］ 29.38±0.70 32.10±0.83 35.02±0.89 O－2·生成量/［(μmol/(g·min－1)］78.26±0.71 65.41±0.55 63.81±0.61

3 讨论与结论

呼吸作用是造成果蔬采后衰老的主要因素，尤其是果蔬鲜切后其呼吸作用更加旺盛，随着呼吸作用的进行，果蔬营养基质被消耗，果蔬品质逐渐下降甚至腐烂变质。本研究结果表明高氧气调包装能够抑制鲜切莴苣的呼吸作用(图1)，有关高氧气调包装对鲜切果蔬呼吸作用的影响，有一些类似的研究报道。Oms-Oliu等［9］研究认为70 kPa O2能减少鲜切柠檬的呼吸速率，避免其发酵。Angós等［4］研究认为80 kPa O2结合10～20 kPa CO2处理能有效抑制鲜切马铃薯的呼吸速度，防止褐变。Escalona等［10］认为80 kPa O2结合10～20 kPa CO2能抑制鲜切生菜的呼吸作用，避免其发酵。而高氧气调抑制呼吸的机理，Mitz［11］指出可能是由于CO2导致与呼吸代谢相关的构象蛋白产生了动力学变化所致;Tucker和Laties［12］估计当O2浓度超过呼吸链末端氧化酶饱和的浓度时，O2对呼吸起到的负反馈抑制作用;而 Angós等［4］认为高氧对呼吸的抑制效果似乎是与CO2的存在有关，单独高氧处理对呼吸速率无影响或有促进作用。本研究结果中，100%O2气调包装的鲜切莴苣的呼吸强度在整个贮藏期间均极显著低于60%O2组，与Angós等的“单独高氧处理对呼吸速率无影响或有促进作用”的分析有出入。高氧抑制果蔬呼吸的详细机理还有待于今后的进一步研究。

PPO酶能够催化多酚类物质氧化成醌，醌类物质再进一步氧化聚合成褐色色素，导致果蔬组织褐变而影响果蔬的外观。李伟丽等［13］利用80%O2处理雪莲果，吴绪敏等利用高氧气调包装鲜切洋葱，均能有效抑制PPO酶活性。Day［14］指出高氧引起 PPO的基质受抑，可能是由于多酚氧化后的无色产物奎宁对PPO的反馈抑制之故。本研究结果也表明，与对照相比高氧气调包装能够有效抑制鲜切莴苣PPO酶活性的上升，与前人的研究结果相一致。

木质化也是导致部分果蔬组织衰老的一个重要因素，PAL酶对木质素的合成起到关键作用，高氧气调包装能有效抑制鲜切莴苣PAL酶活性的上升(图2B)，从而有效抑制鲜切莴苣的木质化。笔者前期的研究也表明高氧气调包装能够抑制绿芦笋PAL酶活性的上升和木质素的合成。An等［15］经研究认为气调包装能够有效抑制鲜切绿芦笋PAL酶活性的上升。随着果蔬经鲜切处理后，组织发生明显变化，细胞膜完整性遭到破坏，活性氧代谢失调，导致果蔬组织极易衰老。SOD酶是生物体内自由基的有效清除剂，高氧气调包装能保持鲜切莴苣较高的SOD酶活性(图3A)，因而能够抑制O－2·自由基生成量的增加(图3B)，有效延缓鲜切莴苣的衰老。高氧处理在草莓果实上的应用也得到了类似的研究结果［16］。但高氧抑制PAL酶活性上升及促进SOD酶活性的机理还不清楚，还有待进一步研究。

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Effect of High Oxygen Modified Atmosphere Packaging on the Respiration and Enzymatic Activity of Fresh-cut Lettuce

Chen Xue-hong1，2，Qin Wei-dong1，Ma Li-hua1，Zheng Yong-hua2，Wang Ping1
1(College of Food Engineering，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221008，China)2(College of Food Science and Technology，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)

To investigate the effects of high oxygen modified atmosphere packaging on the respiratory intensity and enzymatic activities of fresh－cut lettuce during storage，the lettuce slices were packaged in boxes with 60%O2﹢20%CO2﹢20%N2and 100%O2at 4℃ for 14 days，in contrast to that of air treatment.The results showed that the respiratory intensity and enzymatic activities of fresh－cut lettuce were affected markedly by high oxygen modified atmosphere packaging.In packaging with 60%O2﹢20%CO2﹢20%N2 and 100%O2，the respiration was inhibited，and the slower the respiration，the higher O2concentration;SOD activities were improved and the increases in superoxide radical production were inhibited;the polyphenol oxidase and phenylalanine ammonium－lyase activities were inhibited.

fresh-cut lettuce，high oxygen modified atmosphere packaging，respiration，enzymatic activity

博士研究生，副教授(E-mail:nxcxhong@yahoo.com.cn)。

2011－09－02，改回日期:2011－10－17