青椒气调贮藏工艺研究

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(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

青椒气调贮藏工艺研究

李素清,张艳梅,秦文*

(四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

为探求青椒气调(Controlled Atmosphere,CA)贮藏工艺参数及保鲜效果,本实验以青椒为试材,研究了氧气浓度、二氧化碳浓度和不同的前处理方式对青椒保鲜效果的影响,并进行了保鲜实验。结果表明：青椒适宜采用贮藏前半期6% O2+5% CO2+89% N2,后半期4% O2+2% CO2+94% N2气体浓度的双变气调法,在温度(9±1)℃,相对湿度85%～90%,结合魔芋葡甘聚糖复合涂膜处理,使用这种贮藏方式保鲜青椒,42d后青椒失重8.47%,比对照低15.7%,腐烂指数18.4%,低于对照52.1%,且较好地保持了青椒品质,保鲜效果明显。

青椒,气调贮藏,保鲜

青椒(CaprigumamtuumL.),属茄科(Solanaceae)茄亚族(SolaninaDunal)辣椒属(Capsicum)的一年生或多年生作物,原产于中、南美洲热带地区,后在亚洲、中南美洲和欧洲等地被广泛栽培[1]。青椒果实较大,颜色翠绿鲜艳,营养价值很高,深受广大消费者喜爱。青椒在我国栽培面积较大,类型和品种较多,青椒果实贮藏过程中易出现失水萎蔫、衰老转红和腐烂等现象,维持高湿环境可防止果实失水、延缓衰老转红,却易发生腐烂；降低贮藏温度可延缓果实衰老转红、抑制微生物的活动,从而减轻腐烂,但不适宜的低温可诱发冷害,导致贮藏期缩短。针对这些问题,多年来许多科研和教学单位对青椒贮藏条件和技术进行大量研究和多方面的探讨,例如低温贮藏[2]、热处理[3-4]、紫外辐射处理[5]、保鲜剂处理[6-7]、涂膜保鲜[8]、剪梗处理[9]、MAP[10](Modified Atmosphere Package,自发性气调薄膜包装)贮藏、CA[11]。然而保鲜方法的简便化和绿色化是当前研究的热点,在当今各种保鲜技术中,果蔬气调贮藏不须任何化学药物前处理,简单方便,不会对果蔬菜产生任何污染,是完全“绿色”的高效贮藏保鲜技术。Raffo[12]、余文华[13]分别研究了聚乙烯保鲜膜和纳米保鲜膜在青椒保鲜中的应用。晁文[14]研究青辣椒小包装气调保鲜技术,发现小包装内初始二氧化碳浓度为1%～5%,初始氧气浓度为2%～6%时,能有效保持青辣椒VC、叶绿素含量和硬度等品质指标。除青椒外,在甜樱桃[15]、竹笋[16]、杨梅[17]、草莓[18]、蒲菜[19]、圣女果[20]、茶薪菇[21]、榴莲[22]等果蔬的贮藏中,气调都具有良好的保鲜效果。但以上研究均局限于MA(Modified Atmosphere)气调,且主要是气调包装即MAP研究,对于青椒的CA贮藏研究方面未见报道。青椒属于大宗型蔬菜,采后损失严重,市场供应淡旺季矛盾较为突出,MA气调繁琐且难以满足长期贮藏要求,为此,本实验研究CA贮藏工艺条件,旨在为青椒商业化保鲜提供理论依据参考和可行性的技术措施。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

青椒 洛椒一号青椒,于7月采收于四川农业大学农场内的蔬菜种植基地,选择大小均匀,无病虫害、无机械伤的果实；PE保鲜袋 长×宽=50cm×30cm,购于四川省雅安市雨城区某超市；草酸、丙酮、抗坏血酸、95%乙醇、碳酸钙、浓硫酸、2,6-二氯靛酚钠、咔唑、甘油、曲酸、乙二胺四乙酸(EDTA) 分析纯；魔芋精粉 食品级；石英砂。

CPYJ-1700型气调设备 天津市森罗科技发展有限公司；BS210S型电子天平(1/10000) 塞多利斯北京天平有限公司；JD-2000电子天平(1/100) 沈阳龙腾科技有限公司；SC-80C全自动色差计 北京康光仪器有限公司；V-1200分光光度计 上海美谱达仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 原料处理 将预冷(4℃,8h)清洗好的青椒进行剪梗处理,留梗1～2cm。

1.2.2 O2浓度筛选 将清洗预冷后的青椒装入PE保鲜袋(袋身两侧各打孔径为2mm的通气孔9个),袋口自然密封,然后装入气调箱,装好后在青椒表面铺上一层纸花,控制箱内温度(9±1)℃,相对湿度85%～90%。充入CO2气体浓度为2%,O2浓度见表1,在贮藏21d和42d时分别测定失重率和腐烂指数。每个处理分别处理60个青椒,重复三次。

表1 氧气浓度筛选处理实验表

1.2.3 CO2浓度筛选 充入O2气体浓度为4%,CO2浓度见表2,贮藏方式和测定指标同1.2.2。

表2 二氧化碳浓度筛选处理实验表

1.2.4 前处理方法筛选 将清洗预冷好的青椒按表3进行相应的前处理,捞出自然晾干后装入PE保鲜袋(袋身两侧各打孔径为2mm的通气孔9个),袋口自然密封。然后装入气调箱,装好后在青椒表面铺上一层纸花,控制箱内温度为(9±1)℃,相对湿度为85%～90%。充入气体浓度为4%O2+2%CO2。在贮藏21d和42d时分别测定失重率和腐烂指数。具体前处理方法为：处理1(Q1)：45℃热水浸泡4min；处理2(Q2)：放入配制好的魔芋葡甘聚糖复合膜溶液中浸泡1min；对照(CK)：不做处理。每个处理分别处理60个青椒,重复三次。

表3 前处理方法处理实验表

注：魔芋葡甘聚糖复合膜的配制：准确称取8g魔芋精粉放入1000mL的烧杯中,加入500mL蒸馏水,在50～60℃的水浴中加热,使用电动搅拌器搅拌,直至其充分溶解后,定容至1000mL,即为8.0g/L的魔芋精粉溶液,再加入0.35%甘油、1.0g/L曲酸、0.2g/L EDTA和0.25g/L抗坏血酸等辅料配成复合膜溶液。

1.2.5 CA贮藏对青椒保鲜效果的影响 为了进一步验证气调保鲜效果,比较CA贮藏与普通冷藏对青椒采后生理的影响,将清洗预冷好的青椒经过魔芋葡甘聚糖复合膜涂膜处理后装入PE保鲜袋(袋身两侧各打孔径为2mm的通气孔9个),袋口自然密封,然后装入气调箱,装好后在青椒表面铺上一层纸花,控制箱内温度为(9±1)℃,相对湿度为85%～90%。按筛选出的最佳气调参数(0～21d：6% O2+5% CO2+89 %N2,21～42d：4% O2+2% CO2+94% N2),进行充气。对照组不做处理。每个处理三个重复,果实贮藏42d,处理前称重,并测定一次初样的a值、叶绿素、VC含量和可溶性果胶含量,以后每7d测定一次,连续测定6次,统计腐烂指数。两个处理分别处理青椒140个,60个用于统计腐烂指数和失重率,80个用于测定a值、叶绿素、VC含量和可溶性果胶含量等指标。

1.3指标测定

失重率：称重法。

a值：SC-80C全自动色差计测定。

维生素C含量：2,6-二氯靛酚法。

叶绿素：分光光度法。

可溶性果胶：咔唑比色法。

腐烂指数：参考张会丽[9]分级方法。腐烂级别按青椒表面萎缩程度,褐烂面积分为5级：0级,鲜嫩如初；1级,轻微萎缩,果柄、萼片或果实有褐变；2级,萎缩<1/4,果柄或萼片有褐烂；3级,1/4～1/2萎缩,果面有1～2个直径小于l cm的病斑；4级,萎缩>1/2,果面腐烂,面积小于l/3；5级,严重萎缩,果面严重腐烂,面积大于1/3。腐烂指数(%)=[∑(腐烂级别×该级别果数)/(腐烂最高级×总果数)]×100。

1.4数据处理

用Excel软件、SPSS18.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1氧气浓度对青椒贮藏效果的影响

失水萎蔫和腐烂是青椒贮藏过程中品质降低的重要原因。青椒后熟进程的快慢和贮藏环境的气体成分关系密切,但O2浓度并非降得越低越好,过低的O2使果蔬正常的有氧代谢无法进行,引起果蔬的无氧呼吸,积累乙醇、乙醛等有害有毒代谢产物,而且无氧呼吸在生理上的高消耗低产出直接危及果蔬的品质和贮藏寿命[23]。如表4所示,O2浓度越高,失重率越低,6%O2处理在21d和42d的失重率分别为3.65%和8.47%,2%与4% O2之间差别不大,但6%失重显著低于这两组。腐烂指数在贮藏中期和末期的表现不同,21d时,6% O2处理腐烂指数最低,但42d后,4% O2处理腐烂最少,效果最好,指数18.4%,而2%、6%处理指数都超过23%,4% O2组与另外两组差异显著。结果表明,青椒贮藏采用前期6%,后期4%的变化O2浓度,能取得更佳的保鲜效果。

2.2二氧化碳浓度对青椒贮藏效果的影响

在相同的温度和压力下,CO2可以以30倍O2的扩散速度渗入细胞,影响蛋白质的生化性质和膜的结构,提高膜的离子渗透能力,改变膜内外的物质平衡。CO2也能刺激ATP酶的活性,促进ATP酶的分解[24]。CO2浓度过高也会使果蔬的生命活动受到严重干扰,加速品质劣变。从表5可知,5% CO2处理比1%、2% CO2更利于青椒保持水分,减少失重,5% CO2组失重显著低于2% CO2。贮藏第21d,5% CO2处理的腐烂指数最低,仅为3.6%,但贮藏末期,5% CO2处理腐烂指数高达26.4%,显著高于另外两组,效果最差。这表明高的CO2浓度在贮藏前期可较好地保持青椒品质,抑制好氧微生物生长,但后期反而加快果实腐烂,可能是CO2中毒所致,也可能是随着果实衰老加剧,对CO2的敏感性提高。

表4 氧气浓度对贮藏效果的影响

注：小写字母表示邓肯氏新复极差法测验在0.05水平上的差异显著性,表5、表6同。

表5 二氧化碳浓度对贮藏效果的影响

2.3前处理方式对青椒贮藏效果的影响

表6 前处理方式对贮藏效果的影响

目前,涂膜保鲜技术和热处理技术已成为国内外提高果蔬品质的重要手段。如表6所示,气调贮藏21d后,涂膜处理失重4.54%,腐烂指数4.00%,均显著低于CK,与热处理相差不大。42d时,热处理青椒失重9.19%,腐烂指数26.4%,略高于涂膜处理,CK组两个指数都显著高于实验组,表明适当的前处理结合气调贮藏保鲜青椒的效果优于单一气调,涂膜处理略优于热处理。

2.4 CA贮藏对青椒保鲜效果的影响

青椒在贮藏过程中,水分蒸发,叶绿素不断分解,绿色逐渐褪去,VC含量降低,原果胶逐渐转化成可溶性果胶,使青椒的品质降低,气调贮藏条件下可减缓这些变化。

2.4.1 失重率的变化 如图1所示,青椒在贮藏中不断失重,失重率与贮藏时间呈正相关。贮藏21d时,CA处理失重3.65%,果实还比较新鲜,对照失重5.05%,萎蔫症状已较明显。贮藏42d时,CA处理青椒失重8.47%,而对照高达10.59%相比,比对照低15.7%。CA贮藏显然抑制了青椒的失重,但其本身也明显萎蔫,这可能与频繁的取样有关,如果能做到商业气调库的整进整出,失水会有很大改善。

图1 CA贮藏对青椒失重率的影响

2.4.2 腐烂指数的变化 由图2可知,腐烂指数在前21d增加缓慢,21d后腐烂加快,特别是CK组,增加迅速。贮藏中期,气调与对照腐烂指数无明显差异,21d时腐烂指数都低于10%,但后期气调腐烂指数明显低于对照,差异极显著(p<0.01),42d时腐烂指数为18.4%,比对照低52.1%,表明气调更利于青椒的长期贮藏。但要最大限度减少腐烂,必须尽可能减少开箱次数,特别是在炎热的夏季,库内与外面温差很大,温度波动会加速果实衰老腐烂。

图2 CA贮藏对青椒腐烂指数的影响

2.4.3 青椒a值的变化 如图3所示,青椒果实初样的a值达-15.13,颜色深绿,随着贮藏时间延长绿色消褪,a值不断增加。a值在前14d上升较快,在14～21d之间对照出现短暂停滞期,但随后变化速度加快,而气调组青椒变化相对平稳。第42d,气调组a值-8.90,比CK低58.7%,差异显著(p<0.05)。这表明气调处理能延缓青椒颜色的变化。贮藏截止时,未见果实有转红现象发生。

图3 气调贮藏对青椒a值的影响

2.4.4 青椒VC含量的变化 如图4所示,青椒在贮藏过程中,VC呈不断下降趋势。在一个月以内,气调处理可明显减缓VC下降速度,保持VC含量。贮藏第7d,气调组VC含量为43.77mg/100g,仅损失5.92mg/100g,是CK组含量的1.5倍。但30d之后气调处理与对照VC含量差别不大,说明气调处理只有在一定的保鲜期内,才对减少VC损失有作用,一旦超过最大限期,气调处理对其影响微乎其微。

图4 气调贮藏对青椒VC含量的影响

2.4.5 青椒叶绿素含量的变化 从图5可知,青椒叶绿素含量在贮藏中不断降低。刚采收的青椒叶绿素含量高达0.78mg/g,贮藏的前期下降速度较快,第7d气调处理含量为0.67mg/g,高于CK组27.2%,比初样下降14.2%。14～21d是青椒的转色期,叶绿素变化很小,但随后变化又加快,与颜色红绿值a的变化一致。气调处理显著减缓了叶绿素变化速度(p<0.05),有利于保持青椒良好的外观品质。

图5 气调贮藏对青椒叶绿素含量的影响

2.4.6 青椒可溶性果胶含量的变化 果胶主要对组织起粘胶作用,存在于植物的初生细胞壁和细胞之间的中胶层内。在贮藏过程中,果实原有的大量原果胶,在果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶等果胶酶作用下,分解为水溶性果胶,使细胞壁间粘胶性下降,胞间空隙加大,胞间连丝消失,从而导致果实硬度下降,衰老软化[25]。由图6可知,青椒初样可溶性果胶含量仅为0.11%,但在贮藏过程中其含量不断增加。CK组在第14d出现突发性上升,而气调处理21d时才出现,这种突发性上升持续7d后,可溶性果胶开始后续的平稳上升。42d后,气调组含量0.42%,CK组0.45%,气调与对照间差异显著(p<0.05)。气调贮藏可抑制原果胶分解,减少可溶性果胶生成。

图6 气调贮藏对青椒可溶性果胶含量的影响

3 讨论与结论

青椒后熟进程的快慢和贮藏环境的气体成分关系密切,这一过程不仅受乙烯浓度高低的影响,而且与O2和CO2的分压有关,低O2和高CO2可有效抑制果实的后熟作用。大气中氧气浓度约为20.9%,而适宜果蔬贮藏的氧气最佳浓度大约为1%～6%,在这种浓度下,果蔬呼吸显著变缓,处于“休眠”状态。另外,低氧可以抑制好氧微生物的生长,防止腐败的发生。但O2浓度并非降得越低越好,过低的O2使果蔬正常的有氧代谢无法进行,引起果蔬的无氧呼吸,积累乙醇、乙醛等有毒有害代谢产物,而且无氧呼吸在生理上的高消耗低产出直接危及果蔬的品质和贮藏寿命[26]。实验中,氧气浓度越高,青椒失重率越低,6% O2在贮藏中期的腐烂指数最低,但末期最低的是4% O2,说明随着果实成熟和衰老进程的进行,对O2的敏感性也发生了变化,也可能与低O2抑制乙烯生成,降低组织对乙烯的敏感性有关。

CO2是呼吸的产物,对果蔬的呼吸有抑制作用,通过抑制琥珀酸脱氢酶的活性而使新鲜果蔬组织的呼吸强度降低。大气中二氧化碳的浓度为0.03%,若浓度升高,果蔬呼吸就会变缓,达到一定浓度时,也会呈现“休眠”状态。CO2能刺激ATP酶的活性,促进ATP分解,CO2浓度过高时,ATP加速分解致使正常代谢所需能量短缺,并致使果蔬脱氢酶系统受抑制,果蔬的生命活动受到严重干扰,品质迅速劣变。5%CO2有效抑制了青椒果实的失重,在贮藏初期也表现出良好的防腐作用,但贮藏末期其腐烂指数显著高于1%和2%CO2处理。说明青椒并不适宜固定气体浓度的气调贮藏,这与颉敏华提出的青椒保鲜贮藏适宜于双变气调法[27]一致。但青椒应在贮藏后多少天或什么阶段改变气体浓度还有待进一步研究。

果实的前处理方式对果实贮藏效果也有很大的影响。热处理是一种耗能少、安全性高、简便有效的物理保鲜技术,在青椒保鲜中的应用报道较多。热处理可抑制青椒的呼吸上升,乙烯释放及有害物质的积累,提高果实抗冷性,增强抗性酶活性,并减少果实病害[4,28]。复合涂膜在果实表面形成一层光滑的保护层,减少果实之间的机械损伤,避免果实表皮细胞破裂室营养物质流出,减少果实营养成分的破坏、损失,同时复合膜中的抑菌成分,可抵御外源微生物浸染,从而有效减少果实腐烂。青椒表面的这层无色透明的半透膜,也能减少氧气进入果实内部,阻碍青椒呼吸作用产生的二氧化碳向外扩散,减缓水分蒸发,从而能有效抑制果实呼吸生理和失重,降低营养物质损耗。本实验本着天然和安全的选料原则,选用了热处理和魔芋精粉复合涂膜这两种方式,进行青椒前处理,结果发现：两者在失重率和腐烂指数上的差异都不显著,但失重率和腐烂指数都显著低于对照,说明气调贮藏结合适当的前处理可改善贮藏效果,有利于青椒保鲜。孙海燕[29]采用热处理和MAP技术进行青椒保鲜也得到了类似的结果。

实验结果表明,青椒最佳气调贮藏工艺为：温度(9±1)℃,相对湿度85%～90%,气体成分为贮藏前半期(0～21d)6% O2+5% CO2+89% N2、后半期(21～42d)4% O2+2% CO2+94% N2,即双变气调法,结合魔芋葡甘聚糖涂膜处理效果更佳,在此条件下青椒贮藏42d后,失重8.47%,比对照低15.7%,腐烂指数18.4%,低于对照52.1%。

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Study on CA storage technology of green peppers

LISu-qing,ZHANGYan-mei,QINWen*

(Food College of Sichuan Agricultural University,Ya’an 625014,China)

The objective of this study was to make preservation of fresh green pepper by controlled atmosphere(CA)storage. With fresh green pepper as the experiment material,the preservation effect of green pepper fruit storage on oxygen and carbon dioxide concentration in atmosphere-controlled and pre-treatment for storage were studied. The main results showed that gas composition in 0～21d storage was 6% O2+5% CO2+89%N2,and 4% O2+2% CO2+94%N2in 21～42d storage,could as far as possible to keep a constant temperature in the refrigerator. Composite coating before CA storage could improve the preservation effect. After 42d of storage,the weight loss of green pepper was 8.47%,aging index 18.4%,15.7% and 52.1% lower than the control respectively. The value of the green pepper fruits was improved obviously.

green peppers;CA storage;fresh-keeping

2013-05-06 *通讯联系人

李素清(1980-),女,硕士,实验师,研究方向：果蔬加工及贮藏工程。

TS255.3

：A

：1002-0306(2014)01-0318-05