不同气调元件对便携式气调箱冷藏蓝莓保鲜效果的影响

张 鹏,李天元,李江阔，*,李春媛,孙 浩

(1.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;2.大连工业大学食品学院，辽宁大连 116034)



不同气调元件对便携式气调箱冷藏蓝莓保鲜效果的影响

张 鹏1,李天元2,李江阔1，*,李春媛1,孙 浩2

(1.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;2.大连工业大学食品学院，辽宁大连 116034)

为了明确不同气调元件对便携式气调箱贮藏蓝莓品质和挥发性成分的影响,以伯克利蓝莓为试材,研究便携式气调箱配备不同气调元件(2、3、5、6、7号)对冷藏期间果实的好果率、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的影响,应用电子鼻对冷藏60 d果实的挥发性物质进行PCA分析。结果表明:短期(30 d)贮藏时,3、6、7号气调元件箱内蓝莓的品质均明显优于对照组,中长期(30～60 d)贮藏时使用7号气调元件,可以使箱内气体成分维持在O210.5%～14.9%,CO25.5%～10.5%范围内,各项品质指标均优于其他组,整体气味与对照较为接近,最适宜蓝莓的贮藏。2号和5号气调元件箱内气体O2含量低于3%,CO2含量高于20%,对蓝莓贮藏不利。综上,7号气调元件更适合蓝莓的保鲜。

蓝莓,品质,气调元件,挥发性成分,电子鼻

蓝莓又称为越橘、蓝浆果,属于杜鹃花科(Ericace-ae)越橘属(Vacciniumspp.)。其果实富含维生素、花青素、黄酮等多种生理活性成分,堪称“世界水果之王”,是国际粮农组织列出的人类五大健康食品之一[1-2]。随着蓝莓受欢迎程度地提高,生产规模随之扩大,导致蓝莓销售难、易积压腐烂等问题凸显,影响了蓝莓产业的良性发展,因而蓝莓保鲜技术研究逐渐被国内学者重视。

近年来,国内外学者对蓝莓采后保鲜技术进行了诸多研究,自发气调是其中的重点。朱麟等[3]以兔眼蓝莓为试材,研究不同保鲜膜和气调箱对蓝莓保鲜效果的影响,证明 X-2 气调箱处理保鲜效果最好。张平[4]等对蓝莓进行了箱式气调的研究,认为贮藏蓝莓适宜的气体浓度为:CO210%～12%,O26%～9%,可比现有其它贮藏方法延长保鲜期30～40 d,但实验所用气调箱体积过大,具有不便于随身携带、销售的缺点,随着电商的快速发展,小型、便携的包装方式逐渐被人们所认可。

表1 PEN3型电子鼻标准传感器阵列与性能描述Table 1 Standard sensor arrays and performance specification in Electronic nose PEN3

电子鼻作为一种新型的果实无损检测技术,由传感器阵列和自动化模式识别系统组成[5],能够快速、无损的检测果实产生的挥发性成分[6],从而实现对果品内在质量的快速有效检测,在果蔬香气检测方面具有良好前景。张鹏[7]等利用电子鼻对不同贮藏/货架期甜柿进行了判别分析,Leiqing Pan等[8]利用电子鼻检测贮藏初期草莓果实的腐烂情况,纪淑娟等[9]采用电子鼻检测技术研究南果梨冷藏后在货架期间气味的变化,颜廷才[10]等利用电子鼻对不同品种葡萄的挥发性成分变化进行了研究,但利用电子鼻分析蓝莓挥发性物质的未见报道。

本课题组研制了一种便携式塑料气调箱用于贮藏蓝莓,本文通过不同贮藏微环境气体调控对蓝莓品质及挥发性成分进行比较分析,确定便携式塑料气调箱配备的最适气调元件,为蓝莓贮运方法提供更好的理论依据和技术参数支持。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

蓝莓品种 伯克利。于2015年7月14日采自大连金州基地,采摘时选取大小一致、无机械损伤与病虫害的成熟果实,直接装入配有不同气调元件的便携式塑料气调箱中,12 h内空调车运回实验室。1-MCP便携式小药包,国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)提供。

普通冷库 国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津);Check Piont便携式O2/CO2测定仪 丹麦PBI Dansensor公司;PAL-1便携式手持折光仪 日本爱宕公司;TA.XT.Plus物性仪 英国SMS公司;916Ti-Touch 电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;PEN3型便携式电子鼻 德国Airsense公司;便携式塑料气调箱(规格:30 cm×20 cm×15 cm,内置两个篮筐,箱两个侧面分别有三个气调窗,其中每侧左右两边气调窗为在长2 cm宽1.5 cm的长方形中开横4竖3的直径为1 mm的12个圆孔,中间为长2 cm宽1.5 cm的长方形气调窗,气调箱配套不同型号气调元件) 宁波国嘉农产品保鲜包装技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蓝莓处理方法 箱中有两个蓝色小篮,每个小篮装果量在(1200±50) g范围内。不使用气调元件的处理记作ck;使用气调元件的处理按照气调元件型号标记,分别为2、3、5、6、7。试材到实验室后,将箱盖打开,入冷库(0±0.5) ℃预冷12 h后扣盖冷藏。每5 d监测一次冷库中各气调箱内气体成分含量。每15 d从冷库中每种处理取出3箱,在常温(25±1) ℃下放置3 h后开盖测定各指标。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 贮藏品质指标 好果率:果实好果率(%)=(总果数-病果数)/总果数×100。病果是指果实表面至少有一处发生病变或者汁液外漏、果实软化皱缩或腐烂现象;硬度:采用TA.XT.Plus物性仪测定,P/75探头,测试速率2 mm/s,果肉受压变形25%,触发力5.0 g;可溶性固形物(TSS):采用数字手持袖珍折射仪PAL-1测定;可滴定酸(TA):自动电位滴定仪测定[11]。

1.2.2.2 电子鼻分析 PEN3型便携式电子鼻包括10个金属氧化物传感器阵列,可以分析不同的挥发性成分,传感器阵列及其性能描述见表1。

电子鼻检测方法:取蓝莓(10.5±0.10) g于洁净干燥的500 mL烧杯中,用保鲜膜封口,在常温下封口平衡5 min后采用顶空吸气法进行数据采集。测定条件:传感器清洗时间220 s,自动调零时间10 s,样品准备时间5 s,样品测试时间50 s,样品测定间隔时间1 s,内部流量100 mL/min,进样流量100 mL/min。为了保证实验数据的稳定性和精确度,选取测定过程中第40～42 s的数据用于后续分析。为了消除漂移现象,更好地保证测量数据的稳定性和精确度,要求每次测量前后,传感器都要进行清洗和标准化。测试样品为贮藏60 d时不同处理的蓝莓果实,统计分析10个不同选择性传感器的G/G0值,每个处理重复测定6次。

1.3 数据处理

采用Excel 2003软件对数据进行统计分析与制图,采用SPSS19.0软件邓肯氏新复极差法进行数据差异显著性分析。

电子鼻分析:通过电子鼻Winmuster自带的分析软件对采集的数据进行主成分分析(PCA)分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理蓝莓箱内气体成分的变化

本实验中贮藏微环境气体调控是建立在自发气调的基础上,以不同气调元件对气体的渗透率不同为影响因素,调节环境中的O2、CO2气体成分。图1A表示的是O2在整个贮藏期间的变化情况,由于不同气调元件对气体的渗透率不同,导致不同处理箱内气体成分大部分时间内存在显著性差异(p<0.05)。2号气调元件O2含量在前期快速下降,15 d时箱内气体含量仅剩0.7%,为避免蓝莓过度进行无氧呼吸,从15 d开始每10 d人为对箱内进行一次通气处理(用6号针头在每个气调窗的气调元件上扎空1次),使得20 d时箱内O2含量恢复到5.2%,之后箱内气体保持先下降再上升的循环状态,即O2含量在1%～8%之间循环。除2号气调元件外,其余不同处理气调箱内O2含量整体上均呈下降趋势。3号气调元件冷藏前30 d O2含量下降较慢,维持在7.8%～10.5%之间,冷藏30～55 d下降速度加快,维持在1.4%～7.4%之间;5号气调元件O2含量呈先快速下降再缓慢下降趋势,冷藏前30 d维持在2.3%～10.7%之间,冷藏30～55 d维持在1.3%～3.0%之间;6号气调元件和7号气调元件O2含量下降趋势均与3号气调元件相似,区别在于6号气调元件较5号气调元件下降速度更慢,7号最慢,6号气调元件O2含量冷藏前30 d维持在9.4%～12.3%之间,冷藏30～55 d维持在3.2%～9.4%之间,7号气调元件O2含量冷藏前30 d维持在14.9%～15.4%之间,冷藏30～55 d维持在10.5%～14.9%之间。

图1 冷藏期间塑料气调箱内O2(A)、CO2(B)含量的变化Fig.1 Change of O2(A)/CO2(B)inside plastic modified atmosphere box during cold storage

图1B表示的是CO2在整个贮藏期间的变化情况,其CO2含量的变化趋势除2号气调元件外与O2基本相反。2号气调元件在冷藏10～30 d内,CO2含量基本处于一个缓慢升高的状态,维持在6.9%～14.8%之间,冷藏35～45 d含量较高,达到20.4%～23.1%,冷藏50～55 d有所下降,含量为15.7%～20.1%,分析原因可能是蓝莓果实贮藏后期衰老,呼吸强度有所减弱,在第45 d时人工通气处理后箱体内的CO2含量有所减少所致。其余处理组CO2含量,冷藏前30 d为:3号气调元件5.5%～8.7%、5号气调元件6.5%～12.9%、6号气调元件5.7%～9.9%、7号气调元件3.9%～5.5%。冷藏30～55 d时的CO2含量为:3号气调元件8.7%～19.3%、5号气调元件12.9%～23.0%、6号气调元件9.9%～19.1%、7号处理5.5%～10.5%。其中,2、5号气调元件箱体内CO2含量高于20%,O2含量低于3%,不利于蓝莓贮藏。

2.2 不同气调元件对蓝莓冷藏期贮藏品质的影响

好果率是判断果实耐贮性的重要指标。由图2A可知,在贮藏过程中,不同处理箱体内蓝莓果实的好果率均呈下降趋势,只是下降速度略有不同。前期对照组好果率下降速度较快,冷藏30 d时,好果率为82.36%,与其他气调元件之间形成显著性差异(p<0.05),而不同气调元件贮藏微环境气体调控处理组之间差异性不显著(p>0.05),好果率均维持在90%～95%的范围以内,这说明在短期贮藏内贮藏微环境气体调控对提高蓝莓果实的耐贮性效果良好,不同气调元件作用效果相似。随着贮藏时间的延长,不同气调元件箱体内蓝莓好果率的差异性逐渐增大,冷藏60 d时,各处理之间好果率的关系为7号气调元件(90.96%)>3、6号气调元件(85.14%、87.72%)>5号气调元件(80.33%)>2号气调元件(76.60%)和对照组(75.43%)。这一结果表明,气调贮藏有利于蓝莓的保鲜,而贮藏环境中的高CO2、低O2使得蓝莓品质下降。

图2 冷藏期间蓝莓好果率(A)和果硬度(B)的变化Fig.2 Change of blueberry good fruit rate(A) and firmness(B)during cold storage

蓝莓硬度的大小能直接表现出蓝莓果实在贮藏过程中的品质变化情况。图2B为不同处理对蓝莓硬度的影响图。由图可知,蓝莓硬度在贮藏期间一直呈下降趋势,不同气调元件之间,硬度的差异性较其他指标更为明显。冷藏30 d时,各气调元件之间硬度的大小关系为7号气调元件>3号气调元件>5号气调元件>6号气调元件>对照组>2号气调元件,但差异不显著(p>0.05)。冷藏45 d时,7号气调元件显著高于其他处理(p<0.05),2号气调元件显著低于其他处理(p<0.05),其余组高于对照组(p>0.05)。冷藏60 d时,3号与7号显著高于ck组(p<0.05),6号高于对照组(p>0.05),2和5号显著低于对照组(p<0.05)。综上所述,从冷藏45 d开始,气调元件的作用开始明显的体现出来,在进行蓝莓的中长期贮藏时(30～60 d),7号抑制蓝莓软化效果最佳,3号和6号次之,2号和5号对维持蓝莓硬度没有效果。

由图3A可以看出,不同气调元件对箱体内蓝莓可溶性固形物含量有一定的影响,除2号气调元件外,其余所有的气调元件组基本遵循了先上升再下降的趋势,这可能是由于多糖类不断转化为可溶性小分子碳水化合物,如葡萄糖、果糖等,由原果胶分解成可溶性果胶溶于果汁造成,之后可溶性固形物含量又呈稍下降趋势,说明蓝莓从完熟走向腐败。而2号气调元件在冷藏前期可溶性固形物含量下降速度较快,冷藏后期逐渐平缓,这可能与蓝莓阶段缺氧导致了代谢加剧有关。冷藏60 d时,6、7号气调元件箱体内蓝莓可溶性固形物含量显著高于其他气调元件组(p<0.05),对照组显著低于其他气调元件组(p<0.05),说明不同气调元件的贮藏微环境气体调控均能有效保持蓝莓果实的可溶性固形物含量,其中6号和7号气调元件效果最好。

图3 冷藏期间蓝莓可溶性固形物(A) 和可滴定酸含量(B)变化Fig.3 Change of blueberry total soluble solid(A) and titratable acidity content(B)during cold storage

可滴定酸含量是决定蓝莓果实风味的重要因素之一,也是衡量果实贮藏质量的指标之一。蓝莓果实中主要含有柠檬酸和琥珀酸[12],因此本实验用柠檬酸百分数表示蓝莓可滴定酸含量。从图3B的变化趋势可以看出,不同气调元件蓝莓可滴定酸含量变化总体呈下降趋势,这是由于呼吸作用中会首先将有机酸作为底物消耗掉。在整个贮藏期间,7号气调元件箱体内蓝莓可滴定酸含量一直显著高于其他气调元件组(p<0.05),冷藏60 d时可滴定酸含量下降了42.83%,3号和6号气调元件箱体内蓝莓可滴定酸含量高于其他组,但差异不显著(p>0.05),而2号和5号气调元件箱体内蓝莓可滴定酸含量低于对照组(p>0.05),表明3、6、7号气调元件可以有效延缓蓝莓可滴定酸含量的下降,其中7号气调元件最优。

2.3 电子鼻对不同气调元件蓝莓冷藏期果实PCA分析

图4 冷藏期间蓝莓电子鼻PCA分析Fig.4 PCA analysis of electronic nose on blueberry during cold storage

主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)是利用降维统计的方式,即通过矩阵的线性关系对原来相关性较强的多个指标信息进行数据转换和降维[13-14]。图4所示为冷藏60 d时不同处理之间蓝莓的香气成分PCA分析图。由图4可见,不同处理之间蓝莓的第一主成分PC1贡献率和第二主成分PC2贡献率分别为98.89%和0.67%,总贡献率达到99.56%,基本上代表了样品的全部信息特征。由图4还可以看出,不同处理的蓝莓整体上分别三个区域,即2号,5号和ck、3、6、7号,三个区域椭圆距离相差较远,表明其挥发性分析相差较大,其中2和5号处理可能由于厌氧而导致了果实中的乙醇等物质过度积累影响了果实的整体气味;而其他3组处理与对照组椭圆距离较近,表明气调处理果实整体气味与对照差异不大,具有人们喜爱的蓝莓特有香气。

3 结论

不同气调元件对气体的渗透率不同,进而导致了承载蓝莓的不同气调元件箱体内气体成分产生了一定的差异性,与对照组相比,在短期贮藏内不同气调元件对蓝莓好果率、硬度、可溶性固形物以及可滴定酸含量四种品质指标的保鲜效果相似,在贮藏中后期7号气调元件可以使箱内气体成分维持在CO25.5%～10.5%和O210.5%～14.9%的含量范围内,能够有效维持果实的好果率、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量,最适宜蓝莓的贮藏,其次为3号(CO28.7%～19.3%,O21.4%～7.4%)和6号(CO29.9%～19.1%,O23.2%～9.4%)。电子鼻对贮藏60 d的不同处理蓝莓果实挥发性成分分析表明,2号和5号气调元件箱体内蓝莓果实气味与对照组相差较大,而3、6、7号气调元件箱体内蓝莓气味与对照组较为接近。综上所述,便携式塑料气调箱配备7号气调元件更易于蓝莓保鲜。

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171-174.

Effects of different controlled atmosphere elements on storage effect of blueberry during cold storage

ZHANG Peng1，Li Tian-yuan2，LI Jiang-kuo1,*,Li Chun-yuan1,SUN Hao2

(1.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products(Tianjin),Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,Tianjin 300384,China;2.College of Food Engineering,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China)

Inordertoascertaintheeffectsofdifferentcontrolledatmosphereelementsonqualityandvolatilesubstancesofblueberriesstoredbyportablecontrolledatmospherebox,effectsofportablecontrolledatmosphereboxcombinedwithdifferentcontrolledatmosphereelements(Number2,3,5,6,7)ongoodfruitrate,firmness,solublesolidandtitratableaciditycontentof‘Berkeley’blueberriesduringcoldstoragewerestudied,volatilesubstancesofblueberrieswithdifferenttreatmentsat60dwasanalyzedbyPCAusingelectronicnose.Theresultsshowedthatfruitqualityinboxwith3,6and7controlledatmosphereelementswassuperiortocontrolgroupobviouslyforshortstorage(30d),andthegascompositioninsideplasticmodifiedboxwith7controlledatmosphereelementcouldmaintaintherangeof10.5%～14.9%O2and5.5%～10.5%CO2,variousqualityindexesweresuperiortoothergroups,entireodourwasclosetocontrolgroup,whichwasmoresuitableforblueberriesinlong-termstorage.ButO2contentinsideplasticmodifiedboxwith2and5controlledatmosphereelementswasunder3%,CO2contentexceeded20%,whichwasharmfultostorageblueberries.Therefore,7controlledatmosphereelementwasmoresuitableforblueberriestostorage.

Blueberry;quality;controlledatmosphereelements;volatilesubstances;electronicnose

2016-05-12

张鹏(1981-),女,博士,助理研究员,研究方向:果蔬贮运保鲜研究,E-mail:zhangpeng811202@163.com。

*通讯作者:李江阔(1974-),男,博士,副研究员,研究方向:农产品安全与果蔬贮运保鲜新技术,E-mail:lijkuo@sina.com。

天津市科技支撑重点项目(15ZCZDNC00140);江北区科技计划项目(2015B10)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)21-0333-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.21.056