温度对水芹贮藏品质的影响与货架期预测模型的建立

马佳佳+刘凤军+牟建梅+徐瑶

摘要：温度是影响水芹采后贮藏期的关键环境因子，研究水芹在不同温度下贮藏的品质变化规律，包括呼吸强度、褐变程度、色素变化、过氧化进程，并建立水芹在4～25 ℃下褐变度变化的货架期预测模型。结果表明，贮藏温度对水芹品质的影响大于贮藏时间，10 ℃以下贮藏有利于水芹品质的保持，呼吸作用较弱，褐变程度较低，过氧化产物少，叶绿素的降解速度相对较慢。方差分析结果表明，贮藏温度对水芹过氧化产物丙二醛含量和褐变度有极显著的影响，对叶绿素含量变化的影响不显著。基于水芹褐变度变化建立的货架期预测模型：SL=[SX（]ln（B/B0）〖〗1.18×106 exp（-[SX（]3.81×104〖〗RT[SX）]）[SX）]，该模型可以大致预测在4～25 ℃之间的水芹货架寿命，相对误差在±15%以内。

关键词：水芹；贮藏温度；品质；货架期；预测模型

中图分类号： TS255.3文献标志码：

文章编号：1002-1302（2016）08-0376-03

水芹是多年水生宿根草本植物，含有多种氨基酸、维生素、挥发油、水芹素等活性营养成分，除具有清热解毒、利尿除湿、抗炎降压和降脂抗敏等多种生理功能外[1-2]，还具有改善污水水质等环保功能[3]。水芹因自身的生理与结构特性使其在采后30～50 h内出现黄化褐变，尤其是在切根之后短时间内出现褐变[4]，给产品贮藏、加工、运销带来了极大的困难。而且水芹组织含水量高，水分活度接近1.0，当失水6%～9%时，出现萎焉破坏其正常代谢，导致外观品质和总量的损失，更主要的是引起水芹的生理伤害，最终影响抗病性和耐藏性[5]。因此，研究水芹的保鲜贮藏技术对改善水芹品质、延长货架寿命具有重要的经济和社会意义。

温度是影响水芹贮藏寿命长短的重要因素之一，研究水芹在不同贮藏温度下的呼吸强度、褐变度、叶绿素含量、膜脂过氧化程度来评定水芹在贮藏期的品质变化，并建立基于水芹褐变度变化的货架期预测模型，为合理选择水芹的保鲜方式提供指导性的建议。

1材料与方法

1.1试验材料及试剂

新鲜水芹由江苏省苏州市生元水生蔬菜技术研究中心提供。丙酮，无水乙醇，95%乙醇，氢氧化钠，草酸，TCA，均为分析纯。

1.2试验方法

将新鲜收获的水芹去根清洗晾水，称取100 g左右于PE密封保鲜袋中，在冰水中冷却3 min后置于人工气候箱中，设置不同的温度4、10、15、20、25 ℃下贮藏，定期测定水芹的贮藏品质。

1.3指标测定

1.3.1呼吸强度采用静置法测定。

1.3.2褐变度称取靠近水芹根部的组织10 g左右，加入40 mL 95%乙醇榨成匀浆，在4 000 r/min下离心15 min，取上清液后再在4 000 r/min下离心15 min，在420 nm下测定D值。褐变度=40×D/m，式中：m为样品质量，g。

1.3.3丙二醛（MDA）采取硫代巴比妥酸法，称取5 g水芹样品，加入10%三氯乙酸（TCA）50 mL，榨成匀浆后在4 000 r/min 下离心15 min；取上清液2 mL，加入2 mL 6 mg/mL（用10% TCA配制）硫代巴比妥酸溶液，于沸水浴上反应15 min，迅速冷却后再在4 000 r/min下离心15 min。取上清液分别测定450、532、600 nm波长处的吸光度。

MDA浓度C（μmol/L）=6.45×（D532 nm-D600 nm）-0.56×D450 nm；MDA含量（nmol/g）=（C×提取液体积×稀释倍数）/样品质量。

1.3.4叶绿素含量将叶片剪碎称取0.1 g水芹样品，加入浸提剂（丙酮 ∶[KG-3]乙醇=1 ∶[KG-3]1）10 mL，浸提24 h后在645、663 nm 波长下检测。叶绿素总量（mg/g）=（20.2D645 nm+802D663 nm）×V/（1 000×m），式中：V为提取液体积，mL；m为叶片鲜质量，g。

2结果与分析

2.1温度对贮藏期间水芹呼吸强度的影响

由图1可知，在13 d的贮藏期内，不同温度下贮藏的水芹随着时间延长呼吸强度呈现先下降后上升的趋势，贮藏前期轻微的失水有利于抑制呼吸，低温减缓水分流失速度，出现呼吸强度拐点的时间有所延长；在贮藏后期环境的不利条件（主要是切根损伤和微生物侵染）引起水芹组织呼吸加快以促进伤口愈合，且水分损失的胁迫和衰老失鲜过程的加快，两者共同作用使水芹的呼吸作用增强。

在25 ℃下保存的水芹贮藏寿命短，8 d内腐烂严重，在贮藏终止时，呼吸强度达到鲜样的1.24倍。高温使呼吸代谢相关酶的活性增强，同时因底物充足，代谢旺盛引起的自然损耗过程加剧。相反，在低温下呼吸代谢比较平缓，呼吸强度值相对较小。4、10 ℃下贮藏的水芹在6 d后出现呼吸强度最低值，可见水芹呼吸强度和贮藏温度与时间存在临界值，为实际应用提供参考，即低于10 ℃的贮藏环境在6 d内均可采取抑制水芹呼吸代谢的措施，为保鲜争取了时间[6-7]。

2.2温度对贮藏期间水芹褐变度的影响

由圖2可知，在水芹贮藏过程中，褐变度随着贮藏时间增加而上升。温度越低，褐变度越小，反之越大，低温下延长水芹贮藏时间的褐变度较高温下短时间贮藏的偏低，表明贮藏温度的影响大于贮藏时间。鲜切水芹由于根部切割导致细胞内容物如氧化酶释放出来，直接与底物如酚类物质接触发生各种生理生化反应引起质量褐变，对褐变起主要作用的多酚氧化酶最适温度范围是25～30 ℃，低温环境在一定程度上减弱了该酶的活性，产生的酶促褐变反应较弱。除了酶促褐变，水芹组织中还存在非酶褐变，在贮藏前期，温度升高，组织中的氨基酸和还原性糖相互作用产生美拉德反应，均导致25 ℃下褐变度大于低温[6，8-9]。

2.3温度对贮藏期间水芹MDA含量的影响

MDA是膜脂过氧化的产物之一，不仅反映细胞膜的氧化程度，而且可使生物膜酶蛋白发生交联失活，使得膜透性增强，功能受损。由图3可知，贮藏期间不同温度下的水芹MDA含量的变化呈现先下降后上升再下降的趋势，由不同温度下对应的贮藏期得到的MDA含量平均值从大到小依次为20 ℃>25 ℃>15 ℃>10 ℃>4 ℃。

对水芹进行鲜切之后，由于根保护作用的缺失，组织细胞膜的伤害程度突然加速，导致膜透性一下子增强，各种酶与底物的区域化分布被破坏，反映在水芹鲜样的MDA含量较高。随着贮藏进行，MDA含量有所降低，是因为水芹本身有抵抗不良环境的防御系统，对组织有损伤和修复的平衡机制。随着组织呼吸代谢和衰老的进行，在贮藏至13 d时，不同温度下贮藏的MDA含量再次达到最高值，表明组织受伤的程度大，已经不利于产品的保鲜。贮藏后期MDA含量的降低表明水芹组织已经严重不新鲜[6，8-9]。

2.4温度对贮藏期间水芹叶绿素含量的影响

由图4可知，在贮藏初期叶绿素含量均处于增加的趋势，说明采收之后的水芹叶绿素合成没有及时终止，而是处于稳定的上升阶段。不同温度下贮藏的水芹叶绿素含量表现出不同时间的先上升后下降的变化。

对于绿色蔬菜而言，绿色的消退意味着品质的下降。由图4可知，低温（4 ℃）下叶绿素降解速度慢，贮藏至13 d开始下降明显；10 ℃贮藏的在6～13 d时下降较快；15、20 ℃贮藏时在8～13 d时下降量最多；25 ℃贮藏的在2～6 d下降急剧。根据水芹在不同温度下降解的趋势，低温只能延缓叶绿素降解的速度，并不能减少叶绿素降解量，低温贮藏的水芹在短期内食用，色素的损失可以忽略，而25 ℃下贮藏的水芹对贮藏时间的要求较高，因为叶绿素受热分解和氧化加快，不宜长期贮藏；在10～20 ℃下，一般贮藏至6 d后叶绿素含量下降明显，水芹的品质劣变速度凸显。

2.5水芹在不同温度下贮藏品质的方差分析及差异比较

由表1和表2方差分析的结果可知，贮藏温度对水芹过氧化产物MDA含量和褐变度有极显著影响，对叶绿素含量变化的影响不显著。在贮藏温度≥常温时，与准低温和低温条件下MDA含量有显著差异，温度上升，过氧化物酶的活性增强，它的过氧化产物含量自然升高，说明低温和常温贮藏对MDA含量变化有明显的温度界限。由褐变度的平均值可知，低温能够明显抑制水芹褐变的发生，低温贮藏是抑制褐变的有效措施，有利于组织新鲜状态和商品性状的保持。在不同贮藏温度下，水芹叶绿素含量的变化并不明显。

2.6基于贮藏期水芹褐变度变化的货架期预测模型的建立[10]

在食品保藏和加工过程中，其品质变化都遵循一级反应模式，其中一级反应动力学模型应用广泛。公式如下：

[JZ（]B=B0×eKb×t。[JZ）][JY]（1）

式中：t为食品的贮藏时间，d；B0为食品的初始品质指标值；B为食品贮藏t d时的品质指标值；Kb为食品品质变化速率常数。

一级化学反应动力学模型可以描述水芹在贮藏过程中品质的变化，而反应速率常数Kb是温度的函数，因此运用 Arrhenius 方程可以预测水芹在不同贮藏条件下的货架寿命。公式如下：

3结论与讨论

研究鲜切水芹在贮藏20 d内不同温度下的品质变化规律，呼吸强度基本呈现先下降后上升的趋势，贮藏后期样品因环境的不利条件（切根损伤和微生物侵染）和水分损失的胁迫导致水芹呼吸增强。10 ℃以下贮藏能够抑制呼吸代谢，明显减缓呼吸作用进程。褐变度是随着贮藏时间增加而上升，包含了多酚氧化酶引起的酶促褐变和美拉德反应作用的非酶褐变，使得25 ℃下贮藏的褐变度较低温下大。水芹MDA含量的变化呈现先下降后上升再下降的趋势，MDA含量降低是水芹对组织的损伤和修复的平衡机制发揮作用的过程，随着组织呼吸代谢和衰老的进行，贮藏至13 d过氧化产物达到最高峰。水芹叶绿素在贮藏期呈现先稳定合成后下降的变化趋势，低温延缓叶绿素降解的速度，并不能减少叶绿素降解量，贮藏温度对叶绿素含量的影响较小。

方差分析结果表明，贮藏温度对水芹过氧化产物MDA含量和褐变度有极显著影响，对叶绿素含量变化的影响不显著。通过一级化学反应动力学模型和Arrhenius方程共同建立了基于水芹在不同温度下贮藏的褐变度变化的货架期预测模型：

高的拟合精度。通过验证相对误差在±15%内，该模型可以大致预测在4～25 ℃温度之间的水芹货架寿命。

参考文献：

[1]庄言，张婷，韩永斌，等. 冰水预冷及贮藏温度对水芹贮藏品质的影响[J]. 食品科学，2013，34（24）：279-284.

[2]郭肖，孔德章，曹玉洪，等. 不同产地水芹黄酮含量及 PAL 酶活性的差异研究[J]. 长江蔬菜，2014（2）：32-34.

[3]王旭明，匡晶. 水芹菜对污水净化的研究[J]. 农业环境保护，1999，18（1）：34.

[4]李延清，张艳芬，王宇鹏，等. 溧阳白芹贮藏期间品质及生理生化特性的变化[J]. 食品科学，2007，28（11）：570-575.

[5]王炜，李鹏霞，黄开红，等. 溧阳白芹产业发展与贮藏研究现状[J]. 保鲜与加工，2009，9（1）：20-23.[HJ1.75mm]

[6]王继胜，周刚，徐国友，等. 采前喷施赤霉素对溧阳白芹保鲜效果的影响[J]. 中国蔬菜，2007（增刊1）：41-43.

[7]张烜. 水芹菜的硅窗袋保鲜研究[D]. 无锡：江南大学，2006：23-33.

[8]徐国友，王继胜，周刚，等. 不同的追肥种类对溧阳白芹产品冷藏保鲜效果的影响[J]. 上海蔬菜，2008（1）：108-109.

[9]周刚，郁志芳，王继胜，等. 使用不同材质刀具对溧阳白芹保鲜贮藏效果的影响[J]. 上海蔬菜，2007（6）：115-116.[ZK）]

[10]佟懿，谢晶. 鲜带鱼不同贮藏温度的货架期预测模型[J]. 农业工程学报，2009，25（6）：301-305.