匀强高压静电场对采后绿芦笋嫩茎贮藏品质的影响研究

陈立才，陈 庆，黄 芳，黄俊宝，舒时富，曾一凡

(1.江西省农业科学院农业工程研究所/农业部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室，江西南昌330200；2.重庆文理学院，重庆永川402160；3.南昌县农技推广中心，江西南昌330200；4.江西农业大学工学院，江西南昌330045)

绿芦笋(AsparagusofficinalisL.)嫩茎具有营养价值高，不易贮藏等特点。绿芦笋采后呼吸强度极高，叶绿素易降解，造成粗纤维和失重增加、营养成分含量降低，在运输和贮藏期间容易衰老，食用品质下降快，细菌性软腐病发病率也比较高，造成我国绿芦笋产业的国际竞争力还处于较低水平[1]。

国内外绿芦笋嫩茎贮藏主要采用低温冷藏[2-3]、气调贮藏[4-5]、辐射处理[6]、化学试剂[7-9]及其他保鲜方法[10-12]。这些方法都可不同程度地延缓采后绿芦笋嫩茎的品质劣变，但也存在一些不足之处。低温冷藏成本高，冷冻后提高复水性的工艺要求较复杂[13]；气调贮藏易导致袋内气体浓度偏低或偏高及积累乙醛、乙醇等异味物质，促进厌氧致病菌的生长繁殖[14]；化学保鲜技术易造成食品严重的安全隐患[15]。匀强高压静电场(Uniform High Voltage Electrostatic Field，UHVEF)果蔬保鲜技术是近些年发展起来的一项新的农业技术。大量研究表明，经过匀强高压静电场处理的果蔬，其色泽保持佳，营养物质含量也贮存良好，果蔬贮藏期被延长，可以实现保鲜[16]。许多研究者在此基础上开展了匀强高压静电场贮藏保鲜果蔬的研究，包括典型的呼吸跃变型(番茄、苹果)[17-21]及非呼吸跃变型(黄瓜、青椒)[22-26]等，而利用匀强高压静电场进行绿芦笋保鲜的研究还鲜有报道。本研究通过利用高压静电场处理采后的绿芦笋嫩茎，研究匀强高压静电场处理对采后鲜绿芦笋嫩茎生理特性的影响，旨在探讨出芦笋的保鲜实用技术，为提高鲜绿芦笋的贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为江西省宇田芦笋种植基地提供的“井冈701”芦笋，该品种为由江西省农业科学院生物工程中心芦笋研究课题组选育的、我国第一个具有完全自主知识产权的无性系杂交F1代芦笋新品种，幼株期180 d左右，生长期270 d左右，综合性状植株高大、直立，平均株高约为210 cm，笋头鳞片紧密，不易开散，平均第一分枝高度约52 cm，嫩茎粗细中等，大小整齐，平均茎粗约1.5 cm，嫩茎粗细中等，是白、绿芦笋兼用品种。试验当天采收，并用保鲜袋及时包装带回实验室，挑选生长整齐、粗细均匀、大小一致，笋尖麟片紧密，无弯曲畸形，无病虫害，无绣斑和机械伤、割成长约20～22 cm，直径1.0～1.5 cm的芦笋茎段，并记录釆收和处理的时间、温度、天气条件等。

1.2 试验装置结构

匀强高压静电场果蔬处理仪为课题组自行研制，处理装置由高压发生器和处理室组成。高压静电场由220 V的交流电源经过GF-2B型高压静电发生器转化后获得，该电源可以在0～150 kV内连续调节，输出电流小于1mA，仪器使用安全可靠，过载能力强。处理室为立方体，包括2块平行的面积相同的铜质电极板、托架、绝缘板、放电棒及框架组成。2铜质电极板各有一个接线柱，分别与电源的正负极相联，负极作接地处理，电极板中间用绝缘有机玻璃棒通过十字槽盘头螺钉固定。2铜质电极板中间安放托架来放试验材料(绿芦笋嫩茎)。整个处理室用钢板底架支撑，屏蔽罩材料为绝缘有机玻璃，用绝缘有机玻璃棒联接，构成处理采后绿芦笋嫩茎的电场空间。

1.3 试验设计

该试验设匀强高压静电场强(E)和处理时间(T)2个因素。场强设E1=200 kV/m和E2=250 kV/m 2个处理，每间隔2 d测试1次，连续测定15 d。按照各项指标测试方法，测量采后绿芦笋嫩茎的失重率、呼吸强度、可溶性糖含量和过氧化物酶活性4项指标，每次抽样3根，取平均值为当天取样的各指标结果数据，试验设3次重复，试验设未经UHVEF处理的样品为对照组(CK)。试验前随机抽取等数量样本进行上述4项指标测定，将测定结果作为试验定位起点数据。

1.4 测定指标及方法

(1)采后绿芦笋嫩茎的失重率测定。采用称量法，用原始质量减去每次称得的质量，用两者之差与原始质量相除即得失重率，计算公式如下：

(1)

式(1)中：W1—样品原始质量；W2—样品贮期测定的质量。

(2)采后绿芦笋嫩茎的呼吸强度测定。采用仪器“3051H型果蔬呼吸测定仪”测定。计算公式为：

(2)

式(2)中：C1—起始CO2浓度，μmol/mol

C2—5 min后CO2浓度，μmol/mol

m—测定用绿芦笋嫩茎的质量，g

(3)采后绿芦笋嫩茎的可溶性糖含量测定。采用测定仪器“日本Atago PAL-1手持糖度计”直接测定。将芦笋嫩茎研磨的浆汁直接滴入糖度计中进行读数记录，记录值即为糖度含量。

(4)过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法[27]进行。

1.5 试验数据分析方法

试验采用Excel 2007软件对试验数据进行整理和绘图，SPSS22.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 UHVEF处理对采后绿芦笋嫩茎失重率变化的影响

将CK和经场强E1、E2的高压静电场处理的绿芦笋嫩茎，在15 d内的失重率变化进行比较，由图1可以看出，随着试验时间延长，绿芦笋嫩茎含水量不断减少，失重率呈明显上升趋势，且CK水分减少较快，其失重率一直高于经高压静电场处理组，而经E1、E2处理的失重率增长速度显著缓慢于CK，在前3 d，经E1和E2处理样品与对照组相似，失重率分别为1.69%和1.57%，CK为2.33%。从第4天后，经高压静电场处理的样品效果出现明显差异，且E2优于E1。说明经适当场强的UHVEF处理可减缓采后绿芦笋嫩茎贮藏的失重率，这可能与抑制采后绿芦笋嫩茎的蒸腾和呼吸作用有关。

2.2 UHVEF处理对采后绿芦笋嫩茎呼吸强度变化的影响

图2为UHVEF对采后绿芦笋嫩茎呼吸强度变化的影响。由图2可知，采后绿芦笋嫩茎属于呼吸跃变型蔬菜，CK的采后绿芦笋嫩茎在试验的第5天发生了呼吸跃变，呼吸强度最大峰值为155.34 mg/(kg·h)，随后开始下降。而经过UHVEF处理后的采后绿芦笋嫩茎，其呼吸强度均明显呈现比CK弱的趋势，呼吸跃变时间推迟了4 d，到达峰值时间推迟了9 d，呼吸强度最大峰值为148.86 mg/(kg·h)。由此可见，UHVEF处理改变了采后绿芦笋嫩茎的呼吸强度变化趋势，呼吸强度的降低表明UHVEF处理有利于延缓绿芦笋的生理代谢，且处理场强越大，抑制的效果越好。UHVEF处理的绿芦笋在贮藏后期呼吸强度降低的原因可能是匀强高压静电造成了绿芦笋嫩茎的细胞膜物理损伤，以及改变了呼吸链相关酶的生理功能，进而影响了呼吸代谢[28]。

图1 不同UHVEF处理对采后绿芦笋失重率影响Fig.1 Effects of the different UHVEF treatment on weight loss of post-harvest green asparagus

图2 不同UHVEF处理对采后绿芦笋呼吸强度影响Fig.2 Effects of the different UHVEF treatment on respiratory intensity of post-harvest green asparagus

2.3 UHVEF对采后绿芦笋嫩茎可溶性糖含量变化的影响

可溶性糖是采后绿芦笋嫩茎的重要营养成分，是采后绿芦笋嫩茎的呼吸底物。由图3可知，随着采后贮藏时间的延长，CK的采后绿芦笋嫩茎可溶性糖量逐渐上升，说明采后绿芦笋嫩茎存在后熟过程，从第5天后开始急剧下降。而经UHVEF处理后的采后绿芦笋嫩茎，其可溶性含糖量存在先上升后下降趋势，后熟过程推迟2～4 d，可溶性糖含量超过了CK组，对中后期的可溶性糖含量的保持也有较好的效果，下降速率明显平缓。说明UHVEF可以影响采后绿芦笋嫩茎的可溶性糖含量的变化，抑制采后绿芦笋嫩茎的后熟过程，处理场强越大，抑制的效果越好。

2.4 UHVEF对采后绿芦笋嫩茎POD酶活性变化的影响

过氧化物酶是果蔬体内普遍存在的一种重要氧化还原酶，与果蔬的许多生理过程和生化代谢过程有密切关系，在受到外界刺激、贮藏环境变化等作用时，会不断发生变化做出应答反应。图4为UHVEF处理对采后绿芦笋嫩茎POD酶活性的影响。由图4可知，采后绿芦笋嫩茎的POD酶活性随着贮藏时间的延长呈现先上升又下降的趋势。经UHVEF处理的采后绿芦笋嫩茎POD酶活性会受到明显抑制，其活性一直低于CK，前7 d受抑制明显，活性达到峰值点推迟了2 d，且E2优于E1。而在第7天后，POD酶活性突变，活性提高，但整体要优于CK。说明适合的UHVEF会抑制采后绿芦笋嫩茎POD酶活性，但后期POD酶活性的突变，未能确定是否与UHVEF处理有关。

图3 不同UHVEF处理对采后绿芦笋可溶性糖量影响Fig.3 Effects of the different UHVEF treatment on soluble sugar of post-harvest green asparagus

图4 不同UHVEF处理对采后绿芦笋POD酶活性影响Fig .4 Effects of the different UHVEF treatment on POD activity of post-harvest green asparagus

2.5 UHVEF对各指标影响的显著性分析

表1是UHVEF处理对采后绿芦笋失重率、呼吸强度、可溶性糖含量和POD酶活性4个指标影响的显著性分析。统计分析表明，UHVEF处理对这个4个指标的影响均差异显著。从表1可明显看出，失重率除第3天经E1和E2处理差异不显著外，其余天数的变化均差异显著，且均较CK差异达到显著水平；呼吸强度除第1天经E1和E2处理差异不显著外，其余天数变化均差异显著，且均较CK差异达到显著水平；可溶性糖含量经E1和E2处理后，呈现明显优于CK的趋势，且差异性显著；POD酶活性经E1和E2处理后较CK呈现显著性差异，但E1和E2处理之间差异不显著。

表1 UHVEF处理对采后绿芦笋各指标影响的显著性分析

表中数据是平均值±标准误，数据标有相同字母表示差异不显著(P<0.05,Duncan’s检测)

The data are mean±SD in the table,Bars with the same letters are not significantly different (P<0.05,Duncan’s test)

3 讨论与结论

绿芦笋采后依然会进行一系列的生理生化活动，新鲜绿芦笋嫩茎含水量约90%，组织幼嫩，表皮组织不发达，呼吸作用极强，其失重主要是因为呼吸消耗和蒸腾失水[29]。在本试验中，采后绿芦笋的失重率随贮藏时间延长呈明显上升的趋势，处理组的效果显著优于对照组，且经250 kV/m处理的效果更好。由此可见，适宜的匀强高压静电场可以减缓采后绿芦笋失重率。呼吸强度是反映采后绿芦笋新陈代谢的重要指标。绿芦笋采后若呼吸作用强烈，在诸多因素的影响下，营养物质大量消耗，易产生黄化、老化、弯曲、失重、木质化、腐烂等问题[1]。本研究发现，由于采后绿芦笋具有后熟现象，在处理前期，呼吸强度呈增长趋势，且在采后第5天发生明显的呼吸跃变，处理组的效果显著优于对照组，且经250 kV/m处理的效果更好。经匀强高压静电场处理后，呼吸强度下降，呼吸跃变时间推迟，显著抑制了绿芦笋的呼吸作用和后熟过程，对采后绿芦笋贮藏保鲜效果明显。可溶性糖是绿芦笋的品质的重要指标，通常随着贮藏时间的延长，绿芦笋自身进行生理代谢活动会消耗营养物质，引起品质劣化[30]。本研究发现，经匀强高压静电场处理后可溶性糖含量变化差异显著，与对呼吸强度的影响规律类似，贮藏中后期处理组的可溶性糖含量均高于对照组，含量的保持也有较好的效果，含量下降缓慢，其中经250 kV/m处理效果明显。降低果蔬呼吸强度是延长果蔬采后贮藏期的有效手段之一，此过程又与细胞膜渗透率和呼吸链相关的酶活性有关[31]。本研究发现，经匀强高压静电场处理的采后绿芦笋嫩茎POD酶活性会受到明显抑制，其活性显著低于对照组，且到达酶活性峰值的时间推迟。说明匀强高压静电场处理可以通过影响内部酶活性降低其呼吸作用，从而实现保鲜贮藏。

综上所述，采用适当的匀强高压静电场对采后绿芦笋嫩茎处理，具有良好的保鲜效果，各项生理指标均表现出抑制性，场强越大，抑制效果越明显。失重率增长速度明显减缓；呼吸强度明显减弱，呼吸跃变时间推迟了4 d，到达峰值的时间推迟了9 d；可溶性含糖量存在先上升后下降趋势，后熟过程推迟2～4 d，后期保持效果好，下降速率平缓；POD酶活性呈现先上升又下降的趋势，到达活性峰值点推迟了2 d，可以实现对采后绿芦笋嫩茎保鲜，这与前人在利用匀强高压静电场在果蔬保鲜的研究效果类似[17-26]。本研究还发现，匀强高压静电场处理对绿芦笋中POD酶的活性具有明显影响，但仍需对内部相关的更多酶活性等生理特性指标开展系统研究和测定，从而确定不同匀强高压静电场处理对采后绿芦笋嫩茎品质和生理生化指标的变化规律。研究结果表明，采用适当匀强高压静电场处理可明显地延长采后绿芦笋嫩茎保鲜期，为今后匀强高压静电场对采后绿芦笋嫩茎贮藏保鲜的深入研究，具有重要的参考作用。