酸性硫酸钙对水蜜桃贮藏保鲜效果的研究

刘晨霞，乔勇进，黄宇斐，王 晓

(1上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心，上海 201403；2上海师范大学生命与环境学院，上海 200234)

水蜜桃(Prunuspersica)属蔷薇科桃属植物，营养丰富，备受消费者喜爱，但由于水蜜桃是呼吸跃变型的核果类果实，果实个大、水分含量高，采后有双呼吸高峰和乙烯释放高峰的出现，后熟软化迅速，从采摘到衰老只需几天，且采收时气温较高，贮运过程中易造成机械伤，使得桃果耐贮性差，极易出现褐变、腐烂、变质，造成水蜜桃品质不佳，失去食用和商业价值[1]。多年来，国内外对桃果采后衰老机制及保鲜技术等方面进行了大量研究，物理技术如低温贮藏[2]、减压贮藏[3-4]、气调保鲜[5]和辐照保鲜[6]等取得了很多有价值的成果，但这些机械化的物理保鲜措施成本高，不宜规模化、商业化应用或其应效果不理想；生物技术如生物酶制剂[7]、拮抗菌保鲜[8-9]亦成功应用于桃果的贮藏保鲜中，但拮抗菌保鲜存在操作不便、菌种退化的问题，生物酶制剂有效保鲜组分目前还不清楚，机理不透，需进一步研究探讨；一些化学熏蒸、涂膜的保鲜方法技术性较强，药剂量的使用存在一定的安全隐患。因此，亟需寻求一种广谱、安全、操作简便、适于推广的桃果贮藏保鲜方法。

酸性硫酸钙(Acidic calcium sulfate，ACS)是由Ca(OH)2、H2SO4、CaSO4和H2O为原料，按一定比例混合后制备而成过氧化复合物，是目前国际上一种最新型的杀菌防腐保鲜产品，是获得美国FDA和USDA认证的符合“GRAS”安全标准的酸性食品保鲜防腐添加剂，具有酸性强、易溶于水，却低腐蚀、缓腐蚀[10]的特性。据报道，ACS溶液随pH的变化而表现出不同的杀菌保鲜功效。Nuez等[11]将ACS溶液与乳酸、丙酸按1∶2的比列复配，复配剂浸渍注射到法兰克福香肠，在4.5 ℃真空包装储存12周后杀菌保鲜效果良好；Zhao等[12]将20%的ACS与10%的乳酸复配注射到绞碎牛肉中，在-20 ℃贮藏12个月后，不仅大肠杆菌减少了1.0 logCFU/g，且还能够用于汉堡包、牛肉馅饼等食物的制作；Anuta等[13]将ACS作为膳食补充剂对太平洋白虾和南美白虾进行35 d的喂养试验，发现含有1.6%的ACS饲料喂养的虾免疫力得到提高，存活率达到90.4%；张晓丽等[14]、谈智等[15]、Benli等[16]研究发现，ACS稀释液在100—800倍，对细菌繁殖体(金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、沙门氏菌)和病毒(脊髓灰质炎病毒)的杀菌效果良好。由于桃果贮藏过程中极易受到葡枝根霉、青霉、链核盘菌等病原菌侵染，导致桃果实大量腐烂、贮藏保鲜期缩短和品质下降。因此，在前人的研究基础上，本试验旨在探究2—4 ℃低温条件下，不同ACS稀释液对水蜜桃贮藏品质及保鲜效果的影响，以期为ACS应用于水蜜桃贮藏保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验水蜜桃为‘湖景蜜露’，由上海市桃研究所标准园提供。选择七八成熟的水蜜桃采摘(硬度为9.0—14.0 kg/cm2、可溶性固形物含量为13.5%—16.0%)，采摘后立刻运至上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心冷库，筛选果面少部分青色，大部分底色乳白色转红色，果实饱满、大小均一、无机械伤和病虫害的桃果实，2—4 ℃条件下预冷24 h后，再次筛选并分组、编号，进行试验处理。

ACS原液(美国Mionix公司)、2，6-二氯酚靛蓝、草酸溶液、标准抗坏血酸溶液，考马斯亮蓝、标准蛋白质溶液，三氯乙酸、硫代巴比妥酸、冰醋酸、无水醋酸钠、聚乙二醇6000、聚乙烯聚吡咯烷酮、TritonX-100、愈创木酚、30%H2O2均为分析纯(AR)，购买于国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

GY-1型水果硬度仪(乐清市爱得堡仪器有限公司)；TES-135物色分析仪(台湾泰仕电子工业股份有限公司)；JX-FSTPR-1全自动样品冷冻研磨仪(上海净信科技)；FE30台式电导率仪(梅特勒-托利多仪器有限公司)；Ultro-spec 3300 pro紫外分光光度计(美国安马西亚公司)；SY-1022果蔬呼吸测定仪(石家庄世亚科技有限公司)。

1.3 试验分组及处理

将预冷后的水蜜桃平均分为5组，每组50个桃果实，分别按照以下5种方式进行浸泡处理：A)蒸馏水对照组(CK)；B)10-3倍ACS稀释液(pH 1.88)；C)10-4倍ACS稀释液(pH 2.83)；D)10-5倍ACS稀释液(pH 4.01)；E)10-6倍ACS稀释液(pH 5.45)，每个处理组浸泡处理2 min。将浸泡处理过的水蜜桃在通风处沥水晾干后，采用厚度为0.02 mm、10个孔径为0.5 mm的聚乙烯打孔薄膜进行包装，置于2—4 ℃冷库中贮藏，每个处理组设3组重复，每隔5 d取样测定相关指标。

1.4 测定指标及方法

每隔5 d检测各组水蜜桃贮藏指标变化情况。每次检测时，各处理组取5个桃果，去核后将果肉研磨成匀浆，取样测定各项指标，每个指标重复测定3次。

1.4.1 硬度的测定

在水蜜桃果实的赤道部位，间隔等距离的5个位置，各削去厚度约为1mm的果皮，用GY-1型果实硬度计测定各部位果实的硬度，取平均值。

1.4.2 果皮色差和呼吸速率的测定

果皮(a*)、果肉(L*)的色差(CIELAB表色系统，亦称L*、a*、b*表色系统)采用色差仪测定；呼吸速率采用静置法测定[17]。

1.4.3 相对电导率和丙二醛含量的测定

相对电导率采用组织圆片法[17]；丙二醛含量(Malondialdehyde，MDA)采用硫代巴比妥酸法[17]。

1.4.4 多聚半乳糖醛酸酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性的测定

多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase，PG)采用3，5-二硝基水杨酸法[17]；多酚氧化酶(PPO)采用邻苯二酚法[17]；过氧化物酶(Peroxidase，POD)愈创木酚法[17]。

1.4.5 腐烂率的测定

每个处理组50个水蜜桃果实，在贮藏25 d时，取样观察各处理组水蜜桃腐烂个数，计为F1。腐烂率=(F1/50)×100%。

1.5 数据处理

采用Excel 2013分析整理数据，Origin Pro 8.0进行制图，用SPSS 17.0软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 ACS对水蜜桃果皮颜色的影响

水蜜桃色泽是感官品质的重要指标，果皮颜色是商品价值的选择标准之一。色度指数a*表示物体红或绿程度，a*为正值时，表示物体偏红色，数值越大表示偏红的程度越重；a*为负值时，表示物体偏绿色，其数值越大表示偏绿色调越重[18]。从图1(a)中可以看出，随着贮藏时间的延长，a*值逐渐增加，表明水蜜桃果皮颜色从绿色逐渐转红且红色不断加深，贮藏前期a*值上升缓慢，10—25 d上升速率加快，在贮藏25 d时，5个处理组桃果色泽由浅到深次序为ACS-10-3

L*值代表物体色泽明暗程度，L*值增加表明果肉色度逐渐变亮。从图1(b)可以看出，水蜜桃在贮藏期间L*值呈先上升后下降的趋势，CK在5 d果肉亮度达到最高(81.68±1.79)，ACS-10-4和ACS-10-5处理组在10 d果肉亮度达到最高，而ACS-10-3和ACS-10-6在15 d果肉亮度达到最高，表明ACS稀释液能延缓水蜜桃果肉色泽的快速变化，降低其后熟速率。贮藏后期色度逐渐变暗，可能是由于贮藏后期水蜜桃果肉发生了不同程度的褐变，但ACS-10-3处理组果肉色度为(71.18±1.10)，仍维持在较高水平，说明ACS-10-3稀释液处理组能够显著抑制水蜜桃在贮藏后期的褐变程度。

图1 ACS对水蜜桃果皮色度a*和明亮度L*值的影响Fig.1 Effect of acid calcium sulfate on chroma a* and lightness of L* peach

2.2 ACS对水蜜桃硬度的影响

硬度是衡量桃果实采后衰老及品质保持的重要指标之一，呼吸作用的强弱和细胞壁被水解的程度是引起果实硬度下降的主要影响因素。就水蜜桃果实而言，软化后果实品质得到提升，但也变得容易腐烂变质，因此控制桃果实软化并非保持硬度不变，而是使硬度在一定范围内延缓下降，但不造成腐烂和其他生理指标大幅度变化[19]。

图2(a)显示，在贮藏期间，水蜜桃果实硬度与贮藏时间呈现负相关，时间愈长硬度愈小。采收初期桃果实硬度为12.36 kg/cm2，在贮藏1—10 d时硬度下降速率较小，之后下降迅速，到贮藏末期5个处理组桃果硬度分别下降至(0.66±0.04) kg/cm2、(2.98±0.05) kg/cm2、(2.41±0.14) kg/cm2、(1.88±0.16) kg/cm2和(1.70±0.28) kg/cm2，在贮藏后期各ACS稀释液处理组硬度显著高于CK(P<0.05)。试验结果表明，ACS溶液能够有效地保持桃果实硬度，且10-3倍ACS稀释液处理效果最佳。

桃果实采后由于脱离母体无法获取养分，同化作用基本结束，呼吸作用就成为新陈代谢的主体和维持生命活动的基本途径，以保证果实体内各种生理活动有条不紊地进行，故呼吸强度与水蜜桃采后成熟软化、衰老、品质变化和贮藏期限等都有着密切的联系[20]。水蜜桃是呼吸跃变型果实[图2(b)]，贮藏期间呼吸强度呈现“上升-平缓-上升-下降”的变化趋势。在10 d和20 d时，CK、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6处理组分别出现两次呼吸高峰，且此时3个ACS稀释液处理组的呼吸强度均显著低于CK(P<0.05)。而ACS-10-3处理组在贮藏15 d时第一次呼吸高峰出现，呼吸强度为(288.19±3.40) mg CO2/(kg·h)，说明ACS-10-3稀释液处理水蜜桃可延缓其呼吸高峰的到来。25 d时，CK组呼吸强度为(367.49±4.18) mg CO2/(kg·h)比ACS-10-3、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6处理组呼吸强度高65.50%、18.98%、44.57%和5.24%。图2(b)的试验结果表明，ACS稀释液能够显著降低水蜜桃采后呼吸强度，延缓呼吸高峰的到来，降低桃果实软化、衰老速率。

桃果实采后由于果胶物质降解细胞壁，使细胞壁胞间层结构变得疏松，细胞之间相互分离，促使桃果成熟软化、硬度下降，PG酶被认为是催化果胶降解的关键酶之一[21]。水蜜桃贮藏期间果胶酶活性随着贮藏时间的延长呈先增加后下降的趋势[图2(c)]，20 d时各ACS稀释液水蜜桃处理组PG酶活性达到峰值分别为(1.46±0.07) μmol/(g·h)、(1.73±0.08) μmol/(g·h)、(1.94±0.02) μmol/(g·h)和(2.09±0.02) μmol/(g·h)，统计分析结果表明，与CK之间差异显著(P<0.05)。说明ACS稀释液能够有效抑制PG酶活性，降低细胞壁水解速率，保持桃果硬度，延缓桃果实软化。

图2 ACS对水蜜桃硬度、呼吸强度和多聚半乳糖醛酸酶活性的影响Fig.2 Effect of acid calcium sulfate on firmness，respiration rate and PG enzyme activity of peach

综合图2得知，水蜜桃果实硬度与其呼吸速率、PG酶活性呈负相关，但ACS稀释液浓度与其对果实呼吸强度和PG酶活性的抑制程度呈正相关。贮藏20 d时，水蜜桃呼吸速率和PG酶活性都达到峰值，之后逐渐下降；桃果硬度亦在时下降速率最大，随后缓慢降低。研究证明，ACS稀释液能够降低桃果采后呼吸强度，抑制PG酶活性，延缓水蜜桃成熟软化、衰老腐烂速率，使其硬度在一定范围内下降，保持较好的果品品质和良好的商业价值。

2.3 ACS对水蜜桃细胞膜的影响

2.3.1 ACS对水蜜桃细胞膜渗透性的影响

细胞膜损伤、电导率增加的主要原因是细胞膜脂质中不饱和脂肪酸的氧化与分解[22-23]。MDA是膜脂质过氧化产物之一，它可使蛋白质上的氨基酸发生化学结构上的改变，产生氧化自由基，损伤细胞膜结构，当MDA大量积累时，膜透性增大，细胞膜系统严重损伤，细胞内电解质外渗，导致果实细胞浸提液电导率增大，是表征桃果实衰老退化、细胞膜脂质过氧化程度和细胞膜破损程度的重要指标[24-27]。

由图3可知，在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，水蜜桃果实膜透性增加，细胞膜系统破损严重，0—5 d时相对电导率和MDA含量缓慢增加，随后大幅度上升，但ACS-10-3、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6处理组电解质渗出率和MDA含量明显低于CK，能较好地反映ACS稀释液对于桃果实细胞膜的保护能力。在贮藏25 d时，与CK相比(相对电导率为91.34%)，4个ACS稀释液处理组的相对电导率分别降低了24.15%、12.38%、11.33%和4.94%，且对照组MDA含量最高达到(1.70±0.06) μmol/(100g)，与其他处理组存在显著差异(P<0.05)。整个贮藏期间，ACS-10-3处理组的相对电导率和MDA含量均处于较低水平，说明10-3倍ACS稀释液在一定程度上可维持桃果实细胞膜的完整性，降低细胞膜脂过氧化的程度，延缓水蜜桃果实成熟软化和衰老褐变的进程。

图3 ACS对水蜜桃相对电导率和MDA含量的影响Fig.3 Effect ofacid calcium sulfate on relative conductivity and MDA of peach

2.3.2 ACS对水蜜桃PPO酶和POD酶活性的影响

多酚氧化酶(PPO)是引起果蔬酶促褐变的主要酶类，能够将果实中的酚类物质催化为醌类，并与氨基酸结合而产生黑褐色的聚合物，加快果实褐变的速度。水蜜桃贮藏期间，PPO酶活性与贮藏时间成正相关，时间愈长，PPO酶活性愈高[图4(a)]。贮藏前期，桃果完整无损，酚类物质与PPO酶存在于不同部位，这种区域性分布和膜系统屏障阻止了底物与酶的相互接触，PPO酶活性较低仅为(0.42±0.02) U/(min·g)，随着贮藏时间的延长，桃果实组织中的薄片状细胞破裂，膜透性增大，使酶与底物充分接触，发生褐变，加速衰老进程[27，29]。贮藏到第25 d时，对照组PPO酶活性高达1.12 U/(min·g)，而各ACS稀释液处理组PPO酶活性由高到低次序为ACS-10-6>ACS-10-5>ACS-10-4>ACS-10-3，且对照组PPO酶活性显著大于其他处理组(P<0.05)。试验表明，ACS稀释液能较好的抑制PPO酶活性，降低水蜜桃果实褐变率，延缓衰老。

图4 ACS对水蜜桃 PPO酶 和POD酶活性的影响Fig.4 Effect ofacid calcium sulfate on PPO enzyme and POD enzyme activity of peach

过氧化物酶(POD)是果蔬体内重要的抗氧化酶，能够清除植物组织中的活性氧自由基(ROS)，可以减少ROS的积累，降低氧化损伤，延缓细胞膜过氧化，延缓果蔬采后衰老的进程[30-31]。从图4(b)可以看出，水蜜桃POD酶活性在整个贮藏期间呈先上升后下降的变化趋势，4个ACS稀释液处理组POD酶活性明显高于CK，且10-3倍的ACS处理组POD酶活性始终维持在较高水平，显著高于其他处理组(P<0.05)。这可能是因为贮藏初期，低温胁迫环境诱导POD酶活性快速增加，提高桃果抗冷性和抗氧化性，但随着贮藏时间的延长，水蜜桃逐渐衰老，细胞膜结构受损，膜脂过氧化作用会产生二烯轭合物，MDA含量增加，使得抗氧化活性系统遭到破坏，POD酶活性降低。在25 d时，POD酶活性由高到低次序为ACS-10-3>ACS-10-4>ACS-10-5>ACS-10-6>CK，且对照组POD酶活性显著低于其他处理组(P<0.05)，其中ACS-10-3倍的处理组POD酶活性为(7.09±0.12) U/(min·g)，比其他4个处理组分别高出19.16%、28.21%、40.67%和85.6%。由此证明，ACS-10-3稀释液处理效果最佳，能够有效保持较高的POD酶活性，延缓水蜜桃衰老进程。

综合图4可以看出，PPO和POD两种酶的活性变化反映了水蜜桃的衰老程度的关键指标，ACS处理不仅可以在一定程度上抑制PPO酶活性，降低桃果氧化褐变速率，同时能够保持水蜜桃较高的POD酶活性，提高果实抗氧化能力，降低水蜜桃成熟软化速率，延缓衰老褐变。

注：不同小写字母表示经Duncan差异显著性检测不同处理组在0.05水平差异显著(n=50)图5 贮藏25 d时ACS处理对水蜜桃腐烂率的影响Fig.5 Effect of acid calcium sulfate on rotting rate after 25 days storage of peach

2.4 ACS处理对水蜜桃腐烂率的影响

如图5所示，在贮藏25 d时，CK和各ACS稀释液处理组的水蜜桃腐烂率分别为32.00%、2.67%、7.33%、11.33%和19.33%，且统计分析结果表明，ACS稀释液处理的水蜜桃果实腐烂率与CK果实腐烂率之间存在显著差异(P<0.05)，但ACS-10-4处理组与ACS-10-3和ACS-10-5之间差异不显著，说明不同的ACS稀释液对水蜜桃腐烂均具有一定的抑制作用，稀释倍数越低，抑制作用越明显。

3 讨论与结论

在2—4 ℃的低温冷库中贮藏的水蜜桃，果实贮藏前期，果皮表面保护组织基本完整，呼吸等各项生命活动较弱，酶活性较低，有机物质(可溶性碳水化合物、糖、酸等)消耗也较少，随着贮藏时间的增加，水蜜桃生理生化活动逐渐旺盛，桃果果皮色泽的a*值和L*值逐渐增加，果肉色度逐渐提升，红色不断加深，果品外观品质上佳。伴随着水蜜桃第一次呼吸高峰的到来，PG酶活性增强，果皮细胞壁被PG酶降解，使得细胞壁胞间层结构变得疏松，细胞间隙增大，硬度在一定程度上开始下降，桃果实逐渐成熟软化，采后品质得到大幅度提升。但随着贮藏时间的延长和水蜜桃第二次呼吸高峰的到来，果实有机物质损耗严重，果肉明亮度L*值降低，PG酶活性升高，细胞壁降解速率加快，水蜜桃出现不同程度的褐变，细胞膜系统受损，阻隔酚类物质与PPO酶接触的屏障逐渐消除，且细胞膜脂质中不饱和脂肪酸的氧化与分解，使具有细胞毒性的脂质过氧化物MDA等物质含量增加，导致细胞内电解质外渗，水蜜桃衰老褐变程度加深、进程加快。同时，由于桃果果肉细胞内自由基动态平衡遭到破坏，活性氧自由基大量积累，POD等抗氧化物酶活性降低，清除ROS的能力减弱，使得桃果实快速衰老，品质下降。

综合研究可以得知，水蜜桃在贮藏25 d 时，不同ACS处理组对水蜜桃果皮颜色、果实硬度、呼吸强度、PG酶活性、相对电导率、MDA含量、PPO和POD酶活性等指标均优于CK，其中10-3倍ACS稀释液处理效果最佳，对水蜜桃的贮藏保鲜效果最好。

在水蜜桃贮藏结束(第25天)，10-3倍ACS稀释液处理的水蜜桃硬度为(2.98±0.06) kg/cm2，果皮色泽(a*值)和果肉明亮度(L*值)分别为22.63%和71.18%；呼吸强度为(222.04±13.34) mg CO2/(kg·h)，与CK相比，呼吸强度降低了39.58%，PG酶活性降低了28.19%，表明ACS-10-3稀释液处理对保持水蜜桃的硬度和维护果皮色泽有显著效果。但此时桃果衰老严重，延缓衰老就成了重点，而ACS-10-3稀释液处理组相对电导率和MDA含量分别为(69.27±1.71)%和(1.14±0.02) μmol/(100g)，比CK降低了24.16%和32.94%，表明10-3倍ACS稀释液降低桃果实细胞膜的过氧化程度，保护了膜系统的完整性和功能性，降低了桃果实褐变率，且PPO酶活性较低为(0.76±0.02) U/(min·g)，POD酶活性比CK高86.05%，明显延缓了果肉过氧化程度和衰老退化进程，保持水蜜桃较好的品质。

ACS稀释液处理可以较好地保持水蜜桃果皮色泽(a*值)和果肉明亮度(L*值)，降低PG酶活性，减弱桃果呼吸强度，并延缓呼吸高峰的到来，使得硬度在一定范围内下降，减缓水蜜桃成熟软化速率。与此同时，ACS稀释液处理能够降低细胞膜脂质过氧化程度和细胞膜破损程度，减少细胞内电解质外漏和MDA产生，并能够较好地抑制PPO酶活性，保持较高的POD酶活性，降低水蜜桃果实褐变率，延缓衰老退化，保持上佳的水蜜桃品质，10-3倍ACS稀释液处理效果最佳。因此，ACS稀释液处理水蜜桃是一种操作简单、极具推广、开发潜力的保鲜方法，能降低水蜜桃果实褐变率和腐烂率，延缓衰老退化，延长水蜜桃保鲜期，保持水蜜桃良好的食用品质和商业价值。