1-MCP结合臭氧处理对蓝莓低温保鲜效果的影响

吉 宁,龙晓波,李江阔,曹 森,张 鹏,马 超,马立志,王 瑞,*

(1.贵阳学院食品与制药工程学院,贵州省果品加工技术研究中心,贵州贵阳 550005;2.贵州省凯里市麻江县蓝莓办公室,贵州凯里 556000;3.国家农产品保鲜工程技术研究中心,天津 300000)

蓝莓(Sementrigonellae)又称越橘,因果实甜酸适宜,具有防止脑神经老化、抗癌、软化血管、增强机体免疫及明目等保健功能,被列入世界第三代水果,亦是世界粮农组织推荐的五大健康食品之一[1]。蓝莓果大多成熟于高温、多雨的夏季,此环境下入库贮藏过程中,往往会代入大量的微生物,贮藏期间易受微生物的侵害,腐烂软化,导致耐贮性降低,严重影响其商品和经济价值。

1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作为一种无毒、无残留、高效的安全果蔬保鲜剂,其能阻断果实贮藏期间乙烯的生物合成,从而达到延缓果实衰老的目的[2]。使用1.0 μL/L的1-MCP处理能显著延长蓝莓贮藏期、提高货架品质[3-4];1.0 μL/L的1-MCP结合壳聚糖涂膜能显著提高蓝莓果实相关酶活性[5];而气调结合浓度为1 μL/L的1-MCP处理低温下贮藏,可更好地抑制蓝莓果实品质的下降及呼吸强度和乙烯释放率,还能更好地延长蓝莓贮运后货架期[6-8]。

臭氧具有极强的氧化性和杀菌能力,且使用后无污染、无残留,目前已在葡萄、草莓、巴西果、冬枣贮藏保鲜方面有研究报道[9-12];章宁瑛等[13]使用臭氧单独对蓝莓进行处理,发现处理后能保持果实的贮藏品质和抗氧化酶活性。但若想要臭氧在短时间内杀灭真菌孢子,则需要高湿、高浓度才能发挥臭氧的效能[14];有研究表明,在葡萄鲜果的贮藏过程中,900 μL/L以上的臭氧浓度在高湿环境下1 h才能对绿霉、青霉和灰霉进行杀灭[15],1000 μL/L的臭氧对葡萄进行熏蒸1 h,才能杀灭真菌分生孢子,在贮藏后期减少灰霉生长,但同时研究也指出,高浓度的臭氧处理,会导致葡萄鲜果的果柄和果皮损伤,加快果实衰老、腐烂[16]。综上,1-MCP处理能有效的延长蓝莓鲜果采后贮藏期,而臭氧处理也能提高蓝莓鲜果采后的贮藏品质,两者结合处理是否能起到更佳的保鲜效果,为此,本实验将通过不同臭氧浓度结合1-MCP处理对蓝莓鲜果采后贮藏期品质进行研究,验证两者的叠加性,为蓝莓采后保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蓝莓 品种:粉蓝,于2017年7月21日14:00～18:00采自贵州省麻江县宣威镇光明村小桥边蓝莓种植基地(26.36 °N,107.73 °E);PET蓝莓专用保鲜盒 潍坊百乐源公司,内尺寸:长105 mm,宽100 mm,高40 mm;塑料镂空周转框 深圳市中超塑胶有限公司,内尺寸:长585 mm,宽395 mm,高240 mm;碳酸氢钠、磷酸钠、氢氧化钠、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、钼蓝胺、乙酸、浓盐酸、偏磷酸、福林酚、乙二胺四乙酸、醋酸钠等试剂 均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司。

精准控温保鲜库 温度精度±0.3 ℃、90%±5% RH,国家农产品保鲜工程技术研究中心监制;FL802A型臭氧发生器 深圳市飞力电器科技有限公司;Model202型臭氧检测仪 美国2B Technologies公司;6600 O2/CO2顶空分析仪 美国ILLINOIS公司;GC-14气相色谱仪、UV-2550型紫外可见分光光度计 日本Shimazhu公司;TA.XT.Plus物性测定仪 英国Stable Micro Systems公司;PAL-1型迷你数显折射计 日本ATAGO公司;DDS-11A雷磁数显台式数显电导率仪 上海仪电科学仪器股份有限公司;A11型分析用研磨机 德国IKA公司;Delta Trak 11036型中心电子温度计 美国DeltaTRAK公司。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 采摘当天就地选取大小一致、无机械伤、无病虫害、色泽均匀、果形端正且萼片未倒伏、成熟度相对一致(九成熟、底部微红)的果实,使用PET蓝莓专用保鲜盒进行分装,每盒(125±5) g蓝莓,置于25 ℃空调房内,使用工业风扇处理1 h除去田间热(果实中心温度由30 ℃降到25 ℃)。然后使用高阻隔PE塑料薄膜(厚度:0.08 mm),搭建四个体积相同塑料帐子(体积:1 m3/个),将装有蓝莓的PET专用保鲜盒分四组放入帐内,根据前人研究[3-5],选用1 μL/L的1-MCP浓度作为处理剂量,将称量好的1-MCP倒入装有蒸馏水的烧杯内,迅速置于其中四个帐内,并立即使用封口胶将开口处密封,熏蒸12 h。

1-MCP熏蒸完毕后,将帐子重新搭建,使用臭氧发生器通气管从缝隙处插入,用封口胶将边缘封闭,并使用臭氧监测仪对帐内臭氧进行实时监测,达到所需浓度后,停止通入。臭氧处理2 h后,打开塑料帐,将不同处理组的蓝莓随机分装到PE20袋内,每个PE20袋放入20盒。实验分为1-MCP+50 μL/L臭氧处理组、1-MCP+100 μL/L臭氧处理组、1-MCP+150 μL/L臭氧处理组及1-MCP对照组(分别记为M1、M2、M3和CK),每个处理12袋,240盒。每隔20 d每个处理取出3袋(3平行)进行各项指标测定,分配完毕,将各组蓝莓预冷后放置于(1±0.3) ℃进行贮藏。

1.2.2 指标测定方法

1.2.2.1 自发气调袋内微环境CO2/O2含量测量 从保鲜库取出每个处理的3袋蓝莓鲜果放置于25 ℃房间内,使用顶空分析仪测定袋内CO2/O2含量。

1.2.2.2 呼吸强度 先将蓝莓鲜果放于25 ℃房间内静置2 h,再采用静置法经顶空分析仪(O2测量范围:0.001%～100%;CO2测量范围:0.01%～100%)测定[17]。

1.2.2.3 乙烯生成速率 先将蓝莓鲜果在25 ℃房间内静置2 h,后采用气相色谱仪程序升温法进行测定[18],每次筛选8盒好果放入干燥器内(每盒:125±5 g),密封2 h,取样5 mL进行测定。色谱柱条件:GC-14气相色谱仪,DB-5(30 m×0.25 mm×0.25 μm);检测器:FID,温度230 ℃;进样口:温度120 ℃;升温程序:80 ℃保持2 min;6 ℃/min升温至230 ℃,保持1 min;载气:N2,流速24 mL/min;尾吹气:N2,流速30 mL/min,尾吹:30 mL/min。

1.2.2.4 腐烂率 以表面有霉菌、破裂、流水记为腐烂,计算公式如下:

腐烂率(%)=腐烂果数量/总果数量×100

1.2.2.5 果皮相对电导率 参照曹建康报道的方法,使用DDS-11A雷磁台式数显电导仪进行[19]测定。

1.2.2.6 软果率 以表面有凹陷记为软果,计算公式如下:

软果率(%)=软果数量/总果数量×100

1.2.2.7 硬度 随机取15粒蓝莓好果,使果子横向放置在质构仪上,有萼片的一头朝向质构仪左边,采用P/2N探头对其进行穿刺测试,测试参数如下:穿刺深度为6 mm,测前速度2 mm/s,测中速度1 mm/s,测后速度1 mm/s,触发力5.0 g。

1.2.2.8 可溶性固形物含量 采用数显折射计测定,具体为:将出库后的蓝莓果实放于室温25 ℃环境下2 h,打浆,10000 r/min离心15 min,取上清液进行测。

1.2.2.9 维生素C含量 参照李军报道方法[20],将从保鲜库内取出的蓝莓鲜果,放于25 ℃的环境中2 h,随机取样使用研磨机进行研磨,取浆液5 g进行维生素C含量测定。

1.2.2.10 花色苷、总酚含量 均参照Moyer等的方法测定[21],将从保鲜库内取出的蓝莓鲜果,放于25 ℃的环境中2 h,随机取样使用研磨机进行研磨,取浆液5 g进行花色苷、总酚含量测定。

1.3 数据处理

以平均值±标准偏差表示结果;采用Origin Lab 9.0对数据进行作图,SPSS 19.0对数据进行Duncan氏新复极差法进行数据差异显著性分析(p<0.05为差异显著,p<0.01为差异极显著,p>0.05为差异不显著)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对蓝莓贮藏微环境的影响

贮藏微环境是利用果实自身呼吸与薄膜的选择透气性产生一定的气体比例,来调节果实的贮藏环境,达到保鲜和延长其贮藏期的目的[22]。本实验使用PE20保鲜袋对蓝莓进行封装,从图1中可以看出,各处理组微环境中O2浓度均呈下降趋势,CO2浓度均呈上升趋势,其中CK组与M3组O2浓度下降与CO2浓度上升最快。而在整个贮藏期,M2微环境中的O2与CO2浓度与CK组、M3组之间差异显著(p<0.05),说明M2呼吸强度相对较弱,果蔬衰老速度被延缓。贮藏到第40 d时,M1与M2微环境中的O2与CO2浓度无显著差异(p>0.05),说明此阶段两者的呼吸导致的衰老进程相似;40 d后,M2的CO2浓度明显的比M1要低(p<0.05),O2浓度比M1组要高(p<0.05),说明此阶段M2比M1的气体微环境更加能延缓果实的呼吸。贮藏到第80 d时,M2微环境中的O2浓度为10.4%,CK组的为7.3%,含量比CK组高出了29.8%;CO2浓度为1.7%,CK组为3.7%,含量比CK组低了54.05%;而在整个贮藏期间,M3与CK组的O2与CO2浓度均无显著差异(p>0.05)。综上,M2处理组果实产生的微环境中O2和CO2浓度比例较适合于蓝莓的采后贮藏。

图1 不同处理对蓝莓贮藏微环境的影响

2.2 不同处理对蓝莓呼吸强度的影响

呼吸作用能反映果实在贮藏期间的生命活动状态,其强弱能间接反应果实的衰老进程。从图2可以看出,各处理组在40 d时出现呼吸高峰,40 d之前各组的呼吸强度均呈上升趋势,M1、M2相对较低,两者之间差异不显著(p>0.05)。40 d后各组呼吸强度开始下降,M2下降最为明显,且在各个监测期与其他组差异显著(p<0.05)。80 d时,CK组呼吸强度为7.54 mg/kg·h,而M2组的呼吸强度为5.92 mg/kg·h,仅为CK组的78.51%,由此可见1-MCP结合臭氧处理(100 μL/L)能降低蓝莓在贮藏期间的呼吸作用,延长蓝莓的贮藏期。

图2 不同处理对蓝莓呼吸强度的影响

2.3 不同处理对蓝莓乙烯释放率的影响

乙烯是一种重要的植物生长调节剂,其与果蔬采后生理活动过程密切相关,常常用于表征贮藏中果实的后熟衰老过程[23]。从图3中可以看出,在贮藏到20、40 d时,各处理组之间的乙烯释放差异不显著(p>0.05),到60、80 d时,M1、M2之间,M3和CK之间乙烯释放率的差异均不显著(p>0.05),但M1、M2乙烯释放率显著低于M3和CK组(p<0.05),与图2比较,各组的呼吸强度与乙烯释放率具有相似的变化趋势,1-MCP为一种乙烯阻断剂,使用同等浓度的1-MCP进行处理,过高的臭氧浓度(150 μL/L)可能损伤了果实的果皮,导致贮藏过程中乙烯释放加快,因此,1-MCP结合较低浓度的臭氧,在贮藏后期能延缓蓝莓的乙烯释放。

图3 不同处理对蓝莓乙烯释放率的影响

2.4 不同处理对蓝莓腐烂率的影响

腐烂率能直观的反映贮藏期间果实的品质,通常作为评判贮藏效果的重要指标。从图4中可以看出,贮藏到第40 d时,各组的腐烂率均处于较低水平,且各组之间差异不显著(p>0.05)。到第60 d时,经过臭氧处理后的蓝莓腐烂率均低于CK组(p<0.05),而臭氧处理组之间差异不显著(p>0.05)。贮藏到第80 d时,各组腐烂率急剧上升,其中M3和CK上升最快,M2腐烂率为12.84%,而CK组的为18.92%,对比图2、图3发现,高呼吸强度和高乙烯释放率导致了较高的腐烂率,说明1-MCP结合100 μL/L臭氧浓度处理能在贮藏后期降低蓝莓鲜果的腐烂率。

图4 不同处理对蓝莓腐烂率的影响

2.5 不同处理对蓝莓果皮相对电导率的影响

果皮相对电导率表示细胞膜渗透率以及细胞膜受到伤害的程度。通过测定果蔬组织浸提液或外渗液的电导率,可以了解果蔬细胞膜通透性的变化,反映果蔬抗逆性的强弱或受到伤害的程度[19]。由图5可以看出,整个贮藏期间,蓝莓果皮电导率呈上升趋势,贮藏到20 d时,M3果皮电导率最高,而其余组果皮电导率均比M3组低,且差异显著(p<0.05)。到40 d时,各组间的果皮电导率差异不显著(p>0.05)。第60 d,M2表现出最低的果皮电导率,且与其余各组差异显著(p<0.05)。第80 d,M3组果皮电导率又升为最高,且与其他处理组差异显著(p<0.05),由此可见,较高浓度的臭氧处理损伤了果皮,导致果皮电导率升高。

图5 不同处理对蓝莓果皮相对电导率的影响

2.6 不同处理对蓝莓软果率的影响

蓝莓在贮藏期表面会出现凹陷,整个果实软化,不仅品质下降,外观商品性也降低,因此,软果率也是评价蓝莓贮藏效果的指标之一。从图6可以看出,各组蓝莓软果率呈上升趋势,贮藏到第40 d时,M2软果率均低于其它组,且差异显著(p<0.05),而M1、M3、CK之间差异不显著(p>0.05)。到60 d时,M1、M2、M3软果率均极显著低于CK组(p<0.01),此时CK组的软果率达到了18.67%,而M2的最低,仅为10.31%,比CK组低了8.36%。第80 d,M1、M3和CK之间的软果率差异不显著(p>0.05),而M2与其余各组之间差异显著(p<0.05),由此可以看出,M2处理能在整个贮藏期保持较低的软果率。

图6 不同处理对蓝莓软果率的影响

2.7 不同处理对蓝莓硬度的影响

蓝莓果实在贮藏过程中会逐渐衰老,果实硬度也会逐渐降低,因此硬度变化可以反应果实的衰老程度。如图7所示,各处理蓝莓的硬度均呈下降趋势,在40 d之前,各组之间硬度变化差异不显著(p>0.05),在60、80 d时,M1、M3、CK之间差异均不显著(p>0.05),而M2与其余各组之间差异显著(p<0.05),对比图6发现,软果率与硬度具有相关性,不同处理的软果率越高,硬度也越低,说明过高或过低浓度的臭氧结合1-MCP处理,在贮藏后期均不利于延缓蓝莓硬度的下降,相比于其他组,使用100 μL/L臭氧处理效果最好。

图7 不同处理对蓝莓硬度的影响

2.8 不同处理对蓝莓可溶性固形物含量的影响

从图8可以看出,可溶性固形物呈现先下降后上升再下降的趋势,贮藏到20 d时,M2的可溶性固形物含量最高,且与其他组差异显著(p<0.05)。贮藏到第40 d时,各组间的可溶性固形物差异不显著(p>0.05),且各组均达到检测点的最大值。第60 d,M1与M2之间,M3与CK之间差异不显著(p>0.05),但M1、M2的可溶性固形物含量均显著高于M3与CK组(p<0.05)。贮藏到第80 d,各组可溶性固形物均下降到贮藏期最低,但M2在各组之间仍保持含量最高,且与各组之间差异显著(p<0.05)。

图8 不同处理对蓝莓可溶性固形物含量的影响

2.9 不同处理对蓝莓维生素C含量的影响

果实维生素C是衡量果实的营养品质和贮藏效果的指标之一。如图9所示,贮藏期间维生素C含量呈下降趋势。贮藏到第20 d时,经过臭氧处理的蓝莓果实维生素C含量均比对照组高,且差异显著(p<0.05)。随着贮藏时间的增加,在40、60 d时,M1和M3的维生素C含量与CK组差异不显著(p>0.05),而M2的维生素C含量比其余各组都高,且差异极其显著(p<0.01),贮藏到第80 d,M1、M2、M3的维生素C含量分别为15.82、16.83和15.86 mg/100 g,而CK组的仅为13.67 mg/100 g,M2比CK组高出18.78%,说明M2处理的蓝莓在贮藏期维持了较高的维生素C含量。

图9 不同处理对蓝莓维生素C含量的影响

2.10 不同处理对蓝莓花色苷含量的影响

蓝莓果实的营养价值在于其较高的花色苷含量,因此,贮藏期间花色苷含量的变化,直接反映了贮藏效果。由图10可以看出,贮藏到20、40 d时,各组间的花色苷含量均不显著(p>0.05)。到第60 d时,臭氧处理的各组之间花色苷含量仍不显著(p>0.05),但CK组比其余各组花色苷含量低,且差异显著(p<0.05)。到第80 d时,M2保持了最高的花色苷含量,由此说明,臭氧处理后,能保持贮藏期间蓝莓果的花色苷含量,其中,以M2效果最佳,对比图9发现,VC含量与花色苷含量有相似的变化趋势,说明此类抗氧化物质在贮藏过程中均不断地消耗、降解。

图10 不同处理对蓝莓花色苷含量的影响

2.11 不同处理对蓝莓多酚含量的影响

由图11可以看出,贮藏期间,各组蓝莓多酚含量呈下降趋势,到第40 d时,经臭氧处理的蓝莓多酚含量差异不显著(p>0.05),但其含量均比CK组高。第60 d,M1与M2差异不显著(p>0.05),M3与CK差异不显著(p>0.05),但与M1、M2均差异显著(p<0.05)。贮藏到80 d,M2多酚含量为11.57 mg/100 g,而CK组为9.26 mg/100 g,说明M2处理在贮藏期间能维持蓝莓较高的多酚含量。较高的多酚含量,可能是由于臭氧处理后延缓了果实的衰老进程,降低了多酚在抗衰老过程中的消耗,而多酚含量的变化趋势与VC、花色苷的变化趋势相似,整个贮藏期均逐渐下降,可能是由于果实内的抗氧化物质随着贮藏时间的增加,均不断地消耗和降解,以维持果实的正常生命活动。

图11 不同处理对蓝莓多酚含量的影响

3 结论

本研究中,相对较低或较高浓度处理均不利于蓝莓贮藏,整个贮藏期间M1与CK变化相近,说明较低浓度可能是由于杀菌效果不佳,M3处理始终保持较高的果皮电导率,说明较高浓度可能损伤了果皮导致衰老加快。此外,由于臭氧处理浓度不同,贮藏期间果实呼吸强度和乙烯释放不同,果实的衰老进程也不经相同,导致贮藏微环境出现差异,所以,微环境的改变可能也是导致贮藏效果差异的原因之一。1-MCP结合臭氧处理相比于单独使用1-MCP处理,更能减少蓝莓贮藏期间的腐烂率,降低呼吸强度和乙烯释放率,延缓软化,维持较高的维生素C、花色苷、多酚含量,而以臭氧浓度为100 μL/L的处理效果最好。