60Co-γ 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓贮藏品质的影响

曹 森 李江阔 马 超 吉 宁 巴良杰吴 洋 王 瑞,∗

(1贵阳学院食品与制药工程学院, 贵州贵阳 550005;2贵州省果品加工工程技术研究中心,贵州贵阳 550005;3国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津 300384)

蓝莓又名越橘,为杜鹃花科(Ericaceae) 越橘属(Vaccinium. spp),是具有较高营养价值和经济价值的小浆果,被誉为浆果之王,也是国际粮农组织列出的人类五大健康食品之一[1-3]。《2017 中国蓝莓产业年度报告》指出：随着贵州政府扶持力度的加大,近五年来蓝莓栽培面积迅速增加至13 000 hm2,位列全国第一,产量达到30 000 t,跃居全国第一,其中黔东南州麻江县为贵州蓝莓的主要产区。随着当地蓝莓生产规模的快速扩大及产量的不断提高,果实的集中采收时期导致大量的鲜果不能及时销售,此外,由于蓝莓果皮薄、含水率高,且成熟于高温多雨的夏季,鲜果的生理变化及真菌感染引起果实快速腐烂变质,常温货架期短,不耐贮藏,阻碍了蓝莓产业的健康可持续发展[4]。目前,采后蓝莓的贮藏保鲜技术主要为气调贮藏、低温贮藏和利用1-甲基环丙烯等化学保鲜方法[5],但这些技术的保鲜效果并不理想,特别是在蓝莓贮藏后期,果实病害加重等一系列问题与蓝莓贮藏期的延长矛盾凸显。因此,寻找一种安全、高效、可规模化生产的蓝莓贮运技术势在必行。

辐照技术是利用60Co 放射源产生的γ 射线或加速器产生的高能电子束(electron beam, EB)来辐照处理果蔬,使其微生物受到抑制,同时延缓果蔬的呼吸作用,降低果蔬内源乙烯的产生,达到推迟成熟、杀虫灭菌的效果,从而防止果蔬腐烂,延长其贮藏时间。国内外许多学者研究表明,60Co-γ 辐照技术可以成功地取代传统的灭菌技术[6],从而更好地延长生鲜食品的货架期。目前,该技术已广泛应用于果蔬的贮藏保鲜[7-9]。而1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)通过抑制乙烯和受体的结合与信号传导,降低果蔬组织对乙烯的敏感性,从而延缓果蔬成熟和衰老[10-11]。1-MCP 因其使用剂量低和安全、高效等优点已被广泛应用于果蔬采后贮藏保鲜[12-14],但高浓度的1-MCP 会影响部分果实的口感,且乙烯的合成会影响一些与病害相关的蛋白的产生、细胞膜的通透性、活化酚类物质代谢及活性氧的积累[15]。目前关于60Co-γ辐照结合1-MCP 处理对蓝莓果实贮藏品质影响的研究尚鲜见。通过60Co-γ 辐照结合1-MCP 处理,既可对果蔬表面进行杀菌又能够抑制果蔬组织对乙烯的敏感性,最大限度地保持果蔬贮藏品质,故本研究通过60Co-γ辐照结合1-MCP 对蓝莓进行处理,研究不同处理对蓝莓贮藏品质的影响,探讨60Co-γ 辐照结合1-MCP 对蓝莓果实贮藏效果的影响规律,进而分析60Co-γ 辐照结合1-MCP 对蓝莓贮藏保鲜的可行性,旨在为蓝莓贮藏保鲜提供新的理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蓝莓(品种：粉蓝),贵州省麻江县宣威镇蓝莓种植基地;1-MCP,美国陶氏益农公司; PE 保鲜膜(0.02 mm),国家农产品保鲜工程技术研究中心。

1.2 主要仪器与设备

精准控温保鲜库(±0.5℃、90%±5%),国家农产品保鲜工程技术研究中心;60Co-γ 静态辐照源,贵州省农业科学院辐照中心提供;TGL-16A 台式高速冷冻离心机,长沙平凡仪器仪表有限公司;TA.XT.Plus 质构仪,英国SMS 公司;UV-2550 紫外分光光度计,日本Shimazhu 公司;PAL-1 型迷你数显折射计,日本ATAGO;pHS-25 型数显酸度计,上海虹益仪器仪表有限公司;CR-400 色差仪,日本美能达公司; PBI Dansensor 残氧仪,丹麦丹圣公司;GC-14 气相色谱仪,日本岛津公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果实采收与处理 蓝莓于2017年7月20日9： 30-11： 30 在贵州省麻江县宣威镇蓝莓种植基地进行采摘,采摘后将蓝莓果实装入带孔PET 蓝莓保鲜盒(125±5 g)后,放入塑料周转框中,立即运回至贵州省果品加工工程技术研究中心农产品贮藏保鲜实验室。选择无机械损伤、无病虫害、颜色基本一致的果实,分为6 组,每组150 盒果实(每个处理3 个平行,每平行10 盒),使用大功率工业风扇除去果实的田间热并进行愈伤,愈伤12 h 后分别将果实置于厚度为0.08 mm、体积为1 m3的2 个低密度聚乙烯帐内。用1 μL·L-11-MCP 分别对其中3 组样品进行熏蒸处理24 h(25±2℃),其他3 组放入相同体积的蒸馏水进行熏蒸处理,24 h 后用厚度为20 μm 的PE 保鲜膜对果实进行分装,分装后扎袋立即运送至贵州省农业科学院辐照中心对蓝莓果实进行辐照处理。辐照时用重铬酸银剂量计进行剂量跟踪,其中2 组(1 μL·L-11-MCP熏蒸蓝莓和未熏蒸蓝莓)用辐照剂量1.5 kGy(实测剂量为1.52 kGy)进行处理,另外2 组(1 μL·L-11-MCP熏蒸蓝莓和未熏蒸蓝莓)用辐照剂量2.5 kGy(实测剂量为2.53 kGy)进行处理,还有2 组(1 μL·L-11-MCP熏蒸蓝莓和未熏蒸蓝莓)不进行任何处理,处理结束后将不同处理组的蓝莓做好标记(辐照1.5 kGy 处理记为A;辐照2.5kGy 处理记为B;辐照1.5 kGy+1 μL·L-11-MCP 处理记为C;辐照2.5 kGy+1 μL·L-11-MCP 处理记为D; 1 μL·L-11-MCP 处理记为E;不进行任何处理记为F),立即运回贵州省果品加工工程技术研究中心的精准控温保鲜库内,将保鲜膜打开,置在0±0.5℃的环境中预冷24 h 后扎袋贮藏,每隔20 d随机对不同处理样品进行各项指标的测定,测定周期为80 d。

1.3.2 蓝莓腐烂率和风味指数的测定 腐烂率：采用计数法,以蓝莓表面有长霉、流水、凹陷、破裂等腐烂现象记为腐烂果,按照公式计算腐烂率：

风味指数：参照姜爱丽等[16]的方法。每处理取60 个蓝莓果实进行口感风味指数评价,根据6 名评判员的口感打分,分为4 级。其中,0 级：风味淡或有明显异味;1 级：风味较正常,略有异味;2 级：风味正常,接近采收时口感;3 级：风味浓,与采收时的口感相当或更高,按照公式计算风味指数：

1.3.3 蓝莓呼吸强度测定 采用静置法,应用残氧仪对蓝莓果实的呼吸强度进行测定[17]。测定时称取果实质量为300±5 g,置于室温25±1℃密闭容器中3 h后测定氧气和二氧化碳浓度。按照公式进行计算：

式中,X 为呼吸强度,mg CO2·kg-1·h-1;m 为样品的质量,kg;V 为容器体积(干燥器体积-果实体积),L;t 为放置时间,h;N 为二氧化碳体积分数,%;1.96为CO2摩尔质量与摩尔体积之比(按标准状态下计算)。

1.3.4 蓝莓乙烯生成速率测定 采用气相色谱仪程序升温法[18]。色谱柱条件：Agilent,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-1升温至230℃,保持1 min。载气N2,流速24 mL·min-1;尾吹气N2,流速30 mL·min-1,尾吹30 mL·min-1。每次取300±5 g 蓝莓果实放入干燥器内,密封3 h 后取10 mL进行测定。

1.3.5 蓝莓硬度测定 参照马超等[19]的方法,采用物性仪对蓝莓硬度进行测定。将有萼片的一头果实朝向质构仪左边放置于质构仪上,采用P/2N 探头对果实进行穿刺测定, 穿刺深度6 mm, 测前速度2 mm·s-1,测中速度1 mm·s-1,测后速度2 mm·s-1,触发力5.0 g,每个处理测定16 次,单位为g。

1.3.6 蓝莓色差测定 随即取20 粒蓝莓果实,采用色差仪测定蓝莓对称两侧果皮色差,重复3 次。其中,L∗值表示亮度(0 ～100),值越大,亮度越大;a∗值、b∗值有正负之分,+a∗值表示红度,-a∗值表示绿度,+b∗值表示黄度,-b∗值表示蓝度。

1.3.7 蓝莓可溶固形物含量测定 采用迷你数显折射仪进行测定。

1.3.8 蓝莓可滴定酸含量测定 参照GB/T 12456-2008[20]的方法。

图1 不同处理对蓝莓腐烂率和风味指数的影响Fig.1 Effects of different treatment on the rot ratio and the flavor index of blueberry

1.3.9 蓝莓花色苷含量测定 采用pH 示差法[21]。

1.3.10 蓝莓超氧化物歧化酶、多聚半乳糖醛酸酶和过氧化物酶的测定 果实中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG) 和过氧化物酶(peroxidase,POD)均参照曹建康等[22]的方法进行测定(规定0.01 A/min=1 U)。其中,SOD 活性采用邻苯三酚自氧气化测定,以抑制邻苯三酚自氧化速率50%时所需SOD量作为一个活性单位;PG 活性采用比色法进行测定;POD 活性采用愈创木酚法测定,以反应液每分钟在470 nm 波长处吸光度值变化0.01 为一个活性单位。

1.4 数据分析

采用Origin Pro 8.0 软件对数据进行统计处理;采用SPSS 19.0 软件的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＞0.05 为差异不显著)。

2 结果与分析

2.1 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓腐烂率和风味指数的影响

腐烂率和风味指数均是衡量果实保鲜效果的重要指标。由图1-A 可知,贮藏前20 d 内,对照(F)组蓝莓果实腐烂率快速上升,而经辐照和1-MCP 处理的蓝莓果实腐烂率变化缓慢;贮藏20 d 开始,F 组蓝莓腐烂率快速上升;贮藏40 d 时,F 组蓝莓腐烂率显著高于其他处理组(P＜0.05);贮藏40 d 后B 组蓝莓腐烂率也开始快速上升,贮藏末期(80 d)时,C 组蓝莓腐烂率显著低于其他处理组(P＜0.05)。由图1-B 可知,随着贮藏时间的延长,各处理组蓝莓风味指数均有不同程度的变化,其中B 组蓝莓风味指数最低。贮藏前20 d内,B 组、D 组和F 组蓝莓的风味指数呈现下降趋势,而A 组、C 组和E 组蓝莓的风味指数呈现上升的趋势;贮藏20 d 后F 组蓝莓的风味指数开始快速下降,贮藏40 d 时,F 组蓝莓的风味指数仅为71.04%,而A组、B 组、C 组、D 组和E 组蓝莓的风味指数分别为88.30%、75.99%、95.42%、79.35%和93.21%;贮藏80 d 时,不同处理组风味指数表现为C 组＞E 组＞A 组＞D 组＞B 组＞F 组。综上所述,与对照(F 组)比较,不同的处理对果实腐烂率和风味指数的变化均有一定程度的抑制,2.5 kGy 辐照处理对腐烂率和风味指数的抑制效果最差,而1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP处理(C 组)能够更好地降低果实的腐烂率,保持果实的风味指数。

2.2 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓生理指标的影响

蓝莓的生理指标是衡量果实生理代谢变化的重要指标。由图2-A、B 可知,经辐照和1-MCP 处理后的蓝莓呼吸强度和乙烯生成速率均呈现不同的变化,其中,贮藏前,1-MCP 处理组(E 组)呼吸强度和乙烯生成速率均低于其他处理组。贮藏20 ～80 d 时,对照组(F组)蓝莓呼吸强度和乙烯生成速率均高于其他处理组,说明辐照和1-MCP 处理均能够降低果实的呼吸代谢,抑制乙烯的生成速率;贮藏80 d 时,不同处理组蓝莓的呼吸强度表现为F 组＞B 组＞A 组＞D 组＞E 组＞C组,这与乙烯生成速率结果一致。综上,辐照能够延缓果实的呼吸代谢,适宜剂量辐照结合1-MCP 的贮藏效果优于单独使用辐照或1-MCP 处理。

图2 不同处理对蓝莓生理指标的影响Fig.2 Effects of different treatment on the physiological index of blueberry

由图2-C 可知,经辐照和1-MCP 处理的蓝莓果实硬度均有不同的变化,但不同处理组间差异不显著(P＞0.05)。贮藏初期,C 组和E 组蓝莓硬度下降缓慢,而其他处理组蓝莓硬度快速下降;贮藏40 ～80 d 时,A组、B 组、D 组和F 组蓝莓的硬度变化不大,可能是果实贮藏后期失水导致硬度变化差异不大,而C 组和E组蓝莓硬度继续缓慢下降;贮藏80 d 时,C 组和E 组蓝莓的硬度显著高于其他处理(P＜0.05),但二者之间无显著性差异,而B 组硬度显著低于其他处理组(P＜0.05),说明单独使用辐照处理会加快蓝莓果实硬度的下降,剂量越高,硬度下降越快,而1.5 kGy 辐照结合1-MCP 能够显著抑制蓝莓硬度降低(P＜0.05)。综上, C 组和E 组蓝莓果实硬度的保持均好于其他处理组,其中E 组效果最好,但与C 组差异不显著。

L∗值、a∗值、b∗值反映了贮藏期蓝莓果实色泽的变化[23]。由图2-D、E 和F 可知,不同处理的蓝莓果实色泽均有不同的变化,但各处理组间无显著性差异(P＞0.05)。C 组和E 组蓝莓L∗值在贮藏20 d 内变化缓慢,其他处理组蓝莓L∗值快速下降;贮藏40 d 时,B 组蓝莓的L∗值低于其他处理组,说明2.5 kGy 辐照处理明显降低了果实表面的鲜艳度,导致果实衰老加速;贮藏末期C 组蓝莓的L∗值显著高于其他处理组(P ＜0.05),且不同处理有效抑制L∗值下降的效果依次为C 组＞A 组＞E 组＞F 组。贮藏40 d 内时,各处理组蓝莓a∗值无显著差异(P＞0.05);贮藏40 d 后,B 组、D 组和F 组蓝莓的a∗值快速上升,而其他处理组缓慢上升,至贮藏80 d 时,不同处理组蓝莓的a∗值表现为B组＞F 组＞D 组＞E 组＞A 组＞C 组。整个贮藏期间,各处理组蓝莓b∗值均呈上升的趋势,说明蓝莓果实颜色逐渐变淡;整个贮藏过程中,各处理组蓝莓的b∗值均无显著性差异(P＞0.05),贮藏80 d 时,F 组和B 组蓝莓的b∗值均高于其他处理组,而C 组蓝莓的b∗值低于其他处理组,表明1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP处理(C 组)对保持蓝莓色泽的效果最好,其次为1 μL·L-11-MCP 处理(E 组)。

2.3 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓营养品质和酶活性的影响

蓝莓贮藏期营养品质变化影响蓝莓的食用价值。由图3-A、B 和C 可知,辐照和1-MCP 处理均影响蓝莓营养品质的变化。贮藏20 d 内,各处理组蓝莓果实的可溶性固形物含量、可滴定酸含量和花色苷含量均无显著性差异(P＞0.05),且整个贮藏期间,均呈下降的趋势;贮藏40 d 时,C 组和E 组蓝莓的可溶性固形物含量均显著高于其他处理组(P＜0.05),C 组的花色苷含量显著高于其他处理组(P＜0.05),而不同处理组蓝莓的可滴定酸含量无显著性差异(P＞0.05);贮藏末期(80 d)时,C 组和E 组蓝莓的可溶性固形物含量和可滴定酸含量均高于其他处理组,且C 组的花色苷显著高于其他处理组(P＜0.05)。因此,1.5 kGy 辐照处理和1-MCP 处理均能够延缓果实营养品质的下降。综合比较可知,1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP 处理(C 组)对保持蓝莓营养品质的保持效果最好,其次为1 μL·L-11-MCP 处理,单独使用2.5 kGy 辐照处理效果最差。

由图3-D、E 和F 可知,辐照和1-MCP 处理均影响蓝莓SOD 活性、PG 活性和POD 活性。贮藏20 ～80 d时,C 组蓝莓的SOD 活性均显著高于其他处理组(P＜0.05),其他处理组间均无显著性差异(P＞0.05);C 组和E 组蓝莓的PG 活性均显著低于其他处理组(P ＜0.05),但二组间无显著性差异(P ＞0.05),说明1-MCP 处理组(E 组)能够更好地延缓果实的软化,而单独使用辐照处理对PG 活性上升的抑制效果弱于1-MCP 处理。2.5 kGy 辐照处理组(B 组)蓝莓的PG 活性在贮藏80 d 时显著高于其他处理组(P＜0.05),说明2.5 kGy 辐照处理加快了蓝莓的软化,1-MCP 处理组结合1.5 kGy 的辐照组(C 组)对果实软化进程的抑制效果最好,这与蓝莓硬度(图2-C)的结果一致。贮藏80 d 时,不同处理组蓝莓的POD 活性表现为F 组＞B 组＞A 组＞D 组＞E 组＞C 组,且C 组和E 组蓝莓POD活性均显著低于其他处理组(P＜0.05),但这二组间无显著性差异(P＞0.05),这与对果实PG 活性的作用效果相一致。综合比较,辐照处理和1-MCP 处理均能够延缓果实营养品质的下降,其中1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP 处理(C 组)对保持蓝莓营养品质的保持效果最好,其次为1 μL·L-11-MCP 处理组。

3 讨论

1-MCP 作为新型的乙烯受体抑制剂,在果蔬处理上已有一些报道。纪淑娟等[24]研究表明,1 μL·L-11-MCP 能够明显降低果实的腐烂率,更好地保持果实货架品质;Xie 等[25]报道了1-MCP 可以延缓梨在贮藏过程中乙烯合成量和呼吸强度峰值的出现,并明显抑制乙烯合成量和呼吸强度;Zoran 等[26]研究表明,1-MCP 处理可以更好地保持青椒贮藏品质,抑制青椒变黄速率、延缓青椒的软化进程。本研究结果表明,与对照(F 组)相比,单独使用1 μL·L-11-MCP 处理可有效延缓蓝莓果实硬度的下降,延缓果实的生理代谢,维持果实更好的贮藏品质,这与前人研究结果相一致。

图3 不同处理对蓝莓营养品质和酶活性的影响Fig.3 Effects of different treatment on the nutritional quality and enzyme activity of blueberry

由于蓝莓皮薄、多汁,采后贮藏过程中易软化,导致果实抗病性差,遭受微生物的侵染,加快果实的腐烂变质,甚至失去商品价值。60Co-γ 辐照技术具有高强度的穿透性,能够在不拆卸包装和破坏果蔬原形的状态下达到杀菌、抑制果实腐烂的效果[27]。辐照剂量的大小影响辐照保鲜的效果,辐照剂量越高,抑制果实腐烂率效果越好,但可能导致果实其他指标出现下降的趋势[8]。不同果蔬种类或不同品种对辐照剂量的耐受程度不同。刘超等[28]发现1.2 kGy 辐照处理能够延长蘑菇的贮藏期,保持蘑菇更好的贮藏品质;叶蕙等[29]研究表明,0.8 kGy 辐照处理能够将草莓的贮藏期延长至6 d。本试验结果表明,与2.5 kGy 辐照处理相比, 1.5 kGy 辐照处理对贮藏期间蓝莓果实腐烂率的抑制和风味指数的保持具有更好的效果,且能够更好地保持果实的贮藏品质,而2.5 kGy 辐照处理加快了果实的软化进程,贮藏效果差,这与王琛等[27]的研究结果一致。但1.5 kGy 辐照处理延缓果实硬度下降的作用效果弱于1-MCP 处理,而1.5 kGy 辐照结合1-MCP 处理的蓝莓果实硬度均高于单独辐照处理的硬度,说明1-MCP 抑制贮藏期间蓝莓硬度的下降效果更好。

呼吸速率的上升是蓝莓采后衰老的体现。腐烂率上升会导致呼吸速率加快,呼吸速率加快也会促进果实腐烂。乙烯生成速率可以反映果实的后熟衰老现象。本研究结果表明,与对照(F)比较,贮藏80 d 时,不同处理组蓝莓的呼吸强度和乙烯生成速率均小于对照处理,但2.5 kGy 辐照处理效果弱于1.5 kGy 辐照处理效果,说明高剂量辐照会对果实造成伤害,这与王秋芳等[30]的研究结果一致。综合比较,1.5 kGy 辐照结合1-MCP 处理对延缓果实呼吸强度和乙烯生成速率的上升效果最好,表明辐照能够延缓果实的呼吸代谢,适宜剂量辐照结合1-MCP 的贮藏效果优于单独使用辐照或1-MCP。此外,果实的色泽影响其商品价值。本研究结果表明,2.5 kGy 辐照处理加快了蓝莓果实色泽的变化,这与周慧娟等[23]的研究结果一致,而1.5 kGy 辐照和1-MCP 均能够延缓果实色泽的变化。

果实贮藏期间营养品质和酶活性的变化也反映了贮藏效果。本研究中,1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP 处理对保持蓝莓营养品质的效果最好,其次为1 μL·L-11-MCP 处理,单独使用2.5 kGy 辐照处理效果最差,这可能是由于高剂量辐照会对果实造成伤害导致的。超氧化物歧化酶能够清除果蔬组织内的超氧化物,进而预防果蔬组织衰老。过氧化物酶能够将超氧化物歧化酶作用的产物过氧化氢,催化分解成对果蔬体内细胞没有伤害的氧气与水,使其不受过氧化氢的伤害,因此,通过过氧化物酶活性能够衡量系统清除自由基能力[31]。多聚半乳糖醛酸酶可通过催化裂解1,4-2-D-半乳糖苷键,使细胞壁解体,从而影响果实的软化进程[32]。本试验研究了不同处理对蓝莓贮藏期间酶活性的影响,发现1.5 kGy 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓酶活性的维持效果最好,且单独使用1-MCP 作用效果优于单独使用辐照处理,但其相关机理仍需进一步深入探究。

4 结论

本研究结果表明,1.5 kGy 辐照结合1-MCP 处理对蓝莓的保鲜效果最好,能够有效抑制果实腐烂率的上升和硬度的下降,保持果实原有的风味指数、色泽、可溶性固形物、可滴定酸和花色苷,延缓果实呼吸强度和乙烯生成速率的增加,维持果实更好的SOD、POD和PG 活性,并且蓝莓在贮藏80 d 时的腐烂率仅为13.87%。因此,采后用1.5 kGy 辐照结合1 μL·L-11-MCP 处理蓝莓为宜,能够显著延缓果实的衰老进程,保持较高的贮藏品质。60Co-γ 辐照结合1-MCP 处理方法不但高效、稳定、无残留,而且还具有成本低、操作简单等优点,因此,60Co-γ 辐照结合1-MCP 处理保鲜蓝莓具有巨大的潜力,这为蓝莓的贮藏保鲜提供了新思路,值得推广应用。