等离子体气体连续处理对草莓采后保鲜效果的研究

傅 佳，平 凡，沈超怡，吴清燕，吴 迪

（浙江大学农业与生物技术学院，浙江杭州 310058）

草莓是蔷薇科多年生草本植物，因果实颜色鲜红，芳香浓郁，酸甜可口，柔软多汁，素有“水果皇后”之美誉[1]。草莓中含有矿物质、膳食纤维等营养素，还富含花色苷、黄酮类化合物及酚类化合物等天然抗氧化剂，具有较高的营养价值[2]。但在采摘及运输过程中，由于缺乏果皮保护，草莓易受微生物侵染而导致腐烂变质，影响商品价值[3]。因此，减少草莓果实表面微生物的数量非常重要。

等离子体是物质的第四状态，按温度高低可分为低温等离子体和高温等离子体[4]。等离子体处理气体（plasmaprocessed air，PPA）灭菌法是一种间接的低温等离子体灭菌法，是将含有电子、离子、激发态分子、高能粒子、原子、活性氧、活性氮等活性成分的等离子气体通过气泵通入密闭容器中进行产品杀菌的方法[5-6]，相比于传统的化学杀菌剂、臭氧等保鲜方式存在的保鲜剂残留、费用昂贵、营养被破坏等缺点，该法具有简便易行、低能低耗、杀菌效果好、无次生污染等优势，是近年来兴起的新型杀菌保鲜方法[7-9]。

目前针对等离子杀菌保鲜效果的研究多集中在单次处理上，较少考虑在贮藏期内间歇性处理对果实保鲜效果的影响。本试验以新鲜草莓为原料，在整个贮藏期内持续进行PPA 处理，并测定了草莓的菌落总数、腐烂率、色度、硬度、失重率、可溶性固性物含量及pH 值等指标，探究了PPA 连续处理对草莓采后贮藏保鲜效果的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜草莓，购于杭州市世纪联华超市，在半小时内运送至浙江大学紫金港校区实验室，挑选大小一致、无病虫害的草莓若干，备用；PDA 培养基，北京陆桥技术股份有限公司；氯化钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

CTE-2000KW 低温等离子试验电源，南京苏曼等离子科技有限公司；TC-P2A 色差仪，上海信联创作电子有限公司；TA-XT2i 质构仪，Stable Micro System 公司；DO-35634-40 pH 计，美国oaklon 公司；PR101-α 折光仪，日本atago 公司；JN-400i 拍击式均质器，宁波江南仪器厂；BSA2202S 电子天平，sartorius 公司；移液枪，德国eppendorf 公司；SM-290W 旋涡式喷气机，南京苏曼等离子科技有限公司；乐扣盒，尺寸30 cm×25 cm×15 cm，购于杭州市世纪联华超市。

1.3 方法

将草莓置于灭过菌的密闭乐扣盒中，用低温等离子试验电源制备低温等离子体，待电源连通后，利用鼓风机使低温PPA 通过管道到达装有草莓的密闭空间进行杀菌。将草莓分为3 组，CK 组不进行任何处理；一次处理组进行一次PPA 处理，处理时间为5 min，电流为6 A，草莓处理量为30 颗；连续处理组每隔72 h 进行一次PPA 处理，处理时间为5 min，电流为6 A，草莓处理量为每次30颗，共进行5 次PPA 处理。每个处理设3 组重复。处理后的果实置于90%湿度、10 ℃的冷库中贮藏。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 菌落总数

菌落总数采用CFU 计数法进行统计[10]。每隔72 h 取处理完毕的草莓，每组取5 颗，质量为（20±1）g，置于质量浓度为0.85%的氯化钠溶液中，草莓与氯化钠溶液的质量比为1∶5（g/mL），置于拍击式均质器上匀速拍打90 s。取100 μL 拍打后的原液，分别用质量浓度为0.85%的氯化钠溶液稀释0、10、100 倍，共3 个梯度。吸取各稀释液100 μL 于无菌PDA 培养基上涂布均匀，等待培养基上无水滴后于28 ℃恒温培养箱中培养48 h 后进行平板菌落计数。

1.4.2 腐烂率

以草莓果实表面出现水渍状病斑作为果实腐烂的判别依据。每隔72 h 测定腐烂果的个数，每组30 颗果实，按照公式（1）计算腐烂率[11]。

1.4.3 腐烂指数

按果实腐烂面积大小将果实划分为5 级：0 级，无腐烂；1 级，腐烂面积小于果实面积的25%；2 级，腐烂面积占果实面积的25%～50%；3 级，腐烂面积大于果实面积的50%；4 级，果实完全腐烂[11]。每隔72 h 测定腐烂指数，每组取30 颗果实，按式（2）计算腐烂指数。

1.4.4 色差

每隔72 h 取处理完毕的草莓，用色差仪对每组10颗草莓的表面颜色进行测定，记录a*、b*、L*值，判断草莓的颜色差异，按照公式（3）计算色差[12]。每颗草莓取侧面四个读数。

1.4.5 硬度

每隔72 h 取处理完毕的草莓，用装备3 mm 探头的质构仪对每组10 颗草莓进行硬度分析[13]，设定测前速率为5.00mm/s，测中速率为5.00mm/s，返回速率为5.00mm/s，压缩距离为8 mm。

1.4.6 失重率

每隔72 h 测定一次质量，每组30 颗果实，按照公式（4）计算失重率[14]。

1.4.7 可溶性固形物含量和pH 值

每隔72 h 取处理完毕的草莓，分别用折光仪和pH计对每组10 颗草莓进行可溶性固形物含量和pH 值的测定[15]。

1.5 数据处理

所有数据均设有3 组重复，并计算标准偏差（standard deviation，SD）。利用IBM SPSS Statistics 24 软件，通过邓肯分析进行数据分析，P＜0.05 为差异显著。采用Origin 2021 软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对草莓表面菌落总数的影响

分布在草莓表面的微生物，通常是对人体健康造成危害的主要原因，也是导致草莓腐败变质的主要影响因素。不同处理后果实在贮藏期内表面菌落总数的变化如图1 所示。由图知，在贮藏期间，PPA 连续处理组草莓表面菌落数始终最低，其次为一次处理组，CK 组果实表面菌落数最多，并且从第9 天开始，CK 组草莓表面菌落呈增加趋势，而连续处理组呈下降趋势，这可能是PPA 中含有的活性氧、活性氮等活性物质对微生物产生了灭活作用[5]，且连续处理效果更佳。贮藏结束时，CK 组果实表面微生物含量为4.41lg（CFU/g），一次处理组为3.40lg（CFU/g），连续处理组为2.88lg（CFU/g），存在显著差异（P＜0.05），说明PPA 处理能降低草莓表面的菌落总数，而且连续处理的效果更明显。

图1 不同处理对草莓表面菌落总数的影响Fig.1 Effect of different treatments on the total number of colonies on the strawberry surface

2.2 不同处理对草莓生理指标的影响

2.2.1 对腐烂率和腐烂指数的影响

腐烂率和腐烂指数是判断果蔬保鲜效果的重要指标。不同处理后果实在贮藏期内腐烂率和腐烂指数的变化如图2（见下页）所示。CK 组果实在第6 天开始腐烂，腐烂率为1.11%，腐烂指数为0.27%，而一次处理组和PPA 连续处理组则没有发生腐烂。贮藏6～15 d 中，各组腐烂率和腐烂指数均逐渐增加，但一次处理组和PPA 连续处理组草莓的腐烂率和腐烂指数均低于CK 组。在贮藏期结束时，CK 组草莓腐烂率为48.33%，腐烂指数为21.94%；一次处理组草莓腐烂率为38.33%，腐烂指数为20.56%；PPA 连续处理组草莓腐烂率为26.67%，腐烂指数为15.83%；连续处理组草莓的腐烂率和腐烂指数显著低于CK 组（P＜0.05），且明显低于一次处理组，说明PPA 处理能降低草莓的腐烂率和腐烂指数，而且连续处理的效果更好。

图2 不同处理对果实腐烂率（A）、腐烂指数（B）的影响Fig.2 Effect of different treatments on the decay rate（A）and decay index（B）of fruit

2.2.2 对草莓颜色的影响

颜色是草莓主要的外在品质指标之一，草莓颜色的变化受水分、花青素和呼吸速率的影响[16]。不同处理后果实在贮藏期内色差变化如图3 所示。由图可知，在贮藏前期，各组色差变化无明显差异（P＞0.05），但从第9 天开始，一次处理组和PPA 连续处理组的总色差ΔE明显高于CK 组（P＜0.05），这可能是PPA 处理使得贮藏后期草莓水分流失加快，导致液泡中的色素浓度上升，色差变化增大。因此，PPA 连续处理在贮藏前期对草莓色差变化没有影响，贮藏后期会对草莓色差变化产生一定影响，需要注意贮藏时间。

图3 不同处理对果实颜色的影响Fig.3 Effect of different treatments on fruit color

2.2.3 对草莓硬度的影响

硬度是草莓果实主要品质指标之一，它与果实的后熟衰老密切相关[17]。不同处理后果实在贮藏期间内硬度变化如图4 所示。由图可以看出，各处理组草莓硬度无明显的变化规律（P＞0.05），各组草莓硬度之间的差异是由草莓个体差异造成，因此可认为PPA 连续处理对草莓硬度没有影响。在Ma 等[18]的研究中，也发现等离子处理后对草莓硬度没有显著影响的情况，与本研究结果类似。

图4 不同处理对果实硬度的影响Fig.4 Effect of different treatments on fruit hardness

2.2.4 对草莓失重率的影响

失重率是衡量果实在贮藏过程中失水多少的指标，失重率过高不但影响果实的外观，也是贮藏过程中损耗的一种表现[19]。不同处理后果实在贮藏期内失重率的变化如图5 所示。由图可知，随着采后贮藏时间的延长，所有处理组草莓失重率均呈上升趋势。对各组失重率进行分析，结果显示CK 组、一次处理组和PPA 连续处理组在贮藏期间内失重率变化无明显差异（P＞0.05），这可能由于草莓属于非跃变型水果，在贮藏期间不出现呼吸高峰和后熟现象，因此PPA 连续处理对草莓失重率没有影响。在Sudha 等[20]利用大气冷等离子体处理草莓时也发现大气冷等离子体处理对草莓失重率没有影响的情况。

图5 不同处理对果实失重率的影响Fig.5 Effect of different treatments on the fruit weight loss rate

2.2.5 对草莓可溶性固形物含量和pH 值的影响

可溶性固形物含量和pH 值是反映果实营养价值及判断果实耐贮藏能力的重要指标[21]。不同处理后果实在贮藏期内可溶性固形物含量和pH 值变化如图6 所示。

图6 不同处理对果实可溶性固形物含量（A）、pH 值（B）的影响Fig.6 Effect of different treatments on soluble solid content（A）and pH value（B）of fruit

由图6 可知，在贮藏结束时，一次处理组和PPA 连续处理组可溶性固形物含量均高于CK 组；但对整个贮藏期而言，CK 组、一次处理组和PPA 连续处理组可溶性固形物含量变化无明显差异（P＞0.05），说明PPA 连续处理对草莓可溶性固形物含量没有影响。此前也有研究表明，仅通过等离子体杀菌方式处理草莓对其可溶性固形物含量未产生明显影响，如Sudha 等[20]发现大气冷等离子体处理对草莓的可溶性固形物含量的变化无影响。

在贮藏期间，连续处理组的pH 值在6～12 d 时显著高于CK 组，这可能是连续PPA 处理后果实表面微生物减少导致的。在Ma 等[18]的研究中，也发现等离子处理后草莓的pH值升高的情况，与本研究的结果类似。

3 结论

本文研究了PPA 连续处理对草莓果实表面菌落数、腐烂率、腐烂指数及相关生理指标的影响。试验结果显示，在贮藏期间，PPA 连续处理组草莓果实的表面微生物数量、腐烂率和腐烂指数均显著低于对照组（P＜0.05），且明显低于一次处理组。生理指标分析结果显示，PPA连续处理对草莓贮藏过程中的硬度、失重率和可溶性固形物含量变化没有影响，但在贮藏过程中，由于PPA 连续处理使得果实表面微生物减少，导致pH 值较对照组有所上升，且值得注意的是，PPA 连续处理对草莓贮藏后期色差变化有一定影响，需注意贮藏时间。综上，PPA 连续处理较一次处理更能有效降低果实腐烂率和表面菌落数，具有较好的应用前景。