真空预冷压力对杏鲍菇采后贮藏品质的影响

梁豪，刘圣春，田怀文，杨文哲

1. 西南交通大学可视化研究中心（成都 610031）；2. 天津商业大学天津市制冷技术重点实验室（天津 300134）

根据果蔬内部及表面水分迁移的原因可知，温差和压力是影响果蔬水分迁移的主要因素，其中预冷压力起主要作用。根据水分蒸发和含水量变化失重率等计算公式及影响采摘后果蔬的因素来测不同预冷压力对果蔬贮藏品质的影响。不同果蔬、预冷压力、预冷温度真空预冷后的效果不一样[1]，但测定指标和仪器大致相同。

叶维[2]研究真空预冷对双孢菇及其贮藏保鲜的影响；王璐等[3]研究不同真空预冷处理条件对鲜切芹菜品质的影响；谢晶[4]真空预冷和贮藏温度对菠菜品质的影响。Liu等[5]真空预冷对采摘后莴苣叶片影响的试验研究理论与模拟，测量值和模拟值基本相同，整体趋势相似。研究发现真空压力越低，莴苣叶冷却速率和失水率越大。试验中，预冷压力是真空预冷过程中的重要因素。

杏鲍菇菌肉肥厚，质地脆嫩，内含大量维生素和矿物质等营养物质，从而受到消费者喜爱。但因为杏鲍菇本身没有保护结构，易变质，货架期约4 d。因此，有必要对杏鲍菇做真空预冷处理。

1 材料与方法

1.1 试验材料

杏鲍菇：田间采摘，取新鲜无损，大小、品质、颜色相近；轻放于箱体内，箱内不存放其他坚硬物品，避免果蔬在运输途中受到物理伤害；去除其表面的杂质，避免杂质而对试验产生的影响。

1.2 试验方案

不同预冷压力800，900，1 000，1 100，1 200，1 500和2 000 Pa及对照组作为样品，对照组不经任何处理。分析真空预冷过程中各预冷组的压力和温度变化；分析各组样品预冷后失重率的变化及影响；组样品每隔2 d进行检测，并记录样本的失重率、呼吸速率、硬度、细胞膜透性等指标[6]。试验与杨俊斌[7]的试验方案相似，并加以改进，增加更多样本，减少试验误差。

1.3 检测与仪器

1.3.1 失重率

失重率是预冷前后杏鲍菇质量损失与初始质量之比。失重率表达式如式（1）。

式中：W1为样品原始质量，g；W2为样品预冷后质量，g

1.3.2 质构

用硬度计来测果蔬的质构，硬度计型号为FT-02，由北京阳光亿事达生产。通过将探头均匀下压入样品内，测试点应该选取样品表面光滑、肉质饱满的合适位置。硬度计自动读取探头刺入过程中的最大力，即为该样品的硬度值，并记录数据。

1.3.3 呼吸速率

试验操作时，直接在冰温库内测定。将样品放置于细胞呼吸盒中，使用呼吸速率测定仪测定。每个盖上有一个胶带密封住细小的孔，用呼吸速率测定仪测定CO2含量，间隔2 d测定1次盒内CO2含量，得出杏鲍菇的呼吸速率，单位为mL/（kg·h）。呼吸速率计算如式（2）。

式中：C1为初始CO2含量，mL；C2为贮藏后CO2含量，mL；T为2次测定的间隔时间，h。

1.3.4 细胞膜透性

细胞膜透性采用电导率法测定[8]，仪器型号为DDS-307A。用刀切一个杏鲍菇切片作为样本，每个样本2 g左右，用电子天平称量，可多做几组样本，避免试验误差。用蒸馏水冲洗样本，后放入20 mL蒸馏水的烧杯中，1 h后用电导率仪来读数，记作L1。将烧杯用保鲜膜覆盖，放入铁制容器中，用电磁炉煮沸，持续加热约8 min后取出。冷却至室温后，再记录数据L2。相对电导率（σ）计算如式（3）。

1.3.5 其他辅助用品电磁炉、烧杯、水果刀、菜板、标签纸、铁笼、保鲜膜等。

2 结果与分析

2.1 预冷过程中压力与温度的变化

根据压力变化图，如图1所示，第1阶段为抽真空阶段，开始时，真空室内压力快速下降，而杏鲍菇内部的压力梯度小，水分蒸发少，所以其质量没有明显变化。此过程耗时最长，用时约5 min。第2阶段为冷却阶段，这一阶段可以看出温度迅速下降，且质量损失主要发生在冷却阶段，此过程大约耗时3 min。最后为复压阶段，真空预冷结束，打开充气阀，压力急速上升。根据压力变化图，在7种不同预冷压力处理下，压力变化趋势大致相同，这与真空泵相关，正是由于抽气速率恒定不变。

图1 不同预冷压力下杏鲍菇的压力变化

杏鲍菇的温度变化如图2所示，在抽真空阶段，杏鲍菇温度几乎没有太大的变化；而在冷却阶段，水分才开始蒸发，温度急速下降，是因为杏鲍菇表面压力率先达到其温度对应的饱和压力，温度达到预定温度4 ℃时，冷却才逐渐停止。在第3阶段，由于直接从外界吸入空气，杏鲍菇会有微小的温度回升。

图2 不同预冷压力下杏鲍菇的温度变化

2.2 不同预冷压力对杏鲍菇失重率的影响

失重率是检测果蔬新鲜度的主要指标之一。图3研究不同预冷压力下预冷前后失重率的变化规律。在预冷压力1 200，1 500和2 000 Pa下杏鲍菇的失重率分别为1.98%，1.89%和1.99%，说明预冷压力在1 200～2 000 Pa时，失重率变化较小。从两方面分析其原因，一方面杏鲍菇在真空预冷后，压力下降，加快细胞间隙内的自由水蒸发，果蔬质量减小，失重率增大；另一方面，预冷压力降低，果蔬呼吸强度减弱，果蔬自身的能量消耗减缓，导致失重率减小。因此，水分快速蒸发导致的失重率增大，与杏鲍菇自身呼吸速度减弱导致的失重率减小共同作用，导致预冷压力在1 200～2 000 Pa之间失重率减小。

图3 杏鲍菇预冷前后的失重率对比

预冷压力在1 000～1 200 Pa之间时，失重率减少。是因为杏鲍菇自身呼吸速度减弱导致的失重率减小的程度远大于水分快速蒸发导致的失重率增大的程度，导致预冷压力在1 200～2 000 Pa之间失重率变化较小。

预冷压力在800～1 000 Pa之间时，细胞呼吸速率较为缓慢，对失重率的影响减弱，但此时压力下降加速水分蒸发，导致失重率快速增大。因此，预冷压力800 Pa时，失重率达到最大值。此时，杏鲍菇出现萎蔫现象，分析其原因，预冷压力越低，杏鲍菇内外压差越大，其表面细胞组织受损可能性越大。

其中，杏鲍菇经过真空预冷处理后存在质量损失，其原因是由于压力下降导致水分蒸发和杏鲍菇自身呼吸速度的共同作用影响。如图3所示，在真空预冷过程中，一方面真空预冷处理后压力下降，导致细胞间隙内自由水的蒸发，出现质量损失；另一方面，不同预冷压力下细胞呼吸速率不同，细胞液泡内糖分结合O2生成的CO2和水分，导致能量消耗，形成质量损失。

杏鲍菇经预冷后贮藏于温度4 ℃、湿度60%冰温库中。后期贮藏过程中杏鲍菇的失重率变化如图4所示。由图可得，7组预冷组和对照组试验的杏鲍菇失重率都随时间增加而增加。前4 d内，对照组的失重率低于预冷组；从第4天开始，对照组失重率开始高于预冷组。对照组失重率增速高于预冷组。在7组预冷处理试验中，900和1 000 Pa预冷组的杏鲍菇试验数值结果相近，最适宜的预冷终压为900 Pa，而质量损失最大的是2 000 Pa。

图4 不同预冷压力处理的杏鲍菇失重率变化

水分蒸发和呼吸速率是杏鲍菇质量损失的主要原因，其中呼吸速率越快，其内部物质的损耗越大。真空预冷后的杏鲍菇呼吸速率变慢，极大地减少消耗自身的物质，因此预冷组的质量损失低于对照组。

2.3 预冷处理对呼吸速率影响

果蔬生命活动需要能量消耗，其来源于生物体中碳水化合物、脂类和蛋白质等有机物的氧化分解。果蔬进行呼吸作用的主要形式是有氧呼吸，在酶的催化下，有机物经过氧化分解，生成CO2和水，并产生大量的能量。果蔬细胞有氧呼吸的有机物主要来自细胞液泡内的淀粉。

从图5中可以清晰地看到，杏鲍菇呼吸速率均呈现先上升后下降的变化趋势，对照组、800 Pa和2 000 Pa预冷组在第6天就达到最大值，其中对照组和800 Pa的呼吸速率最大，而其余预冷组在第8天达到最大值，且均低于对照组和800 Pa预冷组最大值。则对照组和800 Pa预冷组保鲜效果最差。

图5 不同预冷压力贮藏期内杏鲍菇呼吸速率的变化

果蔬的呼吸速率越快，有机物氧化分解，消耗自身能量加快，贮藏期就越短。1 200和1 500 Pa预冷处理组最晚达到呼吸速率最大值，且呼吸速率最大值低于其他组，果蔬呼吸强度减弱，果蔬自身的能量消耗减缓，从而延长杏鲍菇的寿命，延长贮藏时间。

2.4 不同预冷压力对杏鲍菇质构的影响

杏鲍菇由菇肉和伞柄两部分，但菇肉部位含有营养物质，也是食用部位，所以主要研究菇肉部位，杏鲍菇在贮藏期内的硬度变化如图所示。由图6可以看出，对照组和预冷组硬度值都随时间的延长而减小。其中，硬度值下降最快的是对照组，且低于预冷组的硬度值。预冷压力分别为2 000，1 500和1 200 Pa的硬度值大致相同。预冷压力为800 Pa的预冷组贮藏期内硬度值均低于其他预冷组。因此，真空预冷对杏鲍菇的质地起到一定程度保鲜效果。

结果表明，预冷压力1 200和1 500 Pa的预冷组硬度值下降缓慢，并高于其他组。分析其原因，随着贮藏期不断延长，杏鲍菇逐渐衰老，其内部果胶酶含量[9]也不断上升。预冷压力1 200和1 500 Pa果胶酶含量较少，果胶分解缓慢，使硬度下降缓慢。

图6 菇肉硬度变化

2.5 预冷对杏鲍菇细胞膜透性的影响

果蔬细胞膜透性与膜脂过氧化有关，膜脂质的氧化程度越大，电解质渗透速率越快，果蔬越容易变质导致腐烂[9]，丧失营养成分，所以果蔬加快衰老程度。相对电导率是测定果蔬衰老和受损的标准。

由图7可以看出，电导率的变化趋势刚开始上升较为缓慢，随后加速上升，最后又缓慢上升。预冷组和对照组的相对电导率都随贮藏时间延长而增大，对照组的电导率要高于预冷组。预冷压力800，900和1 000 Pa的预冷组电导率及其相似，真空预冷对细胞膜结构破坏较小。第4天之后，其他预冷组和对照组电导率值远大于这3组。原因可能是杏鲍菇个体细胞膜结构出现一定程度损伤，使膜渗透性变大。

图7 杏鲍菇相对电导率的变化

2.6 结果分析

通过7种不同预冷压力预冷组与对照组进行比较，800和900 Pa预冷组对杏鲍菇的呼吸速率和硬度影响较大，而压力1 100，1 200，1 500和2 000 Pa的细胞膜透性损失比较严重，900和1 000 Pa预冷组的失重率最小，而质量损失最大的是2 000 Pa。

水分蒸发和呼吸速率是杏鲍菇质量损失的主要原因，呼吸速率越快，新陈代谢越快，消耗自身的物质越多，所以质量损失越大。杏鲍菇在真空预冷后，一方面压力下降，使细胞间隙内自由水的蒸发加快，果蔬质量减小，导致失重率增大；另一方面，预冷压力降低，果蔬呼吸强度减弱，果蔬自身的能量消耗减缓，导致失重率减小。因此，水分快速蒸发导致的失重率增大，与杏鲍菇自身呼吸速度减弱导致的失重率减小共同作用，得出真空预冷压力1 000 Pa时对杏鲍菇保鲜和延长贮藏时间起到较好作用。

3 结论与讨论

为测定最合适的终压对杏鲍菇贮藏品质的影响，设定了不同预冷压力，分析了不同预冷压力和贮藏品质的关系，获得了真空预冷参数与果蔬贮藏时间的耦合关系。将不同预冷压力预冷组与对照组进行比较，在七种不同的预冷压力处理试验中，800和900 Pa预冷组对杏鲍菇的呼吸速率及硬度值影响比较大，而压力1 100，1 200，1 500和2 000 Pa的细胞膜透性损失比较严重，900和1 000 Pa预冷组的失重率最小，而质量损失最大的是2 000 Pa。

水分蒸发和呼吸速率是杏鲍菇质量损失的主要原因，呼吸速率越快，新陈代谢越快，消耗自身的物质越多，所以质量损失越大。杏鲍菇在真空预冷后，一方面，压力下降，使细胞间隙内自由水的蒸发加快，果蔬质量减小，导致失重率增大；另一方面，预冷压力降低，果蔬呼吸强度减弱，果蔬自身的能量消耗减缓，导致失重率减小。因此，水分快速蒸发导致的失重率增大，与杏鲍菇自身呼吸速度减弱导致的失重率减小共同作用，最终得出真空预冷压力1 000 Pa时对杏鲍菇保鲜和延长贮藏时间起到较好作用。