雾化熏蒸结合气调包装技术在冬枣采后贮运保鲜中的应用

王霞伟，王曼，邓豪，田全明，陈恺，吴斌，张政，于永春

（1.新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐 830052）（2.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，新疆乌鲁木齐 830091）（3.新疆农业大学林学与园艺学院,新疆乌鲁木齐 830052）（4.特克斯县农业技术推广中心,新疆特克斯 835500）

冬枣（Ziziphus jujubecv. dongzao）是新疆特色农产品之一[1]，采收期一般集中在9～10月，在此期间大量上市。冬枣是一种不耐贮藏的鲜食枣品种，采后很快会出现软化转色过快、失水皱缩、霉烂等现象，导致冬枣供应期短，市场商品性差[2]。硬度下降和转红过快已经成为冬枣采后贮运的主要问题，给商家造成了很大的经济损失。

果实软化主要与细胞壁活性成分（纤维素、原果胶、可溶性果胶）和细胞壁降解酶（纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲酯酶）有关[3]。目前，在冬枣软化方面的研究，主要采用1-MCP[4]、CaCl2[5]、茉莉酸甲酯[6]等方法来处理，延缓其硬度的下降。前期已录用文章表明，2% CaCl2+100 mmol/L SA雾化熏蒸冬枣的硬度显著（p<0.05）高于CaCl2和SA单独处理，二者具有明显的协同保鲜作用。

果实软化可能与贮运包装过程中的细胞壁代谢和后熟转色有关。气调包装可以抑制果实贮藏期间的转色进程，减少质量损失率，延长货架期[7]。有研究发现，冬枣气调包装的O2宜为8%～10%，CO2宜为0%～0.5%[8]，N2作为一种堕性气体，主要用于驱逐其它气体。

目前，电商物流逐渐成为了新疆特色农产品外运的一种重要方式，冬枣在贮运过程中，由于保鲜技术缺失，包装简单等问题，造成果实转红过快，硬度下降，口感失脆，从而使其销售商品性大大降低，制约了新疆冬枣外运销售量。雾化熏蒸结合气调包装技术是否会成为冬枣电商物流过程中实用的保鲜技术，迄今为止，未见有这方面的研究报道。因此，本试验通过雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣进行处理，通过研究果实的基本软化品质和相关酶活性，为冬枣的采后贮运和电商物流提供了一个新的技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

冬枣：采自新疆库车县冬枣种植基地，立即运往新疆农业科学院冷库进行0 ℃预冷24 h。挑选果面偏绿，果形大小和成熟度基本一致，无病虫害和机械损伤的果实进行处理。

氯化钙，天津亿创科技有限公司；水杨酸，河北科隆多生物技术有限公司；氢氧化钠、多聚半乳糖醛酸、三氯乙酸、抗坏血酸，天津市光复精细化工研究所；柠檬酸、果胶、纤维素，天津市致远化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

PARI BOY SX型雾化器，德国PARI Gmb H；GY-4型硬度计，艾德堡仪器有限公司；PAL-1手持数显折糖仪，上海精密科学仪器有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速冷冻离心机，上海安亭科学仪器厂；紫外可见分光光度计，UVmini-2600日本岛津公司；SPX-100B-Z生化培养箱，上海博讯实业有限公司理疗设备厂；GD1913气调包装机，广州行远包装机械有限公司；DK-S26电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司。

1.3 试验方法

将冬枣进行以下3种处理：①对照（T1）：PE膜包装。②（T2）：将冬枣放入盒内，充入8% O2+92% N2，用PE膜进行包装密封。③（T3）：用2% CaCl2溶液熏蒸30 min，12 h后再用100 mmol/L的SA溶液熏蒸30 min，然后充入8% O2+92% N2，用PE膜进行包装密封。处理后的冬枣在PE膜上各打1个孔（孔径为0.40 mm），每个处理用20 kg冬枣。各组处理完后放入（20±1）℃、50%的恒温恒湿培养箱中进行观察。每天取样测定相关指标变化，每个处理重复3次。

1.4 指标测定

1.4.1 硬度

随机选取6个果实，沿果实赤道部位等距离的两个位置用刀片削去果皮，用GY-4型果实硬度计5 mm的探头进行测定。

1.4.2 细胞膜渗透性

参照Zhou等[9]的方法，用P 902型电导仪测定。

1.4.3 腐烂率

1.4.4 失重率

采用称重法来测定冬枣的失重率。

1.4.5 可溶性固形物（TSS）

随机取5.00 g果实研磨匀浆，用纱布过滤取澄清汁液，滴于手持折光仪上进行读数，每次随机测定6个果实，采用手持PAL-1糖度仪测定。

1.4.6 可滴定酸（TA）

采用氢氧化钠溶液滴定法测定，将10.00 g研磨好的果实样品用蒸馏水转移到100 mL容量瓶内定容，30 min后过滤，吸取20.00 mL滤液，加入2滴酚酞，用已标定的氢氧化钠溶液进行滴定。

1.4.7 可溶性果胶、原果胶、纤维素含量的测定

可溶性果胶（water-soluable pectin，WSP）和原果胶（protopectin，PP）测定：取5.00 g冷冻组织于10.00 mL 95%乙醇中研磨，8000 r/min离心15 min，加入5.00 mL 80%乙醇洗涤沉淀物，恒温水浴1 h后，收集上清液，稀释至100 mL，作为PP提取物，倾去上清液，向沉淀物中添加0.50 mol/L硫酸，沸水浴煮45 min，冷却至室温，8000 r/min离心15 min，即为WSP提取物，分别取1.00 mL PP与WSP，并向试管中加入6.00 mL浓硫酸，煮沸10 min。待溶液冷却至室温后再加入0.20 mL 1.50 g/L咔唑试剂，混匀，于530 nm处测定吸光度[10]。根据半乳糖醛酸标准曲线计算PP和WSP的含量，并用%表示。

纤维素含量测定：参照Zhao等[11]的方法测定。

1.4.8 多聚半乳糖醛酸酶、纤维素酶、果胶甲酯酶的测定

多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase PG）、纤维素酶（Cellulase Cx）活性的提取和测定方法基于Fan等[12]描述的方法，并稍加修改。果胶甲酯酶（pectin methyl esterase PME）的提取和测定方法参照Chen等[13]的方法，结果都表示为U/kg。

1.5 数据分析

使用Excel 2013软件进行数据统计，SigmaPlot 12.5软件作图，SPSS 19.0软件进行显著性和相关性分析。

2 结果与讨论

2.1 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣硬度、细胞膜渗透性、腐烂率、失重率的影响

硬度是冬枣软化的重要指标。如图1a所示，在贮藏期间，冬枣的硬度随着时间的延长呈现不同程度的下降，至贮藏期末（第6 d），经过处理的两组硬度均显著（p<0.05）高于未做处理的T1组。T3处理组的枣果实硬度最高，是T1组的1.12倍。说明雾化熏蒸结合气调包装处理可以有效延缓冬枣硬度的下降，保持果实的脆度。这与高哲等[14]采用SA和CaCl2浸泡处理冬枣的趋势一致。此外，果实硬度不断下降可能和成熟度的上升有关，随着成熟度的上升，细胞壁中的大分子物质逐渐变小，导致细胞壁发生破损，硬度下降[15]。

图1 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣硬度、细胞膜渗透性、腐烂率、失重率的影响Fig.1 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the hardness,cell membrane permeability, decay rate and weight loss rate of winter jujube

细胞膜可以维持细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行，细胞膜渗透性在一定程度上能反映细胞膜受到损伤和果蔬组织的衰老[16]。如图1b所示，随着贮藏时间的增加，细胞膜渗透性呈现不断上升的趋势。在贮藏末期（第6 d），T3处理组的值为43.66%，显著（p<0.05）低于T1和T2对照组，说明雾化熏蒸结合气调包装处理可以抑制冬枣细胞膜渗透性的上升。采用0.50%氯化钙+1.00%柠檬酸+1.00%异抗坏血酸浸泡处理鲜切芒果的细胞膜渗透性和本研究一致，呈上升趋势[17]。

腐烂率是衡量果实品质和保鲜效果的最直观指标。由图1c可知，冬枣果实腐烂率呈现不断上升趋势，在贮藏前3 d，三组处理都未出现腐烂现象，但在贮藏第4 d时，T1的腐烂率为4.00%，显著高于（p<0.05）T2和T3处理组，说明雾化熏蒸结合气调包装技术可以减少冬枣腐烂率的增加。钙离子可与果胶酸生成不溶于水的果胶酸钙，在细胞间形成共价键桥而维持组织的质地，抑制软化[14]，从而增加硬度，延缓果实腐烂率。这与本课题组采前喷施SA处理对贮藏期红地球葡萄商品性趋势一致[18]。

如图1d所示，贮藏期的冬枣失重率逐渐增加，处理组的失重率显著低于CK组（p<0.05）。在贮藏后期（第6 d），T1、T2和T3处理组的值分别为3.00%、2.10%和1.54%，证明雾化熏蒸结合气调包装技术可以减缓冬枣失重率的上升。由于三组处理的包装都为PE包装，因此，对冬枣的蒸腾作用的影响基本一致，T1、T2与T3处理组失重率显著差异的原因可能是由于雾化熏蒸和气调包装复合处理，导致冬枣呼吸强度减弱，从而延缓了冬枣失重率的上升。

T3处理组相比T1处理，差异显著（p<0.05），这可能是由于雾化熏蒸结合气调处理冬枣，保护了冬枣细胞膜的完整性，从而延缓了硬度的下降，减慢了腐烂率和失重率的上升。

2.2 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）的影响

果实中的糖、酸不仅参与了自身的生理代谢，也直观反映了果实的风味[19]。如图2a所示，随着贮藏期的延长，TSS含量总体呈现不断上升趋势，但T1处理组在第5 d达到高峰，第6 d出现了下降趋势，冬枣转红速度过快，腐烂率增加，从而导致含糖量不断下降。在第6 d，T1处理组的TSS含量为21.82%，分别为T2和T3处理组的1.09倍和1.30倍，证实雾化熏蒸结合气调包装技术可延缓冬枣TSS含量的上升。

图2 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣TSS、TA含量的影响Fig.2 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the content of TSS and TA in dongzao jujube

如图2b所示，TA含量随着贮藏时间的延长而不断下降。TA是冬枣中不可或缺的品质指标之一。随着冬枣的呼吸速率加强，有机酸含量逐渐下降，在贮藏后期（第6 d），T3处理组优于其它两组处理，TA含量为0.81%，分别比T1和T2处理组高了26.56%和15.71%，证明雾化熏蒸结合气调包装技术可以减缓冬枣中TA含量的下降。这与高梅秀等[20]使用气调处理冬枣的结果一致。

2.3 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣原果胶、可溶性果胶、纤维素含量的影响

冬枣果实软化主要由细胞壁物质、膜结构和内含物等变化引起，其中细胞壁降解为主要原因[21]，而原果胶、可溶性果胶和纤维素等物质是构成细胞壁骨架的主体结构[22]，三种物质的含量是直接影响冬枣软化程度的重要指标。由图3a、3b和3c可以看出，冬枣果实的成熟伴随着原果胶含量和纤维素含量的下降及可溶性果胶含量的上升。在贮藏0到2 d，原果胶含量下降的较快，后期下降较为缓慢。在整个贮藏期内，T3处理组的原果胶含量都显著高于T1处理组（p<0.05）。在贮藏第6 d，T3处理组的含量为0.60%，比T1处理组高了91.17%。表明雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣原果胶含量的下降有一定的抑制作用，这与李欢等[23]在枣的细胞壁软化及基因表达上的研究结果一致。

可溶性果胶的形成是由于果胶在果实软化过程中，果胶多糖不溶解果胶物质，将其转化成可溶性果胶，导致相邻细胞间的粘合力下降，从而引起果实的软化[24]。由图3a和3b可知，随着原果胶含量的下降，可溶性果胶含量呈不断上升趋势。在整个贮藏期中，T3处理组显著低于T1处理组（p<0.05）。在贮藏后期（第6 d），T2和T3处理组的可溶性果胶含量分别上升了0.99%和0.88%，均显著低于T1处理组（1.41%）。结果表明，雾化熏蒸结合气调包装技术可以延缓冬枣可溶性果胶的上升，从而延缓冬枣的软化。钙处理猕猴桃可以延缓可溶性果胶含量的上升，趋势与本试验一致[25]。

图3 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣原果胶、可溶性果胶、纤维素含量的影响Fig.3 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the content of winter jujube original pectin, soluble pectin and cellulose

冬枣中的纤维素含量呈现出不断下降的的趋势，在贮藏后期（第6 d），T1处理组的纤维素含量为0.32%，而T2和T3处理组的含量分别为0.39%和0.45%，均显著高于T1处理组（p<0.05），结果表明，雾化熏蒸结合气调包装技术在一定程度上延缓了冬枣中纤维素含量的下降。纤维素含量的持续下降可能是由于纤维素酶的上升所导致的。冬枣采后容易出现软化、商品性降低等现象，可能是由于原果胶酶将原果胶分解为果胶，与纤维素分离导致的[26]。

冬枣果实随着贮藏期延长，软化加剧，可能还与果实中的中胶层有关，果胶和纤维素是中胶层的主要成分，中胶层的消融会导致细胞间隙增大和细胞游离，从而加剧冬枣的软化进程[27]。

2.4 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣酶活性的影响

果实软化不仅与细胞壁组分和结构的剧烈变化有关，而且与细胞壁降解酶参与细胞壁物质水解密切相关[28]。由图4a、4b和4c可知，纤维素酶、果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶随着贮藏期的延长呈现不断上升的趋势。冬枣中的纤维素酶前期（0～3 d）上升的较为缓慢，但在4～5 d时，上升速度变快，由于冬枣的成熟度越来越高，导致细胞壁组分变化越剧烈[29]，纤维素酶上升加快。在贮藏后期（第6 d），T1处理组的纤维素酶为3.96 U/kg，而T2和T3处理组的为3.06 U/kg和2.34 U/kg，结果表明，雾化熏蒸结合气调包装技术在抑制冬枣纤维素酶活性上升中具有显著作用（p<0.05），CaCl2处理可有效调节细胞壁代谢水平，使细胞壁降解酶活性降低，达到延长贮藏期和保持果实品质[29]。

图4 雾化熏蒸结合气调包装技术对冬枣酶活性的影响Fig.4 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on enzyme activity of winter jujube

果胶甲酯酶在果实发育早期和成熟过程中都具有较高的活性[30]，如图4b所示，冬枣中的果胶甲酯酶随着贮藏期的延长不断上升，在贮藏后期（第6 d），T1、T2和T3处理组的果胶甲酯酶活性分别为0.45 U/kg、0.43 U/kg和0.35 U/kg，分别是贮藏初期（第0 d）的3.75倍、3.58倍和2.91倍，说明T3处理组显著的抑制了冬枣果胶甲酯酶的上升，从而抑制了冬枣的软化。这与王瑞庆等[31]采用1-MCP和气调包装处理在枸杞上的结果一致。

多聚半乳糖醛酸酶能够切断果胶分子中的α-1，4-糖苷键，从而将果胶分子降解为小分子物质，使果实软化[32]。如图4c所示，多聚半乳糖醛酸酶的活性在不断上升，经过T3处理组的冬枣，由于多聚半乳糖醛酸酶活性较低，保持了较好的硬度。T1处理组的多聚半乳糖醛酸酶在第6 d为4.26 U/kg，比T2和T3处理组分别高了29.09%、43.43%。说明T3处理对冬枣采后多聚半乳糖醛酸酶的降解有抑制作用。

果胶甲酯酶与多聚半乳糖醛酸酶都是参与果胶物质降解的酶物质，果胶甲酯酶主要是使果胶去甲酯化，催化转化为果胶酸，破坏连接导致细胞分离，同时生成适合于多聚半乳糖醛酸酶作用的底物，使得多聚半乳糖醛酸酶沿着多聚半乳糖醛酸主链水解果胶酸，使其降解，导致细胞壁解体，果实后熟软化[33]。T3处理组明显的抑制了冬枣中酶活性的上升，减缓了冬枣的软化，维持了冬枣细胞壁的完整性。

2.5 相关性分析

由1表可知，冬枣的硬度与腐烂率、失重率、细胞膜渗透性、TSS、可溶性果胶、Cx、PME、PG呈显著负相关（p<0.01），与TA、纤维素、原果胶含量呈显著正相关（p<0.01）。表明以上指标可以有效代表冬枣硬度下降与细胞壁软化程度。

3 结论

通过雾化熏蒸结合气调包装技术，减缓了冬枣中腐烂率、失重率、可溶性固形物、细胞膜渗透性的上升，抑制了硬度、可滴定酸含量的下降，维持了冬枣采后果实的品质和脆度。同时抑制了纤维素酶、果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶的上升，延缓了原果胶、纤维素含量的下降及可溶性果胶的上升。有效的阻止了细胞壁降解酶引起的细胞壁软化，维持了细胞膜的完整性，延缓了果实硬度的下降。雾化熏蒸结合气调包装技术作为一种经济有效的贮运保鲜技术，可为冬枣采后电商物流保鲜技术的应用提供技术支撑。

表1 相关性分析Table 1 Correlation analysis