精准温度控制对蓝莓的低温保鲜效果

薛友林，袁兴铃，张鹏，贾晓昱，李春媛，李江阔

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁沈阳 110036）

（2.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所，国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384）

蓝莓（Vaccinium corymbosumL.），杜鹃花科越橘属，含丰富的花青素及酚酸类化合物等功能性成分，对肥胖、糖尿病、心血管疾病、癌症和其他慢性疾病均有预防作用[1]。新鲜蓝莓因其独特的口感、细腻的风味、较高的营养价值以及对人体健康的多种有益作用，已成为世界上消费最广泛的水果之一。然而，在机械损伤、采后生理代谢、微生物侵蚀以及水分和营养流失等因素的影响下，蓝莓易腐易软化，贮藏期较短[2]，因此蓝莓的贮藏保鲜技术是限制其产业发展的重要因素之一。

蓄冷剂是通过相变蓄冷技术采用蓄冷材料生产出来的既能高效储存冷量，又符合各种物理、化学要求的特种物质[3]，目前已有研究将蓄冷剂应用于蓝莓的模拟运输中，实验结果显示蓄冷剂的加入可以减少蓝莓运输期间的营养物质损耗，抑制生理代谢，从而达到保鲜的目的[4]。温度是影响果蔬采后贮藏品质的重要因素之一，基于此控制果蔬贮藏期间的环境温度可有效延长果蔬的贮藏期[4]。在不同的控温方式中，低温贮藏是应用最广泛的一种保鲜方式，而精准温控技术即为基于低温冷藏提出的一种新型保鲜技术，其包括了冰温贮藏和相温贮藏。冰温贮藏是指将贮藏温度控制在0 ℃和果蔬冰点之间，在此温度段内果蔬组织细胞仍保持活性，但生理代谢将受到抑制，从而达到保鲜的目的，目前已有研究将冰温贮藏应用于蓝莓、鲜切山药、草莓、磨盘柿等果蔬中，具有显著保鲜效果[6-9]。冰温贮藏相对于普通冷藏而言温度更低，且温度波动较少，仅为0.3 ℃[10]，相温贮藏则是在冰温贮藏的基础上将温度波动对果蔬引起的外界刺激降到最低，使果蔬在贮藏期间品质更加稳定[11]，但相温贮藏在蓝莓中的应用尚未见报道。目前冰温库及相温库的运行成本较高，较难将冰温库和相温库推广运行，因此本文设计将蓄冷剂或精准温控箱与普通冷藏库相结合营造出冰温贮藏的环境，将蓄冷剂与精准温控箱同时使用并结合普通冷藏库营造相温贮藏的环境，并将此种精准温度控制技术应用于蓝莓的贮藏保鲜中，探究其对蓝莓贮藏品质和挥发性物质的影响，以期为蓝莓产业发展提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 原料

“北陆”蓝莓，产自天津市蓟州区蓝莓园区，采收时果实处于完熟期，选择大小均匀、无病虫害、无机械损伤的果实作为试验用果。泡沫箱（600 mm×451 mm×230 mm，壁厚30 mm），四川包工坊电子商务有限责任公司；精准温控箱（规格：595 mm×400 mm×250 mm，壁厚30 mm），上海佳寰实业有限公司；PET塑料盒（105 mm×105 mm×40 mm），蓝莓园区提供。蓄冷剂，自制，装入16.8 cm×8 cm×2 cm的冰盒（材质为高密度聚乙烯）中冻结使用。

1.2 主要仪器设备

温湿度记录仪（179-UTH），艾普瑞（上海）精密光电有限公司；硬度计（FHT-05），广州兰泰仪器有限公司；离心机（3-30K），德国SIGMA公司；便携式手持折光仪（PAL-1），日本爱宕公司；电位滴定仪（916 Ti-Touch），瑞士万通中国有限公司；电子称（KF-568），中国凯丰集团；色差计（CM-700d），日本柯尼卡美能达公司；多功能微孔板检测仪（Synergy H1），美国Biotek Instrument公司；气相色谱-质谱联用仪及SPME Fiber萃取手柄，美国Thermo公司；PDMS/CAR/DVB萃取头，北京康林科技有限责任公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验处理

将蓝莓分装于小盒中，每盒125 g果实，置于泡沫箱或精准温控箱中于冷库（0±1 ℃）贮藏，同步放入温湿度记录仪进行温度监测，分为CK组、冰温1组、冰温2组、相温组。CK组：蓝莓置于泡沫箱中；冰温1组：蓝莓置于泡沫箱中，加入与果实质量比为3:8的蓄冷剂；冰温2组：蓝莓置于精准温控箱中；相温组：蓝莓置于精准温控箱中，加入与果实质量比为3:8的蓄冷剂。

1.3.2 指标测定方法

每个处理随机称取400 g左右果实进行感官调查。每个处理随机选取30个果实进行风味评测，分为四个等级，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，接近采收时的口感；3级：风味浓，与采收时的口感相当或更好。每个处理取50个果实进行果霜覆盖观察，参照朱文月[6]的方法计算果霜覆盖指数（%）。

可溶性固形物含量采用手持折光仪测定；可滴定酸含量采用电位滴定仪进行测定[12]；Vc含量采用钼蓝比色法[13]进行测定；花青素含量采用pH示差法[14]进行测定；果皮色泽采用手持式色差计进行测定；硬度采用硬度计进行测定。

挥发性物质采用HS-SPME-GC-MS法测定，将蓝莓打浆后离心10 min（10000 r/min），取8 mL上清液于15 mL顶空瓶中，向顶空瓶中加入2.5 g NaCl，采用有孔盖盖上。采用Thermo Triplus RSH自动进样装置进行固相微萃取及进样操作，选用50/30 μm PDMS/CAR/DVB萃取头。气相色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱（长30 m，内径0.25 mm，液膜厚度0.25 μm）；程序升温：40 ℃保留2 min，然后以3 ℃/min升至140 ℃，接着以8 ℃/min升至210 ℃并保持5 min；传输线温度250 ℃，载气为He，流速为1.0 mL/min，不分流。质谱条件：连接杆280 ℃，采用电子离子源，离子源200 ℃，扫描范围为35～350 u。

1.4 数据处理

香气成分结果通过NIST/Wiley标准谱库检索，结合文献的标准谱图，进行定性分析，并用峰面积归一法测算各化学成分的相对含量；图表制作通过Excel 2010进行；差异显著性分析通过DPS 7.5软件LSD法进行；主成分得分分析通过SPSS 25软件进行。

2 结果与讨论

2.1 贮藏期间不同贮藏环境温度的变化

图1 不同贮藏环境内部温度变化Fig.1 Change of temperature in different storage environments

图1为蓝莓贮藏期间不同贮藏环境的内部温度变化曲线，从曲线中可以看出，冰温组和相温组的温度波动显著弱于CK组，且温度更低。在整个贮藏期间CK组、冰温1组、冰温2组和相温组箱内温度分别为0.10、-0.02、-0.01、-0.04 ℃，说明蓄冷剂的加入为箱内引入了冷源，使箱内温度更低，且冷源的存在使外界温度的变化对箱内温度的影响变小；精准温控箱质地紧密，可缓冲外界温度变化对箱内温度的影响，维持箱内低温状态，而精准温控箱中加入蓄冷剂后，双重作用下使得箱内温度控制更加精准。因此，基于冰温贮藏和相温贮藏降低温度及减缓温度波动的理论，蓄冷剂和精准温控箱的使用可有效达到蓝莓贮藏所需的冰温贮藏及相温贮藏环境。

2.2 不同贮藏环境对蓝莓感官的影响

表1为四种贮藏环境下蓝莓的感官指标（好果率、软果率、风味指数、果霜覆盖指数）在60 d贮藏期内的数据。从表中数据可以看出随着贮藏期的延长，四组蓝莓果实的好果率、风味指数、果霜覆盖指数均呈显著（p＜0.05）下降趋势，软果率呈现显著（p＜0.05）上升趋势，表明蓝莓贮藏期间感官品质在下降，但冰温贮藏和相温贮藏的蓝莓感官品质下降较为缓慢，在贮藏第60 d时CK组蓝莓软果率为30.69%，而冰温1组、冰温2组及相温组蓝莓软果率分别为24.74%、22.61%、17.87%，均显著（p＜0.05）低于CK组，且低于朱文月[6]气调（29.37%）和1-甲基环丙烯（28.25%）处理后贮藏60 d的蓝莓的软果率。此外，从表1还可以看出贮藏前30 d内蓝莓感官品质尚好，四组蓝莓的好果率、风味指数、果霜覆盖指数均在90%以上，到第45 d时均开始下降至90%以下，到第60 d时CK组果实甚至下降到了70%以下，其好果率、风味指数、果霜覆盖指数分别为67.49%、52.22%、69.00%，比相温组蓝莓的三个指标数值均低了一个数量级，说明冰温贮藏和相温贮藏对于蓝莓贮藏期间感官品质的保持均发挥了有效作用。

表1 不同贮藏环境下蓝莓感官指标数据Table 1 Sensory index data of blueberries in different storage environments

表2 不同贮藏环境下蓝莓色泽及硬度数据Table 2 Color and hardness data of blueberries in different storage environments

2.3 不同贮藏环境对蓝莓营养品质的影响

表3 不同贮藏环境下蓝莓营养成分数据Table 3 Nutrient composition data of blueberries in different storage environments

表3数据显示，在60 d贮藏期中，蓝莓的可溶性固形物含量整体呈先上升后下降的趋势，与郭丹等[18]箱式气调贮藏蓝莓的结果一致，贮藏前30 d可溶性固形物含量增加，可能是由于果胶酶活性的增加加速了原果胶的分解转化[19]，从45 d起可溶性固形物含量逐渐下降，可能是由于果实自身呼吸代谢所消耗，且相温组蓝莓的可溶性固形物消耗量显著（p＜0.05）低于另外三组。可滴定酸含量整体呈下降趋势，但冰温1组、冰温2组、相温组的蓝莓可滴定酸含量下降幅度均显著（p＜0.05）低于CK组，贮藏第60 d时四组蓝莓可滴定酸含量分别为24.82、29.83、34.00、41.49 mg/100 g，差异显著（p＜0.05），可能是因为低温及较小的温度波动使果实相关酶活性受到抑制，从而延缓了可滴定酸含量的下降[20]。Vc含量呈下降趋势，CK组、冰温1组、冰温2组、相温组的蓝莓Vc含量60 d贮藏期间分别降低了48.59、43.58、39.41、31.92 mg/100 g，有显著（p＜0.05）差异，与Xu等[21]的研究结果相似，说明冰温贮藏和相温贮藏均可有效维持蓝莓贮藏期间的Vc含量。花青素是蓝莓的一种重要活性成分，从表3数据可以看出花青素含量整体呈下降趋势，但冰温组和相温组的蓝莓花青素含量降低速度较CK组更慢，这与色泽的变化相对应，而花青素作为一种抗氧化物质，说明冰温贮藏和相温贮藏均可有效延缓蓝莓的抗氧化能力的下降。

2.4 不同贮藏环境下蓝莓品质评分

表4 主成分的特征值及贡献率Table 4 Principal component eigenvalue and contribution rate

根据上述数据进行主成分分析，拟合出三个主成分，累积贡献率可达93.49%，说明此模型可靠。通过主成分分析对不同贮藏环境下的蓝莓进行打分，得到表4和表5的结果。参照薛友林等[15]的方法，主成分分析以每个因子得分FAC1、FAC2、FAC3所对应的特征值为权数，与该因子得分相乘可得主成分得分，又根据主成分得分计算相关性综合得分，本文称之为F，由此计算出4种贮藏环境与蓝莓的品质指标综合相关性的相对程度。综合得分越高，说明该种贮藏环境下的果实品质越高，排名越高；反之则越低。由表5可以得出，相温组＞冰温2组＞冰温1组＞CK组。

表5 主成分得分表Table 5 Principal component scores

2.5 不同贮藏环境下蓝莓香气成分的变化

表6为不同贮藏环境下蓝莓香气成分的变化情况。从表中可以看出蓝莓香气成分中醛类和萜类物质占了较大比重，在整个贮藏期内相对含量分别为29.79%～61.91%、16.40%～49.74%。醛类物质相对含量呈先降低后升高的趋势，其中CK组果实中的醛类相对含量基本低于另外三组，说明冰温贮藏和相温贮藏均可促进蓝莓香气成分中醛类物质的释放。萜类物质相对含量呈先升高后降低的趋势，醇类与酯类物质含量则是均呈现了下降趋势，结合醛类物质贮藏期间相对含量先降低后升高，推测醛类物质与萜类醇类、酯类物质在贮藏期间存在一定的代谢转化。酯类物质通常为有利香气成分[22]，而贮藏期间冰温1组、冰温2组和相温组蓝莓香气成分中酯类含量高于CK组，且在60 d时仅相温组果实中含0.94%的酯类物质，其余组别果实中均未检出酯类物质，说明冰温贮藏和相温贮藏可一定程度上延缓蓝莓贮藏期间香气成分中酯类物质的减少，且相温贮藏的效果最好。

此外，从表6可以看出贮藏后的CK组与冰温1组的蓝莓所检出的香气成分种类数相同，均检出30种香气成分，其中醛类5种，萜类9种，醇类5种，酯类3种，其他类别8种，主要香气成分按相对含量排序为2-己烯醛、芳樟醇、桉叶油醇等。冰温2组的蓝莓共检出29种香气成分，其中醛类4种，萜类9种，醇类5种，酯类3种，其他类别8种，主要香气成分按相对含量排序为2-己烯醛、芳樟醇、桉叶油醇、α-松油醇等。相温组的蓝莓共检出30种香气成分，其中醛类4种，萜类9种，醇类5种，酯类4种，其他类别8种，主要香气成分按相对含量排序为2-己烯醛、芳樟醇、桉叶油醇、α-松油醇等。以上结果表明，四组蓝莓之间香气成分种类的差异主要体现在醛类和酯类上，冰温2组和相温组的蓝莓醛类物质更少，差距在于苯甲醛这种物质，相温贮藏的蓝莓酯类物质更多，说明相温贮藏可以抑制蓝莓苯甲醛的生成，促进酯类物质的释放。

表6 不同贮藏环境下蓝莓的香气成分Table 6 Aroma composition of blueberries in different storage environments

续表6

对香气成分进行具体分析，从表6可以看出，2-己烯醛（27.93%～59.54%）是蓝莓最主要的香气成分，其有浓郁的绿叶清香和果香[23]。苯甲醛有苦杏仁味[24]，其仅在CK组蓝莓贮藏第45 d及60 d和冰温1组蓝莓贮藏第60 d时出现，推测苯甲醛是蓝莓成熟衰老时出现的香气成分。萜类物质也是蓝莓重要的呈香物质，贮藏期间萜类物质呈先升高后降低的趋势，所检测出的萜类物质包括芳樟醇（8.79%～29.09%，浓青带甜的木青气息[25]）、桉叶油醇（3.02%～5.38%，樟脑气息和清凉的草药味道）、β-蒎烯（1.73%～4.23%，树脂和松脂香气）、香叶醇（0.69%～3.77%，玫瑰花香[26]）、罗勒烯（0.45%～2.50%，草香和花香）、萜品油烯（0.35%～1.68%，柠檬香味）、橙花醇（0.30%～1.06%，玫瑰花香[26]）、柠檬醛（0.45%～1.24%，浓郁柠檬香味[23]）、α-松油醇（0.61%～6.73%，紫丁香花香）。总体来说，除了具有有利香气的酯类以外，有新鲜植物和水果香气的醛类物质[27]，具有芬芳香味的各种萜类物质等构成了蓝莓的香气成分，且综合前述香气成分分析结果来看，冰温贮藏和相温贮藏均有利于蓝莓贮藏期间香气成分的释放。

3 结论

3.1 蓝莓是目前广受消费者喜爱的一种浆果，市场需求量不断扩大。通过控制温度来对果蔬进行保鲜是目前常用的一种处理方式，精准温度控制技术是基于传统低温冷藏提出的新型保鲜技术，其所包括的冰温贮藏和相温贮藏环境温度更低，温度波动更小，且其中相温贮藏技术对温度的控制更为精准，而通过使用蓄冷剂和精准温控箱来模拟冰温贮藏和相温贮藏的环境，则可大大降低保鲜成本，更利于推广使用。

3.2 本实验分别采用冰温贮藏和相温贮藏对蓝莓进行保鲜，通过对上述图表数据的分析可以看出，不同贮藏环境对蓝莓的贮藏品质有不同的影响，精准温度控制后箱体内部温度低于0 ℃以下，温度波动保持在0.1 ℃以内，冰温贮藏和相温贮藏均具有显著延长蓝莓果实贮藏期（有效延长至45 d）及提高果实贮藏品质的作用，能延缓蓝莓色泽的变化及果实软化。贮藏60 d后，相温组蓝莓的好果率为79.54%，软果率仅为17.87%，风味指数和果霜覆盖指数均在70%以上，ΔE低于2，L值达27.03，硬度为3.35 kgf，可溶性固形物含量、可滴定酸含量、Vc含量、花青素含量分别为10.08%、0.62%、41.49 mg/100 g、62.51 mg/100 g。此外，从挥发性物质的检测结果中可以得到，蓝莓的主要香气成分由2-己烯醛（浓郁的绿叶清香和果香）、芳樟醇（浓青带甜的木青气息）、桉叶油醇（樟脑气息和清凉的草药味道）、β-蒎烯（树脂和松脂香气）、香叶醇（玫瑰花香）、罗勒烯（草香和花香）、萜品油烯（柠檬香味）、橙花醇（玫瑰花香）、柠檬醛（浓郁柠檬香味）、α-松油醇（紫丁香花香）等物质所构成，而相温贮藏更有利于蓝莓香气成分的释放。经主成分分析后可得出，对于维持蓝莓贮藏品质的效果排序为：相温组＞冰温2组＞冰温1组＞CK组，说明相温贮藏对蓝莓的保鲜效果最好，其可使蓝莓贮藏45 d后好果率保持在85%以上，且精准温控箱模拟的冰温贮藏环境优于蓄冷剂所模拟的冰温贮藏环境，而本实验所使用的蓄冷剂的量与果实的质量比为3:8，可能是因为蓄冷剂的添加量较少，引入冷源的量不充足，若能考虑加大蓄冷剂的使用量或许能带来更好的保鲜效果，因此在采用添加蓄冷剂的方式模拟冰温贮藏环境时，蓄冷剂的使用量与果实的质量比将是一个研究方向。