高氧处理对鲜切苹果贮藏特性的影响

孟一，孟祥宇，张玉华*，陈东杰，孙崇德

1. 国家农产品现代物流工程技术研究中心（济南 250103）；2. 山东商业职业技术学院山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室（济南 250103）；3. 山东省单县市场监督管理局（单县 274300）；4. 浙江大学园艺产品冷链物流工艺与装备国家地方联合工程实验室（杭州 310058）

鲜切果蔬具有自然、新鲜、营养、方便等特点，越来越受到消费者青睐。随着生活水平的提高和生活节奏的加快，鲜切果蔬的需求不断增加，推动鲜切产业的迅速发展。然而，相较于完整的新鲜果蔬，鲜切产品因去皮、切分、清洗等加工处理，导致其代谢旺盛、衰老加速、营养损失、组织变色、风味下降和微生物侵染等，因而感官品质下降，货架期缩短，安全性受到影响，这些问题在很大程度上限制了鲜切产品的推广和鲜切产业发展。因此，研发安全、简便、有效的鲜切果蔬保鲜技术是迫切需要解决的重要课题。

高氧处理（21%～100% O2）是近年来得到发展的新型果蔬保鲜技术。1996年Day[1]首次将高氧技术应用于果蔬保鲜，此后开展的相关研究发现经高氧处理的果蔬，微生物生长受到抑制[2]，呼吸作用降低，乙烯合成减少[3-4]，组织褐变减缓[5-6]。高氧处理还可一定程度上避免传统气调低O2、高CO2对果蔬的伤害，减少乙醛、乙醇等异味物质生成[7]。果蔬高氧处理方法包括高氧气调贮藏和高氧短时预处理，其中对高氧气调贮藏的研究较为广泛，在杏、草莓、桑葚、番茄、龙眼、去核长枣等果蔬保鲜中取得较好效果。高氧短时预处理是先将果蔬进行高浓度氧气短时间处理，在非高氧环境中贮藏。与高氧气调贮藏相比，高氧短时预处理操作更简便，实用性更强[8]。对鲜切果蔬而言，高氧短时预处理可以在切分前或切分后进行，李琪[9]将苹果切分后用100% O2分别处理2，4和6 h，真空包装后于0 ℃下贮藏，结果表明100% O2处理4 h后可以显著抑制鲜切苹果褐变、VC下降、丙二醛（malondialdehyde，MDA）积累及菌落总数增加。Liu等[10]将完整马铃薯分别于21%，60%和80% O2中处理20 min，去皮、切块后在4 ℃下保存8 d。结果表明，80% O2预处理20 min通过抑制多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性和MDA积累，维持细胞完整性，具有明显的抗褐变作用。

高氧短时预处理对鲜切果蔬贮藏品质的影响缺少系统研究。试验分别在苹果鲜切加工前后进行短时高氧处理，贮藏期间定期测定生理指标与品质指标，旨在探索高氧处理在鲜切苹果保鲜中应用的可能性，为高氧处理技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

富士苹果（购于山东省烟台市，于0～1 ℃下预冷，选取大小、成熟度一致，无腐烂、挤压伤和病虫害的苹果备用）。

邻苯二酚、三氯乙酸、愈创木酚、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮（均为分析纯，天津市大茂化学试剂厂）。

所用的乐扣盒、果蔬保鲜盒、保鲜膜均为食品级聚乙烯材料。

1.2 仪器与设备

T9型紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；D-78532型高速冷冻离心机（德国Hettich科学仪器公司）；DK-4100型便携式顶空气体分析仪（丹麦PBI公司）；ATAGO型糖度计（日本ATAGO株式会社）。

1.3 试验方法

1.3.1 切分前高氧处理方法

将完整苹果置于乐扣盒中，盒内充入O2，用气体分析仪测定盒内O2体积分数，每天补充O2，使其保持较为恒定的体积分数，于0～1 ℃下处理一定时间，对照组用空气代替（表1）。高氧处理后，将苹果清洗、去皮，切分为均匀的块状。置于果蔬保鲜盒内，用保鲜膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相对湿度下贮藏，每3 d取样检测。

表1 切分前高氧处理分组

1.3.2 切分后高氧处理方法

将苹果清洗、去皮，切分为均匀的块状。置于果蔬保鲜盒内，将保鲜盒置于乐扣盒中，乐扣盒封盖、充氧。用气体分析仪测定盒内O2体积分数，使O2体积分数始终保持在95%～100%（V/V），于0～1 ℃下分别处理12，24和36 h，以空气处理组为对照。处理结束后，取出保鲜盒，用保鲜膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相对湿度下贮藏，每3 d取样检测。

1.3.3 呼吸速率测定方法

称取500 g鲜切苹果，置于5 L磨口试剂瓶中，密封1 h后，用气体分析仪测定瓶中的CO2浓度[20]，以单位时间单位质量鲜切苹果释放CO2的量表示呼吸速率，单位为mg/（g·h）。

1.3.4 褐变度测定方法

取10 g样品，加入90 mL冷却蒸馏水，混合匀浆，于0 ℃、5 000 r/min下离心20 min，取上清液于室温下测定410 nm处的吸光度（A410nm）[11]，结果以10A410nm表示。

1.3.5 PPO活性测定方法

采用邻苯二酚法，参考曹健康等[12]的方法测定。

1.3.6 POD活性测定方法

采用愈创木酚法，参考曹健康等[12]的方法测定。

1.3.7 MDA含量测定方法

采用硫代巴比妥酸法，参考曹健康等[12]的方法测定。

1.3.8 感官评价方法

由10名品评员分别对鲜切苹果的外观形态、色泽、滋气味和腐烂程度进行打分，评分标准如表2所示。结果用4个指标的平均值之和表示。

表2 鲜切苹果感官评分标准

1.3.9 SSC测定方法

采用折光法，利用手持式糖度计进行测定。

1.3.10 数据处理

2 结果与分析

2.1 高氧处理对鲜切苹果呼吸作用的影响

切分前、后高氧处理鲜切苹果呼吸速率的变化分别如图1所示。2种方法处理的鲜切苹果在贮藏过程中呼吸速率变化趋势一致，开始时呼吸速率不断升高，对照组第9天时达最高值，高氧处理组第12天达最高值，且呼吸峰值低于对照组，而后呼吸速率逐渐降低，高氧处理组间呼吸速率无显著差异，表明高氧处理使鲜切苹果的呼吸高峰延迟，呼吸速率降低。Lu等[13]采用纯氧短期前处理苹果，加工成的苹果片在低氧贮藏期间，呼吸速率显著低于对照，表明高氧短期前处理对呼吸速率产生后续抑制作用。关于高氧对呼吸作用的抑制机理，学者们有不同观点，有认为高氧抑制三羧酸循环中柠檬酸向酮戊二酸的转化[14]；有认为高氧抑制琥珀酸向延胡索酸的转化[15]；还有认为O2浓度超过呼吸链末端氧化酶饱和浓度时，O2对呼吸速率起负反馈抑制[16]。总之，高氧对果蔬呼吸作用的抑制是由于其抑制三羧酸循环中某些酶的活性。

图1 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间呼吸速率变化

2.2 高氧处理对鲜切苹果褐变度的影响

鲜切加工过程破坏果蔬细胞膜，打破酶与底物区域化分布的平衡状态，使得酶被释放并聚集在切片表面[17]，同时切分使得植物体产生较多次生代谢物[18]和活性氧[19]。因此，鲜切果蔬极易发生酶促褐变。高氧处理鲜切苹果贮藏过程中褐变度变化如图2所示。各处理组褐变度随贮藏时间延长而增加，贮藏后期增幅较前期大。贮藏后期高氧处理组褐变度明显低于对照组（p＜0.05），切分前95%～100% O2处理14 d与切分后95%～100% O2处理组24 h抑制褐变效果较显著。

图2 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间褐变度变化

2.3 高氧处理对鲜切苹果PPO活性的影响

贮藏期间，鲜切苹果PPO活性呈先上升后下降趋势。贮藏前期，高氧处理组与对照组PPO活性差异不显著。贮藏至第6天后，切分前高氧处理组PPO活性显著低于对照组（p＜0.05），氧气体积分数与处理时间对PPO活性影响不显著。第9天后，切分后高氧处理组PPO活性显著低于对照组（p＜0.05），且高氧处理组间无显著差异。正常情况下PPO和酚类底物在果蔬体内呈区域性分布，两者不会接触，果蔬组织被切分后，细胞膜破裂，两者接触发生相互作用，导致酶促褐变的发生[16]。Deng等[20]认为，高氧处理较好地保持果蔬组织膜的完整性，减少PPO和酚类底物的接触机会，因而降低褐变程度。

图3 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间PPO活性变化

2.4 高氧处理对鲜切苹果POD活性的影响

经高氧处理的鲜切苹果贮藏期间POD活性变化如图4所示，呈先上升后下降的变化趋势。切分前高氧处理组POD活性明显低于对照组（p＜0.05），O2体积分数与处理时间对酶活性的影响不大。切分后高氧处理组贮藏9 d后POD活性低于对照组（p＜0.05），高氧处理组间无显著差异。董玉玮等[21]研究气调包装绿芦笋POD的变化，采用80% O2+20% CO2包装的绿芦笋POD活性低于空气包装组，且POD基因相对表达水平始终低于空气包装组。Li等[22]认为高氧有助于降低果蔬氧化应激作用，进而降低POD活性。

图4 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间POD活性变化

2.5 高氧处理对鲜切苹果MDA含量的影响

MDA是细胞膜脂过氧化的产物，其含量与果蔬细胞膜损害和组织衰老程度有关[23]。MDA含量越高，说明细胞膜遭受的破坏越严重，果蔬的衰败程度越高。由图5可知：各处理组MDA含量随鲜切苹果贮藏期延长而增加，高氧处理组MDA含量较对照组低（p＜0.05），说明高氧处理可以抑制鲜切苹果膜脂过氧化，降低膜的损伤和破坏，起到延缓鲜切苹果衰老的作用。其中，切分前高氧处理中，95%～100%O2处理14 d组MDA含量最低；切分后高氧处理中，95%～100% O2处理24 h组MDA含量最低。

图5 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间MDA含量的变化

2.6 高氧处理对鲜切苹果感官评价的影响

鲜切苹果贮藏期间其感官评分结果如图6所示。试验各组感官评分逐渐下降，高氧处理使感官评分下降缓慢（p＜0.05）。切分前高氧处理组中，95%～100% O2预处理14 d组评分最高。切分后高氧处理组中，前6 d各处理组无显著差异，此后95%～100% O2预处理24 h组感官评分下降最慢。

图6 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间感官评分变化

2.7 高氧处理对鲜切苹果SSC的影响

鲜切苹果在贮藏期间SSC呈先上升后下降的变化趋势，如图7所示。切分前和切分后高氧处理组与对照组间均无显著差异（p＞0.05），表明高氧处理对鲜切苹果贮藏期间SSC无显著影响。

图7 经高氧处理的鲜切苹果在贮藏期间SSC变化

3 结论

高氧处理推迟鲜切苹果的呼吸高峰，降低呼吸速率，抑制褐变，降低PPO与POD活性，抑制膜脂过氧化物MDA积累，减缓感官品质下降。其中，切分前95%～100% O2处理14 d与切分后95%～100% O2处理24 h作用效果最显著。高氧处理对SSC无显著影响。高氧处理方法简单、成本低廉，避免化学保鲜法带来的安全隐患，是一种绿色、安全、高效的保鲜方法，应用前景广，试验结果为高氧处理在鲜切果蔬保鲜中应用提供理论支持。然而，高氧处理的作用机制尚不清楚，适合高氧处理的果蔬品种，氧气适用浓度范围及高氧处理的影响因素等相关研究较少。深入探究上述问题，有利于推动高氧处理在鲜切果蔬中的应用。