水杨酸结合气调保鲜对宁夏枸杞贮藏品质的影响

向文娟，王孝雯，孙大文,*

（1.华南理工大学食品科学与工程学院，广东 广州 510641；2.华南理工大学现代食品工程研究中心，广东 广州 510006；3.广东省冷链食品智能感知与过程控制工程技术研究中心，广东省农产品智能冷链物流设备工程实验室，广东 广州 510006）

枸杞（Lycium barbarum）是一种颇负盛名的传统药食同源果实，富含枸杞多糖、多酚、类胡萝卜素等营养物质[1-2]。枸杞表皮脆弱，富含水分，因此极易遭受机械损伤和发生腐败变质[3]。枸杞在常温下的货架期为2～3 d，在最佳贮藏温度0～1 ℃下能保存7～14 d，故市面上80%的枸杞以干果形式销售。但在干制过程中，枸杞中的营养物质会大量损失，枸杞鲜果特有的风味会发生改变，并消耗能量。因此寻找一种有效的枸杞保鲜方法对于枸杞产业的发展十分重要。气调包装（modified atmosphere packaging，MAP）通过调节初始气体环境或自身呼吸作用改变气体环境组分，有效抑制呼吸作用，从而实现果蔬保鲜，受到国内外学者的关注，已广泛应用于桃子、枇杷和绿芦笋等果蔬[4-6]。虽然MAP能通过抑制呼吸作用降低植物机体生理生化反应，减少内部营养物质消耗，从而延长贮藏期。但研究发现，气体环境中氧气含量迅速降低会造成能量供应不足，从而影响机体的氧化还原状态，进而引起抗氧化物质的高消耗，降低贮藏品质[6]。水杨酸（salicylic acid，SA）是一类广泛存在于植物体内的植物激素，不仅能激活抗氰呼吸途径来调节机体能量状态，还能增加植物机体内抗氧化物质的含量，提高抗氧化能力[7]。目前已有较多将SA应用于浆果和蔬菜等采后贮藏，通过增强抗氧化能力来平衡机体的氧化还原状态，从而维持果蔬较好品质的研究[8-9]。因此，通过SA结合MAP有望实现降低果蔬呼吸作用的同时维持果蔬机体的高抗氧化能力，缓解氧气含量迅速降低引起的果蔬机体氧化还原状态失衡和氧胁迫。目前鲜有应用SA结合MAP贮藏枸杞的报道。因此，本研究采用SA结合MAP贮藏枸杞，探究枸杞贮藏品质变化，并利用主成分分析（principal component analysis，PCA）判断不同指标对枸杞贮藏品质的贡献和不同处理方法对枸杞贮藏稳定性的影响，以期为该复合方法应用于其他易腐食品保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

成熟的宁夏枸杞（‘宁杞5号’，可溶性固形物质量分数20.0%～22.0%，红色面积占比大于80%）采摘于宁夏中卫，在冷链条件下（（4.0±3.0）℃）24 h内运输到实验室，暂时贮藏在0～1 ℃、相对湿度（relative humidity，RH）（93.0±3.0）%的生化培养箱内，并立即挑选分级进行后续实验。

食品级聚丙烯气调盒 温州利强包装机械有限公司；气调保鲜膜（厚度30 μm、氧气透过率24 mL/（m2gd）、水蒸气透过率8.0 g/（m2gd）） 东莞毕玛时奇妙包装有限公司。

水杨酸（分析纯） 上海麦克林生化科技有限公司；植物交替氧化酶（alternative oxidase，AOX）酶联免疫分析试剂盒 上海江莱生物科技有限公司；丙二醛（malondialdehyde，MDA）试剂盒 南京建成生物工程研究所；抗坏血酸（ascorbic acid，AsA）试纸条德国默克公司；愈创木酚（生化试剂） 阿拉丁试剂（上海）有限公司；其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

CheckMate 3离线气体分析仪 丹麦Dansensor公司；气调包装机 佛山市速科机械有限公司；LRH-70生化培养箱 上海一恒科学仪器有限公司；HH-2数显恒温水浴锅 常州澳华仪器有限公司；BSA224S分析天平赛多利斯（北京）科学仪器有限公司；SpectraMax i3多功能酶标仪 美谷分子仪器（上海）有限公司；Tissuelyser-24多样品组织研磨仪 上海净信实业发展有限公司；DW-86L578S医用低温保存箱 青岛海尔生物医疗股份有限公司；H2050R台式高速冷冻离心机湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；PAL-1便携式数显折射计 日本爱拓公司；FT-02手持硬度计 意大利TR公司；RQflex®20反射仪 德国默克公司；CR-400色差仪日本柯美尼卡达能公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

将枸杞分为4 组，每组进行4 次平行实验，每次平行实验所用枸杞质量为（32.0±2.0）g（约35 颗）。第1组为SA处理组（SA组），将枸杞在2.0 mmol/L SA中浸泡6 min；第2组为MAP处理组（MAP组），将枸杞在蒸馏水中浸泡6 min，包装在气调盒内，盒内初始空气组成为21.0% O2、0.0% CO2和79.0% N2；第3组为复合处理组（SA＋MAP组），先将枸杞在2.0 mmol/L SA中浸泡6 min，再包装在气调盒内，盒内气体比例与MAP组相同；第4组为对照组，将枸杞在蒸馏水中浸泡6 min。样品处理好后，将4 组样品同时贮藏在（7.0±0.5）℃、RH（93.0±3.0）%的生化培养箱中。从第0天起，每4 d随机选取枸杞进行指标测定，并将剩余枸杞用液氮速冻，磨粉后保存在－80 ℃冰箱中备用。

1.3.2 腐败指数测定

参考Shu Pan等[10]的方法测定腐败指数。根据果实表面皱缩腐烂面积将腐败分为6 个等级：0级代表果实饱满无腐烂特征；1级表示果实轻微腐烂，皱缩腐烂面积比例0～20%；2级表示果实轻度腐烂，皱缩腐烂面积比例20%～40%；3级表示果实中度腐烂，皱缩腐烂面积40%～60%；4级表示果实重度腐烂，皱缩腐烂面积60%～80%；5级表示果实完全腐烂，皱缩腐烂面积大于80%。按公式（1）计算腐败指数。

1.3.3 呼吸速率测定

参考Wang等[11]的方法测定呼吸速率。将枸杞封闭在不透气袋内，在（7.0±0.5）℃黑暗条件下放置3 h，测定袋内O2和CO2体积分数变化。呼吸速率按公式（2）计算。

式中：m为袋内枸杞质量/kg；t为呼吸时间/h；n为袋内空气的物质的量/mol；P0为初始O2体积分数/%；Pt为结束时O2体积分数/%。

1.3.4 质量损失率测定

采用称量法[12]测定质量损失率，分别测定枸杞贮藏前（m0/g）和贮藏后（m1/g）的质量，按公式（3）计算质量损失率。

1.3.5 颜色测定

选择每个果实中部3 个不同的点测定颜色，记录亮度L*值、红绿度a*值、黄蓝度b*值，并按公式（4）、（5）分别计算色调角h和总色差ΔE。

1.3.6 硬度测定

采用FT-02手持硬度计测定果实硬度，探针直径为6 mm，深度为5 mm。

1.3.7 可溶性固形物质量分数测定

将枸杞挤压成汁，用PAL-1便携式数显折射计测定可溶性固形物（total soluble solids，TSS）质量分数。

1.3.8 抗坏血酸含量测定

取0.300 g枸杞粉末，加入1 mL 2.5 g/100 mL的偏磷酸溶液，充分混匀，在4 ℃下以5 521hg离心3 min，取上清液，用RQflex®20反射仪测定抗坏血酸（ascorbic acid，AsA）含量。AsA标准曲线方程为y＝1.089 4x－12.169（R2＝0.998 6）。

1.3.9 丙二醛含量测定

参照耿艺[13]的方法测定丙二醛含量。

1.3.10 过氧化物酶活力测定

参考刘萍等[14]的方法，采用愈创木酚法测定过氧化物酶（peroxidase，POD）活力。称取0.500 g枸杞粉末，加入1.0 mL 0.05 mol/L pH 7.4的磷酸缓冲液，充分混匀，4 ℃、5 521hg离心25 min，上清液即为待测酶液。以缓冲液作参比调零，470 nm波长处测定酶液吸光度，每1 min记录1 次数据，记录4 min。以每克鲜组织每分钟470 nm波长处吸光度变化0.01为1 个POD活力单位（U），根据公式（5）计算POD活力。

式中：ΔA470 nm为470 nm波长处反应时间内吸光度的变化；Vt为提取酶液总体积/mL；m为枸杞粉末质量/g；Vs为测定时所用酶液体积/mL；t为反应时间/min。

1.3.11 交替氧化酶活力测定

AOX活力测定采用酶联免疫分析试剂盒测定[15]，结果以蛋白质量计。

1.4 数据统计与分析

采用SPSS 25.0软件进行结果计算与分析，结果以平均值±标准偏差表示，采用t检验对结果进行显著性分析，P＜0.05表示差异显著，用Graphpad Prism 9.0软件绘图。采用SPSS 25.0软件进行主成分分析，采用Kaiser-Meyer-Olkin（KMO）检验和Bartlett’s检验判断数据结构合理性，并用Origin 8.5软件绘图。

2 结果与分析

2.1 水杨酸结合气调包装对枸杞贮藏品质的影响

2.1.1 对物理指标的影响

质量损失率、硬度、腐败指数和颜色是判断枸杞贮藏品质变化最重要的指标。由图1A、B可知，贮藏期内，4 组枸杞的质量损失率和腐败指数均呈上升趋势，对照组和SA组枸杞的质量损失率和腐败指数显著高于MAP组和SA＋MAP组枸杞（P＜0.05）。表明MAP更能有效控制枸杞质量损失和腐败，SA作用较微弱，可能是由于控制气体浓度能有效抑制呼吸作用与微生物生长，同时MAP膜能减少水分耗散，而SA作为胁迫应激激素在空气状态下对呼吸作用的抑制作用不显著[16]。由图1C可知，贮藏期内4 组枸杞硬度呈下降趋势，表明随贮藏期延长，果实软化加剧。但MAP组和SA＋MAP组枸杞具有更高的硬度，表明MAP能有效缓解果实软化，这可能与MAP能有效控制呼吸作用，减缓枸杞体内生化反应活动，进而延缓果实成熟与营养物质降解等相关，与Castellanos等[16]的研究结果相符。贮藏第28天时，对照组与SA组硬度出现显著性差异（P＜0.05），说明SA能有效缓解贮藏后期果实软化，可能与SA能延缓采后生理生化反应、抑制相关酶活性，从而减少纤维素和果胶等降解相关[17]。

图1 不同处理对枸杞贮藏期间质量损失率（A）、腐败指数（B）和硬度（C）的影响Fig. 1 Effect of SA and/or MAP on mass loss (A), decay index (B) and firmness (C) of goji berries during storage

由表1可知，各组枸杞L*、a*、b*值和h贮藏期间呈下降趋势，ΔE呈上升趋势，表明各组枸杞均出现颜色劣变。贮藏28 d时，SA＋MAP组ΔE为7.0±1.4，SA组为14.4±2.4，MAP组为15.1±0.5，对照组为18.2±2.7，SA＋MAP组ΔE低于其他3 个组，SA组和MAP组低于对照组，表明SA和MAP对维持颜色均有效。这可能是因为SA和MAP均能延缓采后生理生化反应，减少枸杞体内的类胡萝卜色素的降解，且能激活抗氧化酶活性[16-17]，但SA＋MAP处理对维持颜色效果最好，表明SA和MAP对于维持新鲜色泽有协同作用。由图2可知，贮藏28 d后，SA＋MAP组枸杞果形饱满，腐败情况更轻微，颜色更鲜亮，表明复合处理对于枸杞外观保持的效果最佳，与表1结果一致。

图2 不同处理组枸杞贮藏28 d外观图Fig. 2 Effect of SA and/or MAP on apperance of goji beries stored for 28 days

2.1.2 对代谢产物的影响

果蔬的TSS质量分数与果实成熟状况[18]和水分含量有关。MDA是膜脂质过氧化的主要产物，含量越低表示组织受氧化损伤程度越小[19]。AsA是机体抗氧化体系的主要成分，含量越高，表明抗氧化能力越强[6]。由图3A、B可知，贮藏28 d时，4 组枸杞中TSS质量分数和MDA含量由高到低依次为对照组＞SA组＞MAP组＞SA＋MAP组（P＜0.05），表明SA和MAP能抑制枸杞成熟和氧化损伤，且复合处理效果最佳。这与Belay[20]、Giménez[21]等报道的SA和MAP能延缓果实成熟的结论相符，也验证了Ge Wanying等[22]研究发现SA能抑制MDA生成的结论。由于贮藏过程中，与MAP组相比，SA组的质量损失率更高，水分损失更严重，而TSS质量分数更低，说明SA抑制TSS质量分数上升主要是通过延缓枸杞果实成熟，而不是通过减少水分散失。

由图3C可知，MAP组和SA＋MAP组AsA含量显著低于对照组和SA组（P＜0.05），表明低氧环境促进枸杞中的AsA消耗，这与6% O2MAP贮藏下绿芦笋中AsA含量迅速降低的研究结果[6]相符合。贮藏前8 d，SA组和SA＋MAP组AsA含量分别显著高于对照组和MAP组，表明采后施用SA能有效降低AsA的氧化损失，维持较好的贮藏品质。贮藏前20 d，MAP组MDA含量高于SA组，与AsA含量结果共同证明低氧（MAP处理）不利于维持细胞完整性和抗氧化能力，与Yang Mingyi等[23]的研究结果一致。

图3 枸杞贮藏期间TSS质量分数（A）、MDA含量（B）和AsA含量（C）的变化Fig. 3 Effect of SA and/or MAP on TSS (A), MDA (B) and AsA (C)contents of goji berries during storage

2.1.3 对生理活动的影响

由图4A、B可知，SA＋MAP组O2消耗量和CO2生成量低于MAP组，表明SA能延缓枸杞的呼吸高峰，减少呼吸过程中的氧消耗；但是SA＋MAP组呼吸速率低于MAP组（图4C），说明SA激活了抗氰呼吸途径。有研究表明，抗氰呼吸可以提高果蔬的抗氧化能力，降低组织氧化损伤程度[8,24]，这可能是引起SA＋MAP组枸杞中AsA含量更高、MDA含量更低的原因。由图4C可知，从贮藏第4天起，MAP组和SA＋MAP组呼吸速率即显著低于对照组和SA组（P＜0.05），从第16天起，SA＋MAP组枸杞的呼吸速率显著低于MAP组（P＜0.05），是因为降低氧气浓度能迅速有效抑制呼吸速率[25]，且SA在低氧条件下对呼吸速率的抑制作用效果更好[26]。

图4 不同处理对枸杞贮藏期间气体成分和呼吸速率的影响Fig. 4 Effect of SA and/or MAP on gas composition inside package and respiration rate of goji berries during storage

POD是引起机体颜色和风味劣变的主要酶类之一[27]。AOX是植物体内参与能量代谢、氧化反应和防御反应的重要酶类，AOX活力提高代表植物体抵御外界不利条件的能力增强[28-29]。由图5可知，与对照组相比，SA、MAP和SA＋MAP组中POD活力上升的时间点往后推移，AOX的活力升高，表明SA、MAP和复合处理能增强机体抵御外界不利条件的能力，延缓贮藏期间枸杞的衰老腐败，与果实外观指标和代谢产物变化情况相符。与对照组相比，在贮藏前8 d，SA组AOX活力较高，之后迅速降低，表明SA能够在贮藏前期激活AOX活力，维持机体能量供应，提高机体抵御贮藏环境的能力，这与SA组相比对照组前8 d质量损失率、MDA含量增加、AsA含量降低程度更小等结果相符。但在贮藏后期，AOX活力开始下降，这可能是因为随着贮藏时间的延长，枸杞体内的氧化物含量不断增多，氧化胁迫增加，对AOX活力抑制作用增强[28-29]。而SA＋MAP组AOX活力始终保持在较高水平，表明复合处理能有效维持高活力AOX，有利于抵御不利条件，维持枸杞贮藏品质。

图5 枸杞贮藏期间POD活力（A）和AOX活力（B）变化Fig. 5 Effect of SA and/or MAP on peroxidase (A) and AOX (B)activities of goji berries during storage

2.2 PCA结果

为了综合分析物理指标、内部代谢产物和生理活动变化与枸杞贮藏品质的关系，引入PCA可视化与量化不同指标对于枸杞贮藏品质的贡献[30]。KMO值为0.623（大于0.6），Bartlett’s检验P＜0.001，表明PCA适用于本实验。如图6所示，提取特征值大于1的主成分（principal component，PC），共提取了3 个PC，累计贡献率占总方差89.78%，表明这3 个PC能解释89.78%的总信息[31-32]，其中PC1占48.34%，较能反映贮藏期枸杞品质情况。

为了清晰地看出不同指标在不同PC下的表现，将图6拆分为图7A～C。PC1正相关于质量损失率、TSS质量分数、MDA含量、腐败指数和ΔE，负相关于硬度和AOX活力。PC2正相关于a*值和b*值，负相关于POD活力。PC3正相关于呼吸速率和AsA含量。表明质量损失率、TSS质量分数、MDA含量、硬度、AOX活力、腐败指数和颜色等指标能较好反映枸杞贮藏期品质变化，因此，今后枸杞采后保鲜中可利用这些指标快速监测枸杞品质变化和简化检测程序。

图6 枸杞贮藏过程中不同指标主成分载荷图Fig. 6 Three-dimensional loading plot of principal component (PC) 1 versus PC2 versus PC3 for quality variables of stored goji berries

图7 枸杞贮藏过程中不同指标主成分投影图Fig. 7 Loading plots of different principal components

PCA不仅能可视化和量化不同指标对枸杞贮藏品质的贡献，还能反映不同处理下枸杞贮藏品质的稳定性。在PCA得分图中，数据落点越接近，表示其具有更接近的综合品质[31]。如图8所示，第28天时，4种处理的枸杞被分为了4 个大类，表明不同处理的枸杞经过贮藏后品质差异较大。其中SA＋MAP组离新鲜样品最接近，表明SA＋MAP组枸杞品质稳定性最好，特别是质量损失率、TSS质量分数、MDA含量、硬度、AOX活力、腐败指数和颜色在贮藏过程中变化最小。这证明复合处理从内部生理活动调节，到代谢产物，再到外部物理指标方面均能将枸杞保持在更接近新鲜枸杞的状态。

图8 不同处理枸杞PCA图Fig. 8 Three-dimensional score plot of PC1 versus PC2 versus PC3

3 结 论

在枸杞贮藏过程中，MAP对抑制质量损失、腐败及维持硬度效果明显，SA对维持低水平MDA及高水平AsA、AOX活力和颜色效果好，SA＋MAP能综合二者优势，更好地保持枸杞贮藏品质。SA＋MAP能提高枸杞内部AOX活力，抑制呼吸速率的同时减少AsA损失和MDA生成，延缓果实成熟，从而维持较低的质量损失率、腐败指数和较高的硬度与较好的颜色，呈现更好的贮藏品质。PCA结果表明，质量损失率、TSS质量分数、MDA含量、硬度、AOX活力、腐败指数和颜色等指标能较好地反映枸杞贮藏期品质变化，本实验可为今后枸杞贮藏保鲜品质监测和检测流程简化提供方向。