模拟运输振动对枸杞果实贮藏品质的影响

刘梦琪，董福佳，刘贵珊

（宁夏大学食品与葡萄酒学院，宁夏银川 750021）

枸杞子（L.）为茄科枸杞属，作 为一种药食同源性食物，富含枸杞多糖、多酚、类胡萝卜素、植物甾醇及其衍生物等，具有益肝明目、降血压、抗肿瘤、预防衰老等作用。鲜枸杞季节性强、难以保存，通常被加工成干果、果汁和果酒等。研究表明，加工致使果实大量营养物质和生物活性成分流失，功效降低，鲜食可以最大程度地保留枸杞的营养价值，具有较大市场潜力。由于鲜枸杞皮薄多汁的特性，在运输过程中受挤压、振动等因素的影响，极易发生品质劣变，较难实现远距离运输，限制了其作为新鲜水果的销售和可食用性。因此，有必要减少物流运输环节对果实造成的损伤，扩大鲜销面积，提高其商品价值。

运输中产生的机械振动是造成水果损伤的主要原因。起初表现为明显、肉眼可见的即时损伤，如表皮瘀伤、擦伤、磨损等。在酶的催化作用下，受损部位组织细胞结构被破坏、细胞组成成分降解、果实迅速软化，使鲜果生理代谢异常，品质劣变，不利于其贮藏和销售。近年来，机械损伤对水果生理品质影响的研究大多集中于哈密瓜、苹果、桃、柑橘、杏、橄榄、蓝莓、猕猴桃等，在鲜枸杞上还未有报道，并且越来越多的研究者聚焦于贮运过程中振动对果实生理及品质的影响。俞雅琼等发现机械振动在增加梨的呼吸强度的同时，也降低了纤维素酶和苯丙氨酸解氨酶的活性。刘华英等研究发现机械振动使杏果实软化，并加速营养物质的降解和成熟过程，进而影响杏的商业价值。许时星等研究认为，运输振动对蓝莓品质的影响逐渐积累，振动时间越久对品质的损伤越大，果实的衰老进程越快，具体表现为超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性上升。Lu等和Xu等研究表明，在运输过程中的振动或跌落冲击会对苹果造成严重损害，从而缩短水果的储存时间。大量研究结果表明减少机械振动对水果损伤和保持水果品质具有重要的现实意义，为发展和完善水果物流运输技术提供了科学依据。本文以‘宁杞7号’为实验材料，采用模拟运输振动的方法，通过设定不同振动时间，研究机械振动对枸杞果实采后生理及品质变化规律的影响，为减轻物流运输过程中的枸杞生理品质损伤提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

枸杞鲜果 于2021年7月23日采自宁夏中卫市中宁县，品种为‘宁杞7号’。采摘后纸箱包装，放置与水果比例为1:3的冰袋，立即装车运至实验室。挑选果实八九成熟、大小均一、无机械伤、果柄未脱落的枸杞作为试验材料；过氧化氢酶活性检测试剂盒、超氧化物歧化酶活性检测试剂盒、过氧化物酶活性试剂盒 北京市索莱宝科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮（Polyvinyl Pyrrolidone，PVP）、乙二胺四乙酸（Ethylene Diamine Tetraacetic Acid EDTA）、曲拉通 X-100（TritonX-100）、盐酸羟胺（Hydroxylamine Hydrochloride）、对氨基苯磺酸（4-Aminobenzenesulfonic Acid）、-萘胺（1-Naphthylamine）、亚硝酸钾（Potassium Nitrite） 分析纯，天津大茂化学试剂厂。

T6紫外可见分光光度计 上海市嘉标测试仪器有限公司；TA-XT plus质构仪 英国SMS公司；CM-2300 d便携式分光色差仪 日本柯尼卡-美能达；FA2004分析天平 上海市舜宇恒平科学仪器有限公司；DK-98-1电热恒温水浴锅 天津泰斯特有限公司；5804R高速冷冻离心机 湖南省湘仪离心机仪器有限公司；ZH-AS-100模拟运输振动试验台东莞市正航仪器设备有限公司；BCD-218D11N保鲜冰箱 海信容声冰箱有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 枸杞鲜果分装于24孔透明塑料盒中（10.5 cm×11 cm×4 cm，壁厚 1 mm，材质 PET），每盒200±5 g，包装盒内无障碍物，枸杞果实在包装盒中均匀分布。将分装好的样本随机分成五组，包括对照组（0 h）和振动处理组（4、8、12、16 h）每组 18 盒，装箱固定于模拟运输振动平台上，在振动频率3 Hz，4±1 ℃，93%±3% RH条件下进行模拟运输振动试验。模拟运输振动试验结束后，立即测定其品质指标，同时将剩余样品储存于4±1 ℃，93%±3% RH的保鲜冰箱中，每4 d取样一次，每组样品进行3次重复，贮藏期为20 d。

1.2.2 硬度测定 参考邓淑芳等的方法并略作改动。采用物性分析仪（即TA-XT plus质构仪），选取P/2N型号，直径2 mm的针形探头，以100 mm/min的速度压缩枸杞果实，穿透距离5 mm，触发力0.05 N，考虑其离散型，每组样品重复3次取平均值。

1.2.3 色差测定 枸杞鲜果颜色采用CM-2300 d型分光色差仪测定，每个果实沿赤道线部位选取三个点位测定取平均值，记录（亮度值）、（红绿值）和（黄蓝值）。每组样品进行3次重复取平均值作为测试结果。

1.2.4 超氧阴离子自由基含量测定 根据曹建康等的方法并略作修改，采用羟氧化法测定超氧阴离子自由基（O·）含量。称取5.0 g枸杞试样，加入5.0 mL pH7.8的50 mmol/L磷酸缓冲液（内含20 g/L PVP，1 mmol/L EDTA，0.3%（体积分数）TritonX-100）后冰浴匀浆，于 12000×g、4 ℃ 离心 20 min。取 1.0 mL上清液于试管中，加入1.0 mL 50 mmol/L pH7.8磷酸缓冲液和1.0 mL 1 mmol/L的盐酸羟胺溶液，摇匀后，25 ℃保温l h。取出加入1.0 mL 17 mmol/L对氨基苯磺酸溶液和1.0 mL 7 mmol/L-萘胺溶液，混匀后，25 ℃保温20 min进行显色反应。530 nm吸光度下，以亚硝酸钾做标准曲线，测定吸光度。超氧阴离子含量表示为每克鲜重果肉的超氧阴离子含量，即为nmol/g。亚硝酸钾标准曲线回归方程为：

式中：x为超氧阴离子的物质的量，nmol/g；y为吸光度值。

1.2.5 过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活力测定 过氧化氢酶（catalase，CAT）活力采用相应试剂盒进行测定。每克组织在反应体系中每分钟催化1 μmol HO降解定义为一个酶活力单位（U/g FW）。

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性检测采用相关试剂盒测定，并略作改动。进行粗酶提取后吸取上清液，向96孔板中添加45 μL的100 μmol/L EDTA-Na溶液、100 μL 的 750 μmol/L硝基蓝四氮唑溶液、3 μL的黄嘌呤氧化酶、18 μL样品和35 μL的130 mmol/L蛋氨酸溶液，其中对照管包含18 μL双蒸馏水。混合后，将样品在室温下培养30 min，并在560 nm处读取吸光度。

1.2.6 过氧化物酶活力测定 过氧化物酶（peroxidase，POD）活力采用相关试剂盒测定。操作步骤按照试剂盒说明书进行，反应终止后用分光光度计在470 nm波长下测定OD值。其活性定义为每克组织在每毫升反应体系中每分钟吸光值变化0.01为一个酶活力单位（U/g FW）。

1.3 数据处理

所有试验指标均平行测定3次。使用IBM SPSS 20.0和Microsoft Excel 2016软件进行统计分析。并对实验数据进行方差分析，使用最小显著性差异（LSD）法比较其平均值，使用Duncan多重比较分析显著性差异。并由Origin Pro 8.0绘制曲线，最终实验数值表示为平均值±标准差和值（＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 机械振动对枸杞果实贮藏期间生理及品质的影响

2.1.1 振动时间对枸杞果实贮藏期间硬度的影响硬度作为评价果实感官品质的重要指标。如图1所示，贮藏期间，硬度整体呈下降趋势，其中处理组较对照组加速枸杞果实硬度的下降。第0 d时，振动时间对果实硬度影响较小，差异不显著（0.05）；随着贮藏期的延长，第20 d时，与各处理组之间差异显著（＜0.05），经振动处理（4、8、12 和 16 h）的枸杞果实较对照组硬度分别下降了8.87%、20.80%、21.44%和29.77%。结果表明，受长时间振动应力的影响，枸杞果实的硬度在货架期后期迅速下降，分析原因可能是振动加速了枸杞果实纤维素、果胶等细胞壁成分的降解，细胞壁网格结构被破坏，使枸杞果实软化。张哲等观察到振动后葡萄的硬度在贮藏期明显下降，与本研究结果相似。

图1 不同振动时间对枸杞果实贮藏期间硬度的影响Fig.1 The effect of different vibration time on the hardness of Lycium barbarum fruit during storage

2.1.2 振动时间对枸杞果实贮藏期间色泽的影响色泽作为水果采后重要的外观品质参数之一，其光泽度、均匀度和深浅度关系到水果的商品价值，更直观地影响着消费者对水果成熟度和新鲜度的判断。由表1可知，在贮藏期间，各组枸杞果实L、a、b值总体呈下降趋势。

表1 不同振动时间对枸杞果实采后L*值、a*值和b*值的影响Table 1 Effects of different vibration time on L*, a* and b* values of Lycium barbarum fruit during storage

在贮藏第0 d和第4 d时，8和16 h振动处理组的a和b值均显著高于同期对照组（＜0.05），8 h 振动处理组的L值（在第0、4、8、20 d）均低于对照组；b值代表蓝黄程度，贮藏第8 d时，各处理组之间b值均无显著性差异（0.05）；在贮藏 12 d 时，12 h振动处理组的b 值与对照组相比显著降低（＜0.05）；贮藏 16 d 时，振动 8 h 处理组的a、b值较同期对照组显著降低（＜0.05）；亮度L值代表色彩由明到暗的特征，L值随贮藏时间的增加呈下降趋势，贮藏末期各组间L值均无显著差异（0.05），类似的结果在Sabir等的研究中发现，桃子的L值随储存时间的增加而降低且对照组高于振动组；整个贮藏期内枸杞果实的色泽值（L、a、b）均随着贮藏时间的增加而减小，呈波动趋势。造成该趋势的原因可能是由于贮藏期的延长使枸杞果实表皮出现褐变、黑点、霉变等，这使得枸杞表皮颜色不均一，很难精确测量，类似的情况在Dagdelen等的研究中也出现过。

2.1.3 不同振动时间对枸杞果实超氧阴离子含量的影响 超氧阴离子、过氧化氢等活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生是水果启动衰老的重要信号分子。在果实成熟期间，超氧阴离子的含量不断累积。如图2所示，O·的含量随着贮藏时间的延长而急剧增加，说明振动处理加速了超氧阴离子含量的增长。在贮藏初期，振动时间对枸杞果实O·含量的影响较小；而贮藏第20 d时，振动（4、8、12和16 h）胁迫下的枸杞果实O·含量分别达到726.45、720.65、789.49和854.17 nmol/g，与同期对照组相比，振动组（4、8、12和 16 h）O·含量分别增加了 6.1%、5.2%、15.3%和24.7%。说明随着贮藏时间的延长，振动时间显著促进了枸杞果实中O·含量的增加（＜0.05），其中O·的累积可能会导致细胞出现脂质过氧化现象，使细胞膜受损，加速枸杞果实的衰老。

图2 不同振动时间对枸杞果实贮藏期间超氧阴离子含量的影响Fig.2 The effect of different vibration time on the content of superoxide anion in Lycium barbarum fruit during storage

2.1.4 不同振动时间对枸杞果实CAT活性和SOD活性的影响 CAT是果实后熟衰老过程中的一种保护性酶，可以特异地清除超氧阴离子自由基和过氧化氢，从而减少对膜的损伤，达到延缓细胞的衰老进程。图3A和B显示了不同振动时间对枸杞果实贮藏过程中CAT和SOD活性的影响。由图3A可以看出，在贮藏期间，CAT活性呈先上升后下降的趋势，第12 d时酶活性达到峰值，振动组（4、8、12和16 h）和对照组（0 h）的 CAT活性分别为 397.76、399.342、404.31、429.17和 383.296 U/g，其中，振动组的CAT活性显著高于对照组（＜0.05），可以看出振动处理促进了CAT活性的上升，并随着振动时间的增长而增高，可能是枸杞果实中的CAT活性对运输振动敏感，振动促进了HO的积累，加剧了膜脂过氧化，从而诱导CAT活性增大。但随着贮藏期的延长，HO的累积量达到较高水平，当积累量达到一定程度未及时清除，可能会抑制CAT的活性，故在第12 d后开始逐渐下降，这与Xu等对蓝莓的研究结果相似。

图3 不同振动时间对枸杞果实贮藏期间过氧化氢酶（A）和超氧化物歧化酶（B）的影响Fig.3 The effect of different vibration time on catalase (A) and superoxide dismutase (B) during storage of Lycium barbarum fruit

SOD是生物体内最重要的抗氧化酶之一，是细胞防御ROS毒害作用的第一道防线。由图3B所示，对照和振动处理组的枸杞果实SOD酶活性在贮藏前期迅速增加，而后随着贮藏期的延长逐渐降低。这可能是因为SOD作为一种诱导酶，因采后环境变化，氧化应激导致ROS的产生刺激了SOD活性的增强以抵御水果组织的氧化损伤；而贮藏中后期，有害物质的累积和ROS的清除使得SOD活性逐渐降低。振动处理提升了整个贮藏期SOD的活性，同一贮藏期内，除第4 d和第8 d，对照组和振动处理组枸杞果实的SOD活性均存在显著差异（＜0.05）。在第4 d时，经振动处理4、8、12和16 h的SOD活性为 137.68、135.82、151.87和 153.43 U/g，较同期对照组（0 h）分别增加了10.0%、8.5%、21.3%、22.6%。第4 d后，SOD活性逐渐下降，即使在贮藏末期，振动处理组（4、8、12和16 h）的SOD活性仍显著高于对照组（＜0.05），特别是第20 d时振动16 h的SOD活性是同期对照组的2.6倍，达到了111.79 U/g。

2.1.5 不同振动时间对枸杞果实POD活性的影响POD作为过氧化物的清除剂，当植物受到逆境胁迫，如机械振动、挤压或碰撞时，可以防止植物细胞的过氧化。图4表明，贮藏前期，活性氧的产生促进细胞膜脂过氧化，诱发自由基链式反应，使枸杞果实的POD活性升高。贮藏中后期，振动处理在提高POD清除自由基能力的同时，一定程度破坏了细胞膜的完整性，加速枸杞衰老进程，在第8 d以后POD活性逐渐降低。前两个贮藏期内，枸杞果实POD活性随着振动时间的延长而迅速增多，第8 d时振动组POD活性达到峰值，较对照组有显著性差异（＜0.05），含量分别是 181.66、201.73、212.52、222.80、244.54 U/g。与陈豫等的实验结论相同，与对照组相比振动应力促进POD活性增强，长时间振动对果实造成的机械损伤较严重。

图4 不同振动时间对枸杞果实贮藏期间过氧化物酶的影响Fig.4 The effect of different vibration time on peroxidase during storage of Lycium barbarum fruit

2.1.6 枸杞果实贮藏期间生理品质指标相关性分析在果实硬度、色泽、O·含量和酶活性的相关性分析中，皮尔逊相关系数作为衡量变量之间的线性关系。表2显示了枸杞果实生理品质之间的相关性情况。枸杞果实的色泽（L、a、b）与 O·和 CAT 均呈极显著负相关关系（＜0.01），这可能是由于振动加速了ROS的生成，使O·含量增多，大量类胡萝卜素与ROS反应，导致枸杞果实内部类胡萝卜素的降低，从而使枸杞果实的色泽值降低。果实硬度与色泽（L、a、b）间的相关系数分别是 0.739、0.690和 0.600，并且呈现出极显著（＜0.01）水平，此外，硬度还与 O·、CAT和 POD间呈现极显著相关（＜0.01），但与 SOD 之间相关性不显著（＞0.05）。由此看出，色泽、硬度、活性氧及相关酶之间有密切的联系，O·、CAT、POD的活性水平可能促进枸杞采后色泽与硬度的变化，这更利于监测枸杞果实采后运输及贮藏期间品质的变化。

表2 枸杞果实采后不同参数的皮尔逊相关系数Table 2 Pearson correlation coefficient of different parameters of Lycium barbarum fruit after harvest

3 结论

本文研究了运输振动对枸杞果实采后贮藏品质变化的影响。机械振动导致枸杞果实产生振动损伤，受损部位细胞结构被破坏、超氧阴离子大量积累，造成枸杞果实整体发生变色、软化等现象，相关性分析显示O·、CAT和POD等指标能体现出贮藏期间枸杞果实色泽、硬度变化与相关酶活性含量紧密相关。结果表明，与对照组的枸杞果实相比，振动处理会降低枸杞的硬度和色泽值，而对超氧阴离子含量、过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性起促进作用，加速了枸杞果实贮藏期间品质的劣变，其中，16 h的振动处理对枸杞果实的品质影响最显著。因此，为尽可能保持枸杞果实的原有品质，应确保运输时间在16 h内的同时尽量缩短运输时间，并采用减振包装以减少运输中的振动，从而减少机械振动对果实的损伤。