低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果实品质的影响

史江莉， 仝瑞冉， 王森， 姚佳男， 韦爱娜， 王飒， 王苗苗， 万然，焦健， 张春玲， 张珍， 郑先波

(1.河南农业大学园艺学院/河南省果树瓜类生物学重点实验室，河南 郑州450002；2.广西东兰县林业局，广西 东兰547400；3.河南省新密市林业局科技推广站，河南 新密 452370;4.河南省乡村产业发展服务中心，河南 郑州 450000)

随着人们生活水平的不断提高和“互联网+”现代农业、农村合作社产业链建设的快速发展，鲜食水果的冷藏保鲜技术显得尤为重要。石榴(PunicagranatumL. )属于温度敏感性果实，汁液丰富，在采后易出现果皮褐变、失水皱缩、软化、以及籽粒褐变、异味、腐烂等问题[1]，导致果实品质下降，直接影响石榴的商品价值和营养价值。为了延长石榴贮藏期，保持较高的贮后品质，低温贮藏、气调贮藏、自发气调包装、涂膜保鲜等多种保鲜方式，以及褪黑素、精氨酸等保鲜剂被广泛应用[2-9]。气调贮藏(controlled atmosphere, CA)是一种公认的先进贮藏方法，通过调节贮藏环境中的气体组分，调控果蔬的生理代谢，从而达到延缓果蔬衰老，提高贮藏品质的目的[10-11]。与常规低温贮藏相比，气调贮藏中氧气浓度比例较低，有利于抑制果蔬在贮藏过程中发生的有氧呼吸，减缓果实的衰老。但是随着氧气浓度过低，发生厌氧呼吸，导致乙醇和乙醛等积累，产生异味，不利于果蔬保鲜[12]。因此，气调贮藏的气体比例是果实贮藏保鲜的关键。

DEFILIPPI等[13]通过对比3种气调贮藏(1 kPa O2、1 kPa O2+15 kPa CO2和5 kPa O2+15 kPa CO2)，发现‘Wonderful’石榴适宜的气调贮藏条件是5 kPa O2+15 kPa CO2。SIDHU等[14]连续2 a对比6个石榴品种(Afganski、Crab、Cranberry、Entek-habi-saveh、Kaj-acik-anor、Salavatski)在自然空气和气调条件(5% CO2+3% O2)下5 ℃贮藏3个月，发现气调贮藏的石榴果实品质更好。

气调贮藏可以改善石榴果实色泽，提高果实外观品质。MATITYAHU等[3]对比3个石榴品种(PG100-1、EVE、PG116-17)在气调贮藏和低温贮藏条件下贮藏5个月的果实品质，发现气调贮藏(7 ℃，2 kPa O2+ 5 kPa CO2)在保持果实外观色泽和籽粒色泽方面明显优于低温贮藏。张润光等[15]的研究结果表明，5.0% CO2+8.0% O2有利于‘净皮甜’石榴的贮藏，呼吸代谢正常，营养物质消耗缓慢，贮后120 d籽粒口感、色泽等感官指标均表现良好。此外，适宜的低温气调贮藏(5% CO2+3%～5% O2)可以通过抑制石榴多酚氧化酶的活性，减少酚类物质的氧化，进而保持较高的果实品质[16]。徐冉冉等[17]通过对比3种气体组合和自然空气低温贮藏对石榴货架期品质的影响，发现气调贮藏可以有效地抑制贮后货架期期间石榴表皮褐变和质量损失。

综上所述，不同石榴品种由于遗传背景的差异，对气调贮藏的最佳气体成分比例的要求不尽相同。因此，本研究以筛选中国软籽石榴主栽品种‘突尼斯软籽’的最佳气调贮藏条件为目的，设置了3种气调比例的低温贮藏，通过对比果实品质及相关生理指标，以期为‘突尼斯软籽’石榴的采后气调贮藏提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2020-09-27于河南省荥阳市石榴商业生产园采收‘突尼斯软籽’商熟果，选取成熟度一致、大小均匀、无病虫害、无机械损伤的果实共75个。

1.2 试验设计

采收的果实预冷后，立刻在气调库(德和资人工环境技术有限公司)中贮藏30 d，参数设置：(5±0.5) ℃，相对湿度为(85±1)%；气调贮藏的气体设置了3组：5% O2+2% CO2(CA1)、6% O2+3% CO2(CA2)、7% O2+4% CO2(CA3)，以自然空气(21% O2+0.03% CO2)低温贮藏作为对照(CK)，入库前为0 d的初始值。每个处理包括15个果实(5个果实为一个生物学重复)。

1.3 测定方法

1.3.1 果皮色泽 用HP-C210精密色差仪(上海汉谱光电科技有限公司，中国),测量口分别对准石榴果实的上、中、下3个部位，测定该部位的亮度(L*)、绿-红(a*)和蓝-黄(b*)。

色度(C*)是代表颜色强度的定量属性，计算公式如下：

1.3.2 籽粒品质 可食用比例：称取石榴果实的单果质量(FW)，手工去除外果皮和内隔膜后称取质量(PW)，计算公式如下：

百粒质量：随机选取石榴不同部位100颗完整的籽粒，用电子天平JY502(上海浦春计量仪器有限公司，中国)称取质量(±0.01 g)，即计算籽粒含水量的初值QW，然后放置于烘箱GZX-9146MBE(上海博讯医疗生物仪器股份有限公司，中国)中，100 ℃烘干至恒定质量，烘干后称量石榴籽粒质量HW(±0.01 g)，用下面的公式计算籽粒含水量：

可溶性固形物含量：选取石榴不同部位的籽粒10粒，使用WY060T型手持糖量计(成都青羊华瑞光学仪器厂，四川省)测定，含量以%表示。可滴定酸含量参照CHEN[18]等的方法进行测定，质量分数以%表示。采用蒽酮比色法[19]测定可溶性总糖含量，质量分数以%表示。

采用pH示差法测定石榴花色苷含量，果皮与假种皮中花色苷含量分别参照张立华[20]和郭松年等[21]的方法测定，单位分别为mg·kg-1与mg·L-1。总酚含量：采用福林酚比色法[16]，以每克假种皮中含有的没食子酸质量表示，单位为mg·g-1。抗坏血酸含量：采用2,6-二氯靛酚溶液比色法[18]测定，单位为g·kg-1。

1.3.3 贮藏期相关生理指标相对电导率的测定 参照SHI等[22]的方法，单位为%。丙二醛含量参照MDA-2-Y试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司，浙江省)说明书的方法测定，单位为μmol·kg-1。呼吸速率参照李雪萍等[23]的方法测定，单位为mg·kg-1·h-1。乙烯释放速率参照LI等[24]的方法，采用气相色谱(日本岛津公司GC-2010Plus)法测定(GC法)，单位为nL·kg-1·h-1。

1.4 数据处理

用Microsoft Excel 2016软件进行数据的整理与分析；SPSS Statistics v.20 (IBM，Chicago，IL，USA)用于数据的显著性分析(P<0.05)和主成分分析；Origin 2018软件绘制主成分散点图。果实品质指标均用3次生物学重复和3次技术重复计算平均值。

2 结果与分析

2.1 不同气体组合低温贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果皮色泽的影响

果皮色泽可以直观地反映石榴果实的贮藏保鲜效果，也是决定消费者购买的最直观指标。由表1可知，与0 d相比，‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏30 d后，经CK、CA1和CA2贮藏的果实，其果皮的L*均低于0 d，但差异不显著(P<0.05)；而CA3的L*显著高于0 d(P<0.05)。经CK和CA3贮藏的石榴果皮a*比0 d略高，不具有显著性差异，而经CA1与CA2贮藏的a*则显著降低(P<0.05)，而且比0 d分别下降36.95%和28.34%。与0 d 相比，CK与3个气体组合贮藏30 d后果皮b*均升高，其中CA3显著高于0 d(P<0.05)，约增加11.42%。贮藏30 d后CA2中的色差ΔE最高，CK最低。色度值C*在贮藏30 d后与0 d相比没有显著性变化(P<0.05)。综上所述，CA3具有显著较高的L*和a*，在低温贮藏30 d后维持了较好的果皮色泽。

表1 低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果皮色泽的影响Table 1 Effect of cold controlled atmosphere storage on husk color of ‘Tunisia’ pomegranate

2.2 不同气体组合低温贮藏对‘突尼斯软籽’石榴品质的影响

百粒质量、籽粒含水量及可食用比例是评价石榴籽粒含水量的重要指标。表2表明，与0 d相比，‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏30 d后，CK与3种气调贮藏的石榴百粒质量和籽粒含水量均显著降低，但可食用比例略微升高，差异不显著(P<0.05)。与CK相比，CA2的可食用比例最高，CA3的百粒质量最高，此外，CA1与CA3的籽粒含水量显著高于CK。

糖和酸的含量是评价石榴籽粒风味的基本指标。如表2所示，贮藏30 d后CK和CA2贮藏的果实籽粒中可溶性固形物含量显著高于0 d(P<0.05)，且CK>CA2；CK与3种气调贮藏的果实籽粒中可滴定酸含量在贮藏30 d的变化恰好与可溶性总糖含量相反，但差异不显著(P<0.05)。

石榴果实富含抗氧化活性物质，包括花色苷、酚类化合物和抗坏血酸。由表2可知，与0 d相比，‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏30 d后，CK与3种气调贮藏的果皮花色苷含量均显著下降(P<0.05)，而假种皮花色苷含量均显著上升(P<0.05)，并且CA3的果皮和假种皮的花色苷含量损失最少，含量最高。在贮藏30 d后，经CA1和CA2贮藏的假种皮中总酚含量显著低于0 d(P<0.05)，而CK和CA3中下降不显著。而抗坏血酸含量在贮藏30 d后，只有CA3贮藏的假种皮中抗坏血酸含量与0 d接近，CK和CA2中显著低于0 d(P<0.05)。

综上所述，石榴果实经CA3贮藏30 d后，百粒质量和籽粒含水量较高，并且花色苷和抗坏血酸含量损失较少，维持了较高的营养成分；具有较高的可滴定酸和可溶性总糖含量，维持了石榴的风味。因此，CA3的气体比例有利于保持‘突尼斯软籽’石榴的内在营养品质，具有较高的抗氧化能力。

2.3 不同气体组合低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴相关生理指标的影响

相对电导率和丙二醛含量通常用于评价细胞膜的完整性。由表3可以看出，‘突尼斯软籽’石榴在贮藏30 d后的所有样品中，相对电导率和丙二醛含量均出现不同程度的增加。其中，经CA3贮藏后的果实维持了较低的相对电导率和丙二醛含量，且与0 d无显著差异。相对电导率由高到低依次为CA2>CK>CA1>CA3，丙二醛含量则为CA1>CK>CA2>CA3。

为了解析气调贮藏对石榴贮藏过程中衰老的影响，分别测定了石榴整果和籽粒的呼吸速率和乙烯释放速率。由表3可知，与0 d相比，石榴整果的呼吸速率经CA2和CA3贮藏后显著降低(P<0.05)，分别降低了29.72%和34.97%，而经CK与CA1贮藏后显著升高(P<0.05)。石榴籽粒中的呼吸速率在贮藏后显著降低，4种贮藏方式的籽粒呼吸速率从高到低依次为CA3>CK>CA2>CA1,尤其是，经CA2和CA3贮藏30 d后石榴整果和籽粒中既显著低于0 d，又显著低于CK(P<0.05)。由此可知，整果和籽粒中乙烯释放速率最高的分别是处理CA1和CK。

表2 低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果实营养品质的影响

综上所述，在3种气调贮藏中，CA3较好地抑制了石榴果皮相对电导率的升高和丙二醛的累积，维持了较高的细胞膜完整性。CA2和CA3显著降低了石榴在贮藏过程中的呼吸速率和乙烯释放速率，减缓了石榴贮藏中的代谢活动，抑制了石榴的衰老。

表3 低温气调贮藏对‘突尼斯软籽’石榴果实生理指标的影响

2.4 不同气体组合低温气调贮藏‘突尼斯软籽’石榴指标的主成分分析

为了充分反映在气调贮藏中发挥主导作用的指标，对15个果实品质指标和6个相关生理指标进行PCA方差贡献率分析，结果表明，有4个主成分决定气调贮藏对石榴果实品质的影响(表4)，前3个主成分的累积贡献率达到87.64%。其中，PC1的贡献率为43.69%，其中果皮花色苷含量、呼吸速率(籽粒)、籽粒含水量占比最高；PC2贡献率为25.29%，占比最高的是L*、呼吸速率(整果)和乙烯释放速率(整果)；PC3占总贡献率的18.69%，C*与乙烯释放速率(籽粒)、可溶性总糖含量占比最高；PC4占总贡献率的12.33%。

由于前3个主成分累计贡献率87.67%，能够反映所有指标的信息特征，因此将前3个主成分转化为二维散点图，更直观地揭示了15个果实品质指标和6个相关生理指标在前 3个主成分中的分布(图1)。在图1-A中，位于PC1轴最右侧的果皮花色苷含量、籽粒呼吸速率、籽粒含水量、抗坏血酸含量，最左侧的可滴定酸含量与ΔE，与石榴贮藏期间果实的保鲜效果相关性最高。由图1-B可知,石榴果实在3种气调贮藏和CK贮藏后，其果实品质受籽粒花色苷、L*、b*、整果中乙烯释放速率与呼吸速率的影响。将所有指标数据标准化后，以Y1、Y2、Y3、Y4代表所有指标在各个主成分权重的综合得分值，然后与对应的方差贡献率相乘累加，得出综合评分:O=0.436 9Y1+0.252 9Y2+0.186 9Y3+0.123 3Y4，综合评分值越高表示石榴品质越好。从表5可知，贮藏0 d时‘突尼斯软籽’石榴得分最高，在贮藏30 d后综合得分：CA3>CK>CA2>CA1。

表4 ‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏和冷藏期间21个相关指标的主成分分析Table 4 Principal component analysis of 21 indexes from ‘Tunisia’ pomegranate during cold controlled atmosphere storage and cold storage

图1 ‘突尼斯软籽’石榴低温气调贮藏和冷藏期间果实品质指标主成分分析散点图Fig.1 Scatter plot of principal component analysis of fruit quality indexes from ‘Tunisia’ pomegranate during cold controlled atmosphere storage and cold storage treatments

表5 气调冷藏‘突尼斯软籽’石榴果实品质指标的主成分分值及综合评分Table 5 Principal component score and comprehensive scores of pomegranate fruit quality indexes duringcold storage with different gas components

3 结论与讨论

随着消费者对果品质量的要求不断提高，消费者对果品质量的满意度成为决定经济效益的重要因素。软籽石榴的生产与消费市场潜力巨大，市场需求量逐年上升。为了提高人们对石榴的反季节消费和日常生活需求，石榴贮藏保鲜技术日益成熟。目前，采后石榴仍以单一低温冷藏为主，但是果农窖藏等简易方式，难以形成规模，不能满足市场需求，而商用冷库温度波动较大，加速了果实失水及褐变[25]。‘突尼斯软籽’石榴对低温敏感，不耐贮运，果皮褐变、干缩、失水萎蔫、软化等发生率较高，商品货架期短[22,26-27]，危及石榴产业的长远发展。气调库贮藏在延缓果实水分散失、果皮褐变等方面效果显著[4]。

果实外观色泽，尤其是石榴果皮的红色，其色度和亮度是影响消费者购买新鲜石榴的决定性因素[28]。本研究发现，气调贮藏的‘突尼斯软籽’石榴较好的保持了L*和a*，尤其是CA3在3种气体组合中在保持石榴外观品质方面效果最好，增强了石榴的商品性。花色苷的种类和含量影响石榴色泽[29]，在CA3气调贮藏中发现较高的果皮和假种皮花色苷含量，并与a*变化趋势相同。此外，花色苷、抗坏血酸、总酚是果蔬中重要的抗氧化活性物质，具有清除活性氧的作用[30]，对人体健康有益。本研究中，抗坏血酸和总酚含量在CA3贮藏的籽粒中最高，表明在3种气调贮藏中，CA3的气体比例维持了较高的抗氧化活性。这与张文江等[31]在蓝莓上的研究结果类似。

本研究发现，‘突尼斯软籽’石榴贮藏30 d后，可食用比例增加，百粒质量和籽粒含水量下降，表明贮藏期间石榴的果皮和籽粒出现失水，而气调贮藏显著抑制了水分损失。这与樊爱萍等[4]在绿籽石榴和徐冉冉等[17]在‘突尼斯软籽’石榴上的研究结果一致。尤其是，CA3的气体比例最有利于保持冷藏‘突尼斯软籽’石榴的水分。糖和酸的含量是评价果实风味的重要指标，徐冉冉等[17]研究发现经过气调贮藏的‘突尼斯软籽’石榴可溶性固形物含量明显高于对照组，但本研究中发现气调贮藏的石榴可溶性固形物含量低于对照组，这可能是由于气体条件差异导致。此外，在贮藏过程中石榴内部的糖分发生分解代谢，会导致可溶性总糖含量下降。本研究证实气调贮藏可以有效减缓可溶性总糖的下降。

通常，石榴贮藏过程中，由于失水、机械损伤、环境胁迫等因素影响，伴随着丙二醛累积和相对电导率上升，细胞膜受损，促使酚类物质与氧化酶结合，发生褐变，最终导致果实品质劣变[22,32]。本研究发现，气调贮藏有效抑制了‘突尼斯软籽’石榴相对电导率的升高和丙二醛的积累，从而维持了较高的细胞膜完整性，增强了石榴对低温贮藏期的耐受力；并且作为酶促褐变的底物，总酚的含量在气调贮藏的果实中相对较低，减轻了褐变发生率。因此气调贮藏有利于果实保鲜，延长货架期。王伟[33]在石榴的气调贮藏研究中也提出了类似的结果。

气调贮藏通过降低呼吸作用，减少对营养物质的消耗，从而提高果蔬采后贮藏品质[16]。本研究中，CA2和CA3对石榴的呼吸速率和乙烯释放速率抑制作用最为显著，因此，当气调贮藏的CO2体积分数低于3%时，可能导致‘突尼斯软籽’石榴呼吸作用和乙烯释放速率较高。而赵迎丽等[16]认为，‘新疆大籽’石榴适宜的CO2体积分数为5%。因此，品种的遗传背景不同，对气体条件的适应性存在差异，直接影响采后保鲜效果。

总之，结合PCA结果，影响石榴低温气调贮藏品质的关键因素是果皮花色苷、呼吸速率、籽粒含水量和L*。通过3种气体组合与低温贮藏的对比，发现CA3(7% O2+4% CO2)贮藏的‘突尼斯软籽’石榴综合得分最高，是最优的气体成分比例。尤其花色苷在果皮和籽粒中含量显著富集，贮藏30 d后MDA与相对电导率上升不显著，为气调贮藏降低褐变与提高抗氧化活性提供了理论依据，并为‘突尼斯软籽’石榴的采后气调贮藏提供参考。