ClO2熏蒸处理对湿鲜核桃贮藏效果的影响

王 苹,孔 娜,潘 俨,孙席平,徐 斌,张 婷

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,乌鲁木齐 830052;2.新疆维吾尔自治区科技项目服务中心,乌鲁木齐 830000;3.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所/新疆主要农副产品精深加工工程技术研究中心/新疆农产品加工与保鲜重点实验室,乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】新疆是我国核桃的优势产区之一,主要分布在阿克苏、和田和喀什等地区,2020年新疆核桃种植面积40×104hm2(602万亩),产量为106.04×104t[1]。温185是新疆核桃主栽品种之一,其皮薄个大、果仁饱满、品质优,目前其加工方式主要以干制为主,市场流通多以原料为主,少量进行精深加工,但产品种类少。每年8～10月,以青皮核桃、湿鲜核桃(即脱青皮鲜核桃)和鲜核桃仁产品为流通和销售形式。青皮核桃因终端销售过程中剥皮困难,限制其应季供应;鲜核桃仁因其货架期短,缺乏成熟的保鲜技术,市场占有份额较小;湿鲜核桃因其外壳干净,食用方便,但产品流通和货架销售过程中易发生种壳霉变、发粘和种仁品质下降等现象[2],目前,市售鲜食核桃通常以青皮核桃、湿鲜核桃(即脱青皮鲜核桃)和鲜核桃仁3种形式贮藏和流通。湿鲜核桃的保质期很短,采后贮藏过程中水分含量较高,容易出现种壳霉变、种仁褐变及失水等品质劣变现象,研发实用有效湿鲜核桃保鲜技术对生产中湿鲜核桃贮运保鲜技术的应用有实际意义。【前人研究进展】鲜食核桃贮藏中易出现霉腐病症,ClO2可以有效抑制霉菌[3],也不会使水果和蔬菜的可食用部分形成残留物[4-5],ClO2处理较多应用于果蔬采后贮藏保鲜领域[6-11]。研究发现脱皮后核桃发生生理生化反应,湿鲜核桃即使在低温下也容易发生霉变[12-13]。0℃空气环境下,贮藏约40 d会因发霉而失去商品性[14],使得湿鲜核桃的市场供应期和货架期较短。近年来,证实了扩展青霉(Penicilliumexpansum)是导致核桃种壳表面霉变的主要病原菌之一[15],采用气调包装、低温、冷冻保藏、气调处理、保鲜剂、辐照处理等方法对其调控,其中成本低、实用有效的二氧化氯控制技术较为有效,可使西扶1号[16]、清香[6]等品种的市场供应期和货架期显著延长,李盼[16]和Yang ping M等[17]研究发现,采用一定浓度 ClO2熏蒸结合气调(CA)贮藏,表现了最低的霉变率。【本研究切入点】针对湿鲜核桃贮运保鲜过程中种壳易霉变、种仁品质下降快等问题。ClO2处理技术是否对温185薄皮湿鲜核桃保鲜具有较好的应用效果未见报道。需研究ClO2熏蒸处理对湿鲜核桃贮藏效果的影响。【拟解决的关键问题】以新疆主栽的核桃品种温185为试材,研究不同ClO2处理(浓度0、50、100和150 mg/L)对其贮藏过程中的保鲜效果,为生产中湿鲜核桃贮运保鲜实用技术的应用与推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 核桃鲜果

供试核桃鲜果品种为温185,于2021年9月6日采自阿克苏地区乌什县阿克托海10大队核桃示范园基地。采摘时挑选大小一致、无病虫害、无机械损伤的核桃果实,机械去青皮后当天运回新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所冷库(0±1)℃预冷。

1.1.2 主要试剂

高纯ClO2粉剂,含量10%,北京华龙星宇科技发展有限公司产品;异丙醇、乙醚、95%乙醇、酚酞、石油醚(30～60℃沸程)、氢氧化钠、甘氨酸、乙二胺四乙酸二钠、碘化钾、冰乙酸、无水硫酸钠、磷酸二氢钾、硫代硫酸钠、可溶性淀粉均为天津市福晨化学试剂厂产品。

1.1.3 仪器与设备

WSC-2型色差计(北京光学仪器厂);MA30-000V3型红外水分测定仪(德国赛多利斯);Centrifge 5810 R型高速冷冻离心机(德国Eppendorf公司);DK-8D电热恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司);RF-02B旋转蒸发仪(上海况胜实业公司);紫外可见分光光度计(UVmini-2600日本岛津公司)。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

采用雾化熏蒸装置(PARI BOY SX型雾化器,德国PARI Gmb H)对预冷后的鲜食核桃进行处理,以蒸馏水为对照(CK),处理组为不同浓度的ClO2(50、100和150 mg/L),处理时间为10 min(预实验基础上确定),置于(0±1)℃,相对湿度(RH)75%～80%冷库72 h后,装入普通塑料薄膜袋(PE材料,厚度7 μm)扎口后贮藏,每袋装25个湿鲜核桃(约500 g),每组处理3个重复,共处理样品84袋。入库当天起每隔7 d取样,统计种壳霉变率和种皮褐变指数及感官品质,测定其好果率、失重率、含水量、色差、酸价、过氧化值、果实ClO2残留等指标。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 好果率

参考冯文煜等[18]方法。每次取10个核桃,取核仁统计,种皮颜色未变深且易剥离,核仁保持洁白或者局部变色面积小于1/10者为好果,而种皮褐变或有1/10以上腐败或霉变者记为坏果,各重复中以好果数占统计总数的百分数为好果率(%)。

1.2.2.2 种核霉变率

参考李盼等[16]方法,从各处理的每个重复中随机取出10个核桃统计霉变果数量(在种核表面有霉菌丝出现即统计为霉变果),以高于25%霉变率作为核桃失去商品价值的终止贮藏时间。

1.2.2.3 失重率

采用称质量法。各处理固定留取3袋,每7 d 1测。

1.2.2.4 含水量

使用便携式红外水分测定仪测定。从各处理的每个重复中随机取出10个核桃,取核仁测定。

1.2.2.5 种皮褐变指数

从各处理的每个重复中随机取出10个核桃统计。种皮褐变指数参考陈柏[6]方法,0级:种皮无褐变,1级:种皮有小于1/3发生褐变,2级:种皮有1/3～2/3发生褐变,3级:种皮有大于2/3发生褐变。按种皮褐变指数分级标准及下式计算:

种皮褐变指数(%)=

1.2.2.6 色 泽

参照李盼等[16]方法。使用WSC-2型色差计分别测定核仁种皮色泽,测定种皮平坦处固定位置测定4个点,4个点的平均值为1个果的色差值,每个重复测定10个果。测定结果用国际色差标准CIE-L*a*b*色差系统表示:L*表示亮度,a*值表示红度和绿度,b*值表示黄度和蓝度,C*值表示色彩饱和度([Δa*2+Δb*2]1/2)。△E*(总色差,[ΔL*2+Δa*2+Δb*2]1/2)。

1.2.2.7 酸 价

参照GB/T 5009.229-2016测定。粗脂肪提取参考Mexis等[19]方法,称2 g油脂,将油样溶解在乙醚-异丙醇中,用0.1 mol/L氢氧化钠溶液滴定测定计算,AV用mg NaOH g-1油表示。

1.2.2.8 过氧化值

参照GB/T 5009.227-2016测定。称1.5 g油脂,用0.002 mol/L硫代硫酸钠标准溶液滴定,PV用mmol/kg油表示。

1.2.2.9 果实ClO2残留

参照GB/T 5009.244-2016《食品安全国家标准》食品中ClO2的测定[10],采用紫外-可见分光光度计测定。

1.2.2.10 感官品质评价

参照王进等[20]方法。感官品质评价采用人工品尝法:从每种处理样品中随机选取10个核桃,按照标准对每个取样点各处理的感官品质进行分级。表1

表1 核仁感官品质评价标准

依据各个果实的品尝结果计算各感官品质级别、感官品质综合加权平均级别。

各感官品质级别=

综合加权平均级别=种皮颜色(级)×0.15+种皮剥离难易程度×0.2+核仁色泽(级)×0.15+香气(级)×0.1+风味(级)×0.4。

1.3 数据处理

采用Excel 2003软件分析,GraphPad Prism 8.0.2软件进行作图,并用SPSS20.0软件进行显著性统计分析。

2 结果与分析

2.1 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间好果率的影响

研究表明,随着贮藏时间的延长,不同处理组湿鲜核桃的好果率逐渐下降。贮藏14 d,对照组和50 mg/L ClO2处理的核桃种壳开始出现霉变,去壳后少量种皮出现颜色变深,核仁变黄等现象,好果率分别为93.33%和96.67%,而100和150 mg/L ClO2处理组湿鲜核桃种壳未出现霉变,种皮呈浅亮黄色,核仁呈白色,果实好果率均维持在100%。贮藏21～49 d,各处理组核桃种皮均出现了不同程度的褐变,好果率也随之下降,但ClO2处理组的好果率显著高于对照组(P<0.05),ClO2处理可有效保持湿鲜核桃的商品性,以100 mg/L ClO2处理效果最好,在整个贮藏期间,好果率保持在85%以上。图1

图1 不同浓度ClO2下湿鲜核桃贮藏期间好果率变化

2.2 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间种壳霉变率影响

研究表明,随着贮藏时间的延长,各处理组的湿鲜核桃霉变率逐渐增大。贮藏14 d时,对照组和50 mg/L ClO2处理组出现霉变,霉变率分别为6.67%和3.33%,在贮藏42 d后,两组处理的湿鲜核桃种壳出现发粘现象,且霉变严重,尤其是对照组,与生产流通和销售过程中出现的实际情况吻合。至贮藏49 d时,其霉变率分别为46.67%和36.67%,分别增加了40%和33.34%;而100和150 mg/L ClO2处理组湿鲜核桃贮藏21 d出现霉变,此时霉变率分别为3.33%和6.67%,在贮藏42 d后,150 mg/L ClO2处理组种壳也出现发粘、霉变现象,但100 mg/L ClO2处理组的湿鲜核桃种壳发粘和霉变现象发生程度较轻,至贮藏49 d时,霉变率为26.67%,显著低于其它各处理组(P<0.05),其中100和150 mg/L ClO2处理于贮藏49 d失去商品价值,其它两组处理于贮藏42 d失去商品价值。以100 mg/L ClO2处理可有效控制并推迟湿鲜核桃低温贮藏过程中种壳霉变现象的发生。图2

图2 不同浓度ClO2对湿鲜核桃贮藏期间种壳霉变率变化

2.3 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间失重率、含水量的影响

研究表明,随着贮藏时间的延长,各处理组的湿鲜核桃失重率逐渐增大。贮藏14 d,湿鲜核桃果实在开始水分代谢活跃,此时对照组失重率为0.11%,而通过50、100和150 mg/L ClO2处理组的失重率分别为0.02%、0.01%和0.01%,至贮藏49 d时,其失重率分别为0.35%、0.20%、0.10%和0.13%,各处理组分别增加了0.24%、0.18%、0.09%和0.12%。整个贮藏过程中,100 mg/L ClO2处理组失重率显著低于其它各处理组(P<0.05)。适宜的ClO2处理可从一定程度上控制湿鲜核桃贮藏过程中水分代谢。

随着贮藏时间的延长,各处理组湿鲜核桃含水量贮藏0～21 d变化不明显,基本维持在30.47%～31.56%,贮藏28～49 d 各处理组核仁含水量快速下降,至贮藏结束时,分别下降至27.15%、28.37%、29.62%和29.17%,与贮藏初期相比,分别下降了4.41%、3.10%、1.91%和2.18%,100 mg/L ClO2处理组下降幅度最小,核仁含水量显著高于其它各处理组(P<0.05)。适宜的ClO2处理可有效抑制核仁含水量的下降,使其保持新鲜。图3

2.4 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间种皮褐变指数、色泽的影响

研究表明,整个贮藏期间,不同处理组的湿鲜核桃种皮褐变指数呈现逐渐上升趋势。贮藏14 d时,各处理组的核桃种皮开始出现不同程度的褐变,50、100和150 mg/L ClO2处理组的褐变指数显著低于对照组(P<0.05),其中100 mg/L ClO2处理组褐变指数最小,其抑制褐变效果最明显。适宜的ClO2熏蒸处理可有效抑制低温贮藏过程中湿鲜核桃种皮的褐变。

随着贮藏时间的延长,核仁亮度呈逐渐下降趋势。贮藏0～7 d,各处理组L*值变化不明显,贮藏 7 d后,各处理L*值快速下降,0、50、100和150 mg/L ClO2处理组的L*值分别由43.26、43.86、44.41和43.75下降至32.08、34.00、34.79和33.29,分别下降了25.84%、22.48%、21.66%和23.91%,其中100 mg/L ClO2处理组的L*值在整个贮藏过程中显著高于其它各处理组(P<0.05)。各处理组C*在整个贮藏过程中呈逐渐上升趋势。0～21 d,C*值变化波动不大,之后逐渐上升,贮藏49 d,各处理组的核仁色彩饱和度C*值分别达到33.30、33.82、34.89和34.06,与贮藏初期相比,上升幅度分别为7.38%、8.78%、11.86%和9.10%,整个贮藏过程中,100 mg/L ClO2处理组的C*值显著高于其它各处理组(P<0.05)。核仁色差呈逐渐下降趋势。在贮藏0～7 d,各处理组核桃保持新鲜,其对应的ΔE*值变化不明显,随着贮藏时间的延长,各处理组湿鲜核桃种壳相继出现霉变,种仁逐渐失水,加之氧化褐变的发生,其对应的ΔE*值开始下降,分别由贮藏第7 d的53.34、53.86、54.33和53.99,下降至贮藏49 d 的46.02、47.82、49.25和47.53,分别下降了13.72%、11.21%、9.35%和11.97%,其中100 mg/L ClO2处理ΔE*值下降幅度最小,其值也在贮藏过程中显著高于其它各处理组(P<0.05)。100 mg/L ClO2处理可较好地维持湿鲜核桃贮藏过程中种仁的亮度,使其保持较好的浅亮黄色或黄色。图4

图4 不同ClO2处理湿鲜核桃种皮的褐变指数、亮度(L*)、色彩饱和度(C*)和总色差(ΔE*)

2.5 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间酸价的影响

研究表明,不同处理组ClO2湿鲜核桃贮藏过程中的酸价变化,低温贮藏期间,各处理组的湿鲜核桃种仁出现先上升后下降再上升的趋势,在贮藏21 d达到峰值,此时0、50 、100和150 mg/L ClO2处理组酸价分别为0.36、0.30、0.30和0.34 mg/g,ClO2处理组的酸价显著低于对照组(P<0.05),尤其在14～28 d期间增速较快,之后各处理组的酸价值下降,至贮藏49 d时快速上升,与贮藏35 d相比,除50 mg/L ClO2处理没有显著变化, 0、100和150 mg/L ClO2处理组的酸价值分别上升了0.02、0.04和0.08 mg/g,在整个贮藏过程中,所有处理组湿鲜核桃的核仁酸价在0.18～0.36 mg/g,该冷藏期间的湿鲜核桃核仁油脂品质保持较好。图5

图5 不同浓度ClO2对湿鲜核桃贮藏期间酸价变化

2.6 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间过氧化值的影响

研究表明,整个贮藏期间,不同处理组的湿鲜核桃过氧化值呈现逐渐上升趋势,从28 d开始核仁油脂氧化速度加快,各处理组核仁出现了不同程度的脂肪酸氧化累积氢过氧化物,此时0、50、100和150 mg/L ClO2处理组的过氧化值分别为0.53、0.56、0.41和0.54 mmol/kg,至贮藏结束时,其过氧化值分别达到1.23、1.04、0.80和0.95 mmol/kg,分别增加了0.24、0.18、0.09和0.12 mmol/kg。ClO2处理可抑制湿鲜核桃种仁中不饱和脂肪酸的变质,从28 d开始,以100 mg/L ClO2处理的核仁过氧化值显著低于对照组(P<0.05)。图6

图6 不同浓度ClO2下湿鲜核桃贮藏期间过氧化值变化

2.7 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间果实ClO2残留的影响

研究表明,ClO2在封闭环境处理果蔬时能同时杀灭封闭环境中的细菌,而且气体穿透力更好,达到更好的灭菌效果。贮藏0～21 d,不同处理的核桃果实ClO2残留量无显著变化规律,贮藏28～49 d,各组处理的核桃果实ClO2残留量维持在较为平稳的水平,整个贮藏过程中,对照处理组和50 mg/L处理组的核桃果实ClO2残留量均维持在0.09～0.11 mg/kg,100 mg/L处理组的核桃果实ClO2残留量维持在0.08～0.12 mg/kg,100 mg/L处理组的核桃果实ClO2残留量维持在0.10～0.14 mg/kg。GB/T 5009.244-2016食品安全国家标准 食品中ClO2的测定中提出,水果及蔬菜定量限为2.00 mg/kg,ClO2残留含量保持在较低水平,各处理组检测值都比限量值低,证实了ClO2在湿鲜核桃保鲜上的安全性和适用性。图7

图7 不同浓度ClO2下湿鲜核桃贮藏期间ClO2残留含量变化

2.8 ClO2对湿鲜核桃贮藏期间感官品质评价的影响

研究表明,在贮藏42 d时,各处理组感官品质综合加权平均级别都已达到二级,49 d时,对照组种壳霉变严重,种皮完全失去食用价值。

随着贮藏时间的延长,各处理组湿鲜核桃的核仁种皮颜色评价级别呈逐渐下降趋势;贮藏49 d时,0、50、100和150 mg/L ClO2处理组的种皮颜色分别达到2.9、2.5、2.3和2.5级,由浅黄色到暗褐色,以100 mg/L ClO2处理的核仁种皮颜色保持最好。

各处理组湿鲜核桃果实的种皮剥离难易程度评价级别呈逐渐下降趋势,贮藏49 d时,0、50和150 mg/L ClO2处理组的种皮剥离难易程度分别达到3.2、3.1和3.0级,而100 mg/L ClO2处理为2.7级。

各处理组湿鲜核桃的核仁色泽评价级别呈缓慢下降趋势;贮藏49 d时,0、50、100和150 mg/L ClO2处理组的核仁色泽分别达到1.6、1.3、1.2和1.3级,都保持在一级白色。

各处理组湿鲜核桃的核仁香气评价级别呈逐渐下降趋势,贮藏49 d时,对照组的核仁香气达到4级,由浓郁清香到微弱清香;50和150 mg/L ClO2处理组的核仁香气达到3.3和3.0级,由浓郁清香到淡清香;而100 mg/L ClO2处理为2.8级,核仁香气由浓郁清香到清香,保持了较好的香气。

各处理组湿鲜核桃的核仁风味评价级别呈逐渐下降趋势,贮藏49 d时,对照组的风味达到3.3级,由香脆味浓到较脆鲜味淡;50、100和150 mg/L ClO2处理组的风味达到2.8、2.3和2.5级,由香脆味浓到脆而味不浓,相较对照组保持了较好的风味,其中以100 mg/L ClO2处理组最好。表2

表 2 不同处理下的湿鲜核桃感官品质变化

3 讨 论

适宜的ClO2处理可显著抑制或延缓其种壳表面长霉[21]。李盼等[16]研究显示,高于25%霉变率作为失去商品价值参考依据,含水量是影响核桃新鲜度的重要因素,含水量越高,核仁口感越新鲜。采摘后的鲜核桃,核仁含水量一般为30%左右,随着贮藏时间的延长,含水量逐渐下降,内种皮出现皱缩、感官品质下降[22]。色差是核桃种仁色泽评价的关键指标之一,能够直接反映其在贮藏过程中因酚类氧化褐变导致的种仁色泽变化[23],酸价(AV)表示核桃仁中游离脂肪酸的含量,反映油脂的酸败程度。由于核桃油脂中含人体必需的不饱和脂肪酸达75%,在贮藏过程中易受环境条件影响而发生氧化,导致油脂品质下降[24]。该结果与韩强等[25]、李盼等[16]研究较为相似,过氧化值代表多不饱和脂肪酸的氧化程度,决定了油脂的感官特性[26]。研究证实,ClO2在封闭环境处理果蔬时能同时杀灭封闭环境中的细菌,而且气体穿透力更好,达到更好的灭菌效果[3]。种壳霉变是湿鲜核桃贮运过程中最严重的问题,直接影响其商品价值。研究结果表明,100和150 mg/L ClO2处理可使湿鲜核桃种壳霉变发生时间推迟7 d,其中100 mg/L ClO2熏蒸处理效果最好。适宜的ClO2处理可显著抑制并推迟核桃坚果表面霉菌发生,与张晓煜[27]和李盼[16]等研究结果基本一致。研究表明,核桃种仁采后生理代谢活动较为旺盛,贮藏期间受呼吸作用和蒸腾作用的影响,出现失水、失脆和褐变。研究发现,在(0±1)℃贮藏条件下,随着贮藏时间的延长,100 mg/L ClO2熏蒸处理能够显著降低湿鲜核桃的失重率和褐变发生程度,可能是ClO2处理对细胞质具有较强的凝聚作用,通过杀灭微生物[27],提高果实的抗病能力和抗氧化能力,减少果实的质量损失并降低霉变率[28];也可能是ClO2将核桃种皮上的可溶性醌还原为无色儿茶酚或者其他无色加合物,并通过攻击 PPO 和 POD 活性所必需酶上的功能性氨基酸残基,引发其结构的变化,从而抑制褐变的发生[29,30],使其保持较好的色泽,贮藏42 d时,好果率仍维持在90.00%,感官品质刚达到二级,使种皮保持黄色或暗黄色,核仁黄白色,具有一定的清香味,食用品质脆嫩。使其保持鲜核桃的优良风味及感官品质,该结果也在其他果蔬上得到证实[28]。

生产中,可采用100 mg/L ClO2熏蒸处理控制温185湿鲜核桃贮运过程中种壳霉变和品质下降,但同时要考虑应用和示范中核桃脱青皮处理方法对湿鲜核桃表皮水分的影响,既要考虑种仁食用口感品质,也要考虑脱青皮的难易程度,因此,后续需要研究适于鲜食贮运的核桃脱青皮处理方法。另外,ClO2熏蒸处理虽从一定程度上抑制鲜食核桃种仁霉变,保持其营养品质和感官品质,但贮藏20～30 d,部分湿鲜核桃种壳出现附水现象,且后期霉变严重,品质下降快,后续可通过透气性包装结合熏蒸处理延长其贮藏期和货架期。

4 结 论

不同浓度ClO2熏蒸处理可显著抑制核桃坚果表面霉菌发生,降低其种皮褐变指数,维持核桃种仁新鲜度,且酸价和ClO2残留含量维持在较低水平,其中 100和 150 mg/L ClO2处理可使其种壳霉变发生时间推迟 7 d,但100 mg/L ClO2熏蒸处理在维持其品质方面的效果更为显著。100 mg/L ClO2熏蒸处理即可延缓湿鲜核桃采后种核褐变,又可维持其较好的种仁感官和食用品质维持。