微环境波动对冰温气调贮藏蓝莓品质的影响

李 洋，唐蓉蓉，李庆鹏，冯 鑫

（东北林业大学 哈尔滨 150040）

蓝莓，别名笃斯、越橘，杜鹃花科（Ericaceae）越橘属（Vaccinium）植物，因含有丰富的营养成分及生物活性物质，如维生素、氨基酸、花青素、多酚及黄酮等[1-2]，且可预防肥胖、糖尿病、心脑血管疾病、帕金森病等慢性病[3-6]而被广泛关注。蓝莓果实水分含量高，表皮较软，在采摘、运输等各环节都极易产生表面缺陷[7-9]，如擦伤、机械损伤、褶皱等，其在贮藏期间极易受微生物侵染，如镰刀菌（Fusarium）、青霉菌（Penicillium）、链格孢菌（Alternaria）、灰霉菌（Botrytis cinerea）等[10-14]，发生腐烂变质[15-16]而不利于销售与食用[17]。

随着对蓝莓保鲜技术的不断探索，低温贮藏技术[18-20]也不断发展，涂膜、外源水杨酸预处理、1-MCP 熏制加臭氧等结合温度控制[21-24]的方式层出不穷，其中冰温贮藏技术、气调保鲜技术[25-28]在果蔬保鲜领域得到广泛应用。而单一的冰温及气调对于蓝莓保鲜已不能满足人们的需求，于是正在兴起的微环境气调结合冰温[29-30]的贮藏方式逐渐受到关注。

本文将冰温气调与环境波动相结合，研究“蓝丰”蓝莓最佳的冰温气调环境，并设置3 组微环境波动试验进行横向对比，分析波动时间对蓝莓硬度、内聚性、可滴定酸含量、花青素含量和丙二醛含量的影响。通过响应面建立模型，分析波动时间、贮藏温度、贮藏气体环境对蓝莓品质的影响，并分别采取单降温、单降氧以及降温结合降氧的方式，探究使蓝莓品质达到最佳状态的有效措施，以期延长采后蓝莓的贮藏期，完善冷链体系。

1 材料与方法

1.1 材料及设备

试验材料：蓝莓果实均购于哈尔滨市红旗乡，品种为“蓝丰”，选取果粒饱满，表面无病虫害及裂纹，无机械损伤，表皮光滑且规格相近的蓝莓果实，单果质量为3.0～4.0 g，直径约为1.5～2 cm。清洗处理后，以PET 试验盒作为保存容器，并用厚度为0.2 mm 的聚乙烯薄膜覆于表面，对薄膜做打孔处理，将蓝莓果实置于冰箱内，0 ℃预冷贮藏备用。

试验试剂：氢氧化钠颗粒、酚酞溶液、无水乙醇、1%盐酸、碘化钾、可溶性淀粉、碘酸钾、甲醇、冰酸醋、无水醋酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、30%H2O2溶液、愈创木酚溶液、邻苯二酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸均为分析纯级，天津光富精细化工研究所。

仪器及设备：BCD215SEEB 多温度冰箱，青岛海尔电器有限公司；TGL-20B 离心机，上海安亭科学仪器厂；FA2004B 电子分析天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；L6/L6S 紫外可见分光光度计、Master RI 手持式折光仪，上海仪电分析仪器有限公司；DPP800W 探针式温度传感器，深圳益欧科技有限公司；CT3-10K 质构仪，Bookfield 公司；MAP-WD500 复合气调保鲜包装机，山东卡维尼特设备有限公司等。

1.2 试验方法

1.2.1 冰温气调贮藏试验 为探究冰温气调对果实品质的影响，根据蓝莓果实及果浆的降温曲线确定“蓝丰”蓝莓果实冰点，后将预冷处理过的蓝莓果实分为3 组：试验组、对照组1 及对照组2。将待用蓝莓果实分装至14 cm×20 cm 的气调包装袋中，每袋封装10 颗并用记号笔标明组别；将其置于气调保鲜机中，并充入一定比例气体，用热塑机封口后，转移至试验冰箱内贮藏；其中每个试验组依次按照1～7 d 的顺序分别设置7 个试验小组，每个试验小组分别设置3 组平行实试验；之后测定蓝莓果实的相关指标结果取平均值。

试验组：-1 ℃（CO2：10%～12%，O2：6%～9%）；对照组1：-1 ℃（CO2：12%～14%，O2：6%～9%）；对照组2：-2 ℃（CO2：10%～12%，O2：6%～9%）；各试验组相对湿度均维持在（85%～90%），整体试验周期为7 d。

1.2.2 微环境波动贮藏试验 为探究微环境波动对蓝莓果实的影响，模拟在贮运过程中可能发生的温度波动、气调波动、温度及气调双波动现象设计试验，分为3 个试验组，并测定各组在不同状态与时间下品质指标变化情况。

第1 组：模拟蓝莓果实贮运过程中发生的温度波动现象，将预冷后的蓝莓果实置于4 ℃（CO2：10%～12%，O2：6%～9%）的状态下，经过1，2，3，4，5，6 d 后，分别置于-1 ℃（CO2：12%～14%，O2：6%～9%）冰温气调状态下贮藏，各组蓝莓果实20 颗，试验周期为7 d。

第2 组；模拟蓝莓果实贮运过程中发生的气调波动现象，将预冷后的蓝莓果实置于-1 ℃无气调的状态下，经过1，2，3，4，5，6 d 后，分别置于-2℃（CO2：10%～12%，O2：6%～9%）近冰温气调状态下进行贮藏，各组蓝莓果实20 颗，试验周期为7 d。

第3 组；模拟蓝莓果实贮运过程中发生的温度及气调双波动现象，将预冷后的蓝莓果实置于4 ℃无气调的状态下，经过1，2，3，4，5，6 d 后，分别置于-2 ℃（CO2：12%～14%，O2：6%～9%）近冰温气调状态下贮藏，各组蓝莓果实20 颗，试验周期为7 d。

1.3 蓝莓品质指标测定方法

根据课题组前期研究表明，蓝莓果实品质的相关系数（即硬度、脆性、内聚性、咀嚼性、可滴定酸及抗坏血酸含量）与质量损失率呈显著负相关；花青素含量、丙二醛含量、PPO 活性及POD 活性与质量损失率呈显著正相关；通过相关性分析和回归分析得出，影响最大的5 个指标分别是硬度、内聚性、可滴定酸含量、花青素含量、丙二醇含量[31]，因此将以这5 个指标为判断标准。设置每组3 个平行，单个平行处理选取10 颗果实，结果取平均值。蓝莓硬度和内聚性采用质构仪进行测定，选用直径为2 mm 的探头，触发力为4 g，进给量3 mm，进给速度0.5 mm/s，上升速度1 mm/s。可滴定酸含量采用酸碱滴定法测定。花青素含量用紫外分光光度计法测定。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸-紫外分光光度法测定。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2019 软件进行数据统计，采用SPSS 19 软件进行数据回归处理与模型构建，计算结果为“平均值±标准误差”，采用Origin 2019软件进行图像绘制。

2 结果与分析

2.1 冰温气调对蓝莓果实主要生理指标的影响

蓝莓果实在试验期间的指标变化如图1～5 所示。其中，蓝莓果实硬度变化如图1 所示，试验组与对照组1、2 的蓝莓果实硬度在1～7 d 均平缓下降，结果表明，冰温气调贮藏对蓝莓果实硬度的保持优于单一冰温及近冰温贮藏。蓝莓果实内聚性的变化如图2 所示，结果显示在蓝莓果实内聚性的保持上试验组优于对照组1 与对照组2。蓝莓果实可滴定酸的含量变化如图3 所示，试验组、对照组1、2 的蓝莓果实可滴定酸含量均呈整体下降趋势，且在第7 天降至最小值，试验组在蓝莓果实贮藏期内的可滴定酸变化幅度最小，优于其余试验组。蓝莓果实花青素含量的变化如图4 所示，试验组、对照组1、2 的蓝莓果实花青素含量在试验期内均呈持续上升趋势，且冰温气调贮藏更有利于蓝莓果实花青素的生成。蓝莓果实丙二醛含量的变化如图5 所示，试验组、对照组1、2 的蓝莓果实丙二醛含量在试验期内均持续上升，且均在第7 天上升至最大值，且相对于单纯的控温试验组，冰温气调组可以更加有效的抑制丙二醛的生成，减缓蓝莓果实的氧化速率，保证其新鲜度。

图1 蓝莓硬度的变化Fig.1 Changes in the hardness of blueberry

图2 蓝莓内聚性的变化Fig.2 Changes in the cohesion of blueberry

图3 蓝莓可滴定酸含量的变化Fig.3 Changes in the TA content of blueberry

图4 蓝莓花青素含量的变化Fig.4 Changes in the anthocyanin content of blueberry

图5 蓝莓丙二醛含量的变化Fig.5 Changes in the MDA content of blueberry

2.2 微环境波动对蓝莓果实主要生理指标的影响

2.2.1 温度波动 蓝莓果实在试验期间各组的指标变化如图6～10 所示。其中，蓝莓果实硬度的变化如图6 所示，发现温度波动时间与果实硬度呈负相关；蓝莓果实内聚性的变化如图7 所示，发现温度波动贮藏时间与蓝莓果实内聚性呈负相关；蓝莓果实可滴定酸含量的变化如图8 所示，发现温度波动贮藏时间与蓝莓果实可滴定酸含量呈负相关；蓝莓果实花青素含量的变化如图9 所示，发现温度波动贮藏时间与蓝莓果实花青素含量的增加呈负相关；蓝莓果实丙二醛含量的变化如图10所示，发现温度波动贮藏时间与蓝莓果实丙二醇含量的增加呈负相关。结果表明，温度波动时间越短，越早发现温度波动并采取措施，越有利于对蓝莓果实品质的保持。

图6 不同贮藏时间下温度波动对蓝莓硬度的影响Fig.6 Effect of temperature fluctuation on hardness of blueberry under different storage time

图7 不同贮藏时间下温度波动对蓝莓内聚性的影响Fig.7 Effect of temperature fluctuation on cohesion of blueberry under different storage time

图8 不同贮藏时间下温度波动对蓝莓可滴定酸含量的影响Fig.8 Effect of temperature fluctuation on TA content in blueberry under different storage time

图9 不同贮藏时间下温度波动对蓝莓花青素含量的影响Fig.9 Effect of temperature fluctuation on anthocyanin content in blueberry under different storage time

图10 不同贮藏时间下温度波动对蓝莓丙二醛含量的影响Fig.10 Effect of temperature fluctuation on MDA content in blueberry under different storage time

2.2.2 气调波动 蓝莓果实在试验期间各组的指标变化如图11～15 所示。其中，蓝莓果实硬度的变化如图11 所示，发现气调波动贮藏时间与果实硬度呈负相关；蓝莓果实内聚性的变化如图12 所示，发现气调波动贮藏时间与蓝莓果实内聚性呈负相关；蓝莓果实可滴定酸含量的变化如图13 所示，发现气调波动贮藏时间与蓝莓果实可滴定酸含量呈负相关；蓝莓果实花青素含量的变化如图14 所示，发现气调波动贮藏时间与蓝莓果实花青素含量的增加呈负相关；蓝莓果实丙二醛含量的变化如图15 所示，发现气调波动贮藏时间与蓝莓果实丙二醇含量的增加呈负相关。结果表明，气调波动时间越短，越早发现气调波动并采取措施，越有利于对蓝莓果实品质的保持，且采取降氧的方式虽可减少气调波动带来的影响，但均达不到冰温气调下的最佳状态。

图11 不同贮藏时间下气调波动对蓝莓硬度的影响Fig.11 Effect of gas regulation fluctuation on hardness of blueberry under different storage time

图12 不同贮藏时间下气调波动对蓝莓内聚性的影响Fig.12 Effect of gas regulation fluctuation on cohesion of blueberry under different storage time

图13 不同贮藏时间下气调波动对蓝莓可滴定酸含量的影响Fig.13 Effect of gas regulation fluctuation on TA content in blueberry under different storage time

图14 不同贮藏时间下气调波动对蓝莓花青素含量的影响Fig.14 Effect of gas regulation fluctuation on anthocyanin content in blueberry under different storage time

图15 不同贮藏时间下气调波动对蓝莓丙二醛含量的影响Fig.15 Effect of gas regulation fluctuation on MDA content in blueberry under different storage time

2.2.3 温度及气调波动 蓝莓果实在试验期间各组的指标变化如图16～20 所示。其中，蓝莓果实硬度的变化如图16 所示，发现温度及气调波动的贮藏时间与果实硬度呈负相关；蓝莓果实内聚性的变化如图17 所示，温度及气调波动的贮藏时间与蓝莓果实内聚性呈负相关；蓝莓果实可滴定酸含量的变化如图18 所示，发现温度及气调波动的贮藏时间与蓝莓果实可滴定酸含量呈负相关；蓝莓果实花青素含量的变化如图19 所示，发现温度及气调波动的贮藏时间与蓝莓果实花青素含量的增加呈负相关；蓝莓果实丙二醛含量的变化如图20所示，发现温度及气调波动的贮藏时间与蓝莓果实丙二醇含量的增加呈负相关。结果表明，温度及气调波动时间越短，越早发现温度波动并采取措施，越有利于对蓝莓果实品质的保持，且采取降氧的方式虽可减少温度及气调波动带来的影响，但均达不到冰温气调下的最佳状态。

图16 不同贮藏时间下温度和气调波动对蓝莓硬度的影响Fig.16 Effect of temperature and gas regulation fluctuation on hardness of blueberry under different storage time

图17 不同贮藏时间下温度和气调波动对蓝莓内聚性的影响Fig.17 Effects of temperature and gas regulation fluctuation on cohesion of blueberry under different storage time

图18 不同贮藏时间下温度和气调波动对蓝莓可滴定酸含量的影响Fig.18 Effect of temperature and gas regulation fluctuation on TA content in blueberry under different storage time

图19 不同贮藏时间下温度和气调波动对蓝莓花青素含量的影响Fig.19 Effects of temperature and gas regulation fluctuation on anthocyanin content in blueberry under different storage time

图20 不同贮藏时间下温度和气调波动对蓝莓丙二醛含量的影响Fig.20 Effect of temperature and gas regulation fluctuation on MDA content in blueberry under different storage time

2.3 微环境波动对蓝莓果实主要生理指标的响应面分析

以贮藏时间、贮藏温度及贮藏气体环境（CO2含量）作为自变量，蓝莓果实显著相关品质（硬度、内聚性、可滴定酸含量、花青素含量、丙二醛含量）作为因变量（见表1），结合前期试验数据，研究贮藏时间、贮藏温度及贮藏气体环境（CO2含量）三者动态变化对蓝莓果实显著相关品质的影响，构建多元回归模型并对结果进行分析。

表1 正交试验因素与水平Table 1 Orthogonal test factors and levels

2.3.1 硬度 在单因素实验的基础上，以蓝莓果实硬度变化（Y）为响应值，以贮藏时间（X1）、贮藏温度（X2）和贮藏气体环境（CO2含量）（X3）为考察因素，分析得到回归方程如下：

蓝莓贮藏时间、贮藏温度和贮藏气体环境（CO2含量）交互作用对蓝莓果实硬度影响的响应面曲线如图21 所示。

图21 各因素相互作用对蓝莓硬度影响的响应面图Fig.21 Response surface diagram of the interaction of various factors on the hardness of blueberry

从图21 可以看出，贮藏气体环境固定时，贮藏温度在-1 ℃左右最佳；贮藏温度固定时，贮藏时间越短越好；贮藏时间固定时，蓝莓果实的硬度随着贮藏温度的增加先升高后下降，而随贮藏气体环境内CO2比例的增加，蓝莓硬度先下降后上升，结果表明贮藏温度在-1 ℃左右且贮藏气体环境CO2比例在10%～12%时，蓝莓果实硬度保持最好。

2.3.2 内聚性 在单因素实验的基础上，以蓝莓果实的内聚性（Y）为响应值，以贮藏时间（X1）、贮藏温度（X2）和贮藏气体环境（CO2含量）（X3）为考察因素，分析得到回归方程如下：

蓝莓贮藏时间、贮藏温度和贮藏气体环境（CO2含量）交互作用对蓝莓果实内聚性影响的响应面曲线如图22 所示。

由图22 可知，贮藏气体环境（CO2含量）固定时，贮藏温度在-1 ℃左右且时间越短为最佳；贮藏温度固定时，CO2气体比例为10%～12%且贮藏时间越短越好；贮藏时间固定时，贮藏温度为-1 ℃且CO2比例为10%～12%时最佳。

2.3.3 可滴定酸含量 在单因素贮验的基础上，以蓝莓果实可滴定酸含量变化（Y）为响应值，以贮藏时间（X1）、贮藏温度（X2）和贮藏气体环境（CO2含量）（X3）为考察因素，分析得到回归方程如下：

蓝莓贮藏时间、贮藏温度和贮藏气体环境（CO2含量）交互作用对蓝莓果实可滴定酸含量影响的响应面曲线如图23 所示。

图23 各因素相互作用对蓝莓可滴定酸含量影响的响应面图Fig.23 Response surface diagram of the interaction of various factors on the TA content of blueberry

由图23 可知，贮藏气体环境（CO2含量）固定时，贮藏温度在-1 ℃左右且蓝莓果实贮藏时间越短为最佳；贮藏温度固定时，贮藏气体环境CO2比例为10%～12%时间越短越好；贮藏时间固定时，贮藏温度在-1 ℃左右且贮藏气体环境CO2比例为10%～12%时蓝莓果实可滴定酸含量保持最佳。

2.3.4 花青素含量 在单因素实验的基础上，以蓝莓果实花青素含量变化（Y）为响应值，以贮藏时间（X1）、贮藏温度（X2）和贮藏气体环境（CO2含量）（X3）为考察因素，得到回归方程如下：

蓝莓贮藏时间、贮藏温度和贮藏气体环境（CO2含量）交互作用对蓝莓果实花青素含量影响的响应面曲线如图24 所示。

图24 各因素相互作用对蓝莓花青素含量影响的响应面图Fig.24 Response surface diagram of the interaction of various factors on the anthocyanins content of blueberry

由图24 可知，贮藏气体环境（CO2含量）固定时，贮藏温度在-1 ℃左右且蓝莓果实贮藏时间越短越好；贮藏温度固定时，贮藏气体环境CO2比例在10%～12%且贮藏时间越短越好；贮藏时间固定时，贮藏时温度-1 ℃左右且气体环境CO2比例为10%～12%时蓝莓果实花青素含量保持最佳。

2.3.5 丙二醛含量 在单因素实验的基础上，以蓝莓果实丙二醛含量变化（Y）为响应值，以贮藏时间（X1）、贮藏温度（X2）和贮藏气体环境（CO2含量）（X3）为考察因素，得到回归方程如下：

蓝莓贮藏时间、贮藏温度和贮藏气体环境（CO2含量）交互作用对蓝莓果实丙二醛含量影响的响应面曲线如图25 所示。

图25 各因素相互作用对蓝莓丙二醛含量影响的响应面图Fig.25 Response surface diagram of the interaction of various factors on the MDA content of blueberry

由图25 可知，贮藏气体环境（CO2含量）固定时，贮藏温度在-1 ℃左右且蓝莓果实贮藏时间越短越好；贮藏温度固定时，贮藏气体环境CO2比例在10%～12%且果实贮藏时间越短越好；贮藏时间固定时，贮藏时温度-1 ℃左右且气体环境CO2比例在10%～12%时蓝莓果实丙二醛含量最低。

3 讨论

冰温结合气调对于蓝莓品质的影响不仅在于减少蓝莓果实的质量损失，保持其可溶性固形物、抗坏血酸的含量，同时降低果实内部氧化还原酶的活性[31]，且有助于可滴定酸含量及花青素含量的维持，抑制丙二醛的累积，减少活性氧的伤害，更好地维持果实品质。白国荣等[32]将冰温贮藏与0～1 ℃、15 ℃贮藏相比，发现冰温贮藏比其它试验组更能降低吊干杏的果实腐烂率，延缓硬度、TSS质量分数、TA 质量分数和VC 含量的下降，并有效抑制其呼吸强度，而与本试验得到的结果类似。Wood 等[33]研究调查了苹果在常规气体和气调（缺氧）环境下，贮存84 d 后苹果中厌氧代谢终产物（乙醇、乙醛和乙酸乙酯）的动态变化，结果显示气调环境有效降低了厌氧代谢物浓度，更好的保持了苹果的品质，与本试验的结果相符。

微环境波动对蓝莓果实的影响，表现为无论是温度波动、气调波动还是双波动，采取降氧、降温及双降的处理手段都可以减少对蓝莓果实贮藏期间的危害。张鹏等[34]以莱克西蓝莓为试验对象，研究其在3 种气体微环境下，蓝莓品质生理指标的变化，发现不同的气体微环境对蓝莓果实的影响不同，其中O2含量为1.5%～13.5%，CO2含量为8.8%～21.2%的mMAP3 组对蓝莓果实品质保持最好，结果显示微环境调控可以延缓蓝莓果实中维生素C、花色苷和可滴定酸的损失，能够保持较高的好果率，与本试验得出结果相符，然而其未对调控后是否能达到冰温气调最佳状态作出对比与分析。本试验结果表明，当温度或气调发生波动时，波动时间越短，越有利于果实的硬度、内聚性的保持，也越有利于果实花青素含量上升和丙二醛增加变缓，然而都没有达到冰温气调蓝莓的最佳状态，可能是由于果实受到外界波动的刺激后，内部不能很快达到动态平衡，从而对果实产生不可逆的损害。在熊金梁等[35]研究的温度波动对猕猴桃品质的影响中，结果显示温度波动的幅度越小，对猕猴桃果实品质的负面影响就越小。而本试验研究说明温度波动时间越短，蓝莓的品质就越好，猜测温度发生波动的时间和温度波动的幅度都与果实品质变化呈负相关，然而并不明确何种因素对于果实品质的影响更大，且除了通过降氧的手段是否还有更好的方法，这些还需进一步探索。

4 结论

蓝莓在贮藏过程中受到冰温以及气调的影响，能够更好地保持果实的硬度、内聚性、可滴定酸及花青素含量，并较好的抑制丙二醛含量。通过对比冰温状态下不同气调环境贮藏的“蓝丰”蓝莓果实的品质变化，得出-1 ℃（CO2：10%～12%，O2：6%～9%）为最佳的冰温气调环境，有助于减慢蓝莓果实丙二醛含量上升速度，维持果实可滴定酸含量及花青素含量。同时针对微环境波动的情况，采取适当降温、降氧、双降措施能有效缓解因环境波动带来的蓝莓果实品质指标的变化，保障蓝莓果实货架期。此外，通过试验数据，构建响应面模型分析时间、温度及气体环境对“蓝丰”蓝莓果实品质指标的影响，并利用多元回归方程预测蓝莓果实品质指标的变化，综合得出“蓝丰”蓝莓果实贮藏时间越短，贮藏温度越接近蓝莓冰点温度，贮藏气体环境中CO2比例稳定保持在10%～12%，越有利于品质的保持。