張 鵬,李天元,李江闊，*,李春媛,孫 浩

(1.國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津),天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384;2.大連工業(yè)大學食品學院，遼寧大連 116034)

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不同氣調元件對便攜式氣調箱冷藏藍莓保鮮效果的影響

張 鵬1,李天元2,李江闊1，*,李春媛1,孫 浩2

(1.國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津),天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384;2.大連工業(yè)大學食品學院，遼寧大連 116034)

為了明確不同氣調元件對便攜式氣調箱貯藏藍莓品質和揮發(fā)性成分的影響,以伯克利藍莓為試材,研究便攜式氣調箱配備不同氣調元件(2、3、5、6、7號)對冷藏期間果實的好果率、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的影響,應用電子鼻對冷藏60 d果實的揮發(fā)性物質進行PCA分析。結果表明:短期(30 d)貯藏時,3、6、7號氣調元件箱內藍莓的品質均明顯優(yōu)于對照組,中長期(30～60 d)貯藏時使用7號氣調元件,可以使箱內氣體成分維持在O210.5%～14.9%,CO25.5%～10.5%范圍內,各項品質指標均優(yōu)于其他組,整體氣味與對照較為接近,最適宜藍莓的貯藏。2號和5號氣調元件箱內氣體O2含量低于3%,CO2含量高于20%,對藍莓貯藏不利。綜上,7號氣調元件更適合藍莓的保鮮。

藍莓,品質,氣調元件,揮發(fā)性成分,電子鼻

藍莓又稱為越橘、藍漿果,屬于杜鵑花科(Ericace-ae)越橘屬(Vacciniumspp.)。其果實富含維生素、花青素、黃酮等多種生理活性成分,堪稱“世界水果之王”,是國際糧農組織列出的人類五大健康食品之一[1-2]。隨著藍莓受歡迎程度地提高,生產規(guī)模隨之擴大,導致藍莓銷售難、易積壓腐爛等問題凸顯,影響了藍莓產業(yè)的良性發(fā)展,因而藍莓保鮮技術研究逐漸被國內學者重視。

近年來,國內外學者對藍莓采后保鮮技術進行了諸多研究,自發(fā)氣調是其中的重點。朱麟等[3]以兔眼藍莓為試材,研究不同保鮮膜和氣調箱對藍莓保鮮效果的影響,證明 X-2 氣調箱處理保鮮效果最好。張平[4]等對藍莓進行了箱式氣調的研究,認為貯藏藍莓適宜的氣體濃度為:CO210%～12%,O26%～9%,可比現(xiàn)有其它貯藏方法延長保鮮期30～40 d,但實驗所用氣調箱體積過大,具有不便于隨身攜帶、銷售的缺點,隨著電商的快速發(fā)展,小型、便攜的包裝方式逐漸被人們所認可。

表1 PEN3型電子鼻標準傳感器陣列與性能描述Table 1 Standard sensor arrays and performance specification in Electronic nose PEN3

電子鼻作為一種新型的果實無損檢測技術,由傳感器陣列和自動化模式識別系統(tǒng)組成[5],能夠快速、無損的檢測果實產生的揮發(fā)性成分[6],從而實現(xiàn)對果品內在質量的快速有效檢測,在果蔬香氣檢測方面具有良好前景。張鵬[7]等利用電子鼻對不同貯藏/貨架期甜柿進行了判別分析,Leiqing Pan等[8]利用電子鼻檢測貯藏初期草莓果實的腐爛情況,紀淑娟等[9]采用電子鼻檢測技術研究南果梨冷藏后在貨架期間氣味的變化,顏廷才[10]等利用電子鼻對不同品種葡萄的揮發(fā)性成分變化進行了研究,但利用電子鼻分析藍莓揮發(fā)性物質的未見報道。

本課題組研制了一種便攜式塑料氣調箱用于貯藏藍莓,本文通過不同貯藏微環(huán)境氣體調控對藍莓品質及揮發(fā)性成分進行比較分析,確定便攜式塑料氣調箱配備的最適氣調元件,為藍莓貯運方法提供更好的理論依據(jù)和技術參數(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料及設備

藍莓品種 伯克利。于2015年7月14日采自大連金州基地,采摘時選取大小一致、無機械損傷與病蟲害的成熟果實,直接裝入配有不同氣調元件的便攜式塑料氣調箱中,12 h內空調車運回實驗室。1-MCP便攜式小藥包,國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津)提供。

普通冷庫 國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津);Check Piont便攜式O2/CO2測定儀 丹麥PBI Dansensor公司;PAL-1便攜式手持折光儀 日本愛宕公司;TA.XT.Plus物性儀 英國SMS公司;916Ti-Touch 電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司;TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;PEN3型便攜式電子鼻 德國Airsense公司;便攜式塑料氣調箱(規(guī)格:30 cm×20 cm×15 cm,內置兩個籃筐,箱兩個側面分別有三個氣調窗,其中每側左右兩邊氣調窗為在長2 cm寬1.5 cm的長方形中開橫4豎3的直徑為1 mm的12個圓孔,中間為長2 cm寬1.5 cm的長方形氣調窗,氣調箱配套不同型號氣調元件) 寧波國嘉農產品保鮮包裝技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藍莓處理方法 箱中有兩個藍色小籃,每個小籃裝果量在(1200±50) g范圍內。不使用氣調元件的處理記作ck;使用氣調元件的處理按照氣調元件型號標記,分別為2、3、5、6、7。試材到實驗室后,將箱蓋打開,入冷庫(0±0.5) ℃預冷12 h后扣蓋冷藏。每5 d監(jiān)測一次冷庫中各氣調箱內氣體成分含量。每15 d從冷庫中每種處理取出3箱,在常溫(25±1) ℃下放置3 h后開蓋測定各指標。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 貯藏品質指標 好果率:果實好果率(%)=(總果數(shù)-病果數(shù))/總果數(shù)×100。病果是指果實表面至少有一處發(fā)生病變或者汁液外漏、果實軟化皺縮或腐爛現(xiàn)象;硬度:采用TA.XT.Plus物性儀測定,P/75探頭,測試速率2 mm/s,果肉受壓變形25%,觸發(fā)力5.0 g;可溶性固形物(TSS):采用數(shù)字手持袖珍折射儀PAL-1測定;可滴定酸(TA):自動電位滴定儀測定[11]。

1.2.2.2 電子鼻分析 PEN3型便攜式電子鼻包括10個金屬氧化物傳感器陣列,可以分析不同的揮發(fā)性成分,傳感器陣列及其性能描述見表1。

電子鼻檢測方法:取藍莓(10.5±0.10) g于潔凈干燥的500 mL燒杯中,用保鮮膜封口,在常溫下封口平衡5 min后采用頂空吸氣法進行數(shù)據(jù)采集。測定條件:傳感器清洗時間220 s,自動調零時間10 s,樣品準備時間5 s,樣品測試時間50 s,樣品測定間隔時間1 s,內部流量100 mL/min,進樣流量100 mL/min。為了保證實驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確度,選取測定過程中第40～42 s的數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。為了消除漂移現(xiàn)象,更好地保證測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和精確度,要求每次測量前后,傳感器都要進行清洗和標準化。測試樣品為貯藏60 d時不同處理的藍莓果實,統(tǒng)計分析10個不同選擇性傳感器的G/G0值,每個處理重復測定6次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與制圖,采用SPSS19.0軟件鄧肯氏新復極差法進行數(shù)據(jù)差異顯著性分析。

電子鼻分析:通過電子鼻Winmuster自帶的分析軟件對采集的數(shù)據(jù)進行主成分分析(PCA)分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理藍莓箱內氣體成分的變化

本實驗中貯藏微環(huán)境氣體調控是建立在自發(fā)氣調的基礎上,以不同氣調元件對氣體的滲透率不同為影響因素,調節(jié)環(huán)境中的O2、CO2氣體成分。圖1A表示的是O2在整個貯藏期間的變化情況,由于不同氣調元件對氣體的滲透率不同,導致不同處理箱內氣體成分大部分時間內存在顯著性差異(p<0.05)。2號氣調元件O2含量在前期快速下降,15 d時箱內氣體含量僅剩0.7%,為避免藍莓過度進行無氧呼吸,從15 d開始每10 d人為對箱內進行一次通氣處理(用6號針頭在每個氣調窗的氣調元件上扎空1次),使得20 d時箱內O2含量恢復到5.2%,之后箱內氣體保持先下降再上升的循環(huán)狀態(tài),即O2含量在1%～8%之間循環(huán)。除2號氣調元件外,其余不同處理氣調箱內O2含量整體上均呈下降趨勢。3號氣調元件冷藏前30 d O2含量下降較慢,維持在7.8%～10.5%之間,冷藏30～55 d下降速度加快,維持在1.4%～7.4%之間;5號氣調元件O2含量呈先快速下降再緩慢下降趨勢,冷藏前30 d維持在2.3%～10.7%之間,冷藏30～55 d維持在1.3%～3.0%之間;6號氣調元件和7號氣調元件O2含量下降趨勢均與3號氣調元件相似,區(qū)別在于6號氣調元件較5號氣調元件下降速度更慢,7號最慢,6號氣調元件O2含量冷藏前30 d維持在9.4%～12.3%之間,冷藏30～55 d維持在3.2%～9.4%之間,7號氣調元件O2含量冷藏前30 d維持在14.9%～15.4%之間,冷藏30～55 d維持在10.5%～14.9%之間。

圖1 冷藏期間塑料氣調箱內O2(A)、CO2(B)含量的變化Fig.1 Change of O2(A)/CO2(B)inside plastic modified atmosphere box during cold storage

圖1B表示的是CO2在整個貯藏期間的變化情況,其CO2含量的變化趨勢除2號氣調元件外與O2基本相反。2號氣調元件在冷藏10～30 d內,CO2含量基本處于一個緩慢升高的狀態(tài),維持在6.9%～14.8%之間,冷藏35～45 d含量較高,達到20.4%～23.1%,冷藏50～55 d有所下降,含量為15.7%～20.1%,分析原因可能是藍莓果實貯藏后期衰老,呼吸強度有所減弱,在第45 d時人工通氣處理后箱體內的CO2含量有所減少所致。其余處理組CO2含量,冷藏前30 d為:3號氣調元件5.5%～8.7%、5號氣調元件6.5%～12.9%、6號氣調元件5.7%～9.9%、7號氣調元件3.9%～5.5%。冷藏30～55 d時的CO2含量為:3號氣調元件8.7%～19.3%、5號氣調元件12.9%～23.0%、6號氣調元件9.9%～19.1%、7號處理5.5%～10.5%。其中,2、5號氣調元件箱體內CO2含量高于20%,O2含量低于3%,不利于藍莓貯藏。

2.2 不同氣調元件對藍莓冷藏期貯藏品質的影響

好果率是判斷果實耐貯性的重要指標。由圖2A可知,在貯藏過程中,不同處理箱體內藍莓果實的好果率均呈下降趨勢,只是下降速度略有不同。前期對照組好果率下降速度較快,冷藏30 d時,好果率為82.36%,與其他氣調元件之間形成顯著性差異(p<0.05),而不同氣調元件貯藏微環(huán)境氣體調控處理組之間差異性不顯著(p>0.05),好果率均維持在90%～95%的范圍以內,這說明在短期貯藏內貯藏微環(huán)境氣體調控對提高藍莓果實的耐貯性效果良好,不同氣調元件作用效果相似。隨著貯藏時間的延長,不同氣調元件箱體內藍莓好果率的差異性逐漸增大,冷藏60 d時,各處理之間好果率的關系為7號氣調元件(90.96%)>3、6號氣調元件(85.14%、87.72%)>5號氣調元件(80.33%)>2號氣調元件(76.60%)和對照組(75.43%)。這一結果表明,氣調貯藏有利于藍莓的保鮮,而貯藏環(huán)境中的高CO2、低O2使得藍莓品質下降。

圖2 冷藏期間藍莓好果率(A)和果硬度(B)的變化Fig.2 Change of blueberry good fruit rate(A) and firmness(B)during cold storage

藍莓硬度的大小能直接表現(xiàn)出藍莓果實在貯藏過程中的品質變化情況。圖2B為不同處理對藍莓硬度的影響圖。由圖可知,藍莓硬度在貯藏期間一直呈下降趨勢,不同氣調元件之間,硬度的差異性較其他指標更為明顯。冷藏30 d時,各氣調元件之間硬度的大小關系為7號氣調元件>3號氣調元件>5號氣調元件>6號氣調元件>對照組>2號氣調元件,但差異不顯著(p>0.05)。冷藏45 d時,7號氣調元件顯著高于其他處理(p<0.05),2號氣調元件顯著低于其他處理(p<0.05),其余組高于對照組(p>0.05)。冷藏60 d時,3號與7號顯著高于ck組(p<0.05),6號高于對照組(p>0.05),2和5號顯著低于對照組(p<0.05)。綜上所述,從冷藏45 d開始,氣調元件的作用開始明顯的體現(xiàn)出來,在進行藍莓的中長期貯藏時(30～60 d),7號抑制藍莓軟化效果最佳,3號和6號次之,2號和5號對維持藍莓硬度沒有效果。

由圖3A可以看出,不同氣調元件對箱體內藍莓可溶性固形物含量有一定的影響,除2號氣調元件外,其余所有的氣調元件組基本遵循了先上升再下降的趨勢,這可能是由于多糖類不斷轉化為可溶性小分子碳水化合物,如葡萄糖、果糖等,由原果膠分解成可溶性果膠溶于果汁造成,之后可溶性固形物含量又呈稍下降趨勢,說明藍莓從完熟走向腐敗。而2號氣調元件在冷藏前期可溶性固形物含量下降速度較快,冷藏后期逐漸平緩,這可能與藍莓階段缺氧導致了代謝加劇有關。冷藏60 d時,6、7號氣調元件箱體內藍莓可溶性固形物含量顯著高于其他氣調元件組(p<0.05),對照組顯著低于其他氣調元件組(p<0.05),說明不同氣調元件的貯藏微環(huán)境氣體調控均能有效保持藍莓果實的可溶性固形物含量,其中6號和7號氣調元件效果最好。

圖3 冷藏期間藍莓可溶性固形物(A) 和可滴定酸含量(B)變化Fig.3 Change of blueberry total soluble solid(A) and titratable acidity content(B)during cold storage

可滴定酸含量是決定藍莓果實風味的重要因素之一,也是衡量果實貯藏質量的指標之一。藍莓果實中主要含有檸檬酸和琥珀酸[12],因此本實驗用檸檬酸百分數(shù)表示藍莓可滴定酸含量。從圖3B的變化趨勢可以看出,不同氣調元件藍莓可滴定酸含量變化總體呈下降趨勢,這是由于呼吸作用中會首先將有機酸作為底物消耗掉。在整個貯藏期間,7號氣調元件箱體內藍莓可滴定酸含量一直顯著高于其他氣調元件組(p<0.05),冷藏60 d時可滴定酸含量下降了42.83%,3號和6號氣調元件箱體內藍莓可滴定酸含量高于其他組,但差異不顯著(p>0.05),而2號和5號氣調元件箱體內藍莓可滴定酸含量低于對照組(p>0.05),表明3、6、7號氣調元件可以有效延緩藍莓可滴定酸含量的下降,其中7號氣調元件最優(yōu)。

2.3 電子鼻對不同氣調元件藍莓冷藏期果實PCA分析

圖4 冷藏期間藍莓電子鼻PCA分析Fig.4 PCA analysis of electronic nose on blueberry during cold storage

主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)是利用降維統(tǒng)計的方式,即通過矩陣的線性關系對原來相關性較強的多個指標信息進行數(shù)據(jù)轉換和降維[13-14]。圖4所示為冷藏60 d時不同處理之間藍莓的香氣成分PCA分析圖。由圖4可見,不同處理之間藍莓的第一主成分PC1貢獻率和第二主成分PC2貢獻率分別為98.89%和0.67%,總貢獻率達到99.56%,基本上代表了樣品的全部信息特征。由圖4還可以看出,不同處理的藍莓整體上分別三個區(qū)域,即2號,5號和ck、3、6、7號,三個區(qū)域橢圓距離相差較遠,表明其揮發(fā)性分析相差較大,其中2和5號處理可能由于厭氧而導致了果實中的乙醇等物質過度積累影響了果實的整體氣味;而其他3組處理與對照組橢圓距離較近,表明氣調處理果實整體氣味與對照差異不大,具有人們喜愛的藍莓特有香氣。

3 結論

不同氣調元件對氣體的滲透率不同,進而導致了承載藍莓的不同氣調元件箱體內氣體成分產生了一定的差異性,與對照組相比,在短期貯藏內不同氣調元件對藍莓好果率、硬度、可溶性固形物以及可滴定酸含量四種品質指標的保鮮效果相似,在貯藏中后期7號氣調元件可以使箱內氣體成分維持在CO25.5%～10.5%和O210.5%～14.9%的含量范圍內,能夠有效維持果實的好果率、硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量,最適宜藍莓的貯藏,其次為3號(CO28.7%～19.3%,O21.4%～7.4%)和6號(CO29.9%～19.1%,O23.2%～9.4%)。電子鼻對貯藏60 d的不同處理藍莓果實揮發(fā)性成分分析表明,2號和5號氣調元件箱體內藍莓果實氣味與對照組相差較大,而3、6、7號氣調元件箱體內藍莓氣味與對照組較為接近。綜上所述,便攜式塑料氣調箱配備7號氣調元件更易于藍莓保鮮。

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171-174.

Effects of different controlled atmosphere elements on storage effect of blueberry during cold storage

ZHANG Peng1，Li Tian-yuan2，LI Jiang-kuo1,*,Li Chun-yuan1,SUN Hao2

(1.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products(Tianjin),Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,Tianjin 300384,China;2.College of Food Engineering,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China)

Inordertoascertaintheeffectsofdifferentcontrolledatmosphereelementsonqualityandvolatilesubstancesofblueberriesstoredbyportablecontrolledatmospherebox,effectsofportablecontrolledatmosphereboxcombinedwithdifferentcontrolledatmosphereelements(Number2,3,5,6,7)ongoodfruitrate,firmness,solublesolidandtitratableaciditycontentof‘Berkeley’blueberriesduringcoldstoragewerestudied,volatilesubstancesofblueberrieswithdifferenttreatmentsat60dwasanalyzedbyPCAusingelectronicnose.Theresultsshowedthatfruitqualityinboxwith3,6and7controlledatmosphereelementswassuperiortocontrolgroupobviouslyforshortstorage(30d),andthegascompositioninsideplasticmodifiedboxwith7controlledatmosphereelementcouldmaintaintherangeof10.5%～14.9%O2and5.5%～10.5%CO2,variousqualityindexesweresuperiortoothergroups,entireodourwasclosetocontrolgroup,whichwasmoresuitableforblueberriesinlong-termstorage.ButO2contentinsideplasticmodifiedboxwith2and5controlledatmosphereelementswasunder3%,CO2contentexceeded20%,whichwasharmfultostorageblueberries.Therefore,7controlledatmosphereelementwasmoresuitableforblueberriestostorage.

Blueberry;quality;controlledatmosphereelements;volatilesubstances;electronicnose

2016-05-12

張鵬(1981-),女,博士,助理研究員,研究方向:果蔬貯運保鮮研究,E-mail:zhangpeng811202@163.com。

*通訊作者:李江闊(1974-),男,博士,副研究員,研究方向:農產品安全與果蔬貯運保鮮新技術,E-mail:lijkuo@sina.com。

天津市科技支撐重點項目(15ZCZDNC00140);江北區(qū)科技計劃項目(2015B10)。

TS201.1

A

1002-0306(2016)21-0333-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.21.056