張淑媛 伍曉聰 金文蘋郭艷明 張林玉 董 明,2,3

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥 230036；2. 合肥市農(nóng)產(chǎn)品加工研究院，安徽 合肥 230036；3. 安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230036)

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低功率微波處理對板栗低溫貯藏生理及品質(zhì)的影響

張淑媛1伍曉聰1金文蘋1郭艷明1張林玉1董 明1,2,3

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥 230036；2. 合肥市農(nóng)產(chǎn)品加工研究院，安徽 合肥 230036；3. 安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230036)

采用不同強(qiáng)度的微波處理板栗3 min，并于3 ℃條件下貯藏180 d，研究低功率微波處理對板栗的呼吸強(qiáng)度、失重率、腐爛率、還原糖含量、淀粉酶活性、VC含量、過氧化氫酶(CAT)活性、過氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：65 W/3 min處理組對CAT活性增加抑制效果最好；130 W/3 min處理組對POD活性下降和MDA含量增加有較好抑制效果；260 W/3 min 處理組能有效降低失重率、腐爛率；195 W/3 min處理組對呼吸強(qiáng)度、淀粉酶活性、POD活性、還原糖含量的上升及VC的氧化有明顯抑制作用，也能有效降低失重率、腐爛率。綜合分析，低功率微波保鮮板栗的最佳處理條件為195 W/3 min，打孔PE袋包裝，3 ℃低溫冷藏180 d，商品率93%～95%。

板栗；低功率微波；生理；品質(zhì)

板栗(CastaneamollissimaBlume)屬山毛櫸科(Fagaceae)栗屬堅果類植物。中國是板栗的原產(chǎn)國，板栗資源分布廣、品種多，年產(chǎn)量占世界50%以上[1]。板栗的貯藏物質(zhì)主要是淀粉，含25.0%～68.3%，此外還含糖6.02%～25.23%，蛋白質(zhì)5.7%～12.7%，脂肪2.0%～7.4%，16～18種氨基酸等，其中人體必需的有8種，以天冬氨酸最高[2]。板栗既可以生食、炒食和煮食，又能制成糕點(diǎn)、糖果，香甜味美，還具有一定的保健功效和治療腎虛、脾胃虛寒的作用[3]。

由于板栗產(chǎn)地多為丘陵山地，在板栗生長期的防治很難奏效，且板栗果實(shí)含水量高，呼吸強(qiáng)度大，采后生理代謝旺盛，極易霉?fàn)€變質(zhì)、發(fā)芽、失重，耐貯性能差，因而板栗采摘后的貯藏問題亟待解決[4-5]。

近年來，有關(guān)低功率微波的研究在國內(nèi)外是一個討論的熱點(diǎn)。低功率微波處理主要是由于電磁場輻射產(chǎn)生的非熱生物效應(yīng)，對果實(shí)細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞的信息傳導(dǎo)以及果實(shí)成分之間的相互作用產(chǎn)生影響和干擾，被認(rèn)為是一種新型的食品保鮮方式[6-8]。但是，目前在果蔬貯藏保鮮方面，尚無低功率微波保鮮機(jī)理的系統(tǒng)報道，僅有對獼猴桃[9]、草莓[10]、藍(lán)莓[11]、香菇[12]、黃冠梨[13]等進(jìn)行低功率微波貯藏保鮮的相關(guān)研究報道。

微波保鮮技術(shù)與常規(guī)保鮮方法相比具有潛在的優(yōu)勢，低功率微波可以實(shí)現(xiàn)非熱連續(xù)照射，處理簡單且安全?，F(xiàn)有文獻(xiàn)資料尚無采用低功率微波處理板栗(種子類)的保鮮生理相關(guān)報道。本研究擬采用相同處理時間的不同低功率微波照射預(yù)處理，考察微波對板栗采后生理和品質(zhì)的影響，旨在探索微波處理板栗的冷藏技術(shù)新方法，開創(chuàng)安全有效的果蔬保鮮處理新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

板栗：大紅袍，選用2015年10月份采收的安徽大別山區(qū)，在生理成熟期采收，采收后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。由于剛采收的板栗含水量大，自身溫度較高，所以要進(jìn)行“發(fā)汗”處理，即置于通風(fēng)避光的室內(nèi)攤晾3～4 d，然后剔除雜質(zhì)、蛀蟲、腐爛、機(jī)械損傷及未成熟的，用好果進(jìn)行試驗(yàn)；

包裝袋：厚0.03 mm的聚乙烯(PE)打孔保鮮袋，港新包裝有限公司；

3,5-二硝基水楊酸、愈創(chuàng)木酚：化學(xué)純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

四水合酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、二水合草酸、抗壞血酸、30%過氧化氫、碳酸氫鈉、三氯乙酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、可溶性淀粉、乙酸、無水乙酸鈉、聚乙二醇6000、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉：分析純，西隴化工股份有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮：分析純，合肥新恩源生物技術(shù)有限公司；

重蒸酚：生化試劑，北京索萊寶科技有限公司；

2,6-二氯酚靛酚鈉：生化試劑，生工生物工程(上海)股份有限公司。

1.2 主要儀器

微波系統(tǒng)：SAM-255型，美國CEM 公司；

組合式冷庫：LR20-AZK型，中國常州銀雪制冷設(shè)備有限公司；

高速冷凍離心機(jī)：LR20-A型，北京雷勃爾冷凍離心機(jī)有限公司；

離心機(jī)：DL-5-B型，上海安亭科學(xué)儀器廠制造；

紫外分光光度計：UV-5800PC型，上海元析儀器有限公司；

便攜式紅外CO2氣體檢測儀： GT-2000型，深圳市科爾諾電子科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 微波處理條件的篩選 分別以不同輸出功率和處理時間進(jìn)行微波處理單因素試驗(yàn)，處理后迅速測溫，并切果檢查板栗果肉淀粉糊化和褐變情況，初步篩選出微波不同功率和時間的組合對板栗果實(shí)的影響，確定本試驗(yàn)的微波預(yù)處理的強(qiáng)度范圍。

1.3.2 微波處理方法 根據(jù)確定好的微波處理方式，利用微波系統(tǒng)處理原料，每個處理組用量為5 kg左右，每個處理重復(fù)3次，由于微波載波盤大小限制，每次鋪滿載波盤處理(1 kg左右)，對照組不作任何處理。然后用打孔并標(biāo)記的PE袋將冷卻后的板栗包裝并裝箱。貯藏于溫度3 ℃、相對濕度85%～92%的冷庫中，每30 d取樣測定各項指標(biāo)。

1.4 檢測項目及方法

1.4.1 呼吸強(qiáng)度 每個處理組分別隨機(jī)取出 10 個板栗分裝在PE袋中，專用于檢測呼吸強(qiáng)度。在貯藏溫度下檢測其呼出的CO2濃度，稱取果實(shí)鮮重，讀取分析儀的流量計數(shù)，根據(jù)式(1)計算呼吸強(qiáng)度。重復(fù)檢測3 次。

(1)

式中：

R——呼吸強(qiáng)度，mg/(kg·h)；

F——分析儀流量計數(shù)，mL/min；

C——二氧化碳濃度測定值，mg/mL；

t——貯藏溫度，℃；

W——果實(shí)鮮重，kg。

1.4.2 果實(shí)品質(zhì)測定

(1) 還原糖含量：采用3,5-二硝基水楊酸法[14]。

(2) VC含量：采用分光光度計法[15]。

每個指標(biāo)平行測定3 次，取其平均值。

1.4.3 果實(shí)生化指標(biāo)測定

(1) 淀粉酶活性測定：采用分光光度計法[16]101-103。

(2) 過氧化物酶活性的測定：采用分光光度計法[17]。

(3) 過氧化氫酶活性測定：按GB/T 23195—2008執(zhí)行。

(4) 丙二醛( MDA) 含量的測定：采用硫代巴比妥酸顯色法[16] 154-156。

1.4.4 腐爛率 分別計算各處理組中板栗總數(shù)及霉變或腐爛果個數(shù)，并按式(2)計算板栗腐爛率[18]。

(2)

式中：

r——腐爛率，%；

在梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面，根力多也做了許多工作。據(jù)了解，多年來，根力多始終在針對梨樹進(jìn)行跟蹤種植，不斷進(jìn)行田間試驗(yàn)示范，探索出了多套適用于梨樹不同生長周期需要的全程施肥方案。根力多還投入了千萬元，在固獻(xiàn)國家級農(nóng)業(yè)園區(qū)建立了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技服務(wù)中心和盛熙農(nóng)業(yè)園，使用各種水肥一體化設(shè)施種植葡萄和梨，目的就是為了探索出一條科學(xué)、合理、可行的水肥一體化之路。同時，根力多希望能夠培養(yǎng)更多懂農(nóng)業(yè)、愛農(nóng)業(yè)的新農(nóng)人，推動威縣農(nóng)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級

N——腐爛板栗數(shù)；

N0——板栗取樣總數(shù)。

1.4.5 失重率 按式(3)計算質(zhì)量損失率。

(3)

式中：

L——失重率，%；

m1——貯藏前質(zhì)量，g；

1.4.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用Excel 軟件；顯著性分析采用 PASW軟件，繪圖工具采用Origin軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 微波處理條件的篩選

以實(shí)測微波處理板栗中心溫度≤32 ℃為選擇依據(jù)，忽略微波處理的熱效應(yīng)，可視為其作用以非熱效應(yīng)為主[19]，且板栗仁未出現(xiàn)淀粉糊化與褐變現(xiàn)象。由圖1 可知，微波處理時間一定時，果心溫度與微波功率呈正相關(guān)；微波功率一定時，果心溫度與處理時間呈正相關(guān)。微波處理功率、處理時間分別小于325 W、3 min 時，板栗果肉中心溫度均低于32 ℃，且果心均未發(fā)生褐變。因此，確定微波處理方式為處理時間 3 min，處理功率65，130，195，260，325 W。

圖1 微波輸出功率與時間對果心溫度的影響

2.2 微波處理對板栗生理指標(biāo)的影響

2.2.1 呼吸強(qiáng)度 由圖2可知，從整體上來看，不同功率微波處理的板栗呼吸強(qiáng)度變化趨勢基本相同，均為先下降再上升。0～90 d呼吸強(qiáng)度下降，90～150 d呼吸趨于平緩，150～180 d呼吸強(qiáng)度有上升趨勢。除了195 W處理組，其他組呼吸強(qiáng)度基本高于對照組。在整個貯藏過程中，325 W處理組的呼吸強(qiáng)度一直高于對照組，與對照組差異極顯著(P<0.01)，說明較高功率的微波處理對板栗呼吸作用有促進(jìn)作用；195 W處理組的呼吸強(qiáng)度一直低于對照組，與對照組差異顯著(P<0.05)，反映出低功率微波處理對板栗的呼吸作用有一定的抑制作用，可能是低功率的微波處理產(chǎn)生的非熱效應(yīng)，抑制了某些酶的活性，降低了生理代謝速率，維持了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性，抑制了呼吸強(qiáng)度。

圖2 不同功率微波處理對板栗呼吸強(qiáng)度的影響

2.2.2 淀粉酶活性 由圖3可知，在貯藏期間，淀粉酶活性整體呈上升趨勢。0～60 d淀粉酶活性快速上升，可能是呼吸強(qiáng)度仍較大，還需要消耗大量還原糖，此時需要較多淀粉酶分解淀粉來提供能量；60～150 d淀粉酶活性緩慢上升，此時呼吸強(qiáng)度趨于平緩，無需太多能量；150～180 d淀粉酶活性再次快速上升，由于板栗開始腐敗，淀粉酶活性增大，降解淀粉，破壞板栗的品質(zhì)。所有處理組淀粉酶活性基本低于對照組，除了325 W處理組，且195 W處理組的淀粉酶活性一直低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)，說明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砟芙档偷矸勖富钚浴?/p>

圖3 不同功率微波處理對板栗淀粉酶活性的影響

2.2.3 過氧化氫酶活性 由圖4可知，對照組和處理組的過氧化氫酶活性均先升后降，轉(zhuǎn)折點(diǎn)在90 d。其中260 W和325 W處理組酶活性高于對照組，且325 W與對照組存在顯著差異(P<0.05)，可能是微波處理功率較高使得板栗品質(zhì)變化迅速，體內(nèi)自由基增加過快，從而誘使過氧化氫酶活性增加比較明顯；65，130，195 W處理組的酶活性基本低于對照組，可能是適當(dāng)功率微波處理使得細(xì)胞膜的通透性增加，酶活性降低。綜上，適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砜梢越档兔富钚浴?/p>

2.2.4 過氧化物酶活性 由圖5可知，貯藏期間，板栗的POD活性均呈先上升后下降的趨勢，除了65，130 W處理組酶活性在150 d達(dá)到峰值，其他處理組和對照組酶活性均在90 d達(dá)到峰值。處理組酶活性均高于對照組，且195 W和325 W處理組酶活性增加較大，與對照組存在顯著差異(P<0.05)，65，130 W處理組的酶活性在90 d之后與對照組存在顯著性差異(P<0.05)，說明適宜的微波處理能抑制板栗POD活性的下降，延長貯存期。

圖4 不同功率微波處理對板栗中CAT酶活性的影響

圖5 不同功率微波處理對板栗中POD酶活性的影響

2.2.5 丙二醛含量 由圖6可知，處理組和對照組的MDA含量均先緩慢上升，達(dá)到最大值后急劇下降。其中對照組65，195，260，325 W處理組均在120 d達(dá)到最大，只有130 W處理組在150 d達(dá)到最大。260，325 W處理組的MDA含量在180 d之前高于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)；65，130，195 W處理組的MDA含量在150 d之前低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)，并且130 W處理組在120 d之前是所有處理組中MDA含量最低的。綜上，適當(dāng)?shù)牡凸β饰⒉ㄌ幚戆謇蹩梢砸种芃DA含量的增加，而較高功率的微波處理反而會促進(jìn)MDA含量的增加。

圖6 不同功率微波處理對板栗中丙二醛含量的影響

2.3 微波處理對板栗貯藏品質(zhì)的影響

2.3.1 還原糖含量 由圖7可知，0～60 d還原糖含量略有下降趨勢，可能是呼吸作用消耗；60～120 d還原糖含量快速上升，淀粉開始大量快速分解；120～180 d上升平緩，淀粉的量已經(jīng)變少，但仍在繼續(xù)分解。在貯藏過程中，195，325 W處理組的還原糖含量低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)；在100 d左右，260 W處理組的還原糖含量也低于對照組，說明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚砜梢砸种频矸鄯纸?；?5，130 W處理組的還原糖含量分別在100，40 d左右時高于對照組，說明過低的微波處理對淀粉的分解并沒有抑制作用，反而會有促進(jìn)作用。

圖7 不同功率微波處理對板栗還原糖含量的影響

2.3.2 VC含量 由圖8可知，在貯藏期間，不同處理組及對照組的板栗中VC含量均逐漸降低。325 W處理組的VC含量一直低于對照組，且在120 d之后與對照組存在極顯著差異(P<0.01)，應(yīng)該是微波功率過高，對板栗造成嚴(yán)重?fù)p傷，使得板栗腐敗提前，營養(yǎng)價值極速下降；195 W處理組的VC含量一直高于對照組，且60～90 d存在顯著差異(P<0.05)，說明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚碛欣谝种芕C含量的下降。

圖8 不同功率微波處理對板栗中VC含量的影響

2.3.3 失重率 由圖9可知，在貯藏期間板栗的失重率整體呈上升趨勢，除了325 W處理組的失重率高于對照組，其余處理組的失重率一直低于對照組，且微波處理組與對照組都存在顯著差異(P<0.05)，對照組的失重率達(dá)1.34%，325 W處理組高達(dá)1.70%，260 W的失重率僅0.89%，說明適當(dāng)?shù)奈⒉ㄌ幚碛欣谝种瓢謇醯氖е?，而過高功率的微波處理反而加重了板栗的失重。

2.3.4 腐爛率 由圖10可知，貯藏期間，腐爛率呈上升趨勢，其中除了325 W處理組的腐爛率高于對照組，高達(dá)11%，并且試驗(yàn)初期就有腐爛現(xiàn)象，可能是微波處理的功率過高對板栗造成生理損傷，使其新陳代謝紊亂，抗性降低，外界病原菌得以入侵造成腐爛；其他處理組的腐爛率都低于對照組，且都是從60 d之后出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，其中260 W處理組的板栗在貯藏180 d后的腐爛率只有2%，明顯低于對照組的腐爛率10%，與對照組存在極顯著差異(P<0.01)，說明過高功率的微波處理會使腐爛率升高，適當(dāng)功率微波處理有利于降低腐爛率。

圖9 不同功率微波處理對板栗失重率的影響

圖10 不同功率微波處理對板栗腐爛率的影響

3 結(jié)論

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)要求選擇了果心不會發(fā)生褐變且溫度低于32 ℃的微波處理條件：微波處理時間3 min，處理功率65，130，195，260，325 W，探討低功率微波處理對板栗采后生理生化和貯藏效果的影響。結(jié)果表明， 適當(dāng)?shù)牡凸β饰⒉ㄒ淮翁幚韺Π謇踬A藏生理和品質(zhì)均有一定效果，195 W/3 min 微波處理的效果最顯著。過高或過低強(qiáng)度的微波處理反而加快板栗的腐敗，減短貯存期，所以此處值得進(jìn)一步探究，可進(jìn)一步細(xì)化微波強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)。

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Effects of low power microwave treatment on physiology and quality of low temperature storage of Chinese chestnut

ZHANG Shu-yuan1WU Xiao-cong1JIN Wen-ping1GUOYan-ming1ZHANGLin-yu1DONGMing1,2,3

(1.CollegeofTeaandFoodScienceandTechnology,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China;2.HefeiAgricultureProductsProcessingandResearchInstitute,Hefei,Anhui230036,China;3.AnhuiAgriculturalProductsProcessingEngineeringLaboratory,Hefei,Anhui230036,China)

The Chines chestnut was treated by different power microwave for 3 min treatments, and stored for 180 days at 3 ℃. Studied the effects of low power microwave treatment on respiration intensity, weight loss rate, decay rate, reducing sugar content, amylase activity, VCcontent, catalase activity, peroxidase activity and MDA content in chestnut. Results: The low intensity microwave treatment with 65 W/3 min had the best inhibition effect on catalase activity; the treatment with 130 W/3 min had better inhibition effect on peroxidase activity and MDA content; the treatment with 260 W/3 min could effectively reduce the weight loss rate and decay rate; the treatment with 195 W/3 min had the best inhibitory effect on increase of respiration intensity, amylase activity and reducing sugar content and decrease of VCcontent and peroxidase activity, it could also effectively reduce the weight loss rate and decay rate. According to the comprehensive analysis results, the best condition of low power microwave treatment was 195 W/3 min, packed in perforated polyethylene bags, and refrigerated at 3 ℃ for 180 days. Under the conditions, the commodity rate was ranged from 93% to 95%.

chestnut; low power microwave; physiology; quality

安徽省大別山區(qū)農(nóng)林特色產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心項目資助

張淑媛，女，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。

董明(1958—)，男，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授，碩士。 E-mail:dongm58@163.com

2017—01—12

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.024