陳孟雅CHEN Meng-ya 魯加惠 - 張海偉 -

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥 230036)

微波對(duì)食品的作用方式分為微波致熱生物效應(yīng)和微波非熱生物效應(yīng)[1]。低能微波指的是采用較低功率，利用微波的非熱生物效應(yīng)，使植物或生物體生理活性物質(zhì)發(fā)生變異而喪失活力或死亡[2]。同時(shí)，微波的電場(chǎng)會(huì)使細(xì)胞的膜功能發(fā)生變異，從而使細(xì)胞的正常代謝功能及生理功能受到相應(yīng)的破壞，這樣可以使微生物的生長(zhǎng)受到抑制或死亡[3]。

目前低能微波技術(shù)已有效應(yīng)用于食品的加工與保鮮中。例如：利用微波非熱效應(yīng)處理鮮榨杏汁，不僅細(xì)菌總數(shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，而且顯著抑制杏汁多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)的活性，杏汁色澤L值由22.93增加到35.81，表明微波處理后杏汁亮度增加，色澤得以改善與保持[4]；茶葉經(jīng)800 W微波照射60 s能顯著抑制PPO和POD酶活性，使成品茶葉的色澤更綠更鮮活誘人(△E值低了1/2)[5]。低能微波與傳統(tǒng)熱處理方式相比，能更方便、高效地抑制新鮮蘑菇的PPO酶活性，減輕食品工業(yè)中蘑菇的褐變[6]。

低能微波技術(shù)在果蔬保鮮上的應(yīng)用亦有一定的成效。李明霞等[7]研究發(fā)現(xiàn)，120 W/60 s微波處理的獼猴桃果實(shí)相比較于未處理組，在貯藏末期硬度是其2倍，能夠延遲獼猴桃果實(shí)軟化；費(fèi)利娟[8]研究發(fā)現(xiàn)，100 W/120 s及以下的低功率微波處理能夠延緩佐賀清香草莓采后成熟與衰老，處理后果實(shí)纖維素酶活性和MDA含量較未處理組低且保持較高的果實(shí)硬度；何雨婷等[9]采用130 W微波輸出功率連續(xù)照射處理新鮮香菇4 min能夠延長(zhǎng)保鮮期至40 d；郭艷明等[10]研究發(fā)現(xiàn)，低能微波處理黃冠梨后，發(fā)現(xiàn)32.5 W/5 min低能微波處理能夠在貯藏期間最好地保持果實(shí)品質(zhì)，降低了22%左右的果心褐變發(fā)生率。但是低能微波預(yù)處理對(duì)葡萄貯藏品質(zhì)、生理指標(biāo)及抗氧化性的影響迄今未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)擬對(duì)巨峰葡萄采用不同功率微波處理，在低溫(0～2 ℃)環(huán)境下貯藏，期間監(jiān)測(cè)葡萄的落粒率、失重率、PPO和POD酶活性、DPPH自由基清除率等指標(biāo)，探討低能微波預(yù)處理對(duì)葡萄冷藏品質(zhì)的影響，探索適合于葡萄貯藏的低功率微波保鮮技術(shù)，為進(jìn)一步開發(fā)安全、簡(jiǎn)便、快捷的果實(shí)貯藏保鮮新技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

巨峰葡萄：于2016年7月7日，購(gòu)于安徽省合肥市周谷堆水果交易市場(chǎng)，隨機(jī)選取大小均勻，成熟度相對(duì)一致，無(wú)病蟲害、機(jī)械傷的果實(shí)；

磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鄰苯二酚、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、TritonX-100、三氯乙酸：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

高速冷凍離心機(jī)：LR16-A型，北京雷勃爾離心機(jī)有限公司；

紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：752型，上海菁華科技儀器有限公司；

微波系統(tǒng)：SAM-255型(總功率650 W)，美國(guó)CEM公司；

系列組合式冷庫(kù)：ZK型，中國(guó)常州銀雪制冷設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 葡萄運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后，0～4 ℃預(yù)冷8 h。隨機(jī)選取果實(shí)并檢測(cè)各項(xiàng)初始指標(biāo)。其余葡萄果實(shí)分為5組，每組3個(gè)平行，分別設(shè)定微波輸出功率為0.0(對(duì)照)，37.5，65.0，97.5，130.0 W，處理時(shí)間均為2 min；由于原料的溫度與原料種類及微波處理方式密切相關(guān)[11]，因此每次處理葡萄重量為(1 200±50) g。每組微波處理后，隨機(jī)取10粒果實(shí)測(cè)其果心溫度；處理后在常溫下放置2 h后，用0.02 mm聚乙烯(PE)保鮮袋包裝(保鮮膜上扎有小孔)，然后放置0～2 ℃、濕度80%～85%冷庫(kù)中進(jìn)行貯藏，每8 d進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2 落粒率的測(cè)定 落粒率是指落粒果數(shù)占總果數(shù)的百分比,按式(1)計(jì)算：

(1)

式中：

m——落粒率，%；

m1——脫落的果實(shí)數(shù)；

m2——總果實(shí)數(shù)。

1.2.3 失重率的測(cè)定 采用重量法。失重率按式(2)計(jì)算：

(2)

式中：

n——失重率，%；

n1——貯藏前果實(shí)重量，g；

n2——測(cè)量時(shí)果實(shí)重量，g。

1.2.4 多酚氧化酶酶活的測(cè)定 參照文獻(xiàn)[12]。

1.2.5 DPPH自由基清除率的測(cè)定 稱取1 g樣品，加入50%乙醇8 mL勻漿，4 ℃ 4 000×g離心15 min，上清液用于DPPH清除能力的測(cè)定；取上清液0.1 mL加入2.9 mL、60 μmol/L的DPPH溶液中，搖勻，室溫避光反應(yīng)30 min后,于517 nm處測(cè)其吸光度[13]11，以50%乙醇為空白對(duì)照。清除率按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：

SA——清除率，%；

Ai——2.9 mL DPPH溶液中加0.1 mL樣品反應(yīng)30 min 后的吸光度；

A0——2.9 mL DPPH溶液中加0.1 mL 50%乙醇反應(yīng)30 min 后的吸光度；

Aj——2.9 mL 50%乙醇中加0.1 mL樣品反應(yīng)30 min后的吸光度。

1.2.6 丙二醛(MDA)的測(cè)定 根據(jù)文獻(xiàn)[14]155，修改如下：稱取切碎的葡萄1.0 g，加入5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)和少量石英砂研磨至勻漿，4 ℃、4 000×g離心20 min后，取上清液2 mL，加入2 mL 6.7 g/L TBA溶液，混勻后于沸水浴上反應(yīng)20 min，空白對(duì)照管以TCA替代提取液，迅速冷卻后再離心(4 000×g)。取上清液測(cè)定OD450，OD530和OD600值。MDA含量按式(4)計(jì)算：

(4)

式中：

W——丙二醛含量，μmol/g FW；

c——反應(yīng)液中MDA的濃度，c=6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450，μmol/L；

OD450、OD532、OD600——450，532，600 nm波長(zhǎng)下溶液的吸光值；

VA——反應(yīng)液總體積，mL；

V——提取液總體積，mL；

VS——測(cè)定時(shí)所取體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g。

1.2.7 過(guò)氧化物酶酶性的測(cè)定 參照文獻(xiàn)[14]102。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Origin 8.0軟件統(tǒng)計(jì)所有數(shù)據(jù)，計(jì)算均值及標(biāo)準(zhǔn)偏差并繪制圖表。應(yīng)用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，采用Duncan新復(fù)極差法比較因素水平間的差異(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)巨峰葡萄果心溫度的影響

由圖1可知，當(dāng)果實(shí)重量與處理時(shí)間一定時(shí)，果心溫度隨著微波功率的增加而增加。其中，130.0 W處理組果心溫度已達(dá)40 ℃，但表皮溫度依然與處理前無(wú)差異。過(guò)高功率微波處理會(huì)使果實(shí)內(nèi)部產(chǎn)生較高熱量，對(duì)果實(shí)本身造成一定的熱損傷。因此在保證無(wú)明顯熱效應(yīng)的前提下，處理葡萄選用的微波功率應(yīng)在130.0 W以下。

圖1 低能微波處理對(duì)巨峰葡萄果心溫度的影響Figure 1 Effect of different microwave treatment on the center temperature of Kyoho grape

2.2 對(duì)巨峰葡萄失重率和落粒率的影響

失水率是衡量果實(shí)新鮮度的重要指標(biāo)。在貯藏過(guò)程中，果實(shí)重量的降低主要是水分通過(guò)果皮散失造成的。巨峰葡萄在采后冷藏期間失重率逐漸升高，但是直至貯藏末期，微波處理組與對(duì)照組之間并無(wú)顯著性差異(表1)，說(shuō)明低能微波預(yù)處理對(duì)葡萄果實(shí)的失重率沒(méi)有顯著性影響。

如表1所示，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，葡萄的落粒率呈上升趨勢(shì)。在40 d的貯藏期內(nèi)，4種功率的微波處理均不同程度地降低了葡萄的落粒率，其中32.5 W微波處理組與對(duì)照組有顯著性差異(P<0.05)。對(duì)照組落粒率在32 d已超過(guò)20%，而32.5 W微波處理組在40 d的落粒率<20%。說(shuō)明適宜的低能微波處理能抑制葡萄的衰老。這與費(fèi)麗娟等[15]在微波處理佐賀清香草莓中的結(jié)果一致。

表1 不同功率微波處理對(duì)巨峰葡萄失重率和落粒率的影響?Table 1 Effect of different microwave treatment on the water loss and shattering rate

? 同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.3 對(duì)巨峰葡萄多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶的影響

多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)可直接或者間接催化酚類物質(zhì)和花青素等，氧化生成褐色物質(zhì)，引起果實(shí)褐變。如圖2所示，巨峰葡萄在貯藏過(guò)程中，PPO活性逐漸增強(qiáng)。低能微波處理2 min后，處理組的酶活均高于對(duì)照組，可能是溫度的輕微升高增加了PPO的活性。但在貯藏后期，低功率微波(65.0，32.5 W)處理組的PPO活性均顯著低于對(duì)照組，而130.0 W處理組PPO活性卻高于對(duì)照組。其中32.5 W微波處理組的PPO活性在整個(gè)貯藏過(guò)程中一直最低,且與其他各組差異性顯著(P<0.05)?？赡苁沁m宜的微波處理可以較好地抑制酚類物質(zhì)的合成，并保持了酚類物質(zhì)和 PPO區(qū)域性結(jié)構(gòu)的完整性，從而更好地抑制了 PPO酶的活性。

過(guò)氧化物酶是(peroxidase，POD)廣泛存在于植物體內(nèi)，活性較高，是以過(guò)氧化氫為電子受體催化底物氧化的一種酶[14]101。與PPO酶反應(yīng)類似，低能微波處理2 min后，處理組的酶活均高于對(duì)照組。在貯藏中后期，對(duì)照組的POD活性顯著高于處理組(P<0.05)。其中，32.5 W微波處理組抑制作用最大，與其他組均有顯著性差異(圖3)，可見(jiàn)低能微波在一定程度上能抑制POD活性，延緩果實(shí)衰老。這與Ceni等[16]的研究類似，微波能對(duì)過(guò)氧化物酶起抑制作用。

圖2 低能微波處理對(duì)巨峰葡萄PPO的影響Figure 2 Effect of different microwave treatment on the PPO activity of Kyoho grape

圖3 低能微波處理對(duì)巨峰葡萄POD的影響Figure 3 Effect of different microwave treatment on the POD activity of Kyoho grape

2.4 對(duì)巨峰葡萄丙二醛(MDA)含量和DPPH自由基清除率的影響

丙二醛(Malondialdehyde)是植物細(xì)胞膜脂過(guò)氧化最主要的產(chǎn)物之一，其含量越高，果實(shí)細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷越大，越不利于果實(shí)的貯藏。一般隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)和果實(shí)衰老，MDA的含量逐漸積累，細(xì)胞膜的損傷程度日益加深[17-18]。如圖4所示，在整個(gè)貯藏期間130.0 W微波處理組MDA含量顯著高于對(duì)照組，說(shuō)明此微波功率對(duì)葡萄細(xì)胞膜損傷程度較大，細(xì)胞組織對(duì)果實(shí)的保護(hù)能力較差。而32.5 W微波處理組MDA含量在貯藏期間上升速度較緩慢，且顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，說(shuō)明適宜的微波處理可以有效抑制巨峰葡萄MDA含量的積累。這可能是微波的非熱效應(yīng)改變了細(xì)胞膜脂質(zhì)的構(gòu)造，推遲了其過(guò)氧化作用的進(jìn)程，從而減緩了膜脂過(guò)氧化對(duì)果實(shí)細(xì)胞膜的損傷[10]。

圖4 低能微波處理對(duì)巨峰葡萄MDA的影響Figure 4 Effect of different microwave treatment on the MDA of Kyoho grape

DPPH自由基清除率與果實(shí)中抗氧化物質(zhì)活性及酚類物質(zhì)的含量等呈正相關(guān)[13]15-16。在貯藏過(guò)程中，由于抗氧化物質(zhì)逐漸減少或活性降低，果實(shí)的DPPH自由基清除率呈下降趨勢(shì)。由圖5可知，低能微波處理提高了葡萄果實(shí)的DPPH自由基清除率，在貯藏中后期(32 d之后)低能微波處理與對(duì)照組之間的差異顯著(P<0.05)，但各處理組間不存在顯著性差異。說(shuō)明在特定功率下，低功率微波處理可能使得葡萄中抗氧化物質(zhì)活性增加,延緩了葡萄的老化[19]。

圖5 低能微波處理對(duì)巨峰葡萄DPPH自由基 清除率的影響Figure 5 Effect of different microwave treatment on the DPPH clear rate of Kyoho grape

3 結(jié)論

在0～2 ℃冷藏條件下，32.5 W/2 min低能微波處理組葡萄的貯藏品質(zhì)最佳，與對(duì)照組相比，落粒率降低了10%,多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶酶活低了1/3左右，丙二醛減少將近17%,DPPH自由基清除率高于對(duì)照組約33%，顯著延緩了葡萄的成熟衰老。當(dāng)輸出功率達(dá)到130.0 W時(shí),對(duì)葡萄生理和品質(zhì)有一定的損傷，不利于貯藏?？赡苁巧愿吖β实湍芪⒉ㄌ幚韺?duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)或者信息傳導(dǎo)分子產(chǎn)生了影響，加速了果實(shí)的成熟衰老。低能微波處理能夠延緩葡萄的成熟與衰老，且在本試驗(yàn)功率范圍內(nèi)微波功率越低葡萄冷藏的效果越好，因此更低微波功率對(duì)葡萄貯藏品質(zhì)的影響作用值得進(jìn)一步探討。

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