胡云峰，杜威，魏增宇

（天津科技大學(xué)食品營養(yǎng)與安全省部共建教育部重點實驗室，天津 300457）

蒜薹(Garlic)，又名蒜苗或蒜毫，是抽薹大蒜品種生長過程中抽出的花莖，花莖長60～70 cm。花莖頂部有上尖下粗的總苞，總苞內(nèi)有花序，總苞和花序部分總稱為薹苞，花梗部分稱為薹梗。蒜薹鮮脆細(xì)嫩，味道鮮美，是一種優(yōu)質(zhì)高檔蔬菜，其所含營養(yǎng)成分較蒜頭更高[1～3]。

果實采后需要經(jīng)過運輸，機械損傷主要發(fā)生在從果園到市場的運輸過程中，運輸過程中的振動是造成 果蔬機械損傷的主要原因[4～6]。運輸過程中的振動脅迫產(chǎn)生的逆境會導(dǎo)致貨物產(chǎn)生損傷，甚至腐爛，促使其貨架期縮短，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。目前，國內(nèi)外學(xué)者[7]對于水果振動損傷的研究多以利用振動模型裝置的手段為主，即將果蔬樣品置于振動試驗臺上，通過對相關(guān)振動參數(shù)(例如，振動加速度、振動頻率和振幅等)的設(shè)置來進(jìn)行研究。

目前，對于振動造成果蔬品質(zhì)下降的研究已有很多?？稻S民等[8]研究了振動加速度和振動頻率對梨的影響，發(fā)現(xiàn)振動加速度越大而振動頻率越小對梨的損傷越大；李正國等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨著振動強度增加，獼猴桃常溫貯藏條件下果實軟化速度加快，細(xì)胞膜完整性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞程度增加，導(dǎo)致其衰老進(jìn)程加速；曾媛媛等[10]研究了不同等級道路運輸?shù)恼駝訉芄掀焚|(zhì)的影響機理，發(fā)現(xiàn)三級公路及二級公路較高速公路和一級公路的模擬運輸振動對哈密瓜品質(zhì)的影響更為顯著，振動加劇了其活性氧代謝進(jìn)程，加速了膜質(zhì)氧化進(jìn)程。但是，振動頻率對蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化影響的研究未見報道，因此本文以蒜薹為材料，通過設(shè)計不同的振動處理方式，研究振動對蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化影響，以期尋找降低蒜薹因運輸振動造成經(jīng)濟損失的方法提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮蒜薹采購自河南中牟，當(dāng)天運輸至天津，入冷庫備用。選擇成熟度適宜、薹條均勻、無機械損傷和無老化的蒜薹進(jìn)行試驗。

PVC保鮮袋，由國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心提供，大小 26.5 cm×23.5 cm，厚度 25 μm。

磷酸氫二鉀（分析純），天津市北辰區(qū)榮宏化工廠；磷酸二氫鉀（分析純），天津市北辰區(qū)榮宏化工廠；硫代巴比妥酸（分析純），天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠；愈創(chuàng)木酚（分析純），天津市海信化工有限公司；過氧化氫（30%）（分析純），天津政成化學(xué)制品有限公司；石英砂（化學(xué)純），天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；三氯乙酸（分析純），天津市富宇精細(xì)化工有限公司；氮藍(lán)四唑（生物試劑），Ruibio；核黃素（生物試劑），Ruibio。

1.2 儀器與設(shè)備

ZD-500CB-X-Z型電磁振動試驗機；PA S/L型氣體檢測儀，德國WITT GASETECHNIK公司；FHR-5型果實硬度計，日本竹村電機制作所；MP522型精密PH/電導(dǎo)率測量儀，上海三信儀表廠；TU-1810型紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TGL-16M臺式高速冷凍離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；MHP-250型智能霉菌培養(yǎng)箱，上海鴻都電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗方案設(shè)計

按每組500 g對蒜薹進(jìn)行分組，并按表1所示方法將蒜薹進(jìn)行各種不同的振動處理，所有振動處理上下方向加速度為 4.9 m/s2，左右方向 1.96 m/s2，前后方向 1.96 m/s2，振幅為 2.8 cm。

表1 試驗方案設(shè)計Table 1 Design of test scheme

處理結(jié)束后，將蒜薹放置于 20 ℃恒溫設(shè)備中貯藏，每4 d測定一次指標(biāo)，測定蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化。

1.3.2 指標(biāo)檢測

呼吸速率測定：參考周然等[11]的方法，取適量蒜薹置于密閉玻璃罐，并存放于室溫（20 ℃）下4 h，再用氣體分析測定儀測定罐內(nèi)CO2含量變化。

可溶性固形物含量測定：采用數(shù)顯式糖度儀測定。

細(xì)胞膜通透性測定：參考 Zhou等[12]的方法，采用電導(dǎo)率法進(jìn)行測定。

過氧化物酶(POD)活性測定：采用愈創(chuàng)木酚法[13]進(jìn)行測定。

過氧化氫酶(CAT)活性測定：采用分光光度法[14]進(jìn)行測定。

超氧化物歧化酶(SOD)活性測定：采用氮藍(lán)四唑[14]法進(jìn)行測定。

丙二醛：參考Wang等[15]的方法，采用硫代巴比妥酸法測定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 17.0軟件的one-way ANOVA對重復(fù)性試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 振動處理對蒜薹呼吸速率的影響

呼吸強度是用來衡量呼吸作用強弱的一個指標(biāo)，是評價新鮮果蔬貯藏壽命的一個重要標(biāo)志，是果蔬最主要的生理特性。呼吸強度越大，生命周期越短；呼吸強度越小，生命周期越長，呼吸速率上升是果實對脅迫的應(yīng)激反應(yīng)，增強自身呼吸速率以抵抗外界逆境條件[16]。如圖1所示，貯藏前期蒜薹呼吸速率逐漸上升，第8 d達(dá)到呼吸峰值，而經(jīng)振動處理的蒜薹呼吸速率遠(yuǎn)高于對照組，這與其他學(xué)者用桃子[17]、楊梅[18]和獼猴桃[19]等的試驗結(jié)果一致。其中，與對照組和處理組1相比，處理組2和處理組3呼吸速率明顯上升，第8 d時，處理組2和處理組3呼吸速率分別為對照組的1.80倍和2.03倍。之后呼吸速率回落，其中振動處理組呼吸速率始終高于對照組。呼吸速率過高會促進(jìn)活性氧自由基生成，從而促進(jìn)細(xì)胞膜氧化，破壞細(xì)胞完整性，加速果實衰老[20]。而其中振動處理組之間差異的原因在于其振動強度不同，而振動強度越大則對果實的損傷越大，振動強度越大對果實的損傷越大[18]，使得蒜薹呼吸速率上升。

圖1 振動處理對蒜薹呼吸速率的影響Fig.1 The vibration treatment on respiration rate effects of garlic shoot

2.2 振動處理對蒜薹可溶性固形物含量的影響

圖2 振動處理對蒜薹可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effects of vibration on garlic shoot soluble solids content

可溶性固形物含量能直接反應(yīng)果蔬的成熟程度和品質(zhì)狀況。果蔬采后由于自身消耗和淀粉酶活性等原因，可溶性固形物含量呈現(xiàn)上升或下降等不同趨勢。一般來說，隨著貯藏時間的延長，機體逐漸衰老，可溶性固形物含量都會降低[21]。如圖2所示，蒜薹貯藏期間可溶性固形物含量呈先上升后下降趨勢；與對照組相比，振動處理組可溶性固形物含量低，且隨著振動強度增加，可溶性固形物含量明顯降低。在貯藏至第16 d時，處理組1，處理組2和處理組3可溶性固形物含量分別為對照組的97.7%，95.4%和89.6%，說明振動會加速蒜薹可溶性固形物含量的減少。

2.3 振動處理對蒜薹過氧化物酶(POD)活性的影響

圖3 振動處理對蒜薹過氧化物酶活性的影響Fig.3 Effect of vibration treatment on the peroxidase activity of garlic shoot

過氧化物酶(POD)是活性較高的適應(yīng)性酶，能夠反映植物生長發(fā)育的特性、體內(nèi)代謝狀況以及對外界環(huán)境的適應(yīng)性。逆境脅迫能誘導(dǎo)植物組織中過氧化物酶活性升高，這是植物對所有逆境脅迫的共同響應(yīng)[22]。如圖3所示，在貯藏過程中，蒜薹過氧化物酶活性先上升后下降，與對照組相比，經(jīng)振動處理的蒜薹過氧化物酶活性上升速度加快，在第8 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對照組的1.12倍，1.46倍和1.88倍，其中處理組2和處理組3顯著高于對照組，且差異顯著（p＜0.05），這是由于振動處理促使蒜薹為抵御逆境而導(dǎo)致過氧化物酶活性升高，8 d后其活性降低，表現(xiàn)出對環(huán)境的適應(yīng)，這與應(yīng)鐵進(jìn)等[17]研究結(jié)果一致，其中振動處理組過氧化物酶活性始終高于對照組，說明振動處理促進(jìn)蒜薹過氧化物酶活性的升高，加快蒜薹品質(zhì)的劣變。

2.4 振動處理對蒜薹超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

圖4 振動處理對對蒜薹超氧化物歧化酶活性的影響Fig.4 Effect of vibration treatment on superoxide dismutase activity of garlic shoot

超氧化物歧化酶(SOD)在植物衰老過程中清除組織中的活性氧，維持活性氧的平衡，保護膜結(jié)構(gòu)，因而能延緩衰老；果實衰老時 SOD活性下降，意味著體內(nèi)清除活性氧能力的下降[23]。由圖4所示，隨著貯藏時間的逐漸增加，超氧化物歧化酶也呈現(xiàn)出先逐漸上升然后緩慢下降的趨勢，其活性在第4 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對照組的1.02倍，1.04倍和1.07倍，其中各個試驗組的 SOD活性顯著高于對照組，且差異顯著（p＜0.05），這說明振動脅迫使得果蔬組織產(chǎn)生了一系列抵御外界逆境的應(yīng)激反應(yīng)，但是在貯藏后期，由于振動損傷的進(jìn)一步加劇，果蔬細(xì)胞逐漸衰老，使得SOD的活性逐漸下降。在整個貯存的過程中，對照組的 SOD活性顯著低于各個振動處理組，表明振動脅迫使得 SOD的活性不斷上升，使得蒜薹的品質(zhì)在貯藏期間不斷惡化。

2.5 振動處理對過氧化氫酶(CAT)活性的影響

過氧化氫酶(Catalase，CAT)廣泛存在于植物細(xì)胞，其功能是催化活性氧過氧化氫(H2O2)分解為 H2O和O2，防止或減輕 H2O2的直接或間接損害[23]。由圖 5可以看出，隨著貯藏時間的逐漸增加，過氧化氫酶呈現(xiàn)出先逐漸上升然后緩慢下降的趨勢，其活性在第4 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對照組的1.12倍，1.23倍和1.34倍，其中各個試驗組的CAT活性顯著高于對照組，且差異顯著（p＜0.05），這說明振動脅迫使得果蔬組織產(chǎn)生了一系列抵御外界逆境的應(yīng)激反應(yīng)，但是在貯藏后期，由于振動損傷的進(jìn)一步加劇，蒜薹的細(xì)胞組織產(chǎn)生了大量的H2O2，對蒜薹的細(xì)胞組織造成了大量的破壞，使得CAT的活性逐漸下降。在整個貯存的過程中，對照組的CAT活性顯著低于各個振動處理組，表明振動脅迫使得CAT的活性不斷上升，并使得蒜薹的品質(zhì)在貯藏期間不斷衰老死亡。

2.6 振動處理對蒜薹丙二醛(MDA)含量的影響

丙二醛（Malondialdehyde，MDA）是植物衰老過程中由超氧自由基作用于植物體后引起膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，會造成植物體生物膜和大分子的損傷，常被用來評價脂質(zhì)過氧化程度和細(xì)胞膜系統(tǒng)受傷害的程度[16]。如圖6所示，在貯藏過程中，蒜薹的丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量逐漸增加。和對照組相比，經(jīng)振動處理的蒜薹丙二醛含量上升速度加快，貯藏4 d以后，經(jīng)振動處理的蒜薹丙二醛含量高于對照組。16 d時，處理組1，處理組2和處理組3丙二醛含量分別為對照組的1.02倍，1.04倍和1.07倍。上述結(jié)果表明經(jīng)振動處理的蒜薹在貯藏過程中會產(chǎn)生了較多的丙二醛，說明振動會加速蒜薹細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷，導(dǎo)致蒜薹細(xì)胞膜發(fā)生了破裂。

2.7 振動處理對蒜薹相對電導(dǎo)率的影響

圖7 振動處理對蒜薹相對電導(dǎo)率的影響Fig.7 The vibration effects on the relative conductivity of garlic

在貯藏過程中，受到傷害的首先是細(xì)胞膜系統(tǒng)。膜系統(tǒng)受到氧自由基攻擊后透性增加，造成離子外滲，因此常將相對電導(dǎo)率作為評價細(xì)胞膜完整性的指標(biāo)[23]。當(dāng)細(xì)胞膜完整性遭到破壞，會導(dǎo)致細(xì)胞破裂，破壞細(xì)胞的功能，致使水果衰老速度加快[20,26,27]。蒜薹相對電導(dǎo)率的上升說明貯藏期間蒜薹細(xì)胞膜完整性逐漸遭到破壞。如圖7所示，隨著貯藏時間的延長，蒜薹的相對電導(dǎo)率逐漸增大，這是由于細(xì)胞膜自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)加快，從而導(dǎo)致相對電導(dǎo)率上升速度加快[27]。貯藏至16 d時，處理組1，處理組2和處理組3相對電導(dǎo)率分別為對照組的1.03倍，1.05倍和1.11倍，說明振動處理對蒜薹細(xì)胞膜損傷嚴(yán)重，在貯藏后期，處理組3對蒜薹細(xì)胞膜損傷更嚴(yán)重(p＞0.05)。

3 結(jié)論

3.1 研究結(jié)果表明振動處理使得蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)不斷下降。其中，振動最劇烈的處理組3在貯藏到第16 d時，相較于未經(jīng)振動處理的蒜薹，呼吸速率上升了 2.03倍，可溶性固形物含量為對照組的89.66%，過氧化物酶含量上升了1.88倍，超氧化物歧化酶酶含量上升了 1.33倍，過氧化氫酶活性上升了1.88倍，丙二醛含量上升了1.07倍，電導(dǎo)率提高了1.09倍。研究還表明蒜薹對振動處理影響的忍耐程度各不相同，其品質(zhì)下降的速度為：處理組 3＞處理組 2＞處理組1＞未處理組。其中，振動幅度最大的處理組3使得蒜薹的品質(zhì)嚴(yán)重下降（p＜0.05）。

3.2 振動處理使得蒜薹的貯藏品質(zhì)急劇下降。在貯藏期間，蒜薹的可溶性固形物呈現(xiàn)出下降的趨勢；蒜薹的呼吸速率、過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢；細(xì)胞膜的通透性和MDA含量均呈現(xiàn)出上升趨勢。大量的研究表明[16～20]，振動脅迫會使得果蔬的呼吸速率大幅度增加。

3.3 進(jìn)而導(dǎo)致自身體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗用來抵御振動脅迫對果蔬造成的損傷。振動脅迫還會使得果蔬產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，從而引起果蔬體內(nèi)的防御機制做出一系列應(yīng)答，使得果蔬的過氧化物酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的活性發(fā)生一系列的變化，進(jìn)而加劇了細(xì)胞膜的過氧化程度，導(dǎo)致其細(xì)胞膜完整性不斷遭到破壞，使得蒜薹相對電導(dǎo)率不斷升高，細(xì)胞加速衰老死亡。因此在安排運輸路線時應(yīng)盡量減少在二級公路和三級公路上的運輸時長，以減少由于振動造成的蒜薹品質(zhì)下降。