趙維琦，孟贊，董斌，蘭艷麗，陳安鏡，李晨，趙伯濤，李鋒*

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018) 2(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京，211111)

西蘭花(BrassicaoleraceaL. var.italica)屬于十字花科蕓薹屬甘藍(lán)種變種青花菜亞種雙子葉植物[1]。花蕾組織是西蘭花的主要食用部分，富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、碳水化合物、維生素及鈣、鎂、磷、鉀等礦物元素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，享有“蔬菜皇冠”的美譽(yù)[2]。西蘭花也是我國(guó)蔬菜的主栽品種之一，在中部、北部(浙江、江蘇、山東等省份)以及南方(福建、云南等)地區(qū)廣泛種植，栽培面積超過(guò)30萬(wàn)畝[1]。然而，西蘭花是呼吸躍變型果蔬[3]，采收后極易劣變，在常溫下貯藏2～3 d，就會(huì)發(fā)生花蕾黃化褐變、失水萎蔫、花球松散脫落、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降等現(xiàn)象[4]，嚴(yán)重影響其食用品質(zhì)和商品價(jià)值。因此，開(kāi)發(fā)有效、經(jīng)濟(jì)、綠色的采后貯藏技術(shù)對(duì)于降低西蘭花的采后損失和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前，西蘭花的保鮮技術(shù)主要有低溫貯藏、氣調(diào)貯藏、熱處理、UV-C輻照、靜電物化、化學(xué)保鮮劑處理等[5-7]。

真空預(yù)冷技術(shù)是通過(guò)在真空條件下快速蒸發(fā)果蔬表面和組織內(nèi)水分帶走大量汽化潛熱而降低果蔬溫度的預(yù)冷方式[8]。相比于傳統(tǒng)的降溫技術(shù)，它具有冷卻速率快、冷卻均勻、高效等優(yōu)點(diǎn)[9]，因而已成為果蔬田間采收后降低田間熱、快速抑制呼吸強(qiáng)度的重要工序。目前，真空預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用于自由水含量較高且比表面積較大的葉菜(如萵筍葉、生菜、卷心菜等)及水果(草莓、火龍果、蟠桃等)，取得了較好的效果[10-11]。很多學(xué)者也探討了真空預(yù)冷技術(shù)在提高西蘭花貯藏品質(zhì)方面的作用，例如，錢(qián)驊等[12]研究了不同補(bǔ)水率和預(yù)冷終溫處理?xiàng)l件對(duì)西蘭花貯藏品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)水量顯著影響真空預(yù)冷時(shí)間和樣品失水量，有利于保持貯藏期間西蘭花的Vc、可滴定酸含量和感觀品質(zhì)。劉芬等[13]通過(guò)測(cè)定呼吸速率、乙烯釋放量、葉綠素和Vc等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)真空預(yù)冷處理具有延緩西蘭花衰老的作用。真空預(yù)冷壓力是影響果蔬真空預(yù)冷效果的重要因素，會(huì)顯著影響果蔬的預(yù)冷時(shí)間和品質(zhì)，但是，不同真空預(yù)冷壓力對(duì)西蘭花預(yù)冷效果影響的研究報(bào)道較少。本研究以西蘭花為試驗(yàn)材料，探討了不同真空預(yù)冷壓力處理對(duì)西蘭花貯藏品質(zhì)的影響，以期為真空預(yù)冷技術(shù)在西蘭花貯藏過(guò)程中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西蘭花，品種為“蔓陀綠”，購(gòu)于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)。

D-(+)-葡萄糖(純度≥99.5%)、牛血清白蛋白(≥98%)、2,6-二氯靛酚鈉(≥98%)、3,4,5-三羥基苯甲酸(≥99%)，美國(guó)Sigma-Aldrich公司；考馬斯亮藍(lán)G250、茚三酮(98%)，北京索萊寶科技有限公司；多酚氧化酶(PPO)測(cè)試盒和過(guò)氧化物酶(POD)測(cè)定試劑盒，南京建成生物工程研究所；抗壞血酸、丙酮、醋酸、KCl、NaCl、無(wú)水乙醇等(分析純)，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

果蔬真空預(yù)冷機(jī)，與企業(yè)聯(lián)合自制；ME204E電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；A11分析研磨機(jī)，德國(guó)IKA儀器設(shè)備有限公司；TAXTplus物理特性測(cè)試儀，英國(guó)Stable Mirosystems儀器有限公司；SPECTRA MAX plus酶標(biāo)儀，美國(guó)Molecular Devices公司；YT-GX10 果蔬呼吸速率測(cè)定儀，山東云唐智能科技有限公司；5415R 冷凍離心機(jī)，德國(guó)Eppendorf儀器公司；PHS-3C 酸度計(jì)，上海雷磁儀器廠；HHS數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇市醫(yī)療器械廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品分組及處理

新鮮西蘭花于早上8點(diǎn)采收，選取花球直徑16 cm左右、花球致密、無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械損傷的鮮綠色西蘭花用作實(shí)驗(yàn)樣品，保留花球下部花莖6 cm，采收后1 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)前，將花球切割成直徑3～4 cm的小球，稱(chēng)重，每組2 kg，置于真空預(yù)冷專(zhuān)用的透氣包裹筐內(nèi)。實(shí)驗(yàn)分為CK組、不同真空預(yù)冷壓力組(600、800、1 200 Pa)。真空預(yù)冷實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：預(yù)冷終壓力分別為600、800、1 200 Pa，預(yù)冷終溫5 ℃，噴水量為西蘭花質(zhì)量的3%；CK組不做任何處理。樣品處理完畢后，將西蘭花放入0.03 mm厚PE保鮮袋中，然后置于4 ℃標(biāo)準(zhǔn)冷庫(kù)中貯藏，分別于0、3、6、9、12、15 d采樣。樣品立即用液氮進(jìn)行冷凍，置于IKA分析研磨機(jī)上研磨，粉碎后的樣品置于-80 ℃保存、備用。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)處理組設(shè)3個(gè)重復(fù)。

1.3.2 感官品質(zhì)的測(cè)定

參照牟其云等[14]報(bào)道的方法并稍作修改，挑選12名有感官品評(píng)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的人員，采用表1感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)貯藏過(guò)程中西蘭花的感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，按9分制進(jìn)行評(píng)分，記錄樣品得分情況。

表1 西蘭花感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring standard of broccoli

1.3.3 呼吸速率的測(cè)定

采用植物呼吸測(cè)定儀測(cè)定。

1.3.4 總糖含量測(cè)定

蒽酮比色法[15]。

1.3.5 可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定

采用Bradford法[16]，使用牛血清白蛋白作標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.6 游離氨基酸含量測(cè)定

采用茚三酮比色法[16]。

1.3.7 Vc含量的測(cè)定

參照國(guó)標(biāo)《GB6195—86 2,6-二氯靛酚滴定法》方法測(cè)定Vc含量。

1.3.8 多酚氧化酶(PPO)活力的測(cè)定

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1 g粉碎后的西蘭花組織，按照1∶5(g∶mL)的比例加入生理鹽水，于冰水浴條件下進(jìn)行勻漿，然后于3 000×g離心10 min，取上清液即為粗酶液。采用商業(yè)化的多酚氧化酶試劑盒測(cè)定PPO活力。37 ℃條件下組織蛋白每分鐘催化產(chǎn)生1 μg底物的酶量定義為1個(gè)酶活力單位(U/g protein)。

1.3.9 過(guò)氧化物酶(POD)活力的測(cè)定

粗酶液制備方法同1.3.8部分。采用過(guò)氧化物酶試劑盒測(cè)定POD活力。37 ℃條件下組織蛋白每分鐘催化產(chǎn)生1 μg底物的酶量定義為1個(gè)酶活力單位(U/g protein)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)中每組樣品至少含9朵西蘭花球，每次測(cè)定重復(fù)3次，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。采用SigmaPlot 14.0繪圖軟件作圖，使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS(美國(guó)SPSS Inc.)計(jì)算不同處理之間的差異顯著性(Duncan法，置信區(qū)間95%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中感官品質(zhì)的影響

西蘭花屬于呼吸躍變型蔬菜，采后代謝活動(dòng)仍然十分旺盛，導(dǎo)致其在貯藏期間極易發(fā)生花球變軟、黃化褐變、花球松散萎蔫、腐爛等外觀劣變[16]。因此，首先從色澤、腐爛程度和組織狀態(tài)方面，對(duì)真空預(yù)冷壓力處理后西蘭花在貯藏過(guò)程中的感官品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。如圖1所示，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，CK組及各真空預(yù)冷處理組樣品的感官得分均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在貯藏前期(0～6 d)，各處理組樣品的感官得分無(wú)明顯差別(P>0.05)；在貯藏中后期(9～15 d)，CK組樣品的感官品質(zhì)下降較快，而各真空預(yù)冷組下降相對(duì)緩慢；在貯藏末期(15 d)，CK組樣品黃化褐變較為嚴(yán)重，花球萎蔫、脫落，基本失去商品價(jià)值；真空預(yù)冷處理組少部分花球變黃，大部分顏色仍然保持綠色，切口出現(xiàn)局部褐變。不同預(yù)冷壓力處理組之間樣品的感官得分無(wú)顯著差異(P>0.05)。美國(guó)USDA建議西蘭花的貯藏保鮮期為10～14 d，與當(dāng)前結(jié)果基本一致[17]。

圖1 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of vacuum precooling on sensory scores of broccoli during storage at 4 ℃

2.2 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中呼吸速率的影響

采后果蔬的呼吸強(qiáng)度是衡量其耐貯性的重要指標(biāo)。呼吸強(qiáng)度越高，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗越快，耐貯性越差。由圖2可知，經(jīng)不同真空預(yù)冷壓力處理后，西蘭花呼吸速率從90.05 mg CO2/(kg·h)下降到78.50 mg CO2/(kg·h) (600 Pa組)、75.50 mg CO2/(kg·h)(800 Pa組)和69.51 mg CO2/(kg·h) (1 200 Pa組)，表明真空預(yù)冷處理可通過(guò)快速去除西蘭花的田間熱量有效降低其呼吸速率。

圖2 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中呼吸速率的影響Fig.2 Effect of vacuum precooling on respiration rate of broccoli during storage at 4 ℃

在4 ℃貯藏期間，CK組呼吸強(qiáng)度在第3天達(dá)到峰值，隨后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)；真空預(yù)冷處理有效延緩了呼吸峰值的到來(lái)，最大呼吸強(qiáng)度出現(xiàn)在第6天，隨后也呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)；整個(gè)貯藏期間，真空預(yù)冷組的呼吸強(qiáng)度均低于CK組，3個(gè)不同真空壓力預(yù)冷組中，1 200 Pa預(yù)冷組的呼吸強(qiáng)度略低于其他兩組。

2.3 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中總糖含量的影響

如圖3所示，貯藏期間，各處理組的總糖含量均呈下降趨勢(shì)。特別是CK組，在貯藏前期(0～6 d)，總糖含量減少速率較快，而在貯藏中后期(6～15 d)，下降的速率逐漸變小直至平穩(wěn)，這主要是由于貯藏期間植物細(xì)胞代謝活動(dòng)消耗碳水化合物所致。錢(qián)驊等[18]研究發(fā)現(xiàn)西蘭花貯藏4 d時(shí)，其呼吸強(qiáng)度達(dá)到峰值，隨后又逐漸下降。呼吸強(qiáng)度的強(qiáng)弱與樣品中總糖含量的變化基本一致。與CK組相比，真空預(yù)冷處理組可顯著保持樣品中總糖含量(P<0.05)，這或許與其對(duì)呼吸代謝相關(guān)酶的抑制作用有關(guān)[19]。但不同預(yù)冷壓力組之間差異不顯著(P>0.05)，表明預(yù)冷真空度對(duì)總糖含量影響較小。

圖3 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中總糖含量的影響Fig.3 Effect of vacuum precooling on total carbohydrate content of broccoli during storage at 4 ℃

2.4 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中可溶性蛋白含量的影響

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組樣品中可溶性蛋白含量顯著下降(圖4)?？傮w來(lái)看，CK組樣品的可溶性蛋白含量低于各真空預(yù)冷處理組，經(jīng)15 d貯藏后，其可溶性蛋白含量由5.23 mg/g FW下降為2.52 mg/g FW，減少了51.82%；各真空處理組中，貯藏過(guò)程中樣品可溶性蛋白含量由低到高依次為600 Pa<800 Pa<1200 Pa。在貯藏末期(15 d)，各真空預(yù)冷組可溶性蛋白含量分別為2.87、3.36和3.37 mg/g FW，均顯著高于CK組(P<0.05)。研究表明，果蔬中可溶性蛋白含量的變化主要是因?yàn)榭扇苄缘鞍自谫A藏過(guò)程中會(huì)發(fā)生變性、水解和細(xì)胞器中的蛋白會(huì)釋放出游離蛋白，其中，在貯藏過(guò)程中以前者為主，導(dǎo)致可溶性蛋白含量呈下降趨勢(shì)[20]。真空預(yù)冷處理可顯著抑制該過(guò)程中可溶性蛋白的變性和水解，并且預(yù)冷壓力越高，這種抑制作用越強(qiáng)。

圖4 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中可溶性蛋白質(zhì)含量的影響Fig.4 Effect of vacuum precooling on soluble protein contents of broccoli during storage at 4 ℃

2.5 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中游離氨基酸含量的影響

游離氨基酸含量的變化與果蔬組織生理變化密切相關(guān)。如圖5所示，各處理組樣品中游離氨基酸含量在貯藏期間逐漸增加。游離氨基酸含量的變化是果蔬中蛋白質(zhì)合成消耗及分解的綜合結(jié)果[21]。貯藏期間，果蔬處于衰老期，由于蛋白質(zhì)合成減弱和相關(guān)酶活力的下降，蛋白質(zhì)分解作用強(qiáng)于其合成作用，導(dǎo)致游離氨基酸含量增加。相比于CK組，各真空預(yù)冷處理組的游離氨基酸含量顯著較低(P<0.05)，這可能是由于真空預(yù)冷處理后西蘭花呼吸作用受到抑制，蛋白質(zhì)分解減少有關(guān)[22]。不同真空預(yù)冷壓力處理組之間差異不顯著(P>0.05)。

圖5 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中游離氨基酸含量的影響Fig.5 Effect of vacuum precooling on free amino acid content of broccoli during storage at 4 ℃

2.6 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中VC含量的影響

如圖6所示，各處理組樣品中Vc含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。各真空預(yù)冷組Vc含量在各貯藏時(shí)間點(diǎn)均高于CK組，表明其對(duì)樣品中Vc的保留效果較好。但是，不同的預(yù)冷壓力處理組之間，1 200 Pa處理組的Vc含量顯著高于其他預(yù)冷壓力組(P<0.05)。這可能是由于在真空預(yù)冷過(guò)程中，西蘭花細(xì)胞間隙中的氧氣被抽走，可有效保護(hù)Vc在貯藏過(guò)程中的氧化損失。預(yù)冷真空度越高，組織中殘留的氧氣越少，從而可以更好地保留樣品中Vc的含量[22]。

圖6 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中Vc含量的影響Fig.6 Effect of vacuum precooling on Vc content of broccoli during storage at 4 ℃

2.7 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中PPO活力的影響

PPO是一種含銅末端氧化還原酶，它能將內(nèi)源性酚類(lèi)物質(zhì)氧化導(dǎo)致酶促褐變，加速果蔬的衰老。如圖7所示，在貯藏期間，西蘭花中PPO的活力逐漸升高，其中CK組的活力上升最為明顯，由0 d的42.00 U/g上升至15 d時(shí)74.67 U/g，增長(zhǎng)了77.79%。整個(gè)貯藏期間，各真空預(yù)冷處理的PPO活性顯著低于CK組(P<0.05)，表明真空預(yù)冷處理可有效抑制PPO活力升高。在相同的貯藏時(shí)間點(diǎn)，800 Pa和1 200 Pa預(yù)冷壓力組PPO活性最低，表明預(yù)冷壓力越高，對(duì)PPO活力的抑制作用越強(qiáng)。此結(jié)果與黃宇斐等[23]研究結(jié)果基本一致。

圖7 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中多酚氧化酶活力的影響Fig.7 Effect of vacuum precooling treatment on PPO activity of broccoli during storage at 4 ℃注：不同字母表示在相同貯藏時(shí)間各處理組間有顯著性差異(P<0.05)。下同。

2.8 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中POD活力的影響

POD是植物中廣泛存在的一種抗氧化酶，它能夠清除植物組織中的活性氧自由基，保護(hù)細(xì)胞膜脂，但是它也可以產(chǎn)生酚自由基，促進(jìn)果蔬采后衰老[24]。如圖8所示，在貯藏期間，POD活力呈上升趨勢(shì)，在相同的貯藏時(shí)間點(diǎn)，CK組的活力顯著高于其他處理組(P<0.05)。在貯藏末期(15 d)，不同真空預(yù)冷壓力對(duì)西蘭花POD活力有顯著影響(P<0.05)，600、800和1 200 Pa處理組POD活力較CK組分別低6.78%、12.15%和19.16%。這些結(jié)果表明，真空預(yù)冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過(guò)程中POD活力升高，延緩其衰老。與錢(qián)驊等[18]研究結(jié)果基本類(lèi)似，他發(fā)現(xiàn)減壓處理12 h能較好保持西蘭花貯藏過(guò)程中的POD活性。但與黃宇斐等[24]研究結(jié)果不一致，這或許與其所用高濃度CO2氣調(diào)貯藏抑制果蔬中POD活力有關(guān)。

圖8 真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花貯藏過(guò)程中過(guò)氧化物酶活力的影響Fig.8 Effect of vacuum precooling treatment on POD activity of broccoli during storage at 4 ℃

3 討論與結(jié)論

研究表明，真空預(yù)冷處理對(duì)西蘭花有較好的貯藏效果。劉芬等[13]將真空預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用于冷藏保鮮西蘭花，發(fā)現(xiàn)與未經(jīng)預(yù)冷處理的樣品相比，真空預(yù)冷處理組的呼吸速率和乙烯釋放量顯著降低，本研究結(jié)果一致。而且，真空預(yù)冷處理有效降低了葉綠素和Vc的損失，改善了西蘭花的感官品質(zhì)。進(jìn)一步確定了西蘭花的較優(yōu)真空預(yù)冷工藝參數(shù)為:真空度200 Pa、處理時(shí)間40 min、處理量200 g和噴水量5%[26]。該條件與當(dāng)前實(shí)驗(yàn)條件有所不同，這或許與不同的原料品種及真空預(yù)冷裝置有關(guān)。錢(qián)驊等[12]研究了不同補(bǔ)水率和預(yù)冷終溫等參數(shù)對(duì)西蘭花預(yù)冷效果的影響，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)水量會(huì)顯著影響西蘭花真空預(yù)冷的時(shí)間和失水量；而且，補(bǔ)水對(duì)保持西蘭花貯藏期間的Vc、可滴定酸含量和感觀品質(zhì)有促進(jìn)作用。陳美齡[27]以常壓冷藏的鮮切西蘭花為對(duì)照，比較了減壓處理時(shí)間(4、12和24 h)對(duì)西蘭花的貯藏效果，結(jié)果表明，減壓處理4和12 h延緩了葉綠素的降解，抑制了西蘭花的呼吸強(qiáng)度，減少了可溶性固形物和總可滴定酸的消耗。另外，果蔬采后抗氧化酶活性的下降會(huì)導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)活性氧代謝失調(diào)，這也被認(rèn)為是加速植物組織衰老的重要原因。當(dāng)前結(jié)果表明真空預(yù)冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過(guò)程中POD活力升高，延緩其衰老。這些結(jié)果為真空預(yù)冷技術(shù)在西蘭花貯藏保鮮中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

本研究表明真空預(yù)冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過(guò)程中感官品質(zhì)的劣變，保持其可溶性蛋白質(zhì)、總糖、Vc等營(yíng)養(yǎng)成分的含量；同時(shí)，它也能有效降低呼吸強(qiáng)度，抑制與酶促褐變密切相關(guān)的PPO和POD活性的升高。真空預(yù)冷技術(shù)可以有效地提高西蘭花貯藏過(guò)程中感官及理化品質(zhì)，這些研究結(jié)果為將來(lái)真空預(yù)冷技術(shù)在西蘭花貯藏保鮮中的大規(guī)模應(yīng)用提供一定的參考。在將來(lái)的研究中，通過(guò)分子及生理生化實(shí)驗(yàn)闡明真空預(yù)冷技術(shù)影響西蘭花貯藏品質(zhì)的分子機(jī)制是十分必要的。