楊 瑩 韓延超 吳偉杰 郜海燕 陳杭君 鄧尚貴 房祥軍
(1浙江省農(nóng)業(yè)科學院食品科學研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部果品產(chǎn)后處理重點實驗室/浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點實驗室/中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點實驗室,浙江杭州 310021;2浙江海洋大學食品與醫(yī)藥學院,浙江舟山 316000)
救心菜(Coral dealbatus)屬景天科多年生宿根草本植物,其風味獨特,是一種新興的食藥兼用型優(yōu)良高效蔬菜[1]。救心菜富含黃酮類、多酚類及果酸等營養(yǎng)功能成分,對心腦血管疾病有很好的治療和保健作用,還含有原兒茶酸、纈氨酸、胸腺嘧啶、槲皮素、山奈酚等多種化合物,與止血活性有密切關(guān)系[1]。救心菜中含有的齊墩果酸能減輕肝細胞的變性壞死和肝組織的炎性反應(yīng),并能延緩肝組織纖維化,促進肝細胞再生,加速壞死組織的修復(fù),從而起到保護肝臟的作用[2]。但該葉類蔬菜采后容易腐爛,每年有大量的救心菜由于保鮮不當而遭到浪費,嚴重影響了救心菜的醫(yī)藥及食用價值。
植物精油大多從植物的花、莖、葉、果實提取而得,抑菌效果顯著,安全系數(shù)較高[3-4]。食用精油歷史悠久,因具有強烈的抑制或殺死多種真菌等微生物的特性,引起了人們對其在食品貯藏領(lǐng)域替代化學防腐劑的極大興趣[5-6]。將食用精油加入可食用涂層中提高防腐性,運用于鮮切果蔬能有效保護果蔬免受損失和腐敗[7]。宋姝婧等[8]發(fā)現(xiàn)紅百里香精油可有效延緩番茄的衰老,使其20℃貯藏25 d時番茄的好果率為68.34%,還能較好地保持果實品質(zhì),維持果實的細胞膜透性。吳克剛等[9]研究發(fā)現(xiàn)食用精油對食品常見腐敗微生物表現(xiàn)出不同的抑制性,為食用植物精油作為“高效、安全”的防腐保鮮劑提供了理論依據(jù)。鄭科旺等[10]發(fā)現(xiàn)不同組分精油復(fù)合殼聚糖涂膜處理均能有效降低山藥水分、維生素C(vitamin C,Vc)等營養(yǎng)成分的流失,延緩褐變,降低多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性。Roller[11]采用肉桂提取物處理果蔬均取得良好的保鮮效果。賀紅宇等[12]發(fā)現(xiàn)肉桂精油能顯著提高圣女果的好果率,降低果實失重率和細胞膜透性,延緩果實硬度,延長保鮮期。目前,植物精油在救心菜采后貯藏品質(zhì)保持方面的研究尚鮮有報道。故本試驗以救心菜為材料,研究不同濃度肉桂精油對救心菜貯藏品質(zhì)的影響,以確定適宜救心菜保鮮保質(zhì)的精油濃度,為肉桂精油在救心菜采后貯藏中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。
救心菜,采自浙江紹興嵊州飛翼有機農(nóng)場(選取莖葉完好、無病蟲害的新鮮救心菜),采后及時送往浙江省農(nóng)業(yè)科學院食品所預(yù)冷12 h后保鮮處理。
肉桂精油(純品,主要有效成分為肉桂醛),購自廣州恒信香料有限公司;蘆丁標準品、沒食子酸標準品,購自生興生物技術(shù)(南京)有限公司;氫氧化鈉、乙醇、硝酸鋁、丙酮、亞硝酸鈉、磷酸、氯化鐵、鄰菲啰啉、福林酚、Vc、碳酸鈉、過氧化氫、愈創(chuàng)木酚、三氯乙酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、硫代巴比妥酸、三羥甲基氨基甲烷等化學試劑均為國產(chǎn)分析純。
試驗設(shè)置肉桂精油濃度分別為0(對照)、2、4、6、8、10μL·L-16個處理組。選擇成熟度相對一致,無機械損傷、無病蟲害,大小均勻的救心菜,將救心菜裝入固定體積60 L的密閉熏蒸容器內(nèi),將救心菜均勻鋪平于整個樣品框,最大程度保證每個熏蒸容器的空余體積接近;將肉桂精油滴加到等體積的密閉容器底部的濾紙片內(nèi),于室溫(25℃)條件下進行熏蒸處理,熏蒸4 h后將救心菜取出并裝入PVC保鮮托盒(每盒100 g)中,然后套上厚度為0.05 mm聚乙烯袋并作扎口處理,再將其放置于4℃恒溫箱中貯藏。每處理重復(fù)3次。貯藏期間每隔4 d取1次樣并進行救心菜各生理生化指標的測定。
1.3.1 色澤的測定 參照Lab色彩空間法[13],采用CR-400手持色差儀(日本美能達公司),測定救心菜的色澤。
1.3.2 失重率、黃化率及腐爛率的測定 均采用稱重法。按照公式計算救心菜的失重率、黃化率及腐爛率:
1.3.3 Vc含量的測定 采用分光光度法測定救心菜的Vc含量[14]。稱取10.0 mg Vc標準品,用50 g·L-1的三氯乙酸(trichloroacetic acid solution,TCA)溶液溶解制備濃度為100 μg·mL-1的Vc溶液。精密量取Vc溶液 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL,分別置于 25 mL具塞試管中加入50 g·L-1TCA至2.0 mL,然后依次加入無水乙醇1.0 mL、0.4%磷酸-乙醇0.5 mL、5 g·L-1鄰菲啰琳-乙醇 1.0 mL、0.3 g·L-1三氯化鐵-乙醇0.5 mL,混勻后置于30℃水浴1 h,534 nm波長處測定其吸光度值并繪制Vc溶液標準曲線。
取1.0 g救心菜,液氮研磨成粉,加入5.0 mL TCA,10 000 r·min-1冷凍離心 15 min,保留上清液,并測定其在534 nm波長處的吸光度值。每測定重復(fù)3次。
1.3.4 葉綠素含量的測定 采用分光光度法測定救心菜的葉綠素含量[15]。取1.0 g液氮研磨的救心菜粉于試管中,加入20 mL 80%丙酮,靜置提取4 h,然后將濾紙折疊后置于漏斗中并用80%丙酮潤濕,再將救心菜葉綠素提取液倒入漏斗并過濾至50 mL棕色容量瓶中,用80%丙酮溶液沖洗試管數(shù)次,直至濾液和殘渣中無綠色為止,最后用80%丙酮溶液定容至刻度。各器皿、用具在使用前必須用80%丙酮溶液潤洗。以80%丙酮溶液為空白調(diào)零,于652 nm波長處測定葉綠素提取液的吸光度值。重復(fù)測定3次,取平均值。
1.3.5 總酚含量的測定 采用Folin-Ciocalteau方法測定救心菜的總酚含量[16]。稱取5.0 mg沒食子酸標準品,加入蒸餾水溶解制備0.1 mg·mL-1沒食子酸標準液。精密量取沒食子酸標準液0、0.25、0.5、0.75、1、1.25、1.5 mL,分別置于 25 mL 具塞試管中,加入3.0 mL福林酚試劑,靜置 5 min,然后加入6.0 mL 7.5%碳酸鈉溶液,用蒸餾水定容至刻度。避光2 h,于760 nm波長處測定吸光度值并繪制沒食子酸標準曲線。
取1.0 g救心菜粉置于10 mL離心管中,加入5.0 mL 60%的乙醇,超聲提取2 h,10 000 r·min-1冷凍離心15 min,保留上清液。取10.0 mL提取液于25 mL刻度試管中備用,從試管中吸取2.0 mL提取液于比色皿中,并測定其在760 nm波長處的吸光度值。每測定重復(fù)3次,取平均值。
1.3.6 總黃酮含量的測定 采用分光光度法測定救心菜的總黃酮含量[17]。精密稱取200 mg蘆丁標準品,置于100 mL容量瓶中,然后加入70 mL甲醇,水浴微熱使其溶解,冷卻后加入甲醇至刻度,搖勻。精密吸取10 mL制備0.2 mg·mL-1蘆丁標準液。精密量取蘆丁標準液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 mL,分別置于25 mL量瓶中,分別加水至6.0 mL,再加1 mL 5%亞硝酸鈉溶,放置6 min后加入1.0 mL 10%硝酸鋁溶液,放置6 min后再加入10.0 mL氫氧化鈉試液,加水至刻度,放置15 min,于500 nm波長處測定其吸光度值并繪制標準曲線。
取1.0 g救心菜粉置于50 mL具塞容量瓶中,加入甲醇定容至刻度,避光靜置24 h,然后超聲1 h,濾紙過濾。精密吸取濾液10 mL置于25 mL容量瓶中,然后按照制作蘆丁標準曲線的操作步驟測定救心菜總黃酮提取液的吸光度值,并依據(jù)標準曲線方程計算救心菜總黃酮含量。每測定重復(fù)3次。
1.3.7 齊墩果酸含量的測定 采用分光光度法測定齊墩果酸含量[18]。精密稱取10 mg齊墩果酸,以無水乙醇為溶劑配成200 μg·mL-1的齊墩果酸標準液,吸取齊墩果酸標準液 0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 mL于具塞試管中并加熱揮去溶劑后,加入新制的0.2 mL 5%香草醛-冰醋酸和0.8 mL高氯酸,70℃水浴15 min,流水冷卻至室溫,加4.0 mL乙酸乙酯,于560 nm波長處測定吸光度值并繪制標準曲線。
取1.0 g救心菜粉,加入5.0 mL無水乙醇,10 000 r·min-1冷凍離心15 min,保留上清液。取1.0 mL上清液,按照制作齊墩果酸標準曲線的操作步驟測定救心菜齊墩果酸提取液的吸光度值,并依據(jù)標準曲線方程計算救心菜齊墩果酸含量。每測定重復(fù)3次。
1.3.8 過氧化物酶(per oxidase,POD)活性的測定取1.0 g救心菜粉,加入5.0 mL提取緩沖液 [含1 mmol聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)、4%交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(cross-linked polyethylene pyrrolidone,PVP)、1% 聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)],混勻后10 000 r·min-1冷凍離心15 min,保留上清液即為酶提取液。比色血中加入3.0 mL 6 mmo1·L-1愈創(chuàng)木酚溶液和 0.5 mL酶提取液,再加入 300μL 0.5 mol·L-1H2O2溶液迅速混合啟動反應(yīng),同時立即開始計時,在反應(yīng)15 s時立即開始記錄反應(yīng)體系在470 nm波長處的吸光度值,然后每隔20 s記錄一次,連續(xù)測定,至少獲取6個點的數(shù)據(jù)。以蒸餾水為參比空白。每測定重復(fù)3次。
1.3.9 過氧化氫酶(catalase,CAT)活性的測定 取1.0 g救心菜粉于離心管中,加入5.0 mL磷酸緩沖溶液(pH值7.8),混勻后10 000 r·min-1冷凍離心15 min,收集上清液,即為酶提取液,低溫保存?zhèn)溆?。比色皿中加?.9 mL 20 mmol·L-1H2O2溶液和0.1 mL酶提取液,在反應(yīng)15 s時立即開始記錄反應(yīng)體系在240 nm波長處的吸光度值(初始值),然后每隔30 s記錄1次,連續(xù)測定,至少獲取6個點的數(shù)據(jù)。以蒸餾水為參比空白。每測定重復(fù)3次。
1.3.10 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性的測定 采用SOD試劑盒測定,首先通過預(yù)試驗,將SOD抑制率控制在45%~50%之間,然后按照試劑盒說明書分別依次加入試劑至測定管和對照管中,用旋渦混勻器充分混勻,37℃恒溫水浴40 min,再加入顯色劑,室溫放置10 min后于550 nm波長處測定其吸光度值。用雙蒸水參比調(diào)零,每測定重復(fù)3次。
采用Microsoft Excel 2007、SPSS 22.0對試驗數(shù)據(jù)進行分析處理,應(yīng)用LSD多重比較進行差異顯著性分析(P<0.05)。
由圖1可知,與 0μL·L-1肉桂精油處理組(對照組)相比,2、4、6、8、10μL·L-15 種肉桂精油濃度處理均能延緩救心菜L*值、a*值、b*值的上升,總體來說對照組中救心菜L*值、a*值、b*值上升較快,說明2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油均能有效延緩救心菜葉綠素的降解,維持救心菜的色澤,6μL·L-1肉桂精油處理組L*值、a*值、b*值上升最遲緩,隨著貯藏時間的延長,6μL·L-1肉桂精油處理的救心菜L*值、a*值、b*值在貯藏后期最低,色澤最佳。
由圖2-A 可知,2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油處理組的救心菜失重率均低于對照組,其中,貯藏第28天時,0、2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油處理組救心菜的失重率分別為 4.36%、3.61%、2.99%、2.15%、2.62%、3.92%,且整個貯藏期間,6μL·L-1肉桂精油處理組救心菜失重率均維持在最低值,說明6μL·L-1肉桂精油處理組對救心菜的保水效果較佳。由圖2-B可知,0、2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油處理組救心菜分別在 0~16、0~16、0~20、0~24、0~20、0~20 d 貯藏期間的黃化率為零,貯藏后期,2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油處理組救心菜黃化率均低于對照組,而在整個貯藏期間6μL·L-1肉桂精油處理組救心菜黃化率始終最低,說明6μL·L-1肉桂精油處理能有效延緩救心菜的黃化,保持較好的色澤。由圖2-C可知,貯藏0~20 d各處理組救心菜的腐爛率均為零,貯藏第 28天時,0、2、4、6、10μL·L-1肉桂精油處理組的救心菜腐爛率分別為5.0%、3.2%、2.5%、0.9%、4.1%,而 8μL·L-1肉桂精油處理組救心菜在整個貯藏期均無腐爛現(xiàn)象,說明肉桂精油能有效抑制救心菜的腐爛過程,其中,8μL·L-1肉桂精油的處理效果較佳。因此,并不是肉桂精油的濃度越高對救心菜保鮮效果越好,濃度過高可能會加速腐爛。
圖1 肉桂精油濃度對救心菜色澤的影響Fig.1 Effects of cinnamon essential oil concentrations on the color of Coral dealbatus
Vc是果蔬重要的營養(yǎng)物質(zhì)成分之一,其變化直接反映了果蔬的新鮮度[19-20]。由圖3-A可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組中救心菜Vc含量均呈下降趨勢(初始Vc含量為21.06 mg·100g-1)。貯藏第28天時,6μL·L-1肉桂精油處理組救心菜Vc含量為13.89 mg·100 g-1,明顯高于對照組(8.91 mg·100 g-1),對照組和10μL·L-1肉桂精油處理組間無顯著差異,Vc含量下降較快;2.8μL·L-1肉桂精油處理組間差異不顯著(P>0.05)。原因可能是肉桂精油能夠有效抑制微生物的生長,從而降低了Vc被氧化的程度,使之保持較好的品質(zhì)。葉綠素能直接影響植物的色澤、感官性狀[21]。由圖3-B可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組救心菜的葉綠素含量均呈逐漸降低的趨勢。貯藏第28 天時,0、2、4、6、8、10μL·L-1肉桂精油處理組救心菜葉綠素含量分別為 0.45、0.52、0.55、0.61、0.58、0.98 mg·g-1,對照組救心菜葉綠素含量下降最多,而6μL·L-1肉桂精油處理組救心菜葉綠素含量下降最少,表明肉桂精油處理可以有效抑制救心菜葉綠素的降解,維持救心菜品質(zhì),其中6μL·L-1肉桂精油處理效果最佳。
圖3 肉桂精油濃度對救心菜營養(yǎng)成分的影響Fig.3 Effect of cinnamon essential oil concentrations on nutritive components of Coral dealbatus
總黃酮、總酚具有良好的清除自由基能力和抗氧化能力[22-23]。由圖4-A可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組救心菜總黃酮含量呈不同程度的降低趨勢,其中8μL·L-1肉桂精油處理組下降最為平緩,在28 d的觀察期中總黃酮含量損失了12.9%,對照組總黃酮含量損失高達28.7%,8μL·L-1肉桂精油處理組第28天總黃酮含量是對照處理組的2.22倍。其中,第20天開始各肉桂精油處理組與對照組均存在顯著差異(P<0.05),6、8μL·L-1之間在第 24 天出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)。由圖4-B可知,救心菜總酚含量在貯藏期間呈平緩下降的趨勢;經(jīng)不同濃度肉桂精油處理后,酚類含量變化趨勢均存在一定差異,其中,8μL·L-1肉桂精油處理組變化最緩慢,對照組下降最快;同時,8μL·L-1、對照組總酚含量貯藏至第28天分別下降至57.75、46.67 mg·g-1,8μL·L-1肉桂精油處理組第 28天總酚含量是對照組的1.24倍。在貯藏過程中,對照組與2、10μL·L-1肉桂精油處理組之間無顯著差異(P>0.05),第 20 天開始對照組與 4、6、8μL·L-1肉桂精油處理組之間出現(xiàn)顯著差異(P<0.05)。綜上表明,與對照組相比,肉桂精油處理可延緩總酚含量降低,保持救心菜的抗氧化性。
圖4 肉桂精油濃度對救心菜總酚、總黃酮含量的影響Fig.4 Effect of cinnamon essential oil concentrations on the content of total phenols and total flavonoids of Coral dealbatus
研究表明,含齊墩果酸的混合膠束具有較好的抗腫瘤效果[24]。由圖5可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組中救心菜齊墩果酸含量均有不同程度的降低,且各處理組間具有顯著性差異(P<0.05),其中,整個貯藏期8μL·L-1肉桂精油處理組救心菜齊墩果酸含量最高。貯藏第28天時,對照組救心菜齊墩果酸含量損失率高達64.9%,是8μL·L-1肉桂精油處理組救心菜含量齊墩果酸含量損失率(32.7%)的1.98倍。
圖5 肉桂精油濃度對救心菜齊墩果酸含量的影響Fig.5 Effect of cinnamon essential oil concentrations on oleanolic acid content of Coral dealbatus
CAT能專一地清除H2O2,從而減少H2O2對膜的損傷,達到延緩細胞衰老的目的,其活性高低在一定程度上也可作為判斷果實成熟衰老的指標。由圖6-A可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組救心菜的CAT活性呈下降趨勢,其變幅在0.57~17.71 U·g-1·s-1之間。整個貯藏期間,對照組與 2、10μL·L-1肉桂精油處理間差異均不顯著(P>0.05)。貯藏24 d后對照組與4、6、8μL·L-1肉桂精油處理組間均存在顯著差異(P<0.05),且8μL·L-1肉桂精油處理救心菜CAT活性高于其他處理組,說明8μL·L-1肉桂精油處理對活性氧和自由基的清除能力更強。SOD是植物體內(nèi)抗氧化防御體系的保護酶之一,能專一地清除超氧陰離子自由基,從而減少自由基對膜的損傷,達到延緩細胞衰老的目的,其活性高低在一定程度上能反映果蔬衰老程度。由圖6-B可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組救心菜的SOD活性均呈逐漸下降趨勢,變幅在755.04~1 439.38 U·g-1之間。貯藏16 d后對照組與其他處理組間均差異顯著(P<0.05)。POD是植物對膜脂過氧化的酶促防御系統(tǒng)中一種重要保護酶,可以降低果蔬體內(nèi)活性自由基的積累。由圖6-C可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組中救心菜的POD活性均呈先升高后下降的趨勢。8μL·L-1處理組的POD活性高峰最后到來,預(yù)示著8μL·L-1處理組救心菜最后腐爛。各處理組救心菜POD的變化趨勢與CAT、SOD不同,其呈單峰曲線形式。對照組貯藏1~12 d時,POD活性逐漸升高,升高變幅在0.018~0.048 U·g-1·s-1之間,貯藏第12天時,救心菜POD活性出現(xiàn)峰值,隨后活性不斷下降,第24~第28天基本穩(wěn)定。
圖6 肉桂精油濃度對救心菜抗氧化酶活性的影響Fig.6 Effect of cinnamon essential oil concentrations on antioxidant enzymes activities of Coral dealbatus
肉桂精油對果蔬保鮮效果明顯,果蔬種類不同對精油濃度的要求也有所不同。賀紅宇等[12]研究了不同濃度肉桂精油(10、50、100、150、200μL·L-1)熏蒸處理對圣女果保鮮效果的影響,發(fā)現(xiàn)100μL·L-1的肉桂精油濃度最有利于圣女果常溫保鮮。金元寶等[25]研究發(fā)現(xiàn),含有2μL·100 mL-1肉桂精油的羧甲基纖維素-肉桂精油復(fù)合涂膜對香蕉保鮮效果最好,可有效抑制香蕉褐變及成熟腐敗的速度。王磊明等[26]發(fā)現(xiàn),殼聚糖-肉桂精油復(fù)合膜可增強藍莓采后貯藏性,其中肉桂精油添加量在0.4%~0.8%(體積分數(shù))時,保鮮效果最好。本研究結(jié)果表明,一定濃度的肉桂精油熏蒸能有效保護救心菜的色澤,減少其Vc、葉綠素的損失;肉桂精油有利于救心菜的保鮮,但并不是濃度越高保鮮效果越好,當超過一定濃度(8μL·L-1)后保鮮效果反而下降,這可能是因為過高濃度的肉桂精油會刺激破壞救心菜組織,加速救心菜衰老劣變。
CAT、SOD、POD 3種抗氧化酶與救心菜品質(zhì)劣變息息相關(guān)。CAT、SOD能減少H2O2、自由基對膜的損傷,從而達到延緩救心菜衰老的目的;POD是參與膜脂過氧化的酶,可以用來反應(yīng)外界對救心菜膜的損傷情況。本研究中,不同處理組的POD活性在到達一個峰值后又出現(xiàn)下降的趨勢,而SOD、CAT活性則一直處于下降趨勢,并伴隨著救心菜品質(zhì)劣變,這與李高杰等[27]的研究結(jié)果相似。此外,張紅艷等[28]發(fā)現(xiàn)貯藏過程,橙子果皮POD活性呈先開高后降低的趨勢,這與本研究中救心菜POD活性的變化趨勢類似。
本研究將肉桂精油用于救心菜的采后保鮮,并分析了貯藏過程中營養(yǎng)與功能成分的變化。適宜的肉桂精油處理可有效抑制救心菜的腐爛速率,減緩營養(yǎng)與功能成分的流失。但由于肉桂精油中組分復(fù)雜,是何種成分在救心菜保鮮中起重要作用,以及其保鮮作用機理尚不明確,下一步將對此進行深入研究。
本研究結(jié)果表明,6μL·L-1肉桂精油處理對救心菜色澤的維持效果最好,其Vc、葉綠素含量最高;8μL·L-1肉桂精油處理在抑制救心菜腐爛,減緩黃酮、總酚、齊墩果酸的損失,維持抗氧化酶(CAT、SOD、POD)活性方面的效果最優(yōu)。綜合考慮,對于救心菜采后保鮮,6~8μL·L-1是理想的肉桂精油熏蒸處理濃度。