陳 勇，張玉笑，郭衍銀，王 亮，員麗蘋，劉莎莎

(山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049)

西蘭花具有很高的營養(yǎng)價值和保健功能，特別是含有不飽和脂肪酸、維生素、抗氧化物質(zhì)等多種可以延緩衰老的物質(zhì)[1-2]。但西蘭花常溫下難以貯藏并迅速衰老，2～3 d花蕾松軟黃化，營養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重，甚至喪失食用價值[3]。因此，西蘭花的保鮮研究尤為重要。采后西蘭花的衰老常常伴隨著活性氧物質(zhì)(Reactive oxygen species；ROS)的增加[4]，脅迫生物機(jī)能并對脂質(zhì)、蛋白質(zhì)及DNA等造成損傷[5]。

迄今為止，眾多氣調(diào)保鮮研究[6-7]集中于調(diào)節(jié)ROS產(chǎn)生、維持果蔬內(nèi)氧化還原平衡性，減輕脂質(zhì)過氧化，提高各種產(chǎn)品的品質(zhì)以及貯藏期。據(jù)報道，在5 ℃下，3% O2+97% N2的傳統(tǒng)氣調(diào)(Controlled atmosphere, CA)處理能延長西蘭花保鮮期至17 d[8]；Gajewski等[9]也指出，2% O2+5% CO2的低溫處理能較好保持西蘭花的色澤。但這種CA保鮮方式需要持續(xù)通入氣體以保證果蔬一直貯藏于相應(yīng)的大氣環(huán)境中，不能移動，并且成本較高，難以在物流保鮮中實(shí)現(xiàn)。目前氣調(diào)保鮮的研究以自發(fā)氣調(diào)(Modified atmosphere packaging, MAP)居多，大部分重點(diǎn)都針對于包裝材料的研究。Guo等[10]證明了高阻隔材料的MAP處理提高了萵苣的抗氧化能力，通過保護(hù)線粒體結(jié)構(gòu)和維持電子傳遞鏈平衡來延緩品質(zhì)的衰老。此外，類似的保鮮效果在聚丙烯微孔薄膜[11]、聚乙烯薄膜[12]以及30 μm FlexfreshTM生物聚合薄膜[13]等包裝材料上得到了肯定。然而，各種微孔保鮮材料上的微孔大小以及數(shù)目才是MAP保鮮的核心內(nèi)容，并決定了包裝內(nèi)外氣體的傳輸速率，這使得MAP材料在應(yīng)用上非常繁瑣；同時各種包裝材料的種類繁多且特性不一，難以制定統(tǒng)一的MAP保鮮標(biāo)準(zhǔn)；再者，若應(yīng)用在物流運(yùn)輸中，由于MAP內(nèi)的氣體不斷與外界交換，引起運(yùn)輸空間內(nèi)的氣體比例變化，最終影響MAP的保鮮效果。

主動自發(fā)氣調(diào)(Active modified atmosphere packaging, AMAP)是指在密閉環(huán)境中，果蔬依靠充入環(huán)境中的初始?xì)怏w進(jìn)行生命活動，通過自身呼吸作用達(dá)到氣體平衡以維持基礎(chǔ)代謝的一種氣調(diào)方式[14]。Jemni等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在20 ℃的AMAP下，60 kPa CO2處理最有利于維持棗果的感官品質(zhì)；Singh等[16]指出8±1 ℃下AMAP處理對青椒有良好保鮮效果；Oms-Oliu等[17]也證明了4 ℃下的AMAP(70% O2)處理較好地維持了甜瓜的硬度和嚼勁。

本研究采用O2/CO2AMAP處理，通過充入不同比例的初始O2/CO2氣體，研究O2/CO2AMAP對西蘭花保鮮效果以及ROS代謝的影響，以期為西蘭花的物流保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

材料：西蘭花花球采自山東省壽光市劉家茅坨村實(shí)驗(yàn)基地，采收形態(tài)一致的花球并立即運(yùn)到山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏實(shí)驗(yàn)室冷庫內(nèi)，3 ℃預(yù)冷12 h后，選取花球直徑 13～14 cm、花球緊密、色澤鮮綠、無病蟲害和機(jī)械傷的西蘭花進(jìn)行氣調(diào)處理。

試劑：鹽酸羥胺、氯化三苯基四氮唑、2,4-二硝基苯肼，上海展云化工試劑有限公司；硫脲、偏磷酸、冰醋酸、氫氧化鈉、95%乙醇、丙酮、三氯乙酸、氯化鈉，天津致遠(yuǎn)化學(xué)藥劑有限公司；濃硫酸，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；2,6-二氯酚靛鈉，上海索萊寶生物科技有限公司；核黃素、過氧化氫、EDTA-Na2、硫代巴比妥酸、對氨基苯磺酸、Triton-X100、愈創(chuàng)木酚、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1750型紫外可見分光光度計，島津國際貿(mào)易有限公司；iNose-cp型手持便攜式O2/CO2分析儀，上海瑞玢國際貿(mào)易有限公司；GL-20G-2型臺式多功能高速冷凍離心機(jī)，上海安亭儀器制造廠； RDL380P型氣調(diào)包裝機(jī)，羅迪波爾機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計

將預(yù)冷后的西蘭花分為5組，每組50個西蘭花，其中每個氣密箱(302.9 mm × 243.8 mm × 259.1 mm)裝5個西蘭花，即每組10個氣密箱。西蘭花裝箱時分散放入30 g干燥劑和20 g乙烯脫除劑，然后利用氣調(diào)包裝機(jī)置換充入初始O2/CO2氣體。5組西蘭花分別置換充入西蘭花體積3.5倍左右的60% O2+40% CO2、70% O2+30% CO2、80% O2+20% CO2、90% O2+10% CO2和自然空氣(CK)。所用密封膜為無孔聚乙烯(PE)材料(厚約0.05 mm；上海創(chuàng)發(fā)包裝材料有限公司)。然后，氣密箱置于10 ±0.5 ℃冷庫中貯藏，每4 d取樣1次，并進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的測定，3次重復(fù)。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.4 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)使用SPSS 19.0軟件進(jìn)行LSD顯著性分析及相關(guān)性分析，差異顯著水平P≤0.05，并用Excel軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 O2/CO2自動自發(fā)氣調(diào)對密封箱內(nèi)O2和CO2含量的影響

圖1表明，隨著貯藏時間的延長，氣密箱內(nèi)的CO2的逐漸增加，O2隨之降低。CK處理的O2在12 d時幾乎全部耗盡并轉(zhuǎn)變成CO2。在貯藏前期，90%O2+10% CO2處理的CO2含量增加最快，在8 d后也表現(xiàn)出較高的CO2水平，僅次于60% O2+40% CO2處理。80% O2+20% CO2處理的CO2水平在8～12 d內(nèi)相對平穩(wěn)，相比之下，70% O2+30% CO2處理在8 d后具有更加平穩(wěn)的表現(xiàn)，表明在此階段，呼吸水平相對較弱，代謝較為緩慢，有利于維持西蘭花的貯藏品質(zhì)。

(a)O2

(b)CO2圖1 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對密封箱內(nèi)O2和CO2含量的影響Fig.1 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on oxygen and carbon dioxide contents in sealed container

2.2 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花和H2O2 含量的影響

(a)O2

由圖2(b)可知，各處理的H2O2含量呈先升高后下降趨勢，其峰值出現(xiàn)的時間差異較大。其中，80% O2+20% CO2處理在8 d 出現(xiàn)峰值，而90% O2+10% CO2和CK處理出現(xiàn)在12 d，70% O2+30% CO2處理的峰值出現(xiàn)在第16 d且含量最低。

2.3 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花SOD和POD活性的影響

(a)SOD

(b)POD圖3 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花SOD和POD活性的影響Fig.3 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the activities of SOD and POD in broccoli

在貯藏8 d后，70% O2+30% CO2處理展現(xiàn)出最高的POD活性，其次為80% O2+20% CO2處理，90% O2+10% CO2處理的POD活性則表現(xiàn)最低如圖3(b)所示。

2.4 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花MDA含量的影響

由圖4可知，所有處理均呈現(xiàn)增加趨勢。70% O2+ 30% CO2處理的MDA含量增幅最小，每日平均增量為8.28%。90% O2+ 10% CO2、80% O2+ 20% CO2、CK和60% O2+ 40% CO2處理的MDA含量日平均增長率分別為29.01%、16.46%、23.41%和35.29%。

圖4 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花MDA含量的影響Fig.4 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the content of MDA in broccoli

2.5 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花葉綠素和VC含量的影響

在整個貯藏期間，西蘭花葉綠素與VC含量均呈下降趨勢(圖5)，90% O2+ 10% CO2、60% O2+ 40% CO2和CK處理的葉綠素與VC含量下降速度較快，而70% O2+ 30% CO2和80% O2+ 20% CO2處理的葉綠素和VC含量顯著高于其他處理(P<0.05)，且70% O2+ 30% CO2處理的含量最高。

(a)葉綠素

(b)VC圖5 O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)對西蘭花葉綠素和VC活性的影響Fig.5 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the contents of chlorophyll and VC in broccoli

3 討論

氣調(diào)手段已被廣泛應(yīng)用到各種園藝產(chǎn)品的采后處理，而最佳的CA氣體組合通常范圍為1%～5% O2+適當(dāng)高的CO2，超過12%的CO2則被認(rèn)為是過量、有損傷的范圍[22]。然而，Li等[23]證實(shí)常溫下，杏鮑菇在2% O2+ 30% CO2處理下5 d內(nèi)具有最佳品質(zhì)；Li等[24]也指出15 ℃下，40% O2+ 60% CO2CA處理的西蘭花在17 d是仍然具有商品性。這一事實(shí)表明園藝產(chǎn)品對高CO2氣調(diào)的耐受性與果蔬品種及氣體配比有關(guān)，該結(jié)果同樣適于AMAP氣調(diào)。本研究中，在沒有內(nèi)外氣體交換的密閉氣調(diào)箱內(nèi)，果蔬自身呼吸代謝完全依靠于初始充入的氣體。過高的初始O2比例如90% O2+10% CO2易造成西蘭花急劇呼吸，進(jìn)而過量積累CO2(圖1)；而過高的初始CO2比例如60% O2+40% CO2因初期CO2基數(shù)含量很高，也會造成CO2的大量積累；只有合適的初始O2/CO2比例，才能更好地營造穩(wěn)定的O2、CO2環(huán)境，因而利于西蘭花品質(zhì)的維持(圖5)。

本課題組前期進(jìn)行的O2/CO2CA研究表明，0 ℃、10 ℃和20 ℃時西蘭花適宜的O2/CO2氣調(diào)比例分別為60% O2+40% CO2、50% O2+50% CO2和40% O2+60% CO2，說明不同溫度下適宜的氣體比例不同[29]。本研究中，10 ℃下西蘭花適宜的O2/CO2AMAP氣體比例為70% O2+30% CO2，這主要是由于CA是持續(xù)充入恒定比例的O2/CO2氣體(適宜氣體為50% O2+50% CO2)，兩者的差異主要是CA和AMAP兩者不同處理方式所致。至于其他溫度下適于西蘭花AMAP保鮮的初始O2/CO2比例，需要進(jìn)一步研究。

在對于物流保鮮環(huán)節(jié)，AMAP具有其他氣調(diào)方式無可比擬的優(yōu)勢與可行性。只要是密閉、不透氣的包裝材料即可，既不受儀器設(shè)備和包裝材料的限制，也不會因密集放置而降低保鮮效果，這在冷鏈設(shè)施不完備國家尤為適用。需要說明的是，本研究使用的容器大小為302.9 mm × 243.8 mm × 259.1 mm，是ISO 668: 2013(1CC)[30]物流標(biāo)準(zhǔn)的1/10，該容器規(guī)格可迅速應(yīng)用于物流環(huán)節(jié)；為了避免物流運(yùn)輸中乙烯和過高相對濕度的影響，在氣密箱內(nèi)放置了適當(dāng)?shù)囊蚁┟摮齽┖透稍飫?/p>

總之，70%O2+30%CO2AMAP可有效維持密封箱內(nèi)O2、CO2的平衡，通過增強(qiáng)SOD、POD等活性氧防御酶活性抑制ROS水平的增加，減輕膜脂過氧化程度，進(jìn)而有效保持西蘭花的貯藏品質(zhì)。該研究成果可為西蘭花的O2/CO2AMAP的物流保鮮提供依據(jù)。