員麗蘋，張玉笑，郭衍銀，陳勇，劉莎莎，王亮

（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）

蒜薹為大蒜（Allium sativum L.）的幼嫩花薹，是調(diào)節(jié)蔬菜市場的品種之一[1]，含有豐富的大蒜素及脂溶性揮發(fā)物，具有抗癌、抗衰等功效[2]。由于蒜薹栽培特性，每年只產(chǎn)一季，人們?yōu)檠娱L蒜薹采后貯藏期，保持蒜薹品質(zhì)進(jìn)行廣泛深入的研究。目前，我國蒜薹貯藏保鮮大多采用氣調(diào)結(jié)合低溫冷藏的方法進(jìn)行，基本可實現(xiàn)周年供應(yīng)[3]。

除了貯藏方式，采收、預(yù)冷、運(yùn)輸及銷售的過程都會對蒜薹品質(zhì)產(chǎn)生影響。作為貯期最長，貯量最大的蔬菜品種之一，蒜薹物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)存在嚴(yán)重的質(zhì)量損失，但目前對蒜薹物流運(yùn)輸保鮮研究較少。目前，我國農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流尚未廣泛普及，經(jīng)常導(dǎo)致冷鏈物流出現(xiàn)斷點，嚴(yán)重影響了蒜薹冷鏈物流運(yùn)輸[4]。因此，尋求一種替代的安全高效物流運(yùn)輸保鮮方式顯得尤為重要。

O2/CO2氣調(diào)在西蘭花[5-7]和生姜保鮮[8]方面具有獨特優(yōu)勢。主動自發(fā)氣調(diào)是密封保鮮的一種方法（不存在內(nèi)外氣體交換）[9]，只要充入適宜的初始?xì)怏w，利用果蔬自身的呼吸作用使密封的氣體環(huán)境達(dá)到平衡，就能達(dá)到很好的保鮮效果。本研究擬利用O2/CO2氣調(diào)優(yōu)勢，結(jié)合主動自發(fā)氣調(diào)，探究對蒜薹保鮮效果的影響。

評價果蔬貯藏品質(zhì)的指標(biāo)很多，且相互之間存在復(fù)雜的聯(lián)系，常運(yùn)用多元統(tǒng)計方法揭示果蔬品質(zhì)與特征指標(biāo)之間的關(guān)系。Lopez等[10]用主成分分析闡明在不同貯藏條件下影響消費者可接受度的蘋果主要品質(zhì)指標(biāo)和香氣成分。王友升等[11]綜合主成分分析、通徑分析以及相關(guān)性分析探討減壓處理對草莓果實氧化及抗氧化活性的影響。本文用單因素方差分析、主成分分析、相關(guān)性分析和通徑分析4種方法，對不同初始比例的O2/CO2主動自發(fā)氣調(diào)的蒜薹品質(zhì)進(jìn)行了綜合評價和分析，以期為蒜薹物流運(yùn)輸保鮮提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

2018年11月于山東萊蕪冷庫采取經(jīng)過在（-1±0.5）℃貯藏7個月左右的蒜薹，立即運(yùn)到山東理工大學(xué)果蔬貯藏實驗室，然后選擇薹條長短粗細(xì)均勻，無機(jī)械傷，無老化黃化的蒜薹進(jìn)行試驗。

乙醇、濃硫酸：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二鈉、辛醇、亞硫酸鈉、冰乙酸、丙酮、偏磷酸：天津致遠(yuǎn)化學(xué)藥劑有限公司；硫脲、2，6-二氯酚靛鈉：煙臺市雙雙化工有限公司；2，4-二硝基苯肼（2，4-dinitrophenylhydrazine，DNPH）：上海展云化工試劑有限公司；VC：上海伯奧生物科技有限公司；硼酸鈉、硫酸烷醇鈉、乙烯乙二醇醚：天津市凱通化學(xué)試劑有限公司，所用試劑均為分析純。干燥劑：上海添昌實業(yè)有限公司；乙烯脫除劑：大連昕連鑫保鮮劑有限公司；無孔不透氣封口膜：上海創(chuàng)發(fā)包裝材料有限公司；49 cm×15 cm×6 cm保鮮盒：路橋晨亨塑料廠。

1.2 儀器與設(shè)備

手持便攜式色差儀（HL-2136）：瑞戈（上海）實業(yè)有限公司；低溫冰箱（DW-FW351）：中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司；臺式多功能高速冷凍離心機(jī)（GL-20G-2）：上海安亭儀器制造廠；紫外可見分光光度計（UV-1750）：島津國際貿(mào)易有限公司；質(zhì)構(gòu)儀（XA.XTplus）：英國stablemicrosystems公司；纖維素測定儀（FT350）：福斯分析儀器公司；O2/CO2測定儀（MR-07825-00）：美國 FBI Dansensor公司；氣調(diào)包裝機(jī)（RDL380P）：羅迪博爾機(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置4個處理，每個處理30盒。稱取1 kg左右的蒜薹放入保鮮盒中，為了防止保鮮盒內(nèi)水分過多和乙烯影響[12]，每個保鮮盒內(nèi)放15包干燥劑（每包約2 g）和3包乙烯脫除劑（每包約4 g）。然后使用氣調(diào)包裝機(jī)進(jìn)行氣調(diào)包裝，充入氣體比例分別為100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2和自然大氣（CK），充入氣體體積約為蒜薹體積的3倍，然后置于（10±0.5）℃冷庫中貯藏，每7 d進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測定，3次重復(fù)。

1.3.2 指標(biāo)測定

CO2含量用MR-07825-00型O2/CO2分析儀測定保鮮盒內(nèi)頂空氣體。失重率采用稱重法進(jìn)行測定。腐爛率以每盒中蒜薹腐爛根數(shù)占總根數(shù)的百分率表示。葉綠素參照鄒琦[13]介紹的方法，蒜薹（0.2 g）冰浴研磨并用10 mL 80%丙酮萃取，在4℃下、5 000 r/min離心10 min，除去殘留物，葉綠素含量用665、649、470 nm處的吸光度來確定。VC的含量采用2，4-二硝基苯肼法比色法[14]測定。電導(dǎo)率用焦麗霞[15]的方法測定。粗纖維用纖維素測定儀測定，取1 g研磨的干燥蒜薹于坩堝中，加入100 mL中性洗滌溶液（6.81 g硼酸鈉和18.61 g磷酸氫二鈉用1 000 mL蒸餾水加熱溶解后加入30 g硫酸烷醇鈉和10 mL乙烯乙二醇醚），0.5 g亞硫酸鈉和幾滴辛醇，加熱至沸騰后回流60 min，沸水過濾清洗3次然后用丙酮清洗2次，105℃干燥8 h后冷卻，稱重，粗纖維/%=[（坩堝的質(zhì)量+殘渣的質(zhì)量）-坩堝的質(zhì)量]/樣品的質(zhì)量×100。色度 L*、a*、b*值用HL-2136型手持便攜式色差儀測定距離薹苞下部5 cm～10 cm部位，平行測定10次后取平均值。質(zhì)構(gòu)（硬度、彈性、內(nèi)聚性）采用馮雁麗[16]介紹的方法使用XA.XTplus型質(zhì)構(gòu)儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel軟件作圖，用SPSS 24.0進(jìn)行LSD單因素方差分析、Pearson相關(guān)性分析、主成分分析和通徑分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主動自發(fā)氣調(diào)對蒜薹外觀的影響

貯藏到32 d時的蒜薹圖見圖1。

圖1 貯藏到32 d時的蒜薹圖Fig.1 Picture of garlic bolts stored at 32 d

如圖1所示，貯藏到32 d時，各處理組出現(xiàn)較大差別，100% O2處理后蒜薹質(zhì)量明顯優(yōu)于90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2和CK處理，其中CK處理最差。

圖2 主動自發(fā)氣調(diào)過程中保鮮盒內(nèi)CO2含量和蒜薹呼吸速率變化Fig.2 CO2content in container and respiratory rate under active modified atmospheres packaging of garlic bolts

2.2 主動自發(fā)氣調(diào)過程中保鮮盒內(nèi)CO2含量和蒜薹呼吸速率的變化

主動自發(fā)氣調(diào)過程中保鮮盒內(nèi)CO2含量和蒜薹呼吸速率變化見圖2。

保鮮盒內(nèi)只充入O2和CO2兩種氣體，所以只進(jìn)行了CO2濃度的測定。如圖2A所示，各處理CO2含量隨貯藏時間延長均呈增長趨勢。貯藏前期，100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理均為增加趨勢。貯藏 14 d 后，90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理仍呈急劇增長，100% O2處理變化趨于平緩，O2、CO2達(dá)到平衡狀態(tài)，28 d后CO2含量增長，可能與出現(xiàn)呼吸高峰有關(guān)。

蒜薹是典型的呼吸躍變型蔬菜[17]，采后會有呼吸高峰出現(xiàn)。蒜薹貯藏過程中呼吸速率的變化如圖2B所示，100% O2處理呼吸速率低于90% O2+10% CO2和80% O2+20% CO2，呼吸速率一直較平穩(wěn)，直到780 h（約32 d）出現(xiàn)呼吸高峰。420 h（約17 d）前90% O2+10% CO2呼吸高于其他處理，480 h（20 d）出現(xiàn)呼吸高峰，高峰后呼吸速率持續(xù)下降。貯藏前期，80% O2+20% CO2低于 90% O2+10% CO2處理，540 h（約 22 d）出現(xiàn)呼吸高峰。CK處理呼吸速率低于其他3個處理，且在300 h（約12 d）出現(xiàn)呼吸高峰。

2.3 單因素方差分析

蒜薹貯藏過程中各指標(biāo)測定結(jié)果及單因素方差分析見表1。

如表1所示，蒜薹貯藏期間各處理失重率呈上升趨勢。90% O2+10% CO2的失重率顯著高于100% O2、80% O2+20% CO2和 CK 處理（P＜0.05）。前 14 d，100% O2高于CK處理，可能100% O2處理高氧含量促進(jìn)了呼吸作用；21 d后，100% O2失重率低于CK處理，與100% O2處理O2、CO2迅速平衡有關(guān)。貯藏前14 d，各處理未出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，14 d后，CK和80% O2+20% CO2處理開始腐爛，21 d后，100% O2和90% O2+10% CO2處理也出現(xiàn)腐爛，且100% O2腐爛率低于90% O2+10% CO2處理。

表1 蒜薹貯藏過程中各指標(biāo)測定結(jié)果及單因素方差分析Table 1 Results and one-way of garlic bolts quality indicators during storage time

貯藏期間葉綠素和VC含量均呈下降趨勢，前14d各處理葉綠素急劇下降，14 d后CK處理仍急速下降，且含量顯著低于其他3個處理（P＜0.05），而100% O2處理VC顯著高于其他3個處理（P＜0.05）。

蒜薹貯藏期間相對電導(dǎo)率和粗纖維均呈上升趨勢，電導(dǎo)率在前14 d上升速度較慢，14 d后急劇上升，100% O2處理顯著低于其他 3個處理（P＜0.05），說明100% O2處理能在一定程度上保持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性。粗纖維是評價蒜薹老化的一個重要指標(biāo)，CK處理粗纖維增加速度最快，35 d時粗纖維的含量是第0天的 2.22 倍，100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理均能緩解蒜薹老化。

L*表示樣品的亮暗程度（從0黑色到100白色），a*表示顏色的紅綠（a*越小色調(diào)越綠），b*表示顏色黃藍(lán)（b*越小色調(diào)越黃）[18]。貯藏期間L*值和a*值總體呈上升趨勢，可能與貯藏期間葉綠素減少有關(guān)，但各處理L*值上升幅度不一。35 d時，100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2和 CK 處理 L*值分別比第0天時增加了15.49%、18.93%、18.95%和20.71%。蒜薹b*值隨貯藏時間的延長而減小，貯藏7 d內(nèi)，各處理b*值差別不大，7 d后各處理間表現(xiàn)出差異，100% O2顯著高于其他3個處理（P＜0.05）。色度L*、a*和b*值變化說明 100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理均能緩解蒜薹黃化。

蒜薹貯藏期間硬度呈下降趨勢，90% O2+10% CO2處理顯著低于 100% O2和 CK 處理（P＜0.05）。彈性指樣品受到擠壓后迅速恢復(fù)形變的能力，彈性越大果蔬質(zhì)地越緊密。100% O2和90% O2+10% CO2處理呈先上升后下降趨勢，均在14 d時出現(xiàn)峰值，且100% O2處理峰值顯著高于90% O2+10% CO2處理（P＜0.05）。內(nèi)聚性是口腔咀嚼時，組織抵抗受損并保持緊密連接，從而保持完整的性質(zhì)，反映細(xì)胞間的結(jié)合力。同硬度變化相似，蒜薹內(nèi)聚性也呈下降趨勢，100% O2的內(nèi)聚性顯著高于其他3個處理（P＜0.05）。硬度、彈性和內(nèi)聚性三者變化表明100% O2處理在保持蒜薹質(zhì)構(gòu)方面效果明顯。

2.4 主成分分析及綜合評價模型的構(gòu)建

對蒜薹12個品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了主成分分析，得到方差貢獻(xiàn)表見表2。

表2 方差貢獻(xiàn)表Table 2 Variance contribution table

當(dāng)特征根大于1，方差貢獻(xiàn)率大于85%時確定主成分的個數(shù)。如表2所示，當(dāng)提取1個主成分時，貢獻(xiàn)率就達(dá)88.979%，且特征值為10.678，因此選取前1個主成分作為蒜薹各指標(biāo)數(shù)據(jù)分析的有效成分，它代表了12個指標(biāo)88.98%的信息量。主成分的載荷系數(shù)和特征向量見表3。

表3 主成分的載荷系數(shù)和特征向量Table 3 Load factor and eigenvector of principal component

由表3可知，可用F1這個新的綜合指標(biāo)來代替原來12個品質(zhì)指標(biāo)對蒜薹進(jìn)行綜合評價，得出線性組合為：F1=-0.292X1-0.264X2+0.286X3+0.301X4-0.296X5-0.300X6-0.296X7-0.293X8+0.291X9+0.295X10+0.249X11+0.296X12

第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為88.979%，構(gòu)建綜合評價模型F=0.88979F1。F值為綜合評價指標(biāo)，利用公式可計算出綜合得分，見圖4。

綜合得分越高說明品質(zhì)越好，F(xiàn)值＞0說明具有保鮮價值。貯藏期間所有處理綜合得分隨貯藏時間的延長而下降，CK和80% O2+20% CO2處理貯藏時間較短，100% O2和90% O2+10% CO2處理均能延長保鮮時間，其中100% O2處理綜合得分一直高于其他處理，且保鮮時間最長，達(dá)到21 d以上。

圖4 蒜薹貯藏品質(zhì)綜合評價Fig.4 Comprehensive evaluation storage of quality of garlic bolts

2.5 相關(guān)性分析

對蒜薹12個指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。

表4 品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性分析Table 4 Correlation analysis among different quality indexes

除失重率和b*值為顯著相關(guān)外，其他指標(biāo)間均為極顯著相關(guān)。指標(biāo)可分為兩組，一組為葉綠素、VC、硬度、彈性和內(nèi)聚性，兩兩之間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；一組為失重率、腐爛率、電導(dǎo)率、粗纖維、L*值和a*值，兩兩指標(biāo)間均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。這兩組指標(biāo)間均成極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.6 通徑分析

通徑分析是相關(guān)性分析的繼續(xù)。因試驗是在密閉容器中進(jìn)行，水分蒸發(fā)的影響基本可以忽略，蒜薹失重主要是生理代謝消耗營養(yǎng)物質(zhì)所致，故以失重率進(jìn)行通徑分析。以失重率為因變量對蒜薹指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，shapiro-wilk統(tǒng)計量0.911，顯著水平 Sig.=0.165，大于0.05，所以因變量失重率服從正態(tài)分布，即可進(jìn)一步將蒜薹的各項指標(biāo)做線性回歸分析。得到線性回歸方程為：Y=-11.897-0.082X1-0.115X2-0.037X3+0.046X4-1.085X5+0.313X6-0.156X7+0.036X8-0.012X9+1.508X10+0.803X11。其中 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11分別代表腐爛率、葉綠素、VC、電導(dǎo)率、粗纖維、L*、a*、b*值、硬度、彈性和內(nèi)聚性?；貧w方程的相關(guān)系數(shù)R=0.993，決定系數(shù)R2=0.986，則剩余因子，該值較小，說明對失重率有影響的自變量大部分都考慮到了。F=78.165，P=0.000，該方程具有極顯著意義，進(jìn)一步做通徑分析。

以失重率為因變量的通徑分析見表5。

表5 以失重率為因變量的通徑分析Table 5 Results of path analysis taking weight loss rate as dependent variable

如表5所示，各指標(biāo)對失重率直接通徑系數(shù)從大到小依次為 L*、硬度、電導(dǎo)率、粗纖維、腐爛率、a*、VC、葉綠素、內(nèi)聚性、b*、彈性，其中L*值對失重率的直接通徑系數(shù)高達(dá)0.756，表明L*值對失重率有較大的正直接作用，同時，L*值主要通過硬度和電導(dǎo)率對失重率起較強(qiáng)的正間接影響。葉綠素對失重率直接作用較小，但通過L*值和硬度對失重率產(chǎn)生間接作用較強(qiáng)。b*、彈性和內(nèi)聚性對失重率產(chǎn)生的直接和間接影響較弱。

3 討論與結(jié)論

蒜薹采后運(yùn)輸過程中極易老化[18]，老化的主要原因是代謝活動旺盛[19]。主成分分析綜合得分表明，貯藏7 d 后，100% O2、90% O2+10% CO2和 80% O2+20% CO2處理綜合得分高于CK，說明主動自發(fā)氣調(diào)相較于被動自發(fā)氣調(diào)有較好的保鮮效果，這可能與主動自發(fā)氣調(diào)縮短了呼吸速率達(dá)到平衡的時間有關(guān)，跟Sivakumar等[20]研究結(jié)論一致。

100% O2處理雖然初始O2濃度最高，但呼吸代謝速率比90% O2+10% CO2處理緩慢，說明呼吸速率與氧氣濃度并不呈簡單的線性相關(guān)，而與O2和CO2的比例有關(guān)[21]。隨著時間的延長，100% O2處理的保鮮優(yōu)勢越來越明顯。100% O2處理只是初始?xì)怏w是純氧氣，隨著呼吸作用的進(jìn)行，氧氣濃度下降，二氧化碳濃度上升，可并很快達(dá)到一個氣體平衡，故能很好的控制蒜薹的呼吸作用[22-24]。

相關(guān)性分析可以衡量兩個變量的相關(guān)密切程度，各品質(zhì)指標(biāo)間均存在著顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系。蒜薹品質(zhì)劣變伴隨著葉綠素、VC、硬度、彈性和內(nèi)聚性的下降，失重率、腐爛率、電導(dǎo)率、粗纖維、L*值和a*值的上升，說明指標(biāo)之間相互影響，共同決定蒜薹品質(zhì)。

蒜薹老化伴隨著薹條發(fā)糠和空心會導(dǎo)致質(zhì)量變輕，所以失重率是評價蒜薹品質(zhì)的重要指標(biāo)，故本研究以失重率為因變量進(jìn)行通徑分析。L*值和硬度對失重率直接系數(shù)作用較大，且其他因子也主要通過這兩者對失重率起主要間接作用。這與Fagundes C等[25]研究發(fā)現(xiàn)的圣女果在主動自發(fā)氣調(diào)過程中能較好維持果實硬度與控制失重率上升有關(guān)的結(jié)論一致。

本次試驗材料為冷庫貯藏后的蒜薹，在經(jīng)過7個月左右的（-1±0.5）℃冷庫貯藏后，蒜薹品質(zhì)已很大程度的下降。本試驗的目的主要是研究針對物流運(yùn)輸與銷售環(huán)節(jié)的蒜薹保鮮，故選用該時期的蒜薹為材料。本研究結(jié)果蒜薹的保鮮期為21 d以上，可能與蒜薹選材有關(guān)。

總之，本試驗條件下，100% O2處理的主動自發(fā)氣調(diào)對蒜薹具有很好的保鮮效果，可作為蒜薹物流運(yùn)輸保鮮的理論參考。