郭慧媛,吳廣楓,曹建康,李曉峰,朱小兵,王 健,馬 堅(jiān),*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083; 2.海爾智家股份有限公司,山東青島 266000)

水果中含有豐富的維生素C、微量元素、膳食纖維等營養(yǎng)成分,可以維持人體正常的代謝,有利于機(jī)體的消化吸收[1]。水果在采收后仍是一個(gè)活的有機(jī)體,個(gè)體會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的生理變化如成熟和衰老[2]。一方面在水果成熟和衰老的過程中會(huì)消耗自身的營養(yǎng)成分,導(dǎo)致水果的品質(zhì)不斷下降,失去食用價(jià)值,尤其對(duì)于呼吸躍變型果實(shí)來說,呼吸躍變期會(huì)導(dǎo)致其迅速進(jìn)入衰老期,同時(shí)耐貯性和抗病性也變差;另一方面,水果在貯藏的過程中,極易被微生物如霉菌和細(xì)菌侵染或因機(jī)械損傷等原因而引起腐爛[3]。因此有效的貯藏保鮮技術(shù)是生產(chǎn)中需要解決的重要問題。

氣調(diào)保鮮是通過改變貯藏環(huán)境中的氣體含量,形成低氧氣高二氧化碳的狀態(tài),從而抑制果蔬的呼吸作用和各種生理代謝,達(dá)到延長(zhǎng)果蔬貯藏期的目的[4]。而低溫氣調(diào)貯藏可進(jìn)一步延長(zhǎng)果蔬的貯藏期。目前關(guān)于果蔬氣調(diào)的研究多集中在氣調(diào)包裝和氣調(diào)庫[4]。隨著人們生活水平的提高,對(duì)食品的新鮮程度、營養(yǎng)的要求也越來越高,家用冰箱保鮮目前已成為果蔬保鮮常用的方式[5]。冰箱貯藏果蔬主要是通過降低溫度,減弱果蔬的呼吸作用和水分蒸發(fā)作用,延緩其生命活動(dòng)進(jìn)行,減少其營養(yǎng)成分的消耗,從而達(dá)到貯藏保鮮的目的[6-7]。而家用的冷藏冰箱基本沒有氣調(diào)保鮮的作用,且目前對(duì)保鮮冰箱的研究多集中在溫濕度對(duì)食品保鮮效果的研究,而尚無關(guān)于冰箱氣調(diào)貯藏水果保鮮效果的研究[4-5]。

因此,本研究選用普通冰箱和氣調(diào)冰箱分別貯藏兩種不同類型的水果:呼吸躍變型水果如紅元帥蘋果和藍(lán)莓,非呼吸躍變型水果如車?yán)遄雍筒葺?對(duì)其保鮮效果進(jìn)行評(píng)價(jià),為冰箱的氣調(diào)保鮮效果及研制新型保鮮冰箱提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

車?yán)遄?、草莓、紅元帥蘋果、藍(lán)莓 購于北京市某大型連鎖超市,挑選大小、成熟度一致,無機(jī)械損傷和病蟲害的果實(shí);抗壞血酸、2,6-二氯靛酚、草酸、醋酸鈉、氯化鉀、乙醇等試劑 均為國產(chǎn)分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

AR5120精密電子天平 美國OHAUS公司;OLYMPUSCX41電子光學(xué)顯微鏡 日本OLYMPUS公司;SPX-400智能型生化培養(yǎng)箱 寧波江南儀器廠;LDZX立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠;DK-S28電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;Centrifuge5415D離心機(jī) 德國Eppendorf 公司;SW-CJ-ICU潔凈工作臺(tái) 江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司;Sartorius PB-10 pH計(jì) 德國Sartorius公司;UV1240紫外可見光分光光度計(jì) 日本Shimadzu公司;BCD-520WIGZU1型氣調(diào)冰箱、BCD-435WDCAU1對(duì)照冰箱 海爾智家股份有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理及貯藏 車?yán)遄?、藍(lán)莓、紅元帥蘋果用洗凈的水果刀切成一半,因草莓極易腐敗,該實(shí)驗(yàn)中不予做鮮切處理,將整果與切分后的水果分別置于對(duì)照冰箱(常氧21%,5 ℃,濕度91%)和氣調(diào)冰箱(O2含量18～18.5%,5 ℃,濕度88%)中冷藏7 d,貯藏期間每天拍照記錄水果的表觀形態(tài),并測(cè)定水果的失重率、維生素C含量、花青素含量,同時(shí)觀察其表層細(xì)胞形態(tài)。

1.2.2 失重率的測(cè)定 將四種水果稱重并記錄為初始重量;在每個(gè)冰箱的冷藏室分別放入1 kg車?yán)遄印? kg藍(lán)莓、1 kg紅元帥蘋果以及1 kg草莓,進(jìn)行貯藏,每天取出整果樣品除去表面多余水分,參照GB/T 27402-2008《實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制規(guī)范植物檢疫》,采用稱重法測(cè)量,連續(xù)測(cè)量7 d。失重率X(%)計(jì)算公式為:

式(1)

式中:W0-初始重量(g);WX-冷藏1～7 d后重量(g)。

1.2.3 維生素C含量的測(cè)定 采用曹建康等[8]方法中2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定整果中維生素C含量。

式(2)

式中:V0-初始維生素C含量(g/100 g);VX-冷藏1～7 d后維生素C含量(g/100 g)。

1.2.4 花青素含量的測(cè)定 采用比色法測(cè)定車?yán)遄雍退{(lán)莓的花青素總含量[9]。將整果樣品清洗干凈,蘸干表面水分,果實(shí)去核后置于家用打漿機(jī)中粉碎2 min,再用高速勻漿機(jī)15000 r/min,2 min破碎細(xì)胞結(jié)構(gòu)。稱取1 g破碎物于離心管中,加入提取液14 mL,振蕩20 min后離心(20000 r/min,10 min),上清液經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后用于花青素的測(cè)定。

取過濾后的樣品1 mL,加入pH4.5的0.4 mol/L醋酸鈉緩沖液或pH1.0的0.25 mol/L氯化鉀緩沖液4 mL,搖勻,轉(zhuǎn)入光路長(zhǎng)1 cm的比色皿后,用UV1240紫外-可見光分光光度計(jì)分別以520和700 nm為吸收波長(zhǎng)測(cè)定其吸光度。

提取液的花青素濃度按式計(jì)算:

花青素含量(mg/100g)=A/(εLm)×V×M×E×100

式(3)

A=(A520 nm,pH1.0-A700 nm,pH1.0)-(A520 nm,pH4.5-A700 nm,pH4.5)

式(4)

式中:A-最終吸光度;M-摩爾質(zhì)量;ε-摩爾吸光系數(shù);m-樣品質(zhì)量(g);V-樣品提取液總體積(mL);L-比色皿光路長(zhǎng)(cm);E-稀釋倍數(shù)。

式中:H0-初始花青素含量(mg/100 g);HX-冷藏1～7 d后花青素含量(mg/100 g)。

1.2.5 表層細(xì)胞形態(tài) 在果實(shí)最大直徑處用薄刀片切取1 cm大小的切片,保證組織結(jié)構(gòu)完整且透明。于顯微鏡下觀察其表層細(xì)胞形態(tài)。為便于觀察藍(lán)莓表皮細(xì)胞需用酒精進(jìn)行脫色處理。目鏡放大倍數(shù)為20,觀測(cè)車?yán)遄印⒓t元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的物鏡放大倍數(shù)為10。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)各指標(biāo)測(cè)定設(shè)3個(gè)平行,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為3次重復(fù)試驗(yàn)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,采用Origin 9.1軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與制圖,采用SPSS 21.0軟件鄧肯檢驗(yàn)法進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性分析,以P<0.05為顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冰箱氣調(diào)貯藏對(duì)車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的表觀形態(tài)的影響

圖1 四種水果冷藏后的表觀形態(tài)Fig.1 Apparent morphology of four kind of fruits after refrigeration

四種水果的表觀形態(tài)變化如圖1所示。圖1A為車?yán)遄永洳?～7 d的表觀形態(tài)。對(duì)照冰箱貯藏7 d的整顆車?yán)遄庸け砻鏌o明顯變化,但果柄由綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?車?yán)遄拥墓鷱牡? d開始出現(xiàn)明顯褐變,冷藏7 d后果柄干硬;而氣調(diào)冰箱中車?yán)遄拥墓肿兙徛?7 d后仍有部分果柄顏色鮮綠。鮮切冷藏的車?yán)遄颖碛^形態(tài)變化明顯,對(duì)照冰箱中冷藏2 d的鮮切車?yán)遄宇伾由?、皺縮,失水嚴(yán)重,7 d后形態(tài)干癟;氣調(diào)冰箱中的鮮切車?yán)遄油瑯哟嬖谑F(xiàn)象,但相較于對(duì)照冰箱中貯藏的車?yán)遄幼兓徛?/p>

圖1B為藍(lán)莓冷藏0～7 d的表觀形態(tài),對(duì)照冰箱中大部分的整果藍(lán)莓在冷藏4 d后失水嚴(yán)重,果皮產(chǎn)生褶皺,果粒癱軟;而氣調(diào)冰箱中的藍(lán)莓只有5%果粒出現(xiàn)癱軟現(xiàn)象,大部分的藍(lán)莓仍保持飽滿狀態(tài)。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),冷藏的鮮切藍(lán)莓均處出現(xiàn)失水變色現(xiàn)象,其中對(duì)照冰箱中的藍(lán)莓在冷藏3 d后失水明顯,顏色加深,7 d后嚴(yán)重失水,形態(tài)干癟,果肉近黑色;氣調(diào)冰箱中冷藏的藍(lán)莓水分保持較好,7 d后果皮僅有輕微干癟現(xiàn)象,果肉微褐。

由于紅元帥蘋果耐儲(chǔ)存,因此本實(shí)驗(yàn)僅觀察了鮮切紅元帥蘋果冷藏0～7 d的形態(tài)變化。如圖1C所示,對(duì)照冰箱和氣調(diào)冰箱中冷藏的紅元帥蘋果均存在褐變現(xiàn)象,其中,氣調(diào)冰箱中的紅元帥蘋果比對(duì)照冰箱中的鮮切紅元帥蘋果褐變緩慢,果皮無明顯皺縮;而對(duì)照冰箱中的鮮切紅元帥蘋果隨著冷藏時(shí)間的延長(zhǎng),切口邊緣果皮皺縮,果肉失水,褐變嚴(yán)重。

從圖1D看到,對(duì)照冰箱中的草莓冷藏3 d時(shí)出現(xiàn)了明顯的失水萎蔫現(xiàn)象,而氣調(diào)冰箱中的草莓在貯藏7 d后才開始顯現(xiàn),且并不明顯。因此,低溫氣調(diào)貯藏可以明顯減緩水果的感官品質(zhì)劣變,維持水果的新鮮度。

2.2 冰箱氣調(diào)貯藏對(duì)車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的失重率的影響

水分對(duì)于水果的新鮮度的維持是非常重要的。在貯藏過程中水果會(huì)因蒸騰作用、呼吸作用等,導(dǎo)致重量下降,其中水分的喪失是重量減少的主要因素[10]。失重現(xiàn)象對(duì)果蔬的貯藏效果影響很大,主要表現(xiàn)為皺縮,失去光澤,從而影響果蔬的感官品質(zhì)。因此,失重率是判斷果蔬新鮮與否的重要標(biāo)準(zhǔn)[11]。

本研究選取車?yán)遄?、草莓、紅元帥蘋果、藍(lán)莓4種水果,評(píng)價(jià)其在對(duì)照冰箱和氣調(diào)冰箱冷藏7 d對(duì)失重率的影響(圖2)。冷藏過程中,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),四種水果的失重率總體呈升高趨勢(shì),對(duì)照冰箱中水果的失重率均明顯高于氣調(diào)冰箱水果的失重率。其中,車?yán)遄雍筒葺е刈顬閲?yán)重,而紅元帥蘋果和藍(lán)莓的重量則變化較小。對(duì)照冰箱冷藏的水果失重率為氣調(diào)冰箱的1～2倍,表明低溫氣調(diào)貯藏能夠降低果蔬呼吸作用、抑制水果的蒸騰作用,較低的氧氣抑制了其代謝活動(dòng),其中低氧氣調(diào)延遲了呼吸躍變型果實(shí)紅元帥蘋果和藍(lán)莓呼吸高峰的到來,延緩了其成熟和衰老,從而減緩失重率[12-13]。

2.3 冰箱氣調(diào)貯藏對(duì)車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的維生素C保留率的影響

維生素C是水果重要的營養(yǎng)成分之一,車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓等水果是維生素C的優(yōu)質(zhì)來源,同時(shí),維生素C含量也是評(píng)價(jià)果蔬貯藏保鮮的重要指標(biāo)[14]。果實(shí)在尚未成熟之前,維生素C含量是不斷増加的,但在貯藏階段維生素C易被氧化分解,其含量會(huì)快速下降;溫度或者氧氣含量升高均會(huì)加快維生素C的消耗,從而反映果蔬貯藏品質(zhì)的優(yōu)劣[15]。

氣調(diào)貯藏能延緩水果維生素C含量的降低[16-18]。圖3看到,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的維生素C含量都會(huì)有不同程度的損耗。但與對(duì)照冰箱相比,氣調(diào)冰箱中的水果維生素C保留率得到了改善。冷藏7 d后,車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓在氣調(diào)冰箱中的維生素C保留率分別顯著提高了5.94%、5.58%、10.91%和2.23%(P< 0.05)。其中,草莓在貯藏過程中維生素C的損失最高,其受氣調(diào)的保鮮作用最為明顯,這可能與草莓果實(shí)本身最不耐貯藏有關(guān),低溫氣調(diào)可最大程度上保留草莓的營養(yǎng)成分。因此,低溫氣調(diào)能有效抑制維生素C的損失,可能低氧是抑制了與維生素C降解有關(guān)酶的活性,從而延緩了維生素C含量的降低[19]。

圖2 冷藏過程中車?yán)遄?A)、紅元帥蘋果(B)、草莓(C)和藍(lán)莓(D)的失重率Fig.2 Weight loss rate of cherries(A),red delicious apple(B),strawberries(C)and blueberries(D)during refrigeration

圖3 冷藏過程中車?yán)遄?A)、紅元帥蘋果(B)、草莓(C)和藍(lán)莓(D)的維生素C保留率Fig.3 Vitamin C retention of cherries(A),red delicious apple(B),strawberries(C)and blueberries(D)during refrigeration

2.4 冰箱氣調(diào)貯藏對(duì)車?yán)遄雍退{(lán)莓中花青素保留率的影響

花青素是車?yán)遄印⑺{(lán)莓等水果的一種重要次生代謝產(chǎn)物,也是天然的水溶性色素,是其主要的功能性成分,具有很高的抗氧化能力[20-21]。因此,在貯藏期間有效保持果實(shí)花青素含量具有重要意義。通常較低的溫度有利于花青素的合成,而溫度升高會(huì)使著色物質(zhì)降解[22]。由表1可知,經(jīng)過兩種冰箱貯藏之后,車?yán)遄?、藍(lán)莓的花青素含量都有所下降,但與對(duì)照冰箱相比,氣調(diào)冰箱對(duì)于果蔬花青素保存效果要更顯著(P<0.05),冷藏7 d的車?yán)遄雍退{(lán)莓的花青素保留率分別提高了5.33%和1.72%。結(jié)果表明低溫氣調(diào)貯藏可延緩花青素含量的下降,可能與其抑制花青素的合成代謝有關(guān)[23-24]。在整個(gè)貯藏期間,對(duì)照冰箱貯藏中藍(lán)莓花青素的損耗(7.51%)相比于車?yán)遄?11.77%)較少,且氣調(diào)冰箱貯藏中藍(lán)莓花青素的損耗(6.62%)也相比于車?yán)遄?8.34%)較少。乙烯與花青素的累積是密切相關(guān)的,尤其是呼吸躍變型果實(shí),藍(lán)莓屬于呼吸躍變型果實(shí),產(chǎn)生的乙烯可以誘導(dǎo)花青素的合成[25-27]。藍(lán)莓花青素?fù)p耗較少的可能原因就是藍(lán)莓產(chǎn)生的較多乙烯會(huì)誘導(dǎo)花青素的生成從而抵消了一部分花青素的損耗。

表1 冷藏過程中水果的花青素保留率Table 1 Anthocyanin retention rate of fruits during refrigeration

圖4 四種水果冷藏后的表層細(xì)胞形態(tài)Fig.4 Surface cell morphology of four kind of fruits after refrigeration

2.5 冰箱氣調(diào)貯藏對(duì)車?yán)遄?、紅元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的表層細(xì)胞形態(tài)的影響

圖4為四種水果冷藏0～7 d的表層細(xì)胞形態(tài),由圖4A可見經(jīng)對(duì)照冰箱冷藏1 d的車?yán)遄颖韺蛹?xì)胞間隙變大,2 d后細(xì)胞體積明顯變小,在相同的視野范圍下呈現(xiàn)出較多數(shù)目的細(xì)胞,冷藏7 d后細(xì)胞邊界開始模糊;通過觀察氣調(diào)冰箱中車?yán)遄颖韺蛹?xì)胞形態(tài),發(fā)現(xiàn)其細(xì)胞形態(tài)飽滿,冷藏期間細(xì)胞間隙略有增大,細(xì)胞邊界明顯,表明在氣調(diào)冰箱中儲(chǔ)存7 d后的車?yán)遄尤匀槐３种迈r的狀態(tài)。

圖4B為紅元帥蘋果在兩種冰箱中冷藏0～7 d的表層細(xì)胞形態(tài),對(duì)比發(fā)現(xiàn),在貯藏2 d后,對(duì)照冰箱和氣調(diào)冰箱貯藏的紅元帥蘋果表皮結(jié)構(gòu)差異已較為明顯。經(jīng)氣調(diào)冰箱冷藏后的紅元帥蘋果表層細(xì)胞通透飽滿,分布均勻,細(xì)胞邊緣清晰可見;對(duì)照冰箱中的紅元帥蘋果表層細(xì)胞則出現(xiàn)表面凹陷和干縮的現(xiàn)象,并且細(xì)胞間貼合成團(tuán),這個(gè)現(xiàn)象主要是由于細(xì)胞失水及氧化代謝引起的。表明低溫氣調(diào)貯藏可以緩解水果的皺縮程度,減少水分喪失,和之前的研究結(jié)果一致[28-29]。

從圖4C中可以看出,新鮮草莓的細(xì)胞形態(tài)飽滿,細(xì)胞間緊密相連,經(jīng)對(duì)照冰箱冷藏后的草莓表層細(xì)胞體積萎縮,逐漸向狹長(zhǎng)型轉(zhuǎn)變,冷藏第3 d后,細(xì)胞邊緣開始模糊,7 d后失去正常的細(xì)胞形態(tài),難以分辨;氣調(diào)冰箱中貯藏的草莓細(xì)胞形態(tài)飽滿,冷藏7 d后才開始出現(xiàn)細(xì)胞邊緣模糊的現(xiàn)象。因此,氣調(diào)冰箱比對(duì)照冰箱具有更好的保鮮效果,表明水果采后及時(shí)進(jìn)行低溫低氧氣調(diào)處理是很必要的。

如圖4D所示,經(jīng)氣調(diào)冰箱冷藏7 d的藍(lán)莓表層細(xì)胞形態(tài)飽滿,體積較大,失水情況較弱;對(duì)照冰箱中的藍(lán)莓表層細(xì)胞在相同的視野范圍下呈現(xiàn)出較多數(shù)目,細(xì)胞因失水發(fā)生皺縮。因此與對(duì)照冰箱相比,氣調(diào)冰箱更能維持果蔬的水分含量,具有更好的保鮮效果。

3 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)與普通冰箱相比,氣調(diào)冰箱貯藏能夠有效緩解四種水果車?yán)遄印⒓t元帥蘋果、草莓、藍(lán)莓的質(zhì)量和營養(yǎng)成分損失,最大程度的保留了水分、維生素C以及花青素的含量,維護(hù)了果實(shí)表層細(xì)胞形態(tài)的良好,達(dá)到了很好的保鮮效果。此外,不同的氧氣含量或濕度對(duì)果蔬保鮮的效果有待于進(jìn)一步研究。