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(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院,安徽合肥 230036)

獼猴桃是典型的呼吸躍變型水果,屬于獼猴桃科獼猴桃屬[1]。果實(shí)酸甜可口,營(yíng)養(yǎng)豐富,具有很高的保健和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,被譽(yù)為“水果之王”。皖翠獼猴桃是安徽省培育的海沃德自然芽變品種,栽培經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)于海沃德,表現(xiàn)為果大,呈柱狀,果實(shí)風(fēng)味優(yōu)良,豐產(chǎn)性良好[2]。但是其果實(shí)易軟化腐爛,采后損失率高,因此延長(zhǎng)皖翠獼猴桃貯藏時(shí)間,提高貯藏質(zhì)量,對(duì)獼猴桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極其重要。

近年來(lái),微波對(duì)生物體系的效應(yīng)已經(jīng)引起大家的廣泛關(guān)注[3-5]。理論上講,微波不僅可以加快化學(xué)反應(yīng)度,而且在一定條件下還可以抑制化學(xué)反應(yīng)(某個(gè)方向的反應(yīng))的發(fā)生[6]。微波在食品工業(yè)中的應(yīng)用主要有漂燙、干燥、殺菌、解凍等[7-9],在貯藏方面的研究相對(duì)較少。因此,研究微波對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品保藏的作用是很有必要的。Giovana等研究發(fā)現(xiàn)[10],伴侶茶葉經(jīng)微波照射可以抑制PPO和POD酶的活性,使茶葉的色澤更誘人。Devece等[11]通過(guò)比較微波及傳統(tǒng)熱處理兩種方式,發(fā)現(xiàn)微波處理能更方便、高效的抑制PPO酶活性,延長(zhǎng)其保質(zhì)期。

如何控制處理時(shí)原料的溫度是利用微波處理獼猴桃需考慮的一個(gè)重要因素。相關(guān)研究表明,原料的溫度與原料種類(lèi)及微波處理方式密切相關(guān)[12]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)獼猴桃質(zhì)量、形狀等的嚴(yán)格篩選,并對(duì)獼猴桃的處理量、微波輸出功率、處理時(shí)間等對(duì)獼猴桃果心溫度的影響進(jìn)行考察,確定了微波對(duì)獼猴桃的處理方式及范圍。通過(guò)定期檢測(cè)貯藏期間獼猴桃果實(shí)的各項(xiàng)指標(biāo),研究微波處理對(duì)皖翠獼猴桃貯藏特性的影響,意在找出有利于皖翠獼猴桃貯藏的最佳微波處理方式,為獼猴桃貯藏開(kāi)辟高效、無(wú)毒的新道路,為果蔬貯藏的理論研究提供新的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

“皖翠”獼猴桃 霍邱縣皖西獼猴桃研究所采收,隨機(jī)選取大小均勻,成熟度相對(duì)一致,無(wú)病蟲(chóng)害、機(jī)械傷的生理成熟期的果實(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

SAM-255型微波系統(tǒng) 美國(guó)CEM公司;DDS-307-型電導(dǎo)儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司;PAL-1型手持折光儀 日本ATAGO公司;GY-1型果實(shí)硬度計(jì) 上海滬鑠電子科技有限公司;CXH-3010F型紅外CO2分析儀 北京科瑞海科學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

獼猴桃的皮厚,散熱性較差,果心極易聚集溫度,而微波系統(tǒng)所能檢測(cè)到的只是獼猴桃表面的溫度,無(wú)法檢測(cè)到果實(shí)實(shí)際溫度。因此,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)微波處理后迅速用電子溫度計(jì)檢測(cè)果心溫度的方法來(lái)選擇微波處理皖翠獼猴桃的條件范圍。電子溫度計(jì)測(cè)得室溫下的獼猴桃果心溫度為13℃。

1.2.1 獼猴桃處理數(shù)量及擺放位置的確定 選取1、5、10、20個(gè)皖翠獼猴桃(每個(gè)果實(shí)約70～80g),為4個(gè)不同的處理組,分別擺在微波轉(zhuǎn)盤(pán)的中間及四周各個(gè)位置,用微波系統(tǒng)進(jìn)行(120W,60s)微波處理,處理完畢立即用電子溫度計(jì)檢測(cè)其果心溫度。

1.2.2 獼猴桃輸出功率及時(shí)間的確定 以輸出功率(30、60、120、240、480W),處理時(shí)間(30、60、120、240、480s)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),處理完畢后迅速檢測(cè)獼猴桃果心溫度。從而確定微波輸出功率及時(shí)間的最佳范圍。

1.2.3 獼猴桃處理方法 根據(jù)確定好的微波處理方式,利用微波系統(tǒng)處理原材料,每個(gè)處理組用果約4500g。處理后立即將獼猴桃放入(1±0.5)℃冷庫(kù)中冷卻5min,然后將實(shí)驗(yàn)用果分別用PE袋分類(lèi)包裝標(biāo)記,分裝,貯藏于(1±0.5)℃,相對(duì)濕度85%的冷庫(kù)中。貯藏過(guò)程中每20d進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及其方法

1.3.1 呼吸強(qiáng)度 每個(gè)處理組分別隨機(jī)取出6個(gè)獼猴桃(標(biāo)記),用于檢測(cè)呼吸強(qiáng)度。在貯藏溫度(t)下檢測(cè)其呼出的CO2含量,稱(chēng)取果實(shí)鮮重(mf),讀取分析儀的流量計(jì)數(shù)(F),根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果,重復(fù)檢測(cè)3次。

呼吸強(qiáng)度(CO2mL/kg·h)=F(mL/min)×60(min)×CO2(ppm)×10-6×44/22.5×273/(273+r(℃))/mf(kg)

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo) 每個(gè)處理組分別隨機(jī)選取6個(gè)獼猴桃,測(cè)定6個(gè)果實(shí)對(duì)稱(chēng)兩頰部去皮果肉的硬度,測(cè)定6個(gè)果實(shí)的可溶性固形物(SSC)含量,取其平均值。

用酸堿滴定法[13]測(cè)定可滴定酸含量,用2,6-二氯酚靛酚滴定法[13]檢測(cè)VC含量,取樣時(shí)6個(gè)果實(shí)不同部位混合稱(chēng)量,每個(gè)指標(biāo)平行3次,取其平均值。

1.3.3 相對(duì)電導(dǎo)率檢測(cè) 每個(gè)處理組取6個(gè)獼猴桃,用直徑1cm的打孔器切取大小一致的果肉,切成相同厚度(2mm)的薄片,放入小燒杯中,去離子水浸泡10min、沖洗3次,用干凈濾紙吸干圓片水分。加入20mL去離子水,浸沒(méi)圓片,用濾紙封口,真空抽氣10min。在25℃下,搖床上振蕩1h,取出立即測(cè)電導(dǎo)率P1,然后煮沸15min,冷卻至室溫加水至原始刻度平衡10min測(cè)其電導(dǎo)率P2,每個(gè)處理重復(fù)3次,取其平均值。

1.3.4 LOX酶的檢測(cè) 根據(jù)陳昆松等[14]方法參考并修改。酶液的提取:稱(chēng)取2.5g獼猴桃果肉,加入2.5mL預(yù)冷的提取緩沖液,在冰浴條件下研磨,然后4℃、12000×g離心30min,收集上清液備用。

酶活性測(cè)定:取2.75mL 0.1mol/L、pH5.5乙酸-乙酸鈉緩沖液,加入5μL 0.1mol/L亞油酸鈉溶液,在30℃保溫10min,加入20μL粗酶液,混勻。以蒸餾水為參比,在反應(yīng)15s時(shí)記錄反應(yīng)體系在波長(zhǎng)134nm處吸光度值,此為初始值,然后每隔30s記錄一次,連續(xù)測(cè)定6個(gè)數(shù)據(jù)。重復(fù)三次。

1.3.5 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析 用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、作圖,SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,不同水平利用LSD進(jìn)行差異顯著性分析。p<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1微波處理方式的確定

2.1.1 獼猴桃處理數(shù)量及擺放位置的確定 獼猴桃的處理數(shù)量及在托盤(pán)中的擺放位置直接影響獼猴桃受熱的均衡性,從而影響處理?xiàng)l件的一致性。如表1所示,不同處理數(shù)量及不同擺放位置的獼猴桃的果心溫度差異并不大,在18.2～21.4℃范圍之內(nèi)。因此,考慮到處理的方便性及時(shí)效性,實(shí)驗(yàn)微波處理量確定為(1500±50)g/次。

表1 獼猴桃處理數(shù)量及擺放位置對(duì)果心溫度的影響Table 1 Effect of processing quantity and position on core temperature of kiwifruit

2.1.2 獼猴桃輸出功率及時(shí)間的確定 果實(shí)內(nèi)部聚集過(guò)高的溫度對(duì)于獼猴桃的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及貯藏特性都不利,因此,實(shí)驗(yàn)將獼猴桃果心溫度控制在50℃以?xún)?nèi)。如圖1所示,時(shí)間(或功率)一定,溫度隨功率(或時(shí)間)的增加而增加。當(dāng)時(shí)間60s,不同功率處理時(shí),果心溫度基本都在50℃以?xún)?nèi),且不同處理組果心溫度具有一定差異;同樣,當(dāng)功率60W,不同時(shí)間處理時(shí),果心溫度基本都在50℃以?xún)?nèi),且不同處理組果心溫度具有一定差異。因此,輸出功率60W或處理時(shí)間60s時(shí)最合適,且兩者差異不大,最終確定處理時(shí)間為60s。

圖1 微波輸出功率與時(shí)間對(duì)果心溫度的影響 Fig.1 Effect of microwave output power and time on core temperature of kiwifruit

綜上,確定微波處理方式為:處理時(shí)間60s,輸出功率30、120、210、300、390W,此時(shí),對(duì)應(yīng)的果心溫度分別為15.6、19.1、26.2、39.5、50.1℃。

2.2微波處理對(duì)“皖翠”獼猴桃呼吸生理的影響

呼吸作用是果蔬采收后進(jìn)行的重要生理活動(dòng),是影響貯藏效果的重要因素。圖2所示,不同功率微波處理的皖翠獼猴桃呼吸速率變化趨勢(shì)基本相同,先上升,再下降,產(chǎn)生呼吸躍變,這與王強(qiáng)等[15]的研究結(jié)果一致。但在100d之后呼吸速率又出現(xiàn)上升,這可能與獼猴桃的成熟衰敗有關(guān)。在整個(gè)貯藏期間,120W/60s處理組呼吸速率較CK能保持較低水平,在第100d時(shí)呼吸速率有顯著差異(p<0.05),而其他各組差異并不顯著(p>0.05)。又由圖2所示,30W/60s、120W/60s處理組在40d呼吸速率達(dá)到最大值,較210W/60s、300W/60s、390W/60s及CK組的20d達(dá)到最大值,呼吸峰發(fā)生了延遲?？梢?jiàn),低功率的微波處理對(duì)于獼猴桃呼吸速率有一定的抑制作用,能有效延緩呼吸峰的出現(xiàn),延長(zhǎng)貯藏期。這可能是因?yàn)榈凸β实奈⒉ㄌ幚砗螽a(chǎn)生的非熱效應(yīng),抑制了某些酶的活性,降低了生理代謝速率,維持了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性,從而抑制了呼吸強(qiáng)度和呼吸進(jìn)程。龐小峰等[16]研究也發(fā)現(xiàn),DNA、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)分子吸收微波能量后,導(dǎo)致它們的構(gòu)象畸變能增加,易于發(fā)生構(gòu)象或結(jié)構(gòu)的異常變化,導(dǎo)致其功能異?；騿适?。

圖2 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃呼吸強(qiáng)度的影響 Fig.2 Effect of microwave treatments on respiration intensity of Wan cui kiwifruit

2.3微波處理對(duì)“皖翠”獼猴桃貯藏品質(zhì)的影響

2.3.1 微波處理對(duì)“皖翠”獼猴桃SSC含量的影響 SSC能直接反應(yīng)果蔬的成熟程度和品質(zhì)狀況。圖3所示,各組的皖翠獼猴桃的SSC含量變化基本一致,SSC含量逐漸上升。在整個(gè)貯藏期30W/60s、120W/60s、210W/60s 處理組的SSC含量都低于CK,而390W/60s處理組的SSC含量高于CK。在第40d時(shí),30W/60s、120W/60s處理組與CK的差異顯著(p<0.05);在第100d時(shí),30W/60s、120W/60s及210W/60s處理組與CK的差異呈顯著(p<0.05)。又如圖3所示,390W/60s處理組及CK在100d之后SSC含量出現(xiàn)下降,其他處理組120d之后呈現(xiàn)下降趨勢(shì),這可能是因?yàn)楹笃诘某墒焖ダ鲜公J猴桃呼吸作用增強(qiáng),從而加速了有機(jī)物質(zhì)的分解所致[17]?？傊?低功率處理皖翠獼猴桃能有效減緩SSC含量的下降,保持較好的貯藏品質(zhì),但是功率過(guò)高,微波產(chǎn)生較強(qiáng)的熱作用反而對(duì)果實(shí)造成一定的傷害,加速SSC的降解,加快果實(shí)的成熟衰老,這與Ramesh等[18]在蔬菜上面的研究一致。

圖3 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃SSC的影響 Fig.3 Effect of microwave treatments on SSC of Wan cui kiwifruit

2.3.2 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃硬度的影響 硬度是衡量果蔬成熟度和貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)。獼猴桃在貯藏過(guò)程中很容易軟化,這主要與果實(shí)內(nèi)含物的降解有關(guān)。如圖4所示,獼猴桃采收時(shí)硬度為15kg/cm2,在0～40d間硬度下降最快,而40～100d間硬度下降趨于緩慢,直至不變。在整個(gè)貯藏期間,120W/60s處理組硬度的保持較好,延緩了獼猴桃的軟化速度,在第40d和100d時(shí)與CK的差異均達(dá)到顯著(p<0.05);30W/60s、210W/60s處理組與CK在第100d時(shí)差異顯著(p<0.05)。30W/60s、120W/60s處理組在140d硬度降到2kg/cm2,而390W/60s處理組與CK在100d時(shí)就降到了2kg/cm2,且硬度較CK下降更快(如圖4)?？梢?jiàn),低功率微波處理能夠有效的減緩?fù)畲浍J猴桃的硬度下降,這可能因?yàn)榈湍芪⒉ㄗ饔?抑制了一些水解酶的活性[16]。研究發(fā)現(xiàn),果膠物質(zhì)在PG和PME等水解酶的作用下發(fā)生一系列變化,導(dǎo)致可溶性果膠含量增加,細(xì)胞壁完整性破壞,果實(shí)硬度降低,果實(shí)品質(zhì)降低[19]。

圖4 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃硬度的影響 Fig.4 Effect of microwave treatments on firmness of Wan cui kiwifruit

2.3.3 微波處理對(duì)“皖翠”獼猴桃VC含量的影響 VC是人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)中最重要的維生素之一,如何降低貯藏過(guò)程中VC含量的減少是研究獼猴桃保藏的重要意義。如圖5所示,皖翠獼猴桃的VC含量呈先上升后下降的趨勢(shì),各處理組都在40d的時(shí)候達(dá)到最大值,100d之后變化趨于平緩。其中,120W/60s處理組在40d時(shí),VC含量高于CK 5.34%,與CK的差異呈顯著(p<0.05);在100d時(shí),VC含量高于CK 13.6%,與CK差異顯著(p<0.05),可見(jiàn),微波處理對(duì)皖翠獼猴桃VC含量的變化影響很大。30W/60s、210W/60s兩處理組在第100d時(shí)與CK的差異顯著(p<0.05),而390W/60s處理組在40d時(shí)的VC含量低于CK 5.72%,差異顯著(p<0.05),這可能因?yàn)檩^高功率的微波處理產(chǎn)生的熱效應(yīng)對(duì)VC具有一定破壞作用?？梢?jiàn),低功率的微波處理對(duì)于獼猴桃的VC含量的保持起到了很好的效果,提高了皖翠獼猴桃的貯藏品質(zhì)。

圖5 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃VC含量的影響 Fig.5 Effect of microwave treatments on VC of Wan cui kiwifruit

2.3.4 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃酸含量的影響 可滴定酸含量的多少對(duì)于獼猴桃的口感、風(fēng)味、pH及貯藏性都有很大影響,如圖6所示,可滴定酸含量先上升再下降然后趨于平衡,整體變化范圍在1.1%～1.5%之間,波動(dòng)并不明顯。其中,30W/60s、120W/60s處理組的可滴定酸含量整體高于CK,在第40d和100d較CK差異顯著(p<0.05);210W/60s處理組在第100d差異顯著(p<0.05)。而其他各處理組與CK的差異并不明顯(p>0.05)?？梢?jiàn),低功率的微波處理皖翠獼猴桃能夠抑制可滴定酸含量的下降,隨著微波處理功率的增加,果心溫度也隨之上升,皖翠獼猴桃的可滴定酸含量下降,這可能是因?yàn)槲⒉嵝?yīng)的增強(qiáng),對(duì)獼猴桃產(chǎn)生了一定的傷害。

圖6 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃可滴定酸含量的影響 Fig.6 Effect of microwave treatments on titratable acid of Wan cui kiwifruit

2.4微波處理對(duì)皖翠獼猴桃細(xì)胞膜透性的影響

2.4.1 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃相對(duì)電導(dǎo)率的影響 獼猴桃在成熟衰老過(guò)程中,細(xì)胞質(zhì)膜功能活性下降,膜通透性增加,細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)向外滲透。如圖7所示,皖翠獼猴桃在貯藏過(guò)程中的相對(duì)電導(dǎo)率在前40d上升較快,40～100d上升趨于緩慢,100d之后由于衰老又出現(xiàn)上升。其中,30W/60s、120W/60s處理組的相對(duì)電導(dǎo)率低于CK,在第100d時(shí)與CK的差異均顯著(p<0.05),而在第40d時(shí)各組差異并不顯著(p>0.05)。可見(jiàn),不同強(qiáng)度的微波處理對(duì)獼猴桃細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響不同。Adey等認(rèn)為,細(xì)胞膜是電磁場(chǎng)作用的靶體[20]。這一觀點(diǎn)在動(dòng)物細(xì)胞上得到證實(shí),電磁場(chǎng)可以改變膜脂蛋白結(jié)合區(qū)域的結(jié)構(gòu)狀態(tài)[21]。因此,可以認(rèn)為微波對(duì)皖翠獼猴桃的作用主要可能是在細(xì)胞膜上進(jìn)行的。而這一結(jié)論也與習(xí)崗等[22]的研究發(fā)現(xiàn)一致,低強(qiáng)度微波輻射使煙草葉片細(xì)胞膜透性增加。

圖7 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃相對(duì)電導(dǎo)率的影響 Fig.7 Effect of microwave treatments on relative conductivity of Wan cui kiwifruit

2.4.2 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃LOX酶活性的影響 許多研究表明[23],膜脂過(guò)氧化是引起果蔬衰老的重要原因。脂氧合酶(LOX)是催化細(xì)胞膜脂發(fā)生氧化反應(yīng)的主要酶,也是啟動(dòng)細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用的主要因子。在成熟衰老過(guò)程中,不斷產(chǎn)生活性氧[24],破壞膜結(jié)構(gòu)和功能的完整性,從而引發(fā)膜脂過(guò)氧化。如圖8所示,LOX酶活力呈現(xiàn)先驟升再驟降,然后趨于平緩的趨勢(shì),在20d達(dá)到最大值,40d之后趨于平緩,這與相對(duì)電導(dǎo)率變化趨勢(shì)呈顯著的負(fù)相關(guān)性。在20d時(shí),30W/60s、120W/60s、210W/60s處理時(shí)LOX活力分別為28.20ΔOD234/(min·mf)、22.00ΔOD234/(min·mf)、32.40ΔOD234/(min·mf),而CK高達(dá)52ΔOD234/(min·mf),差異顯著(p<0.05);在第100d時(shí),30W/60s、120W/60s處理組與CK差異顯著(p<0.05)。由此可見(jiàn),低功率的微波處理皖翠獼猴桃對(duì)LOX酶活性的抑制作用很強(qiáng),而較高功率處理對(duì)于LOX酶活力的影響并不明顯。 低功率處理抑制了LOX酶的活力,進(jìn)一步證實(shí)了微波對(duì)皖翠獼猴桃的作用主要可能是在細(xì)胞膜上進(jìn)行的。

圖8 微波處理對(duì)皖翠獼猴桃LOX的影響 Fig.8 Effect of microwave treatments on LOX of Wan cui kiwifruit

3 結(jié)論

3.1低功率微波對(duì)于皖翠獼猴桃的貯藏特性有較好的影響。其中,120W/60s微波處理組合的效果最顯著。處理強(qiáng)度過(guò)高、過(guò)低獼猴桃的貯藏效果都不是很理想。

3.2低功率微波處理組合(<240W/60s)能有效的推遲獼猴桃呼吸峰的出現(xiàn),抑制呼吸速率、SSC含量的上升,抑制獼猴桃硬度、可滴定酸含量、VC含量的下降,能顯著抑制LOX酶活性、電導(dǎo)率的上升;高功率微波處理組合(>300W/60s)對(duì)于皖翠獼猴桃有一定損傷作用,不利于貯藏。

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