員麗蘋(píng),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(chǎng)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(zhǎng)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(guó)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(shí)現(xiàn)周年供應(yīng)[3]。
除了貯藏方式,采收、預(yù)冷、運(yùn)輸及銷(xiāo)售的過(guò)程都會(huì)對(duì)蒜薹品質(zhì)產(chǎn)生影響。作為貯期最長(zhǎng),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(duì)蒜薹物流運(yùn)輸保鮮研究較少。目前,我國(guó)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(diǎn),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(dú)特優(yōu)勢(shì)。主動(dòng)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(shì),結(jié)合主動(dòng)自發(fā)氣調(diào),探究對(duì)蒜薹保鮮效果的影響。
評(píng)價(jià)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(jì)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(fèi)者可接受度的蘋(píng)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(duì)草莓果實(shí)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(duì)不同初始比例的O2/CO2主動(dòng)自發(fā)氣調(diào)的蒜薹品質(zhì)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)和分析,以期為蒜薹物流運(yùn)輸保鮮提供新思路。
2018年11月于山東萊蕪冷庫(kù)采取經(jīng)過(guò)在(-1±0.5)℃貯藏7個(gè)月左右的蒜薹,立即運(yùn)到山東理工大學(xué)果蔬貯藏實(shí)驗(yàn)室,然后選擇薹條長(zhǎng)短粗細(xì)均勻,無(wú)機(jī)械傷,無(wú)老化黃化的蒜薹進(jìn)行試驗(yàn)。
乙醇、濃硫酸:國(guó)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(tái)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(shí)業(yè)有限公司;乙烯脫除劑:大連昕連鑫保鮮劑有限公司;無(wú)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。
手持便攜式色差儀(HL-2136):瑞戈(上海)實(shí)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(tái)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(jiàn)分光光度計(jì)(UV-1750):島津國(guó)際貿(mào)易有限公司;質(zhì)構(gòu)儀(XA.XTplus):英國(guó)stablemicrosystems公司;纖維素測(cè)定儀(FT350):福斯分析儀器公司;O2/CO2測(cè)定儀(MR-07825-00):美國(guó) 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。
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理,每個(gè)處理30盒。稱(chēng)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(guò)多和乙烯影響[12],每個(gè)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(kù)中貯藏,每7 d進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定,3次重復(fù)。
1.3.2 指標(biāo)測(cè)定
CO2含量用MR-07825-00型O2/CO2分析儀測(cè)定保鮮盒內(nèi)頂空氣體。失重率采用稱(chēng)重法進(jìn)行測(cè)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(lái)確定。VC的含量采用2,4-二硝基苯肼法比色法[14]測(cè)定。電導(dǎo)率用焦麗霞[15]的方法測(cè)定。粗纖維用纖維素測(cè)定儀測(cè)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(guò)濾清洗3次然后用丙酮清洗2次,105℃干燥8 h后冷卻,稱(chēng)重,粗纖維/%=[(坩堝的質(zhì)量+殘?jiān)馁|(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(cè)定距離薹苞下部5 cm~10 cm部位,平行測(cè)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(cè)定。
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。
貯藏到32 d時(shí)的蒜薹圖見(jiàn)圖1。
圖1 貯藏到32 d時(shí)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(shí),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(dòng)自發(fā)氣調(diào)過(guò)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
主動(dòng)自發(fā)氣調(diào)過(guò)程中保鮮盒內(nèi)CO2含量和蒜薹呼吸速率變化見(jiàn)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(cè)定。如圖2A所示,各處理CO2含量隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。貯藏前期,100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理均為增加趨勢(shì)。貯藏 14 d 后,90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2處理仍呈急劇增長(zhǎng),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(zhǎng),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(huì)有呼吸高峰出現(xiàn)。蒜薹貯藏過(guò)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(gè)處理,且在300 h(約12 d)出現(xiàn)呼吸高峰。
蒜薹貯藏過(guò)程中各指標(biāo)測(cè)定結(jié)果及單因素方差分析見(jiàn)表1。
如表1所示,蒜薹貯藏期間各處理失重率呈上升趨勢(shì)。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(kāi)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(guò)程中各指標(biāo)測(cè)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(shì),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(gè)處理(P<0.05),而100% O2處理VC顯著高于其他3個(gè)處理(P<0.05)。
蒜薹貯藏期間相對(duì)電導(dǎo)率和粗纖維均呈上升趨勢(shì),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(gè)處理(P<0.05),說(shuō)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(píng)價(jià)蒜薹老化的一個(gè)重要指標(biāo),CK處理粗纖維增加速度最快,35 d時(shí)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(shì),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(shí),100% O2、90% O2+10% CO2、80% O2+20% CO2和 CK 處理 L*值分別比第0天時(shí)增加了15.49%、18.93%、18.95%和20.71%。蒜薹b*值隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)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(gè)處理(P<0.05)。色度L*、a*和b*值變化說(shuō)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(shì),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(shì),均在14 d時(shí)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(shí),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(shì),100% O2的內(nèi)聚性顯著高于其他3個(gè)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。
對(duì)蒜薹12個(gè)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(jiàn)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(shí)確定主成分的個(gè)數(shù)。如表2所示,當(dāng)提取1個(gè)主成分時(shí),貢獻(xiàn)率就達(dá)88.979%,且特征值為10.678,因此選取前1個(gè)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(gè)指標(biāo)88.98%的信息量。主成分的載荷系數(shù)和特征向量見(jiàn)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(gè)新的綜合指標(biāo)來(lái)代替原來(lái)12個(gè)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)蒜薹進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),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(píng)價(jià)模型F=0.88979F1。F值為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),利用公式可計(jì)算出綜合得分,見(jiàn)圖4。
綜合得分越高說(shuō)明品質(zhì)越好,F(xiàn)值>0說(shuō)明具有保鮮價(jià)值。貯藏期間所有處理綜合得分隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降,CK和80% O2+20% CO2處理貯藏時(shí)間較短,100% O2和90% O2+10% CO2處理均能延長(zhǎng)保鮮時(shí)間,其中100% O2處理綜合得分一直高于其他處理,且保鮮時(shí)間最長(zhǎng),達(dá)到21 d以上。
圖4 蒜薹貯藏品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)Fig.4 Comprehensive evaluation storage of quality of garlic bolts
對(duì)蒜薹12個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果見(jiàn)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。
通徑分析是相關(guān)性分析的繼續(xù)。因試驗(yàn)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(yíng)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(duì)蒜薹指標(biāo)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn),shapiro-wilk統(tǒng)計(jì)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(xiàng)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(shuō)明對(duì)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(jiàn)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(duì)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(duì)失重率的直接通徑系數(shù)高達(dá)0.756,表明L*值對(duì)失重率有較大的正直接作用,同時(shí),L*值主要通過(guò)硬度和電導(dǎo)率對(duì)失重率起較強(qiáng)的正間接影響。葉綠素對(duì)失重率直接作用較小,但通過(guò)L*值和硬度對(duì)失重率產(chǎn)生間接作用較強(qiáng)。b*、彈性和內(nèi)聚性對(duì)失重率產(chǎn)生的直接和間接影響較弱。
蒜薹采后運(yùn)輸過(guò)程中極易老化[18],老化的主要原因是代謝活動(dòng)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(shuō)明主動(dòng)自發(fā)氣調(diào)相較于被動(dòng)自發(fā)氣調(diào)有較好的保鮮效果,這可能與主動(dòng)自發(fā)氣調(diào)縮短了呼吸速率達(dá)到平衡的時(shí)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(shuō)明呼吸速率與氧氣濃度并不呈簡(jiǎn)單的線性相關(guān),而與O2和CO2的比例有關(guān)[21]。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),100% O2處理的保鮮優(yōu)勢(shì)越來(lái)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(gè)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?jī)蓚€(gè)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(shuō)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(huì)導(dǎo)致質(zhì)量變輕,所以失重率是評(píng)價(jià)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(duì)失重率直接系數(shù)作用較大,且其他因子也主要通過(guò)這兩者對(duì)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(dòng)自發(fā)氣調(diào)過(guò)程中能較好維持果實(shí)硬度與控制失重率上升有關(guān)的結(jié)論一致。
本次試驗(yàn)材料為冷庫(kù)貯藏后的蒜薹,在經(jīng)過(guò)7個(gè)月左右的(-1±0.5)℃冷庫(kù)貯藏后,蒜薹品質(zhì)已很大程度的下降。本試驗(yàn)的目的主要是研究針對(duì)物流運(yùn)輸與銷(xiāo)售環(huán)節(jié)的蒜薹保鮮,故選用該時(shí)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(yàn)條件下,100% O2處理的主動(dòng)自發(fā)氣調(diào)對(duì)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。