張 娜，周慕川，王慶港，丁玉先，陳愛強(qiáng)

(1.華東交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院，江西 南昌 330013；2.華東交通大學(xué) 土木工程國家實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，江西 南昌 330013；3.天津商業(yè)大學(xué) 天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300134)

柑橘類水果是膳食抗氧化劑的良好來源，能有效預(yù)防人類各種慢性疾病。南豐蜜橘作為中國古老柑橘的優(yōu)良品種之一，富含維生素C，營養(yǎng)價(jià)值頗高，由于外形體積較小，皮薄，體內(nèi)較高的含水量和營養(yǎng)成分容易使其受到病原微生物的侵害，造成巨大的商業(yè)損失。熱處理作為一種物理保鮮方法，簡(jiǎn)單、安全、高效，可顯著提高果蔬貯藏品質(zhì)，近年來在多種果蔬保鮮上得到了研究與應(yīng)用。研究表明，新鮮蘋果經(jīng)38 ℃熱空氣處理可維持細(xì)胞良好的完整性，有效降低呼吸速率及乙烯含量，硬度和消費(fèi)者接受度最高。芒果經(jīng)55 ℃熱水處理可保持較高的多聚半乳糖醛酸酶活性和較低的果膠甲酯酶活性，顯著減緩芒果軟化速度。櫻桃經(jīng)(40±2)℃熱水浸泡2 min后，防御基因表達(dá)能力提高，口感、香氣或風(fēng)味沒有任何不利影響。40 ℃熱水處理可有效抑制采后白鳳桃褐腐病菌的生長，降低發(fā)病率。37 ℃熱空氣處理柑橘能有效降低冷害指數(shù)，對(duì)酚類物質(zhì)、維生素C濃度沒有顯著影響。53 ℃熱水處理3 min后，能有效降低腐爛率，維持較高的硬度，50 ℃熱水處理南豐蜜橘可顯著降低其貯藏期腐爛率和失重率。

連續(xù)熱處理可有效提升采后果蔬貯藏品質(zhì)，但處理不當(dāng)可能使得后期保鮮效果不明顯，如白鳳桃經(jīng)40 ℃熱水處理10 min能夠有效抑制褐腐病菌的生長，35 ℃處理5 min時(shí)并無顯著優(yōu)勢(shì)，新丹和金田黃瓜經(jīng)20 ℃或33 ℃熱空氣處理24 h，葡萄經(jīng)50 ℃熱空氣處理10 min或15 min，保鮮效果均和對(duì)照組無顯著差異。從傳熱角度出發(fā)，采后熱處理過程是熱量從高溫介質(zhì)不斷傳遞至果蔬組織的傳熱過程，因此有必要從傳熱角度探索熱處理產(chǎn)生保鮮效果的深層次原因。尹海蛟等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，階躍式變溫?zé)崽幚韺?duì)番茄生物節(jié)律影響的耦合過程效果優(yōu)于恒溫?zé)崽幚?。本文以南豐蜜橘為試材，分組對(duì)其進(jìn)行常規(guī)連續(xù)及變溫?zé)崴幚恚⒔Y(jié)合貯藏指標(biāo)測(cè)試和熱處理傳熱過程，探索影響南豐蜜橘采后保鮮品質(zhì)的內(nèi)在因素。

1 材料與方法

1.1 試材

南豐蜜橘試材于2019年11月21日采購于南昌市“深圳農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)”，新鮮程度較高，選擇顏色、大小相近，無機(jī)械損傷，無病害感染果實(shí)。

1.2 處理和貯藏

試材隨機(jī)平分為對(duì)照組CK和處理組(C1、C2、D1、D2)共5組，每組約300個(gè)果實(shí)，CK不做任何處理，整合南豐蜜橘熱處理相關(guān)文獻(xiàn)得知，50 ℃時(shí)，南豐蜜橘整體貯藏品質(zhì)較高，本文開展4組實(shí)驗(yàn)，C1：50 ℃熱水處理3 min；C2：50 ℃熱水處理6 min；D1：35 ℃和50 ℃熱水先后處理3 min；D2：15 ℃和50 ℃熱水先后處理3 min，每個(gè)處理組標(biāo)記編號(hào)30個(gè)蜜橘。

處理結(jié)束后自然風(fēng)干蜜橘表面，隨后全部轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度為85%～95%，溫度為(5±0.5)℃冷庫冷藏35 d。試驗(yàn)前已完成下列所述指標(biāo)初始值的測(cè)試。

1.3 測(cè)試指標(biāo)

1.3.1 失重率

每個(gè)處理組取30個(gè)果實(shí)分別按順序標(biāo)記用于失重率的測(cè)定。失重率(%)=(貯前質(zhì)量-貯后質(zhì)量)/貯前質(zhì)量×100。每5 d測(cè)試一次，結(jié)果取平均值。

1.3.2 腐爛率

結(jié)果以測(cè)定已發(fā)生腐爛的蜜橘個(gè)數(shù)占總個(gè)數(shù)的百分比表示。每5 d計(jì)算一次，結(jié)果取平均值。

1.3.3 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)(硬度、彈度和咀嚼度)

貯藏結(jié)束后，采用英國TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)試，選用直徑為2 mm 的P/2型不銹鋼探頭，測(cè)定速度為2.0 mm·s，下壓距離5 mm，每組測(cè)試20個(gè)果實(shí)，每個(gè)果實(shí)均測(cè)試兩個(gè)對(duì)稱面，結(jié)果取平均值。

1.3.4 可溶性固形物和可滴定酸度

可溶性固形物含量的高低可以衡量水果的成熟情況，本試驗(yàn)每5 d用HY-TD型便攜式糖度計(jì)(浙江拖普云農(nóng)科技有限公司)測(cè)量可溶性固形物含量，每次測(cè)試6個(gè)果實(shí)，結(jié)果取平均值?？傻味ㄋ岫炔捎盟釅A滴定法，每5 d每組隨機(jī)取6個(gè)蜜橘，具體操作方法：稱取100 g果肉，加入100 mL蒸餾水，用均質(zhì)器打成勻漿，稱20 g勻漿蒸餾水定容至100 mL，過濾收集濾液，用0.1 mol·L標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定，檸檬酸為折算系數(shù)0.064。

1.3.5 表皮結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，隨機(jī)取各組果實(shí)采用HIROX型桌上型掃描電子顯微鏡(上海浩視儀器科技有限公司)分別在5倍和40倍條件下對(duì)表皮結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測(cè)。

1.3.6 溫度傳熱測(cè)試

在C1、C2、D1和D2熱處理過程中，采用熱電偶對(duì)南豐蜜橘中心，其溫度變化進(jìn)行采集，每30 s用溫度記錄儀記錄一次：T型熱電偶，天津中環(huán)溫度儀器有限公司，精度±0.1℃；德國JULABO恒溫水槽，上海歡奧科技有限公司；GP10無紙溫度記錄儀，蘇州洋嘉電子有限公司。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS.22軟件處理，采用單因素方差分析(ANOVA)和Duncan 多重比較法進(jìn)行多組樣本間的差異顯著性分析，圖中的貯藏指標(biāo)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 失重率

如圖1所示，各組失重率隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)，處理5 d，組間無明顯差異(<0.05)，處理35 d，5組失重率達(dá)到最高，D1、D2相比于其他幾組顯著抑制了南豐蜜橘失重率的上升，D1僅為CK的78%(<0.05)。由此可見，熱水處理可有效緩解貯藏期南豐蜜橘內(nèi)部成分的損失。

圖1 不同處理組失重率變化

2.2 腐爛率

果實(shí)的腐爛率是衡量品質(zhì)好壞的重要特征。由圖2可知，前5 d各組情況良好，10 d時(shí)，除C2外，其余4組均出現(xiàn)輕微腐爛，但不超過3%(>0.05)，15 d開始，CK和C1組腐爛率急速上升，顯著高于其他3組(<0.05)，C2和D1維持了較高的好果率。

圖2 不同處理組腐爛率變化

2.3 質(zhì)構(gòu)指標(biāo)(硬度、彈度和咀嚼度)

表1為35 d時(shí)，各組質(zhì)構(gòu)指標(biāo)情況，由表1可知，貯藏結(jié)束時(shí)，5組間咀嚼度無顯著差異(>0.05)，D1和D2組維持了較高的果實(shí)彈度，C2硬度雖高于CK，但也并無明顯優(yōu)勢(shì)?？偟膩砜矗儨靥幚斫M下的果實(shí)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)優(yōu)于連續(xù)處理組和對(duì)照組，尤其是D2，硬度和彈度和新鮮狀態(tài)時(shí)最為接近。

表1 第35天時(shí)不同處理組硬度、彈度和咀嚼度情況

2.4 可溶性固形物含量和可滴定酸度

圖3表明，各組可溶性固形物含量均先上升后下降，熱水處理有效推遲了可溶性固形物高峰期的到來，20 d時(shí)，CK組達(dá)到最大值，25 d時(shí)，C1、C2、D1和D2也分別達(dá)到頂點(diǎn)，35 d時(shí)，D1顯著高于其他組(<0.05)。其可滴定酸度隨時(shí)間逐漸降低，15 d時(shí)，各組無顯著差異(>0.05)。35 d時(shí)，D1、D2分別為13 g·L和12 g·L，顯著高于其他3組(<0.05)。

圖3 不同處理組可溶性固形物和可滴定酸度變化

2.5 表皮結(jié)構(gòu)

在顯微鏡5倍條件下(圖4-a)，C2、D1和D2表皮結(jié)構(gòu)光滑平整，D1顏色亮度較高，無明顯斑點(diǎn)。在40倍條件下(圖4-b)，C1和C2明顯優(yōu)于CK，但出現(xiàn)失水軟化、塌陷和褐變的現(xiàn)象，D1和D2表皮結(jié)構(gòu)完整飽滿，綜合來看，D1組外觀效果最好。

Fresh，新鮮狀態(tài)的橘子樣本。a，5倍放大微觀結(jié)構(gòu)；b，40倍放大微觀結(jié)構(gòu)。

2.6 熱水處理過程中果實(shí)中心溫度特性變化

C1、C2、D1和D2四組熱水處理過程中，收集其中心溫度變化。以果肉中心處每分鐘中心溫度及傳熱速率為對(duì)象展開分析。如圖5所示，熱水處理過程中，果實(shí)與處理介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，溫度逐漸上升，由于D2先后經(jīng)歷降溫和升溫，因此在3 min時(shí)溫度達(dá)到最低點(diǎn)。溫度傳熱的滯后性，導(dǎo)致傳熱速率曲線變化均從平緩到上升，如果處理時(shí)間延長，則該曲線會(huì)達(dá)到峰值后立即下降，直至趨于0。

圖5 C1、C2、D1、D2熱處理過程中心溫度及傳熱速率變化

3 討論與結(jié)論

失重率是衡量果實(shí)貯藏過程中內(nèi)部水分及其他物質(zhì)損失程度的重要參數(shù)，陳瑤試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)南豐蜜橘經(jīng)熱水處理后，可有效控制其質(zhì)量的降低，WU等研究表明，熱處理可使得果實(shí)內(nèi)大多數(shù)蛋白含量上調(diào)，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，同時(shí)誘導(dǎo)物種的耐寒性，填補(bǔ)柑橘類水果角質(zhì)層裂紋，從而抑制其失重率的上升，這與本研究結(jié)果中熱水處理組失重率顯著低于對(duì)照組的結(jié)論相似。

熱水處理降低了南豐蜜橘的腐爛率，原因在于水具有較高的傳熱能力，在該處理過程果實(shí)抗氧化系統(tǒng)和酚類代謝活動(dòng)更容易受到影響，從而有效防止了表面微生物的滋生，降低了果實(shí)褐變及腐爛指數(shù)。

南豐蜜橘含有大量檸檬酸，而熱水處理過程中有機(jī)酸會(huì)不可逆的轉(zhuǎn)化為糖類物質(zhì)，故導(dǎo)致還原糖含量(可溶性固形物含量)增加，且此時(shí)細(xì)胞滲透壓越強(qiáng)，持水力越大，可一定程度阻止水分向外滲透，有效抑制果實(shí)失重率下降，這和前文熱水處理組失重率較低的結(jié)論貼合。由于熱處理后果蔬呼吸強(qiáng)度上升，需要部分有機(jī)酸被作為底物參加反應(yīng)，從而導(dǎo)致可滴定酸度隨時(shí)間的增加逐漸下降。

熱水處理可以抑制丙二醛的產(chǎn)生，從而降低細(xì)胞膜質(zhì)氧化，和維持果實(shí)硬度相似，熱水處理對(duì)果蔬細(xì)胞內(nèi)某些酶的聯(lián)合作用，能有效減緩果膠的增溶，因此能較好地維持表皮結(jié)構(gòu)及細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性。

果蔬經(jīng)熱處理后熱激蛋白含量急速升高，從而激發(fā)抗氧化反應(yīng)。傳熱溫度特性表明，處理結(jié)束時(shí)，C1中心溫度和傳熱速率仍在不斷增加，此時(shí)果實(shí)和介質(zhì)反應(yīng)激烈，但也說明換熱并未充分；D2升溫時(shí)間與C1相同，但由于先經(jīng)歷降溫過程，3 min后傳熱速率和中心溫度急速上升且顯著高于C1，由此可能使得其傳熱效果增強(qiáng)；C2相較于C1，傳熱速率經(jīng)歷了先升后降的變化，果實(shí)和傳熱介質(zhì)間熱量交換較完全；D1和C2熱水處理時(shí)間相同，傳熱速率和中心溫度持續(xù)遞增，且該過程中果實(shí)并未產(chǎn)生熱傷害現(xiàn)象，但D1階躍升溫，傳熱速率出現(xiàn)兩次上升期，綜合指標(biāo)來看，D1保鮮效果優(yōu)于C2，這可能和該熱處理過程中果實(shí)經(jīng)歷的溫度梯度變化影響了熱量傳遞及內(nèi)部抗氧化系統(tǒng)有關(guān)，但具體產(chǎn)生不同傳熱效果的生理化原因還需進(jìn)一步研究論證。熱水處理時(shí)間的長短是果實(shí)與熱處理介質(zhì)熱量交換充分的關(guān)鍵因素，建議在避免熱傷害的前提下可適當(dāng)延長處理時(shí)間。

本研究結(jié)合南豐蜜橘貯藏指標(biāo)與溫度傳熱分析，建議從物理層面分析熱水處理產(chǎn)生良好貯藏效果的原因，為采后果蔬熱水處理領(lǐng)域提供一定的理論參考。