張翼釗,王寶剛,李文生,錢建平,王云香,郝光飛,孟凡翔,常虹,周家華,趙山山*
(1.河北工程大學(xué)生命科學(xué)與食品工程學(xué)院,河北邯鄲 056000;2.北京市農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與食品營養(yǎng)研究所,北京 100097;3.果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,北京 100081)
紅陽獼猴桃(Actinidia chinensis)風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富,深受消費(fèi)者喜愛。它富含膳食纖維、維生素以及微量元素,能增強(qiáng)人體免疫力,改善亞健康體質(zhì)[1-2]。已經(jīng)證實(shí)獼猴桃具有多種生物活性作用,如抗氧化、抗糖尿病、抗炎等[3-5]。獼猴桃果皮較薄,采后呼吸代謝旺盛,不耐貯運(yùn)。在運(yùn)輸過程中品質(zhì)容易快速下降,從而縮短貨架壽命[6-7]。采后運(yùn)輸過程易變質(zhì)已經(jīng)成為獼猴桃銷售和加工的主要問題。低溫貯藏作為最常用的保鮮技術(shù),是影響水果采后品質(zhì)的重要因素,適宜的低溫條件可以降低水果的生理代謝水平,抑制水果的成熟衰老以及微生物的生長,對保持水果良好的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值具有重要意義。
現(xiàn)有新鮮食品在配送運(yùn)輸過程中,貯存溫度并不穩(wěn)定。獼猴桃在運(yùn)輸、貯藏過程中采用裝置為冷藏運(yùn)輸車,目前陸路冷鏈物流運(yùn)輸?shù)淖铋L時間為3 d。冷藏運(yùn)輸車在行駛過程中經(jīng)歷不同地域氣候,箱內(nèi)溫度波動可達(dá)3 ℃左右,若冷藏門打開頻繁,其溫度波動可達(dá)5 ℃左右,溫度波動范圍主要通過制冷系統(tǒng)開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制[8]。波動范圍設(shè)置較小會導(dǎo)致制冷系統(tǒng)開啟關(guān)閉頻繁,明顯增大運(yùn)行能耗及冷藏系統(tǒng)損耗;溫度波動范圍設(shè)置較大可能會縮短水果貯藏時間,加快水果品質(zhì)下降。探尋溫度波動幅度對獼猴桃品質(zhì)的影響,對于指導(dǎo)獼猴桃冷鏈運(yùn)輸、貯藏工藝優(yōu)化具有重要意義。
研究表明冷鏈物流運(yùn)輸溫度波動對果蔬采后貯藏產(chǎn)生不利作用,對果蔬的品質(zhì)影響較大。物流運(yùn)輸溫度波動降低了果蔬的硬度、可溶性固形物含量,同時提高了果蔬的多酚氧化酶活性,加快了果蔬的品質(zhì)衰變[9-11]。在冷藏運(yùn)輸過程中,溫度波動會明顯影響獼猴桃的品質(zhì),加快獼猴桃軟化速率。本文研究評價溫度波動對獼猴桃果實(shí)品質(zhì)的影響,以減少獼猴桃在冷鏈運(yùn)輸過程中的品質(zhì)損害。
紅陽獼猴桃(Actinidia chinensis.cv.Hongyang):2021年9月采摘于浙江省金華市浦江縣;無水乙醇、丙酮(均為分析純):天津市大茂化學(xué)試劑廠;碳酸鈉、亞硝酸鈉、氫氧化鈉(均為分析純):天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心。
BCE2202I-1CCN 電子天平:賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;PAL-1 手持折光儀:日本ATAGO 公司;809 電位滴定儀:瑞士萬通(中國)有限公司;F-920 便攜式CO2分析儀、H100C 果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)無損傷檢測儀:北京陽光億事達(dá)科技有限公司;FT327 硬度計(jì):意大利EFFEGI 公司;H550S 顯微鏡:日本尼康公司;2695 高效液相色譜儀:美國沃特世公司。
1.3.1 獼猴桃預(yù)處理與樣品制備
選取大小均勻、成熟度一致、無病蟲害、無機(jī)械性損傷未經(jīng)催熟獼猴桃(S 級),采后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室散去田間熱。
獼猴桃放入50 cm×30 cm 的紙箱內(nèi),紙箱內(nèi)用保鮮膜包裝,每個紙箱隨機(jī)放入30 個獼猴桃。對照:(2±0.5)℃恒定溫度貯藏。處理一:3 ℃(2~5 ℃)間隔12 h、波動循環(huán)72 h。處理二:5 ℃(2~7 ℃)間隔12 h、波動循環(huán)72 h。3 d 后所有果實(shí)貯藏于(2±0.5)℃、濕度85%~95%,每周每個處理取出部分果實(shí),檢測各項(xiàng)品質(zhì)和生理指標(biāo)。每個處理3 個生物學(xué)重復(fù)(對照、處理一、處理二分別做3 組平行處理)。
1.3.2 果肉透明化評價
果實(shí)的透明化程度可以通過觀察果實(shí)橫切面果肉透明化面積比例進(jìn)行評價。其中,0 級:無透明化癥狀(0%);1 級:透明化面積<25%;2 級:25%≤透明化面積<50%);3 級:透明化面積≥50%,具體見圖1。
圖1 果實(shí)透明化分級圖譜Fig.1 Grading atlas of fruit transparency
透明化指數(shù)計(jì)算公式如下。
式中:T為透明化指數(shù),%;E為各級透明化指數(shù),%;R為相應(yīng)級數(shù);S為調(diào)查總果數(shù);H為最高級別值。
透明化發(fā)生率計(jì)算公式如下。
式中:I為透明化發(fā)生率,%;N為發(fā)生透明化果實(shí)個數(shù);S為調(diào)查總果數(shù)。
1.3.3 硬度測定
果實(shí)硬度采用硬度計(jì)測定[12]。
1.3.4 可溶性固形物含量測定
可溶性固形物(soluble solid content,SSC)含量采用折光儀測定。
1.3.5 維生素C 測定
維生素C 含量采用高效液相色譜法測定,根據(jù)楊曉元等[13]的測定方法并稍作修改。稱取樣品2.000 0 g于100 mL 燒杯中,加入適量20 g/L 偏磷酸溶液進(jìn)行攪拌、提取,重復(fù)2~3 次,將試樣轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中,定容;將樣品溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 離心管中,超聲輔助提取10 min,3 500 r/min 離心10 min。準(zhǔn)確吸取100 mL 上清液于另一50 mL 離心管中,加入10 mL 40 g/L L-半胱氨酸溶液,加入100 g/L 磷酸三鈉溶液,調(diào)節(jié)pH 值至7.0~7.5,渦旋、振蕩,用磷酸調(diào)節(jié)pH 值至2.4~2.9,用蒸餾水將試液全部轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中,定容?;靹?,樣品溶液過0.45 μm 水相濾膜后,供高效液相色譜儀檢測分析。
1.3.6 總酚含量測定
采用福林酚法測定獼猴桃總酚含量,并有所改動。稱取1 g 獼猴桃果肉,加入0.05 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液(phosphate buffered solution,PBS)4 mL,冰浴研磨完全,移至離心管中,4 ℃、10 000 r/min 離心15 min,移取離心后的上清液1 mL,加1 mL 福林-酚試劑后靜置,隨后取碳酸鈉(10%)溶液1 mL 定容,在室溫下靜置4 min。取均勻后的上清液175 μL,使用酶標(biāo)儀在750 nm 波長處測定樣品吸光度。
1.3.7 多酚氧化酶和過氧化物酶活性的測定
分別制備提取緩沖液(含1 mol/L 聚乙醇、4%聚乙烯吡咯烷酮、1% TritonX-100)、醋酸緩沖液(50 mmol/L,pH5.5)和兒茶酚溶液(50 mmol/L)。共稱重5.0 g 組織,并與5.0 mL 提取緩沖液混合。在冰浴條件下研磨勻漿后,在4 ℃和12 000×g下離心30 min。在上清液中加入4.0 mL 醋酸緩沖液。以蒸餾水為參考,以420 nm 處的吸光度計(jì)算獼猴桃的多酚氧化酶活性,以470 nm 處的吸光度計(jì)算獼猴桃的過氧化物酶活性。每個處理進(jìn)行3 個重復(fù),每個重復(fù)使用10 個獼猴桃,以得到平均值。結(jié)果用U/g 表示。
1.3.8 可滴定酸測定
果實(shí)可滴定酸(titratable acid,TA)含量采用電位滴定儀測定[14]。
1.3.9 干物質(zhì)測定
采用果實(shí)內(nèi)部品質(zhì)無損傷檢測儀測定。
1.3.10 丙二醛測定
采用硫代巴比妥酸法測量丙二醛含量。稱取2 g 冷凍研磨獼猴桃果實(shí),加入10 mL10%三氯乙酸研磨至勻漿,4 ℃、4 000 r/min 離心10 min,吸取上清2 mL(空白管加蒸餾水2 mL),然后各管再加入2 mL0.6%硫代巴比妥酸溶液。搖勻,混合液在沸水浴中反應(yīng)15 min,迅速冷卻后4 000 r/min 離心15 min。取上清液分別在532、600、450 nm 波長處測定吸光度,單位為μmol/g FW。
1.3.11 相對電導(dǎo)率測定
用14.5 mm 打孔器,對獼猴桃果實(shí)打孔,去皮后取質(zhì)量約2.5 g 果肉。在所取果肉中加入30 mL 甘露醇溶液(0.8 mmol/L)浸泡1 h 后,用電導(dǎo)率儀第1 次測定電導(dǎo)率值。測定結(jié)束后,將其沸水浴5 min,待冷卻后第2次測定電導(dǎo)率值。相對電導(dǎo)率計(jì)算方法如下。
式中:X為相對電導(dǎo)率,μS/cm;S1為第1 次測定值;S2為第2 次測定值。
所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 處理。
溫度波動對獼猴桃透明化的影響見圖2。
圖2 溫度波動對獼猴桃透明化的影響Fig.2 Effect of temperature fluctuations on transparency of kiwifruit
果實(shí)的透明化程度是獼猴桃劣變的重要標(biāo)志之一,如圖2所示,隨著貯藏時間延長透明化呈上升的趨勢,21 d 時處理透明化發(fā)生率明顯高于對照,處理間差異明顯。獼猴桃在貯藏21 d 前出現(xiàn)透明化,28 d 處理與對照的透明化指數(shù)差異明顯,處理果實(shí)透明化指數(shù)比對照高22%。隨著貯藏時間延長,獼猴桃果實(shí)的透明化發(fā)生率呈上升趨勢,14 d 后開始出現(xiàn)透明化,28 d所有果實(shí)出現(xiàn)透明化。貯藏21 d 時處理獼猴桃果實(shí)透明化發(fā)生率高于對照,處理二高于處理一。結(jié)果表明,溫度波動處理會加速果實(shí)透明化發(fā)生率的升高。
溫度波動對獼猴桃硬度和可溶性固形物含量的影響見圖3。
圖3 溫度波動對獼猴桃硬度和可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effect of temperature fluctuations on hardness and soluble solids of kiwifruit
硬度是衡量果蔬成熟度標(biāo)準(zhǔn)之一[14-17]。如圖3所示,獼猴桃果實(shí)的硬度在貯藏過程中隨貯藏時間的延長呈下降趨勢。貯藏7 d 時處理果實(shí)硬度明顯低于對照,從貯藏開始到7 d 時對照的硬度由8.23 kg/cm2下降到4.72 kg/cm2,降低了42%,處理一由8.23 kg/cm2下降到3.61 kg/cm2,降低了56%,處理二由8.23 kg/cm2下降到3.33 kg/cm2,降低了59%。處理硬度下降速度明顯高于對照。因此溫度波動處理會加速果實(shí)軟化,降低果實(shí)的感官品質(zhì),提高了水果的新陳代謝,從而加快水果硬度下降。
可溶性固形物主要指可溶性糖類,是檢測水果采后品質(zhì)和貯藏效果的重要基礎(chǔ)指標(biāo)之一[18]。獼猴桃的食用價值下降前可溶性固形物含量越高,說明果實(shí)成熟度越高。如圖3所示,獼猴桃可溶性固形物含量隨貯藏時間的延長整體呈上升趨勢,處理可溶性固形物含量始終高于對照,貯藏期間,對照的可溶性固形物含量由15.0%上升至16.8%,升高了10%,處理一由15.0%上升到17.4%,升高了13%,處理二由15%上升到17.3%,升高了12%。結(jié)果表明,溫度波動加速了可溶性固形物含量的上升。
溫度波動對獼猴桃維生素C 和總酚含量的影響見圖4。
圖4 溫度波動對獼猴桃維生素C 和總酚含量的影響Fig.4 Effect of temperature fluctuations on vitamin C and total phenol concentration of kiwifruit
獼猴桃中維生素C 的含量普遍高于一般水果,享有“維C 之王”的美稱。維生素C 又名抗壞血酸,是維持人體機(jī)能的一種重要的維生素[19]。水果果實(shí)中維生素C 含量直接影響水果的營養(yǎng)價值。如圖4所示,隨著貯藏時間的延長,獼猴桃果實(shí)的維生素C 含量呈下降趨勢。從貯藏開始到結(jié)束,對照的維生素C 含量由99.5 mg/100 g 下降到77.2 mg/100 g,降低了22%,處理一由99.5 mg/100 g 下降到69.8 mg/100 g,降低了29%,處理二由99.5 mg/100 g 下降到68.9 mg/100 g,降低了30%。結(jié)果表明,溫度波動處理加快果實(shí)維生素C 含量的下降,并提高了下降速率。
獼猴桃酚類化合物具有抗氧化作用,在維護(hù)人體健康方面發(fā)揮著重要作用,酚類含量與植物的抗氧化能力相關(guān)[20]。整個貯藏過程中,不同處理組獼猴桃果實(shí)的總酚含量呈上升趨勢。在貯藏7 d 時,處理一和處理二獼猴桃的總酚含量分別為2.55 μg/g 和2.69 μg/g,明顯高于對照組(2.21 μg/g),說明溫度波動降低了總酚在獼猴桃貯藏過程中的消耗。
溫度波動對獼猴桃過氧化物酶和多酚氧化酶活性的影響見圖5。
圖5 溫度波動對獼猴桃過氧化物酶和多酚氧化酶活性的影響Fig.5 Effect of temperature fluctuations on peroxidase and polyphenol oxidase activity of kiwifruit
圖5 顯示,隨著貯藏時間的延長,多酚氧化酶和過氧化物酶活性整體呈先上升后下降的趨勢,貯藏7 d時多酚氧化酶活性整體達(dá)到高峰,然后由于細(xì)胞衰老和功能喪失而迅速下降。對照與處理一、處理二之間有明顯差異。在貯藏過程中,處理一和處理二的多酚氧化酶水平明顯高于對照。處理和對照的過氧化物酶活性分別在第7 天和第14 天到達(dá)高峰,隨后由于細(xì)胞衰老和功能喪失而迅速下降。處理一與處理二之間無明顯差異,但兩種處理的過氧化物酶水平貯藏前期均明顯高于對照組,從而促進(jìn)了獼猴桃的衰老過程。處理一和處理二的多酚氧化酶活性在7 d 內(nèi)升高,然后下降。貯藏7 d 時與對照相比,處理一和處理二的多酚氧化酶水平明顯降低。此外,它們在第7 天達(dá)到了一個高峰,比對照組更早。7 d 時處理一和處理二過氧化酶水平分別升高了約56.6%和60.9%。果實(shí)的軟化和老化是由細(xì)胞膜破裂導(dǎo)致,這與多酚氧化酶和過氧化物酶活性有關(guān)。多酚氧化酶通過將苯酚氧化為奎寧,與果實(shí)的褐變密切相關(guān),奎寧以非酶的方式聚合,形成棕色色素。在本研究中,多酚氧化酶活性和過氧化物酶活性均受到抑制。
溫度波動對獼猴桃可滴定酸、干物質(zhì)、丙二醛、相對電導(dǎo)率的影響見圖6。
圖6 溫度波動對獼猴桃可滴定酸、干物質(zhì)、丙二醛、相對電導(dǎo)率的影響Fig.6 Effect of temperature fluctuations on titratable acidity,dry matter,malondialdehyde,and relative conductivity of kiwifruit
如圖6所示,貯藏期間隨貯藏時間延長,果實(shí)可滴定酸含量呈下降趨勢。貯藏7 d 時,對照的可滴定酸含量由1.22%下降到0.81%,降低了33%,處理一由1.22%下降到0.56%,降低了54%,處理二由1.22%下降到0.57%,降低了52%,處理的可滴定酸下降速率明顯高于對照。結(jié)果表明,溫度波動加速了有機(jī)酸的消耗。
貯藏期間果實(shí)干物質(zhì)含量隨貯藏時間延長呈緩慢上升的趨勢,處理間差異不明顯。丙二醛含量是反映細(xì)胞膜脂過氧化程度的重要指標(biāo)[21]。不同處理獼猴桃丙二醛含量呈上升趨勢,貯藏前14 d,丙二醛含量緩慢上升,14~42 d 各組處理間的差異明顯,貯藏結(jié)束時處理含量為2.18 nmol/g 為對照(1.97 nmol/g)的1.1 倍,差異明顯。結(jié)果表明溫度波動處理可以促進(jìn)獼猴桃果實(shí)丙二醛含量增加,加劇貯藏期果實(shí)細(xì)胞膜破壞程度。
相對電導(dǎo)率的大小可以描述果蔬組織衰老伴隨細(xì)胞膜通透性增加的程度[22]。貯藏期間獼猴桃相對電導(dǎo)率呈上升的趨勢,0~14 d 各組處理間差異較小,21 d后波動效果明顯,貯藏結(jié)束時對照組為20.12%,處理一和處理二組分別為為23.21%和24.26%。處理組的相對電導(dǎo)率上升較快,說明溫度波動處理對貯藏期間果實(shí)胞膜衰老有促進(jìn)作用,加快細(xì)胞微環(huán)境和正常的生理代謝,溫度波動增加果實(shí)膜脂損傷,提升貯藏期的獼猴桃相對電導(dǎo)率。
采后溫度波動對貯藏紅陽獼猴桃品質(zhì)變化有明顯影響。在貯藏前期溫度波動對比恒溫貯藏明顯降低果實(shí)硬度和提高可溶性固形物含量,同時提升了獼猴桃的相對電導(dǎo)率,此外,溫度波動處理促進(jìn)了貯藏獼猴桃可滴定酸的消耗,加速果實(shí)的后熟進(jìn)程,加快獼猴桃整體品質(zhì)下降。溫度波動處理對貯藏獼猴桃多酚氧化酶、過氧化物酶、硬度、可溶性固形物、失重、VC、相對電導(dǎo)率、丙二醛、透明化影響較大。溫度波動區(qū)間不同,對水果品質(zhì)造成的衰變程度差異明顯,波動越大獼猴桃的品質(zhì)和營養(yǎng)價值的下降越迅速。因此,溫度波動對維持代謝平衡、保護(hù)獼猴桃膜結(jié)構(gòu)和抗衰老都有不利影響。此研究結(jié)果為收獲后獼猴桃的運(yùn)輸、儲存和保存提供了理論指導(dǎo)。