高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣呼吸和酶活性的影響

陳學(xué)紅，秦衛(wèi)東，馬利華，鄭永華，王平

1(徐州工程學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇徐州，221008)2(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京，210095)

高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣呼吸和酶活性的影響

陳學(xué)紅1，2，秦衛(wèi)東1，馬利華1，鄭永華2，王平1

1(徐州工程學(xué)院食品工程學(xué)院，江蘇徐州，221008)2(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京，210095)

以空氣包裝的鮮切萵苣為對照，研究了60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧氣調(diào)包裝的鮮切萵苣在4℃貯藏14d期間呼吸強度和酶活性的變化。結(jié)果表明:高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣呼吸和酶活性影響顯著，60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧氣調(diào)包裝顯著抑制鮮切萵苣的呼吸，且100%O2氣調(diào)包裝的抑制效果優(yōu)于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2氣調(diào)包裝;60%O2﹢20%CO2﹢20%N2和100%O2高氧氣調(diào)包裝促進SOD酶活性的上升、抑制O2－·生成量的增加和PPO、PAL酶活性的上升。

鮮切萵苣，高氧氣調(diào)包裝，呼吸，酶活性

鮮切果蔬是迎合人們的快節(jié)奏生活而產(chǎn)生的一種新型果蔬產(chǎn)品，使用方便，營養(yǎng)衛(wèi)生。但是新鮮果蔬經(jīng)過切割后，促進了微生物的生長繁殖，誘導(dǎo)了呼吸速率和乙烯釋放量的產(chǎn)生，大大降低了果蔬品質(zhì)，縮短了貨架期［1－2］。

有研究表明，單獨高氧或高氧結(jié)合CO2，或高氧結(jié)合其他化學(xué)試劑處理能有效保持鮮切果蔬的品質(zhì)，延長其貯藏壽命，如高氧氣調(diào)包裝(O2的體積分數(shù)﹥70%)能夠抑制鮮切蓮藕的軟化及營養(yǎng)成分的損失［3］;80 kPa O2結(jié)合10～20 kPa CO2處理能有效抑制鮮切馬鈴薯的呼吸速度，防止褐變［4］;70KPa O2可顯著抑制鮮切梨表面的微生物生長，使其貯藏壽命延長到14d［5］;目前，行業(yè)內(nèi)對高氧影響鮮切萵苣保鮮的機理尚不清楚。因此，本試驗通過研究高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣呼吸和酶活性的影響，以探索高氧對鮮切萵苣保鮮的可能機理，為高氧氣調(diào)貯藏技術(shù)在鮮切萵苣保鮮中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

萵苣，徐州礦南農(nóng)貿(mào)市場;檸檬酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鄰苯二酚、硼砂、硼酸、乙二胺四乙酸二鈉、鹽酸羥胺、對氨基苯磺酸、α-萘胺，均為國產(chǎn)分析純，甲硫氨酸、氮藍四唑、核黃素，為生化試劑。

MAP-380型氣調(diào)保鮮包裝機［(包裝盒:210 mm×133 mm ×35 mm，熱封膜為 PP膜:厚35μm，O2的透性為2.6 ×10－4mL/(m2·24 h· kPa)，CO2的透性為1.04×10－3mL/(m2·24h·kPa)］張家港市德順機械有限公司;數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋，上海躍進醫(yī)療器械廠;TGL－20M高速臺式冷凍離心機，常沙湘儀離心機儀器有限公司;UV－754型可見紫外分光光度計，上海分析儀器總廠;GC－250微機光照培養(yǎng)箱，上海悅豐儀器儀表有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原材料的處理

選取新鮮萵苣用清水洗凈，除去葉子用削皮器去皮后切片，稱取200 g萵苣切片于氣調(diào)包裝機進行包裝，使包裝盒內(nèi)的氣體濃度分別為60%O2﹢20%CO2﹢20%N2、100%O2，以空氣包裝的鮮切萵苣為對照CK，將包裝好的萵苣樣品于(4±1)℃冷藏，每個處理設(shè)3個重復(fù)。定期測定以下指標。

1.2.2 呼吸強度的測定

靜置堿液吸收法［6］:在干凈的玻璃干燥器底端，放入含20 mL 0.4 mol/L NaOH標準溶液的培養(yǎng)皿，放置隔板，隔板上放入萵苣200g，蓋好干燥器，室溫下靜置1h，取出培養(yǎng)皿，把堿液移入錐形瓶中，加飽和BaCl2溶液5 mL，酚酞2滴，用0.1mol/L草酸標準溶液滴定，記錄草酸標準溶液的用量。用同樣方法做空白滴定。呼吸強度(CO2mg/kg·h)計算:

呼吸強度 =(V2– V1)×c×44/(m×t)

式中:V1為空白滴定草酸用量，mL;V2為樣品滴定草酸用量，mL;c為草酸摩爾濃度，mol/L;m為樣品質(zhì)量，g;t為測定時間，h。

1.2.3 多酚氧化酶(PPO)活性的測定

取鮮切萵苣1g，加5 mL 0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH 4.75)，冰浴研磨勻漿，4 000 r/min離心30

min，上清液即為酶液，待用。取3 mL酶液與5 mL 0.04 mol/L的鄰苯二酚及3 mL 0.05 mol/L磷酸鹽緩沖液(pH4.75)混合，以緩沖液代替酶液作空白。溶液混勻后快速計時，于420 nm處測吸光度，30 s記錄1次。1個酶活力單位定義為:在測定條件下，每分鐘引起吸光度改變0.001所需要的酶量，結(jié)果以U/g FW表示。

1.2.4 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測定

參照歐陽光察［7］的方法，略有改動。取鮮切萵苣5 g，加5 mL 0.1 mol/L硼酸-硼砂緩沖液(pH 8.7)，冰浴研磨勻漿，用高速臺式冷凍離心機于4℃離心分離30 min(10 000 r/min)，上清液即為酶液，待用。取3支試管分別標號0、1、2，按表1的步驟加入各種試劑。

表1 試劑加樣順序

將上述各試管溶液搖勻，放入40℃恒溫水浴鍋保溫60 min，取出，沸水浴5 min，取出冷卻靜置。在290 nm下測定吸光度值，以吸光度值變化0.01為1個酶活性單位，結(jié)果以U/g FW表示。

1.2.5 超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定

參照蘇新國等［8］的方法，略有改動。稱取鮮切萵苣2 g，加5 mL 0.05 mol/L pH 7.8的磷酸緩沖液，冰浴研磨勻漿，加入10 mL的離心管中，用緩沖溶液定容至10 mL，用高速臺式冷凍離心機于4℃離心分離30 min(10 000 r/min)，上清液即為酶提取液，待用。取3支試管分別標有1、2、3，按表2的步驟加入各種試劑。

表2 試劑加樣順序

將上述各試管溶液混合均勻后，將1號管避光處理，2號管和3號管放在4 000lx日光下反應(yīng)30 min，在560 nm下測定吸光度值，NBT光化還原產(chǎn)物藍色甲月替在560nm有最大吸收，以反應(yīng)被抑制50%所需酶量為1個活力單位。

SOD酶活性(U/g FW)計算:

SOD酶活=［(A0－As) ×Vt］/(A0×0.5×m×V1)

式中:A0為對照管的吸光度;As為樣品管的吸光度;Vt為樣液的總體積mL;V1為測定時樣品用量，mL;m為樣品鮮重，g。

1.2.6 超氧陰離子自由基(O2－·)生成量的測定

參照蘇新國等［8］的方法，略有改動。稱取鮮切萵苣1g，加入 5 mL 65 mmol/L磷酸緩沖液(pH 7.8)，冰浴研磨勻漿，于4℃、10 000 ×g，離心30 min，取上清液，待用。

取3支試管分別標有0、1、2，按表3的步驟加入各種試劑。

表3 試劑加樣順序

將上述各試管溶液搖勻，放入25℃恒溫水浴鍋加熱60 min，取出后加入3.0 mL CH3Cl，搖勻，于4℃離心分離30 min(10 000 r/min)，取粉紅色水相(上層)，測定 A530。

結(jié)果統(tǒng)計分析:采用SPSS13進行數(shù)據(jù)處理分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高氧氣調(diào)包裝對萵苣呼吸強度的影響

圖1 高氧氣調(diào)包裝對切割萵苣呼吸強度的影響

由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，切割萵苣的呼吸強度呈緩慢上升趨勢。在貯藏前10d，60%O2﹢20%CO2﹢20%N2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的呼吸強度與對照間無顯著性差異，10d后則顯著低于對照(P≤0.05);而100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的呼吸強度在整個貯藏期間均極顯著低于60%O2組(P≤0.01)，這說明高氧氣調(diào)包裝能夠有效抑制切割萵苣的呼吸作用。從而能夠延緩鮮切萵苣的衰老。

2.2 高氧氣調(diào)包裝對萵苣PPO和PAL酶活性的影響

由圖2(A)可知，鮮切萵苣在貯藏前6d，高氧氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PPO酶活性極顯著低于對照(P≤0.01)，而 60%O2﹢ 20%CO2﹢ 20%N2和100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PPO酶活性無明顯差異;6d后，100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PPO酶活性顯著低于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2的(P≤0.05)，而60%O2﹢20%CO2﹢20%N2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PPO酶活性在6～10顯著低于對照(P≤0.05)，10d后則與對照間無顯著性差異。

圖2 高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣PPO(A)和PAL(B)酶活性的影響

由圖2(B)可知，高氧氣調(diào)包裝的鮮切萵苣貯藏至4d的PAL酶活性呈上升趨勢，6～10 d時，PAL酶活性下降;而對照在貯藏前4 d，PAL酶活性上升，4～10 d時，PAL酶活性下降;10d后，高氧氣調(diào)包裝鮮切萵苣及對照的PAL酶活性上升，并在第12d達到一峰值，隨后其活性又下降。在整個貯藏期間，高氧氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PAL酶活性始終低于對照，尤其是100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的PAL酶活性始終處于較低水平。PAL酶是木質(zhì)素合成的關(guān)鍵酶，PAL酶活性的上升，標志著木質(zhì)素合成的加速。高氧氣調(diào)包裝能夠抑制PAL酶活性的上升，從而說明高氧氣調(diào)包裝能夠減緩鮮切萵苣木質(zhì)素的形成。

由圖3(A)可知，鮮切萵苣在貯藏前12 d，SOD酶活性呈緩慢上升趨勢;12 d后SOD酶活性下降。在整個貯藏期間，高氧氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的SOD酶活性均高于對照，且100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的SOD酶活性高于60%O2﹢20%CO2﹢20%N2的。這說明高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣的SOD酶活性起到促進作用。

圖3 高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣SOD酶活性(A)和·生成量(B)的影響

2.4 高氧氣調(diào)包裝冷藏14d后的鮮切萵苣轉(zhuǎn)移至室溫條件下2d酶活性的變化

由表4可知，高氧氣調(diào)包裝處理的鮮切萵苣轉(zhuǎn)移至室溫條件下2d，PPO、PAL、SOD酶活性都出現(xiàn)不同程度的下降，O2－·生成量逐漸上升，但高氧氣調(diào)包裝處理的鮮切萵苣PPO、PAL酶活性、O2·－生成量始終低于對照，SOD酶活性始終高于對照。這說明高氧氣調(diào)包裝對鮮切萵苣酶活性的影響具有后續(xù)效應(yīng)。

表4 室溫條件下2d鮮切萵苣PPO、PAL、SOD酶活性和·生成量的變化

表4 室溫條件下2d鮮切萵苣PPO、PAL、SOD酶活性和·生成量的變化

貯藏時間指標 CK 60%O2 100%O2室溫1d PPO 活性/［U·g－1(FW)］120.76±2.44 114.20±3.16 93.40±1.47 PAL活性/［U·g－1(FW)］ 0.39±0.03 0.36±0.03 0.20±0.01 SOD 活性/［U·g－1(FW)］ 32.91±1.50 34.13±0.62 36.39±0.93BH O－2·生成量［/μmol·(g·min－1)］ 78.13±2.13 65.20±1.33 62.71±0.62室溫2d PPO 活性/［U·g－1(FW)］ 115.79±1.29 103.24±3.31 90.24±1.15 PAL活性/［U·g－1(FW)］ 0.36±0.01 0.35±0.01 0.19±0.01 SOD 活性/［U·g－1(FW)］ 29.38±0.70 32.10±0.83 35.02±0.89 O－2·生成量/［(μmol/(g·min－1)］78.26±0.71 65.41±0.55 63.81±0.61

3 討論與結(jié)論

呼吸作用是造成果蔬采后衰老的主要因素，尤其是果蔬鮮切后其呼吸作用更加旺盛，隨著呼吸作用的進行，果蔬營養(yǎng)基質(zhì)被消耗，果蔬品質(zhì)逐漸下降甚至腐爛變質(zhì)。本研究結(jié)果表明高氧氣調(diào)包裝能夠抑制鮮切萵苣的呼吸作用(圖1)，有關(guān)高氧氣調(diào)包裝對鮮切果蔬呼吸作用的影響，有一些類似的研究報道。Oms-Oliu等［9］研究認為70 kPa O2能減少鮮切檸檬的呼吸速率，避免其發(fā)酵。Angós等［4］研究認為80 kPa O2結(jié)合10～20 kPa CO2處理能有效抑制鮮切馬鈴薯的呼吸速度，防止褐變。Escalona等［10］認為80 kPa O2結(jié)合10～20 kPa CO2能抑制鮮切生菜的呼吸作用，避免其發(fā)酵。而高氧氣調(diào)抑制呼吸的機理，Mitz［11］指出可能是由于CO2導(dǎo)致與呼吸代謝相關(guān)的構(gòu)象蛋白產(chǎn)生了動力學(xué)變化所致;Tucker和Laties［12］估計當(dāng)O2濃度超過呼吸鏈末端氧化酶飽和的濃度時，O2對呼吸起到的負反饋抑制作用;而 Angós等［4］認為高氧對呼吸的抑制效果似乎是與CO2的存在有關(guān)，單獨高氧處理對呼吸速率無影響或有促進作用。本研究結(jié)果中，100%O2氣調(diào)包裝的鮮切萵苣的呼吸強度在整個貯藏期間均極顯著低于60%O2組，與Angós等的“單獨高氧處理對呼吸速率無影響或有促進作用”的分析有出入。高氧抑制果蔬呼吸的詳細機理還有待于今后的進一步研究。

PPO酶能夠催化多酚類物質(zhì)氧化成醌，醌類物質(zhì)再進一步氧化聚合成褐色色素，導(dǎo)致果蔬組織褐變而影響果蔬的外觀。李偉麗等［13］利用80%O2處理雪蓮果，吳緒敏等利用高氧氣調(diào)包裝鮮切洋蔥，均能有效抑制PPO酶活性。Day［14］指出高氧引起 PPO的基質(zhì)受抑，可能是由于多酚氧化后的無色產(chǎn)物奎寧對PPO的反饋抑制之故。本研究結(jié)果也表明，與對照相比高氧氣調(diào)包裝能夠有效抑制鮮切萵苣PPO酶活性的上升，與前人的研究結(jié)果相一致。

木質(zhì)化也是導(dǎo)致部分果蔬組織衰老的一個重要因素，PAL酶對木質(zhì)素的合成起到關(guān)鍵作用，高氧氣調(diào)包裝能有效抑制鮮切萵苣PAL酶活性的上升(圖2B)，從而有效抑制鮮切萵苣的木質(zhì)化。筆者前期的研究也表明高氧氣調(diào)包裝能夠抑制綠蘆筍PAL酶活性的上升和木質(zhì)素的合成。An等［15］經(jīng)研究認為氣調(diào)包裝能夠有效抑制鮮切綠蘆筍PAL酶活性的上升。隨著果蔬經(jīng)鮮切處理后，組織發(fā)生明顯變化，細胞膜完整性遭到破壞，活性氧代謝失調(diào)，導(dǎo)致果蔬組織極易衰老。SOD酶是生物體內(nèi)自由基的有效清除劑，高氧氣調(diào)包裝能保持鮮切萵苣較高的SOD酶活性(圖3A)，因而能夠抑制O－2·自由基生成量的增加(圖3B)，有效延緩鮮切萵苣的衰老。高氧處理在草莓果實上的應(yīng)用也得到了類似的研究結(jié)果［16］。但高氧抑制PAL酶活性上升及促進SOD酶活性的機理還不清楚，還有待進一步研究。

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Effect of High Oxygen Modified Atmosphere Packaging on the Respiration and Enzymatic Activity of Fresh-cut Lettuce

Chen Xue-hong1，2，Qin Wei-dong1，Ma Li-hua1，Zheng Yong-hua2，Wang Ping1
1(College of Food Engineering，Xuzhou Institute of Technology，Xuzhou 221008，China)2(College of Food Science and Technology，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)

To investigate the effects of high oxygen modified atmosphere packaging on the respiratory intensity and enzymatic activities of fresh－cut lettuce during storage，the lettuce slices were packaged in boxes with 60%O2﹢20%CO2﹢20%N2and 100%O2at 4℃ for 14 days，in contrast to that of air treatment.The results showed that the respiratory intensity and enzymatic activities of fresh－cut lettuce were affected markedly by high oxygen modified atmosphere packaging.In packaging with 60%O2﹢20%CO2﹢20%N2 and 100%O2，the respiration was inhibited，and the slower the respiration，the higher O2concentration;SOD activities were improved and the increases in superoxide radical production were inhibited;the polyphenol oxidase and phenylalanine ammonium－lyase activities were inhibited.

fresh-cut lettuce，high oxygen modified atmosphere packaging，respiration，enzymatic activity

博士研究生，副教授(E-mail:nxcxhong@yahoo.com.cn)。

2011－09－02，改回日期:2011－10－17