低能微波處理對黃冠梨果心褐變及貯藏品質(zhì)的影響

郭艷明

董 明1

張林玉2

伍曉聰2

張淑媛2

金文蘋2

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036； 2. 合肥市農(nóng)產(chǎn)品加工研究院，安徽 合肥 230036)

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低能微波處理對黃冠梨果心褐變及貯藏品質(zhì)的影響

郭艷明1

董 明1

張林玉2

伍曉聰2

張淑媛2

金文蘋2

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036； 2. 合肥市農(nóng)產(chǎn)品加工研究院，安徽 合肥 230036)

分別采用不同水平的低能微波對黃冠梨進行處理。對貯藏期間黃冠梨果心總酚、多酚氧化酶、丙二醛、DPPH、乙烯以及呼吸強度和硬度等指標進行測定，結(jié)果表明：0～2 ℃條件下，黃冠梨低能微波處理組在貯藏期間較對照組可保持較高的果實硬度，延緩可溶性固形物的降低，降低果實的呼吸強度，推遲乙烯高峰的出現(xiàn)，同時32.5 W/5 min低能微波處理組果實果心DPPH自由基清除率較高，果心褐變率低，對于抑制丙二醛含量的積累，多酚氧化酶的活性以及總酚含量變化較其他處理組作用更加顯著。故在0～2 ℃下，32.5 W/5 min低能微波處理能夠在貯藏期保持果實品質(zhì)，降低果心褐變的發(fā)生率。

黃冠梨；低能微波；果心褐變；貯藏保鮮

黃冠梨(雪花×新世紀)是河北省農(nóng)林科學院選育的具有產(chǎn)量高、果質(zhì)優(yōu)、抗病性強等優(yōu)良特性的新品種。但由于黃冠梨成熟早，果實耐貯性不如鴨梨等晚熟品種，黃冠梨在貯藏過程中貯藏條件的改變易致果心褐變的發(fā)生，嚴重降低果實商品價值[1]。一般黃冠梨低溫貯藏到翌年3月中旬以后，即使外觀無瑕疵的黃冠梨果心褐變率也在70%左右，且果心褐變嚴重時引起整果腐爛[2]。因此，延長貯藏期以及防治果心褐變的發(fā)生是目前黃冠梨貯藏亟待解決的問題。

低能微波即利用微波的非熱效應(yīng)，通過控制時間和微波功率作用于物體，使其理化性質(zhì)、功能特性發(fā)生變化，也可以使其生理活性物質(zhì)發(fā)生變異而喪失活力或死亡。關(guān)于微波的非熱效應(yīng)目前多限于對生物的研究[3-4]，其主要是對生物體的細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能，細胞的信息傳導以及生理活性物質(zhì)產(chǎn)生影響，使生物體的理化性質(zhì)，功能特性發(fā)生變化[5-6]。目前低能微波處理技術(shù)已應(yīng)用于農(nóng)副產(chǎn)品的保鮮中，閔婷等[7]用不同的溫度處理，通過分子機制研究確定了蓮藕褐變率和酚類物質(zhì)代謝相關(guān)。陳香凝等[8]利用丁香精油和丁香酚處理鮮切萵苣，結(jié)果表明與褐變有關(guān)的PAL、PPO、POD等的活性顯著被抑制；李明霞等[9]研究發(fā)現(xiàn)不同強度低能微波處理的獼猴桃果實能夠保持較高的硬度；崔寬波等[10]利用微波非熱處理的鮮榨杏汁，能很好地保持杏汁原有的品質(zhì)；費麗娟等[11]發(fā)現(xiàn)低功率微波處理能夠延緩佐賀清香草莓采后成熟與衰老；何雨婷等[12]采用130 W微波輸出功率連續(xù)照射處理新鮮香菇4 min 能夠延長保鮮期至40 d，但迄今未見有利用低能微波處理保持黃冠梨果實品質(zhì)的報道。

本試驗擬通過在0～2 ℃冷藏條件下，采用不同水平低能微波處理黃冠梨果實，探討冷藏條件下低能微波處理對黃冠梨果心褐變的影響，旨在為低能微波在梨果長期貯藏中的應(yīng)用提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及樣品處理

1.1.1 試驗材料及試劑

黃冠梨果實：于2015年8月7日，采自安徽省宿州市碭山園林場，在生理成熟期(果實橢圓，平均500 g左右，果面黃白)采收，采收當天運抵實驗室，隨機選取大小均勻，成熟度相對一致，無病蟲害、機械傷的果實進行試驗；

磷酸氫二鈉、鄰苯二酚、乙二胺四乙酸聚、乙烯吡咯烷酮、Triton X-100：分析純，國藥集團化學試劑有限公司；

聚乙二醇6000：分析純，廣東汕頭市西隴化工廠；

三氯乙酸：分析純，天津市凱通化學試劑有限公司。

1.1.2 樣品處理 黃冠梨運抵實驗室當天，在(20±1) ℃條件下放置1 d之后，隨機選取果實30個，常溫下檢測各項初始指標。其余黃冠梨果實分5組，每60個果實為一個處理組進行微波照射，設(shè)定微波輸出功率為32.5 W，設(shè)置時間為2，3，4，5，6 min，另設(shè)一組對照。每組微波處理前后實測果心溫度，處理后在常溫下放置2 h 后，用0.02 mm聚乙烯(PE)保鮮袋半掩口包裝裝箱，直接放至0～2 ℃冷庫中進行貯藏，試驗每30 d進行各項指標的測定。

1.2 儀器與設(shè)備

手持糖度計：PAL-1型，日本ATAGO公司；

數(shù)顯臺式水果硬度計：GY-4型，浙江托普儀器有限公司；

多功能復合氣體分析儀：GT-2000型，深圳科爾諾電子科技有限公司；

微波系統(tǒng)：SAM-255型，美國CEM 公司；

高速冷凍離心機：LR20-A型，北京雷勃爾冷凍離心機有限公司；

紫外分光光度計：UV-5800PC型，上海元析儀器有限公司；

氣相色譜：安捷倫7890B型，美國安捷倫科技有限公司；

系列組合式冷庫：ZK型，中國常州銀雪制冷設(shè)備有限公司。

1.3 指標測定

1.3.1 果實品質(zhì)指標的測定 用PAL-1型手持糖度計分別測定不同處理組的3個果實的可溶性固形物(TSS)含量，取其平均值。用GY-4 數(shù)顯式水果硬度計測定果實的硬度，每個處理隨機取3個果實，單個果實從不同的部位測3次，測定時削去果皮的面積為1 cm2，取平均值。

1.3.2 果實呼吸強度的測定 每個處理組分別隨機取出3個黃冠梨(標記)，進行3次平行試驗，在貯藏溫度下，用GT-2000復合氣體分析儀檢測果實呼出的CO2含量，取其平均值，根據(jù)式(1)計算出呼吸強度。

(1)

式中：

X——呼吸強度，mg CO2/(kg·h)；

C——復合氣體分析儀讀取的數(shù)值，mg/m3；

M——CO2氣體分子量；

t——貯藏溫度，℃；

mf——果實鮮質(zhì)量，kg。

1.3.3 果實乙烯釋放量的測定 用安捷倫7890B型氣相色譜儀測定，參照李薇等[13]的方法進行。色譜條件：FID檢測器；進樣口溫度150 ℃；柱溫100 ℃；檢測器溫度150 ℃；進樣口壓力46.067 6 kPa；無程序升溫；載氣為氮氣，流速5.516 9 mL/min；燃氣為氫氣，用外標法定量。以峰面積為橫坐標，標準乙烯含量(μg)為縱坐標，繪制標準曲線，線性回歸方程為：y=17.041x-9.148 5，R2=0.997 8。將8個黃冠梨(標記稱重)置于特制密閉罐中，迅速將罐口密封，冷庫中靜置5 h后，用微量進樣針取氣測定，每個處理重復測定3次，取平均值。根據(jù)線性回歸方程計算乙烯的釋放量，單位用μL/(kg·h)表示。

1.3.4 果心褐變相關(guān)指標的測定

(1) 多酚氧化酶(PPO)、丙二醛(MDA)的測定：參照文獻[14]。以每克鮮樣每分鐘吸光度值(ΔOD460 nm)變化0.01 時為1個多酚氧化酶活性單位(U)。

(2) 總酚的測定：采用福林酚法。在嚴娟等[15]測定方法上改進，取1 g不同處理組果肉，用5 mL 80%乙醇溶液冰浴研磨成勻漿，在40 ℃下超聲波震蕩40 min，取出冷卻后在高速冷凍離心機中以20 000 r/min、4 ℃離心10 min，取上清液待測。試驗中向試管內(nèi)添加2 mL福林酚，2 mL不同處理組的上清液，3 min后再加入10%的Na2CO3溶液，避光靜置1 h 后在765 nm波長下測定吸光度，每組樣品做3次平行求平均值。以吸光度為縱坐標，以沒食子酸標準質(zhì)量分數(shù)為橫坐標，繪制標準曲線，得線性回歸方程為：y=0.033 1x+0.000 8，R2=0.996 7，根據(jù)該方程計算樣品中總酚的質(zhì)量分數(shù)，單位用沒食子酸當量mg/100 g FW表示。

(3) DPPH自由基清除率的測定：參照文獻[16]11。

1.3.5 果心褐變率的測定 每組隨機選取20個果實，沿果實果心中心部位作橫切，依橫切面上果心室的褐變情況，按式(2)計算果心褐變率。

(2)

式中：

Y——果心褐心率，%；

N0——病果總數(shù)，個；

N——調(diào)查總果數(shù)，個。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析

采用Excel 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，所有數(shù)據(jù)均為3次重復試驗的平均值；利用Origin對數(shù)據(jù)進行誤差分析；采用SPSS 軟件中的LSD 法和Duncan 法進行相關(guān)指標的差異顯著性分析，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 低能微波處理黃冠梨果實的溫度變化

參考李明霞等[9]對獼猴桃的研究以及預試驗，選取圖1 所示的特定微波功率進行試驗。結(jié)果表明，隨著處理時間的增加果心溫度呈現(xiàn)不同的變化趨勢，微波功率為65 W時，隨處理時間延長，果心溫度快速上升，6 min時果心溫度已達45.5 ℃，微波熱效應(yīng)顯著；降低微波功率為32.5 W時，果心溫度隨著處理時間的增加呈緩慢上升的趨勢，1～7 min時果心溫度變化范圍為25.1～30.4 ℃，因此在保證無明顯熱效應(yīng)的前提下，用微波處理黃冠梨果實的條件為：微波功率32.5 W，處理時間2～6 min(多次測定1 min與2 min果心溫度相差為±0.1 ℃；為降低微波熱效應(yīng)的干擾，未選取7 min處理組)。

圖1 低強度微波處理黃冠梨的溫度變化趨勢Figure 1 The trend of temperature Changing by low intensity microwave treatments in Huangguan pear

2.2 低能微波處理對黃冠梨果實呼吸強度的影響

呼吸強度的變化與果實成熟度之間關(guān)系緊密。由圖2可知，黃冠梨屬于呼吸躍變型果實，在貯藏120 d左右時出現(xiàn)明顯的呼吸高峰，貯藏至150 d時，各組果實呼吸強度值為：對照組<32.5 W/2 min<32.5 W/6 min<32.5 W/3 min<32.5 W/4 min<32.5 W/5 min，除處理組32.5 W/2 min與對照組之間差異不顯著(P>0.05)，其余各處理組與對照之間均存在顯著性差異(P<0.05)。表明低能微波的處理能夠降低呼吸峰值，延緩果實呼吸強度的降低，可能是由微波對果實內(nèi)源乙烯的控制作用引起的，延緩果實因快速成熟而導致的生理生化方面的變化，維持果實品質(zhì)，延長貯藏期。

2.3 低能微波處理對黃冠梨果實乙烯釋放量的影響

圖3中顯示的不同處理組黃冠梨果實的乙烯釋放量變化為：貯藏初期乙烯釋放量較低，之后逐漸增加，且貯藏至150 d時出現(xiàn)了釋放高峰；根據(jù)貯藏至120 d的變化可以看出，呼吸強度與乙烯釋放量之間存在緊密聯(lián)系，內(nèi)源乙烯釋放量的減緩是果實呼吸強度維持在較低水平的重要因素，處理組32.5 W/4 min及32.5 W/5 min的乙烯釋放的峰值較對照組與其他處理組低，在貯藏后期對照組除與32.5 W/2 min、32.5 W/6 min無顯著差異外(P>0.05)，與其他各組差異均顯著(P<0.05)。這一方面表明了低能微波的處理可以降低乙烯釋放峰值，另一方面可以相對延緩乙烯的釋放。這可能是低能微波的作用使植物細胞的膜功能發(fā)生改變，影響了乙烯與乙烯受體蛋白結(jié)合的過程，從而導致乙烯釋放量的變化。

圖2 低能微波處理對黃冠梨呼吸強度的影響Figure 2 The effect of respiration intensity in Huangguan pear with different levels of Low-power microwave processing

圖3 低能微波處理對黃冠梨乙烯釋放量的影響Figure 3 The effect of ethylene release in Huangguan pear with different levels of Low-power microwave processing

2.4 低能微波處理對黃冠梨果實品質(zhì)的影響

2.4.1 對果實硬度的影響 硬度是衡量梨果實采后生理變化的重要指標之一。由圖4可知，隨貯藏時間的延長，不同時間低功率微波處理的黃冠梨的果實硬度總體呈下降的趨勢。貯藏前120 d 果實硬度下降速度緩慢，下降范圍為2～3 kg/cm2，不同處理與對照組差異顯著(P<0.05)。150 d 后果實硬度下降速度加劇，不同處理組之間差異顯著(P>0.05)，32.5 W/5 min的處理與對照組差異極顯著(P<0.01)，果實硬度迅速下降是由于在后熟過程中乙烯的產(chǎn)生，原果膠水解為可溶性果膠。研究發(fā)現(xiàn)，32.5 W/6 min的微波處理與32.5 W/4 min的微波處理差異并不顯著，這可能是長時間的微波處理引起了果實細胞壁構(gòu)成的改變，導致硬度的下降，這與李明霞等[9]的研究結(jié)果相一致。

2.4.2 對果實可溶性固形物含量的影響 由圖5可知，黃冠梨果實中可溶性固形物含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，貯藏前期果實中的淀粉、多糖類等物質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)化為葡萄糖、果糖等可溶性糖，導致可溶性固形物含量迅速升高。貯藏90 d時，可溶性固形物含量較高，之后由于低溫和低能微波的結(jié)合作用延緩了處理組可溶性固形物的下降，呼吸消耗得較少。貯藏至210 d時，果實中可溶性固形物含量由低到高為：對照組<32.5 W/6 min<32.5 W/2 min<32.5 W/3 min<32.5 W/4 min<32.5 W/5 min，其中，處理組32.5 W/4 min及32.5 W/5 min與對照組差異顯著(P<0.05)，其余處理組之間差異并不顯著，說明低能微波在低溫條件的基礎(chǔ)上能夠延緩果實衰老，有利于貯藏，保持果實品質(zhì)。

圖4 低能微波處理黃冠梨的硬度變化趨勢Figure 4 The hardness change trend in Huangguan pear with different levels of Low-power microwave processing

圖5 低能微波處理黃冠梨的可溶性固形物含量變化趨勢

Figure 5 The Soluble solids content change trend in Huangguan pear with different levels of Low-power microwave processing

2.5 低能微波處理對黃冠梨果心多酚氧化酶(PPO)活性的影響

PPO是影響果實酶促褐變的主要酶類，由圖6可知，黃冠梨果心PPO活性在貯藏150，180 d時活性最大，之后快速下降，果實硬度也迅速降低。低能微波處理抑制了PPO活性的上升，8月7號采收的黃冠梨果實PPO初值為2.015 U，對照果實在貯藏150 d后上升到8.150 U，32.5 W/5 min低能微波處理組的果實在貯藏180 d后上升到7.061 U，經(jīng)過低能微波處理的黃冠梨延緩了果心PPO活性的上升，低能微波處理對PPO活性抑制作用明顯。

2.6 低能微波處理對黃冠梨果心總酚含量的影響

引起黃冠梨果心褐變的主要原因是果心處的酚類物質(zhì)與PPO在有氧條件下發(fā)生酶促褐變，生成深色的醌類物質(zhì)。因此，抑制果心部位總酚含量的上升是控制果心褐變發(fā)生的有效手段。圖7中，在貯藏150 d時，對照組較處理組果心部位總酚含量低，總酚的含量在貯藏過程中先升高后下降，貯藏前期總酚含量逐漸積累，后期被消耗，在貯藏后期總酚的下降過程中，除32.5 W/6 min處理組外，其他處理組與對照組之間差異顯著(P<0.05)，說明低能微波能夠延緩果心總酚含量的下降，這也從側(cè)面解釋了處理組的果心部位抗氧化活性較對照組更高。

圖6 低能微波處理對黃冠梨果心PPO活性的影響Figure 6 The effect of PPO activity in Huangguan pear core with different levels of Low-power microwave processing

2.7 低能微波處理對黃冠梨果心丙二醛(MDA)含量的影響

MPA是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一，通過測定MDA可以了解膜脂過氧化的程度，以間接測定膜脂過氧化程度及植物抗逆性。由圖8可知，MDA在貯藏期間總體呈上升趨勢，不同水平的低能微波處理延緩了MDA上升的幅度，降低了其峰值。通過SPSS進行分析后得出，從貯藏60 d起，對照組除與32.5 W/2 min無顯著性差異外(P>0.05)，與其他各處理組差異均顯著(P<0.05)，在貯藏過程中，特別是貯藏后期，32.5 W/2 min與32.5 W/4 min、32.5 W/5 min處理組之間差異顯著(P<0.05)，這可能是微波的非熱效應(yīng)改變了細胞膜脂質(zhì)的構(gòu)造，推遲了其過氧化作用的進程，最終導致MDA含量的下降。

2.8 低能微波處理對黃冠梨果心DPPH自由基清除率的影響

DPPH自由基清除率的大小與抗氧化物質(zhì)活性、果心處酚類物質(zhì)的含量呈正相關(guān)[16]37。由圖9可知，在貯藏前期(90 d之前)低能微波處理對黃冠梨果心DPPH自由基清除率的影響不明顯，各處理組與對照組之間的差異不顯著(P>0.05)，這是由于貯藏前期低溫的作用抑制了果實中抗氧化物質(zhì)的活性，呼吸速率較低，總酚積累較慢。120 d后，果實DPPH自由基清除率快速上升，尤其在180 d時，每個處理組之間差異顯著(P<0.05)，對照組與32.5 W/4 min處理差異極顯著(P<0.01)，其DPPH自由基清除率由低到高為：對照組<32.5 W/2 min<32.5 W/3 min<32.5 W/6 min<32.5 W/5 min<32.5 W/4 min。這說明，在特定功率下，適宜時間的微波處理能夠不同程度地提高黃冠梨抗氧化性物質(zhì)的活性，延緩果實的后熟衰老。

圖7 低能微波處理對黃冠梨果心總酚含量的影響

Figure 7 The effect of total phenols content in Huangguan pear core with different levels of Low-power microwave processing

圖8 低能微波處理對黃冠梨果心MDA含量的影響Figure 8 The effect of MDA content in Huangguan pear core with different levels of Low-power microwave processing

圖9 低能微波處理對黃冠梨DPPH自由基清除率的影響

Figure 9 The effect of DPPH radical scavenging rate in Huangguan pear with different levels of Low-power microwave processing

2.9 低能微波處理對黃冠梨果心褐變率的影響

由圖10可知，32.5 W/5 min、32.5 W/4 min處理組的果實果心褐變率的發(fā)生較低，并且32.5 W/6 min處理組果實果心褐變率不降反升，說明長時間的微波處理對果實的褐變產(chǎn)生了一定的促進作用，導致果心處褐變的加快。果實貯藏后期果實品質(zhì)越高，果心褐變率越小，同時表明了果實的后熟衰老過程與果心褐變的產(chǎn)生相關(guān)。

圖10 貯藏210 d時不同水平低能微波處理的 黃冠梨果心褐變率

Figure 10 The heart rate of browning on Huangguan pear in 210 d storage with different levels of Low-power microwave processing

3 結(jié)論

黃冠梨果心褐變的發(fā)生嚴重影響了果實采后的生理貯藏品質(zhì)，果心的褐變與PPO催化的酶促褐變以及果實成熟衰老有緊密關(guān)系[17-18]。研究結(jié)果表明：0～2 ℃冷藏條件下，32.5 W/5 min低能微波的處理能降低黃冠梨果心褐變的發(fā)生，貯藏期間果實呼吸強度以及乙烯受到抑制，果實硬度和可溶性固形物降低緩慢，果實品質(zhì)較高。同時低能微波處理在延緩果實衰老方面較控制與酶促褐變相關(guān)的物質(zhì)方面的作用更為明顯。試驗在已有研究基礎(chǔ)上延伸了低能微波在水果方面的研究，探求了新的控制酶促褐變方法。微波處理時間過長的黃冠梨果心褐變程度有加重的趨勢，可能是長時間的低能微波處理對細胞膜結(jié)構(gòu)或者信息傳導分子產(chǎn)生影響，加速了果實的成熟衰老，其中有關(guān)成熟衰老與酶促褐變的聯(lián)系有待進一步研究。

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Effect of core browning and storage fresh-keeping on Huangguan pear by low-power microwave treatment

GUO Yan-ming1

DONGMing1

ZHANGLin-yu2

WUXiao-cong2

ZHANGShu-yuan2

JINWen-ping2

(1.InstituteofTeaandFoodScienceTechnologyinAnHuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China;2.InstituteofAgriculturalProductsProcessinginHefei,Hefei,Anhui230036,China)

With a low-power microwave treatment on Huangguan pear fruits, different levels of low-power microwave treatment on fruit storage quality and the influence of the core browning were studied. Through the determinations of total phenols, polyphenol oxidase (PPO), malondialdehyde (MDA), DPPH in Huangguan pear core and ethylene, respiration intensity, hardness in storage period, the optimal treating conditions were gotten. Under the condition of 0～2 ℃ refrigerating, compared with the control group, the low energy microwave treatment group could keep the fruits of high hardness, delay the reduce of soluble solids, reduce the respiration intensity of fruit, and delay the ethylene peak appearing. Meanwhile, the group with 32.5 W/5 min low-power microwave treatment had the characteristics of high clearance rate of DPPH free radical in the core, lower core browning, inhibiting on malondialdehyde content accumulation, lowering the activity of polyphenol oxidase and total phenol content change obviously. Under the condition of 2～0 ℃, 32.5 W/5 min low energy microwave treatment, the pear has better quality and lower browning.

Huangguan pear; low-power microwave; core browning; storage fresh-keeping

安徽省大別山區(qū)農(nóng)林特色產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心項目資助

郭艷明，男，安徽農(nóng)業(yè)大學在讀碩士研究生。

董明(1958-)，男，安徽農(nóng)業(yè)大學副教授。 E-mail: dongm58@163.com

2016—09—08

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.11.023