溫度對(duì)水芹貯藏品質(zhì)的影響與貨架期預(yù)測模型的建立

馬佳佳+劉鳳軍+牟建梅+徐瑤

摘要：溫度是影響水芹采后貯藏期的關(guān)鍵環(huán)境因子，研究水芹在不同溫度下貯藏的品質(zhì)變化規(guī)律，包括呼吸強(qiáng)度、褐變程度、色素變化、過氧化進(jìn)程，并建立水芹在4～25 ℃下褐變度變化的貨架期預(yù)測模型。結(jié)果表明，貯藏溫度對(duì)水芹品質(zhì)的影響大于貯藏時(shí)間，10 ℃以下貯藏有利于水芹品質(zhì)的保持，呼吸作用較弱，褐變程度較低，過氧化產(chǎn)物少，葉綠素的降解速度相對(duì)較慢。方差分析結(jié)果表明，貯藏溫度對(duì)水芹過氧化產(chǎn)物丙二醛含量和褐變度有極顯著的影響，對(duì)葉綠素含量變化的影響不顯著?；谒酆肿兌茸兓⒌呢浖芷陬A(yù)測模型：SL=[SX（]ln（B/B0）〖〗1.18×106 exp（-[SX（]3.81×104〖〗RT[SX）]）[SX）]，該模型可以大致預(yù)測在4～25 ℃之間的水芹貨架壽命，相對(duì)誤差在±15%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞：水芹；貯藏溫度；品質(zhì)；貨架期；預(yù)測模型

中圖分類號(hào)： TS255.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

文章編號(hào)：1002-1302（2016）08-0376-03

水芹是多年水生宿根草本植物，含有多種氨基酸、維生素、揮發(fā)油、水芹素等活性營養(yǎng)成分，除具有清熱解毒、利尿除濕、抗炎降壓和降脂抗敏等多種生理功能外[1-2]，還具有改善污水水質(zhì)等環(huán)保功能[3]。水芹因自身的生理與結(jié)構(gòu)特性使其在采后30～50 h內(nèi)出現(xiàn)黃化褐變，尤其是在切根之后短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)褐變[4]，給產(chǎn)品貯藏、加工、運(yùn)銷帶來了極大的困難。而且水芹組織含水量高，水分活度接近1.0，當(dāng)失水6%～9%時(shí)，出現(xiàn)萎焉破壞其正常代謝，導(dǎo)致外觀品質(zhì)和總量的損失，更主要的是引起水芹的生理傷害，最終影響抗病性和耐藏性[5]。因此，研究水芹的保鮮貯藏技術(shù)對(duì)改善水芹品質(zhì)、延長貨架壽命具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

溫度是影響水芹貯藏壽命長短的重要因素之一，研究水芹在不同貯藏溫度下的呼吸強(qiáng)度、褐變度、葉綠素含量、膜脂過氧化程度來評(píng)定水芹在貯藏期的品質(zhì)變化，并建立基于水芹褐變度變化的貨架期預(yù)測模型，為合理選擇水芹的保鮮方式提供指導(dǎo)性的建議。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及試劑

新鮮水芹由江蘇省蘇州市生元水生蔬菜技術(shù)研究中心提供。丙酮，無水乙醇，95%乙醇，氫氧化鈉，草酸，TCA，均為分析純。

1.2試驗(yàn)方法

將新鮮收獲的水芹去根清洗晾水，稱取100 g左右于PE密封保鮮袋中，在冰水中冷卻3 min后置于人工氣候箱中，設(shè)置不同的溫度4、10、15、20、25 ℃下貯藏，定期測定水芹的貯藏品質(zhì)。

1.3指標(biāo)測定

1.3.1呼吸強(qiáng)度采用靜置法測定。

1.3.2褐變度稱取靠近水芹根部的組織10 g左右，加入40 mL 95%乙醇榨成勻漿，在4 000 r/min下離心15 min，取上清液后再在4 000 r/min下離心15 min，在420 nm下測定D值。褐變度=40×D/m，式中：m為樣品質(zhì)量，g。

1.3.3丙二醛（MDA）采取硫代巴比妥酸法，稱取5 g水芹樣品，加入10%三氯乙酸（TCA）50 mL，榨成勻漿后在4 000 r/min 下離心15 min；取上清液2 mL，加入2 mL 6 mg/mL（用10% TCA配制）硫代巴比妥酸溶液，于沸水浴上反應(yīng)15 min，迅速冷卻后再在4 000 r/min下離心15 min。取上清液分別測定450、532、600 nm波長處的吸光度。

MDA濃度C（μmol/L）=6.45×（D532 nm-D600 nm）-0.56×D450 nm；MDA含量（nmol/g）=（C×提取液體積×稀釋倍數(shù)）/樣品質(zhì)量。

1.3.4葉綠素含量將葉片剪碎稱取0.1 g水芹樣品，加入浸提劑（丙酮 ∶[KG-3]乙醇=1 ∶[KG-3]1）10 mL，浸提24 h后在645、663 nm 波長下檢測。葉綠素總量（mg/g）=（20.2D645 nm+802D663 nm）×V/（1 000×m），式中：V為提取液體積，mL；m為葉片鮮質(zhì)量，g。

2結(jié)果與分析

2.1溫度對(duì)貯藏期間水芹呼吸強(qiáng)度的影響

由圖1可知，在13 d的貯藏期內(nèi)，不同溫度下貯藏的水芹隨著時(shí)間延長呼吸強(qiáng)度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，貯藏前期輕微的失水有利于抑制呼吸，低溫減緩水分流失速度，出現(xiàn)呼吸強(qiáng)度拐點(diǎn)的時(shí)間有所延長；在貯藏后期環(huán)境的不利條件（主要是切根損傷和微生物侵染）引起水芹組織呼吸加快以促進(jìn)傷口愈合，且水分損失的脅迫和衰老失鮮過程的加快，兩者共同作用使水芹的呼吸作用增強(qiáng)。

在25 ℃下保存的水芹貯藏壽命短，8 d內(nèi)腐爛嚴(yán)重，在貯藏終止時(shí)，呼吸強(qiáng)度達(dá)到鮮樣的1.24倍。高溫使呼吸代謝相關(guān)酶的活性增強(qiáng)，同時(shí)因底物充足，代謝旺盛引起的自然損耗過程加劇。相反，在低溫下呼吸代謝比較平緩，呼吸強(qiáng)度值相對(duì)較小。4、10 ℃下貯藏的水芹在6 d后出現(xiàn)呼吸強(qiáng)度最低值，可見水芹呼吸強(qiáng)度和貯藏溫度與時(shí)間存在臨界值，為實(shí)際應(yīng)用提供參考，即低于10 ℃的貯藏環(huán)境在6 d內(nèi)均可采取抑制水芹呼吸代謝的措施，為保鮮爭取了時(shí)間[6-7]。

2.2溫度對(duì)貯藏期間水芹褐變度的影響

由圖2可知，在水芹貯藏過程中，褐變度隨著貯藏時(shí)間增加而上升。溫度越低，褐變度越小，反之越大，低溫下延長水芹貯藏時(shí)間的褐變度較高溫下短時(shí)間貯藏的偏低，表明貯藏溫度的影響大于貯藏時(shí)間。鮮切水芹由于根部切割導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物如氧化酶釋放出來，直接與底物如酚類物質(zhì)接觸發(fā)生各種生理生化反應(yīng)引起質(zhì)量褐變，對(duì)褐變起主要作用的多酚氧化酶最適溫度范圍是25～30 ℃，低溫環(huán)境在一定程度上減弱了該酶的活性，產(chǎn)生的酶促褐變反應(yīng)較弱。除了酶促褐變，水芹組織中還存在非酶褐變，在貯藏前期，溫度升高，組織中的氨基酸和還原性糖相互作用產(chǎn)生美拉德反應(yīng)，均導(dǎo)致25 ℃下褐變度大于低溫[6，8-9]。

2.3溫度對(duì)貯藏期間水芹MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物之一，不僅反映細(xì)胞膜的氧化程度，而且可使生物膜酶蛋白發(fā)生交聯(lián)失活，使得膜透性增強(qiáng)，功能受損。由圖3可知，貯藏期間不同溫度下的水芹MDA含量的變化呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢，由不同溫度下對(duì)應(yīng)的貯藏期得到的MDA含量平均值從大到小依次為20 ℃>25 ℃>15 ℃>10 ℃>4 ℃。

對(duì)水芹進(jìn)行鮮切之后，由于根保護(hù)作用的缺失，組織細(xì)胞膜的傷害程度突然加速，導(dǎo)致膜透性一下子增強(qiáng)，各種酶與底物的區(qū)域化分布被破壞，反映在水芹鮮樣的MDA含量較高。隨著貯藏進(jìn)行，MDA含量有所降低，是因?yàn)樗郾旧碛械挚共涣辑h(huán)境的防御系統(tǒng)，對(duì)組織有損傷和修復(fù)的平衡機(jī)制。隨著組織呼吸代謝和衰老的進(jìn)行，在貯藏至13 d時(shí)，不同溫度下貯藏的MDA含量再次達(dá)到最高值，表明組織受傷的程度大，已經(jīng)不利于產(chǎn)品的保鮮。貯藏后期MDA含量的降低表明水芹組織已經(jīng)嚴(yán)重不新鮮[6，8-9]。

2.4溫度對(duì)貯藏期間水芹葉綠素含量的影響

由圖4可知，在貯藏初期葉綠素含量均處于增加的趨勢，說明采收之后的水芹葉綠素合成沒有及時(shí)終止，而是處于穩(wěn)定的上升階段。不同溫度下貯藏的水芹葉綠素含量表現(xiàn)出不同時(shí)間的先上升后下降的變化。

對(duì)于綠色蔬菜而言，綠色的消退意味著品質(zhì)的下降。由圖4可知，低溫（4 ℃）下葉綠素降解速度慢，貯藏至13 d開始下降明顯；10 ℃貯藏的在6～13 d時(shí)下降較快；15、20 ℃貯藏時(shí)在8～13 d時(shí)下降量最多；25 ℃貯藏的在2～6 d下降急劇。根據(jù)水芹在不同溫度下降解的趨勢，低溫只能延緩葉綠素降解的速度，并不能減少葉綠素降解量，低溫貯藏的水芹在短期內(nèi)食用，色素的損失可以忽略，而25 ℃下貯藏的水芹對(duì)貯藏時(shí)間的要求較高，因?yàn)槿~綠素受熱分解和氧化加快，不宜長期貯藏；在10～20 ℃下，一般貯藏至6 d后葉綠素含量下降明顯，水芹的品質(zhì)劣變速度凸顯。

2.5水芹在不同溫度下貯藏品質(zhì)的方差分析及差異比較

由表1和表2方差分析的結(jié)果可知，貯藏溫度對(duì)水芹過氧化產(chǎn)物MDA含量和褐變度有極顯著影響，對(duì)葉綠素含量變化的影響不顯著。在貯藏溫度≥常溫時(shí)，與準(zhǔn)低溫和低溫條件下MDA含量有顯著差異，溫度上升，過氧化物酶的活性增強(qiáng)，它的過氧化產(chǎn)物含量自然升高，說明低溫和常溫貯藏對(duì)MDA含量變化有明顯的溫度界限。由褐變度的平均值可知，低溫能夠明顯抑制水芹褐變的發(fā)生，低溫貯藏是抑制褐變的有效措施，有利于組織新鮮狀態(tài)和商品性狀的保持。在不同貯藏溫度下，水芹葉綠素含量的變化并不明顯。

2.6基于貯藏期水芹褐變度變化的貨架期預(yù)測模型的建立[10]

在食品保藏和加工過程中，其品質(zhì)變化都遵循一級(jí)反應(yīng)模式，其中一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型應(yīng)用廣泛。公式如下：

[JZ（]B=B0×eKb×t。[JZ）][JY]（1）

式中：t為食品的貯藏時(shí)間，d；B0為食品的初始品質(zhì)指標(biāo)值；B為食品貯藏t d時(shí)的品質(zhì)指標(biāo)值；Kb為食品品質(zhì)變化速率常數(shù)。

一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型可以描述水芹在貯藏過程中品質(zhì)的變化，而反應(yīng)速率常數(shù)Kb是溫度的函數(shù)，因此運(yùn)用 Arrhenius 方程可以預(yù)測水芹在不同貯藏條件下的貨架壽命。公式如下：

3結(jié)論與討論

研究鮮切水芹在貯藏20 d內(nèi)不同溫度下的品質(zhì)變化規(guī)律，呼吸強(qiáng)度基本呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，貯藏后期樣品因環(huán)境的不利條件（切根損傷和微生物侵染）和水分損失的脅迫導(dǎo)致水芹呼吸增強(qiáng)。10 ℃以下貯藏能夠抑制呼吸代謝，明顯減緩呼吸作用進(jìn)程。褐變度是隨著貯藏時(shí)間增加而上升，包含了多酚氧化酶引起的酶促褐變和美拉德反應(yīng)作用的非酶褐變，使得25 ℃下貯藏的褐變度較低溫下大。水芹MDA含量的變化呈現(xiàn)先下降后上升再下降的趨勢，MDA含量降低是水芹對(duì)組織的損傷和修復(fù)的平衡機(jī)制發(fā)揮作用的過程，隨著組織呼吸代謝和衰老的進(jìn)行，貯藏至13 d過氧化產(chǎn)物達(dá)到最高峰。水芹葉綠素在貯藏期呈現(xiàn)先穩(wěn)定合成后下降的變化趨勢，低溫延緩葉綠素降解的速度，并不能減少葉綠素降解量，貯藏溫度對(duì)葉綠素含量的影響較小。

方差分析結(jié)果表明，貯藏溫度對(duì)水芹過氧化產(chǎn)物MDA含量和褐變度有極顯著影響，對(duì)葉綠素含量變化的影響不顯著。通過一級(jí)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型和Arrhenius方程共同建立了基于水芹在不同溫度下貯藏的褐變度變化的貨架期預(yù)測模型：

高的擬合精度。通過驗(yàn)證相對(duì)誤差在±15%內(nèi)，該模型可以大致預(yù)測在4～25 ℃溫度之間的水芹貨架壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊言，張婷，韓永斌，等. 冰水預(yù)冷及貯藏溫度對(duì)水芹貯藏品質(zhì)的影響[J]. 食品科學(xué)，2013，34（24）：279-284.

[2]郭肖，孔德章，曹玉洪，等. 不同產(chǎn)地水芹黃酮含量及 PAL 酶活性的差異研究[J]. 長江蔬菜，2014（2）：32-34.

[3]王旭明，匡晶. 水芹菜對(duì)污水凈化的研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)，1999，18（1）：34.

[4]李延清，張艷芬，王宇鵬，等. 溧陽白芹貯藏期間品質(zhì)及生理生化特性的變化[J]. 食品科學(xué)，2007，28（11）：570-575.

[5]王煒，李鵬霞，黃開紅，等. 溧陽白芹產(chǎn)業(yè)發(fā)展與貯藏研究現(xiàn)狀[J]. 保鮮與加工，2009，9（1）：20-23.[HJ1.75mm]

[6]王繼勝，周剛，徐國友，等. 采前噴施赤霉素對(duì)溧陽白芹保鮮效果的影響[J]. 中國蔬菜，2007（增刊1）：41-43.

[7]張烜. 水芹菜的硅窗袋保鮮研究[D]. 無錫：江南大學(xué)，2006：23-33.

[8]徐國友，王繼勝，周剛，等. 不同的追肥種類對(duì)溧陽白芹產(chǎn)品冷藏保鮮效果的影響[J]. 上海蔬菜，2008（1）：108-109.

[9]周剛，郁志芳，王繼勝，等. 使用不同材質(zhì)刀具對(duì)溧陽白芹保鮮貯藏效果的影響[J]. 上海蔬菜，2007（6）：115-116.[ZK）]

[10]佟懿，謝晶. 鮮帶魚不同貯藏溫度的貨架期預(yù)測模型[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（6）：301-305.