氣調(diào)保鮮實(shí)驗(yàn)箱對采后靈武長棗貯藏品質(zhì)的影響

張　新，張　瑞，李喜宏*，張　博，朱　剛，賈曉昱(.天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津　00457； .寧夏中璽棗業(yè)有限公司，寧夏 銀川　75040；.天津捷盛東輝保鮮科技有限公司，天津　0099)

靈武長棗，寧夏回族自治區(qū)靈武市特有品種，為藥食兩用的水果，營養(yǎng)豐富，可溶性固形物含量約占36%，棗皮膳食纖維高[1-2]。但棗果水分含量大，采后易失水、皺縮，果肉軟化、褐變、腐爛、酒化，在常溫下保鮮期僅有3～5 d[3]。常規(guī)貯藏保鮮采用低溫、氣調(diào)方式，參數(shù)條件與精度要求較高，保鮮難度較大[4]。實(shí)驗(yàn)采用的氣調(diào)梯度實(shí)驗(yàn)保鮮箱溫度波動(dòng)小、氣調(diào)參數(shù)控制精度高、可實(shí)時(shí)監(jiān)控，降低了靈武長棗貯藏過程中環(huán)境參數(shù)波動(dòng)造成的品質(zhì)損傷。

有研究[5-6]表明，采用氣調(diào)貯藏能有效抑制靈武長棗果實(shí)呼吸代謝，延長貯藏時(shí)間，采用適宜氣調(diào)濃度處理可明顯提升棗果貯藏品質(zhì)。目前國內(nèi)外低溫氣調(diào)保鮮庫的溫度波動(dòng)僅能控制在±1.0 ℃，氣調(diào)精度±1.0%，濕度控制在±5%，無法滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精確要求。本實(shí)驗(yàn)從棗果貯藏環(huán)境的溫度控制、氣調(diào)參數(shù)、濕度調(diào)節(jié)等方面深入研究，完成貯藏環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)的精準(zhǔn)控制，為實(shí)現(xiàn)棗果生理病理深入研究提供技術(shù)支持。

精準(zhǔn)控制靈武長棗貯藏環(huán)境的波動(dòng)對提升其貯藏品質(zhì)，延長貯藏期有重要影響[7]。本研究對普通冷庫貯藏與氣調(diào)試驗(yàn)箱貯藏進(jìn)行對照，通過分析2處理組中貯藏環(huán)境的變化波動(dòng)及棗果貯藏品質(zhì)的變化情況，驗(yàn)證氣調(diào)保鮮箱對棗果貯藏品質(zhì)的提升效果。

1　材料與方法

1.1　實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

靈武長棗，產(chǎn)地寧夏靈武市，選取7～8成熟、無傷、無蟲棗果，縱徑約3.3 cm，橫徑約2.4 cm，單果質(zhì)量10～15 g；氣調(diào)梯度實(shí)驗(yàn)保鮮箱，1.2 m×1.2 m×2.0 m，由天津捷盛東輝保鮮科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)，可精準(zhǔn)控溫-2～40 ℃、精度±0.2 ℃，控濕40%～95%，自動(dòng)氣調(diào)O2:1%～21%，CO2：0.1%～20%，氣體成分分析0.1%，無單獨(dú)制冷功能[8]；溫濕度檢測儀，型號(hào)GRM203G-8N2P，溫度精度±0.1 ℃、濕度±1 ℃，天津商業(yè)大學(xué)研制；氣體成分分析儀，型號(hào)iNose-cp O2/CO2；水果質(zhì)地分析儀GS-15； PR-101α手持折光儀。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

2)將100 kg無傷無蟲、大小均勻、新鮮棗果進(jìn)行差壓預(yù)冷至-0.5 ℃[9]，每袋平均分裝2 kg、套微孔膜，入框碼垛放置在保鮮箱內(nèi)作為實(shí)驗(yàn)組，同樣方法另取100 kg置于普通冷庫作為對照組。

1.3　實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測定方法

1)利用溫濕度檢測儀和氣體成分分析儀實(shí)時(shí)記錄保鮮箱貯藏果蔬時(shí)的溫度、濕度、O2、CO2數(shù)據(jù)波動(dòng)。

2)棗果各項(xiàng)指標(biāo)[10-12]的測定。果實(shí)硬度采用水果質(zhì)地分析儀GS-15測定，探頭直徑8 mm。爛果率：調(diào)查棗果表面出現(xiàn)異?，F(xiàn)象(凹癍、真菌病害、生理病害等均算腐爛果)，每次調(diào)查總果數(shù)50個(gè)?？扇苄怨绦挝锊捎肞R-101α手持折光儀測得。可滴定酸含量采用酸堿綜合法進(jìn)行測定。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法。

3)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均由Excel 2016處理并繪制圖表。

2　結(jié)果分析

2.1　保鮮箱內(nèi)溫度分布與波動(dòng)

溫度對于果蔬保鮮的貢獻(xiàn)率約占60%～70 %，是第一主導(dǎo)因數(shù)[13]。溫度波動(dòng)會(huì)引起果蔬細(xì)胞膜發(fā)生相變、破裂，造成果蔬組織損傷、品質(zhì)下降，影響貯藏特性，精準(zhǔn)控制溫度波動(dòng)極其必要[14]。由圖1可知：氣調(diào)保鮮試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度長時(shí)期穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的溫度0 ℃，并表現(xiàn)短期的±0.1 ℃范圍波動(dòng)；冷庫溫度則在-5.2～-3.4 ℃范圍內(nèi)雜亂波動(dòng)，圖1中陡峰為冷庫制冷機(jī)除霜引起；保鮮箱內(nèi)溫度波動(dòng)的范圍、頻次均遠(yuǎn)小于冷庫內(nèi)部，即保鮮庫能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫±0.1 ℃，性能優(yōu)于冷庫。

2.2　保鮮箱內(nèi)氣調(diào)濃度波動(dòng)

氣調(diào)貯藏的原理正是通過對影響果蔬采后生理環(huán)境因素的控制，達(dá)到保持果蔬品質(zhì)和延長果蔬貯藏期的目的[15]。由圖2可知?dú)庹{(diào)保鮮箱內(nèi)氣體濃度一直處于輕微規(guī)律波動(dòng)：氧氣體積分?jǐn)?shù)在36 h內(nèi)由初始設(shè)定值3 %回升到4 %，然后氣調(diào)設(shè)備啟動(dòng)12 h后降至3%，并以此規(guī)律波動(dòng)，誤差±1%；CO2體積分?jǐn)?shù)經(jīng)24 h后由初始設(shè)定值2 %回升到3 %，然后氣調(diào)設(shè)備啟動(dòng)12 h后降至2 %并以此規(guī)律波動(dòng)，誤差±1 %。果蔬在密閉空間內(nèi)呼吸作用吸收O2產(chǎn)生CO2且氣調(diào)箱內(nèi)外2種氣體的體積分?jǐn)?shù)差不同導(dǎo)致2種氣體波動(dòng)不同步。實(shí)驗(yàn)證明箱內(nèi)氣體成分波動(dòng)可控制在±1 %，較現(xiàn)有氣調(diào)庫可實(shí)現(xiàn)高精度控制和緩慢低頻波動(dòng)，性能優(yōu)良。

圖1　溫度的波動(dòng)

圖2　氣調(diào)箱內(nèi)氣體體積分?jǐn)?shù)波動(dòng)

2.3　保鮮箱內(nèi)濕度波動(dòng)

Hasse等[16- 17]研究了庫內(nèi)濕度對貯藏效果的影響。濕度也是影響果蔬低溫貯藏效果的重要因素。由圖3可知，普通冷庫內(nèi)連續(xù)7 d的濕度波動(dòng)在76%～77%，而氣調(diào)保鮮箱內(nèi)的濕度值呈平穩(wěn)上升，5～7 d后趨于平穩(wěn)波動(dòng)。這是由于氣調(diào)箱容積限制，貯藏前期果蔬呼吸作用產(chǎn)生水汽，后期達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。

圖3　冷庫與氣調(diào)箱內(nèi)濕度變化

2.4　氣調(diào)保鮮箱對靈武長棗保鮮效果研究

2.4.1靈武長棗貯藏期間硬度變化情況

采用SPSS 20.0軟件包對數(shù)據(jù)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料用（±s）表示，采用 t或 F 檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

果實(shí)硬度是檢驗(yàn)果實(shí)新鮮程度的重要指標(biāo)，果實(shí)硬度由于果膠物質(zhì)分解而逐漸降低[18]。由圖4可知，實(shí)驗(yàn)處理中棗果果實(shí)硬度均隨貯藏期延長而呈現(xiàn)先急后緩的下降，貯藏60 d后硬度分別達(dá)到12 kg/cm2和7 kg/cm2。氣調(diào)箱貯藏處理的果實(shí)硬度顯著高于普通冷庫處理的果實(shí)硬度。這是由于普通冷庫溫度波動(dòng)很大，果實(shí)呼吸代謝旺盛，并且精密的氣調(diào)貯藏有利于減緩果膠分解，抑制果實(shí)成熟衰老進(jìn)程，保持果實(shí)硬度色澤和風(fēng)味品質(zhì)[19]。

圖4　棗果硬度變化

2.4.2靈武長棗貯藏期間爛果率變化情況

貯藏期間爛果率是判定果實(shí)貯藏品質(zhì)與效果的最直接指標(biāo)[3]。由圖5可知，貯藏前期2組均出現(xiàn)小比例爛果率，主要由于棗果采摘、分級、實(shí)驗(yàn)處理造成了機(jī)械傷，影響貯藏前期棗果品質(zhì)。隨著貯藏時(shí)間的延長，爛果率逐漸上升，且貯藏60 d后氣調(diào)箱貯藏腐爛率(11%)顯著低于普通冷庫貯藏爛果率(30 %)。相對穩(wěn)定的貯藏環(huán)境可以使果蔬貯藏期間的各項(xiàng)生理、生命活動(dòng)、代謝相對平穩(wěn)，進(jìn)而保證各項(xiàng)營養(yǎng)成分、生理指標(biāo)變化相對平穩(wěn)。隨著貯藏時(shí)間的推移，精密氣調(diào)和穩(wěn)定溫濕度波動(dòng)對棗果貯藏的優(yōu)勢特性逐漸顯現(xiàn)。

圖5　棗果腐爛率

2.4.3靈武長棗貯藏期間可溶性固形物含量變化情況

可溶性固形物主要包括溶容性糖類物質(zhì)或其他可溶物質(zhì)。可溶性固形物高，表明靈武長棗果肉中糖、維生素、氨基酸等營養(yǎng)成分含量就高[16]。可溶性固形物含量變化趨勢，可能與果實(shí)呼吸作用、營養(yǎng)消耗有關(guān)[20]。由圖6可知：隨貯藏期的推移，可溶性固形物先急后緩的下降，在貯藏后期分別到達(dá)23%和10%；普通冷庫處理的果實(shí)可溶性固形物損失顯著高于氣調(diào)箱貯藏的果實(shí)。貯藏環(huán)境、溫度、氣調(diào)濃度波動(dòng)越大，棗果內(nèi)代謝作用紊亂，代謝產(chǎn)物雜亂，呼吸作用加強(qiáng)，糖分消耗劇烈，導(dǎo)致可溶性固形物含量下降，進(jìn)而棗果品質(zhì)降低。

圖6　可溶性固形物

2.4.4靈武長棗貯藏期間可滴定酸含量變化情況

可滴定酸作為呈現(xiàn)果實(shí)風(fēng)味的主要成分，其含量可以反映果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)[21]。在果實(shí)貯藏期間，隨著果實(shí)的成熟衰老，其可滴定酸含量不斷減少(見圖7)；因此，可滴定酸可以作為衡量果實(shí)貯藏期間品質(zhì)變化的評定指標(biāo)。貯藏60 d后氣調(diào)箱貯藏可滴定酸含量(0.34%)顯著高于普通冷庫貯藏爛果率(0.19%)。貯藏溫度的恒定穩(wěn)定了棗果內(nèi)各項(xiàng)代謝進(jìn)程，營養(yǎng)成分含量穩(wěn)定變化，氣調(diào)成分中高濃度CO2能在果實(shí)后熟期間為體內(nèi)代謝提供原料，有效的抑制果實(shí)內(nèi)有機(jī)酸的含量下降。這說明氣調(diào)箱貯藏較普通冷庫更能保持靈武長棗可滴定酸含量，維持其果實(shí)風(fēng)味。

圖7　可滴定酸變化

2.4.5靈武長棗貯藏期間丙二醛含量變化情況

丙二醒積累量反映了膜脂過氧化程度，間接反應(yīng)膜損傷程度的大小。由圖8可知2種貯藏方式中棗果的丙二醛均隨時(shí)間的延長呈現(xiàn)上升的趨勢，在貯藏末期60 d時(shí)，對照組果實(shí)的二醛含量最大，為 0.005 μmol/g；氣調(diào)箱貯藏的靈武長棗的丙二醛含量最小，為 0.0035 μmol/g，明顯低于對照處理。果實(shí)內(nèi)細(xì)胞會(huì)對外界溫度的變化做出應(yīng)激反應(yīng)，表現(xiàn)為體形縮漲、細(xì)胞膜相變等。溫度的穩(wěn)定，有助于控制果實(shí)細(xì)胞內(nèi)微觀變化，減少細(xì)胞膜的相變，進(jìn)而影響丙二醛的代謝。結(jié)果表明，精密氣調(diào)保鮮箱貯藏能夠較好地改善貯藏環(huán)境波動(dòng)對棗果的生理脅迫，降低靈武長棗的丙二醛含量，提升棗果貯藏品質(zhì)。

圖8　棗果丙二醛含量變化

2.4.6靈武長棗貯藏期間細(xì)胞膜透性變化

相對電導(dǎo)率是衡量細(xì)胞膜透性的重要指標(biāo)，其值越大，表示電解質(zhì)的滲漏量越多，細(xì)胞膜受損害程度越重[21]。如圖9所示，2種貯藏方式中棗果的相對電導(dǎo)率均隨時(shí)間的延長呈現(xiàn)上升的趨勢，在15 d 后，上升幅度明顯增大，說明果實(shí)的細(xì)胞膜開始受損。細(xì)胞膜受損就會(huì)影響靈武長棗果實(shí)的貯藏品質(zhì)。在貯藏末期60 d時(shí)，對照組果實(shí)的相對電導(dǎo)率最大，為78 %，而氣調(diào)箱貯藏的靈武長棗的相對電導(dǎo)率最小為72 %，明顯低于對照組。果實(shí)內(nèi)細(xì)胞會(huì)對外界溫度的變化做出應(yīng)激反應(yīng)，表現(xiàn)為體形縮漲、細(xì)胞膜相變等。溫度的穩(wěn)定，有助于控制果實(shí)細(xì)胞內(nèi)微觀變化，減少細(xì)胞膜的相變，進(jìn)而保持細(xì)胞的完整性，鎖住細(xì)胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)。結(jié)果表明，精密氣調(diào)保鮮箱貯藏能夠較好地降低靈武長棗的相對電導(dǎo)率，減少細(xì)胞膜的受損程度，提升棗果貯藏品質(zhì)。

圖9　棗果相對電導(dǎo)率變化

3　結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)研究得出氣調(diào)保鮮箱溫度波動(dòng)可控制在±0.2 ℃、氣體成分波動(dòng)±1.0 %、濕度±2 %，保鮮性能優(yōu)良；且經(jīng)過60 d靈武長棗貯藏試驗(yàn)驗(yàn)證，與普通冷庫貯藏相比，氣調(diào)保鮮箱貯藏可顯著提升棗果的貯藏品質(zhì)，保留棗果獨(dú)特口感風(fēng)味、營養(yǎng)物質(zhì)，解決了靈武長棗保鮮難度大、貯藏期短與貯藏環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)的精準(zhǔn)控制問題。本研究可為低損耗、低農(nóng)殘的靈武長棗超長期貯藏與高精度、高要求的科研實(shí)驗(yàn)提供理論與技術(shù)支持。

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