運(yùn)輸振動(dòng)降低蒜薹的貯藏品質(zhì)

胡云峰，杜威，魏增宇

（天津科技大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與安全省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457）

蒜薹(Garlic)，又名蒜苗或蒜毫，是抽薹大蒜品種生長(zhǎng)過程中抽出的花莖，花莖長(zhǎng)60～70 cm?；ㄇo頂部有上尖下粗的總苞，總苞內(nèi)有花序，總苞和花序部分總稱為薹苞，花梗部分稱為薹梗。蒜薹鮮脆細(xì)嫩，味道鮮美，是一種優(yōu)質(zhì)高檔蔬菜，其所含營(yíng)養(yǎng)成分較蒜頭更高[1～3]。

果實(shí)采后需要經(jīng)過運(yùn)輸，機(jī)械損傷主要發(fā)生在從果園到市場(chǎng)的運(yùn)輸過程中，運(yùn)輸過程中的振動(dòng)是造成 果蔬機(jī)械損傷的主要原因[4～6]。運(yùn)輸過程中的振動(dòng)脅迫產(chǎn)生的逆境會(huì)導(dǎo)致貨物產(chǎn)生損傷，甚至腐爛，促使其貨架期縮短，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者[7]對(duì)于水果振動(dòng)損傷的研究多以利用振動(dòng)模型裝置的手段為主，即將果蔬樣品置于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，通過對(duì)相關(guān)振動(dòng)參數(shù)(例如，振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率和振幅等)的設(shè)置來進(jìn)行研究。

目前，對(duì)于振動(dòng)造成果蔬品質(zhì)下降的研究已有很多?？稻S民等[8]研究了振動(dòng)加速度和振動(dòng)頻率對(duì)梨的影響，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)加速度越大而振動(dòng)頻率越小對(duì)梨的損傷越大；李正國(guó)等[9]研究發(fā)現(xiàn)，隨著振動(dòng)強(qiáng)度增加，獼猴桃常溫貯藏條件下果實(shí)軟化速度加快，細(xì)胞膜完整性和細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞程度增加，導(dǎo)致其衰老進(jìn)程加速；曾媛媛等[10]研究了不同等級(jí)道路運(yùn)輸?shù)恼駝?dòng)對(duì)哈密瓜品質(zhì)的影響機(jī)理，發(fā)現(xiàn)三級(jí)公路及二級(jí)公路較高速公路和一級(jí)公路的模擬運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)哈密瓜品質(zhì)的影響更為顯著，振動(dòng)加劇了其活性氧代謝進(jìn)程，加速了膜質(zhì)氧化進(jìn)程。但是，振動(dòng)頻率對(duì)蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化影響的研究未見報(bào)道，因此本文以蒜薹為材料，通過設(shè)計(jì)不同的振動(dòng)處理方式，研究振動(dòng)對(duì)蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化影響，以期尋找降低蒜薹因運(yùn)輸振動(dòng)造成經(jīng)濟(jì)損失的方法提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮蒜薹采購(gòu)自河南中牟，當(dāng)天運(yùn)輸至天津，入冷庫(kù)備用。選擇成熟度適宜、薹條均勻、無(wú)機(jī)械損傷和無(wú)老化的蒜薹進(jìn)行試驗(yàn)。

PVC保鮮袋，由國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心提供，大小 26.5 cm×23.5 cm，厚度 25 μm。

磷酸氫二鉀（分析純），天津市北辰區(qū)榮宏化工廠；磷酸二氫鉀（分析純），天津市北辰區(qū)榮宏化工廠；硫代巴比妥酸（分析純），天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠；愈創(chuàng)木酚（分析純），天津市海信化工有限公司；過氧化氫（30%）（分析純），天津政成化學(xué)制品有限公司；石英砂（化學(xué)純），天津市瑞金特化學(xué)品有限公司；三氯乙酸（分析純），天津市富宇精細(xì)化工有限公司；氮藍(lán)四唑（生物試劑），Ruibio；核黃素（生物試劑），Ruibio。

1.2 儀器與設(shè)備

ZD-500CB-X-Z型電磁振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)；PA S/L型氣體檢測(cè)儀，德國(guó)WITT GASETECHNIK公司；FHR-5型果實(shí)硬度計(jì)，日本竹村電機(jī)制作所；MP522型精密PH/電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x，上海三信儀表廠；TU-1810型紫外分光光度計(jì)，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；TGL-16M臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司；MHP-250型智能霉菌培養(yǎng)箱，上海鴻都電子科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

按每組500 g對(duì)蒜薹進(jìn)行分組，并按表1所示方法將蒜薹進(jìn)行各種不同的振動(dòng)處理，所有振動(dòng)處理上下方向加速度為 4.9 m/s2，左右方向 1.96 m/s2，前后方向 1.96 m/s2，振幅為 2.8 cm。

表1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)Table 1 Design of test scheme

處理結(jié)束后，將蒜薹放置于 20 ℃恒溫設(shè)備中貯藏，每4 d測(cè)定一次指標(biāo)，測(cè)定蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)變化。

1.3.2 指標(biāo)檢測(cè)

呼吸速率測(cè)定：參考周然等[11]的方法，取適量蒜薹置于密閉玻璃罐，并存放于室溫（20 ℃）下4 h，再用氣體分析測(cè)定儀測(cè)定罐內(nèi)CO2含量變化。

可溶性固形物含量測(cè)定：采用數(shù)顯式糖度儀測(cè)定。

細(xì)胞膜通透性測(cè)定：參考 Zhou等[12]的方法，采用電導(dǎo)率法進(jìn)行測(cè)定。

過氧化物酶(POD)活性測(cè)定：采用愈創(chuàng)木酚法[13]進(jìn)行測(cè)定。

過氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定：采用分光光度法[14]進(jìn)行測(cè)定。

超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定：采用氮藍(lán)四唑[14]法進(jìn)行測(cè)定。

丙二醛：參考Wang等[15]的方法，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法

采用SPSS 17.0軟件的one-way ANOVA對(duì)重復(fù)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹呼吸速率的影響

呼吸強(qiáng)度是用來衡量呼吸作用強(qiáng)弱的一個(gè)指標(biāo)，是評(píng)價(jià)新鮮果蔬貯藏壽命的一個(gè)重要標(biāo)志，是果蔬最主要的生理特性。呼吸強(qiáng)度越大，生命周期越短；呼吸強(qiáng)度越小，生命周期越長(zhǎng)，呼吸速率上升是果實(shí)對(duì)脅迫的應(yīng)激反應(yīng)，增強(qiáng)自身呼吸速率以抵抗外界逆境條件[16]。如圖1所示，貯藏前期蒜薹呼吸速率逐漸上升，第8 d達(dá)到呼吸峰值，而經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹呼吸速率遠(yuǎn)高于對(duì)照組，這與其他學(xué)者用桃子[17]、楊梅[18]和獼猴桃[19]等的試驗(yàn)結(jié)果一致。其中，與對(duì)照組和處理組1相比，處理組2和處理組3呼吸速率明顯上升，第8 d時(shí)，處理組2和處理組3呼吸速率分別為對(duì)照組的1.80倍和2.03倍。之后呼吸速率回落，其中振動(dòng)處理組呼吸速率始終高于對(duì)照組。呼吸速率過高會(huì)促進(jìn)活性氧自由基生成，從而促進(jìn)細(xì)胞膜氧化，破壞細(xì)胞完整性，加速果實(shí)衰老[20]。而其中振動(dòng)處理組之間差異的原因在于其振動(dòng)強(qiáng)度不同，而振動(dòng)強(qiáng)度越大則對(duì)果實(shí)的損傷越大，振動(dòng)強(qiáng)度越大對(duì)果實(shí)的損傷越大[18]，使得蒜薹呼吸速率上升。

圖1 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹呼吸速率的影響Fig.1 The vibration treatment on respiration rate effects of garlic shoot

2.2 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹可溶性固形物含量的影響

圖2 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effects of vibration on garlic shoot soluble solids content

可溶性固形物含量能直接反應(yīng)果蔬的成熟程度和品質(zhì)狀況。果蔬采后由于自身消耗和淀粉酶活性等原因，可溶性固形物含量呈現(xiàn)上升或下降等不同趨勢(shì)。一般來說，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)體逐漸衰老，可溶性固形物含量都會(huì)降低[21]。如圖2所示，蒜薹貯藏期間可溶性固形物含量呈先上升后下降趨勢(shì)；與對(duì)照組相比，振動(dòng)處理組可溶性固形物含量低，且隨著振動(dòng)強(qiáng)度增加，可溶性固形物含量明顯降低。在貯藏至第16 d時(shí)，處理組1，處理組2和處理組3可溶性固形物含量分別為對(duì)照組的97.7%，95.4%和89.6%，說明振動(dòng)會(huì)加速蒜薹可溶性固形物含量的減少。

2.3 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹過氧化物酶(POD)活性的影響

圖3 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹過氧化物酶活性的影響Fig.3 Effect of vibration treatment on the peroxidase activity of garlic shoot

過氧化物酶(POD)是活性較高的適應(yīng)性酶，能夠反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的特性、體內(nèi)代謝狀況以及對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性。逆境脅迫能誘導(dǎo)植物組織中過氧化物酶活性升高，這是植物對(duì)所有逆境脅迫的共同響應(yīng)[22]。如圖3所示，在貯藏過程中，蒜薹過氧化物酶活性先上升后下降，與對(duì)照組相比，經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹過氧化物酶活性上升速度加快，在第8 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對(duì)照組的1.12倍，1.46倍和1.88倍，其中處理組2和處理組3顯著高于對(duì)照組，且差異顯著（p＜0.05），這是由于振動(dòng)處理促使蒜薹為抵御逆境而導(dǎo)致過氧化物酶活性升高，8 d后其活性降低，表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的適應(yīng)，這與應(yīng)鐵進(jìn)等[17]研究結(jié)果一致，其中振動(dòng)處理組過氧化物酶活性始終高于對(duì)照組，說明振動(dòng)處理促進(jìn)蒜薹過氧化物酶活性的升高，加快蒜薹品質(zhì)的劣變。

2.4 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

圖4 振動(dòng)處理對(duì)對(duì)蒜薹超氧化物歧化酶活性的影響Fig.4 Effect of vibration treatment on superoxide dismutase activity of garlic shoot

超氧化物歧化酶(SOD)在植物衰老過程中清除組織中的活性氧，維持活性氧的平衡，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，因而能延緩衰老；果實(shí)衰老時(shí) SOD活性下降，意味著體內(nèi)清除活性氧能力的下降[23]。由圖4所示，隨著貯藏時(shí)間的逐漸增加，超氧化物歧化酶也呈現(xiàn)出先逐漸上升然后緩慢下降的趨勢(shì)，其活性在第4 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對(duì)照組的1.02倍，1.04倍和1.07倍，其中各個(gè)試驗(yàn)組的 SOD活性顯著高于對(duì)照組，且差異顯著（p＜0.05），這說明振動(dòng)脅迫使得果蔬組織產(chǎn)生了一系列抵御外界逆境的應(yīng)激反應(yīng)，但是在貯藏后期，由于振動(dòng)損傷的進(jìn)一步加劇，果蔬細(xì)胞逐漸衰老，使得SOD的活性逐漸下降。在整個(gè)貯存的過程中，對(duì)照組的 SOD活性顯著低于各個(gè)振動(dòng)處理組，表明振動(dòng)脅迫使得 SOD的活性不斷上升，使得蒜薹的品質(zhì)在貯藏期間不斷惡化。

2.5 振動(dòng)處理對(duì)過氧化氫酶(CAT)活性的影響

過氧化氫酶(Catalase，CAT)廣泛存在于植物細(xì)胞，其功能是催化活性氧過氧化氫(H2O2)分解為 H2O和O2，防止或減輕 H2O2的直接或間接損害[23]。由圖 5可以看出，隨著貯藏時(shí)間的逐漸增加，過氧化氫酶呈現(xiàn)出先逐漸上升然后緩慢下降的趨勢(shì)，其活性在第4 d達(dá)到峰值，處理組1，處理組2和處理組3過氧化物酶活性分別為對(duì)照組的1.12倍，1.23倍和1.34倍，其中各個(gè)試驗(yàn)組的CAT活性顯著高于對(duì)照組，且差異顯著（p＜0.05），這說明振動(dòng)脅迫使得果蔬組織產(chǎn)生了一系列抵御外界逆境的應(yīng)激反應(yīng)，但是在貯藏后期，由于振動(dòng)損傷的進(jìn)一步加劇，蒜薹的細(xì)胞組織產(chǎn)生了大量的H2O2，對(duì)蒜薹的細(xì)胞組織造成了大量的破壞，使得CAT的活性逐漸下降。在整個(gè)貯存的過程中，對(duì)照組的CAT活性顯著低于各個(gè)振動(dòng)處理組，表明振動(dòng)脅迫使得CAT的活性不斷上升，并使得蒜薹的品質(zhì)在貯藏期間不斷衰老死亡。

2.6 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹丙二醛(MDA)含量的影響

丙二醛（Malondialdehyde，MDA）是植物衰老過程中由超氧自由基作用于植物體后引起膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，會(huì)造成植物體生物膜和大分子的損傷，常被用來評(píng)價(jià)脂質(zhì)過氧化程度和細(xì)胞膜系統(tǒng)受傷害的程度[16]。如圖6所示，在貯藏過程中，蒜薹的丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量逐漸增加。和對(duì)照組相比，經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹丙二醛含量上升速度加快，貯藏4 d以后，經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹丙二醛含量高于對(duì)照組。16 d時(shí)，處理組1，處理組2和處理組3丙二醛含量分別為對(duì)照組的1.02倍，1.04倍和1.07倍。上述結(jié)果表明經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹在貯藏過程中會(huì)產(chǎn)生了較多的丙二醛，說明振動(dòng)會(huì)加速蒜薹細(xì)胞膜系統(tǒng)損傷，導(dǎo)致蒜薹細(xì)胞膜發(fā)生了破裂。

2.7 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹相對(duì)電導(dǎo)率的影響

圖7 振動(dòng)處理對(duì)蒜薹相對(duì)電導(dǎo)率的影響Fig.7 The vibration effects on the relative conductivity of garlic

在貯藏過程中，受到傷害的首先是細(xì)胞膜系統(tǒng)。膜系統(tǒng)受到氧自由基攻擊后透性增加，造成離子外滲，因此常將相對(duì)電導(dǎo)率作為評(píng)價(jià)細(xì)胞膜完整性的指標(biāo)[23]。當(dāng)細(xì)胞膜完整性遭到破壞，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞破裂，破壞細(xì)胞的功能，致使水果衰老速度加快[20,26,27]。蒜薹相對(duì)電導(dǎo)率的上升說明貯藏期間蒜薹細(xì)胞膜完整性逐漸遭到破壞。如圖7所示，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，蒜薹的相對(duì)電導(dǎo)率逐漸增大，這是由于細(xì)胞膜自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)加快，從而導(dǎo)致相對(duì)電導(dǎo)率上升速度加快[27]。貯藏至16 d時(shí)，處理組1，處理組2和處理組3相對(duì)電導(dǎo)率分別為對(duì)照組的1.03倍，1.05倍和1.11倍，說明振動(dòng)處理對(duì)蒜薹細(xì)胞膜損傷嚴(yán)重，在貯藏后期，處理組3對(duì)蒜薹細(xì)胞膜損傷更嚴(yán)重(p＞0.05)。

3 結(jié)論

3.1 研究結(jié)果表明振動(dòng)處理使得蒜薹在貯藏期間的品質(zhì)不斷下降。其中，振動(dòng)最劇烈的處理組3在貯藏到第16 d時(shí)，相較于未經(jīng)振動(dòng)處理的蒜薹，呼吸速率上升了 2.03倍，可溶性固形物含量為對(duì)照組的89.66%，過氧化物酶含量上升了1.88倍，超氧化物歧化酶酶含量上升了 1.33倍，過氧化氫酶活性上升了1.88倍，丙二醛含量上升了1.07倍，電導(dǎo)率提高了1.09倍。研究還表明蒜薹對(duì)振動(dòng)處理影響的忍耐程度各不相同，其品質(zhì)下降的速度為：處理組 3＞處理組 2＞處理組1＞未處理組。其中，振動(dòng)幅度最大的處理組3使得蒜薹的品質(zhì)嚴(yán)重下降（p＜0.05）。

3.2 振動(dòng)處理使得蒜薹的貯藏品質(zhì)急劇下降。在貯藏期間，蒜薹的可溶性固形物呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)；蒜薹的呼吸速率、過氧化物酶、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)；細(xì)胞膜的通透性和MDA含量均呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。大量的研究表明[16～20]，振動(dòng)脅迫會(huì)使得果蔬的呼吸速率大幅度增加。

3.3 進(jìn)而導(dǎo)致自身體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被大量消耗用來抵御振動(dòng)脅迫對(duì)果蔬造成的損傷。振動(dòng)脅迫還會(huì)使得果蔬產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，從而引起果蔬體內(nèi)的防御機(jī)制做出一系列應(yīng)答，使得果蔬的過氧化物酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶的活性發(fā)生一系列的變化，進(jìn)而加劇了細(xì)胞膜的過氧化程度，導(dǎo)致其細(xì)胞膜完整性不斷遭到破壞，使得蒜薹相對(duì)電導(dǎo)率不斷升高，細(xì)胞加速衰老死亡。因此在安排運(yùn)輸路線時(shí)應(yīng)盡量減少在二級(jí)公路和三級(jí)公路上的運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)，以減少由于振動(dòng)造成的蒜薹品質(zhì)下降。