黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位品質(zhì)劣變及生理生化變化

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(1.安徽師范大學環(huán)境科學與工程學院,安徽蕪湖 241003; 2.南京師范大學金陵女子學院,江蘇南京 210097; 3.南京農(nóng)業(yè)大學食品科學技術學院,江蘇南京 210095)

烏塌菜(Brassicacampesttrisssp.chinesis(L.)Makinovar. rosularis Tsen et Lee),又名烏菜、塌棵菜等,是不結球白菜的一個變種,為十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種的一個變種,起源于中國,在我國長江中下游地區(qū)栽培普遍[1]?！妒澄锉静荨分休d:“烏塌菜甘、平、無毒”,能“滑腸、疏肝、利五臟”。烏塌菜地方品種資源豐富,有黃心烏、黑心烏、寶塔烏、柴烏等百十個品種,其中黃心烏種植面積最廣,深受消費者歡迎[2]。黃心烏塌地而生,葉色外綠內(nèi)黃,心葉反卷呈黃色,形如盛開的菊花,因黃心烏生長季節(jié)氣候冷涼,極少用農(nóng)藥,擁有“無公害蔬菜”之美譽。

由于黃心烏種植地域的特異性,國外對它的研究報導較少。目前國內(nèi)研究主要集中在黃心烏的生物學特性[3]、栽培技術[4]、育種技術[5]等方面,取得了許多成果。而很少有報道關于黃心烏采后貯藏期間外觀、營養(yǎng)和生理生化的變化。

黃心烏采后呼吸旺盛,外葉逐漸變黃,內(nèi)葉出現(xiàn)深黃色斑點,導致外觀品質(zhì)迅速下降,極大地影響了黃心烏的食用和加工品質(zhì)。由于我國黃心烏生產(chǎn)管理模式還不成熟,缺乏配套的冷鏈輸送系統(tǒng),因此本文主要研究黃心烏采后20 ℃貯藏期間綠色的外葉、淡綠微黃的內(nèi)葉和白色的莖三個部位的品質(zhì)及生理生化變化規(guī)律,闡明黃心烏采后品質(zhì)劣變的生理生化基礎,為黃心烏生產(chǎn)貯運中控制其品質(zhì)劣變提供理論依據(jù)和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃心烏 采摘于安徽蕪湖北埂橋種植地,品種為南京綠領,黃心烏外層葉片綠色,內(nèi)層淺綠微黃,葉莖白色,挑選新鮮、無爛斑、無病蟲害、無機械損傷、個體大小和成熟度一致的黃心烏采摘,并保留2～3 cm根部,采后立即放入盛有冰塊的泡沫箱內(nèi),2 h內(nèi)運回實驗室;15 mm PE保鮮膜(65 cm×75 cm) 廣州家亮化工有限公司;乙醇、丙酮、石英砂、碳酸鈣、2,4-二硝基苯肼、十六烷基磺酸鈉、硫酸、草酸、氫氧化鈉、碳酸氫鈉、十二水磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、鄰苯二酚、對氨基苯磺酸、鹽酸羥胺、硫代巴比妥酸、二硫蘇糖醇、氮藍四唑、核黃素、愈創(chuàng)木酚 均為分析純(≥99.5%),蕪湖標科試驗器材有限公司;石英砂 ≥95%,蕪湖標科試驗器材有限公司。

752型紫外分光光度計 上海佑科儀器儀表有限公司;TGL-20 M型冷凍離心機 湘儀科學儀器廠;Minolta-CR 400色差儀 日本美能達公司;HSU-80手持式糖度儀、LHS-250 SC恒溫恒濕箱 上海精密儀器儀表有限公司;KW-1000 DC恒溫水浴鍋 江蘇金壇市億通電子有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品前處理 將黃心烏用保鮮袋按每袋6～8顆裝,共重復裝15袋,每袋約1200 g左右,挽口(保鮮膜挽口可以抑制蒸騰,在一定程度上降低呼吸,而封口勢必會造成無氧呼吸),置于(20±2) ℃,相對濕度為75%的恒溫恒濕箱內(nèi)貯藏,每天測定相關指標。

固定3個裝有黃心烏的保鮮袋用來測定外觀指標(色澤、黃化指數(shù)、腐爛指數(shù)和外觀指數(shù))和呼吸速率,另外12袋用來測定黃心烏品質(zhì)和生理指標。從12個保鮮袋中分別隨機挑選1顆(200 g左右),然后按照綠色的外葉、淡綠微黃的內(nèi)葉、白色的莖3個部位分別取樣,靠近黃心烏菜心向外數(shù)第1、2層的黃色葉子為內(nèi)葉,以黃心烏向內(nèi)數(shù)第2、3層的綠色葉子為外葉,葉片摘掉剩余的柄部混合為莖。

1.2.2 黃心烏貯藏期間品質(zhì)和生理生化指標測定方法

1.2.2.1 色差 用CIELab表色系統(tǒng)測定樣品的L*(明度,反映色澤的明度,從 0～100 變化,0 代表黑色,100 代表白色),色澤角H值(H=180,綠色;H=90,黃色)。測定時每個葉片或莖分別選取頂部和周邊4點,選取20個葉片或莖。

1.2.2.2 葉綠素含量 葉綠素的測定參考Song[6]的方法。稱取樣品0.5 g于研缽中,加石英砂、碳酸鈣粉及95%乙醇5 mL研磨,用95%乙醇定容到10 mL,高速冷凍離心(4 ℃、12000 r/min)10 min后取上清液,在665、649 nm處測吸光度。

1.2.2.3 黃化指數(shù) 黃化指數(shù)的測定參考Song[6]的方法。根據(jù)葉片黃化面積占總葉面積的百分率(黃化面積率)對葉片分級。0級,黃化面積率為0;1級,黃化面積率≤ 5%;2級,5%<黃化面積率≤ 10%;3級,10%<黃化面積率≤ 25%;4級,25%<黃化面積率≤ 50%;5級,黃化面積率> 50%。計算見下列公式:

黃化指數(shù)(%)=[∑(黃化級別×對應級別葉片個數(shù))]/(總葉片個數(shù)×最高黃化級別)×100

1.2.2.4 腐爛指數(shù) 腐爛指數(shù)的測定參考Song[6]的方法。根據(jù)葉片腐爛面積占總葉面積的百分率(腐爛面積率)對葉片分級。0級,無腐爛出現(xiàn);1級,腐爛面積<25%;2級,25%<腐爛面積≤ 50%;3級,腐爛面積> 50%。計算見下列公式:

腐爛指數(shù)(%)=[∑(腐爛級別×對應級別葉片個數(shù))]/(總葉片個數(shù)×最高腐爛級別)×100

1.2.2.5 失重率 采用稱量法進行測定,計算見下列公式:

失重率(%)=(樣品貯藏前重量-試驗測定重量)/樣品貯藏前重量×100

1.2.2.6 外觀指數(shù) 根據(jù)Li等[7]制定的感官評價標準,結合黃心烏的特點,制定感官評價表(表1)。采用7分制(1分極端不好;2分非常不好;3分不好;4分一般;5分好;6分非常好;7分極端好),挑選培訓過的20名評價員對不同組別、不同貯藏時間的黃心烏進行評分,取其平均值。

表1 黃心烏感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of yellow heart cabbage

1.2.2.7 主要營養(yǎng)成分的測定 可溶性糖含量(TSS)參考吳雪俊[8]的方法。

VC含量采用2,4-二硝基苯肼法測定(GB/T 5009.86-2003 蔬菜、水果及其制品中總抗壞血酸的測定)。

可溶性蛋白質(zhì)含量采用 GB5009.5-2010測定。

纖維素含量采用酸性洗滌法測定[9]。稱取樣品5.0 g,加入100 mL的十六烷基三甲基溴化銨酸性洗滌劑100 ℃回流1.0 h,趁熱過濾,熱蒸餾水(95～100 ℃)洗滌三次,再用丙酮洗三次,于100 ℃烘干,稱重。計算出每100 g鮮重的樣品所含纖維素的克數(shù)。計算見下列公式:

纖維素(%)=(樣品重量-洗滌后烘干至恒重的樣品重量)/樣品重量×100

1.2.2.8 呼吸速率 參考Song[6]的方法。吸取0.4 mol/L NaOH溶液20 mL于培養(yǎng)皿中,立即放入干燥器中,把黃心烏樣品放在隔架上,密閉1 h后取出培養(yǎng)皿,將培養(yǎng)皿中的NaOH用漏斗小心地移入250 mL三角瓶中,用重蒸餾水沖洗培養(yǎng)皿3～4次,再加入飽和BaCl2溶液5 mL和酚酞2滴,用0.100 mol/L草酸滴定至終點,以不放樣品的空白組為對照,采用相同的步驟滴定。計算見下列公式:

呼吸速率(CO2mg kg-1·h-1)=[(樣品消耗草酸的體積-空白消耗草酸的體積)×草酸的摩爾濃度×44]/(樣品重量×測定時間)

稱取黃心烏2.0 g于碾缽中,加入5%三氯乙酸(TCA)5.0 mL,在冰浴上研磨勻漿,轉移至離心管3000 r/min,4 ℃離心10 min。取上清液2 mL,加0.67%硫代巴比妥酸(TBA)2.0 mL,混勻后于100 ℃水浴30 min,冷卻后,4 ℃再次離心10 min(3000 r/min),棄去沉淀,分別測定上清液在450、532、600 nm處的消光值,計算出MDA的含量。計算見下列公式:

MDA濃度(μmol·L-1)=6.45(A532-A600)-0.56A450

MDA含量(μmol·g-1)=(MDA濃度×提取液總體積)/(測定用樣品液體積×樣品質(zhì)量×1000)

1.2.2.10 抗氧化酶活性的測定 過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的測定參考Luo[9]方法。POD以愈創(chuàng)木酚法進行測定,以每分鐘在470 nm處的吸光度變化0.01為1個活力單位;SOD活性以抑制NBT光還原50%為1個酶活力單位;CAT以反應液每分鐘在240 nm處吸光值變化0.001為1個酶活力單位。酶活的結果表示為U·min-1·g-1FW。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗每個處理均重復三次,并使用統(tǒng)計軟件SPSS 18.0及Excel進行顯著性和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 黃心烏貯藏期間不同部位色澤、葉綠素含量和黃化指數(shù)的變化

南京綠領黃心烏外層葉片綠色,內(nèi)層葉片淺綠微黃,莖白色,因此本試驗選擇色澤角H值表示貯藏期間葉片由綠色向黃色的轉變程度,L*表示白色莖的變化情況。由圖1(a)可知,隨著貯藏時間的延長,黃心烏葉片H值不斷下降,貯藏至第5 d時,外葉組和內(nèi)葉組的H值分別下降5.1%、2.9%,表明黃心烏采后外葉和內(nèi)葉的色澤都有黃化趨勢。Xu等[10]對青花菜的研究結果同樣表明,采后青花菜色澤H值不斷下降,黃化現(xiàn)象加重。從圖1(b)可以看出,莖的L*值在貯藏期間不斷下降,這也說明了黃心烏采后莖逐漸由亮白色轉變成灰白色。

圖1 黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位色澤H值(a)、明度L*值(b)、葉綠素含量(c)和黃化指數(shù)(d)的變化Fig.1 H value(a),L* value(b),chlorophyll content(c)and etiolation index(d) change in different parts of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

葉綠素是構成綠色蔬菜葉片顏色的主要色素。圖1(c)顯示,黃心烏外葉和內(nèi)葉的葉綠素含量都不是十分高,外葉為99.46 mg/100 g,內(nèi)葉僅為38.45 mg/100 g,低于空心菜(197.37 mg/100 g)[11]、菠菜(152.21 mg/100 g)[12]的葉綠素含量,貯藏期間外葉和內(nèi)葉的葉綠素持續(xù)下降。黃心烏莖的葉綠素含量較低,剛采摘的葉綠素含量僅有0.6 mg/100 g,貯藏前2 d不斷下降,之后稍有增加,可能是貯藏后期莖中有新的葉綠素合成。

圖1(d)顯示,外葉在貯藏第2 d出現(xiàn)較為明顯的黃化現(xiàn)象,貯藏結束時個別外葉整片黃化;內(nèi)葉在3 d后出現(xiàn)黃化斑點,且斑點數(shù)量和面積逐漸增多,這與實驗中觀察到的現(xiàn)象一致。表明黃心烏的綠色外葉和淺綠微黃內(nèi)葉在貯藏期間都存在黃化現(xiàn)象,且隨著貯藏時間的延長,外葉和內(nèi)葉的黃化指數(shù)都大幅度上升。

2.2 黃心烏貯藏期間不同部位腐爛指數(shù)的變化

腐爛指數(shù)是衡量蔬菜腐爛程度的重要指標。由圖2可知,黃心烏外葉在貯藏第3 d時最先出現(xiàn)局部小面積的腐爛,內(nèi)葉和莖在第4 d開始腐敗;貯藏結束時黃心烏外葉組、內(nèi)葉組和莖組的腐爛指數(shù)分別達到36.9%、27.8%、18.5%。外葉組的腐爛指數(shù)在整個貯藏過程中是最大的,原因可能是外葉位于黃心烏的最外部,且葉片舒展,受到微生物的浸染的面積最大;內(nèi)葉腐爛指數(shù)相對較低,可能與其處在黃心烏菜的內(nèi)部,機械外傷較少有關,也可能是由于內(nèi)葉組織的自身免疫能力強于其他部位。

圖2 黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位腐爛指數(shù)的變化Fig.2 Decay index change in different parts of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

2.3 黃心烏貯藏期間失重率和外觀指數(shù)的變化

新鮮蔬菜失重率達到 3%～5%就可導致萎蔫,失去新鮮狀態(tài)[14]。圖3(a)顯示,貯藏期間黃心烏失重率不斷上升,前2 d上升速率較緩,2 d后水分散失猛增,在貯藏第4 d時黃心烏水分損失達到5.03%,超過了5%的公認水平,葉片出現(xiàn)輕微的萎蔫。貯藏5 d后水分損失達到6.79%,黃心烏出現(xiàn)較明顯萎蔫現(xiàn)象,食用品質(zhì)急劇下降。

感官評分是反映蔬菜品質(zhì)變化最直觀的指標。由圖3(b)可知,隨著貯藏時間的延長,黃心烏的感官品質(zhì)逐漸下降。貯藏第3 d,黃心烏的葉片和莖已出現(xiàn)黃化和腐爛現(xiàn)象,感官評分為5.0,感官品質(zhì)尚好;第4 d,黃心烏感官評分為4.1,仍具有商品價值。貯藏結束時,黃心烏個別葉片出現(xiàn)面積較大的黃化和腐爛現(xiàn)象,感官評分為3.12,已超過消費者可接受的程度,喪失商品價值,但尚有食用的價值,此時的外葉和內(nèi)葉的黃化指數(shù)分別為35%,15%;外葉、內(nèi)葉和莖的腐爛指數(shù)分別為20%、15%、12%。

圖3 黃心烏20 ℃貯藏期間失重率(a)和外觀指數(shù)(b)的變化Fig.3 Weight loss(a)and appearance index(b)change of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

黃心烏外觀指數(shù)和失重率存在負相關關系(外葉r=-0.9062**,內(nèi)葉r=-0.8573**,莖r=-0.9792**,p<0.05),說明水分散失對黃心烏外觀品質(zhì)有顯著影響。

2.4 黃心烏貯藏期間不同部位可溶性糖、VC、可溶性蛋白質(zhì)和纖維素含量的變化

可溶性糖、蛋白質(zhì)和VC都是黃心烏菜內(nèi)的重要營養(yǎng)成分,它們的變化可以反映黃心烏貯藏效果的優(yōu)劣及其衰老的程度。

從表2可知,黃心烏剛采摘時葉片的可溶性糖含量較高(外葉8.16%,內(nèi)葉10%),與周玉麗對烏塌菜不同品種可溶性糖含量的研究結果一致[15]。黃心烏TSS含量貯藏前2 d持續(xù)上升,之后迅速下降,第2 d達到最高值。貯藏前期TSS含量上升可能是一部分總糖水解成了可溶性糖,而后期TSS含量快速下降可能是呼吸消耗速率大于分解速率所致。貯藏期間內(nèi)葉的TSS含量始終最高,外葉次之,莖含量最低。黃心烏貯藏過程中VC和蛋白質(zhì)持續(xù)下降,其中內(nèi)葉的VC和可溶性蛋白質(zhì)含量始終最高,外葉組次之,莖組最低,組間差異顯著(p<0.05)。由于VC具有一定的抗氧化性質(zhì),能清除組織內(nèi)的自由基,這可能也是內(nèi)葉能夠更好地維持其新鮮品質(zhì)的原因之一。王玉嬋等[16]的研究表明,白子菜葉中的營養(yǎng)價值和藥用成分遠大于根和莖。張德雙等[17]發(fā)現(xiàn)不同白菜葉片中,軟葉和莖的營養(yǎng)成分由外向內(nèi)逐漸增加;同一葉片中,軟葉的營養(yǎng)價值高于莖。本實驗表明,剛收獲時黃心烏主要營養(yǎng)成分的含量十分豐富,大于菠菜[18]、青菜[19]、油菜[19]等一般的深綠色葉菜類,其中葉片的營養(yǎng)價值較高,尤其是內(nèi)葉,莖的營養(yǎng)價值較低。貯藏期間,黃心烏營養(yǎng)物質(zhì)逐漸下降(TSS先增加后下降),其中內(nèi)葉營養(yǎng)保存率大于外葉。

表2 黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位TSS、VC、可溶性蛋白質(zhì)和纖維素含量的變化Table 2 TSS,VC,soluble protein and cellulose content change in different parts of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

纖維素是細胞壁的重要組成物質(zhì),直接影響著黃心烏的口感,其含量變化也是黃心烏菜的重要感官品質(zhì)之一。由表2可知,黃心烏葉片和莖的初始纖維素含量都較低,低于薺菜[20]。貯藏期間不同部位的纖維素均呈現(xiàn)上升趨勢,貯藏結束時外葉纖維素含量最高,莖最低,外葉、內(nèi)葉和莖的纖維素含量比入貯時分別增加了84.1%、70.3%、64.2%,表明黃心烏采后各部位有明顯的纖維素增加情況發(fā)生。這一方面可能來源于新的纖維素的合成,部分原因與水分損失有關,因為黃心烏不同部位的纖維素含量與水分損失變化的統(tǒng)計分析結果顯示兩者的相關性外葉組r=0.9771,內(nèi)葉組r=0.9841,莖組r=0.9922,均達到了極顯著的水平,表明這一可能性的存在,該結論與李延清等[21]對溧陽白芹的研究結果相似。

2.5 黃心烏貯藏期間呼吸速率的變化

呼吸強度是衡量植物組織代謝速度的重要指標,呼吸強度大,則組織衰老的快。圖4顯示,黃心烏剛采后的呼吸速率為28.47 mg CO2·kg-1·h-1,低于矮箕青菜(呼吸速率為120 mg CO2·kg-1·h-1)[20]、菠菜(呼吸速率為281.97 mg CO2·kg-1·h-1)[22]等葉菜類。

圖4 黃心烏20 ℃貯藏期間呼吸速率的變化Fig.4 Respiratory rate change of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

從圖4還可知,黃心烏的呼吸強度在采后衰老過程中呈現(xiàn)躍變型變化,貯藏前2 d快速上升,第2 d達到呼吸速率的峰值,之后呼吸速率又開始下降。呼吸的大幅度增加可作為衰老開始的標志,提示黃心烏(20±2) ℃下貯藏2 d后進入快速衰老期,2 d后呼吸速率的下降可能與呼吸底物的過度消耗有關。黃心烏黃化指數(shù)和失重率的快速上升以及可溶性固形物、VC營養(yǎng)物質(zhì)的急劇下降,出現(xiàn)的時間(貯藏2 d后)正好在呼吸高峰出現(xiàn)之后。

2.6 黃心烏貯藏期間不同部位超氧陰離子產(chǎn)生速率和丙二醛(MDA)含量的變化

圖5 黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位超氧陰離子產(chǎn)生速率(a)和丙二醛含量(b)的變化Fig.5 Superoxide anion radical production rate(a) and malondialdehyde content(b)change in different parts of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

2.7 黃心烏貯藏期間不同部位POD、SOD和CAT酶活的變化

圖6 黃心烏20 ℃貯藏期間不同部位POD(a)、SOD(a)和CAT(b)的變化Fig.6 POD activity(a),SOD activity(b)and CAT activity(b)change in different parts of yellow heart cabbage during storage at 20 ℃

黃心烏SOD活性貯藏期間先上升后下降,第3 d時達到最大值,CAT活力在貯藏期間不斷下降。比較不同部位的酶活發(fā)現(xiàn),貯藏期間外葉組的SOD和CAT活力始終高于內(nèi)葉組和莖組,差異達到顯著水平(p<0.05),莖組活力在整個貯藏期間變化幅度不大且始終保持較低水平。原因可能是貯藏前期外葉組自由基的大量產(chǎn)生(如圖5)刺激了SOD和CAT活性,使得其活力在各部位中最高,該結論與姚亞明等[25]對黃花菜酶活變化的分析結果一致。莖的抗氧化酶活性在整個貯藏期間都比葉片低,這可能是由于莖產(chǎn)生的自由基數(shù)量低于葉片(因此誘發(fā)的抗氧化酶活性也較低)。以上表明,黃心烏采后外葉衰老得最快,內(nèi)葉次之,莖衰老最慢。

3 結論

黃心烏在20 ℃,相對濕度為75%條件下貯藏4 d即喪失商品價值,易出現(xiàn)失水、褪綠黃化、腐爛和質(zhì)地老化現(xiàn)象,貯藏期間葉片色澤H值和葉綠素含量不斷下降,失重率、黃化指數(shù)、腐爛率和纖維素含量不斷增大,其中外葉的外觀品質(zhì)下降最快,內(nèi)葉次之,莖最慢。

相關性表明,黃心烏葉片色澤H值大小和葉綠素含量存在極顯著的正相關關系(外葉r=0.9348**,內(nèi)葉r=0.9596**,p<0.05),黃化指數(shù)大小和葉綠素含量存在極顯著的負相關關系(外葉r=-0.9614**,內(nèi)葉r=-0.9347**,p<0.05),表明葉綠素降解與黃心烏采后葉片黃化顯著相關。黃心烏外觀指數(shù)和失重率存在負相關關系(外葉r=-0.9062**,內(nèi)葉r=-0.8573**,莖r=-0.9792**,p<0.05),黃心烏纖維素含量和失重率存在顯著正相關關系(外葉r=0.9771,內(nèi)葉r=0.9841,莖r=0.9922,p<0.05),提示水分散失對黃心烏外觀品質(zhì)和組織老化有顯著影響。

黃心烏主要營養(yǎng)成分(可溶性糖、可溶性蛋白、VC)的含量十分豐富,其中葉片的營養(yǎng)價值較高,特別是內(nèi)葉。貯藏期間主要營養(yǎng)成分逐漸下降(TSS先增加后下降),其中內(nèi)葉的營養(yǎng)保存率大于外葉,莖的營養(yǎng)含量低且貯期變化不明顯。