采用真空預冷處理提升西蘭花貯藏品質

趙維琦，孟贊，董斌，蘭艷麗，陳安鏡，李晨，趙伯濤，李鋒*

1(山東農業(yè)大學 食品科學與工程學院，山東 泰安，271018) 2(南京野生植物綜合利用研究院，江蘇 南京，211111)

西蘭花(BrassicaoleraceaL. var.italica)屬于十字花科蕓薹屬甘藍種變種青花菜亞種雙子葉植物[1]?；ɡ俳M織是西蘭花的主要食用部分，富含蛋白質、脂質、碳水化合物、維生素及鈣、鎂、磷、鉀等礦物元素，營養(yǎng)價值較高，享有“蔬菜皇冠”的美譽[2]。西蘭花也是我國蔬菜的主栽品種之一，在中部、北部(浙江、江蘇、山東等省份)以及南方(福建、云南等)地區(qū)廣泛種植，栽培面積超過30萬畝[1]。然而，西蘭花是呼吸躍變型果蔬[3]，采收后極易劣變，在常溫下貯藏2～3 d，就會發(fā)生花蕾黃化褐變、失水萎蔫、花球松散脫落、營養(yǎng)品質下降等現(xiàn)象[4]，嚴重影響其食用品質和商品價值。因此，開發(fā)有效、經濟、綠色的采后貯藏技術對于降低西蘭花的采后損失和推動產業(yè)發(fā)展具有重要意義。目前，西蘭花的保鮮技術主要有低溫貯藏、氣調貯藏、熱處理、UV-C輻照、靜電物化、化學保鮮劑處理等[5-7]。

真空預冷技術是通過在真空條件下快速蒸發(fā)果蔬表面和組織內水分帶走大量汽化潛熱而降低果蔬溫度的預冷方式[8]。相比于傳統(tǒng)的降溫技術，它具有冷卻速率快、冷卻均勻、高效等優(yōu)點[9]，因而已成為果蔬田間采收后降低田間熱、快速抑制呼吸強度的重要工序。目前，真空預冷技術應用于自由水含量較高且比表面積較大的葉菜(如萵筍葉、生菜、卷心菜等)及水果(草莓、火龍果、蟠桃等)，取得了較好的效果[10-11]。很多學者也探討了真空預冷技術在提高西蘭花貯藏品質方面的作用，例如，錢驊等[12]研究了不同補水率和預冷終溫處理條件對西蘭花貯藏品質的影響，發(fā)現(xiàn)補水量顯著影響真空預冷時間和樣品失水量，有利于保持貯藏期間西蘭花的Vc、可滴定酸含量和感觀品質。劉芬等[13]通過測定呼吸速率、乙烯釋放量、葉綠素和Vc等指標，發(fā)現(xiàn)真空預冷處理具有延緩西蘭花衰老的作用。真空預冷壓力是影響果蔬真空預冷效果的重要因素，會顯著影響果蔬的預冷時間和品質，但是，不同真空預冷壓力對西蘭花預冷效果影響的研究報道較少。本研究以西蘭花為試驗材料，探討了不同真空預冷壓力處理對西蘭花貯藏品質的影響，以期為真空預冷技術在西蘭花貯藏過程中的應用提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

西蘭花，品種為“蔓陀綠”，購于山東農業(yè)大學農場。

D-(+)-葡萄糖(純度≥99.5%)、牛血清白蛋白(≥98%)、2,6-二氯靛酚鈉(≥98%)、3,4,5-三羥基苯甲酸(≥99%)，美國Sigma-Aldrich公司；考馬斯亮藍G250、茚三酮(98%)，北京索萊寶科技有限公司；多酚氧化酶(PPO)測試盒和過氧化物酶(POD)測定試劑盒，南京建成生物工程研究所；抗壞血酸、丙酮、醋酸、KCl、NaCl、無水乙醇等(分析純)，上海國藥集團化學試劑公司。

1.2 儀器與設備

果蔬真空預冷機，與企業(yè)聯(lián)合自制；ME204E電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；A11分析研磨機，德國IKA儀器設備有限公司；TAXTplus物理特性測試儀，英國Stable Mirosystems儀器有限公司；SPECTRA MAX plus酶標儀，美國Molecular Devices公司；YT-GX10 果蔬呼吸速率測定儀，山東云唐智能科技有限公司；5415R 冷凍離心機，德國Eppendorf儀器公司；PHS-3C 酸度計，上海雷磁儀器廠；HHS數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇金壇市醫(yī)療器械廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品分組及處理

新鮮西蘭花于早上8點采收，選取花球直徑16 cm左右、花球致密、無病蟲害和機械損傷的鮮綠色西蘭花用作實驗樣品，保留花球下部花莖6 cm，采收后1 h內運回實驗室。

實驗前，將花球切割成直徑3～4 cm的小球，稱重，每組2 kg，置于真空預冷專用的透氣包裹筐內。實驗分為CK組、不同真空預冷壓力組(600、800、1 200 Pa)。真空預冷實驗參數(shù)為：預冷終壓力分別為600、800、1 200 Pa，預冷終溫5 ℃，噴水量為西蘭花質量的3%；CK組不做任何處理。樣品處理完畢后，將西蘭花放入0.03 mm厚PE保鮮袋中，然后置于4 ℃標準冷庫中貯藏，分別于0、3、6、9、12、15 d采樣。樣品立即用液氮進行冷凍，置于IKA分析研磨機上研磨，粉碎后的樣品置于-80 ℃保存、備用。實驗過程中，每個處理組設3個重復。

1.3.2 感官品質的測定

參照牟其云等[14]報道的方法并稍作修改，挑選12名有感官品評相關經驗的人員，采用表1感官評分標準，對貯藏過程中西蘭花的感官品質進行評價，按9分制進行評分，記錄樣品得分情況。

表1 西蘭花感官評分標準Table 1 Sensory scoring standard of broccoli

1.3.3 呼吸速率的測定

采用植物呼吸測定儀測定。

1.3.4 總糖含量測定

蒽酮比色法[15]。

1.3.5 可溶性蛋白質含量測定

采用Bradford法[16]，使用牛血清白蛋白作標準曲線。

1.3.6 游離氨基酸含量測定

采用茚三酮比色法[16]。

1.3.7 Vc含量的測定

參照國標《GB6195—86 2,6-二氯靛酚滴定法》方法測定Vc含量。

1.3.8 多酚氧化酶(PPO)活力的測定

準確稱取0.1 g粉碎后的西蘭花組織，按照1∶5(g∶mL)的比例加入生理鹽水，于冰水浴條件下進行勻漿，然后于3 000×g離心10 min，取上清液即為粗酶液。采用商業(yè)化的多酚氧化酶試劑盒測定PPO活力。37 ℃條件下組織蛋白每分鐘催化產生1 μg底物的酶量定義為1個酶活力單位(U/g protein)。

1.3.9 過氧化物酶(POD)活力的測定

粗酶液制備方法同1.3.8部分。采用過氧化物酶試劑盒測定POD活力。37 ℃條件下組織蛋白每分鐘催化產生1 μg底物的酶量定義為1個酶活力單位(U/g protein)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

本試驗中每組樣品至少含9朵西蘭花球，每次測定重復3次，結果表示為平均值±標準差。采用SigmaPlot 14.0繪圖軟件作圖，使用統(tǒng)計軟件SPSS(美國SPSS Inc.)計算不同處理之間的差異顯著性(Duncan法，置信區(qū)間95%)。

2 結果與分析

2.1 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中感官品質的影響

西蘭花屬于呼吸躍變型蔬菜，采后代謝活動仍然十分旺盛，導致其在貯藏期間極易發(fā)生花球變軟、黃化褐變、花球松散萎蔫、腐爛等外觀劣變[16]。因此，首先從色澤、腐爛程度和組織狀態(tài)方面，對真空預冷壓力處理后西蘭花在貯藏過程中的感官品質進行了評價。如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，CK組及各真空預冷處理組樣品的感官得分均呈現(xiàn)下降趨勢。在貯藏前期(0～6 d)，各處理組樣品的感官得分無明顯差別(P>0.05)；在貯藏中后期(9～15 d)，CK組樣品的感官品質下降較快，而各真空預冷組下降相對緩慢；在貯藏末期(15 d)，CK組樣品黃化褐變較為嚴重，花球萎蔫、脫落，基本失去商品價值；真空預冷處理組少部分花球變黃，大部分顏色仍然保持綠色，切口出現(xiàn)局部褐變。不同預冷壓力處理組之間樣品的感官得分無顯著差異(P>0.05)。美國USDA建議西蘭花的貯藏保鮮期為10～14 d，與當前結果基本一致[17]。

圖1 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中感官品質的影響Fig.1 Effect of vacuum precooling on sensory scores of broccoli during storage at 4 ℃

2.2 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中呼吸速率的影響

采后果蔬的呼吸強度是衡量其耐貯性的重要指標。呼吸強度越高，其營養(yǎng)物質消耗越快，耐貯性越差。由圖2可知，經不同真空預冷壓力處理后，西蘭花呼吸速率從90.05 mg CO2/(kg·h)下降到78.50 mg CO2/(kg·h) (600 Pa組)、75.50 mg CO2/(kg·h)(800 Pa組)和69.51 mg CO2/(kg·h) (1 200 Pa組)，表明真空預冷處理可通過快速去除西蘭花的田間熱量有效降低其呼吸速率。

圖2 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中呼吸速率的影響Fig.2 Effect of vacuum precooling on respiration rate of broccoli during storage at 4 ℃

在4 ℃貯藏期間，CK組呼吸強度在第3天達到峰值，隨后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢；真空預冷處理有效延緩了呼吸峰值的到來，最大呼吸強度出現(xiàn)在第6天，隨后也呈現(xiàn)緩慢下降趨勢；整個貯藏期間，真空預冷組的呼吸強度均低于CK組，3個不同真空壓力預冷組中，1 200 Pa預冷組的呼吸強度略低于其他兩組。

2.3 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中總糖含量的影響

如圖3所示，貯藏期間，各處理組的總糖含量均呈下降趨勢。特別是CK組，在貯藏前期(0～6 d)，總糖含量減少速率較快，而在貯藏中后期(6～15 d)，下降的速率逐漸變小直至平穩(wěn)，這主要是由于貯藏期間植物細胞代謝活動消耗碳水化合物所致。錢驊等[18]研究發(fā)現(xiàn)西蘭花貯藏4 d時，其呼吸強度達到峰值，隨后又逐漸下降。呼吸強度的強弱與樣品中總糖含量的變化基本一致。與CK組相比，真空預冷處理組可顯著保持樣品中總糖含量(P<0.05)，這或許與其對呼吸代謝相關酶的抑制作用有關[19]。但不同預冷壓力組之間差異不顯著(P>0.05)，表明預冷真空度對總糖含量影響較小。

圖3 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中總糖含量的影響Fig.3 Effect of vacuum precooling on total carbohydrate content of broccoli during storage at 4 ℃

2.4 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中可溶性蛋白含量的影響

隨著貯藏時間的延長，各組樣品中可溶性蛋白含量顯著下降(圖4)?？傮w來看，CK組樣品的可溶性蛋白含量低于各真空預冷處理組，經15 d貯藏后，其可溶性蛋白含量由5.23 mg/g FW下降為2.52 mg/g FW，減少了51.82%；各真空處理組中，貯藏過程中樣品可溶性蛋白含量由低到高依次為600 Pa<800 Pa<1200 Pa。在貯藏末期(15 d)，各真空預冷組可溶性蛋白含量分別為2.87、3.36和3.37 mg/g FW，均顯著高于CK組(P<0.05)。研究表明，果蔬中可溶性蛋白含量的變化主要是因為可溶性蛋白在貯藏過程中會發(fā)生變性、水解和細胞器中的蛋白會釋放出游離蛋白，其中，在貯藏過程中以前者為主，導致可溶性蛋白含量呈下降趨勢[20]。真空預冷處理可顯著抑制該過程中可溶性蛋白的變性和水解，并且預冷壓力越高，這種抑制作用越強。

圖4 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中可溶性蛋白質含量的影響Fig.4 Effect of vacuum precooling on soluble protein contents of broccoli during storage at 4 ℃

2.5 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中游離氨基酸含量的影響

游離氨基酸含量的變化與果蔬組織生理變化密切相關。如圖5所示，各處理組樣品中游離氨基酸含量在貯藏期間逐漸增加。游離氨基酸含量的變化是果蔬中蛋白質合成消耗及分解的綜合結果[21]。貯藏期間，果蔬處于衰老期，由于蛋白質合成減弱和相關酶活力的下降，蛋白質分解作用強于其合成作用，導致游離氨基酸含量增加。相比于CK組，各真空預冷處理組的游離氨基酸含量顯著較低(P<0.05)，這可能是由于真空預冷處理后西蘭花呼吸作用受到抑制，蛋白質分解減少有關[22]。不同真空預冷壓力處理組之間差異不顯著(P>0.05)。

圖5 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中游離氨基酸含量的影響Fig.5 Effect of vacuum precooling on free amino acid content of broccoli during storage at 4 ℃

2.6 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中VC含量的影響

如圖6所示，各處理組樣品中Vc含量隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)下降趨勢。各真空預冷組Vc含量在各貯藏時間點均高于CK組，表明其對樣品中Vc的保留效果較好。但是，不同的預冷壓力處理組之間，1 200 Pa處理組的Vc含量顯著高于其他預冷壓力組(P<0.05)。這可能是由于在真空預冷過程中，西蘭花細胞間隙中的氧氣被抽走，可有效保護Vc在貯藏過程中的氧化損失。預冷真空度越高，組織中殘留的氧氣越少，從而可以更好地保留樣品中Vc的含量[22]。

圖6 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中Vc含量的影響Fig.6 Effect of vacuum precooling on Vc content of broccoli during storage at 4 ℃

2.7 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中PPO活力的影響

PPO是一種含銅末端氧化還原酶，它能將內源性酚類物質氧化導致酶促褐變，加速果蔬的衰老。如圖7所示，在貯藏期間，西蘭花中PPO的活力逐漸升高，其中CK組的活力上升最為明顯，由0 d的42.00 U/g上升至15 d時74.67 U/g，增長了77.79%。整個貯藏期間，各真空預冷處理的PPO活性顯著低于CK組(P<0.05)，表明真空預冷處理可有效抑制PPO活力升高。在相同的貯藏時間點，800 Pa和1 200 Pa預冷壓力組PPO活性最低，表明預冷壓力越高，對PPO活力的抑制作用越強。此結果與黃宇斐等[23]研究結果基本一致。

圖7 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中多酚氧化酶活力的影響Fig.7 Effect of vacuum precooling treatment on PPO activity of broccoli during storage at 4 ℃注：不同字母表示在相同貯藏時間各處理組間有顯著性差異(P<0.05)。下同。

2.8 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中POD活力的影響

POD是植物中廣泛存在的一種抗氧化酶，它能夠清除植物組織中的活性氧自由基，保護細胞膜脂，但是它也可以產生酚自由基，促進果蔬采后衰老[24]。如圖8所示，在貯藏期間，POD活力呈上升趨勢，在相同的貯藏時間點，CK組的活力顯著高于其他處理組(P<0.05)。在貯藏末期(15 d)，不同真空預冷壓力對西蘭花POD活力有顯著影響(P<0.05)，600、800和1 200 Pa處理組POD活力較CK組分別低6.78%、12.15%和19.16%。這些結果表明，真空預冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過程中POD活力升高，延緩其衰老。與錢驊等[18]研究結果基本類似，他發(fā)現(xiàn)減壓處理12 h能較好保持西蘭花貯藏過程中的POD活性。但與黃宇斐等[24]研究結果不一致，這或許與其所用高濃度CO2氣調貯藏抑制果蔬中POD活力有關。

圖8 真空預冷處理對西蘭花貯藏過程中過氧化物酶活力的影響Fig.8 Effect of vacuum precooling treatment on POD activity of broccoli during storage at 4 ℃

3 討論與結論

研究表明，真空預冷處理對西蘭花有較好的貯藏效果。劉芬等[13]將真空預冷技術應用于冷藏保鮮西蘭花，發(fā)現(xiàn)與未經預冷處理的樣品相比，真空預冷處理組的呼吸速率和乙烯釋放量顯著降低，本研究結果一致。而且，真空預冷處理有效降低了葉綠素和Vc的損失，改善了西蘭花的感官品質。進一步確定了西蘭花的較優(yōu)真空預冷工藝參數(shù)為:真空度200 Pa、處理時間40 min、處理量200 g和噴水量5%[26]。該條件與當前實驗條件有所不同，這或許與不同的原料品種及真空預冷裝置有關。錢驊等[12]研究了不同補水率和預冷終溫等參數(shù)對西蘭花預冷效果的影響，發(fā)現(xiàn)補水量會顯著影響西蘭花真空預冷的時間和失水量；而且，補水對保持西蘭花貯藏期間的Vc、可滴定酸含量和感觀品質有促進作用。陳美齡[27]以常壓冷藏的鮮切西蘭花為對照，比較了減壓處理時間(4、12和24 h)對西蘭花的貯藏效果，結果表明，減壓處理4和12 h延緩了葉綠素的降解，抑制了西蘭花的呼吸強度，減少了可溶性固形物和總可滴定酸的消耗。另外，果蔬采后抗氧化酶活性的下降會導致機體內活性氧代謝失調，這也被認為是加速植物組織衰老的重要原因。當前結果表明真空預冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過程中POD活力升高，延緩其衰老。這些結果為真空預冷技術在西蘭花貯藏保鮮中的應用奠定了基礎。

本研究表明真空預冷處理可有效延緩西蘭花貯藏過程中感官品質的劣變，保持其可溶性蛋白質、總糖、Vc等營養(yǎng)成分的含量；同時，它也能有效降低呼吸強度，抑制與酶促褐變密切相關的PPO和POD活性的升高。真空預冷技術可以有效地提高西蘭花貯藏過程中感官及理化品質，這些研究結果為將來真空預冷技術在西蘭花貯藏保鮮中的大規(guī)模應用提供一定的參考。在將來的研究中，通過分子及生理生化實驗闡明真空預冷技術影響西蘭花貯藏品質的分子機制是十分必要的。