不同O2 和CO2 濃度梯度對酥梨采后生理及果實褐變的影響

趙迎麗，張 微，王 亮，張曉宇，李 超，張立新，王春生

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所），山西 太原 030031）

酥梨（Pyrus bretschneideri Rehd.）是我國傳統(tǒng)的白梨系統(tǒng)中優(yōu)質(zhì)梨品種，隨著我國冷藏、氣調(diào)貯藏設(shè)施及技術(shù)的不斷完善，酥梨生產(chǎn)性貯藏期達8 個月以上[1]。但不適當(dāng)?shù)馁A藏及貨架溫度、采收期、氣體成分均會造成酥梨貯藏后期果實異味的產(chǎn)生、果實褐變、果面黃化[2-6]，影響果實商品價值。低溫氣調(diào)貯藏可在一定程度上抑制梨果實的代謝、保持果實色澤、減少果實氧化褐變、延緩果實的衰老[7-11]，然而不適宜的低氧高二氧化碳環(huán)境會導(dǎo)致果實因無氧呼吸產(chǎn)生異味，代謝失調(diào)，果實組織嚴(yán)重褐變[12-15]。目前，酥梨氣調(diào)貯藏相關(guān)研究報道較少，尤其是分別針對O2濃度梯度和CO2濃度梯度對果實采后生理的影響缺乏系統(tǒng)的研究。氣調(diào)貯藏對果實采后生理及褐變的影響被認為是通過高CO2濃度和低O2濃度的協(xié)同作用，在氣調(diào)貯藏中， 適宜的低O2與高CO2聯(lián)合應(yīng)用的貯藏效果比O2與CO2單獨作用顯著，但二者之間又存在著拮抗作用，高CO2會加重低O2造成的脅迫，促進乙醇、乙酸等有害物質(zhì)的生成[16]，反之亦然。為此以酥梨為試材，進行嚴(yán)格的氣調(diào)參數(shù)對比試驗，選擇分別固定相對不產(chǎn)生脅迫的5%的O2濃度和0%的CO2濃度，分析CO2濃度梯度與O2濃度梯度對果實的相對作用，探討酥梨冷藏條件下的適宜氣調(diào)參數(shù)，為酥梨生產(chǎn)性氣調(diào)貯藏提供技術(shù)理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

供試酥梨于9 月上旬采自山西省晉中市祁縣果園，采摘時去除果實袋，當(dāng)日運回山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮研究所，于0~2 ℃冷庫中預(yù)冷，選擇大小均勻、成熟度一致、無病蟲害、無機械傷的果實進行氣調(diào)貯藏。

1.1.2 儀器與設(shè)備

CheckPointO2/CO2氣體分析儀，丹麥PBI-Dansensor公司；53205 型數(shù)顯水果硬度計，意大利TR 公司；PAL-BX/ACID14 折光儀，日本 Atago 公司；CR-400 型色差儀，日本Minolta 公司；CD400 型電導(dǎo)率儀，美國Alalis 公司；HC-2518R 型高速冷凍離心機，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；APRESYS176-TM 型溫濕度記錄儀，美國Apresys 公司；Ultrospec2000 型紫外可見分光光度計，英國PharmacicBiotech（Biochrom）公司。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置7 個處理，參見表1。每個處理約15 kg果實，3 次重復(fù)，以同樣流速空氣為對照（CK）。氣調(diào)試驗配氣裝置采用研究所自制，CO2、N2和O2分別由鋼瓶及空壓機提供氣源，按試驗處理所需氣體組分通過精準(zhǔn)流量控制混配后，以100 mL/min 流速連續(xù)送入盛有果實的20 L 容量的大口具塞玻璃瓶中，并用CheckPoint O2/CO2氣體分析儀對各處理進出口氣體成分進行檢測校正。貯藏溫度為（0±0.5）℃，相對濕度保持在90%~95%。貯藏期間定期進行相關(guān)指標(biāo)的測定。

表1 氣調(diào)貯藏氣體成分配比表Table 1 Gas composition in controlled atmosphere

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 硬度

果實對稱兩面去皮，用直徑11 mm 探頭的53205型數(shù)顯水果硬度計測定，測定值以均值計算，作為去皮硬度，單位：kg·cm-2。

1.2.2.2 可溶性固形物及可滴定酸含量

采用PAL 折光儀測定，單位：%。

1.2.2.3 果皮及果肉色澤

利用CR-400 型色差儀在果實赤道部位測定L*、a*、b*值，測量口徑φ8 mm，照明口徑φ11 mm，光源D65，白色標(biāo)準(zhǔn)色校準(zhǔn)。以L*表示果肉色澤變化；以H色度角表示果皮色澤變化，變化幅度0~180 之間，H=180+arctan（b*/a*）從 0°到 180°分別代表紫紅、紅、橙紅、橙、黃時、黃綠、綠和藍綠色，H=0 為紫紅、H=90為黃色、H=180 為綠色。

1.2.2.4 果肉、果心褐變指數(shù)

果實橫切，果肉及果心褐變分級標(biāo)準(zhǔn)及指數(shù)計算參照王春生等[11]的方法。

1.2.2.5 果肉相對電導(dǎo)率

采用CD400 型臺式電導(dǎo)率儀測定，單位：%。

1.2.2.6 果心果肉酚類物質(zhì)含量

從10 個果實赤道部位分別取果心及果肉10 g或 20 g，1% HCl 的甲醇液提取，280 nm 處測定吸光值，以沒食子酸作標(biāo)準(zhǔn)曲線計算酚類物質(zhì)含量。結(jié)果以 mg·g-1FW 表示。

1.2.2.7 果心果肉多酚氧化酶活性

從10 個果實赤道部位分別取果心及果肉10 g或20 g，參照曹建康等[17]的方法提取測定，以每分鐘吸光度值變化0.01 為一個活性單位，多酚氧化酶活性以 0.01ΔOD·mg-1·min-1表示。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2007 制圖，SPSS 19.0 進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同O2 和CO2 濃度對酥梨果實硬度、可溶性固形物、可滴定酸及色澤的影響

從表 2 可以看出，酥梨在（0±0.5）℃條件下貯藏150 d 后，高濃度CO2和低濃度O2顯著延緩了果實硬度的下降，各處理組與對照相比差異顯著（P＜0.05），而各處理間差異不顯著。氣調(diào)處理對果實可溶性固形物的影響不明顯，雖含量高于對照，但差異不顯著。0%CO2+1.5%O2、4%CO2+5%O2、8%CO2+5%O2的氣調(diào)處理抑制了冷藏果實可滴定酸含量的下降。酥梨采收時果皮色澤呈綠色，150 d 冷藏后，果皮色澤逐漸呈黃綠色，0%CO2+1.5%O2、4%CO2+5%O2、8%CO2+5%O2氣調(diào)處理一定程度上抑制了果皮的轉(zhuǎn)黃，果皮的色度角 H 分別為 104.66°、105.04°和 105.97°，與對照差異顯著（P＜0.05）。果肉色澤明亮度變化受氣體成分影響作用不明顯，處理與對照的L*值均呈緩慢下降的趨勢，對照與各處理間差異不顯著。

表2 不同O2 和CO2 濃度對酥梨果實貯藏品質(zhì)的影響（0 ℃，150 d）Table 2 Effects of different O2 and CO2 concentrations on fruit quality of‘Suli’pear

2.2 不同O2 和CO2 濃度對對酥梨果肉、果心褐變指數(shù)的影響

氣調(diào)貯藏對比試驗看出，酥梨是較能承受高濃度CO2和低濃度O2的品種。在整個貯藏期間，對照、8%CO2+5%O2和0%CO2+1.5%O2處理組均未發(fā)生果肉褐變。高濃度CO2和低濃度O2對果心褐變的影響比果肉明顯，比較O2濃度對果心褐變的影響發(fā)現(xiàn)（圖1），對照與1.5% O2處理均在冷藏90 d 出現(xiàn)果心褐變，0%CO2+1.5%O2處理組褐變指數(shù)是對照的1.566 倍，隨后呈逐漸上升的趨勢。10%O2、5%O2、3%O2處理隨著 O2濃度的降低，果心褐變程度逐步降低，且均低于對照。

當(dāng)O2為5%時，CO2為4%、8%時，果心在 60 d分別出現(xiàn)不同程度輕微褐變，褐變指數(shù)在貯藏后期150 d 時達到 0.361 7 和 0.513 7（圖 1）。隨著 CO2濃度的降低，果心褐變情況逐步改善，貯藏150 d，CO2濃度為2%時，果心褐變指數(shù)較對照果實褐變指數(shù)低28.96%，一定程度抑制了果心褐變。

2.3 不同O2 和CO2 濃度對酥梨果實果肉相對電導(dǎo)率的影響

圖1 不同O2 濃度和CO2 濃度對酥梨果心褐變指數(shù)的影響Fig.1 Effect of different O2 and CO2 concentration on browning index of fruit core of‘Suli’pear

由圖2 可以看出，冷藏期間對照及不同氣調(diào)處理酥梨果肉的相對電導(dǎo)率均呈逐步上升的趨勢。不同O2濃度處理比較發(fā)現(xiàn)，隨著O2濃度的降低，各處理果實相對電導(dǎo)率低于對照，但差異不顯著。貯藏至90 d 后，0%CO2+1.5%O2處理的果肉相對電導(dǎo)率高于對照及其他處理。

比較不同CO2濃度處理對相對電導(dǎo)率影響發(fā)現(xiàn)（圖2），同對照相比，貯藏初期2%CO2+5%O2和4%CO2+5%O2處理在一定程度上降低了果實電導(dǎo)率。貯藏 60 d 后，4%CO2+5% O2、8% CO2+5% O2處理的果實相對電導(dǎo)率開始高于對照，且呈快速上升的趨勢，貯藏150 d 時，分別達到了26.18%、32.04%。

圖2 不同O2 濃度和CO2 濃度對酥梨果肉相對電導(dǎo)率的影響Fig.2 Effect of different O2 and CO2 concentration on relative electrical conductivity of fruit pulp of‘Suli’pear

2.4 不同O2 和CO2 濃度對酥梨果肉、果心酚類物質(zhì)含量的影響

采后酥梨果心酚類物質(zhì)含量高于果肉，入貯時（0d）果心為 2.400 7 mg·g-1FW，果肉為 0.265 0 mg·g-1FW，果心含量約是果肉9.05 倍（圖3）。貯藏期間，果肉、果心酚類物質(zhì)均呈逐漸下降的趨勢，貯藏150 d，對照果肉、果心酚類物質(zhì)分別下降了17.38%和19.62%。與對照相比，當(dāng)CO2濃度為0%時，隨著O2濃度的降低，入貯初期（0 d）果心酚類物質(zhì)下降的趨勢減緩。0% CO2+3% O2處理在整個貯藏期間酚類物質(zhì)含量保持較高。貯藏90 d 后，0% CO2+1.5% O2處理加速了果實酚類物質(zhì)的降解。果肉酚類物質(zhì)受O2濃度影響作用不明顯，整個貯藏期間，各處理均保持在0.143 3~0.225 3 mg·g-1FW 的水平之間，且差異不顯著。

圖3 不同O2 濃度對酥梨果心（A）和果肉（B）酚類物質(zhì)含量的影響Fig.3 Effect of different O2 concentration on phenols content in fruit core(A)and pulp(B)of‘Suli’pear

2% CO2+5% O2處理減緩了果心酚類物質(zhì)的下降趨勢，隨著CO2濃度的升高，果心酚類物質(zhì)下降顯著增加（圖 4）。8%CO2+5%O2處理果心在 150 d 降幅達到了56.54%。CO2濃度對果肉酚類物質(zhì)有一定影響，冷藏 150 d，4%CO2+5%O2和 8%CO2+5%O2處理的果肉酚類物質(zhì)分別降低到0.089 7、0.062 0 mg·g-1FW，而對照果肉酚類物質(zhì)為0.169 3 mg·g-1FW。

2.5 不同O2 和CO2 濃度對酥梨果心、果肉多酚氧化酶（PPO）活性的影響

測定結(jié)果（圖5）表明，采后酥梨對照果肉、果心PPO 活性呈貯藏前期緩慢升高，貯藏后期逐漸下降的趨勢。貯藏0 d 時，果心PPO 活性較果肉高。果肉PPO活性上升的趨勢較果心早，貯藏60 d 時達到峰值，果心峰值出現(xiàn)較晚。

與對照相比，0% CO2+1.5% O2處理貯藏60 d時，果心PPO 活性持續(xù)上升，峰值較對照出現(xiàn)晚，但120 d 時峰值最高。0% CO2+3%O2、0% CO2+5%O2處理抑制了果心PPO 活性的上升，峰值較對照晚出現(xiàn)60 d。與對果心的影響不同，0% CO2+1.5% O2處理PPO 活性較對照略高，其他3 個O2濃度的處理均抑制了果肉PPO 活性的上升，但各組間差異均不顯著。

圖4 不同CO2 濃度對酥梨果心（A）和果肉（B）酚類物質(zhì)含量的影響Fig.4 Effect of different CO2 concentration on phenols content in fruit core(A)and pulp(B)of‘Suli’pear

圖5 不同O2 濃度對酥梨果心（A）和果肉（B）多酚氧化酶活性的影響Fig.5 Effect of different O2 concentration on polyphenol oxidase activity in fruit core(A)and pulp(B)of‘Suli’pear

由圖6 可見，對比CO2濃度對果心PPO 活性的影響發(fā)現(xiàn)，8%CO2+5%O2處理果心PPO 活性上升的趨勢較其他處理快，且峰值較其他處理高。與對照相比，2%CO2+5%O2處理一定程度抑制了果心PPO 活性的上升。CO2濃度對果肉PPO 的作用見圖6B，貯藏前期，4%CO2+5%O2、8%CO2+5%O2在入貯30 d 就呈現(xiàn)快速上升趨勢，60 d 分別達到峰值，隨后下降。2%CO2+5%O2抑制了果肉PPO 活性的上升趨勢及峰值。

圖6 不同CO2 濃度對酥梨果心（A）和果肉（B）多酚氧化酶活性的影響Fig.6 Effect of different CO2 concentration on polyphenol oxidase activity in fruit core(A)and pulp(B)of‘Suli’pear

3 討論與結(jié)論

不同品種梨果易發(fā)生褐變的部位不同，黃金梨、庫爾勒香梨果心易褐變[13，18]，鴨梨果皮、果心均易發(fā)生褐變[15，19]，園黃梨果心、果肉均易發(fā)生褐變[9]。且果實褐變程度受成熟度[4，9]、貯藏方式[2，5]、環(huán)境 CO2、O2、乙烯等氣體成分[13，19-20]的影響。本試驗中酥梨對照、高濃度的CO2（8%CO2+5%O2）、低濃度的O2（0%CO2+1.5%O2）處理果心發(fā)生了不同程度的褐變，果皮、果肉均未發(fā)生褐變。但高濃度CO2導(dǎo)致了果肉酚類物質(zhì)下降、電導(dǎo)率上升以及多酚氧化酶活性的升高。

不適的高濃度CO2和低濃度O2均會造成果實質(zhì)膜結(jié)構(gòu)損傷、膜透性增大、褐變加速。王志華等[13]對黃金梨的研究表明，黃金梨對CO2極為敏感，當(dāng)CO2為1.0%、O2為 3%時，就會發(fā)生果肉褐變；2%CO2+3%O2、3%CO2+3%O2時果皮、果肉褐變嚴(yán)重；3%CO2+3%O2果心褐變嚴(yán)重。庫爾勒香梨在貯藏過程中CO2濃度高于1.5%（O2濃度4%~6%）時易發(fā)生果心褐變[18]。鴨梨對低濃度O2較敏感，當(dāng)CO2濃度為0%，O2濃度降至5%時，果心組織發(fā)生褐變[19]。本試驗中高濃度的CO2雖然抑制了果實硬度的下降和色澤的轉(zhuǎn)黃，但4%CO2+5%O2和8%CO2+5%O2處理導(dǎo)致了果實相對電導(dǎo)率快速上升、果肉和果心PPO 活性的上升及酚類物質(zhì)氧化加劇，果心褐變加重。10%、5%、3%的低濃度O2（CO2濃度均為0%）有效減緩了果實相對電導(dǎo)率的上升趨勢，同時也減緩了酚類物質(zhì)下降的趨勢，但當(dāng)O2降低到1.5%時，造成了低氧脅迫，導(dǎo)致梨果心褐變。因此對于酥梨氣調(diào)貯藏，果心對氣體脅迫的反應(yīng)比果肉敏感，果實對CO2的反應(yīng)比對O2敏感，本試驗中酥梨果實氣調(diào)貯藏承受CO2的極值為4%，承受O2的極值為1.5%，適宜的氣調(diào)指標(biāo)閾值為CO2＜2%，O2為 3%~5%。