高濕貯藏對青花菜活性成分及抗氧化活性的影響

程紫薇,趙紫迎,張萌,曹婷婷,金文淵,金鵬,鄭永華*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 210095;2.蘇州大福外貿(mào)食品有限公司,江蘇 蘇州 215000)

青花菜(BrassicaoleraceaL. var.italica),又名西蘭花、綠花菜,其營養(yǎng)成分十分豐富,深受消費者喜愛[1-2]。但青花菜組織含水量高、代謝旺盛,采后在常溫下易發(fā)生失水萎蔫和衰老黃化,在20～25 ℃貯藏1～2 d后花蕾就會失綠轉(zhuǎn)黃,同時營養(yǎng)成分也被迅速降解,嚴(yán)重影響其商品和營養(yǎng)價值[3]。因此,研究青花菜采后保鮮技術(shù)對促進(jìn)青花菜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。在延緩青花菜衰老黃化的同時,如何保持采后青花菜中硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素等活性成分的含量、抗氧化活性和潛在的營養(yǎng)保健價值已成為青花菜保鮮技術(shù)研究的熱點[4-5]。

新鮮果蔬的含水量一般為85%～95%,采后由于蒸騰作用極易失水,一般當(dāng)蒸騰失水達(dá)5%時,即出現(xiàn)明顯的萎蔫狀態(tài),不僅損失質(zhì)量,而且降低商品價值[6]。相對濕度(relative humidity,RH)是影響新鮮果蔬蒸騰作用最重要的環(huán)境因素,果蔬貯藏過程中應(yīng)保持較高的環(huán)境RH。趙鑫等[7]研究發(fā)現(xiàn)低溫高濕(-1.5～0.5 ℃,RH 90%)的貯藏條件可以有效地降低葡萄果實的呼吸強(qiáng)度,保持較好的硬度,延長貯藏期。王劍功等[8]發(fā)現(xiàn)高濕貯藏可有效抑制菠菜和韭菜的失水,保持較高的維生素C和葉綠素含量。這些研究表明,保持低溫高濕的環(huán)境有利于果蔬采后保鮮,尤其是葉菜類蔬菜,高濕貯藏可顯著抑制因蒸騰失水引起的組織萎蔫,從而起到顯著的保鮮效果[9]。然而,普通冷庫很難達(dá)到果蔬保鮮所需的RH。采用聚乙烯薄膜袋包裝雖可提高包裝內(nèi)環(huán)境的RH,但會造成白色污染問題;而傳統(tǒng)高壓霧化和超聲波加濕處理的濕度控制精確度較低,在低溫下會出現(xiàn)結(jié)露凝水從而促進(jìn)病原菌的滋生和果蔬腐爛率的升高[10-11]。而采用干霧濕度控制系統(tǒng)可噴發(fā)大小為2～10 μm的水霧粒子,水霧粒子能迅速均勻地擴(kuò)散到貯藏庫環(huán)境中,在提供90%～99% 精確高濕度的同時又可避免凝水現(xiàn)象的發(fā)生。采用干霧控濕冷庫高濕貯藏能有效抑制番木瓜、廣東菜心等果蔬的蒸騰失水,延長其貯藏期[12],同時可以避免傳統(tǒng)加濕方法的弊端,因此在果蔬冷鏈物流保鮮中具有良好的應(yīng)用前景。我們最近的研究表明,采用干霧控濕冷庫高濕貯藏可通過調(diào)控糖代謝而顯著延緩青花菜的衰老黃化,延長貯藏期[13]。因此,我們推測高濕貯藏可能有利于保持青花菜采后營養(yǎng)品質(zhì)。本試驗研究并比較了干霧控濕冷庫高濕貯藏與普通冷庫低濕貯藏對青花菜貯藏期間失水黃化、主要活性成分和抗氧化酶活性的影響,以探索高濕貯藏對保持青花菜采后抗氧化能力和營養(yǎng)價值的作用,為高濕貯藏應(yīng)用于青花菜采后貯藏保鮮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試材料為青花菜品種‘山水’,挑選成熟度一致、大小均一、花球緊致、無機(jī)械傷且無病蟲害的青花菜,采摘后表面覆冰并于2 h內(nèi)運(yùn)回實驗室。

Hygrote濕度控制系統(tǒng)購自以色列HygroTech公司;RS-YS-W-A型GSP無線溫濕度測點、RSWS-ETH-6型以太網(wǎng)溫濕度記錄儀購自山東仁科測控技術(shù)有限公司;高效液相色譜儀 Agilent series 1100購自美國安捷倫公司。

1.2 材料處理

青花菜運(yùn)回實驗室后先平鋪在桌面上,晾干其表面水分。將挑選好的青花菜放入塑料轉(zhuǎn)運(yùn)筐中,隨機(jī)分成2組,每組15筐,每筐8顆青花菜。2組青花菜分別放入4 ℃的干霧控濕高濕冷庫(RH:96%～99%)和普通低濕冷庫(RH:70%～75%)中貯藏35 d。貯藏期間每隔7 d每個重復(fù)取8顆青花菜測定失重率、黃化指數(shù),同時取花蕾樣品切碎混勻,液氮冷凍留存,用于測定其他指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 失重率貯藏期間每隔7 d稱量1次青花菜的質(zhì)量,記錄初始質(zhì)量為m1,貯藏期間每次稱量質(zhì)量為m2(取存放于冷庫固定位置3筐青花菜進(jìn)行測定)。失重率=(m1-m2)/m1×100%。

1.3.2 黃化指數(shù)采用Ku等[3]的方法。按青花菜黃化程度分為5級:0級,無花蕾變黃現(xiàn)象;1級,花球總面積0%～10%花蕾變黃;2級,花球總面積10%～20%花蕾變黃;3級,花球總面積20%～40%花蕾變黃;4級,花球總面積40%～60%花蕾變黃;5級,花球總面積60%以上花蕾變黃。

青花菜黃化指數(shù)=∑(黃化級數(shù)×該級青花菜顆數(shù))/青花菜總數(shù)。

1.3.3 葉綠素和維生素C含量葉綠素含量測定參照Xu等[14]的方法;維生素C含量測定采用鉬藍(lán)比色法。結(jié)果均以干重計。

1.3.4 總酚、總黃酮、總硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素含量總酚和總黃酮含量測定參照Wang等[15]的方法?？偭虼咸烟擒蘸吞}卜硫素含量測定參照Xu等[5]的方法。結(jié)果均以干重計。

1.3.5 抗氧化酶活性超氧化物歧化酶(SOD)活性參照Zhang等[16]的方法測定,以每分鐘反應(yīng)體系對氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原抑制50%時所需要的酶量為1個SOD活性單位。過氧化氫酶(CAT)活性參照J(rèn)ia等[17]的方法測定,以每分鐘反應(yīng)體系在240 nm處吸光值變化0.001所需的酶量為1個CAT單位?？箟难徇^氧化物酶(APX)和過氧化物酶(POD)的活性參照Shi等[18]的方法測定,以每分鐘反應(yīng)體系在 290 nm 吸光值變化0.001所需的酶量為1個APX單位和每分鐘在470 nm處吸光值變化0.01所需的酶量為1個POD單位。以上酶活性單位均用U·mg-1表示。

1.3.7 青花菜蛋白質(zhì)含量和含水量蛋白質(zhì)含量參照Bradford[21]的方法測定,以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)品。含水量測定采用105 ℃恒重法,并根據(jù)含水量計算鮮樣中的干重。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SAS 9.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析,采用Origin 2018軟件繪圖。采用鄧肯氏多重比較法進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高濕貯藏對青花菜黃化指數(shù)、失重率、葉綠素含量和維生素C含量的影響

由圖1-A可知:貯藏期間高濕組青花菜失重率上升緩慢,貯藏末期失重率僅為14.2%,而低濕組青花菜失重率快速上升,貯藏末期35 d時達(dá)到44.9%,在整個貯藏期間高濕組的失重率均顯著低于低濕組(P<0.05)。青花菜黃化指數(shù)的變化趨勢與失重率相似,在整個貯藏期間,高濕組與低濕組青花菜的黃化指數(shù)均呈上升趨勢,并在貯藏21 d后高濕組顯著低于低濕組(圖1-B)。青花菜的葉綠素含量在整個貯藏期間呈下降趨勢,且高濕組的含量始終高于低濕組。到貯藏末期,高濕組青花菜的葉綠素含量下降了69.4%,而低濕組的葉綠素含量下降了81.8%(圖1-C)。由圖1-D可知:采后青花菜的維生素C含量不斷下降,整個貯藏期間高濕組的青花菜維生素C含量始終高于低濕組,并在貯藏14 d后顯著高于低濕組。

圖1 高濕貯藏對青花菜失重率(A)、黃化指數(shù)(B)、葉綠素含量(C)和維生素C含量(D)的影響Fig.1 The effects of high humidity storage on weight loss rate(A),yellowing index(B), chlorophyll content(C)and vitamin C content(D)of broccoli不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。Different small letters indicate significant difference in treatments at 0.05 level. The same as follows.

綜上,高濕貯藏能夠減少采后青花菜失重率,維持較高的維生素C含量,抑制葉綠素的降解,延緩青花菜的黃化,從而較好保持采后青花菜的感官及營養(yǎng)品質(zhì)。

2.2 高濕貯藏對青花菜總酚和總黃酮含量的影響

由圖2可知:高濕組青花菜的總酚和總黃酮含量在貯藏期間均呈先上升后下降趨勢,并在21 d達(dá)到峰值,且高濕組青花菜的總酚和總黃酮含量在整個貯藏期間始終高于低濕組。表明高濕貯藏能夠維持采后青花菜較高的總酚和總黃酮含量,維持青花菜較高含量的抗氧化成分。

圖2 高濕貯藏對青花菜總酚(A)和總黃酮(B)含量的影響Fig.2 The effects of high humidity storage on total phenolic content(A)and total flavonoid content(B)of broccoli

2.3 高濕貯藏對青花菜總硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素含量的影響

如圖3所示:青花菜的總硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素含量在采后貯藏期間均呈下降趨勢,且高濕組青花菜的總硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素含量始終高于低濕組,并分別在貯藏7～35 d和貯藏28～35 d出現(xiàn)顯著差異。上述結(jié)果表明,高濕貯藏能夠維持采后青花菜較高的總硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素含量,從而提高其潛在的營養(yǎng)保健價值。

圖3 高濕貯藏對青花菜總硫代葡萄糖苷(A)和蘿卜硫素(B)含量的影響Fig.3 The effects of high humidity storage on total glucosinolates content(A)and sulforaphane content(B)of broccoli

2.4 高濕貯藏對青花菜抗氧化酶活性的影響

如圖4-A所示:SOD活性整體上呈先上升后下降趨勢,在14 d達(dá)到峰值,且高濕組的活性在貯藏7～35 d均顯著高于低濕組。如圖4-B所示:2組青花菜的CAT活性均呈先上升后下降趨勢,在貯藏21 d時達(dá)到峰值,且在貯藏7～21 d高濕組青花菜的CAT活性均顯著高于低濕組。如圖4-C所示:高濕組青花菜的APX活性在貯藏28 d時達(dá)到峰值,而低濕組青花菜的APX活性在貯藏21 d時達(dá)到峰值,且在貯藏 21～35 d高濕組青花菜的APX活性均顯著高于低濕組。如圖4-D所示:2組青花菜的POD活性在貯藏前期略有下降,貯藏14 d后則上升,且在貯藏7～35 d高濕組POD活性高于低濕組,并在貯藏28～35 d出現(xiàn)顯著性差異。表明高濕貯藏能夠保持采后青花菜較高的抗氧化酶活性,提高青花菜的抗氧化能力。

圖4 高濕貯藏對青花菜SOD(A)、CAT(B)、APX(C)和POD(D)活性的影響Fig.4 Effects of high humidity storage on the activities of SOD(A),CAT(B),APX(C)and POD(D)of broccoli

2.5 高濕貯藏對青花菜生成速率和H2O2含量的影響

圖5 高濕貯藏對青花菜生成速率(A)和H2O2含量(B)的影響Fig.5 Effects of high humidity storage on production rate(A)and H2O2 content(B)of broccoli

2.6 高濕貯藏對青花菜DPPH自由基清除力和羥自由基清除力的影響

由圖6可見:在整個貯藏過程中,采后青花菜的DPPH自由基清除力和羥自由基清除力均呈先升后降趨勢,且高濕組青花菜的DPPH自由基清除力和羥自由基清除力始終高于低濕組,分別在貯藏7～35 d和貯藏14～35 d出現(xiàn)顯著性差異。表明高濕貯藏可以使青花菜保持較高的自由基清除能力。

圖6 高濕貯藏對青花菜DPPH自由基清除力(A)和羥自由基清除力(B)的影響Fig.6 Effects of high humidity storage on DPPH radical scavenging activity(A)and hydroxyl radical scavenging activity(B)of broccoli

3 討論

青花菜采后在室溫環(huán)境下放置極易失水黃化,營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生降解,商品價值降低,因此必須采用低溫保鮮以延長貯藏期。在低溫環(huán)境下水汽易發(fā)生凝結(jié),普通果蔬貯藏冷庫的相對濕度較低,使產(chǎn)品蒸騰失水,從而導(dǎo)致果蔬組織的皺縮和疲軟及機(jī)械特性的改變,造成果蔬失重和失鮮;另外,過度的蒸騰失水會導(dǎo)致果蔬生理代謝紊亂、呼吸作用增強(qiáng),乙烯合成加快,從而加速營養(yǎng)成分含量下降,加快果蔬的敗壞變質(zhì)[12]。本試驗使用的普通冷庫RH僅為70%～75%,在這種低濕冷庫中貯藏35 d的青花菜失重率接近45%,黃化指數(shù)到達(dá)3.9,菜體嚴(yán)重皺縮黃化而失去商品價值,同時維生素C等營養(yǎng)成分含量顯著下降。而采用RH為96%～99%的干霧控濕冷庫高濕貯藏能顯著抑制青花菜的失水及黃化現(xiàn)象,同時保持較高的維生素C等活性成分含量,對保持青花菜采后感官和營養(yǎng)品質(zhì)具顯著作用。采用這種干霧控濕冷庫高濕貯藏也可有效控制番石榴和黃瓜等多種果蔬的失水萎蔫,有效延長貯藏期[12,22]。這些結(jié)果為干霧控濕高濕貯藏在青花菜等果蔬冷鏈物流保鮮中的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

青花菜中富含維生素C、多酚、黃酮、硫代葡萄糖苷及蘿卜硫素等具抗氧化和抗腫瘤活性的功能成分,近年來采后處理和貯藏條件對這些活性成分變化的影響受到關(guān)注。如采用水包油包水保鮮乳液[23]及肉桂精油[24]處理均能保持青花菜中較高的維生素C、總酚和總黃酮含量和較高的抗氧化活性,并延長貯藏期。另外,采用LED光照[4]、1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)[25]、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)[26]、1-MCP和6-BA復(fù)合[27]、乙醇[14]及蔗糖[5]處理青花菜也都得到了相似的結(jié)果。這些結(jié)果表明,采用適當(dāng)?shù)牟珊筇幚砗捅ｕr技術(shù)可保持甚至提高采后青花菜中活性成分的含量,從而提高其抗氧化活性。本研究結(jié)果顯示,采用干霧控濕冷庫高濕貯藏也能有效延緩青花菜維生素C、總酚、黃酮、硫代葡萄糖苷及蘿卜硫素含量的下降,從而保持青花菜較高的抗氧化能力和營養(yǎng)價值。總酚和總黃酮含量在貯藏過程中呈先上升后下降趨勢,在貯藏前期可能是由于低溫脅迫的誘導(dǎo),酚類物質(zhì)和黃酮的合成大于降解,而在貯藏后期降解大于合成。由于總酚總黃酮等活性成分的含量是青花菜的重要營養(yǎng)指標(biāo),其變化可作為確定青花菜最佳貯藏期的依據(jù)之一。