保鮮冰箱間室氧分壓對(duì)果蔬的保鮮效果研究

薛誼 馬堅(jiān) 李曉峰 朱小兵 曹建康 黃東 郭慧媛

1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院 北京 100083；2.海爾智家股份有限公司 山東青島 266000；3.西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院 陜西西安 710049

1 引言

果蔬含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚氖澄铩?019年我國水果產(chǎn)量達(dá)到2.74億噸，蔬菜產(chǎn)量達(dá)到7.21億噸[1]，具有很高的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。然而，新鮮果蔬含水量較高，在貯藏過程中會(huì)發(fā)生失水現(xiàn)象，失水、呼吸作用等還會(huì)導(dǎo)致果蔬營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的下降。因此研究果蔬采后保鮮已經(jīng)成為了食品工業(yè)領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

家用電冰箱的冷藏環(huán)境為果蔬提供了非常有效的保存與保鮮方式[2]。冰箱中的溫度、相對(duì)濕度及氣體成分是影響食品貯藏期間品質(zhì)變化和預(yù)防腐敗的三大關(guān)鍵因素[3]，普通冰箱能夠?qū)崿F(xiàn)控溫，但內(nèi)部相對(duì)濕度較低，空載時(shí)相對(duì)濕度變化范圍是40%～70%[4]，無法達(dá)到果蔬的貯藏要求（一般為85%～90%）；頻繁開、關(guān)冰箱門也會(huì)造成冰箱內(nèi)部氣體成分和濕度的波動(dòng)，不利于果蔬的貯藏。

為此，發(fā)明精準(zhǔn)控制保鮮冰箱，通過富氧膜分離（Membrane Separation Atmosphere，MSA）保鮮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冰箱的氧分壓和濕度調(diào)節(jié)。氧氣在富氧膜中滲透速率大于氮?dú)?，能?yōu)先透過富氧膜，再通過泵排出密封抽屜，從而降低保鮮抽屜中的氧分壓。但是氧氣在排出密封抽屜的過程中，往往會(huì)帶走微量的水分，導(dǎo)致相對(duì)濕度下降。目前對(duì)保鮮冰箱的研究多集中于溫濕度對(duì)食品保鮮效果的研究[5]，對(duì)于保鮮冰箱中氣體成分及其與相對(duì)濕度綜合作用的研究較少，保鮮冰箱在降低氧分壓和濕度變化中取得保鮮效果最佳的條件仍未可知。

為了探究適宜的氧氣與濕度組成，以海爾新型保鮮冰箱（BCD-520WIGZU1）為研究對(duì)象，選取新鮮蔬菜（菠菜、生菜、黃瓜）和水果（草莓、藍(lán)莓、獼猴桃），通過測(cè)定貯藏期間果蔬失重率、硬度、可溶性固形物、維生素C、多酚的變化，評(píng)價(jià)三種不同參數(shù)（A1：氧分壓21%，相對(duì)濕度90%；A2：氧分壓18%，相對(duì)濕度88%；A3：氧分壓15%，相對(duì)濕度86%）的保鮮冰箱在果蔬保鮮效果上的差異。

2 材料和方法

2.1 材料與儀器

黃瓜、菠菜、生菜、藍(lán)莓、草莓、獼猴桃購買于北京市某超市，選擇新鮮、沒有機(jī)械損傷、成熟度一致的果實(shí)，購買后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

草酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛酚、鹽酸、甲醇、氫氧化鈉、氯化鋇、酚酞均為分析純。

BCD-520WIGZU1型保鮮冰箱，海爾智家股份有限公司；電子天平；勻漿機(jī)；離心機(jī)；硬度計(jì)；質(zhì)構(gòu)分析儀；便攜式手持折光儀；UV1240紫外可見光分光光度計(jì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 樣品處理

藍(lán)莓、草莓、獼猴桃分別分裝于經(jīng)紫外殺菌的自封袋（不密封，下同）中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屜中貯存20 d。菠菜、生菜分別包扎成捆，每捆質(zhì)量250 g左右，黃瓜切分成4 cm的小段，分別放入無菌自封袋中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屜中貯存20 d。

2.2.2 失重率的測(cè)定

將貯藏前的六種果蔬稱重，并記錄其原始重量W0（g）。放入A1、A2、A3三個(gè)冰箱的MSA抽屜中，記錄六種果蔬在5 d、10 d、15 d、20 d時(shí)的重量W（g）。失重率X（%）的計(jì)算公式為：

2.2.3 硬度的測(cè)定

水果硬度的測(cè)定采用張微等人[6]的方法：用果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定，在果實(shí)中部四面對(duì)稱的部位去掉直徑為2 cm的表皮，用直徑1 cm圓形探頭進(jìn)行打孔測(cè)定。

蔬菜硬度測(cè)定采用張鵬等[7]的方法：采用質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定，P/2柱頭（Φ=2 mm），測(cè)前速率為5.0 mm/s，測(cè)試速率為2.0 mm/s，穿刺深度為2 mm，其中菠菜、生菜選取距跟部2 cm部位，黃瓜切成大小一致、邊長(zhǎng)1 cm的方形進(jìn)行測(cè)定。

2.2.4 可溶性固形物含量的測(cè)定

采用便攜式手持折光儀測(cè)定。在水果不同部位均勻取樣，放入料理機(jī)中勻漿，對(duì)勻漿液進(jìn)行測(cè)定。

2.2.5 維生素C的測(cè)定

采用曹建康等[8]的2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定整個(gè)果蔬中的維生素C含量。

2.2.6 多酚的測(cè)定

參照曹建康等[8]的方法，用吸光度法進(jìn)行測(cè)定：將果蔬切碎后加入預(yù)冷的1% HCl-甲醇溶液，于組織勻漿機(jī)充分勻漿，然后離心提取上清液直接于280 nm波長(zhǎng)下比色。以每克鮮重果蔬組織在波長(zhǎng)280 nm下的吸光度表示總酚含量，即OD280/g。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平為0.05。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示方法為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用EXCEL繪制折線圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 間室氧分壓對(duì)果蔬失重率的影響

新鮮果蔬含水量很高，在貯藏過程中，由于呼吸作用和蒸騰作用，果蔬會(huì)發(fā)生不同程度的失水。失水會(huì)破壞果蔬的外觀和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，因此失重率的變化是衡量果蔬新鮮程度的重要指標(biāo)之一。貯藏環(huán)境中較低的氧分壓可以降低果蔬的呼吸強(qiáng)度，較高的濕度能降低蒸騰速率，從而減緩果蔬的失重。三種保鮮冰箱中貯藏的果蔬失重率如圖1所示。

由圖1可知，在20 d的貯藏期中，果蔬的失重率都有所上升，不同果蔬失重率略有差異。其中，菠菜和生菜的失重最為明顯，草莓、藍(lán)莓、獼猴桃和黃瓜的重量變化略小。對(duì)草莓、藍(lán)莓、獼猴桃三種水果，A1冰箱中的失重率最大，貯存效果最差；對(duì)菠菜、生菜、黃瓜三種蔬菜，A3冰箱中的失重率最大，貯存效果最差。原因可能是：從果蔬組織結(jié)構(gòu)來看，具有高的比表面積的植物喪失水分速率大一些[9]，菠菜和生菜葉片大而薄，黃瓜切成小段也增加了比表面積，A3相對(duì)濕度低，不利于其水分的維持，因此菠菜、生菜、黃瓜在A3中貯存效果最差；而對(duì)草莓、藍(lán)莓、獼猴桃而言，比表面積較小，呼吸作用占主導(dǎo)，較大的氧分壓使其呼吸作用增強(qiáng)，因此在A1中貯存效果最差。

圖1 冷藏過程中果蔬的失重率變化

3.2 間室氧分壓對(duì)果蔬硬度的影響

果實(shí)硬度大小是衡量果實(shí)貯藏過程中及結(jié)束貯藏時(shí)果實(shí)品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一[10]。通過判斷果蔬硬度值變化，可以判斷果實(shí)組織軟化的程度，進(jìn)而衡量果實(shí)的新鮮程度[11]。從表1可以看出，藍(lán)莓、獼猴桃、生菜、黃瓜在三種冰箱中貯藏15 d后，硬度有不同程度的減小，在氧分壓高的A1中下降程度最大，而在A2、A3中下降程度較小。其中，獼猴桃硬度下降最明顯，在A1中硬度下降高達(dá)72%，而在A2、A3中僅下降54%和37%。藍(lán)莓、獼猴桃和生菜在A1中貯存15 d與在A2、A3中硬度變化之間存在顯著性差異（P＜0.05）?？梢哉J(rèn)為A1冰箱對(duì)果蔬貯藏期間硬度的下降影響最大，A2、A3影響較小。

表1 冷藏過程中果蔬硬度的變化（單位：105 Pa）

3.3 間室氧分壓對(duì)果蔬可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物是影響果實(shí)感官品質(zhì)的重要指標(biāo)[12]。果蔬采后貯藏前期，其中的大分子物質(zhì)，如淀粉和纖維素等分解，可溶性固形物積累量大于消耗量，含量呈增加趨勢(shì)，隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，消耗逐漸超越積累，可溶性固形物含量減少[13]。

如表2所示，草莓、生菜、黃瓜在經(jīng)過15 d的貯存后，果實(shí)中可溶性固形物含量均有所下降，其中A3組的可溶性固形物含量顯著高于A1和A2（P＜0.05），變化最小。例如黃瓜在A1冰箱貯藏15 d后可溶性固形物下降達(dá)18%，而在A3中僅下降13%。

表2 冷藏過程中果蔬可溶性固形物含量的變化（單位：%）

而獼猴桃在貯藏15 d后可溶性固形物含量增加，A1中含量顯著高于A2和A3（P＜0.05）。根據(jù)顏廷才等人[14]的研究，獼猴桃采收時(shí)不完全成熟，在貯藏期間開始后熟，其中的淀粉轉(zhuǎn)為可溶性糖，可溶性固形物含量增加，在貯藏45 d時(shí)才達(dá)到最高含量。后熟過程中淀粉和纖維素等大分子物質(zhì)的分解需要在果蔬中酶的催化下完成，A2、A3氧分壓較低，抑制了酶活性，因此不利于可溶性固形物的積累。

3.4 間室氧分壓對(duì)果蔬維生素C 含量的影響

維生素C是果蔬中很重要的一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是一種高效的抗氧化劑。果蔬采后由于機(jī)械損傷、貯藏環(huán)境中氧氣作用等，導(dǎo)致維生素C含量下降。由表3可知，六種果蔬在貯藏15 d后維生素C含量大幅度下降，除草莓和獼猴桃，其他果蔬維生素C含量下降程度超過50%。對(duì)草莓和藍(lán)莓，A3中的維生素C損失最小，A1次之，A2最大；對(duì)獼猴桃和生菜，A2中的維生素C損失最小。獼猴桃在A2中的維生素?fù)p失約為30%，而在A1中的損失接近40%；對(duì)菠菜和黃瓜，A1中的維生素C損失最小。

表3 冷藏過程中果蔬維生素C含量的變化（單位：mg/100 g）

3.5 間室氧分壓對(duì)果蔬多酚含量的影響

果蔬中的酚類物質(zhì)包括水解單寧、縮合單寧和復(fù)雜多酚等[15]，具有抗氧化、清除自由基等功能，也是果蔬中重要的一類抗氧化物質(zhì)。由表4可知，藍(lán)莓、草莓中多酚含量很高，菠菜、生菜、黃瓜中多酚含量較少。果蔬中的酚類物質(zhì)會(huì)因貯藏環(huán)境的不同而發(fā)生不同程度的損失。A1、A2、A3冰箱中貯藏15 d后的藍(lán)莓、菠菜、生菜的多酚含量之間沒有顯著性差異；A1冰箱中貯藏15 d后的草莓多酚含量顯著低于A2和A3中（P＜0.05），A1中多酚下降率達(dá)36%；與對(duì)照組相比較，A1、A3中黃瓜多酚含量下降率均超過70%，而A2冰箱中多酚的下降僅為63%，A2冰箱中貯藏15 d后的黃瓜多酚含量顯著高于A1、A3中（P＜0.05）。

表4 冷藏過程中果蔬多酚含量的變化（單位：OD280/g）

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，保鮮冰箱間室氧分壓及相對(duì)濕度對(duì)不同果蔬的理化性質(zhì)的影響有所不同?？傮w看來，具有較低氧分壓（15%、18%）及相對(duì)濕度（86%、88%）的保鮮冰箱對(duì)草莓、藍(lán)莓、獼猴桃、菠菜、生菜、黃瓜的保鮮效果優(yōu)于常氧高濕型（氧分壓21%，濕度90%）保鮮冰箱。保鮮冰箱間室中，較低的氧分壓能夠抑制果蔬的呼吸，緩解果蔬中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，使果蔬的硬度、可溶性固形物、維生素C、多酚得到最大程度的保留。濕度變化對(duì)于果蔬的貯藏品質(zhì)也有重要影響，低氧型保鮮冰箱的相對(duì)濕度較低，對(duì)于菠菜、生菜這種比表面積大的果蔬，不能最大限度保留其水分，因此貯藏這類果蔬時(shí)應(yīng)以提高濕度為主，來提高果蔬的貯藏質(zhì)量。不同的氧氣含量及濕度對(duì)其他果蔬保鮮的效果有待于進(jìn)一步研究。