霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)在冬棗采后貯運(yùn)保鮮中的應(yīng)用

王霞偉，王曼，鄧豪，田全明，陳愷，吳斌，張政，于永春

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）（2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，新疆烏魯木齊 830091）（3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052）（4.特克斯縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆特克斯 835500）

冬棗（Ziziphus jujubecv. dongzao）是新疆特色農(nóng)產(chǎn)品之一[1]，采收期一般集中在9～10月，在此期間大量上市。冬棗是一種不耐貯藏的鮮食棗品種，采后很快會(huì)出現(xiàn)軟化轉(zhuǎn)色過(guò)快、失水皺縮、霉?fàn)€等現(xiàn)象，導(dǎo)致冬棗供應(yīng)期短，市場(chǎng)商品性差[2]。硬度下降和轉(zhuǎn)紅過(guò)快已經(jīng)成為冬棗采后貯運(yùn)的主要問(wèn)題，給商家造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。

果實(shí)軟化主要與細(xì)胞壁活性成分（纖維素、原果膠、可溶性果膠）和細(xì)胞壁降解酶（纖維素酶、多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶）有關(guān)[3]。目前，在冬棗軟化方面的研究，主要采用1-MCP[4]、CaCl2[5]、茉莉酸甲酯[6]等方法來(lái)處理，延緩其硬度的下降。前期已錄用文章表明，2% CaCl2+100 mmol/L SA霧化熏蒸冬棗的硬度顯著（p<0.05）高于CaCl2和SA單獨(dú)處理，二者具有明顯的協(xié)同保鮮作用。

果實(shí)軟化可能與貯運(yùn)包裝過(guò)程中的細(xì)胞壁代謝和后熟轉(zhuǎn)色有關(guān)。氣調(diào)包裝可以抑制果實(shí)貯藏期間的轉(zhuǎn)色進(jìn)程，減少質(zhì)量損失率，延長(zhǎng)貨架期[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，冬棗氣調(diào)包裝的O2宜為8%～10%，CO2宜為0%～0.5%[8]，N2作為一種墮性氣體，主要用于驅(qū)逐其它氣體。

目前，電商物流逐漸成為了新疆特色農(nóng)產(chǎn)品外運(yùn)的一種重要方式，冬棗在貯運(yùn)過(guò)程中，由于保鮮技術(shù)缺失，包裝簡(jiǎn)單等問(wèn)題，造成果實(shí)轉(zhuǎn)紅過(guò)快，硬度下降，口感失脆，從而使其銷(xiāo)售商品性大大降低，制約了新疆冬棗外運(yùn)銷(xiāo)售量。霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)是否會(huì)成為冬棗電商物流過(guò)程中實(shí)用的保鮮技術(shù)，迄今為止，未見(jiàn)有這方面的研究報(bào)道。因此，本試驗(yàn)通過(guò)霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗進(jìn)行處理，通過(guò)研究果實(shí)的基本軟化品質(zhì)和相關(guān)酶活性，為冬棗的采后貯運(yùn)和電商物流提供了一個(gè)新的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

冬棗：采自新疆庫(kù)車(chē)縣冬棗種植基地，立即運(yùn)往新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院冷庫(kù)進(jìn)行0 ℃預(yù)冷24 h。挑選果面偏綠，果形大小和成熟度基本一致，無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械損傷的果實(shí)進(jìn)行處理。

氯化鈣，天津億創(chuàng)科技有限公司；水楊酸，河北科隆多生物技術(shù)有限公司；氫氧化鈉、多聚半乳糖醛酸、三氯乙酸、抗壞血酸，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；檸檬酸、果膠、纖維素，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PARI BOY SX型霧化器，德國(guó)PARI Gmb H；GY-4型硬度計(jì)，艾德堡儀器有限公司；PAL-1手持?jǐn)?shù)顯折糖儀，上海精密科學(xué)儀器有限公司；GL-20G-Ⅱ型高速冷凍離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，UVmini-2600日本島津公司；SPX-100B-Z生化培養(yǎng)箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司理療設(shè)備廠；GD1913氣調(diào)包裝機(jī)，廣州行遠(yuǎn)包裝機(jī)械有限公司；DK-S26電熱恒溫水浴鍋，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

將冬棗進(jìn)行以下3種處理：①對(duì)照（T1）：PE膜包裝。②（T2）：將冬棗放入盒內(nèi)，充入8% O2+92% N2，用PE膜進(jìn)行包裝密封。③（T3）：用2% CaCl2溶液熏蒸30 min，12 h后再用100 mmol/L的SA溶液熏蒸30 min，然后充入8% O2+92% N2，用PE膜進(jìn)行包裝密封。處理后的冬棗在PE膜上各打1個(gè)孔（孔徑為0.40 mm），每個(gè)處理用20 kg冬棗。各組處理完后放入（20±1）℃、50%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中進(jìn)行觀察。每天取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)變化，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 硬度

隨機(jī)選取6個(gè)果實(shí)，沿果實(shí)赤道部位等距離的兩個(gè)位置用刀片削去果皮，用GY-4型果實(shí)硬度計(jì)5 mm的探頭進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 細(xì)胞膜滲透性

參照Z(yǔ)hou等[9]的方法，用P 902型電導(dǎo)儀測(cè)定。

1.4.3 腐爛率

1.4.4 失重率

采用稱重法來(lái)測(cè)定冬棗的失重率。

1.4.5 可溶性固形物（TSS）

隨機(jī)取5.00 g果實(shí)研磨勻漿，用紗布過(guò)濾取澄清汁液，滴于手持折光儀上進(jìn)行讀數(shù)，每次隨機(jī)測(cè)定6個(gè)果實(shí)，采用手持PAL-1糖度儀測(cè)定。

1.4.6 可滴定酸（TA）

采用氫氧化鈉溶液滴定法測(cè)定，將10.00 g研磨好的果實(shí)樣品用蒸餾水轉(zhuǎn)移到100 mL容量瓶?jī)?nèi)定容，30 min后過(guò)濾，吸取20.00 mL濾液，加入2滴酚酞，用已標(biāo)定的氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定。

1.4.7 可溶性果膠、原果膠、纖維素含量的測(cè)定

可溶性果膠（water-soluable pectin，WSP）和原果膠（protopectin，PP）測(cè)定：取5.00 g冷凍組織于10.00 mL 95%乙醇中研磨，8000 r/min離心15 min，加入5.00 mL 80%乙醇洗滌沉淀物，恒溫水浴1 h后，收集上清液，稀釋至100 mL，作為PP提取物，傾去上清液，向沉淀物中添加0.50 mol/L硫酸，沸水浴煮45 min，冷卻至室溫，8000 r/min離心15 min，即為WSP提取物，分別取1.00 mL PP與WSP，并向試管中加入6.00 mL濃硫酸，煮沸10 min。待溶液冷卻至室溫后再加入0.20 mL 1.50 g/L咔唑試劑，混勻，于530 nm處測(cè)定吸光度[10]。根據(jù)半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算PP和WSP的含量，并用%表示。

纖維素含量測(cè)定：參照Z(yǔ)hao等[11]的方法測(cè)定。

1.4.8 多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、果膠甲酯酶的測(cè)定

多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturonase PG）、纖維素酶（Cellulase Cx）活性的提取和測(cè)定方法基于Fan等[12]描述的方法，并稍加修改。果膠甲酯酶（pectin methyl esterase PME）的提取和測(cè)定方法參照Chen等[13]的方法，結(jié)果都表示為U/kg。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SigmaPlot 12.5軟件作圖，SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗硬度、細(xì)胞膜滲透性、腐爛率、失重率的影響

硬度是冬棗軟化的重要指標(biāo)。如圖1a所示，在貯藏期間，冬棗的硬度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)不同程度的下降，至貯藏期末（第6 d），經(jīng)過(guò)處理的兩組硬度均顯著（p<0.05）高于未做處理的T1組。T3處理組的棗果實(shí)硬度最高，是T1組的1.12倍。說(shuō)明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝處理可以有效延緩冬棗硬度的下降，保持果實(shí)的脆度。這與高哲等[14]采用SA和CaCl2浸泡處理冬棗的趨勢(shì)一致。此外，果實(shí)硬度不斷下降可能和成熟度的上升有關(guān)，隨著成熟度的上升，細(xì)胞壁中的大分子物質(zhì)逐漸變小，導(dǎo)致細(xì)胞壁發(fā)生破損，硬度下降[15]。

圖1 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗硬度、細(xì)胞膜滲透性、腐爛率、失重率的影響Fig.1 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the hardness,cell membrane permeability, decay rate and weight loss rate of winter jujube

細(xì)胞膜可以維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，使各種生化反應(yīng)能夠有序運(yùn)行，細(xì)胞膜滲透性在一定程度上能反映細(xì)胞膜受到損傷和果蔬組織的衰老[16]。如圖1b所示，隨著貯藏時(shí)間的增加，細(xì)胞膜滲透性呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。在貯藏末期（第6 d），T3處理組的值為43.66%，顯著（p<0.05）低于T1和T2對(duì)照組，說(shuō)明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝處理可以抑制冬棗細(xì)胞膜滲透性的上升。采用0.50%氯化鈣+1.00%檸檬酸+1.00%異抗壞血酸浸泡處理鮮切芒果的細(xì)胞膜滲透性和本研究一致，呈上升趨勢(shì)[17]。

腐爛率是衡量果實(shí)品質(zhì)和保鮮效果的最直觀指標(biāo)。由圖1c可知，冬棗果實(shí)腐爛率呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì)，在貯藏前3 d，三組處理都未出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，但在貯藏第4 d時(shí)，T1的腐爛率為4.00%，顯著高于（p<0.05）T2和T3處理組，說(shuō)明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)可以減少冬棗腐爛率的增加。鈣離子可與果膠酸生成不溶于水的果膠酸鈣，在細(xì)胞間形成共價(jià)鍵橋而維持組織的質(zhì)地，抑制軟化[14]，從而增加硬度，延緩果實(shí)腐爛率。這與本課題組采前噴施SA處理對(duì)貯藏期紅地球葡萄商品性趨勢(shì)一致[18]。

如圖1d所示，貯藏期的冬棗失重率逐漸增加，處理組的失重率顯著低于CK組（p<0.05）。在貯藏后期（第6 d），T1、T2和T3處理組的值分別為3.00%、2.10%和1.54%，證明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)可以減緩冬棗失重率的上升。由于三組處理的包裝都為PE包裝，因此，對(duì)冬棗的蒸騰作用的影響基本一致，T1、T2與T3處理組失重率顯著差異的原因可能是由于霧化熏蒸和氣調(diào)包裝復(fù)合處理，導(dǎo)致冬棗呼吸強(qiáng)度減弱，從而延緩了冬棗失重率的上升。

T3處理組相比T1處理，差異顯著（p<0.05），這可能是由于霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)處理冬棗，保護(hù)了冬棗細(xì)胞膜的完整性，從而延緩了硬度的下降，減慢了腐爛率和失重率的上升。

2.2 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）的影響

果實(shí)中的糖、酸不僅參與了自身的生理代謝，也直觀反映了果實(shí)的風(fēng)味[19]。如圖2a所示，隨著貯藏期的延長(zhǎng)，TSS含量總體呈現(xiàn)不斷上升趨勢(shì)，但T1處理組在第5 d達(dá)到高峰，第6 d出現(xiàn)了下降趨勢(shì)，冬棗轉(zhuǎn)紅速度過(guò)快，腐爛率增加，從而導(dǎo)致含糖量不斷下降。在第6 d，T1處理組的TSS含量為21.82%，分別為T(mén)2和T3處理組的1.09倍和1.30倍，證實(shí)霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)可延緩冬棗TSS含量的上升。

圖2 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗TSS、TA含量的影響Fig.2 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the content of TSS and TA in dongzao jujube

如圖2b所示，TA含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷下降。TA是冬棗中不可或缺的品質(zhì)指標(biāo)之一。隨著冬棗的呼吸速率加強(qiáng)，有機(jī)酸含量逐漸下降，在貯藏后期（第6 d），T3處理組優(yōu)于其它兩組處理，TA含量為0.81%，分別比T1和T2處理組高了26.56%和15.71%，證明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)可以減緩冬棗中TA含量的下降。這與高梅秀等[20]使用氣調(diào)處理冬棗的結(jié)果一致。

2.3 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗原果膠、可溶性果膠、纖維素含量的影響

冬棗果實(shí)軟化主要由細(xì)胞壁物質(zhì)、膜結(jié)構(gòu)和內(nèi)含物等變化引起，其中細(xì)胞壁降解為主要原因[21]，而原果膠、可溶性果膠和纖維素等物質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞壁骨架的主體結(jié)構(gòu)[22]，三種物質(zhì)的含量是直接影響冬棗軟化程度的重要指標(biāo)。由圖3a、3b和3c可以看出，冬棗果實(shí)的成熟伴隨著原果膠含量和纖維素含量的下降及可溶性果膠含量的上升。在貯藏0到2 d，原果膠含量下降的較快，后期下降較為緩慢。在整個(gè)貯藏期內(nèi)，T3處理組的原果膠含量都顯著高于T1處理組（p<0.05）。在貯藏第6 d，T3處理組的含量為0.60%，比T1處理組高了91.17%。表明霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗原果膠含量的下降有一定的抑制作用，這與李歡等[23]在棗的細(xì)胞壁軟化及基因表達(dá)上的研究結(jié)果一致。

可溶性果膠的形成是由于果膠在果實(shí)軟化過(guò)程中，果膠多糖不溶解果膠物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成可溶性果膠，導(dǎo)致相鄰細(xì)胞間的粘合力下降，從而引起果實(shí)的軟化[24]。由圖3a和3b可知，隨著原果膠含量的下降，可溶性果膠含量呈不斷上升趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期中，T3處理組顯著低于T1處理組（p<0.05）。在貯藏后期（第6 d），T2和T3處理組的可溶性果膠含量分別上升了0.99%和0.88%，均顯著低于T1處理組（1.41%）。結(jié)果表明，霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)可以延緩冬棗可溶性果膠的上升，從而延緩冬棗的軟化。鈣處理獼猴桃可以延緩可溶性果膠含量的上升，趨勢(shì)與本試驗(yàn)一致[25]。

圖3 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗原果膠、可溶性果膠、纖維素含量的影響Fig.3 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on the content of winter jujube original pectin, soluble pectin and cellulose

冬棗中的纖維素含量呈現(xiàn)出不斷下降的的趨勢(shì)，在貯藏后期（第6 d），T1處理組的纖維素含量為0.32%，而T2和T3處理組的含量分別為0.39%和0.45%，均顯著高于T1處理組（p<0.05），結(jié)果表明，霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)在一定程度上延緩了冬棗中纖維素含量的下降。纖維素含量的持續(xù)下降可能是由于纖維素酶的上升所導(dǎo)致的。冬棗采后容易出現(xiàn)軟化、商品性降低等現(xiàn)象，可能是由于原果膠酶將原果膠分解為果膠，與纖維素分離導(dǎo)致的[26]。

冬棗果實(shí)隨著貯藏期延長(zhǎng)，軟化加劇，可能還與果實(shí)中的中膠層有關(guān)，果膠和纖維素是中膠層的主要成分，中膠層的消融會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞間隙增大和細(xì)胞游離，從而加劇冬棗的軟化進(jìn)程[27]。

2.4 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗酶活性的影響

果實(shí)軟化不僅與細(xì)胞壁組分和結(jié)構(gòu)的劇烈變化有關(guān)，而且與細(xì)胞壁降解酶參與細(xì)胞壁物質(zhì)水解密切相關(guān)[28]。由圖4a、4b和4c可知，纖維素酶、果膠甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶隨著貯藏期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)。冬棗中的纖維素酶前期（0～3 d）上升的較為緩慢，但在4～5 d時(shí)，上升速度變快，由于冬棗的成熟度越來(lái)越高，導(dǎo)致細(xì)胞壁組分變化越劇烈[29]，纖維素酶上升加快。在貯藏后期（第6 d），T1處理組的纖維素酶為3.96 U/kg，而T2和T3處理組的為3.06 U/kg和2.34 U/kg，結(jié)果表明，霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)在抑制冬棗纖維素酶活性上升中具有顯著作用（p<0.05），CaCl2處理可有效調(diào)節(jié)細(xì)胞壁代謝水平，使細(xì)胞壁降解酶活性降低，達(dá)到延長(zhǎng)貯藏期和保持果實(shí)品質(zhì)[29]。

圖4 霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)冬棗酶活性的影響Fig.4 The effect of atomization fumigation combined with modified atmosphere packaging technology on enzyme activity of winter jujube

果膠甲酯酶在果實(shí)發(fā)育早期和成熟過(guò)程中都具有較高的活性[30]，如圖4b所示，冬棗中的果膠甲酯酶隨著貯藏期的延長(zhǎng)不斷上升，在貯藏后期（第6 d），T1、T2和T3處理組的果膠甲酯酶活性分別為0.45 U/kg、0.43 U/kg和0.35 U/kg，分別是貯藏初期（第0 d）的3.75倍、3.58倍和2.91倍，說(shuō)明T3處理組顯著的抑制了冬棗果膠甲酯酶的上升，從而抑制了冬棗的軟化。這與王瑞慶等[31]采用1-MCP和氣調(diào)包裝處理在枸杞上的結(jié)果一致。

多聚半乳糖醛酸酶能夠切斷果膠分子中的α-1，4-糖苷鍵，從而將果膠分子降解為小分子物質(zhì)，使果實(shí)軟化[32]。如圖4c所示，多聚半乳糖醛酸酶的活性在不斷上升，經(jīng)過(guò)T3處理組的冬棗，由于多聚半乳糖醛酸酶活性較低，保持了較好的硬度。T1處理組的多聚半乳糖醛酸酶在第6 d為4.26 U/kg，比T2和T3處理組分別高了29.09%、43.43%。說(shuō)明T3處理對(duì)冬棗采后多聚半乳糖醛酸酶的降解有抑制作用。

果膠甲酯酶與多聚半乳糖醛酸酶都是參與果膠物質(zhì)降解的酶物質(zhì)，果膠甲酯酶主要是使果膠去甲酯化，催化轉(zhuǎn)化為果膠酸，破壞連接導(dǎo)致細(xì)胞分離，同時(shí)生成適合于多聚半乳糖醛酸酶作用的底物，使得多聚半乳糖醛酸酶沿著多聚半乳糖醛酸主鏈水解果膠酸，使其降解，導(dǎo)致細(xì)胞壁解體，果實(shí)后熟軟化[33]。T3處理組明顯的抑制了冬棗中酶活性的上升，減緩了冬棗的軟化，維持了冬棗細(xì)胞壁的完整性。

2.5 相關(guān)性分析

由1表可知，冬棗的硬度與腐爛率、失重率、細(xì)胞膜滲透性、TSS、可溶性果膠、Cx、PME、PG呈顯著負(fù)相關(guān)（p<0.01），與TA、纖維素、原果膠含量呈顯著正相關(guān)（p<0.01）。表明以上指標(biāo)可以有效代表冬棗硬度下降與細(xì)胞壁軟化程度。

3 結(jié)論

通過(guò)霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)，減緩了冬棗中腐爛率、失重率、可溶性固形物、細(xì)胞膜滲透性的上升，抑制了硬度、可滴定酸含量的下降，維持了冬棗采后果實(shí)的品質(zhì)和脆度。同時(shí)抑制了纖維素酶、果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶的上升，延緩了原果膠、纖維素含量的下降及可溶性果膠的上升。有效的阻止了細(xì)胞壁降解酶引起的細(xì)胞壁軟化，維持了細(xì)胞膜的完整性，延緩了果實(shí)硬度的下降。霧化熏蒸結(jié)合氣調(diào)包裝技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)有效的貯運(yùn)保鮮技術(shù)，可為冬棗采后電商物流保鮮技術(shù)的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

表1 相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis