高氧處理對(duì)鮮切蘋果貯藏特性的影響

孟一，孟祥宇，張玉華*，陳東杰，孫崇德

1. 國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代物流工程技術(shù)研究中心（濟(jì)南 250103）；2. 山東商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院山東省農(nóng)產(chǎn)品貯運(yùn)保鮮技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（濟(jì)南 250103）；3. 山東省單縣市場(chǎng)監(jiān)督管理局（單縣 274300）；4. 浙江大學(xué)園藝產(chǎn)品冷鏈物流工藝與裝備國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室（杭州 310058）

鮮切果蔬具有自然、新鮮、營(yíng)養(yǎng)、方便等特點(diǎn)，越來越受到消費(fèi)者青睞。隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，鮮切果蔬的需求不斷增加，推動(dòng)鮮切產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。然而，相較于完整的新鮮果蔬，鮮切產(chǎn)品因去皮、切分、清洗等加工處理，導(dǎo)致其代謝旺盛、衰老加速、營(yíng)養(yǎng)損失、組織變色、風(fēng)味下降和微生物侵染等，因而感官品質(zhì)下降，貨架期縮短，安全性受到影響，這些問題在很大程度上限制了鮮切產(chǎn)品的推廣和鮮切產(chǎn)業(yè)發(fā)展。因此，研發(fā)安全、簡(jiǎn)便、有效的鮮切果蔬保鮮技術(shù)是迫切需要解決的重要課題。

高氧處理（21%～100% O2）是近年來得到發(fā)展的新型果蔬保鮮技術(shù)。1996年Day[1]首次將高氧技術(shù)應(yīng)用于果蔬保鮮，此后開展的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)高氧處理的果蔬，微生物生長(zhǎng)受到抑制[2]，呼吸作用降低，乙烯合成減少[3-4]，組織褐變減緩[5-6]。高氧處理還可一定程度上避免傳統(tǒng)氣調(diào)低O2、高CO2對(duì)果蔬的傷害，減少乙醛、乙醇等異味物質(zhì)生成[7]。果蔬高氧處理方法包括高氧氣調(diào)貯藏和高氧短時(shí)預(yù)處理，其中對(duì)高氧氣調(diào)貯藏的研究較為廣泛，在杏、草莓、桑葚、番茄、龍眼、去核長(zhǎng)棗等果蔬保鮮中取得較好效果。高氧短時(shí)預(yù)處理是先將果蔬進(jìn)行高濃度氧氣短時(shí)間處理，在非高氧環(huán)境中貯藏。與高氧氣調(diào)貯藏相比，高氧短時(shí)預(yù)處理操作更簡(jiǎn)便，實(shí)用性更強(qiáng)[8]。對(duì)鮮切果蔬而言，高氧短時(shí)預(yù)處理可以在切分前或切分后進(jìn)行，李琪[9]將蘋果切分后用100% O2分別處理2，4和6 h，真空包裝后于0 ℃下貯藏，結(jié)果表明100% O2處理4 h后可以顯著抑制鮮切蘋果褐變、VC下降、丙二醛（malondialdehyde，MDA）積累及菌落總數(shù)增加。Liu等[10]將完整馬鈴薯分別于21%，60%和80% O2中處理20 min，去皮、切塊后在4 ℃下保存8 d。結(jié)果表明，80% O2預(yù)處理20 min通過抑制多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性和MDA積累，維持細(xì)胞完整性，具有明顯的抗褐變作用。

高氧短時(shí)預(yù)處理對(duì)鮮切果蔬貯藏品質(zhì)的影響缺少系統(tǒng)研究。試驗(yàn)分別在蘋果鮮切加工前后進(jìn)行短時(shí)高氧處理，貯藏期間定期測(cè)定生理指標(biāo)與品質(zhì)指標(biāo)，旨在探索高氧處理在鮮切蘋果保鮮中應(yīng)用的可能性，為高氧處理技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富士蘋果（購于山東省煙臺(tái)市，于0～1 ℃下預(yù)冷，選取大小、成熟度一致，無腐爛、擠壓傷和病蟲害的蘋果備用）。

鄰苯二酚、三氯乙酸、愈創(chuàng)木酚、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮（均為分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠）。

所用的樂扣盒、果蔬保鮮盒、保鮮膜均為食品級(jí)聚乙烯材料。

1.2 儀器與設(shè)備

T9型紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；D-78532型高速冷凍離心機(jī)（德國(guó)Hettich科學(xué)儀器公司）；DK-4100型便攜式頂空氣體分析儀（丹麥PBI公司）；ATAGO型糖度計(jì)（日本ATAGO株式會(huì)社）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 切分前高氧處理方法

將完整蘋果置于樂扣盒中，盒內(nèi)充入O2，用氣體分析儀測(cè)定盒內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)，每天補(bǔ)充O2，使其保持較為恒定的體積分?jǐn)?shù)，于0～1 ℃下處理一定時(shí)間，對(duì)照組用空氣代替（表1）。高氧處理后，將蘋果清洗、去皮，切分為均勻的塊狀。置于果蔬保鮮盒內(nèi)，用保鮮膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相對(duì)濕度下貯藏，每3 d取樣檢測(cè)。

表1 切分前高氧處理分組

1.3.2 切分后高氧處理方法

將蘋果清洗、去皮，切分為均勻的塊狀。置于果蔬保鮮盒內(nèi)，將保鮮盒置于樂扣盒中，樂扣盒封蓋、充氧。用氣體分析儀測(cè)定盒內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)，使O2體積分?jǐn)?shù)始終保持在95%～100%（V/V），于0～1 ℃下分別處理12，24和36 h，以空氣處理組為對(duì)照。處理結(jié)束后，取出保鮮盒，用保鮮膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相對(duì)濕度下貯藏，每3 d取樣檢測(cè)。

1.3.3 呼吸速率測(cè)定方法

稱取500 g鮮切蘋果，置于5 L磨口試劑瓶中，密封1 h后，用氣體分析儀測(cè)定瓶中的CO2濃度[20]，以單位時(shí)間單位質(zhì)量鮮切蘋果釋放CO2的量表示呼吸速率，單位為mg/（g·h）。

1.3.4 褐變度測(cè)定方法

取10 g樣品，加入90 mL冷卻蒸餾水，混合勻漿，于0 ℃、5 000 r/min下離心20 min，取上清液于室溫下測(cè)定410 nm處的吸光度（A410nm）[11]，結(jié)果以10A410nm表示。

1.3.5 PPO活性測(cè)定方法

采用鄰苯二酚法，參考曹健康等[12]的方法測(cè)定。

1.3.6 POD活性測(cè)定方法

采用愈創(chuàng)木酚法，參考曹健康等[12]的方法測(cè)定。

1.3.7 MDA含量測(cè)定方法

采用硫代巴比妥酸法，參考曹健康等[12]的方法測(cè)定。

1.3.8 感官評(píng)價(jià)方法

由10名品評(píng)員分別對(duì)鮮切蘋果的外觀形態(tài)、色澤、滋氣味和腐爛程度進(jìn)行打分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。結(jié)果用4個(gè)指標(biāo)的平均值之和表示。

表2 鮮切蘋果感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.3.9 SSC測(cè)定方法

采用折光法，利用手持式糖度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 高氧處理對(duì)鮮切蘋果呼吸作用的影響

切分前、后高氧處理鮮切蘋果呼吸速率的變化分別如圖1所示。2種方法處理的鮮切蘋果在貯藏過程中呼吸速率變化趨勢(shì)一致，開始時(shí)呼吸速率不斷升高，對(duì)照組第9天時(shí)達(dá)最高值，高氧處理組第12天達(dá)最高值，且呼吸峰值低于對(duì)照組，而后呼吸速率逐漸降低，高氧處理組間呼吸速率無顯著差異，表明高氧處理使鮮切蘋果的呼吸高峰延遲，呼吸速率降低。Lu等[13]采用純氧短期前處理蘋果，加工成的蘋果片在低氧貯藏期間，呼吸速率顯著低于對(duì)照，表明高氧短期前處理對(duì)呼吸速率產(chǎn)生后續(xù)抑制作用。關(guān)于高氧對(duì)呼吸作用的抑制機(jī)理，學(xué)者們有不同觀點(diǎn)，有認(rèn)為高氧抑制三羧酸循環(huán)中檸檬酸向酮戊二酸的轉(zhuǎn)化[14]；有認(rèn)為高氧抑制琥珀酸向延胡索酸的轉(zhuǎn)化[15]；還有認(rèn)為O2濃度超過呼吸鏈末端氧化酶飽和濃度時(shí)，O2對(duì)呼吸速率起負(fù)反饋抑制[16]?？傊?，高氧對(duì)果蔬呼吸作用的抑制是由于其抑制三羧酸循環(huán)中某些酶的活性。

圖1 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間呼吸速率變化

2.2 高氧處理對(duì)鮮切蘋果褐變度的影響

鮮切加工過程破壞果蔬細(xì)胞膜，打破酶與底物區(qū)域化分布的平衡狀態(tài)，使得酶被釋放并聚集在切片表面[17]，同時(shí)切分使得植物體產(chǎn)生較多次生代謝物[18]和活性氧[19]。因此，鮮切果蔬極易發(fā)生酶促褐變。高氧處理鮮切蘋果貯藏過程中褐變度變化如圖2所示。各處理組褐變度隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而增加，貯藏后期增幅較前期大。貯藏后期高氧處理組褐變度明顯低于對(duì)照組（p＜0.05），切分前95%～100% O2處理14 d與切分后95%～100% O2處理組24 h抑制褐變效果較顯著。

圖2 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間褐變度變化

2.3 高氧處理對(duì)鮮切蘋果PPO活性的影響

貯藏期間，鮮切蘋果PPO活性呈先上升后下降趨勢(shì)。貯藏前期，高氧處理組與對(duì)照組PPO活性差異不顯著。貯藏至第6天后，切分前高氧處理組PPO活性顯著低于對(duì)照組（p＜0.05），氧氣體積分?jǐn)?shù)與處理時(shí)間對(duì)PPO活性影響不顯著。第9天后，切分后高氧處理組PPO活性顯著低于對(duì)照組（p＜0.05），且高氧處理組間無顯著差異。正常情況下PPO和酚類底物在果蔬體內(nèi)呈區(qū)域性分布，兩者不會(huì)接觸，果蔬組織被切分后，細(xì)胞膜破裂，兩者接觸發(fā)生相互作用，導(dǎo)致酶促褐變的發(fā)生[16]。Deng等[20]認(rèn)為，高氧處理較好地保持果蔬組織膜的完整性，減少PPO和酚類底物的接觸機(jī)會(huì)，因而降低褐變程度。

圖3 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間PPO活性變化

2.4 高氧處理對(duì)鮮切蘋果POD活性的影響

經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果貯藏期間POD活性變化如圖4所示，呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。切分前高氧處理組POD活性明顯低于對(duì)照組（p＜0.05），O2體積分?jǐn)?shù)與處理時(shí)間對(duì)酶活性的影響不大。切分后高氧處理組貯藏9 d后POD活性低于對(duì)照組（p＜0.05），高氧處理組間無顯著差異。董玉瑋等[21]研究氣調(diào)包裝綠蘆筍POD的變化，采用80% O2+20% CO2包裝的綠蘆筍POD活性低于空氣包裝組，且POD基因相對(duì)表達(dá)水平始終低于空氣包裝組。Li等[22]認(rèn)為高氧有助于降低果蔬氧化應(yīng)激作用，進(jìn)而降低POD活性。

圖4 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間POD活性變化

2.5 高氧處理對(duì)鮮切蘋果MDA含量的影響

MDA是細(xì)胞膜脂過氧化的產(chǎn)物，其含量與果蔬細(xì)胞膜損害和組織衰老程度有關(guān)[23]。MDA含量越高，說明細(xì)胞膜遭受的破壞越嚴(yán)重，果蔬的衰敗程度越高。由圖5可知：各處理組MDA含量隨鮮切蘋果貯藏期延長(zhǎng)而增加，高氧處理組MDA含量較對(duì)照組低（p＜0.05），說明高氧處理可以抑制鮮切蘋果膜脂過氧化，降低膜的損傷和破壞，起到延緩鮮切蘋果衰老的作用。其中，切分前高氧處理中，95%～100%O2處理14 d組MDA含量最低；切分后高氧處理中，95%～100% O2處理24 h組MDA含量最低。

圖5 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間MDA含量的變化

2.6 高氧處理對(duì)鮮切蘋果感官評(píng)價(jià)的影響

鮮切蘋果貯藏期間其感官評(píng)分結(jié)果如圖6所示。試驗(yàn)各組感官評(píng)分逐漸下降，高氧處理使感官評(píng)分下降緩慢（p＜0.05）。切分前高氧處理組中，95%～100% O2預(yù)處理14 d組評(píng)分最高。切分后高氧處理組中，前6 d各處理組無顯著差異，此后95%～100% O2預(yù)處理24 h組感官評(píng)分下降最慢。

圖6 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間感官評(píng)分變化

2.7 高氧處理對(duì)鮮切蘋果SSC的影響

鮮切蘋果在貯藏期間SSC呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，如圖7所示。切分前和切分后高氧處理組與對(duì)照組間均無顯著差異（p＞0.05），表明高氧處理對(duì)鮮切蘋果貯藏期間SSC無顯著影響。

圖7 經(jīng)高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間SSC變化

3 結(jié)論

高氧處理推遲鮮切蘋果的呼吸高峰，降低呼吸速率，抑制褐變，降低PPO與POD活性，抑制膜脂過氧化物MDA積累，減緩感官品質(zhì)下降。其中，切分前95%～100% O2處理14 d與切分后95%～100% O2處理24 h作用效果最顯著。高氧處理對(duì)SSC無顯著影響。高氧處理方法簡(jiǎn)單、成本低廉，避免化學(xué)保鮮法帶來的安全隱患，是一種綠色、安全、高效的保鮮方法，應(yīng)用前景廣，試驗(yàn)結(jié)果為高氧處理在鮮切果蔬保鮮中應(yīng)用提供理論支持。然而，高氧處理的作用機(jī)制尚不清楚，適合高氧處理的果蔬品種，氧氣適用濃度范圍及高氧處理的影響因素等相關(guān)研究較少。深入探究上述問題，有利于推動(dòng)高氧處理在鮮切果蔬中的應(yīng)用。