氯化鈣結合不同包裝材料對茭白采后衰老及活性氧代謝的影響

董桂君，喬勇進，劉晨霞，柳洪入，王桂英，王春芳

1(上海市農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工研究中心，上海，201403)2(上海理工大學 健康科學與工程學院，上海，200093)3(上海農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工工程技術研究中心，上海，201403)4(上海市青浦區(qū)蔬菜技術推廣站，上海，201700)

茭白[Zizanialatifolia(Griseb.) Stapf]是我國的特色水生蔬菜，其肉質脆嫩，味道清香，且富含多種礦物質和維生素，不僅具有祛熱、止渴和預防高血壓等多種藥用價值，還具有美白保濕等美容功效，深受廣大消費者的喜愛[1]。然而，茭白上市時間相對集中，采摘后常溫放置極易失水萎蔫、軟化、黃化從而失去商品價值，極大地限制了茭白的異時銷售[2]。因此，研究一種保鮮包裝方式以減緩茭白在貯藏過程中的衰老極為重要。

目前，低溫貯藏是果蔬保鮮技術中最常用的保鮮方法，但單獨的低溫貯藏難以長時間的保持果蔬內的水分、營養(yǎng)和口感，因此，需要與其他的保鮮方式相結合，以便更好地延緩果蔬的衰老[3]。包裝處理可以有效地解決果蔬的失水萎蔫，并且可以通過抑制果蔬的呼吸代謝，達到減少果實的營養(yǎng)損失、延長保鮮期的目的，是一種簡便易行的保鮮方法[4]。但由于不同包裝材料的透濕性和阻氧性不同，導致果蔬在貯藏期間的呼吸強度不同，對果蔬的保鮮效果也存在差異。SUN等[5]比較了1-甲基環(huán)丙烯與3種不同包裝材料結合對雙孢菇品質的影響，發(fā)現(xiàn)低密度聚乙烯具有適宜的透氣性能更好地抑制雙孢菇的呼吸強度，并且對保持蘑菇感官品質和硬度的效果最優(yōu)。馬涌航等[6]研究了4種不同阻隔性的包裝材料對采后生菜保鮮效果的影響，結果表明適宜的阻隔性包裝材料可以降低生菜的失重率，減緩相對電導率的增加，更好地維持生菜的保鮮效果。因此針對不同果蔬需要挑選適合的阻隔性包裝袋。

采后鈣處理作為一種安全、經(jīng)濟和操作簡單的保鮮技術，不僅能夠通過抑制呼吸強度來保持果實營養(yǎng)成分，還能夠保持細胞膜的結構功能，進而延緩采后果蔬衰老[7-8]。目前，鈣處理的相關研究在保持草莓[7]、茄子[8]、櫻桃[9]等果蔬的采后硬度、維持果實的營養(yǎng)品質及延緩果實貯藏期間的衰老等方面取得了較好的效果。本實驗室通過前期實驗發(fā)現(xiàn)鈣處理對茭白采后保鮮也具有較好的效果，同時由于將保鮮劑與不同的包裝材料結合處理茭白，并進行對比的研究鮮有報道。

基于此，本研究以‘大白茭’茭白為試材，研究氯化鈣處理分別與聚乙烯(polyethylene，PE)、聚乙烯防霧袋(polyethylene anti-fog，PEAF)和低密度聚乙烯(low-density polyethylene，LDPE)3種不同材質的包裝袋結合對茭白采后衰老和活性氧代謝的影響，從而得出適用于茭白保鮮的方法，以期為茭白的貯藏保鮮提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用“大白茭”茭白，上海青浦區(qū)茭白專業(yè)種植園。挑選顏色、大小一致，無病蟲害和機械損傷的茭白備用。

包裝材料：PE保鮮袋，規(guī)格為35 cm×25 cm，臺州市名科塑業(yè)有限公司；LDPE保鮮袋，規(guī)格為30 cm×40 cm，青島盛大創(chuàng)景包裝制品有限公司；PEAF保鮮袋，規(guī)格為30 cm×35 cm，上海復命新材料有限公司。不同包裝材料的性能參數(shù)如表1所示。

表1 不同包裝材料的性能參數(shù)

主要試劑：氯化鈣、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、氫氧化鈉、抗壞血酸、乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮，上海泰坦科技股份有限公司；考馬斯亮藍G-250、二硫蘇糖醇，上海麥克林生化科技有限公司；丙酮、無水乙醇、30% H2O2、氯仿，國藥集團化學試劑有限公司，實驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

3051H型果蔬呼吸測定儀，杭州齊華儀器有限公司；BP301S型電子天平，德國賽多利斯公司；JXFSTPRP-II-01D37520型全自動液氮冷凍研磨機，上海凈信；Osterode型高速冷凍離心機，德國Biofuge公司產(chǎn)品；DKS-16恒溫水浴鍋，艾萬拓威達優(yōu)爾國際貿易(上海)有限公司；WYA-ZT阿貝折光儀，上海儀電物理光學儀器有限公司；CM-5分光測色計，日本柯尼卡美能達；μQuant酶標儀，德國BIO-TEK公司；TA.XT物性測定質構儀，英國SMS公司；S230電導率儀，深圳市德優(yōu)平科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品處理

將挑選好的茭白分為4組，進行不同處理：對照組(CK)：將茭白完全浸入蒸餾水浸泡45 min后晾干用PE包裝；CaCl2結合不同包裝處理組：在前期實驗的基礎上，選用質量分數(shù)為1.0%的CaCl2溶液將茭白浸泡45 min后晾干，分別進行PE(CaCl2-PE)、PEAF(CaCl2-PEAF)、LDPE(CaCl2-LDPE)分袋包裝。每組處理設置3個重復，每個重復8袋，每袋裝茭白3根。包裝后的樣品先敞口放入(0±1)℃、相對濕度為80%～85%的冷庫預冷24 h，之后將封口壓緊在該冷庫中冷藏49 d。每7 d從每個重復中隨機取樣測定相關指標。

1.3.2 呼吸強度的測定

每次取3根茭白稱重后置于2 L呼吸室內，利用3051H型果蔬呼吸測定儀測定并計算果實呼吸速率，結果以mg/(kg·h)表示。

1.3.3 失重率的測定

茭白失重率的測定采用稱量法，計算如公式(1)所示：

(1)

1.3.4 硬度和色澤測定

茭白硬度選用AMORS探頭，測量果實中部橫截面的硬度。測定參數(shù)為：測試前探頭下行速度為1.00 mm/s，測試時探頭下行速度1.00 mm/s，測試后探頭返回速度10.00 mm/s，探頭下壓距離15 mm。結果以g表示。

用CM-5分光測色計測定茭白中部表皮的L*、a*、b*值，亨特白度WI計算如公式(2)所示[10]：

WI=100-[(100-L*)2+a*2+b*2]1/2

(2)

1.3.5 可溶性固形物和可溶性蛋白含量測定

可溶性固形物(total soluble solids，TSS)采用阿貝折光儀進行測定，以%表示。

可溶性蛋白的測定參照曹建康等[11]的方法，以mg/g表示。

1.3.6 相對電導率和丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的測定

相對電導率的測定參照劉慧等[12]的方法并作一定修改，用打孔器將茭白制成直徑為5 mm的組織圓片，取10片圓片于燒杯中并加入40 mL的蒸餾水，立即測定電導率為C0，然后靜置30 min后測定電導率為C1，煮沸10 min冷卻至常溫后測定電導率為C2。相對電導率按公式(3)計算，結果以%表示。

(3)

MDA含量的測定參考WEN等[10]的方法，結果以μmol/g表示。

H2O2含量采用上海源葉生物科技試劑盒進行測定，結果以mmol/g表示。

1.3.8 氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase，CAT)和抗壞血酸過氧化物酶(ascorbic acid peroxidase，APX)活性的測定

SOD活性采用南京建成的SOD試劑盒進行測定，以每克組織在1 mL反應液中SOD抑制率達50%時所對應的SOD量為一個SOD活力單位，結果以U/g表示。

CAT活性參考曹建康等[11]的方法測定，以每克樣品每分鐘在240 nm處吸光值降低0.01為一個活性單位，結果以U/g表示。

APX活性的參考曹建康等[11]的方法測定，以每克鮮重樣品每分鐘吸光度變化0.01時為1個酶活性單位，結果以U/g表示。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每個指標測定均重復3次，數(shù)據(jù)表示為平均值±標準差。使用Excel 2014整理數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計軟件SPSS 25.0分析數(shù)據(jù)。采用方差分析和鄧肯的多重比較檢驗，P<0.05表示差異顯著，用Origin 2018繪圖軟件進行圖像處理。

2 結果與分析

2.1 CaCl2結合不同包裝材料對茭白呼吸強度的影響

呼吸強度是衡量果蔬采后生命活動強弱的重要指標，其含量越高果實的代謝速率越快，同時會加劇果實的衰老進程。圖1是貯藏期茭白呼吸強度的變化，其中CK和CaCl2-PE組呼吸強度在貯藏后期出現(xiàn)升高可能是由于茭白出現(xiàn)腐爛，微生物釋放CO2，導致測定的呼吸強度增加[12]。貯藏第21天時，各組均達到呼吸高峰，CaCl2與不同包裝結合處理的茭白沒有推遲呼吸峰出現(xiàn)的時間，但呼吸強度均低于CK組，且差異顯著(P<0.05)，表明CaCl2與3種包裝處理結合可以不同程度降低茭白呼吸高峰峰值。在貯藏49 d時，CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組的呼吸強度均低于CaCl2-PE組且差異顯著(P<0.05)，這可能是由于LDPE和PEAF袋較低的氧氣透過率，有助于袋內形成高濃度CO2和低濃度O2的微環(huán)境，從而有效抑制茭白呼吸強度增加，對維持茭白品質有重要作用，這說明CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組處理能夠抑制茭白的呼吸速率。此外，由圖1可以看出，CaCl2-PEAF處理組在貯藏0～14 d 呼吸強度低于CaCl2-LDPE處理組，但在21 d開始呼吸強度高于CaCl2-LDPE處理組，這可能是由于PEAF包裝的透氧率最低，能夠較好地抑制茭白的呼吸作用，但在貯藏后期由于袋內氧氣被不斷消耗，可能會引起呼吸代謝失調，而LDPE包裝透氧率適宜，在貯藏后期對茭白呼吸強度的抑制效果最好。

圖1 CaCl2結合不同包裝材料對茭白呼吸強度的影響

2.2 CaCl2結合不同包裝材料對茭白失重率的影響

茭白在貯藏期間由于呼吸作用和蒸騰作用，導致營養(yǎng)物質的消耗和水分的流失，影響果實的口感及品質，因此，為了更好地維持茭白的貯藏品質,需要抑制失重率的上升。由圖2可知，各組茭白失重率均隨著貯藏時間延長呈現(xiàn)不斷上升趨勢，在整個貯藏期間，CaCl2與不同包裝材料結合處理的茭白失重率顯著低于CK組(P<0.05)，這可能是由于CK組茭白呼吸強度最高，導致營養(yǎng)物質的流失較快。在貯藏前14 d，CaCl2處理結合不同包裝的處理組之間失重率沒有顯著差異(P>0.05)；貯藏至第49天時，CaCl2-LDPE組的茭白失重率最低為2.46%，且與CaCl2-PE和CaCl2-PEAF組差異顯著(P<0.05)，表明CaCl2與LDPE結合處理對于抑制茭白失重率上升效果最佳，這種差異性的表現(xiàn)可能與包裝材料的透濕性能不同有關，LDPE包裝袋的水蒸氣透過率較低，能夠較好地抑制茭白水分的蒸發(fā)，同時CaCl2-LDPE組的茭白呼吸強度低，營養(yǎng)物質消耗少，因此可以減緩失重率的升高。

圖2 CaCl2結合不同包裝材料對茭白失重率的影響

2.3 CaCl2結合不同包裝材料對茭白硬度和色澤的影響

茭白采后硬度和色澤的變化會影響茭白感官品質和消費者可接受性。CaCl2結合不同包裝材料對茭白硬度的影響如圖3-A所示，貯藏過程中，各組茭白的硬度均呈逐漸下降的趨勢。在貯藏結束時(49 d)茭白硬度由鮮樣(0 d)的735.35 g下降至367.99～513.20 g。在21 d和35～49 d時，經(jīng)CaCl2與不同包裝結合處理的茭白硬度顯著高于CK組(P<0.05)，貯藏結束時(49 d)，CK組的硬度已降至初始值的49.96%，顯著低于其他各組(P<0.05)，表明未經(jīng)CaCl2處理的茭白果實的軟化程度最為嚴重，這可能是由于鈣處理可以使鈣離子與細胞壁中的果膠結合，增加了細胞壁的機械強度，進而維持了細胞壁結構的穩(wěn)定性[13]。而CaCl2結合不同包裝材料處理的茭白在貯藏前21 d硬度差異不顯著(P>0.05)，在35～49 d時，CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組的茭白硬度顯著高于CaCl2-PE組(P<0.05)，這可能是由于PE包裝較高的透濕性，促使茭白水分流失較快，同時由于LDPE和PEAF袋較低的透氧率和透濕率，不利于微生物的生長，避免茭白貯藏后期由于不斷軟化而開始出現(xiàn)腐爛。整個貯藏期間CaCl2-LDPE茭白的硬度一直處于較高水平，這說明CaCl2-LDPE處理能夠有效地抑制茭白的軟化。

茭白在貯藏期間其肉質會發(fā)生黃化，WI值表示茭白的白度指數(shù)，WI值越大表示茭白的肉質越白[10]。由圖3-B可知，茭白肉質白度值在貯藏期間呈現(xiàn)不斷下降的趨勢。貯藏第7天時，CK、CaCl2-PE、CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組的WI值分別比貯藏初期(0 d)降低了5.59%、4.53%、3.04%和2.44%，其中CK組的WI值下降程度最大；貯藏至第49天時，CK組WI值最低為64.74，而CaCl2結合包裝處理的茭白WI值分別為66.04、68.93、67.97，可發(fā)現(xiàn)CaCl2結合不同包裝材料可以不同程度延緩茭白WI值的降低，其中CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組對茭白的白度保持較好，且2組之間差異不顯著(P>0.05)。

A-硬度；B-WI值

2.4 CaCl2結合不同包裝材料對茭白可溶性固形物和可溶性蛋白含量的影響

TSS是影響果蔬風味品質的重要指標。TSS作為呼吸代謝的主要底物，其含量能夠反映果實的營養(yǎng)品質和成熟度。如圖4-A所示，在0～7 d各組茭白的TSS含量均呈上升趨勢，第7天后各組TSS含量開始不同程度的下降。這是因為前期果實內的淀粉等物質在酶的作用下轉化為糖類，后期由于果實的呼吸代謝消耗大于糖類物質轉化而導致TSS含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢[14]。在14～21 d時，經(jīng)CaCl2-LDPE和CaCl2-LDPE果實TSS含量低于CaCl2-PE處理組，這可能是由于PE包裝的透濕性較高，導致茭白內水分蒸騰揮發(fā)較多，TSS相對較高[15]。之后，由于CaCl2-PE包裝組茭白呼吸速率加快，導致果實TSS下降速率加快，在貯藏49 d時顯著低于CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF包裝組(P<0.05)。在貯藏49 d時，CK組TSS含量最低為3.72%，而CaCl2-LDPE組的TSS含量最高為4.48%，與其他各處理組差異顯著(P<0.05)，這可能是由于該處理組呼吸強度受到較大抑制，減少了呼吸所消耗的營養(yǎng)物質，進而較好地維持了果實的TSS含量。

可溶性蛋白含量是衡量果蔬營養(yǎng)價值和衰老程度的重要指標之一。如圖4-B所示，各組茭白的可溶性蛋白含量均隨著貯藏時間的延長不斷降低。CK組的茭白可溶性蛋白含量在貯藏期間均低于其他組，這可能是由于CaCl2和不同的包裝結合處理抑制了茭白的呼吸作用，從而減少營養(yǎng)物質的消耗，延緩了可溶蛋白含量的降低。貯藏至第49天時，CaCl2-PE、CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組的茭白可溶性蛋白含量分別比CK組高1.35、1.57、1.41 mg/g且差異顯著(P<0.05)，由此可見，CaCl2結合包裝處理均能在一定程度上延緩茭白可溶性蛋白含量的降低，其中CaCl2與LDPE包裝結合處理能夠更好地延緩可溶性蛋白含量的降低。

A-可溶性固形物；B-可溶性蛋白

2.5 CaCl2結合不同包裝材料對茭白相對電導率和丙二醛含量的影響

相對電導率的高低反映了果實細胞膜的透過性和衰老程度，通常果蔬衰老程度的加劇會伴隨組織內細胞質膜的功能降低和細胞膜的通透性增大，引起果實細胞內的電解質向胞外快速滲漏，進而導致相對電導率的增加[16]。由圖5-A可知,不同處理組茭白貯藏期的相對電導率變化情況。在貯藏期間，CK組的上升趨勢最明顯，貯藏至第49天時，CK組的相對電導率顯著高于各處理組(P<0.05)，這可能是由于CK組的茭白呼吸強度高，代謝旺盛，導致細胞衰老較快。由圖5-A可以看出，在整個貯藏期間，CaCl2-LDPE組相對電導率一直處于較低水平，抑制茭白相對電導率的升高效果優(yōu)于CK組和其他處理組，能夠延緩茭白的衰老進程。

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物之一，其含量越高表示果實產(chǎn)生的活性氧自由基對細胞膜的破壞的程度越嚴重，會導致果實衰老加劇，因此，通過測定MDA含量的變化，可以反映果實的衰老程度[17]。圖5-B反映的是CaCl2結合不同包裝材料對茭白貯藏期間MDA含量的影響。隨著貯藏期的延長，各組MDA的含量均呈現(xiàn)升高的趨勢。在貯藏前7 d各組MDA含量無顯著差異(P>0.05)，這是因為短期內果實具有一定的自我保護能力，MDA合成還未占主導地位[18]。在7～49 d 時CK組的MDA含量顯著高于同期其他組(P<0.05)，這說明CaCl2與包裝結合處理均能夠抑制茭白的膜脂過氧化作用。在貯藏結束時(49 d)，CaCl2-PE組的MDA含量高于其他處理組，這主要是由于PE包裝的氧氣透過率高，使袋內氣體環(huán)境不適宜茭白貯藏進而導致生理代謝異常，加速了MDA的生成；而CaCl2-LDPE組的MDA含量僅為2.22 nmol/mg，顯著低于其他各組(P<0.05)，說明適宜阻隔性的包裝材料可以有效降低茭白的MDA含量。

A-相對電導率；B-丙二醛含量

2.6 CaCl2結合不同包裝材料對茭白過氧化氫含量和超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率的影響

A-H2O2含量；產(chǎn)生速率

2.7 CaCl2結合不同包裝材料對茭白活性氧代謝相關酶活性的影響

CAT可以催化H2O2生成H2O和O2，從而減少多余的H2O2對植物細胞膜結構的破壞，維持細胞膜的穩(wěn)定性[21]。如圖7-B所示，各處理組的CAT活性變化趨勢大致相同，均呈先上升后下降的變化。在貯藏期間CaCl2-PE、CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF處理組的CAT活性始終高于CK組，表明CaCl2結合不同包裝材料能夠不同程度延緩CAT活性的降低。在貯藏第42天和第49天時，CaCl2-LDPE組的CAT活性顯著高于CaCl2-PE和CaCl2-PEAF組(P<0.05)，說明CaCl2處理與LDPE包裝結合對提升CAT活性的效果最優(yōu)，能更好地清除茭白內的活性氧，減小細胞受傷害程度，從而減輕了茭白的衰老。

APX也是分解H2O2的關鍵酶，它能將H2O2還原成水，與SOD和CAT協(xié)同清除機體內的活性氧，減緩活性氧積累對細胞膜系統(tǒng)的傷害[22]。APX活性在茭白采后貯藏過程中的變化如圖7-C，各組APX活性呈先降低再升高后下降的變化趨勢。在貯藏0～7 d，CK組APX酶活下降最大10.12%，顯著低于CaCl2結合不同包裝材料組(P<0.05)；各處理組在貯藏21 d達到APX活性高峰，其中各處理組APX活性均顯著高于CK組(P<0.05)；21 d后各組開始不同程度的降低，直至第49天時，CK組APX活性顯著低于其他各組(P<0.05)，這說明CaCl2與包裝結合處理均能有效的維持茭白貯藏期的APX活性。CaCl2處理與LDPE包裝相結合的茭白APX活性在21～49 d顯著高于其他各組，且差異顯著(P<0.05)，這說明CaCl2-LDPE組能抑制貯藏后期APX活性的降低。

A-SOD含量；B-CAT含量；C-APX含量

3 討論

茭白采后貯藏過程中隨著衰老進程的加快，表現(xiàn)為呼吸增強、失水軟化、白度和營養(yǎng)成分的降低、活性氧代謝失調等，嚴重影響果實的食用品質和商品價值。其中呼吸作用是采后茭白重要的生理活動，茭白在貯藏過程中為了維持正常生命活動，會隨著呼吸代謝而不斷消耗自身營養(yǎng)成分，呼吸強度越高，其貯藏品質越差。本研究將CaCl2處理分別與PE、LDPE和PEAF 3種不同包裝材料結合，并與未經(jīng)CaCl2處理的PE包裝組(CK)進行對比，研究結果表明CaCl2與3種不同的包裝材料結合能夠不同程度抑制茭白的呼吸強度，其中CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組對抑制茭白采后呼吸強度的效果優(yōu)于CaCl2-PE組，這可能是由于包裝材料的透氧率不同導致的，通常透氧率越高，對果蔬采后呼吸強度的抑制效果越差，PE包裝袋的透氧率最高，因此其處理組呼吸強度最高；盡管PEAF包裝的透氧率低于LDPE包裝，但貯藏結束時CaCl2-LDPE組的呼吸強度低于CaCl2-PEAF組，這可能是由于透氧率過低又會導致袋內的氧氣含量不足，會引起組織呼吸代謝失調，對果蔬組織造成氣體損傷，進而影響貯藏品質[23]，因此LDPE包裝透氧率適宜，與CaCl2結合處理對茭白呼吸強度的抑制最優(yōu)。類似地，王祖蓮等[24]也認為與果蔬相適應的包裝袋透氧率才能有效抑制其呼吸強度，從而達到貯藏保鮮的目的。

茭白的硬度和色澤是影響消費者購買欲的重要指標，因此，延緩茭白在貯藏過程中的軟化和黃化對維持茭白的商品價值具有重要的意義。本研究發(fā)現(xiàn)CaCl2與3種不同的包裝材料結合能夠不同程度抑制茭白的軟化和黃化，這可能與3種包裝材料的透氧率和透濕性有關，PE包裝的透濕性高，水分散失快，因此CaCl2-PE組的茭白硬度比CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組的低。CaCl2處理組之間色澤的差異可能與包裝袋的透氣性有關，古榮鑫等[25]認為透氣性低的處理組可以通過抑制空心菜的呼吸作用，進而抑制其生理活性，使其進入“休眠狀態(tài)”，從而減少了空心菜的黃化；而柳俊超等[26]認為透氣性越低的包裝會使貯藏末期的鮮切豇豆褐變越嚴重，因此對于不同果蔬并非透氣性的越低對其色澤的影響越小。本實驗研究發(fā)現(xiàn)CaCl2-LDPE和CaCl2-PEAF組對延緩茭白白度值降低的效果優(yōu)于CaCl2-PE組，表明透氣性低的包裝袋與CaCl2處理結合更有利于茭白色澤的保持。

4 結論