高濃度CO2應(yīng)激調(diào)控對(duì)秋季鮮枸杞貯藏品質(zhì)的影響

李?lèi)?ài)光，邵金升，侯雙迪，張敬燕，范艷麗，劉霞*

（1.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.天津科技大學(xué) 省部共建食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300457；3.天津鮮食原品生物科技有限公司，天津 300457；4.寧夏大學(xué) 食品與葡萄酒學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

枸杞（Lycium barbarum L.）是我國(guó)重要的藥用植物資源，主要生長(zhǎng)在我國(guó)西北地區(qū)[1]。枸杞鮮果屬于漿果，富含人體所需的蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸和微量礦物質(zhì)元素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能增強(qiáng)人體免疫力，還具有抗衰老、抗癌和抗氧化的功效[2-3]。枸杞的傳統(tǒng)食用方法主要是干果泡水飲用，然而，干果制備過(guò)程中抗壞血酸、類(lèi)胡蘿卜素和各種維生素流失嚴(yán)重[4]。新鮮枸杞具有獨(dú)特的風(fēng)味和豐富的多糖等活性物質(zhì)，因此深受消費(fèi)者的喜愛(ài)[5]。但是新鮮枸杞水分含量高、皮薄，采后易腐爛。因此，延長(zhǎng)新鮮枸杞的貯藏期和提升枸杞貯運(yùn)品質(zhì)對(duì)于商業(yè)價(jià)值提升意義重大[6-7]。常用的貯藏方法有低溫貯藏法、氣調(diào)貯藏法、涂膜貯藏法等。其中低溫貯藏法受限于枸杞最適貯藏溫度（0±1）℃，因此其效果有限。氣調(diào)貯藏法中的1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）可以抑制枸杞鮮果的呼吸作用從而延長(zhǎng)貯藏期，但僅能減緩貯藏后期腐敗味的產(chǎn)生，對(duì)枸杞外觀品質(zhì)沒(méi)有明顯改善。涂膜法存在化學(xué)試劑、水分殘留導(dǎo)致的商品價(jià)值降低等問(wèn)題。

在鮮果產(chǎn)銷(xiāo)鏈“預(yù)冷-誘抗-貯藏-運(yùn)輸-銷(xiāo)售”五大環(huán)節(jié)中“誘抗”往往被忽視，通常通過(guò)短時(shí)的冷、熱、光、缺氧、高氧等不同的誘抗因子刺激果蔬，改變果蔬原有的代謝行為，實(shí)現(xiàn)貯藏期過(guò)程“抗性”增強(qiáng)[8-10]。同時(shí)，果蔬氣調(diào)貯藏廣泛應(yīng)用于果蔬貯藏，通過(guò)改變貯藏環(huán)境中氣體濃度降低果蔬呼吸強(qiáng)度，具有高效、安全、無(wú)污染、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[11-12]。而關(guān)于枸杞鮮果在短時(shí)高濃度CO2等氣體應(yīng)激條件下鮮果品質(zhì)的變化的研究較少。因此，本文采用不同高濃度二氧化碳短時(shí)間應(yīng)激耦合1-MCP 熏蒸處理枸杞鮮果，探究高濃度二氧化碳短時(shí)間應(yīng)激耦合1-MCP 熏蒸對(duì)枸杞鮮果貯藏期品質(zhì)的調(diào)控規(guī)律，以期為簡(jiǎn)單、高效、綠色的枸杞節(jié)能應(yīng)激保鮮技術(shù)體系構(gòu)建提供支持。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

枸杞鮮果：選用寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市中寧縣的“寧杞9 號(hào)”秋季果，田間采摘形態(tài)飽滿、色澤鮮亮、帶梗枸杞后，12 h 內(nèi)空運(yùn)至天津科技大學(xué)省部共建食品營(yíng)養(yǎng)與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

L-苯丙氨酸：上海源葉生物科技有限公司；聚乙烯聚吡咯烷酮（polyvinylpolypyrrolidone，PVPP）（分析純）：深圳市杜奧科技有限公司；愈創(chuàng)木酚（分析純）：上海瀚香生物科技有限公司；30% H2O2（分析純）：上海時(shí)代生物科技有限公司；三氯乙酸（分析純）：上海太倉(cāng)滬試試劑有限公司；1-甲基環(huán)丙烯：山東奧維特生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CheckPoint 3 （O2/CO2） 氣體成分分析儀：丹麥Dansensor 公司；EPOCH-1908028 酶標(biāo)儀：美國(guó)博騰儀器有限公司；PAL-1 數(shù)顯折光儀：ATAGO（愛(ài)拓）中國(guó)分公司；GXH-3051H 果蔬呼吸測(cè)定儀：北京均方理化科技研究所。

1.3 試驗(yàn)方法

預(yù)處理方案參考王瑞慶等[13]的方法并稍作修改，枸杞鮮果運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后，選用形狀、顏色、大小均勻，無(wú)裂痕、瑕疵、水漬的鮮果，放入溫度（0±1）℃、相對(duì)濕度（93±3）%，0.1 μL/L 的1-MCP 密封環(huán)境下進(jìn)行預(yù)冷熏蒸24 h。然后將熏蒸好的50 kg 鮮枸杞平均分成4 個(gè)組別，除對(duì)照組外，其余3 組分別放入密閉氣調(diào)箱中，用氮?dú)庋杆倥疟M箱中空氣（O2濃度＜0.1 %），分別充入不同體積的二氧化碳，使箱內(nèi)氣體濃度分別達(dá)到20%CO2、50% CO2、80% CO2，進(jìn)行短時(shí)30 min 密閉應(yīng)激處理。最后4 組鮮果貯藏于（0±1）℃、相對(duì)濕度（93±3）%的環(huán)境下15 d，每3 d 隨機(jī)對(duì)枸杞進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)。各組做3 個(gè)重復(fù)。

1.3.1 呼吸強(qiáng)度

枸杞鮮果呼吸強(qiáng)度采用果蔬呼吸測(cè)定儀測(cè)量，每次稱(chēng)量（20.5±0.5）g 鮮果放入果蔬呼吸測(cè)定儀的氣室，測(cè)量氣室內(nèi)CO2生成量的變化，并重復(fù)3 次[14]。呼吸強(qiáng)度[A，mg/（kg·h）]計(jì)算公式如下。

式中：C0為空白試驗(yàn)呼吸罐中CO2總量，%；C1為測(cè)定后呼吸罐中CO2總量，%；M 為CO2的摩爾質(zhì)量，44.01 g/mol；V 為氣室體積，L；V0為測(cè)定溫度下CO2摩爾體積，44.7 mL/mol；m 為鮮果質(zhì)量，kg；t 為測(cè)量時(shí)放入氣室中的時(shí)間，h。

1.3.2 失重率

枸杞貯藏前從各處理組中分別隨機(jī)取出適量鮮果放入保鮮盒內(nèi)，記錄第0 天枸杞樣本質(zhì)量為M0，貯藏期內(nèi)每3 d 測(cè)定樣本質(zhì)量Mt，每組重復(fù)3 次稱(chēng)重[15]。失重率（B，%）以初始總重的減重百分比表示，公式如下。

式中：M0為貯藏第0 天待測(cè)樣本質(zhì)量，kg；Mt為貯藏期內(nèi)待測(cè)樣本質(zhì)量，kg。1.3.3 腐爛指數(shù)

貯藏的枸杞鮮果根據(jù)枸杞鮮果表面的腐爛程度進(jìn)行分級(jí)（0～4 級(jí)）。評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：腐爛面積總面積50%～100%為4 級(jí)腐爛程度；25%～50%為3 級(jí)腐爛程度；10%～25%為2 級(jí)腐爛程度；0%～10%為1 級(jí)腐爛程度；果面無(wú)生霉腐爛現(xiàn)象為0 級(jí)腐爛。腐爛指數(shù)（C，%）的計(jì)算公式如下。

式中：Rt為腐爛級(jí)別；Nt為腐爛級(jí)別對(duì)應(yīng)的鮮果腐爛數(shù)量；R 為腐爛最高級(jí)別；N 為總果數(shù)量。

1.3.4 可溶性固形物含量

可溶性固形物（soluble solid content，SSC）含量通過(guò)數(shù)顯折光儀顯示的數(shù)值確定，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示[16]。

1.3.5 脂氧合酶活性

脂氧合酶（lipoxygenase，LOX）的活性采用曹建康等[17]的方法。以每克果蔬樣品每分鐘吸光值變化值增加0.01 為一個(gè)LOX 活力單位（U），單位為U/（min·g）。

1.3.6 過(guò)氧化物酶活性

過(guò)氧化酶（peroxidase，POD）的活性采用曹建康等[17]的方法。每克果蔬樣品每分鐘吸光值變化值增加1 為1 個(gè)過(guò)氧化物酶活力單位（U），單位為U/（min·g）。

1.3.7 苯丙氨酸解氨酶活性

苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）活性測(cè)定采用曹建康等[17]的方法。每小時(shí)每克果蔬組織（鮮重）酶促反應(yīng)體系吸光值增加0.01 為1 U，單位為U/（h·g）。

1.3.8 丙二醛含量

參考曹建康等[17]的方法。采用硫代巴比妥酸法測(cè)定果實(shí)中丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量，單位為μmol/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行3 個(gè)平行，采用SPSS 13.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，所得數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同濃度CO2 應(yīng)激對(duì)鮮食枸杞采后失重率和腐爛指數(shù)的影響

CO2應(yīng)激對(duì)枸杞鮮果外觀品質(zhì)影響見(jiàn)圖1。

圖1 枸杞鮮果不同處理組在貯藏期15 d 后的外觀差異Fig.1 Appearance of fresh goji berries treated with different methods and stored for 15 d

由圖1 可知，50%高CO2應(yīng)激處理組在15 d 貯藏后外觀品質(zhì)最好，仍能保持較好的光澤和顏色。

枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)失重率的變化見(jiàn)圖2。

圖2 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)失重率的變化Fig.2 Changes in weight loss rate of fresh goji berries within 15 d of storage

由圖2 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)失重率逐漸上升，3 個(gè)高濃度CO2應(yīng)激處理組均低于對(duì)照組，其中50% CO2應(yīng)激處理組失重率表現(xiàn)最佳，20% CO2應(yīng)激處理組次之，對(duì)照組最差，這也與枸杞鮮果呼吸強(qiáng)度變化趨勢(shì)相似，可能是因?yàn)楦邼舛菴O2處理通過(guò)抑制呼吸作用，從而減少了因呼吸產(chǎn)生的水分流失。貯藏15 d 時(shí)50% CO2應(yīng)激處理組失重率為（0.31±0.01）%，對(duì)照組為（0.48±0.01）%。高濃度CO2應(yīng)激可降低枸杞秋果貯藏期間水分流失或自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，這與焦麗霞等[18]研究的100% CO2處理4 h 能延緩蒜薹衰老的結(jié)果相似。

CO2應(yīng)激處理的枸杞鮮果腐爛指數(shù)變化規(guī)律見(jiàn)圖3。

圖3 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)腐爛指數(shù)的變化Fig.3 Changes in the decay index of fresh goji berries within 15 d of storage

由圖3 可知，貯藏期內(nèi)CO2應(yīng)激處理組的鮮果腐爛指數(shù)均低于對(duì)照組，其中50% CO2應(yīng)激處理組表現(xiàn)最佳，80% CO2應(yīng)激處理組次之，均明顯降低了鮮果腐爛指數(shù)的升高。貯藏第15 天時(shí)50% CO2處理組的腐爛指數(shù)僅為（9.60±0.07）%，而對(duì)照組高達(dá)（53.32±0.26）%。說(shuō)明50%、80%濃度的CO2應(yīng)激處理可以抑制枸杞鮮果腐爛，可能是激發(fā)了枸杞抗病反應(yīng)機(jī)制，這也與PAL活性變化趨勢(shì)相符。

2.2 不同濃度CO2 應(yīng)激對(duì)鮮食枸杞采后呼吸強(qiáng)度和SSC 的影響

呼吸強(qiáng)度是果蔬采后生理代謝強(qiáng)度的重要指標(biāo)，低溫、氣調(diào)均是降低果蔬采后呼吸強(qiáng)度的重要手段[19]。1-MCP 與高濃度CO2應(yīng)激對(duì)枸杞鮮果呼吸強(qiáng)度和可溶性固形物含量的影響見(jiàn)圖4～圖5。

圖4 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)呼吸強(qiáng)度的變化Fig.4 Changes in the respiratory intensity of fresh goji berries within 15 d of storage

圖5 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)可溶性固形物含量的變化Fig.5 Changes in the soluble solids of fresh goji berries within 15 d of storage

由圖4 可知，枸杞各處理組在第3、9 天均出現(xiàn)明顯的呼吸峰，而高濃度CO2應(yīng)激并沒(méi)有改變新鮮枸杞呼吸峰的出現(xiàn)時(shí)間，但在貯藏中CO2處理均表現(xiàn)出了對(duì)呼吸強(qiáng)度不同程度的抑制，與趙游麗等[20]用低溫脅迫可降低枸杞呼吸強(qiáng)度的研究結(jié)果相似。從整體上看50% CO2處理組在貯藏前期抑制效果最佳，20% CO2處理組在貯藏后期同樣具備良好的抑制效果。

由圖5 可知，枸杞鮮果隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)SSC變化波動(dòng)較大，50%高濃度CO2應(yīng)激改變了SSC 的變化趨勢(shì)，整體表現(xiàn)優(yōu)于對(duì)照組，這與真空預(yù)冷結(jié)合微孔膜包裝處理枸杞后變化結(jié)果一致[21]。80% CO2組和20% CO2組則明顯低于對(duì)照組的SSC 含量，不利于SSC 的積累。而50% CO2短激處理，快速改變了鮮果代謝途徑，與對(duì)照組相比，貯藏前期提高了可溶性固形物含量積累，貯藏后期含量保持在較高水平，說(shuō)明該處理能夠更有效保持鮮果營(yíng)養(yǎng)成分，在貯藏過(guò)程中使鮮果能保持良好的風(fēng)味。

2.3 不同濃度CO2 應(yīng)激對(duì)鮮食枸杞貯藏期間PAL 和POD 活性的影響

PAL 是一種抵御病原菌或響應(yīng)應(yīng)激反應(yīng)的關(guān)鍵酶，常在果蔬抵御病原菌侵害過(guò)程起著重要作用[22]。高濃度CO2應(yīng)激對(duì)枸杞鮮果貯藏期間PAL 活性的調(diào)控效應(yīng)見(jiàn)圖6。

由圖6 可知，除了第6 天，50% CO2組和80% CO2組的PAL 活性相較于對(duì)照組有明顯提高，而20% CO2組與對(duì)照組的鮮果PAL 活性變化無(wú)明顯差異?？梢?jiàn)在一定范圍內(nèi)，高濃度的CO2短時(shí)處理可以誘導(dǎo)鮮食枸杞的應(yīng)激效應(yīng)，有效提高枸杞鮮果貯藏期間的鮮果抗性，這與水核蘋(píng)果在脈沖CO2氣調(diào)貯藏中PAL 活性升高的結(jié)果一致[23]。

POD 作為一種果蔬組織內(nèi)重要的抗氧化酶，是果蔬清除自由基的關(guān)鍵酶[24]。CO2應(yīng)激處理對(duì)枸杞鮮果POD 的活性調(diào)控見(jiàn)圖7。

圖7 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)過(guò)氧化物酶活性的變化Fig.7 Changes in the peroxidase activity of fresh goji berries within 15 d of storage

由圖7 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組的POD活性整體均呈上升趨勢(shì)，高濃度CO2應(yīng)激處理較對(duì)照組在貯藏前期有效提高了POD 活性水平，這與Lin 等[25]利用95% CO2處理雙孢菇12 h 明顯提高POD 活性增強(qiáng)其抗氧化能力的研究結(jié)果一致。由此可見(jiàn)，高濃度CO2應(yīng)激在前期有效提升了枸杞鮮果清除自由基的能力，可能是果蔬應(yīng)激后抗性自由基提升的對(duì)應(yīng)效果，而貯藏后期清除自由基的代謝途徑回歸正常。

2.4 不同濃度CO2 應(yīng)激對(duì)鮮食枸杞貯藏期間MDA 含量和LOX 活性的影響

MDA 是膜脂氧化中間產(chǎn)物的重要指示性指標(biāo)，其積累會(huì)造成果蔬細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜的傷害[26]。CO2應(yīng)激處理對(duì)枸杞鮮果MDA 含量的影響見(jiàn)圖8。

圖8 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)丙二醛含量的變化Fig.8 Changes in the malondialdehyde content of fresh goji berries with 15 d of storage

由圖8 可知，MDA 含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。20% CO2應(yīng)激可延緩枸杞鮮果的MDA積累，而50%和80% CO2應(yīng)激處理組的MDA 含量除第0、9 天外，均明顯高于對(duì)照組。這可能由于CO2應(yīng)激后細(xì)胞應(yīng)激代謝造成一定的過(guò)氧化反應(yīng)[27]。過(guò)高濃度的CO2應(yīng)激處理對(duì)于枸杞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)有一定的損害。

LOX 作為能特異性催化膜脂不飽和脂肪酸氧化的關(guān)鍵酶，枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)脂氧合酶活性的變化見(jiàn)圖9。

圖9 枸杞鮮果在貯藏期15 d 內(nèi)脂氧合酶活性的變化Fig.9 Changes in the lipoxygenase activity of fresh goji berries within 15 d of storage

由圖9 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，LOX 活性呈整體下降的趨勢(shì)。貯藏前期高濃度CO2應(yīng)激可有效抑制LOX 活性，當(dāng)貯藏第6 天時(shí)，50%、80% CO2應(yīng)激處理組LOX 活性高于對(duì)照組。除第6 天外，12 d 內(nèi)CO2應(yīng)激處理組的LOX 活性明顯低于對(duì)照組。這一研究結(jié)果與提高豆芽生長(zhǎng)環(huán)境中的CO2濃度降低LOX 活性和95% CO2處理雙孢菇12 h 緩解細(xì)胞氧化損傷的結(jié)果相似[25，27]。適宜濃度高二氧化碳應(yīng)激處理雖能刺激MDA 的積累、但也能抑制LOX 活性。

3 結(jié)論

果蔬采后在短時(shí)間內(nèi)其呼吸作用會(huì)有明顯增強(qiáng)，這不利于果蔬采后的貯藏運(yùn)輸，而通過(guò)1-MCP 進(jìn)行預(yù)冷熏蒸，可降低因采后田間熱和呼吸作用增強(qiáng)造成的失水以及腐爛變質(zhì)。本文在此基礎(chǔ)上，以高濃度CO2應(yīng)激保鮮技術(shù)結(jié)合1-MCP 對(duì)鮮食枸杞秋果貯藏期的保鮮效果進(jìn)行了探究。結(jié)果表明，高濃度CO2應(yīng)激處理可與1-MCP 進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)高濃度CO2對(duì)枸杞的短時(shí)應(yīng)激作用，通過(guò)提高PAL、POD 等抗性酶活力，抑制LOX 活力并與抑制呼吸作用的1-MCP 共同作用，減少鮮果內(nèi)部因呼吸代謝造成的品質(zhì)劣變及不必要的營(yíng)養(yǎng)消耗。與單一的1-MCP 處理組進(jìn)行對(duì)比，復(fù)合處理組的保鮮效果更為突出，CO2短時(shí)應(yīng)激可以明顯改善1-MCP 對(duì)外觀品質(zhì)無(wú)法起到良好保護(hù)作用的缺點(diǎn)。復(fù)合處理的枸杞鮮果在貯藏期間的呼吸強(qiáng)度和腐爛指數(shù)都得到了明顯的抑制，并降低了鮮果采后失重率，改善枸杞貯藏中外觀品質(zhì)下降的問(wèn)題，提高鮮果自身抗性，延長(zhǎng)了新鮮秋枸杞的貯藏貨架期。綜上，50% CO2應(yīng)激處理30 min 對(duì)鮮食枸杞秋季鮮果貯藏期品質(zhì)調(diào)控效果最佳，失重率最低，短期內(nèi)對(duì)抗脅迫關(guān)鍵酶PAL 的激活效果最佳。