減壓貯藏對南果梨后熟進程及抗氧化能力的影響

陳敬鑫，張亞麗，高曉雅，呂靜祎，葛永紅，米紅波*

（1 渤海大學食品科學與工程學院 遼寧錦州121013 2 生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心 遼寧錦州 121013）

南果梨，薔薇科（Rosaceae）梨屬（Pyrus）中的秋子梨（Pyrus ussriensis Maxim.），盛產于遼寧鞍山和錦州等地，在內蒙古、吉林及河北等地也有少量分布[1]。南果梨果實香氣濃郁、酸甜多汁且略帶酒香味道，深受消費者的喜愛，被譽為“梨中之王”[2]。南果梨的成熟時間一般集中于9 月中上旬，常溫條件下其后熟時間為14 d 左右，屬于典型的呼吸躍變型果實。商業(yè)采摘時，南果梨果皮呈綠黃色，果肉較硬，口感較差，缺乏獨特的香味，而經過后熟后果實的口感、風味和色澤均會有所改善[3]。后熟過程中，南果梨的呼吸代謝較為旺盛，果實體內營養(yǎng)物質的消耗較快，導致其貨架期較短[4]。長期的低溫貯藏使得南果梨果肉易發(fā)生褐變，嚴重影響南果梨的食用品質[5]。

減壓貯藏是在冷藏和氣調貯藏技術之后發(fā)展起來的一種貯藏方法，又稱負壓貯藏或低壓貯藏[6]。減壓貯藏的原理主要是通過降低果蔬周圍環(huán)境的氣壓，使各種氣體組分的分壓降低，創(chuàng)造一種利于果蔬保鮮的低氧低壓環(huán)境[7]。作為一種安全的果蔬物理保鮮貯藏技術，減壓貯藏對果實的保鮮效果優(yōu)于冷藏和傳統(tǒng)氣調貯藏[8]，同時也是一種可替代化學熏蒸劑殺死昆蟲的方法[9]。目前，作為一種最為先進的果蔬貯藏技術，減壓貯藏也日益受到從事果蔬采后保鮮技術研究人員的關注[10-12]。

本研究以商業(yè)成熟期的南果梨果實為試材，研究采后兩種減壓貯藏條件對其后熟進程及抗氧化能力的影響，以期為減壓貯藏在南果梨果實采后保鮮中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨于2021 年9 月27 日購于遼寧省錦州市松山新區(qū)南山果園，挑選大小相同、成熟期一致（商業(yè)成熟期，即綠熟期）、無病害、無機械損傷的果實為試驗材料。

氫氧化鈉、鄰苯二酚，天津市福晨化學試劑廠；30% H2O2，天津市天力化學試劑有限公司；愈創(chuàng)木酚，上海生物工程股份有限公司；鹽酸，錦州古城化學試劑有限公司；甲醇，天津市津東天正精細化學試劑廠；乙酸，天津市大茂化學試劑廠；乙酸鈉，天津市風航化學試劑有限公司；聚乙二醇6000（PEG 6000）、Triton X-100，北京沃凱生物科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮（PVPP），上海阿拉丁生化科技股份有限公司。以上試劑均為分析純級。

1.2 儀器與設備

GY-4 數顯果實硬度計，北京海富達科技有限公司；CR-400 色彩色差計，柯盛（杭州）儀器有限公司；PAL-3 手持數顯糖度計，上海浦予工業(yè)科技有限公司；GC-7820 型氣相色譜儀，濟南愛來寶儀器設備有限公司；Thermo Evolution 201 型紫外-可見分光光度計，廣州佳暉科技有限公司；PC-3塑料真空干燥器，上海越磁電子科技有限公司；Allegar 64R 高速冷凍離心機，美國貝克曼庫爾特公司；PBI-Dansensor 便攜頂空分析儀，英肖儀器儀表（上海）有限公司。

1.3 處理方法

挑選約300 個南果梨果實，隨機平均分為5份，其中2 份果實經2 kPa 減壓處理后，分別放于（20±2）℃（2 kPa-20 ℃組）和（4±2）℃（2 kPa-4 ℃組）條件下貯藏；另2 份果實經25 kPa 處理后也分別放于（20±2）℃（25 kPa-20 ℃組）和（4±2）℃（25 kPa-4 ℃組）條件下貯藏；剩余1 份放于（20±2）℃、101 kPa 條件下模擬其后熟過程，作為對照組（101 kPa-20 ℃組），并于樣品處理當天開始取樣，記為第0 天。各處理組在減壓條件下貯藏1 個月后于（20±2）℃、101 kPa 條件下進行后熟，減壓貯藏結束當天為第0 天。取樣周期為5 d，且當天測定硬度、可溶性固形物及可滴定酸等指標；同時去皮切塊后迅速放于液氮中冷凍，于-80 ℃存放，用于其它指標的測定。

1.4 指標測定

1.4.1 色澤和硬度的測定 果實色澤采用色差儀測定[13]。在果實赤道色澤均勻部位等距取3 點，分別測定后讀取其a*（紅綠值）和b*（黃藍值）值。果實黃綠色澤的變化以色度角h°表示，h°越小，果實轉黃程度越大，成熟度越高。

硬度測定參照曹建康等[14]的方法。果實取樣削去表皮，在其赤道處等距選取3 處進行測定，取平均值。

1.4.2 可溶性固形物和可滴定酸的測定 可溶性固形物（Total soluble solids，TSS）含量采用手持糖度計測定[14]。

可滴定酸（Titrataeble acid，TA）含量測定采用滴定法[14]。果實果肉切塊榨汁后稱取10.00 g，轉移到100 mL 容量瓶并定容至刻度，搖勻后靜置30 min 過濾，吸取20 mL 于三角瓶中，加入2～3 滴1%酚酞指示劑，用已標定的氫氧化鈉溶液（0.1 mol/L）滴定至初顯粉色且半分鐘內不褪色，重復測定取其平均值。

式中，V——樣品提取總體積，mL；c——NaOH 濃度，mol/L；f——折算系數（以蘋果酸計-0.067），g/mmol；V1——滴定樣品時消耗NaOH體積，mL；V0——滴定蒸餾水消耗NaOH 體積，mL；Vs——滴定時所取濾液體積，mL；m——樣品質量，g。

1.4.3 呼吸強度與乙烯釋放率的測定 參照Silva 等[15]的方法并略作修改。每個處理組隨機取8個果實，分別置于1 000 mL 玻璃燒杯中，密封后放于（20±0.5）℃恒溫箱1.5 h，用PBI Dansensor 便攜頂空分析儀測定燒杯內的二氧化碳含量。呼吸強度以每小時每千克果實釋放CO2的質量表示。

式中，V——燒杯體積，mL；VCO2——燒杯中CO2的體積分數，%；1.96——轉換系數；m——果實質量，g；t——測定時間，h。

乙烯釋放量用氣相色譜法[15]測定，以每小時每千克果實釋放的乙烯體積表示。

式中，c——氣相色譜測定的樣品氣體中乙烯含量，μL/L；V——密閉容器的體積，mL；t——測定的時間，h；m——果實質量，g。

1.4.4 總酚和類黃酮的測定 總酚和類黃酮測定參照曹建康等[14]方法且略有改動。稱取約1.00 g冷凍果肉，加入1%鹽酸-甲醇溶液，混勻后于4℃條件下避光浸提20 min，于10 000 r/min 4 ℃條件離心20 min，測定上清液在波長280 nm 和325 nm 處的吸光度，以1%鹽酸-甲醇溶液為空白調零。

1.4.5 過氧化物酶和多酚氧化酶活性的測定 過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，多酚氧化酶（Polyphenol oxidase，PPO）活性測定采用比色法，均參照曹建康等[14]的方法進行測定。稱取約0.50 g 冷凍南果梨果肉，加入3 mL的提取緩沖液，混勻后于10 000 r/min、4 ℃條件下離心30 min，收集其上清液即為酶提取液。

POD 反應體系如下：0.5 mL 酶液+3 mL 25 mmoL/L 愈創(chuàng)木酚溶液+200 μL 0.5 mol/L H2O2溶液，測定其在4 min 內于波長470 nm 處吸光度的變化值。以每分鐘吸光值變化0.01 為一個酶活力單位，即POD 活性以0.01△OD470nm/min·g 表示。

PPO 反應體系如下：3.0 mL 50 mmol/L 乙酸-乙酸鈉緩沖液（pH=5.5）+1.0 mL 10 mmoL/L 鄰苯二酚溶液+100 μL 酶液，測定其在4 min 內于波長420 nm 處吸光度的變化值。以每分鐘吸光值變化1 為一個酶活力單位，即PPO 活性以△OD420nm/min·g 表示。

1.5 數據分析

所有指標測定均重復3 次以上。使用SPSS 21.0 軟件和Origin 2018 軟件進行統(tǒng)計分析并繪圖。采用單因素方差分析和Duncan's 檢驗進行顯著性差異分析，P<0.05 時視為差異顯著。

2 結果與討論

2.1 減壓貯藏對后熟過程中南果梨色澤和果肉硬度的影響

圖1a 是南果梨果實在后熟過程中果實表皮的變化情況，可以看出減壓貯藏可以延緩南果梨后熟過程中果皮的轉黃。從圖1b 可知，在后熟過程中所有組的色度角（h°）均呈現下降趨勢。減壓貯藏1 個月后，所有處理組的h°均顯著低于對照組（P<0.05），這說明在減壓貯藏期間，南果梨果實表皮有輕微轉黃的現象，然而不同減壓貯藏條件下果皮轉黃的程度沒有顯著差異（P>0.05）。隨著后熟時間的增加，在第10 天和第15 天，各處理組的h°均顯著高于對照組（P<0.05）；相同減壓條件下，4 ℃處理組顯著高于20 ℃處理組（P<0.05），說明25 kPa 和2 kPa 減壓貯藏條件均能不同程度地延緩果實后熟過程中果皮轉黃，同時低溫和減壓之間具有協(xié)同作用。在后熟20 d 時，25 kPa-20℃、2 kPa-20 ℃、25 kPa-4 ℃和2 kPa-4 ℃的h°分別比對照高1.92%，2.09%，2.52%和3.51%，且2 kPa-4 ℃組h°均顯著高于其它組（P<0.05），說明2 kPa-4 ℃減壓貯藏延緩果實果皮轉黃的效果最好，這與圖1a 的結果相一致。前人研究發(fā)現，芒果經12 ℃、10 kPa 減壓貯藏后可有效延緩其果實的轉黃速率[16]。Kou 等[11]研究發(fā)現，70 kPa 和40 kPa低壓處理可在一定程度上抑制番茄中葉綠素的降解和番茄紅素的合成，進而延緩番茄的轉紅速率。據此推測，減壓貯藏對果實變黃的延緩作用可能是由于低壓影響了葉綠素、類胡蘿卜素等色素物質的合成與代謝，進而抑制果實表皮色澤的變化[17]。

圖1 減壓貯藏對后熟過程中南果梨色澤（a）、色度角（b）和果肉硬度（c）變化的影響Fig.1 Effects of hypobaric storage on color（a），hue-angle（b）and flesh firmness（c）of 'Nanguo' pear during ripening after storage

由圖1c 可得，在第0 天時，所有組果肉硬度均無顯著差異（P>0.05），這表明減壓貯藏能抑制果實果肉硬度的下降。隨著后熟時間的延長，果肉硬度呈現下降的趨勢。從第5 天開始，對照組果肉硬度的下降速度均顯著高于其它組（P<0.05）；在第10 天，各組間均有顯著性差異（P<0.05），且處理組與對照組間有極顯著差異（P<0.01），這表明減壓貯藏能顯著延緩南果梨果實后熟過程中硬度的下降，抑制果實軟化，且抑制效果大小為：2 kPa>25 kPa，4 ℃>20 ℃。黃海英等[18]研究表明，80 kPa 減壓貯藏可通過抑制富士蘋果中β-半乳糖苷酶活性和多聚半乳糖醛酸酶而阻止原果膠的水解，延緩貯藏期果實硬度的下降。同樣，王曉丹等[19]發(fā)現0.025，0.050，0.075 MPa 減壓處理均能顯著延緩番木瓜果實貯藏過程中硬度下降。由此可見，減壓貯藏對于硬度下降的抑制作用可能是因為抑制了后熟期間果實細胞壁降解酶活性及果膠物質的降解，進而延緩果實軟化[20]。

2.2 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

在后熟過程中，南果梨果實因體內有機物轉化為可溶性糖、氨基酸和維生素而導致TSS 含量呈上升趨勢[21]。從圖2a 中可得，在減壓貯藏結束時，25 kPa-20 ℃和2 kPa-20 ℃組均顯著高于對照（P<0.05），而25 kPa-4 ℃和2 kPa-4 ℃組與對照組無顯著差異（P >0.05），這說明20 ℃條件下減壓貯藏的南果梨TSS 含量的增加仍在發(fā)生，而低溫有助于進一步抑制減壓貯藏期間TSS 含量的增加[1]。正因如此，從第5 天到第15 天2 kPa-4 ℃組的TSS 含量均顯著高于其它組（P<0.05），這表明低溫與低壓可協(xié)同抑制南果梨的后熟進程。番木瓜果實經0.025，0.050，0.075 MPa 減壓處理后TSS 含量也能很好地維持在較高水平上[20]；0.05 MPa 減壓處理也有助于維持2～4 ℃下貯藏后楊梅果實中的TSS 水平[22]，這些結果均與本試驗的結果相似。

圖2 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實可溶性固形物（a）和可滴定酸（b）含量的影響Fig.2 Effects of hypobaric storage on the content of total soluble solids（a）and titratable acids（b）of 'Nanguo' pear during ripening after storage

南果梨果實的TA 含量在后熟過程中呈先上升后下降的趨勢，如圖2b 所示。前期TA 含量的增加說明南果梨中有機酸的合成仍在進行，而隨著后熟進程的發(fā)生，其呼吸作用將首先消耗大量的有機酸[10，23]。第0 天時，對照組的TA 含量低于其它組，這是由于減壓貯藏過程中南果梨果實的有機酸合成仍在發(fā)生。第5 天時，所有組的TA 含量均達到最大值，且各組間無顯著差異（P>0.05）。隨后，所有組TA 含量開始下降，且第10 天和第15 天時對照組的TA 含量均低于其它處理組，差異顯著（P<0.05），這表明減壓貯藏均可抑制南果梨果實TA 含量的下降。也有研究發(fā)現，40 kPa 減壓處理可顯著抑制楊梅果實TA 含量的下降[23]；而0.025，0.050 MPa 和0.075 MPa 處理后0 ℃貯藏下的藍莓果實TA 含量維持在較高水平上[10]。

2.3 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實呼吸強度和乙烯釋放量的影響

由圖3a 可知，在后熟期間，南果梨果實的呼吸強度呈先上升后下降的趨勢，呈典型的呼吸躍變型。第0 天時，各處理組果實的呼吸強度均顯著高于對照組（P<0.05），這可能是由于經減壓貯藏的果實轉移至20 ℃、101 kPa 環(huán)境條件時，低壓低氧低溫環(huán)境脅迫的突然解除短暫地增強了其呼吸作用[3]。至第5 天時，各處理組果實的呼吸強度均大幅度降低，且顯著低于對照組（P<0.05）。對照組果實的呼吸高峰出現在第5 天，而各處理組的呼吸高峰出現在第10 天，其中2 kPa-4 ℃的峰值僅為對照組的62.76%。由此可見，減壓貯藏推遲了南果梨后熟過程中呼吸峰的出現，且低壓低溫的協(xié)同作用降低了其果實呼吸峰值。在后熟20 d時，經減壓貯藏的南果梨呼吸強度均顯著低于對照組（P<0.05），說明貯藏期間的低壓脅迫對后熟過程中南果梨呼吸作用的抑制可持續(xù)至少20 d以上，這對于延長其貨架期具有重要意義。資料顯示，0.04 MPa 和0.07 MPa 處理可顯著抑制20 ℃貯藏下的番茄果實的呼吸速率，推遲其呼吸峰[11]；在20 ℃條件下，45.6 kPa 壓力處理會抑制貯藏期間桃子果實的呼吸速率，并延遲其峰值[12]；20 kPa 和30 kPa 減壓處理在抑制芒果的呼吸作用的同時也推遲了呼吸峰的出現[16]。

圖3 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實呼吸強度（a）和乙烯釋放量（b）的影響Fig.3 Effects of hypobaric storage on respiratory intensity（a）and ethylene release rate（b）of 'Nanguo' pear during ripening after storage

由圖3b 可得，在后熟過程中，南果梨果實的乙烯釋放量也呈現先上升后下降的趨勢，且自第5 天后，所有處理組乙烯釋放量均一直顯著低于對照組（P<0.05），這說明減壓貯藏對南果梨后熟過程中乙烯生成具有較強的抑制作用。此外，所有組果實的乙烯高峰均出現在第5 天，且處理組果實的乙烯峰值均顯著低于對照組（P<0.05）。減壓貯藏的抑制效果可能是由于減壓抑制了乙烯合成相關酶的活性[24]。有研究發(fā)現，低溫也能夠抑制乙烯的生成[3]。本試驗結果表明，經2 kPa、4 ℃貯藏的南果梨后熟過程中呼吸作用和乙烯生成的抑制效果最為明顯，可見貯藏期間的減壓和低溫環(huán)境對南果梨后熟進程的影響具有協(xié)同作用，這與謝建華等[16]的研究結果是一致的。

2.4 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實總酚和類黃酮含量的影響

果蔬組織中的酚類及類黃酮等次生代謝產物具有較強的抗氧化性[25]，與果實貯藏及加工中品質風味形成、成熟衰老及組織褐變等密切相關[26]。在后熟期間，果實的總酚含量呈先上升后下降的趨勢，如圖4a 所示。第5 天之后，各組果實的總酚含量逐步下降，到第10 天時，各處理組的總酚含量均高于對照組（P<0.05），這表明減壓貯藏能夠延緩后熟期間南果梨的總酚含量的下降，從而使果實維持較高的抗氧化活性，延長其貨架期。

圖4 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實總酚（a）和類黃酮（b）含量的影響Fig.4 Effects of hypobaric storage on total phenols（a）and flavonoids content（b）of 'Nanguo' pear during post-ripening

由圖4b 可得，后熟過程中南果梨類黃酮含量的變化趨勢與總酚含量相似。從后熟第10 天起，減壓貯藏組的類黃酮含量均顯著高于對照組（P<0.05），這表明減壓貯藏也可以減緩后熟過程中南果梨類黃酮含量的下降。同樣，后熟期間，2 kPa-4℃處理組南果梨的類黃酮含量始終保持最高。以上結果表明減壓貯藏可以延緩總酚及類黃酮含量的下降。Huan 等[6]采用（25±5）kPa 減壓處理可使獼猴桃維持較高的總酚含量；而0.025，0.05 MPa和0.075 MPa 減壓貯藏能顯著維持藍莓果實的總酚及類黃酮含量，且0.025 MPa 貯藏50 d 后的效果最佳[12，27]。

2.5 減壓貯藏對后熟過程中南果梨果實過氧化物酶和多酚氧化酶活性的影響

由圖5a 可知，在后熟過程中，所有組南果梨果實的POD 活性均呈先上升后下降趨勢。第5 天時，各處理組南果梨的POD 活性均顯著高于對照組（P<0.05），且各處理組間差異也顯著（P<0.05），這表明減壓和低溫均有益于提高果實的POD 活性。自第10 天起，各處理組的POD 活性開始雖有所下降，但25 kPa-4 ℃和2 kPa-4 ℃組的POD 活性仍保持高于對照組，可見減壓貯藏不僅提高了后熟期間南果梨果實的POD 活性，并可延緩其活性的下降。James 等[10]研究表明0.025，0.050 MPa和0.075 MPa 不同減壓貯藏可顯著提高藍莓果實POD 活性；（10+5），（80+5）kPa 2 個減壓處理能有效保持水蜜桃中POD 酶活性[9]；0.04 MPa 和0.07 MPa 減壓處理后，番茄果實能維持較高的POD 活性[11]；40 kPa、（0±0.5）℃貯藏楊梅果實后，不僅提高了前期POD 活性，同時也減緩了后期下降速率，使其活性維持在較高水平[23]；Hashmi 等[28]也發(fā)現50 kPa 短時減壓處理會提高草莓果實的POD 活性。

如圖5b 所示，在整個后熟過程中，PPO 活性一直呈下降趨勢，且對照組的PPO 活性均顯著高于各處理組（P<0.05），這表明減壓貯藏有效抑制了后熟期間南果梨的PPO 活性。Li 等[29]研究表明，25 kPa 減壓貯藏可抑制采后鴨梨果實貯藏過程中PPO 活性，延長其貯藏期。可見，減壓貯藏提高了南果梨果實POD 活性并抑制PPO 活性，這有效地增強了南果梨果實的抗氧化能力[25]，從而維持果實內的氧化還原平衡，延緩其成熟衰老，維持其良好品質[30]。對于藍莓果實，0.025，0.05 MPa 和0.075 MPa 減壓貯藏可顯著降低其PPO 活性[27]；筍剝殼后于溫度（6±1）℃、相對濕度80%～85%、55 kPa 減壓環(huán)境下貯藏后，其PPO 活性顯著受到了抑制[31]；50 kPa、減壓處理4 h 可在一定程度上抑制草莓果實PPO 活性[28]；0.025 MPa 低壓處理的鴨梨果實中PPO 活性比對照果實低70%，可見0.025 MPa 可顯著降低PPO 活性[29]。

3 結論

研究了2 kPa 和25 kPa 減壓貯藏對南果梨果實后熟進程及抗氧化能力的影響。結果表明，25 kPa 和2 kPa 減壓貯藏均顯著抑制了后熟過程中南果梨色澤的變化，減緩了其硬度的下降，降低了乙烯釋放率，并推遲了呼吸高峰的出現；2 kPa 處理維持了后熟過程中較高的TSS 和TA 水平，延緩了類黃酮含量的下降。同時，25 kPa 和2 kPa 減壓貯藏均延緩了總酚含量和POD 活性的下降，抑制PPO 的活性，從而提高了其抗氧化能力。此外，2 kPa 減壓處理對南果梨后熟進程的延緩作用優(yōu)于25 kPa 處理，且貯藏過程中減壓與低溫條件具有一定的協(xié)同作用。