低壓靜電場協(xié)同殼聚糖處理對草莓貯藏品質(zhì)的影響

摘 要： 為保持草莓采后貯藏品質(zhì)，尋求綠色高效的貯藏方式，采用施加低壓靜電場協(xié)同殼聚糖涂膜（LVEFCS 處理）處理方式貯藏草莓，與單一施加低壓靜電場（LVEF 處理）、殼聚糖涂膜（CS 處理）處理方式的貯藏效果相比較，設(shè)置常溫貯藏（20 °C）為空白對照（CK 處理），測定草莓貯藏品質(zhì)的變化。結(jié)果表明，貯藏3 d 時LVEFCS 和LVEF 處理的草莓失重率和腐爛率均顯著低于CS 和CK 處理，貯藏4 d 時LVEF 處理的草莓失重率和腐爛率均顯著低于其他處理；3 種處理均可延緩草莓可溶性固形物（TSS）、總酸（TA）、維生素C（VC）含量的降低，3 種處理對草莓TSS 的保持作用相近，LVEFCS 和LVEF 處理對草莓TA 和VC 含量的保持作用顯著優(yōu)于CS 和CK 處理；貯藏4 d 時LVEFCS 和LVEF 處理的草莓丙二醛（MDA）含量均顯著低于CS 和CK 處理。由此可見，LVEFCS 和LVEF 處理的保鮮效果優(yōu)于CS 和CK 處理，低壓靜電場處理可較好地保持草莓的貯藏品質(zhì)。該研究可為草莓貯藏保鮮研究應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：草莓；低壓靜電場；殼聚糖；保鮮處理；農(nóng)產(chǎn)品貯藏；農(nóng)產(chǎn)品保鮮

中圖分類號：S379.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）06-0106-06

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.06.018

0 引言

草莓酸甜可口、芳香多汁、營養(yǎng)豐富，深受消費者青睞，但草莓不耐貯藏，成熟草莓常溫放置1 d 即腐敗變質(zhì)，而未完全成熟草莓采后存放1～2 d 即易失味和變硬，失去商品價值，造成浪費損失，制約著草莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。研究人員在草莓貯藏保鮮方面開展了一系列研究，旨在尋求綠色、安全和高效的保鮮方法。保鮮膜/劑[2]、低溫[3]、輻照和電場[4] 等理化方法，均可在一定程度上提高草莓的保鮮效果，其中電場保鮮以其無接觸、無離子殘留的優(yōu)點而廣受關(guān)注。相關(guān)研究表明，外加電場在生物抗氧化、抑菌方面效果顯著，能抑制果蔬新陳代謝，減少果蔬內(nèi)部水分子再定位的自由能，使水分子形成更有序的集群結(jié)構(gòu)，猶如在果蔬內(nèi)部構(gòu)筑了一道保鮮的水分屏障，可較好地保持果蔬品質(zhì)[5-6]。低壓靜電場具有低功率（≤100 W）、低能耗和安全的優(yōu)點，其增加的保鮮效益遠大于能耗投入。近年來，低壓靜電場技術(shù)在保鮮包裝工藝、設(shè)備方面的研究應(yīng)用增多，但低壓靜電場的抑菌能力有限，為此探究外加低壓靜電場與抑菌涂膜相結(jié)合的保鮮效果[7-10]。殼聚糖以其良好的抑菌活性在果蔬保鮮中有一定的應(yīng)用，其可延緩果蔬的腐敗變質(zhì)。本研究以低壓靜電場協(xié)同殼聚糖涂膜、低壓靜電場、殼聚糖涂膜處理為試驗因素，以常溫貯藏為空白對照，以草莓果實失重率、腐爛率、可溶性固形物含量（TSS）、總酸（TA）含量、維生素C（VC）含量、丙二醛（MDA）含量為試驗指標，探究不同處理方式對草莓貯藏品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

（1）材料。紅顏草莓，山西巨鑫農(nóng)業(yè)有限公司草莓大棚。采摘成熟度一致、大小均勻、無病害和機械傷的帶果柄草莓，低溫運至實驗室開展貯藏試驗。

（2）試劑。氫氧化鈉（NaOH），天津市北晨方正試劑廠；酚酞、鄰苯二甲酸氫鉀、抗壞血酸、草酸、白陶土，天津市致遠化學(xué)試劑有限公司；2，6-二氯靛酚鈉，上海麥克林生化科技有限公司。試驗用水均為超純水。

1.1.2 儀器與設(shè)備

自建低壓靜電場裝置（3 kV，100 W）；PAL-1 型數(shù)顯折射儀，南京昕怡生物科技有限公司；ZD-2 型自動電位滴定儀，上海雷磁儀器有限公司；FA104 型分析天平，北京睿誠儀器有限公司；HH-M6 型恒溫水浴鍋、WJE-F2 型榨汁機，江蘇常州儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 殼聚糖溶液制備方法

取1 g 殼聚糖加入100 mL 1% 的醋酸溶液中充分溶解，超聲振蕩40 min 得到透明溶液，制成1.0% 殼聚糖涂膜保鮮液。

1.2.2 草莓保鮮試驗

草莓果實保鮮試驗分為常溫貯藏（20 °C）空白對照（CK 處理）、單一施加低壓靜電場（LVEF 處理）、殼聚糖溶液浸泡（CS 處理）、施加低壓靜電場協(xié)同殼聚糖溶液浸泡（LVEFCS 處理）。CS 和LVEFCS 處理果實浸泡在涂層溶液中5 min；CK 和LVEF 處理用蒸餾水浸泡相同時間，撈出瀝干多余水分。處理后的草莓在室溫（25±1 ）°C 下自然晾干30 min，進行后續(xù)保鮮試驗。各處理草莓均置于PP 保鮮盒中備用。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 失重率

參照孟曉曼等[11] 的方法進行測定。每個處理組選取18 個草莓，每天取樣檢測1 次，重復(fù)3 次。失重率η失重計算公式為

η失重=（（M-m）／M）×100% （1）

式中 M——貯藏前草莓質(zhì)量，g

m——貯藏后草莓質(zhì)量，g

1.2.3.2 腐爛率

參照石磊[12] 的方法進行測定，草莓上若出現(xiàn)腐爛斑點、霉菌菌絲均記為爛果。每個處理組選取90 個草莓，每天取樣檢測1 次，重復(fù)3 次。腐爛率η腐爛計算公式為

η腐爛=（n／N）×100% （2）

式中 N——草莓總個數(shù)

n——草莓腐爛個數(shù)

1.2.3.3 TA 含量

采用酸堿電位滴定法測定草莓的TA 含量，使用ZD-2 型自動電位滴定儀測定，參照馬立利等[13] 以pH值8.2 為電位滴定終點。稱取草莓樣品10 g，于研缽中進行研磨，然后轉(zhuǎn)移到100 mL 容量瓶中，用蒸餾水多次沖洗研缽，將洗液一起轉(zhuǎn)移到100 mL 容量瓶中，定容，搖勻。靜置0.5 h 后過濾到三角瓶中，吸取20 mL濾液，用0.1 mol/L 的NaOH 滴定至溶液淺粉色并在0.5 min 內(nèi)不褪色，終止滴定，記下消耗的NaOH 體積，以蒸餾水做空白試驗。根據(jù)NaOH 滴定液消耗量，計算草莓組織中可滴定酸含量XTA，以質(zhì)量分數(shù)表示。

XTA =［CVK（V1 -V0）／m1VS］×100% （3）

式中 C——標準NaOH 溶液濃度，mol/L

V——樣品提取液總體積，mL

m1——樣品質(zhì)量，g

V0——滴定蒸餾水消耗的NaOH 溶液體積，mL

V1——滴定濾液消耗的NaOH 溶液體積，mL

VS——滴定時所取濾液體積，mL

K—換算系數(shù)，即1 mmol NaOH 相當(dāng)于主要酸的質(zhì)量，K 取0.07

1.2.3.4 VC 含量

參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》的2，6-二氯靛酚滴定法測定草莓的VC 含量[14]。稱取草莓的可食用部分100 g，放入破壁攪拌機，加入100 g 草酸（20 g/L）溶液，迅速搗成勻漿。準確稱取10 g 勻漿樣品（精確至 0.01 g）于燒杯中，用草酸溶液將樣品轉(zhuǎn)移至100 mL 容量瓶中，并稀釋至刻度，搖勻后過濾。若濾液有顏色，可加入4 g白陶土進行脫色，然后再過濾。準確吸取10 mL 濾液于50 mL 錐形瓶中，用標定過的 2，6-二氯靛酚溶液滴定，直至溶液呈粉紅色15 s 不褪色為止。同時做空白試驗。每次測定均重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值。

XVc =［（V2 -V3）TA／m2］×100% （4）

式中 XVc——試樣中抗壞血酸的含量，mg/100 g

V2——滴定試樣所消耗2，6-二氯靛酚溶液的體積，mL

V3——滴定空白所消耗2，6-二氯靛酚溶液的體積，mL

T ——2，6-二氯靛酚溶液的滴定度，即每毫升2，6-二氯靛酚溶液相當(dāng)于抗壞血酸的毫克數(shù)，mg/mL

A——稀釋倍數(shù)

m2——試樣質(zhì)量，g

1.2.3.5 TSS 含量

利用數(shù)顯糖度計，測定記錄糖酸度計上的數(shù)據(jù)為TSS 含量，每次操作均重復(fù)3 次，結(jié)果取平均值[15]。

1.2.3.6 MDA 含量

采用分光光度計測定草莓中MDA 含量。參考陶宗祥等[16] 方法，略作修改測定。在2 g 草莓組織中加入10 mL 100 g/L 三氯乙酸（TCA）溶液，研磨至勻漿，于4 °C、4 000 r/min 離心20 min； 取上清液4.0 mL（對照空白管中加入4.0 mL 100 g/LTCA 溶液代替提取液），加入4.0 mL 0.67% 硫代巴比妥酸（TBA）溶液混合，煮沸20 min，冷卻后再次離心，450、532 和600 nm 處測定吸光度值。

CMDA＝[6.45（OD532 -OD600）-0.56OD450]V4／V5m3（5）

式中 CMDA——混合液中MDA 含量，μmol/kg

OD450、OD532、OD600——反應(yīng)體系在450、532和600 nm 處吸光度值

V4——MDA 含量測定用樣品提取液總體積，mL

V5——MDA 含量測定時所取樣品提取液體積，mL

m3——MDA 含量測定用樣品質(zhì)量，g

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗數(shù)據(jù)均采用Excel2016 進行統(tǒng)計分析，利用 Origin 2022 軟件進行繪圖，SPSS 26.0 軟件進行單因素ANOVA 檢驗，Plt;0.05 為顯著性差異。

2 結(jié)果與討論

2.1 草莓失重率

草莓在采摘后會產(chǎn)生呼吸作用和蒸騰作用，從而導(dǎo)致水分和質(zhì)量的損失，草莓的水分流失會導(dǎo)致其生理代謝和外觀受到影響[17]。由圖1 可知，CK 處理在貯藏1 d 后失重率就開始有明顯上升，而CS 和LVEFCS處理在2 d 后明顯上升，LVEF 處理在3 d 時開始有明顯上升。貯藏到3 d 時，相較于其他處理，LVEF 處理仍保持著3.04% 較低的失重率。影響草莓失重率的因素有很多，有內(nèi)因也有外因。內(nèi)因指草莓本身，如草莓質(zhì)量、外形指數(shù)等；外因主要指采摘后所處的環(huán)境條件，包括貯藏環(huán)境、貯藏條件。貯藏到4 d 時，CK、CS、LVEF 和LVEFCS 處理失重率分別為69.46%、30.37%、22.70% 和35.43%，可見3 種處理方式均可延緩草莓失重率的上升，并且LVEF 處理失重率僅為CK處理的1/3 倍。在草莓貯藏后期LVEF 處理相較CK 處理失重率上升幅度更低，水分和質(zhì)量的流失得到較為明顯的延緩，這可能是電場環(huán)境抑制了草莓的呼吸作用，減少了呼吸消耗，從而使得水分和質(zhì)量的損失大大減少。

2.2 草莓腐爛率

果實腐爛率變化可直接反映出草莓貯藏壽命[18]。由圖2 可知，在整個貯藏期間各組腐爛率都逐步升高，但相同貯藏時間下，將LVEF 處理與CK 處理進行對比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)LVEF 處理的草莓腐爛率明顯低于經(jīng)CK 處理后的草莓腐爛率。而LVEFCS 處理在3 d 時腐爛率更低，腐爛率僅25.56%，說明聯(lián)合保鮮處理可以起到減少草莓果實腐爛率的作用，原因可能是殼聚糖形成的薄膜，可以降低果實的呼吸強度，減緩了果實的腐爛速率[19]。但在貯藏到3 d 后，LVEFCS 處理腐爛率又顯著高于LVEF 處理（Plt;0.05），可能由于殼聚糖溶液中大量的水分導(dǎo)致病原微生物的侵染，影響了草莓后期的保鮮效果。由此可見，低壓靜電場對草莓果實的貯藏起到了抑制腐敗和延長貯藏時間的作用。

2.3 草莓TA 含量

草莓中的有機酸不僅可以作為細胞中許多生化反應(yīng)所需的中間代謝物，同樣也是呼吸基質(zhì)、合成三磷酸腺苷（ATP）的主要來源[20]。檸檬酸是草莓果實中最主要的有機酸，果實酸度的下降伴隨著大量檸檬酸的減少[21]。由圖3 可知，貯藏0～4 d 中，4 組TA 含量均呈下降的趨勢， 并且在貯藏4 d 時， LVEF 和LVEFCS 處理TA 含量均顯著高于CK 處理（Plt;0.05），到貯藏末期CK、CS、LVEF 和LVEFCS 處理TA 含量分別為0.779%、0.826%、0.864% 和0.844%。TA 含量下降可能是在呼吸作用及其他生理過程中消耗了有機酸。經(jīng)涂膜處理后，明顯地抑制了TA 含量的下降。分析原因是殼聚糖涂膜大大地隔絕了氧氣，減緩了草莓組織的呼吸作用，降低了有機酸的轉(zhuǎn)化速率。由此可見，LVEFCS 處理可以延緩草莓果實TA 含量的下降，但保鮮效果不如LVEF 處理。

2.4 草莓VC 含量

VC 又稱L-抗壞血酸，可促進血管、肌腱及骨組織的生成。VC 還具有抗氧化活性，可清除人體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧及自由基，從而避免細胞發(fā)生氧化損傷，可以抑制或減少水果和蔬菜的氧化損傷[22]。而草莓中VC 含量較高，VC 含量會隨著貯藏時間的增加而減少，因此要判定草莓品質(zhì)時，VC 含量是一個重要指標。由圖4可知，在整個貯藏期間，各組草莓的VC 含量均有下降趨勢，這種變化歸因于草莓果實的細胞膜結(jié)構(gòu)被破壞，酚類物質(zhì)被快速氧化，VC 作為一種抗氧化劑，可以緩解果實的褐變程度[23]。其中LVEF 和LVEFCS 處理VC 含量在整個貯藏期間均顯著高于CK 和CS 處理（Plt;0.05） ， 貯藏至4 d 時， CK、CS、LVEF 和LVEFCS 處理VC 含量分別為25.34、39.81、50.56 和47.44 mg/100 g。CS 處理VC 含量在整個貯藏期間高于CK 處理的原因可能是殼聚糖形成的薄膜可以隔絕部分氧氣避免草莓VC 消耗。由此可見，LVEFCS 處理可以延緩草莓VC 含量的下降，并且顯著高于CS 處理，LVEFCS 處理具有協(xié)同增效的保鮮效果， 但仍不如LVEF 處理的保鮮效果，這一結(jié)果與TA 含量的變化規(guī)律一致。這表明LVEF 處理可以抑制草莓VC 的降解，減少草莓營養(yǎng)物質(zhì)的流失。這可能與電場處理能夠抑制VC 代謝相關(guān)酶的活性有關(guān)[24]。

2.5 草莓TSS 含量

TSS 是指果蔬及其制品中所有水溶性物質(zhì)的總稱，如糖、酸、維生素等。在儲藏過程中，果蔬的TSS 含量越高，表明其營養(yǎng)物質(zhì)得以更多的保留。由圖5 可知，在草莓貯藏4 d 中，各處理TSS 含量均呈先上升后下降的趨勢，均在1 d 達到峰值，CK、CS、LVEF 和LVEFCS 處理TSS 含量分別為10.67%、11.03%、11.5% 和11.2%。上升原因可能是草莓進行呼吸作用使可溶性酸轉(zhuǎn)化為糖分，同時在酶的作用下使其他成分分解為糖類， 從而可溶性糖含量增加[25-26]。貯藏2～4 d，各處理TSS 含量均有所下降，TSS 含量下降可能是果實的新陳代謝和呼吸消耗所致[27]。CS、LVEF、LVEFCS 和CK 處理相比較，3 種處理TSS 含量在后期下降的幅度更緩，其中LVEF 和LVEFCS 處理TSS 含量在貯藏3 d 后顯著高于CK 處理（Plt;0.05）。由此可見，LVEF 處理下草莓的呼吸作用會受到抑制，可溶固體物的消耗會減少。

2.6 草莓MDA 含量

MDA 是自由基作用植物體后引起膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化的分解產(chǎn)物，MDA 的積累會對果實的質(zhì)膜和細胞器造成損傷，特別是改變細胞膜的通透性[28]。其含量的高低可衡量植物體衰老程度[29]。由圖6 可知，草莓在貯藏4 d 時，各組MDA 含量均有上升，但LVEF 處理草莓MDA 含量的積累均慢于其他處理的草莓，并且LVEF 處理MDA 含量顯著低于CK 處理（Plt;0.05），貯藏到4 d 時， CK、CS、LVEF 和LVEFCS 處理MDA 含量分別為26.46、21.46、18.75 和21.37 μmol/g。LVEF 處理MDA 含量較CK 處理低29.14%。這表明低壓靜電場可以抑制MDA 的產(chǎn)生，對于草莓的保鮮具有一定的提高作用。

3 結(jié)論

本研究對比協(xié)同處理、低壓靜電場處理、殼聚糖處理及常溫貯藏的保鮮效果，印證了低壓靜電場處理對草莓貯藏品質(zhì)的保持作用較優(yōu)，協(xié)同處理與低壓靜電場處理均會降低草莓的失重率和腐爛率，并且其效果顯著優(yōu)于殼聚糖處理和常溫貯藏；3 種處理對草莓可溶性固形物含量的保持作用相近；協(xié)同處理與低壓靜電場處理對草莓總酸和維生素C 的保持作用顯著優(yōu)于殼聚糖處理和常溫貯藏效果；協(xié)同處理與低壓靜電場處理對丙二醛增多有一定的抑制作用，有利于保持草莓細胞膜的完整性。由此可見，低壓靜電場處理可有效保持草莓的營養(yǎng)成分，抵御腐敗，低壓靜電場與殼聚糖涂膜保鮮具有一定的協(xié)同增效作用，其保鮮效果提升空間有待進一步研究。

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基金項目： 山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（20220169）