箱式氣調貯藏對采后藍莓生理生化變化的影響

孟憲軍，姜愛麗，，胡文忠，田密霞，劉程惠

(1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽110161; 2.大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委-教育部重點實驗室，遼寧大連116600)

箱式氣調貯藏對采后藍莓生理生化變化的影響

孟憲軍1，姜愛麗1，2，胡文忠2，田密霞1，劉程惠2

(1.沈陽農業大學食品學院，遼寧沈陽110161; 2.大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委-教育部重點實驗室，遼寧大連116600)

以伯克利品種藍莓為試材，研究了在1℃的5%O2+10%CO2;5%O2+20%CO2和5%O2+30%CO2的箱式氣調貯藏條件下的生理生化變化情況。每20d測定一次酶促防御系統的酶活性、抗病性相關酶活性和非酶促防御系統的抗氧化物質的含量，并測定呼吸速率、木質素含量、果實硬度和腐爛率。實驗結果表明:與對照相比，3種CO2濃度的箱式氣調貯藏條件均可啟動酶促防御系統，使過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性得到提高，同時也減慢了還原型谷胱甘肽(GSH)含量下降的速率，增加了VC含量。3種濃度的CO2處理還可有效減慢呼吸速率，抑制腐爛的發生并可有效提高木質素含量和果實硬度，其中5%O2+30%CO2更有利于延緩衰老進程，可使有效貯藏期延長至95d左右。研究認為:藍莓對高濃度CO2有很強的耐力，高濃度CO2箱式氣調用于藍莓貯藏具有很好的保鮮效果。

箱式氣調貯藏，藍莓，高濃度CO2，生理生化變化

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍金品種藍莓(Vaccinium spp.) 采自大連大學藍莓基地;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鹽酸、甲醇、愈創木酚、鄰苯二酚、標準抗壞血酸、草酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、EDTA-Na2、H2O2、巰基乙醇、硼酸、硼砂、苯丙氨酸、甲硫氨酸、氮藍四唑、核黃素、硫酸、聚乙烯吡咯烷酮、三氯乙酸、還原型谷胱甘肽、二硫代硝基苯甲酸 以上試劑均為分析純;CO2氣體和N2氣體鋼瓶裝 大連安瑞森特種氣體有限公司。

CHECK POINT型氣體檢測儀 丹麥產;PL203精密電子天平 梅特勒-托利多儀器上海有限公司; Lamda-25紫外可見分光光度計 美國PE公司; GC-2010型氣相色譜、LC-20AB型高效液相色譜儀日本島津公司;BR4i型臺式高速冷凍離心機 法國Jouan公司;T25型勻漿機 德國IKA公司;TA.XT Plus型質構儀 英國SMSTA公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗材料預處理 選擇色澤、成熟度一致、大小均勻、無病蟲害和機械傷的果實，采后立即運至實驗室，經1℃12h的預冷之后進行箱式氣調貯藏實驗;氣調箱50.5cm×32.5cm×30cm嚴格密封的塑料密閉箱;氣體指標體積分數分別為5%O2+10% CO2;5%O2+20%CO2和5%O2+30%CO2，用體積分數均為99.9%的高濃度CO2氣體和N2氣體(鋼瓶裝)進行配氣，氣體檢測儀檢測氣體濃度。以不經配氣的空氣箱作為對照。箱體均裝有不同的調氣嘴，通過預實驗，選用的調氣嘴可使氣體指標在20d的時間內變化幅度≤20%。每個氣調箱裝樣品3kg，每處理做3個重復，貯藏溫度均為(0±1)℃。每20d取樣一次，進行各項指標的測定。每次取樣后立即對氣調箱進行重新配氣。

1.2.2 測試指標及方法

1.2.2.1 非酶促防御系統抗氧化物質含量的測定還原型谷胱甘肽(GSH)含量參照曹建康等的方法［8］進行測定，標準品為 100μmol/L的 GSH標準液。GSH含量的結果以μmol/g表示。

VC含量的測定參照金黎明等［9］的方法，采用高效液相色譜法進行測定。儀器與色譜條件:LC-20AB型高效液相色譜儀，SPD-M20A二極管陣列檢測器，Shim-pack VP-ODS-C18(5μm，150mm，4.6mm)色譜柱。流動相為0.1%草酸溶液，流速為0.8mL/min，檢測波長為244nm，進樣量10μL，柱溫為室溫。

1.2.2.2 酶促防御系統重要的工具酶活性的測定取10g去皮果肉，加0.5g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)于 50mL 0.1mol/L磷酸緩沖溶液(pH=6.4)中，冰浴勻漿，4℃冰凍離心機13000×g離心45min，取上清液備用。

過氧化物酶(POD)活性測定參照Jiang等的方法［10］，以每克果實每分鐘在460nm波長條件下吸光值變化1為1個酶活單位，結果以U表示。

過氧化氫酶(CAT)活性測定參照Wang等的方法［11］，以每克果實每分鐘在240nm處吸光值變化1為1個酶活單位，結果以U表示。超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定參照Constantine和Stanley的方法［12］。以50%抑制的酶液量(μL)為1個酶活單位，結果以U·g-1·h-1表示。

1.2.2.3 抗性相關酶活性的測定 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測定參照Koukol等［13］的方法，以每克果實每分鐘在290nm處吸光值變化1為1個酶活單位，結果用U表示。

多酚氧化酶(PPO)活性測定參照Jiang等的方法［10］，以每克果實每分鐘在398nm條件下吸光值變化1為1個酶活單位，結果以U表示。

各種酶活性均重復測定3次。

1.2.2.4 呼吸速率、果實硬度、木質素含量和腐爛率測定 呼吸速率的測定:將500g樣品放在密閉的干燥器中靜置1h，用帶有TCD檢測器的GC-2010型氣相色譜儀測定密閉環境中CO2產生量即為呼吸速率，單位:mL CO2·kg-1·h-1。

果實硬度用英國產TA.XT Plus型質構儀進行測定，選用直徑為5mm的P/5型不銹鋼探頭，測定的速度為1.0mm/s，穿透距離為7mm，第一個峰的峰高即為最大力，用以表示硬度值，結果用g表示。

木質素含量的測定參照王艷穎等的方法［14］并加以修改。取10g果肉組織(去皮)與預冷的40mL體積分數95%乙醇研磨，4℃下10000×g離心10min，沉淀物用體積分數95%乙醇沖洗3次，再用乙醇∶正己烷體積比=1∶2沖洗3次，然后加10mL 2mol/L NaOH中止反應。再加20mL冰醋酸和1mL 7.5mol/L羥胺鹽酸，10000×g離心，取上清液0.5mL，用冰醋酸定容至10mL，280nm下測定樣品吸光值，結果以OD280nm/g表示。

式中:果實腐爛率(%)=(爛果數/總果數)× 100%。爛果是指果實表面至少有一處發生汁液外漏、嚴重軟化或腐爛現象。

1.2.2.5 有效貯藏期統計 有效貯藏期按照腐爛率高低進行統計，腐爛率為10%以下的貯藏天數即為有效貯藏期。每個處理隨機統計100個果實。

1.2.3 統計方法 數據用SPSS軟件進行統計分析，采用新復極差法進行方差分析，檢驗差異顯著性。實驗重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同氣體條件對藍莓非酶促防御系統抗氧化物質含量的影響

由圖1(A)可知，GSH在整個貯藏過程中均呈下降趨勢，但與對照相比，另3種濃度的CO2處理均可明顯減慢GSH下降的速率，40d和60d時3種濃度CO2處理的GSH均顯著高于對照(P＜0.05)，尤其是40d時，10%CO2處理、20%CO2處理和30%CO2處理的GSH分別比對照高10.6%、12.3%和11.2%。

盡管對照的VC含量呈先略微下降后緩慢上升趨勢，見圖1(B)，但始終低于同期的另3種CO2處理。30%CO2處理的VC含量在40d和60d時顯著高于其他處理(P＜0.05)，并在60d時出現了峰值，這可能是受較高濃度的CO2處理所致，大多數情況下，果蔬的VC含量會隨著貯藏時間的延長而下降，但當采后果蔬處于脅迫狀態下時，VC的含量會增加，不同種類和品種的果蔬在高濃度CO2的氣調貯藏條件下其VC含量的變化各不相同，這主要取決于期間CO2的含量、貯藏溫度和貯藏時間［15］。

圖1 不同氣體條件對藍莓GSH含量(圖A)和VC含量(圖B)的影響

VC是合成谷胱甘肽的前體之一，它不僅能維持GSH的巰基處于還原狀態，而且可以使氧化型谷胱甘肽轉變為 GSH，使機體代謝產生的 H2O2被還原［16］。因此，植物中的VC和GSH只有協同作用才能較好地發揮抗氧化作用［16］。本實驗中3種濃度的CO2處理均有利于VC和GSH含量的保持，尤其是30%CO2處理在60d時，VC含量呈現了顯著上升的趨勢，而此時其GSH含量也有所上升，并且30%CO2處理的防腐保鮮效果最好，證明VC和GSH間存在著協同作用。

2.2 不同氣體條件對藍莓酶促防御系統重要的工具酶活性的影響

盡管各處理的POD活性在貯藏過程中均呈上升趨勢見圖2(A)，但CO2處理能更有效地激發POD活性的上升，整個貯藏過程中3種濃度CO2處理的POD活性始終顯著高于對照(P＜0.05)。貯藏結束時(80d)，10%CO2處理、20%CO2處理和30%CO2處理的POD活性分別是采收時的5.2倍、7.4倍和9.2倍。

對照的CAT活性呈先上升后下降趨勢見圖2 (B)，而CO2處理在貯藏初期卻抑制了CAT活性。20d時，3種CO2處理的CAT活性均略微下降，而后迅速上升，40d時達到最大值，其中30%CO2處理最有利于CAT活性的提高和保持，40、60、80d時30% CO2處理的CAT活性顯著高于其他處理(P＜0.05)。

整個貯藏過程中30%CO2處理的SOD活性始終呈上升趨勢見圖2(C)，80d時顯著高于另兩種CO2處理的。而對照和其他兩種CO2處理的SOD活性均呈先上升后下降趨勢，40d和60d時對照的SOD活性顯著低于3種CO2處理(P＜0.05)的，而20%CO2處理的SOD活性在60d和80d時顯著高于10%CO2處理(P＜0.05)的。

圖2 不同氣體條件對藍莓POD(圖A)、CAT(圖B)和SOD(圖C)活性的影響

2.3 不同氣體條件對藍莓抗性相關酶活性的影響

PAL活性呈先上升后略有下降趨勢見圖3(A)，40d和60d時3種濃度的CO2處理的PAL活性顯著高于對照(P＜0.05)，其中20%CO2處理最有利于PAL活性的提高，40、60、80d時PAL活性最高，并與其他處理間差異顯著(P＜0.05)。

CO2處理加快了PPO活性上升的速率見圖3 (B)，整個貯藏過程中3種濃度的CO2處理的PPO活性始終顯著高于對照(P＜0.05)，并且在60d時出現PPO的活性高峰，此時30%CO2處理的PPO活性顯著高于另外兩種CO2處理(P＜0.05)的。

2.4 不同氣體條件對藍莓呼吸速率、果實硬度、木質素含量和腐爛率的影響

與對照相比，另3種濃度的CO2處理均可顯著抑制呼吸速率的上升見圖4(A)。對照的呼吸速率呈先緩慢上升后急劇上升的趨勢，并在貯藏過程中始終顯著高于CO2處理(P＜0.05)的，而3種濃度CO2處理的呼吸速率均呈先下降后上升趨勢，其中以30%CO2處理的呼吸速率最低，在60、80d時與其他處理的差異達顯著性水平(P＜0.05)。

木質素含量在貯藏過程中呈上升趨勢見圖4 (B)，但與對照相比，CO2處理更有利于木質素含量的提高。40d后30%CO2處理的木質素含量高于其他處理，80d時差異達到顯著性水平(P＜0.05)，40d和60d時30%CO2處理的木質素含量分別比對照高11.1%和18.0%。

圖3 不同氣體條件對藍莓PAL(圖A)和PPO(圖B)活性的影響

3種濃度CO2處理的果實硬度呈先上升后略有下降趨勢見圖4(C)，而對照的果實硬度始終呈下降趨勢。整個貯藏過程中對照的果實硬度始終極顯著低于3種濃度CO2處理(P＜0.01)。3種濃度CO2處理中以10%CO2處理的果實硬度最低，30%CO2處理的果實硬度在60d時高達178.5g，是對照的2.62倍，并顯著高于同期的其他CO2處理(P＜0.05)，80d時30%CO2處理的果實硬度盡管有所下降，但仍顯著高于其他處理(P＜0.05)。

與對照相比，三種CO2處理均可顯著抑制腐爛的發生見圖4(D)，而且CO2濃度越高，抑制腐爛的效果越好。40d時對照的腐爛率為2.1%，而此時另3種CO2處理均未出現腐爛;60d時對照的腐爛率分別為其他3種CO2處理的5.4倍、6.1倍和15.5倍，貯藏結束時(80d)，30%CO2處理的腐爛率僅為3.5%，分別比10%CO2處理和20%CO2處理低65.7%和45.2%。

2.5 不同氣體條件對藍莓有效貯藏期的影響

如圖5所示，與對照相比，3種濃度的CO2處理均可顯著延長有效貯藏期(P＜0.05)，其中以30% CO2處理最有利于延長有效貯藏期，貯藏期長達95d，是對照的2.1倍并顯著高于其他兩種濃度的CO2處理(P＜0.05)。

3 結論

圖4 不同氣體條件對藍莓呼吸速率(圖A)、木質素含量(圖B)、果實硬度(圖C)和果實腐爛率(圖D)的影響

圖5 不同氣體條件對藍莓有效貯藏期的影響

藍莓果實對高濃度CO2有很好的忍耐力，該特性為解決采后極不耐貯藏的藍莓的貯運保鮮問題帶來了希望。Schotsmans等［5］的研究結果表明: 2.5kPaO2+15kPaCO2的氣調條件可使兔眼藍莓的貯藏壽命延長兩周以上，并可有效保持果實的硬度、可滴定酸含量以及外觀品質。我們之前的研究結果則表明:純CO2氣體沖擊處理藍莓48h或96h能有效控制貯藏期間腐爛的發生，保持較高的果實硬度，誘導POD活性升高并使LOX活性維持在較低水平，從而降低藍莓果實的呼吸速率，并使有效貯藏期延長10d以上［7］。本實驗結果表明:高濃度CO2的箱式氣調貯藏不僅沒有對藍莓造成傷害，反而激發了果實自身的防御系統，使POD、CAT、SOD以及PAL和PPO活性得以提高，同時能增加VC含量并減慢GSH下降的速率，從而使呼吸代謝速率減慢，并使有效貯藏期顯著延長，尤其是5%O2+30%CO2的氣體指標貯藏效果最佳，有效貯藏期長達95d。實驗結果再次證明，藍莓果實對高濃度CO2有極強的耐力，迄今為止沒有發現任何一種果蔬能在30%CO2條件下長時間貯藏。

PPO、POD、PAL和木質素不僅在植物的抗病反應中發揮重要作用，而且都參與苯丙烷代謝［17］。PAL催化苯丙烷代謝的初始反應形成肉桂酸，進而形成合成木質素的單體—香豆醇、松柏醇和芥子醇，而POD能催化單體木質素聚合形成木質素，PPO也能催化木質素和其它酚類氧化產物的合成，構成保護性屏蔽，并可通過形成毒性較高的醌類物質直接發揮抗病作用［18］。木質素是細胞壁的組分，作為苯丙烷代謝的終產物，沉積在細胞壁不同部位的木質素含量的增加不僅具有防衛病原微生物入侵的功能，還可增強果實的機械強度，減少機械損傷，而藍莓果實在貯藏過程中極易受到真菌性病害的侵染發生腐爛或軟化現象，木質素含量的增加能減少腐爛和軟化的發生。實驗中3種濃度的CO2處理都不同程度地使上述3種抗病相關酶的活性和木質素含量增加，并提高了果實硬度，其中以POD上升的幅度最大，POD活性的急劇上升與果實硬度的上升現象在甜櫻桃果實的氣調貯藏中也出現過［10，19］，這可能是由于氣調條件引發POD活性的急劇上升和催化作用所致，POD活性的上升不僅能有效地清除自由基，而且能催化更多的木質素單體形成木質素，從而提高果實的硬度，減少腐爛的發生并延長貯藏期。

總之，高濃度CO2的箱式氣調條件用于藍莓的貯藏保鮮，能啟動藍莓果實自身的防御系統，促進果實自身次生代謝物的合成和積累，誘導果實產生一定的系統獲得抗性(systematic acquired risistance，SAR)，從而減慢呼吸代謝速率，提高貯藏效果，因此具有很好的應用前景。

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Effects of plastic box modified atmosphere storage on the physiological and biochemical changes of postharvest blueberry fruits

MENG Xian-jun1，JIANG Ai-li1，2，HU Wen-zhong2，TIAN Mi-xia1，LIU Cheng-hui2
(1.College of Food Science，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China; (2.Key Laboratory of Biochemical Engineering，The State Ethnic Affairs Commission-Ministry of Education，College of Life Science，Dalian Nationalities University，Dalian 116600，China)

In order to determine effects of plastic box modified atmosphere storage on the physiological and biochemical characters of blueberry fruits，the condition of 5%O2+10%CO2，5%O2+20%CO2and 5%O2+30% CO2atmosphere at 1℃ were established.Meanwhile，the activity of enzymatic defense system and disease resistance-related enzymes，the concentration of non-enzyme antioxidants as well as respiration rate，lignin content，fruit firmness and rot rat were measured every 20 days.The results indicated that compared with CK，three kinds of plastic box modified atmosphere with high CO2stimulated the defense system.Therefore，not only the activities of peroxidase(POD)，catalase(CAT)，superoxide dismutase(SOD)，phenylalanine ammoniacalyase (PAL)and polyphenol oxidas(PPO)were increased，but also VCand reduced glutathione(GSH)contents were kept in a higher level.Moreover，the plastic box modified atmosphere storage with high CO2effectively slowed down the respiration rate，inhibited the occurrence of decay，the lignin content and fruit firmness increased，especially 5% O2+30%CO2was more conducive to delay the senescence process and effectively extending the storage period to 95 days.It was suggested that blueberry fruits had a strong endurance to high CO2and the plastic box modified atmosphere storage with high CO2was perfect at blueberry fruits storage.

plastic box modified atmosphere storage;blueberry fruits;high concentration of carbon dioxide; physiological and biochemical changes

TS255.3

A

1002-0306(2011)09-0379-05

藍莓(Vaccinium spp)鮮果貯藏方面的研究報道較少，目前已有的研究包括高氧處理［1-2］、高壓靜電場處理［3］、生物可降解包裝材料處理［4］和高CO2氣調貯藏［5］等多集中在藍莓的保鮮技術和保鮮效果的研究和應用上，對藍莓采后衰老生理生化變化的機制研究還無人問津，更無人對藍莓進行系統的箱式氣調研究。箱式氣調貯藏具有周轉靈活、攜帶方便、操作簡單等特點，逐漸被應用于果蔬貯藏保鮮及物流中［6］。由于相關的藍莓氣調保鮮研究均表明，藍莓對高濃度CO2具有極強的忍耐力［5，7-8］，因此本實驗系統研究了5%O2+10%CO2，5%O2+20%CO2和5% O2+30%CO2的箱式氣調環境下藍莓的生理生化變化，旨在探索藍莓忍耐高濃度CO2的程度和機理，為藍莓氣調保鮮提供新的依據。

2011-05-11

孟憲軍(1960-)，男，教授，研究方向:食品制造與保藏。

遼寧省科技廳科技攻關項目(2008205001);中央高校基本科研業務專項基金項目(DC10020107)。