氣調對豇豆貯藏期效果的影響

王利斌，姜 麗，石 韻，羅海波，郁志芳,*

(1.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095；2.浙江醫藥高等專科學校生物與食品系，浙江 寧波 315100)

豇豆(Vigna sinensis)又名長莢豆、粉豆、豆是蝶形花科(Papilionaceae)，一年生纏繞性草植物，在我國各省區有廣泛栽培[1]。豇豆是夏、秋季上的大宗蔬菜，因其色澤嫩綠、 豆莢肥厚、 味道鮮美且富營養價值而深受廣大消費者喜愛。豇豆豆莢組織幼嫩，呼吸強度高，極不耐貯，采收后如不及時處理，短時間內就會萎蔫、褪色、腐爛[2-3]，所以豇豆的供應具有極強的季節性和區域性。為了更好地滿足廣大消費者的需要，減少生產者的損失，亟須解決豇豆采后貯藏保鮮的問題。

氣調包裝被認為是當前國際上最有效最先進的果蔬保鮮方法之一[4-5]，多年來國內外一些學者對鮮切果蔬產品的氣調保鮮包裝進行研究。氣調包裝是通過調節貯藏初始包裝內的氣體組分，達到抑制食品的腐爛和變質，是維持食品正常貨架期內的品質或延長其貨架壽命的重要方法。現已廣泛應用于生熟肉制品、魚類、家禽、貝類、水果、醬類、蔬菜、面包等，其市場份額在不斷加大。徐磊等[6]通過研究發現，用聚乙烯塑料薄膜袋進行氣調保鮮的菜豆在貯藏60d后好莢率在90%左右，有效推遲變黃(控制袋內O2體積分數2%～5%，CO2低于2%)。侯田瑩等[7]研究發現氣調包裝可以延緩冷藏枸杞頭纖維素含量的增加。

目前，國內雖有采后豇豆保鮮技術的報道[8]，也有植物生產調節劑對采后豇豆生理影響的報道[9]，但尚未有氣調對豇豆貯藏效果影響的報道。本實驗通過比較氣調貯藏和冷藏兩種保鮮方式，研究氣調對豇豆品質和生理影響，了解豇豆衰老機制，以期為生產實踐提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

豇豆于2010年6月10日上午(26±3)℃采收自南京郊區，立即運輸至實驗室，將豇豆平攤(厚度為2cm)于冷庫內以強制通風(9.0±0.5)℃方式進行即時預冷，待其中心溫度達到10℃時停止預冷(時間約為40min)。豇豆選取大小均勻、無病蟲害和機械損傷的豇豆用于實驗。將挑選好的豇豆隨機分為2組，一組進行機械冷藏；另一組進行氣調貯藏。每個處理3個平行，分別在第0、15、30、40天取樣測定豇豆貯藏期的生理生化指標。

機械冷藏：將豇豆放入框中(長×寬×高：40cm×30cm×10cm)，套上高密度聚乙烯氣調(high density polyethylene，HDPE)袋(厚度60μm，尺寸50cm×80cm)，折口后放在冷藏庫中的貨架上貯藏((9.0±0.5)℃)。

氣 調 貯 藏： 豇 豆 放 入 框 中( 長× 寬× 高：40cm×30cm×10cm)，套上HDPE袋(厚度60μm，尺寸50cm × 80cm)，將氣調袋口密封(氣調袋中間有一個氣調口，可以通過其向氣調袋里面充氮氣、氧氣等氣體，調節氣體環境；在不充氣的時候用夾子密封)，采用澳式氣體分析儀(主要用于測定氣體成分)并結合充入不同氣體(氮氣、氧氣等氣體)的氣調方式使得貯藏開始時氣調袋中的氣體成分為：3% O2＋1% CO2＋96% N2，每2d用氣體分析儀結合充入氣體的方式保持氣調袋中氣體成分基本恒定。

乙醇、丙酮、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、鄰苯二酚、草酸、硫酸、鹽酸等均為分析純。

1.2 儀器與設備

HPG-2132便攜式色差儀 上海嘉標測試儀器有限公司；TA. XT Plus物性分析儀 英國穩定微系統有限公司；DJ300精密電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；Orion86802臺面式pH/ISE測試儀 上海納锘儀器有限公司；WFJ UV-2802 PC紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；澳式氣體分析儀 北京金志業儀器設備有限責任公司。

1.3 方法

呼吸強度：采用靜置法測定[10]，結果以mg CO2/(kg·h)表示；超氧陰離子(O2－·)產生速率：采用羥氨比色法測定[11]，結果以nmol/(g·min)表示；丙二醛(MDA)：采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定[12]，結果以μmol/g表示；過氧化氫(H2O2)：采用Zheng Xiaolin等[13]的方法測定，結果以nmol/g表示；葉綠素含量：采用Vernon法測定[14]，結果以mg/g表示；還原糖：采用3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法測定[15]，結果以mg/g表示；纖維素：采用酸性洗滌劑法測定[16]，結果以mg/g表示；質量損失率：采用魏樹偉等[17]的方法測定，結果以百分比表示；腐爛率：采用于珊珊[18]的方法測定，結果以百分比表示。

1.4 數據處理

數據取3次測定的平均值。利用Excel統計軟件進行數據差異顯著性和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 氣調對豇豆冷藏期間品質的影響

表1 氣調對豇豆冷藏期品質的影響 Table 1 Effect of CA on the quality of cowpea during storage

從表1可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩種處理的豇豆品質都在不斷下降；但冷藏的豇豆只能貯藏30d，到了40d就已經大量開始腐爛變質，失去商品性和食用性。

本實驗中，不論是氣調貯藏還是冷藏的豇豆，葉綠素的含量呈下降的趨勢，氣調的比冷藏的效果好，這一點與甜豌豆的研究結果相一致[19]。在植物體類，葉綠素是和葉綠素結合蛋白一起結合在內囊體膜上，葉綠素穩定性和葉綠素結合蛋白密切相關[20]。植物衰老過程中，產生了大量的自由基，自由基可以導致蛋白質結構的變化，使得葉綠素結合蛋白更容易被降解，從而與葉綠素和其結合蛋白之間的作用發生改變，葉綠素極易與葉綠素結合蛋白分開進入到降解過程[21]。本實驗中由于氣調抑制了呼吸作用(圖1)，從而減少了自由基的產生，因而更好的維持了葉綠素的含量。

在貯藏過程中，豇豆的還原糖含量呈下降趨勢，而纖維素含量呈上升趨勢。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆還原糖和纖維素含量分別為10.29mg/g和8.65mg/g、20.71mg/g和22.58mg/g，差異顯著(P＜0.05)。果蔬呼吸需要消耗一部分糖，并且隨著豇豆的纖維化，一部分還原糖會轉變為纖維類物質，從而導致還原糖含量在不斷地下降[17]。本實驗中，不論是氣調貯藏還是冷藏的豇豆，還原糖的含量都呈下降的趨勢，同時纖維素的含量呈現上升的趨勢。結合圖1發現，氣調可以抑制呼吸作用并且抑制纖維素的產生，同時維持較高的還原糖含量，這與油豆角的研究結果相一致[22]。

由于冷藏的豇豆采用的是折口包裝，故質量損失率比氣調貯藏的豇豆要高，兩者間有顯著差異(P＜0.05)。

兩種貯藏方式下，腐爛率都呈上升趨勢，氣調的保鮮效果更好，這一點與荷蘭豆[23]和葡萄[24]的研究結果相一致。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆腐爛率分別為5.33%和24.67%，差異顯著(P＜0.05)。采用氣調貯藏可以抑制豇豆品質的下降。果蔬腐爛受到外部因素和內部因素的影響，比如說微生物以及代謝失調。已經有大量的研究表明氣調可以抑制霉菌[24]、酵母菌[25]等的增殖。同時有研究表明呼吸作用和腐爛之間有聯系[26]；而較高的呼吸作用可以使得產生大量的自由基[27]。故可以推測，由于呼吸作用產生了大量自由基，對機體造成傷害，從而增加機體對微生物敏感性。本實驗中，氣調可以抑制呼吸作用，從而減少了腐爛率。

2.2 氣調對豇豆冷藏期呼吸強度的影響

圖 1 氣調對豇豆冷藏期呼吸強度的影響Fig.1 Effect of CA on the respiratory intensity of cowpea during storage

從圖1可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩種處理的豇豆呼吸強度都呈不斷上升的趨勢，氣調可以抑制豇豆的呼吸作用，這一點與豇豆和油豆角的研究相一致[28]。呼吸是造成采后蔬菜品質下降最主要的原因[29]，結合表1可以得到應證。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆呼吸強度分別為82.93mg CO2/(kg·h)和115.64mg CO2/(kg·h)，差異顯著(P＜0.05)。

2.3 氣調對豇豆冷藏期超氧陰離子產生速率的影響

從圖2可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩種處理的豇豆超氧陰離子產生速率都呈不斷上升的趨勢，氣調可以抑制豇豆貯藏期O2－·的產生速率，這一點與金針菇研究[30]結果相一致。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆超氧陰離子產生速率分別為10.64nmol/(g·min)和14.52nmol/(g·min)，差異顯著(P＜0.05)。

O2－·是物質代謝過程中產生的，而代謝與呼吸直接相關，故呼吸強度與O2－·間存在因果聯系[27]，即呼吸強度愈大，O2－·產生愈多(即O2－·的產生速率越快)，圖1和圖2證明了這一關系(氣調組呼吸強度和O2－·產生速率之間相關系數r=0.9342)。

圖 2 氣調對豇豆冷藏期超氧陰離子產生速率的影響Fig.2 Effect of CA on the production rate of O2–· of cowpea during storage

2.4 氣調對豇豆冷藏期丙二醛含量的影響

圖 3 氣調對豇豆冷藏期丙二醛含量的影響Fig.3 Effect of CA on the MDA content of cowpea during storage

丙二醛作為膜脂過氧化的主要產物，已被作為判定果蔬產品膜脂過氧化的一個重要指標。隨著MDA的增加，膜脂過氧化程度加劇，細胞結構被破壞，加速了細胞的衰老死亡[31]。王卉等[32]研究發現鮮切油豆角在貯藏期MDA含量一直呈上升趨勢，這和豇豆在貯藏期間MDA的變化是一致的。從圖3可以看出，氣調可以抑制豇豆丙二醛含量的增加，這與羅銥泳等[28]研究自發氣調包裝對豇豆耐藏性及品質的影響的結果一致。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆丙二醛含量分別為6.50μmol/g和7.59μmol/g，差異顯著(P＜0.05)。

正常情況下生物體吸入的O2有約2%成為氧自由基，其中超氧陰離子(O2－·)是最重要的氧自由基之一，O2－·的生成量增加，導致膜脂過氧化產物MDA增加和質膜透性提高，對植物造成傷害，加速植物組織衰老[31]。結合圖2、3，發現O2－·的產生速率與MDA的含量密切相關(氣調組O2－·的產生速率與MDA的含量之間相關系數r=0.9222)。

2.5 氣調對豇豆冷藏期過氧化氫含量的影響

圖 4 氣調對豇豆冷藏期過氧化氫含量的影響Fig.4 Effect of CA on the H2O2 content of cowpea during storage

從圖4可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩種處理的豇豆過氧化氫含量都呈不斷上升的趨勢，氣調抑制了過氧化氫含量的增加，這一點和金針菇的研究結果相一致[30]。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆過氧化氫含量分別為3.59nmol/g和4.31nmol/g，差異顯著(P＜0.05)。

H2O2是另一個伴隨果實衰老過程的有毒害作用的活性氧，植物體中產生的O2－·有一部分通過SOD催化產生H2O2，H2O2可經CAT或POD催化生成氧和水而清除[29]。結合圖2和圖4可以印證O2－·的產生速率和H2O2的含量密切相關(氣調組O2－·的產生速率和H2O2的含量之間相關系數r=0.9391)。

3 結 論

本研究發現豇豆在貯藏過程中的呼吸作用和有害代謝物的積累(O2－·、MDA和H2O2)有相關性，呼吸作用越強，產生的越多。豇豆在貯藏期的品質變化和呼吸作用以及有害代謝物密切相關。氣調可以抑制有效抑制呼吸作用，降低有害代謝物的積累。貯藏30d后，氣調和冷藏的豇豆質量損失率和腐爛率分別為2.11%和4.21%，5.33%和24.67%；同時還原糖、葉綠素和纖維素的含量分別為10.29mg/g和8.65mg/g、0.078mg/g和0.067mg/g、20.71mg/g和22.58mg/g。

因此，采用3% O2＋1% CO2＋96% N2的氣體環境可以保持較好的豇豆的品質，延長貯藏時間，對生產實踐有重要的指導價值。

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