氣調包裝對刀豆貯藏品質及抗氧化酶活性的影響

羅淑芬，胡花麗，陳筱艷,2，李鵬霞,*

（1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.南京林業大學輕工科學與工程學院，江蘇 南京 210037）

氣調包裝對刀豆貯藏品質及抗氧化酶活性的影響

羅淑芬1，胡花麗1，陳筱艷1,2，李鵬霞1,*

（1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京 210014；2.南京林業大學輕工科學與工程學院，江蘇 南京 210037）

為探討刀豆最適宜氣調包裝氣體組分，在（20±1）℃和相對濕度80%～90%條件下，以盒中充空氣為對照1（CK1）及盒中充空氣后盒側打孔為對照2（CK2），研究了9 組氣體組分（O2＋CO2，N2為平衡氣）處理對刀豆貯藏品質及抗氧化酶活性的影響。結果表明，與其他處理組及對照組相比，氣體組分為1%～4% O2＋1% CO2處理的刀豆感官品質最好，其有效地抑制了刀豆粗纖維和丙二醛含量增加，維持了刀豆葉綠素、VC、可溶性糖和還原糖的含量，并抑制了刀豆多酚氧化酶活性上升和超氧化物歧化酶活性降低，但其對維持刀豆可溶性蛋白含量和過氧化物酶活性的效果與部分處理組之間差異不大，且得出9 組處理之間刀豆的質量損失率差異不顯著。在此基礎上，用主成分分析法對各處理進行了綜合評價，得出最適宜刀豆貯藏的氣體組分為1%～4% O2＋1% CO2。

刀豆；氣調包裝；貯藏品質；抗氧化酶；主成分分析

刀豆（Leguminosae），豆科刀豆屬的栽培亞種，別名大刀豆、挾劍豆、刀鞘豆、洋刀豆，一年生纏繞狀草質藤本，原產于南美洲，在我國長江流域及其以南各省區均有栽培，以華中、華南為多[1]。刀豆富含蛋白質、糖、刀豆氨酸等營養物質，為衛生部公布的第一批“藥食兼用食物”，具有上乘保健療效功能。但刀豆在采后貯藏中易產生褐斑、腐爛、易老化和纖維化，脆嫩口感喪失，以致其難以被消費者接受[2-3]，因此，有效解決刀豆采后貯藏保鮮問題迫在眉睫，但迄今有關刀豆貯藏保鮮的研究鮮有報道。

氣調包裝（modified atmosphere packaging，MAP）被認為是當前國際上最有效和最先進的果蔬保鮮方法之一[4]。在MAP中，確定果蔬產品最佳氣體組分是包裝工藝關鍵技術之一，而最佳氣體組分的確定需對不同氣體組分MAP后的果蔬質量進行綜合評價方能確定[5]。在豆類蔬菜MAP保鮮中，盧立新等[6]研究了MAP對青豌豆貯藏效果的影響，通過主成分分析得出了青豌豆貯藏最佳氣體組合；Silva等[7]采用MAP對油豆角進行了零售與運輸模擬貯藏；Elwan等[8]采用MAP對甜豌豆進行了深入研究；Nasar-Abbas等[9]采用MAP有效提高了蠶豆貯藏品質；王利斌等[4,10]分別探討了氣調處理對豇豆和四季豆貯藏效果的影響。可見，MAP對一些豆類蔬菜的貯藏效果已得到印證，但迄今將MAP應用于刀豆貯藏尚未見相關報道。

本研究以刀豆為材料，以9 組氣體組分對其進行MAP處理，分別探討各處理對刀豆品質和抗氧化酶活性的影響。在此基礎上，用主成分分析綜合評價了MAP對刀豆品質及抗氧化酶活性的影響，旨在為刀豆的貯藏保鮮提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

刀豆于清晨購買于南京眾彩物流市場，選取豆體鮮綠、無明顯機械損傷、成熟度均勻的刀豆為實驗材料。購買當天將刀豆清洗，瀝干，隨機分裝于PP材質食品包裝盒（21.0 cm×14.5 cm×8.0 cm，O2滲透系數112.38 cm3/（m2·d·bar），CO2滲透系數42.88 cm3/（m2·d·bar））中，每盒（220±20）g。于MAP機上進行包裝，向盒中充入預設配比的氣體，每個處理5 個平行。對照1（CK1）于MAP機上直接進行封口包裝，盒內為空氣，對照2（CK2）為封口包裝后，于盒側打孔4個。

1.2 儀器與設備

YHH360復合MAP機 蘇州亞和保鮮科技有限公司；TU-1810紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器公司；Ultra-Turrax Ika-T18 basic打漿機 德國IKA公司；PL202-L酸度計 梅特勒-托利多（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 MAP處理

按表1比例配比對刀豆進行M A P處理，置于（20±1）℃、相對濕度80%～90%條件下貯藏，取貯藏0 d及7 d樣品，取樣部位為豆莢兩端各去掉4 cm，豆莢邊緣去除約4 mm，去除豆粒，將剩余部分切碎于液氮中速凍，置于-20 ℃保存，每個處理取樣（300±20）g，用于各項指標測定。

表1 MAP氣體組分及比例Table1 Gas composition of modifi ed atmosphere packaging

1.3.2 感官評價

感官品質評價標準主要參考劉曉丹等[2]的研究，評分標準見表2。

表2 感官評價的評分標準Table2 Criteria for sensory assessment of sword bean

1.3.3 指標測定

質量損失率：質量法[11]；粗纖維含量：酸性洗滌法[12]；葉綠素含量：乙醇浸提法[13]；VC含量：鉬藍比色法[14]；可溶性蛋白含量：參考Bradford等[15]的方法；可溶性糖含量：蒽酮比色法[16]；還原糖含量：3,5-二硝基水楊酸比色法[17]；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量：參照李合生等[15]的方法略作改動；多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性：參照王毓寧等[18]的方法；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性：愈創木酚法；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性：采用氮藍四唑法[17]。

2 結果與分析

2.1 氣體組分對刀豆品質及抗氧化酶活性的影響

2.1.1 MAP刀豆貯藏前后品質指標測定結果

對9 組處理及CK1、CK2條件下刀豆貯藏0 d及7 d后進行品質指標的測定并分析。統計平均后的結果，見表3。

表3 氣體組分對刀豆品質的影響Table3 Effect of gas composition on quality of sword bean

2.1.1.1 感官得分

由表3可知，貯藏第7天，刀豆感官得分最高為MAP1和MAP4，且皆顯著高于其他處理及CK1、CK2（P＜0.05）；其次為MAP2、MAP5、MAP7、MAP8；MAP3、MAP6、MAP9中刀豆感官得分較低，且MAP3與CK1無顯著差異，說明7% CO2與O2（分別為1%、4%、7%）配比不利于保持刀豆感官得分，推測其可能由于CO2分壓為7%時引發了刀豆表面褐斑的發生[19]，從而導致其感官品質較差。可見，低O2和低CO2配比的處理能有效保持刀豆感官得分，其中MAP1和MAP4（1%～4% O2＋1% CO2）效果最好。

2.1.1.2 質量損失率

從表3可知，貯藏第7天，所有處理組質量損失率均顯著低于對照組（P＜0.05），其中CK2質量損失率達3.56%，而處理組中質量損失率最高僅為0.49%，表明MAP顯著減少了刀豆在（20±1）℃貯藏時的質量損失，這可能與刀豆在密閉包裝盒內，水分得到保留有關。而9組處理之間刀豆的質量損失率差異不顯著。

2.1.1.3 粗纖維含量

粗纖維含量是人們評價果蔬商品質量的一個重要指標，也是檢驗果蔬成熟衰老的主要依據[20]。由表3可知，貯藏第7天，刀豆粗纖維含量最低為MAP1、MAP4，顯著低于其他處理及CK1、CK2（P＜0.05）；其他處理組與CK1皆無顯著差異；CK2中刀豆粗纖維含量為MAP1、MAP4的近1.7 倍，原因可能為MAP1和MAP4包裝內的刀豆在包裝盒內形成了一個新陳代謝較慢的平衡環境，粗纖維含量增加緩慢，而CK2中刀豆呼吸作用旺盛，激活了纖維素酶活力，促進了纖維素生成，粗纖維含量增加。可見，適宜的O2和CO2配比可有效抑制刀豆粗纖維含量增加，本實驗中氣體組分1%～4% O2＋1% CO2效果顯著。

2.1.1.4 葉綠素含量

刀豆在貯藏過程中，豆莢表面葉綠素逐漸分解，顏色發生了改變。由表3可知，與相同比例O2（分別為1%、4%、7%）配比時，1%、4%、7% CO2處理的刀豆葉綠素含量下降幅度依次增大；與相同比例CO2（分別為1%、4%、7%）配比時，1% O2和4% O2處理的刀豆葉綠素含量下降幅度較7% O2小。分析結果顯示，MAP1、MAP4刀豆葉綠素含量最高，且顯著高于其他處理組及CK1、CK2（P＜0.05），其下降幅度分別為36.20%、35.85%；其次為MAP2（41.60%）、MAP5（41.32%）、MAP6（41.31%），且顯著高于MAP3、MAP7～9及CK1、CK2（P＜0.05）。可知，1%～4% O2＋1% CO2配比對抑制刀豆葉綠素降解效果最好。

2.1.1.5 VC含量

果蔬中的VC很容易被氧化，其含量是評價果蔬保鮮、貯藏技術優劣的一個重要指標[21]。由表3可知，除MAP3、MAP7、MAP8外的處理均有效抑制了刀豆VC含量下降，其中MAP1、MAP4處理效果最佳，二者與其他處理相比得出，當氣體配比中O2比例提高至7%，或CO2比例提高至4%和7%時，MAP對維持刀豆VC含量的效果降低。可見，1%～4% O2＋1% CO2配比最有利于保持刀豆VC含量。

2.1.1.6 可溶性蛋白含量

由表3可知，貯藏第7天時，處理組及CK1、CK2刀豆可溶性蛋白含量均有不同程度的下降，其中CK1、CK2下降幅度最大，均為35.79%； MAP5（16.84%）、MAP1（17.34%）、MAP6（19.47%）可溶性蛋白含量顯著高于CK1、CK2（P＜0.05），但三者間無差異；MAP4下降幅度最小，為8.95%，其可溶性蛋白含量顯著高于其他處理及CK1、CK2（P＜0.05）。同時分析得出，與相同比例CO2（分別為1%、4%、7%）配比時，1% O2和7% O2處理的刀豆可溶性蛋白含量皆顯著低于4% O2處理（P＜0.05）。由此表明，一味的降低或升高O2比例皆不利于保持刀豆蛋白質含量，本研究中MAP4氣體組分最適宜。

2.1.1.7 可溶性糖和還原糖含量

可溶性糖和還原糖是果蔬重要組成成分，剛采收的刀豆可溶性糖和還原糖含量都較高，隨著貯藏時間的延長，果蔬呼吸需要能源，消耗一部分糖，并且刀豆纖維化，一部分可溶性糖會轉化為還原糖，而還原糖會轉化為纖維素類物質，從而導致還原糖和可溶性糖含量同時下降[4,22]。

表3數據顯示，貯藏第7天時，處理組及CK1、CK2刀豆的可溶性糖和還原糖含量皆下降，且O2和CO2比例對兩者的影響相似，與相同比例O2（分別為1%、4%、7%）配比時，CO2比例越高，對刀豆可溶性糖和還原糖保持效果越差；與相同比例CO2（分別為1%、4%、7%）配比時，7% O2處理對刀豆可溶性糖和還原糖含量的保持效果皆較1% O2和4% O2處理差；分析結果得出，所有處理組的可溶性糖和還原糖含量皆顯著高于CK1、CK2（P＜0.05），其中MAP4處理顯著高于其他處理組及CK1、CK2（P＜0.05），最有利于抑制刀豆可溶性糖和還原糖消耗；MAP1（1% O2＋1% CO2）效果次之。

2.1.1.8 MDA含量

從表3可知，貯藏第7天，與相同比例O2（分別為1%、4%、7%）配比時，4% CO2和7% CO2處理的刀豆MDA含量皆顯著高于1% CO2（P＜0.05），表明提高CO2比例會增大刀豆MDA的積累。結果顯示，MAP1和MAP4對抑制刀豆MDA積累的效果最好，其MDA含量皆顯著低于其他處理及CK1、CK2（P＜0.05）；MAP3、MAP5、MAP8處理效果其次；MAP2、MAP6、MAP7和MAP9處理的刀豆MDA含量與對照組無顯著差異。

2.1.2 MAP刀豆貯藏前后抗氧化酶（PPO、POD、SOD）活性測定結果

對9 組處理及CK1、CK2條件下刀豆貯藏0 d及7 d后進行PPO、POD、SOD活性的測定并分析。統計平均后的結果，見表4。

表4 氣體組分對刀豆抗氧化酶活性的影響Table4 Effect of gas composition on autioxidant enzyme activities of sword bbeeaann U/g

如表4所示，貯藏第7天，所有處理組刀豆PPO活性顯著低于CK1、CK2（P＜0.05），其中MAP1和MAP4中刀豆PPO活性顯著低于其他處理（P＜0.05）。研究結果還顯示，與相同比例CO2（分別為1%、4%、7%）配比時，7% O2處理的刀豆PPO活性較1% O2、4% O2處理高；與相同比例O2（分別為1%、4%、7%）配比時，4%、7% CO2處理的刀豆PPO活性皆較1% CO2處理高。可知，1%～4% O2＋1% CO2配比最有利于抑制刀豆PPO活性。

POD活性是果實成熟衰老的重要標志之一，并伴隨著果實成熟衰老而發生變化，所表現出的傷害效應或保護作用因植物種類和品種不同而異[23]。從表4可知，在貯藏第7天，不同處理組及CK1、CK2處理的刀豆POD活性變化不同，MAP1～6表現為上升，其處理的刀豆POD活性皆顯著高于CK1和CK2（P＜0.05）；MAP7～9和CK1、CK2表現為下降，與CK1、CK2皆無顯著差異。分別分析氣體配比中O2和CO2比例對刀豆POD活性的影響，得知CO2比例對其影響不大，而當O2比例為7%時，其活性已不能得到有效保持。由此可見，1%～4% O2與CO2（分別為1%、4%、7%時）配比可有效維持刀豆較高的POD活性。

此外，貯藏第7天時，不同處理組與CK1、CK2刀豆的SOD活性都有不同程度的減小，MAP1、MAP2、MAP4、MAP5處理有效維持了刀豆較高的SOD活性，其中MAP1、MAP4處理的刀豆SOD活性又顯著高于MAP2和MAP5（P＜0.05）；其他處理組刀豆SOD活性與CK1、CK2無顯著差異。以上分析表明，1%～4% O2＋1% CO2配比對保持刀豆SOD活性效果最好；當氣體配比中CO2比例升高，效果隨之降低；當O2或CO2比例升高至7%時不能有效保持刀豆SOD活性。

2.2 MAP刀豆貯藏前后品質綜合評價及最佳氣體組分的確定

如2.1節所述，采用主成分分析對不同處理組進行綜合評價，其基本思路為：利用降維思想，首先求出m個評價指標的m個主成分，然后根據相關原則如累計方差貢獻率等方法選取少數幾個主成分來代替原始指標，再將所選取的主成分用適當形式綜合，得到一個綜合評價指標，依據綜合評價指標對被評對象進行排序比較。具體參考陶瑛等[24]的方法。

2.2.1 主成分的提取

使用SPASS統計軟件對9 組MAP刀豆貯藏前后品質進行主成分分析，得到相關系數矩陣R，其中與第1、第2主成分相對應的特征值（λ）和特征向量（U）分別為：

λ1=9.284，U1=（0.280 3，-0.137 2，-0.307 2，0.309 4，0.280 9，0.281 6，0.325 9，0.315 1，-0.276 0，-0.293 1，0.309 5，0.301 3）T

λ2=1.023，U2=（0.284 7，0.870 1，-0.214 5，-0.019 8，0.045 5，-0.218 5，-0.087 0，0.009 9，-0.135 5，-0.146 3，-0.129 5，0.044 5）T

第1主成分與第2主成分占總方差相對貢獻率=（λ1＋λ2）/λi=85.89%，故取第1、第2主成分為公共因子。

2.2.2 綜合評價及排序

為了進一步評價樣本貯藏效果的差異，可對兩個主成分計算因子得分，同時對9 個處理組刀豆貯藏前后品質進行綜合評價，選取其中最適宜的氣體配比。以主成分的貢獻率為加權均值為權數求得綜合得分值Y：

Y=0.900 7Y1＋0.099 3Y2

計算結果見表5，結果表明，在（20±1）℃條件下貯藏7 d后，MAP1、MAP4處理的刀豆綜合得分最高。

表5 MAP刀豆貯藏前后品質的綜合評價Table5 Comprehensive evaluation of sword bean quality before and after storage with MAP

3 討 論

刀豆采后衰老與呼吸密切相關，機體的能量主要通過呼吸作用來提供。因此刀豆采后的關鍵技術之一就是控制呼吸生理變化，在不引起無氧呼吸的前提下盡可能降低呼吸強度，而通過MAP改變貯藏環境的O2和CO2含量就可抑制刀豆呼吸作用，從而降低其生理消耗，達到貯藏保鮮效果。

對MAP刀豆貯藏品質的研究結果顯示，適宜氣體組分可有效提高刀豆感官品質，并抑制其粗纖維含量增加和葉綠素的降解，且適宜的O2和CO2配比處理能達到最好的效果，其中1%～4% O2與1% CO2配比效果優于7% O2與CO2配比及4%、7% CO2與O2配比，宗汝靜等[25]對菜豆的研究也表明，CO2分壓越低越好，當高于2%時會引起豆莢組織褐變，加重銹斑，使其感官品質下降。李艷等[26]認為太低O2和太高CO2比例配比會使番木瓜呼吸作用紊亂、品質下降，從而導致VC等營養成分損耗大；與此相似，本研究發現低O2和低CO2比例配比（1%～4% O2＋1% CO2）對保持刀豆中VC、可溶性糖和還原糖等含量效果最佳，當7% O2與CO2配比及4%、7% CO2與O2配比時對三者含量保持效果降低；Ye等[27]的研究結果也表明，適宜O2和CO2配比對MAP香菇可溶性糖和還原糖含量的保持效果可達到最好。但在太低或太高O2比例條件下刀豆可溶性蛋白含量下降幅度皆較大，本研究中4% O2＋1% CO2配比處理效果最優，而1% O2＋1% CO2配比處理的效果與部分處理無顯著差異，孫雯等[28]的研究也表明，不同氣體比例配比對核仁可溶性蛋白的保持效果差異顯著。此外，本實驗中MAP有效抑制了刀豆貯藏時的質量損失，但處理組間差異不顯著，這與盧立新等[6]對青豌豆的研究結果相似。

刀豆在貯藏過程中機體內存在的 POD、SOD能分解消除代謝產生的自由基，使體內的氧化還原反應處于平衡，當機體內自由基的產生與消除之間平衡遭到破壞，膜脂飽和脂肪酸雙鍵受自由基的攻擊而被過氧化，氧化終產物為MDA，從而對細胞產生毒害作用。同時，在貯藏過程中，豆體表面產生褐斑是刀豆品質變化的一個重要體現，而PPO在果蔬褐變中發揮著重要作用。Groeschel等[29]對菜豆的MAP研究認為，CO2分壓超過2%時就會誘發其表面產生銹斑，加快細胞膜脂過氧化速度。與其相似，本研究分析得出，低O2和低CO2配比（1%～4% O2＋1% CO2）能同時有效抑制刀豆PPO活性和MDA的積累，并保持較高的POD、SOD活性，且其效果優于其他處理，當O2比例提高至7%時，與CO2配比進行處理已不能有效保持刀豆POD、SOD活性，且MDA的積累明顯增高；當CO2比例提高到7%時，與O2配比進行處理已不能有效保持刀豆SOD活性，且MDA的積累也明顯增高。這與費凡[30]以MAP研究荔枝的結果基本相似；郜海燕等[31]的研究也表明，MAP可使去殼茭白保持較低PPO活性和較高POD活性。

對單因素進行分析只能得出對該因素的最佳MAP氣體組分，而通過主成分分析，對刀豆貯藏前后的品質進行綜合評價能夠更全面地反映不同處理組的貯藏效果，陶瑛等[24]也認為對單個指標進行分析以評估樣本的差異具有片面性。本研究對刀豆貯藏前后品質的綜合評價得出，1～4% O2＋1% CO2配比的處理得分最高，說明該配比處理的刀豆品質最好。

4 結 論

以9 組氣體組分對刀豆進行MAP實驗，同時設立充空氣和充空氣后盒側打孔為對照，對新鮮刀豆和貯藏7 d后刀豆進行感官評價，并測定其質量損失率、粗纖維、葉綠素、VC、可溶性蛋白、可溶性糖、還原糖、MDA的含量及PPO、POD、SOD的活性，對9 個處理組及2 個對照組的各項指標進行方差分析。在此基礎上，用主成分分析法對9 個處理組刀豆的品質及抗氧化酶活性進行了綜合評價。結果表明：適宜比例氣體組分氣調包裝可更有效的提高刀豆的貯藏效果。采用主成分分析法對刀豆貯藏前后的品質進行綜合評價，得到在（20±1）℃條件下貯藏刀豆的最適宜氣體組分為1%～4% O2＋1% CO2。

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Effect of Modifi ed Atmosphere Packaging on Storage Quality and Activities of Antioxidant Enzymes of Sword Bean

LUO Shufen1, HU Huali1, CHEN Xiaoyan1,2, LI Pengxia1,*
(1. Institute of Agro-product Processing, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 2. College of Light Industry Science and Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China)

This study aimed to explore the optimum initial gas composition for modified atmosphere packaging (MAP) of sword bean. The effects of different initial gas composition (O2+ CO2, N2as the balance gas) on storage quality and antioxidant enzyme activities of sword bean during storage at (20 ± 1) ℃ and relative humidity (RH) of 80%-90% were studied. Sword bean packaged in air were used as controls. The result indicated that packages with 1%-4% O2+ 1% CO2showed the best sensory quality, and could signifi cantly inhibit the decline in the contents of crude fi ber and malonaldehyde (MDA) when compared with other packages and controls. Furthermore, sword bean packaged in 1%-4% O2+ 1% CO2could maintain high contents of chlorophyll, vitamin C, soluble sugar and reducing sugar. Through analysis of antioxidant enzyme activities of sword bean, we found that packages with 1%-4% O2+ 1% CO2signifi cantly delayed the increase in polyphenol oxidase (PPO) activity and the decrease in superoxide dismutase (SOD) activity in comparison with other packages and controls. However, the results showed that the effect of packages with 1%-4% O2+ 1% CO2on soluble protein and peroxidase (POD) activity of sword bean was not better than that of other packages, and no differences in weight loss ratio were found among all packages. Then, the comprehensive evaluation by principal component analysis (PCA) based on the previous analysis showed that packages with 1%-4% O2+ 1% CO2were optimal for maintaining the quality of sword bean during storage.

sword bean; MAP; storage quality; antioxidant enzyme activities; principal component analysis

S643.3

A

1002-6630（2015）22-0260-06

10.7506/spkx1002-6630-201522049

2015-04-08

設施專用高產高效豆類蔬菜新品種商業化選育與產業化開發項目（CX（14）2140）

羅淑芬（1988—），女，研究實習員，碩士，研究方向為果蔬保鮮。E-mail：luoshufen666@126.com

*通信作者：李鵬霞（1976—），女，副研究員，博士，研究方向為農產品貯藏保鮮與流通技術。E-mail：pengxiali@126.com