高靜壓處理對綠蘆筍生理特性及貯藏品質的影響

馮海紅，易建勇，畢金峰,*，周林燕，劉 璇，李 軍

（1.中國農業科學院農產品加工研究所，農業部農產品加工重點實驗室，北京 100193；2.河北科技師范學院，河北 昌黎 066600）

高靜壓處理對綠蘆筍生理特性及貯藏品質的影響

馮海紅1,2，易建勇1，畢金峰1,*，周林燕1，劉 璇1，李 軍2

（1.中國農業科學院農產品加工研究所，農業部農產品加工重點實驗室，北京 100193；2.河北科技師范學院，河北 昌黎 066600）

為深入了解高靜壓（high hydrostatic pressure，HHP）對綠蘆筍的保鮮效果，以綠蘆筍為原料，探討了HHP處理對綠蘆筍采后生理及貯藏品質的影響。經20、50、100 MPa各保壓2 min處理的樣品置于相對濕度90%、溫度4 ℃的冷庫中貯藏15 d。貯藏期間定期測定綠蘆筍的呼吸強度、丙二醛含量、細胞膜滲透率、葉綠素變化、嫩莖硬度、總酚含量和質量損失率以及色澤的變化。結果表明：與對照組相比，HHP處理可以有效降低貯藏期間綠蘆筍呼吸強度，延緩嫩莖中葉綠素降解，較好保持了綠蘆筍的硬度和色澤。研究結果為HHP用于嫩莖蔬菜的保鮮貯藏提供了依據。

呼吸強度；細胞膜相對滲透率；硬度；色澤

蘆筍屬多年生宿根性草本植物，通常以嫩莖為食用器官。蘆筍嫩莖中含有豐富的蛋白質、脂肪、礦物質、維生素及多種活性成分，被認為是營養平衡的藥食兼用植物之一，對預防高血壓、高血脂、癌癥等疾病均有效果[1-2]。近年來，隨著食補理念的增強，這些藥食兼用果蔬的需求量在國內外市場中均快速增加。中國綠蘆筍種植面積和產量也快速增長，據聯合國糧食及農業組織統計，2014年我國蘆筍產量達到700萬 t，居世界首位。然

而，綠蘆筍采后呼吸代謝旺盛，容易衰老，具體表現為嫩莖徒長，木質化進程加快，伴隨著感官和營養品質的急劇下降，商品價值逐漸喪失[3]，給綠蘆筍的保鮮流通帶來困難。

目前，應用于綠蘆筍的保鮮方法主要有氣調保鮮[4]，采用6-芐氨基嘌呤[5]等外源物質處理以及減壓貯藏[6]等物理保鮮方法。雖然這些方法都可不同程度地延緩綠蘆筍的品質劣變，延長貨架期，但人們對新的綠蘆筍采后保鮮方法的探索從未停止。高靜壓（high hydrostatic pressure，HHP）加工技術又稱超高壓加工技術，是將食品原料包裝后密封于超高壓容器中，在一定壓力下加工適當時間，殺滅細菌等微生物，同時使食品中的酶、蛋白質和淀粉等生物大分子改變活性、變性或糊化，又可較好地保持果蔬原有的營養、色澤和風味的一種新型食品加工技術[7]。研究表明，HHP也可作為一種最少加工技術應用于果蔬保鮮。王慶新[8]利用HHP處理茭白，研究發現HHP有應用于微加工茭白貨架期保鮮的可能性，然而，HHP對果蔬生理活性和貯藏品質的影響尚未完全明確。本實驗通過將HHP作為一種采后保鮮手段，探索其對綠蘆筍生理特性及貯藏品質的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

綠蘆筍品種為UC157F2，購于天津市靜海縣綠蘆筍種植基地。綠蘆筍為當天采集，于3 h內運輸至實驗室并進行處理。選取筍尖無開散、無畸形、無機械損傷及病蟲害的綠蘆筍。

1.2 儀器與設備

HHP.L2-600/2HHP殺菌設備 天津市華泰森淼生物工程技術有限公司；GC7890F氣相色譜 安捷倫科技有限公司；UV-1800紫外分光光度計 島津企業管理（中國）有限公司；FE30/EL30實驗室電導率儀 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；QL-901快速混勻器海門市其林貝爾儀器制造有限公司；Ta-XT2i/50物性分析儀 美國STableMicro Systems公司；CM-700d分光測色計 日本柯尼卡-美能達控股株式會社。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備與貯藏

取長度（23±2） cm、直徑（10±1） mm的綠蘆筍洗凈后，置于10號自封袋中，放入HHP處理倉，設定壓力為20、50、100 MPa，保壓時間為2 min，于室溫（25 ℃）條件下處理樣品。處理后的綠蘆筍用尼龍紗布擦干表面水分，每500 g分為一捆，放入相對濕度90%、溫度4 ℃的冷庫中貯藏。對照組為未經HHP處理的樣品。貯藏期間，于第1、3、5、7、10、15天采樣，進行指標測定。

1.3.2 呼吸強度測定

參考曹建康等[9]方法適當調整。稱取（50±0.5）g綠蘆筍，用尼龍布擦干樣品表面水分，放置于經空氣平衡的1.4 L儲氣盒中，密封30 min，頂空抽取1.0 mL氣體樣品，用于氣相色譜測定。GC7890F氣相色譜配置火焰離子化檢測器、不銹鋼填充柱（Porapak80-100，2 m×2 mm）和CO2轉化爐，載氣N2。CO2檢測條件：進樣溫度120 ℃，柱溫60 ℃，檢測溫度360 ℃。利用面積外標法計算CO2含量，每個樣品重復3 次，單位為mg/（kg·h）。

1.3.3 丙二醛含量和細胞膜相對滲透率測定

按照Li Wenxiang等[6]的方法采用硫代巴比妥酸比色法測定丙二醛含量，單位為mmol/g；按照王慶新[8]、姚佳[10]等的方法采用電導率儀測定綠蘆筍細胞膜相對滲透率。

1.3.4 質量損失率測定

按照Corrales等[11]的方法測定，質量損失率計算見下式：

式中：m1為貯藏前嫩莖質量/g；m2為不同貯藏期嫩莖質量/g。

1.3.5 硬度測定

不同處理均選擇粗細、鮮嫩程度盡量一致的原料用TA.XT2i/50型物性測定儀測定其硬度值，探頭型號A/CKB，測試前速率2.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測試后速率2.0 mm/s，破裂測試距離5 mm。在每根綠蘆筍從頂尖測量的15 cm處進行測定，記錄每次的最大力值，重復10 次。

1.3.6 葉綠素和總酚含量測定

根據Li Wenxiang等[12]的方法測定葉綠素含量；參考Abid[13]、Tsao[14]等的方法，采用蒽酮比色法檢測總酚含量。

1.3.7 色澤測定

采用Konica Minolta CM-700d分光測色計測定色澤。結果以L值（明/暗）、a值（紅/綠）和b值（黃/藍）表示。

1.4 數據處理

采用Microcal Origin 8.0軟件作圖，用SPSS軟件進行方差分析，P＜0.05為顯著性，P＜0.01為極顯著性。

2 結果與分析

2.1 HHP處理方式對綠蘆筍呼吸強度的影響

降低果蔬呼吸強度是延長果蔬采后貯藏期的有效手段之一，此過程與細胞膜滲透率和呼吸鏈相關酶活有關[15]。圖1顯示不同HHP處理對綠蘆筍呼吸強度的影響。未經HHP處理的對照組呼吸強度第3天開始增加，第12天達到最高峰，隨后開始下降。曹慧娟[16]研究了不同保鮮方法對綠蘆筍采后生理品質的影響，其貯藏過程中對照組呼

吸強度變化趨勢與本實驗相似，其峰值在第15天出現。與對照組相比，HHP處理的綠蘆筍呈現較高呼吸強度，第3天呼吸強度達到最大值，此現象可能是HHP引發機體愈傷和修復反應。第6天以后HHP處理組的呼吸強度保持相對平穩。總的來說，HHP處理改變了呼吸強度變化趨勢，呼吸強度的降低表明HHP處理有利于延緩綠蘆筍的生理代謝。HHP處理的綠蘆筍在貯藏后期呼吸強度降低的原因可能是高壓造成了細胞膜物理損傷，以及引發的蛋白質變性或聚集改變了呼吸鏈相關酶的生理功能，進而影響了呼吸代謝[17]。Pongprasert等[18]研究也表明，細胞膜的損傷與機體呼吸代謝和衰老進程直接相關此外，呼吸代謝的正常進行離不開線粒體等亞細胞器上的相關酶的作用，而HHP處理可能改變細胞內源酶的活性[19]。Candelario-Rodríguez等[20]研究了超高壓處理芒果采后生理及品質的影響，結果表明90 MPa、9 min處理的芒果貯藏期間呼吸強度呈下降趨勢，貯藏至第14天時呼吸強度比對照組降低了74.1%。

圖1 HHP處理對綠蘆筍呼吸強度的影響Fig.1 Effect of HHP treatment on respiratory rate of green asparagus spears

2.2 HHP處理方式對綠蘆筍丙二醛含量和細胞膜相對滲透率的影響

圖2 HHP處理對綠蘆筍丙二醛含量（a）和細胞膜相對滲透率（b）的影響Fig.2 Effect of HHP treatment on MDA content and relative cell membrane permeability of green asparagus spears

丙二醛作為膜脂過氧化的典型產物，可改變氨基酸結構，誘發氧化自由基，損害細胞膜結構，導致生理代謝紊亂，對細胞器和細胞質膜造成傷害[21]。隨著貯藏時間延長，果蔬機體衰老加劇，細胞膜受到破壞，組織內丙二醛含量積累，濃度呈上升趨勢。由圖2a可知，對照組丙二醛含量在貯藏過程中呈現上升趨勢，而3 組HHP處理的樣品丙二醛含量在整個貯藏過程中上升速度相對緩慢，說明HHP處理可有效抑制丙二醛含量增加，延緩綠蘆筍衰老。3 組HHP處理中，50 MPa處理2 min對丙二醛含量增加的抑制效果最佳。

細胞膜相對滲透率是反映植物膜系統狀況的重要生理生化指標。植物在受到逆境或損傷時，細胞膜易發生破裂，導致胞質的胞液外滲使相對電導率增大[22]。由圖2b可知，4 組處理綠蘆筍細胞膜相對滲透率在整個貯藏過程中呈上升趨勢。對照組在整個貯藏過程中，細胞膜相對滲透率增長迅速，從初始的16.48%最后增長至42.23%，增加了25.75%。與對照組相比，3 組HHP處理細胞膜相對滲透率整個貯藏過程增長緩慢，20、50、100 MPa各增長了5.11%、5.36%、6.67%。可見20 MPa和50 MPa處理能較好抑制細胞膜相對滲透率。

由圖2可知，綠蘆筍在貯藏過程中，丙二醛含量和細胞膜相對滲透率不斷增長。隨著丙二醛含量不斷累積，其會損傷核酸和膜脂蛋白生成Shiff堿，丙二醛的積累可能造成自由基代謝紊亂，膜結構損傷，最終導致膜透性增加。通過2 項指標測定，表明HHP可以抑制丙二醛生成速率，維持細胞膜結構完整性，延緩綠蘆筍衰老。

2.3 HHP處理方式對綠蘆筍質量損失率的影響

圖3 HHP處理對綠蘆筍質量損失率的影響Fig.3 Effect of HHP treatment on weight loss of green asparagus spears

圖4 HHP處理對綠蘆筍貯藏期間表觀變化的影響Fig.4 Effect of HHP treatment on appearance of green asparagus spears

新鮮的綠蘆筍嫩莖含水量約90%。隨著貯藏時間延長，高壓組與對照組含水量不斷減少，且對照組水分減少較快。由圖3和圖4可知，第1天時，20 MPa和50 MPa處理樣品與鮮樣相似，質量損失率分別為1.75% 和1.71%，但100 MPa處理樣品出現筍尖發軟，中部表皮輕微失水皺縮，質量損失率為2.51%；第7天時，鮮樣整體輕微失水萎蔫，20 MPa樣品基部皺縮，50 MPa樣品良好，100 MPa筍尖發蔫，中部表皮失水皺縮；第15天時，鮮樣整體萎蔫，基部失水最為嚴重，20 MPa樣品筍尖發軟，基部嚴重失水，50 MPa基部失水皺縮，100 MPa失水最為嚴重，整根筍莖已發黃變干。貯藏至第15天，鮮樣與20、50、100 MPa樣品質量損失率分別為24.09%、20.49%、18.09%和32.91%。

2.4 HHP處理方式對綠蘆筍硬度的影響

隨著貯藏時間延長，綠蘆筍硬度降低。圖5表明，貯藏過程中綠蘆筍肉質逐漸發軟，表皮變硬，導致質構測定過程中，切刀切破或斬斷樣品表皮的力增大，因此最大力值越大，硬度越低。未經HHP處理的對照組在整個貯藏過程中最大力值逐漸增大，表明綠蘆筍在貯藏過程中硬度逐漸降低，此現象符合果蔬的衰老特征。果蔬衰老過程中多聚半乳糖酸酶和果膠甲酯酶被激活，導致細胞壁降解，硬度下降[11]。20、50、100 MPa處理的綠蘆筍貯藏初期最大力值上升緩慢，6 d以后，50 MPa處理的綠蘆筍最大力值明顯低于其他2 組HHP處理，因此，在4 組處理中，50 MPa處理2 min的樣品在整個貯藏期較好地保持了綠蘆筍硬度，貯藏至第15天時與其他3 組存在顯著性差異（P＜0.05）。Kato等[23]研究表明HHP處理的胡蘿卜與未處理的原料硬度相近；Castro等[24]研究發現HHP （100、200 MPa，10、20 min）處理對紅椒和青椒的硬度影響不大，100 MPa和200 MPa高壓處理后柿子椒的質地得到保護。Arroyo等[25]研究指出，在350 MPa或更高壓力下，萵苣、番茄和花椰菜的質構能得到較好保持，而超高壓處理后番茄出現部分剝皮現象。綜上所述，果蔬種類不同，HHP對其質構的影響程度不同，但仍未確定是否與細胞膜損壞或蛋白質結構變化有關。

圖5 HHP處理對綠蘆筍硬度的影響Fig.5 Effect of HHP treatment on hardness of green asparagus spears

2.5 HHP處理對綠蘆筍葉綠素和總酚含量的影響

圖6 HHP處理對綠蘆筍葉綠素（a）和總酚（b）含量的影響Fig.6 Effects of HHP treatment on chlorophyll (a) and total phenol (b) contents of green asparagus spears

由圖6a可知，對照組在貯藏前期葉綠素降解速度緩慢，貯藏后期降解速度加快；3 組HHP處理中不難看出50 MPa處理2 min較好保留了綠蘆筍葉綠素降解。50 MPa處理2 min的樣品0～10 d內葉綠素緩慢降解，10 d以后葉綠素含量急劇減少。在整個貯藏過程中，與對照組相比，HHP處理組較好保留了葉綠素含量，此結果與鄭倩等[26]的研究一致。原因可能是HHP處理在一定程度上抑制了與果蔬品質相關的脂氧合酶、過氧化物酶和多酚氧化酶等的活性[27]；減緩內囊體膜解體的過程，從而降低了葉綠素降解速度[28]。

由圖6b可知，第1天3 組HHP處理組總酚含量都高于對照組，這可能是因為HHP處理增加了總酚提取量，這與Roldán-Marín等[29]的研究結果一致。與對照組相比，3 組HHP處理在貯藏過程中總酚變化趨勢相似，貯藏初期總酚含量有所降低，貯藏中期含量變化緩慢，貯藏后期總酚含量又開始降低。對照組樣品貯藏前期總酚含量幾乎沒有變化，貯藏后期總酚含量快速降低。在第15天時，3 組HHP中20 MPa和50 MPa處理樣品總酚含量保持較好，其與對照組相比存在顯著性差異（P＜0.05），表明適當HHP處理有助于貯藏期間綠蘆筍總酚的保留。

2.6 HHP處理對綠蘆筍色澤的影響

圖7 HHP處理對綠蘆筍色澤L（A）、a（B）和b（C）的影響Fig.7 Effect of HHP treatment on color parameters of green asparagus spears

如圖7A可知，HHP處理后綠蘆筍貯藏過程中L值逐漸增大，表面亮度增強，原因可能是HHP處理致使細胞裂解，貯藏初期，葉綠體逐漸向外擴散葉綠素，滲漏至細胞間隙，致使樣品表面產生更加明亮的綠色[30]。貯藏至第15天，20、50、100 MPa處理樣品L值分別升高至62.22、64.06和58.98，與貯藏初期相比分別上升了8.83%、5.34%和10.31%。Krebbers等[31]研究表明婉豆在500 MPa保壓1 min后，顏色比未處理前更鮮亮，消費者接受程度增加。對照組綠蘆筍隨著貯藏時間延長，L值呈下降趨勢，貯藏至第15天，L值下降至58.98，與貯藏初期相比下降了11.69%。a值表示顏色的紅綠，a值越小，顏色越偏綠。如圖7B所示，隨著貯藏時間延長，a值逐漸上升，綠蘆筍的綠色逐漸消褪，此現象與葉綠素含量變化相一致（圖6a）。經HHP處理后，綠蘆筍的a值與對照組相比較高，表明綠蘆筍的鮮綠程度有所下降。貯藏至第15天，鮮樣、20、50、100 MPa處理樣品a值分別為-6.98、-6.55、-6.04和-4.99，分別上升了20.86%、28.57%、22.56%和35.11%。b值表示顏色的黃藍，b值越大，顏色越偏黃。由圖7C可知，隨著貯藏時間延長，b值升高，表明綠蘆筍逐漸發黃，這可能與葉綠素降解有關。在整個貯藏過程中，對照組樣品b值增長幅度較大，貯藏至第15天時，b值增長至37.4，與初始值相比上升了7.35%。3 組HHP處理組，在前10 d上升比較緩慢，之后100 MPa處理b值增長速度加劇，其他2 組處理仍然緩慢增長，貯藏至第15天，20、50 MPa和100 MPa處理綠蘆筍b值分別增長至35.98、35.65和36.98，與初始值相比分別上升了2.13%、6.42%和8.22%。

3 結 論

本實驗采用20、50、100 MPa壓力的HHP處理采后綠蘆筍，分析了綠蘆筍貯藏期間生理代謝及品質變化。結果表明，HHP處理可以有效抑制貯藏期間綠蘆筍的呼吸強度，降低丙二醛含量累積和細胞膜滲透率，減少綠蘆筍水分散失，延緩嫩莖中葉綠素降解，較好保持了綠蘆筍的硬度和色澤，但貯藏期間總酚含量降低。HHP可造成細胞膜物理損傷，這種損傷可能是導致呼吸代謝速率降低的重要原因。此外，本研究還發現HHP處理對于綠蘆筍中不同酶類的活性有不同影響，這些酶的激活、鈍化或滅活可能與HHP處理后綠蘆筍的品質密切相關，未來可以進一步對其進行深入研究。

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Effect of High Hydrostatic Pressure Processing on Postharvest Physiology and Storage Quality of Green Asparagus Spears

FENG Haihong1,2, YI Jianyong1, BI Jinfeng1,*, ZHOU Linyan1, LIU Xuan1, LI Jun2
(1. Key Laboratory of Agro-Products Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China; 2. Hebei Normal University of Science and Technology, Changli 066600, China)

Changed in the postharvest physiology and storage quality of green asparagus treated by high hydrostatic pressure (HHP) were investigated for a better understanding of the effect of HHP in preserving the quality of asparagus. Green asparagus were treated by high hydrostatic pressure at various pressure levels (20, 50 and 100 MPa, respectively) for 2 min and then stored at 4 ℃ and 90% relative humidity for 15 days. During the storage, the changes in respiration rate, malondialdehyde (MDA) content, relative cell membrane permeability, chlorophyll content, firmness, weight loss and color were determined. The results showed that compared with untreated samples, high hydrostatic pressure processing exhibited significantly decreased respiration rate, chlorophyll degradation, and maintained higher firmness and better color. These results reinforce the application of high hydrostatic pressure processing to preservation of green asparagus.

respiration rate; relative cell membrane permeability; firmness; color

10.7506/spkx1002-6630-201622034

TS255.3

A

1002-6630（2016）22-0224-06

馮海紅, 易建勇, 畢金峰, 等. 高靜壓處理對綠蘆筍生理特性及貯藏品質的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(22): 224-229. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622034. http://www.spkx.net.cn

FENG Haihong, YI Jianyong, BI Jinfeng, et al. Effect of high hydrostatic pressure processing on postharvest physiology and storage quality of green asparagus spears[J]. Food Science, 2016, 37(22): 224-229. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622034. http://www.spkx.net.cn

2016-05-03

國家自然科學基金青年科學基金項目（31301528）

馮海紅（1989—），女，碩士研究生，研究方向為果蔬精深加工技術。E-mail：godlovefenghaihong@163.com

*通信作者：畢金峰（1970—），男，研究員，博士，研究方向為果蔬精深加工與副產物綜合利用技術。

E-mail：bijinfeng2010@163.com