低功率微波處理對板栗低溫貯藏生理及品質的影響

張淑媛 伍曉聰 金文蘋郭艷明 張林玉 董 明,2,3

(1. 安徽農業大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2. 合肥市農產品加工研究院，安徽 合肥 230036；3. 安徽省農產品加工工程實驗室，安徽 合肥 230036)

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低功率微波處理對板栗低溫貯藏生理及品質的影響

張淑媛1伍曉聰1金文蘋1郭艷明1張林玉1董 明1,2,3

(1. 安徽農業大學茶與食品科技學院，安徽 合肥 230036；2. 合肥市農產品加工研究院，安徽 合肥 230036；3. 安徽省農產品加工工程實驗室，安徽 合肥 230036)

采用不同強度的微波處理板栗3 min，并于3 ℃條件下貯藏180 d，研究低功率微波處理對板栗的呼吸強度、失重率、腐爛率、還原糖含量、淀粉酶活性、VC含量、過氧化氫酶(CAT)活性、過氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的影響。試驗結果表明：65 W/3 min處理組對CAT活性增加抑制效果最好；130 W/3 min處理組對POD活性下降和MDA含量增加有較好抑制效果；260 W/3 min 處理組能有效降低失重率、腐爛率；195 W/3 min處理組對呼吸強度、淀粉酶活性、POD活性、還原糖含量的上升及VC的氧化有明顯抑制作用，也能有效降低失重率、腐爛率。綜合分析，低功率微波保鮮板栗的最佳處理條件為195 W/3 min，打孔PE袋包裝，3 ℃低溫冷藏180 d，商品率93%～95%。

板栗；低功率微波；生理；品質

板栗(CastaneamollissimaBlume)屬山毛櫸科(Fagaceae)栗屬堅果類植物。中國是板栗的原產國，板栗資源分布廣、品種多，年產量占世界50%以上[1]。板栗的貯藏物質主要是淀粉，含25.0%～68.3%，此外還含糖6.02%～25.23%，蛋白質5.7%～12.7%，脂肪2.0%～7.4%，16～18種氨基酸等，其中人體必需的有8種，以天冬氨酸最高[2]。板栗既可以生食、炒食和煮食，又能制成糕點、糖果，香甜味美，還具有一定的保健功效和治療腎虛、脾胃虛寒的作用[3]。

由于板栗產地多為丘陵山地，在板栗生長期的防治很難奏效，且板栗果實含水量高，呼吸強度大，采后生理代謝旺盛，極易霉爛變質、發芽、失重，耐貯性能差，因而板栗采摘后的貯藏問題亟待解決[4-5]。

近年來，有關低功率微波的研究在國內外是一個討論的熱點。低功率微波處理主要是由于電磁場輻射產生的非熱生物效應，對果實細胞膜的結構與功能、細胞的信息傳導以及果實成分之間的相互作用產生影響和干擾，被認為是一種新型的食品保鮮方式[6-8]。但是，目前在果蔬貯藏保鮮方面，尚無低功率微波保鮮機理的系統報道，僅有對獼猴桃[9]、草莓[10]、藍莓[11]、香菇[12]、黃冠梨[13]等進行低功率微波貯藏保鮮的相關研究報道。

微波保鮮技術與常規保鮮方法相比具有潛在的優勢，低功率微波可以實現非熱連續照射，處理簡單且安全。現有文獻資料尚無采用低功率微波處理板栗(種子類)的保鮮生理相關報道。本研究擬采用相同處理時間的不同低功率微波照射預處理，考察微波對板栗采后生理和品質的影響，旨在探索微波處理板栗的冷藏技術新方法，開創安全有效的果蔬保鮮處理新途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

板栗：大紅袍，選用2015年10月份采收的安徽大別山區，在生理成熟期采收，采收后立即運回實驗室。由于剛采收的板栗含水量大，自身溫度較高，所以要進行“發汗”處理，即置于通風避光的室內攤晾3～4 d，然后剔除雜質、蛀蟲、腐爛、機械損傷及未成熟的，用好果進行試驗；

包裝袋：厚0.03 mm的聚乙烯(PE)打孔保鮮袋，港新包裝有限公司；

3,5-二硝基水楊酸、愈創木酚：化學純，國藥集團化學試劑有限公司；

四水合酒石酸鉀鈉、氫氧化鈉、二水合草酸、抗壞血酸、30%過氧化氫、碳酸氫鈉、三氯乙酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、可溶性淀粉、乙酸、無水乙酸鈉、聚乙二醇6000、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉：分析純，西隴化工股份有限公司；

聚乙烯吡咯烷酮：分析純，合肥新恩源生物技術有限公司；

重蒸酚：生化試劑，北京索萊寶科技有限公司；

2,6-二氯酚靛酚鈉：生化試劑，生工生物工程(上海)股份有限公司。

1.2 主要儀器

微波系統：SAM-255型，美國CEM 公司；

組合式冷庫：LR20-AZK型，中國常州銀雪制冷設備有限公司；

高速冷凍離心機：LR20-A型，北京雷勃爾冷凍離心機有限公司；

離心機：DL-5-B型，上海安亭科學儀器廠制造；

紫外分光光度計：UV-5800PC型，上海元析儀器有限公司；

便攜式紅外CO2氣體檢測儀： GT-2000型，深圳市科爾諾電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 微波處理條件的篩選 分別以不同輸出功率和處理時間進行微波處理單因素試驗，處理后迅速測溫，并切果檢查板栗果肉淀粉糊化和褐變情況，初步篩選出微波不同功率和時間的組合對板栗果實的影響，確定本試驗的微波預處理的強度范圍。

1.3.2 微波處理方法 根據確定好的微波處理方式，利用微波系統處理原料，每個處理組用量為5 kg左右，每個處理重復3次，由于微波載波盤大小限制，每次鋪滿載波盤處理(1 kg左右)，對照組不作任何處理。然后用打孔并標記的PE袋將冷卻后的板栗包裝并裝箱。貯藏于溫度3 ℃、相對濕度85%～92%的冷庫中，每30 d取樣測定各項指標。

1.4 檢測項目及方法

1.4.1 呼吸強度 每個處理組分別隨機取出 10 個板栗分裝在PE袋中，專用于檢測呼吸強度。在貯藏溫度下檢測其呼出的CO2濃度，稱取果實鮮重，讀取分析儀的流量計數，根據式(1)計算呼吸強度。重復檢測3 次。

(1)

式中：

R——呼吸強度，mg/(kg·h)；

F——分析儀流量計數，mL/min；

C——二氧化碳濃度測定值，mg/mL；

t——貯藏溫度，℃；

W——果實鮮重，kg。

1.4.2 果實品質測定

(1) 還原糖含量：采用3,5-二硝基水楊酸法[14]。

(2) VC含量：采用分光光度計法[15]。

每個指標平行測定3 次，取其平均值。

1.4.3 果實生化指標測定

(1) 淀粉酶活性測定：采用分光光度計法[16]101-103。

(2) 過氧化物酶活性的測定：采用分光光度計法[17]。

(3) 過氧化氫酶活性測定：按GB/T 23195—2008執行。

(4) 丙二醛( MDA) 含量的測定：采用硫代巴比妥酸顯色法[16] 154-156。

1.4.4 腐爛率 分別計算各處理組中板栗總數及霉變或腐爛果個數，并按式(2)計算板栗腐爛率[18]。

(2)

式中：

r——腐爛率，%；

在梨產業的發展方面，根力多也做了許多工作。據了解，多年來，根力多始終在針對梨樹進行跟蹤種植，不斷進行田間試驗示范，探索出了多套適用于梨樹不同生長周期需要的全程施肥方案。根力多還投入了千萬元，在固獻國家級農業園區建立了現代農業科技服務中心和盛熙農業園，使用各種水肥一體化設施種植葡萄和梨，目的就是為了探索出一條科學、合理、可行的水肥一體化之路。同時，根力多希望能夠培養更多懂農業、愛農業的新農人，推動威縣農業發展轉型升級

N——腐爛板栗數；

N0——板栗取樣總數。

1.4.5 失重率 按式(3)計算質量損失率。

(3)

式中：

L——失重率，%；

m1——貯藏前質量，g；

1.4.6 數據統計分析 數據統計采用Excel 軟件；顯著性分析采用 PASW軟件，繪圖工具采用Origin軟件。

2 結果與討論

2.1 微波處理條件的篩選

以實測微波處理板栗中心溫度≤32 ℃為選擇依據，忽略微波處理的熱效應，可視為其作用以非熱效應為主[19]，且板栗仁未出現淀粉糊化與褐變現象。由圖1 可知，微波處理時間一定時，果心溫度與微波功率呈正相關；微波功率一定時，果心溫度與處理時間呈正相關。微波處理功率、處理時間分別小于325 W、3 min 時，板栗果肉中心溫度均低于32 ℃，且果心均未發生褐變。因此，確定微波處理方式為處理時間 3 min，處理功率65，130，195，260，325 W。

圖1 微波輸出功率與時間對果心溫度的影響

2.2 微波處理對板栗生理指標的影響

2.2.1 呼吸強度 由圖2可知，從整體上來看，不同功率微波處理的板栗呼吸強度變化趨勢基本相同，均為先下降再上升。0～90 d呼吸強度下降，90～150 d呼吸趨于平緩，150～180 d呼吸強度有上升趨勢。除了195 W處理組，其他組呼吸強度基本高于對照組。在整個貯藏過程中，325 W處理組的呼吸強度一直高于對照組，與對照組差異極顯著(P<0.01)，說明較高功率的微波處理對板栗呼吸作用有促進作用；195 W處理組的呼吸強度一直低于對照組，與對照組差異顯著(P<0.05)，反映出低功率微波處理對板栗的呼吸作用有一定的抑制作用，可能是低功率的微波處理產生的非熱效應，抑制了某些酶的活性，降低了生理代謝速率，維持了細胞膜結構的完整性，抑制了呼吸強度。

圖2 不同功率微波處理對板栗呼吸強度的影響

2.2.2 淀粉酶活性 由圖3可知，在貯藏期間，淀粉酶活性整體呈上升趨勢。0～60 d淀粉酶活性快速上升，可能是呼吸強度仍較大，還需要消耗大量還原糖，此時需要較多淀粉酶分解淀粉來提供能量；60～150 d淀粉酶活性緩慢上升，此時呼吸強度趨于平緩，無需太多能量；150～180 d淀粉酶活性再次快速上升，由于板栗開始腐敗，淀粉酶活性增大，降解淀粉，破壞板栗的品質。所有處理組淀粉酶活性基本低于對照組，除了325 W處理組，且195 W處理組的淀粉酶活性一直低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)，說明適當的微波處理能降低淀粉酶活性。

圖3 不同功率微波處理對板栗淀粉酶活性的影響

2.2.3 過氧化氫酶活性 由圖4可知，對照組和處理組的過氧化氫酶活性均先升后降，轉折點在90 d。其中260 W和325 W處理組酶活性高于對照組，且325 W與對照組存在顯著差異(P<0.05)，可能是微波處理功率較高使得板栗品質變化迅速，體內自由基增加過快，從而誘使過氧化氫酶活性增加比較明顯；65，130，195 W處理組的酶活性基本低于對照組，可能是適當功率微波處理使得細胞膜的通透性增加，酶活性降低。綜上，適當的微波處理可以降低酶活性。

2.2.4 過氧化物酶活性 由圖5可知，貯藏期間，板栗的POD活性均呈先上升后下降的趨勢，除了65，130 W處理組酶活性在150 d達到峰值，其他處理組和對照組酶活性均在90 d達到峰值。處理組酶活性均高于對照組，且195 W和325 W處理組酶活性增加較大，與對照組存在顯著差異(P<0.05)，65，130 W處理組的酶活性在90 d之后與對照組存在顯著性差異(P<0.05)，說明適宜的微波處理能抑制板栗POD活性的下降，延長貯存期。

圖4 不同功率微波處理對板栗中CAT酶活性的影響

圖5 不同功率微波處理對板栗中POD酶活性的影響

2.2.5 丙二醛含量 由圖6可知，處理組和對照組的MDA含量均先緩慢上升，達到最大值后急劇下降。其中對照組65，195，260，325 W處理組均在120 d達到最大，只有130 W處理組在150 d達到最大。260，325 W處理組的MDA含量在180 d之前高于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)；65，130，195 W處理組的MDA含量在150 d之前低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)，并且130 W處理組在120 d之前是所有處理組中MDA含量最低的。綜上，適當的低功率微波處理板栗可以抑制MDA含量的增加，而較高功率的微波處理反而會促進MDA含量的增加。

圖6 不同功率微波處理對板栗中丙二醛含量的影響

2.3 微波處理對板栗貯藏品質的影響

2.3.1 還原糖含量 由圖7可知，0～60 d還原糖含量略有下降趨勢，可能是呼吸作用消耗；60～120 d還原糖含量快速上升，淀粉開始大量快速分解；120～180 d上升平緩，淀粉的量已經變少，但仍在繼續分解。在貯藏過程中，195，325 W處理組的還原糖含量低于對照組，且存在顯著差異(P<0.05)；在100 d左右，260 W處理組的還原糖含量也低于對照組，說明適當的微波處理可以抑制淀粉分解；而65，130 W處理組的還原糖含量分別在100，40 d左右時高于對照組，說明過低的微波處理對淀粉的分解并沒有抑制作用，反而會有促進作用。

圖7 不同功率微波處理對板栗還原糖含量的影響

2.3.2 VC含量 由圖8可知，在貯藏期間，不同處理組及對照組的板栗中VC含量均逐漸降低。325 W處理組的VC含量一直低于對照組，且在120 d之后與對照組存在極顯著差異(P<0.01)，應該是微波功率過高，對板栗造成嚴重損傷，使得板栗腐敗提前，營養價值極速下降；195 W處理組的VC含量一直高于對照組，且60～90 d存在顯著差異(P<0.05)，說明適當的微波處理有利于抑制VC含量的下降。

圖8 不同功率微波處理對板栗中VC含量的影響

2.3.3 失重率 由圖9可知，在貯藏期間板栗的失重率整體呈上升趨勢，除了325 W處理組的失重率高于對照組，其余處理組的失重率一直低于對照組，且微波處理組與對照組都存在顯著差異(P<0.05)，對照組的失重率達1.34%，325 W處理組高達1.70%，260 W的失重率僅0.89%，說明適當的微波處理有利于抑制板栗的失重，而過高功率的微波處理反而加重了板栗的失重。

2.3.4 腐爛率 由圖10可知，貯藏期間，腐爛率呈上升趨勢，其中除了325 W處理組的腐爛率高于對照組，高達11%，并且試驗初期就有腐爛現象，可能是微波處理的功率過高對板栗造成生理損傷，使其新陳代謝紊亂，抗性降低，外界病原菌得以入侵造成腐爛；其他處理組的腐爛率都低于對照組，且都是從60 d之后出現腐爛現象，其中260 W處理組的板栗在貯藏180 d后的腐爛率只有2%，明顯低于對照組的腐爛率10%，與對照組存在極顯著差異(P<0.01)，說明過高功率的微波處理會使腐爛率升高，適當功率微波處理有利于降低腐爛率。

圖9 不同功率微波處理對板栗失重率的影響

圖10 不同功率微波處理對板栗腐爛率的影響

3 結論

根據預試驗要求選擇了果心不會發生褐變且溫度低于32 ℃的微波處理條件：微波處理時間3 min，處理功率65，130，195，260，325 W，探討低功率微波處理對板栗采后生理生化和貯藏效果的影響。結果表明， 適當的低功率微波一次處理對板栗貯藏生理和品質均有一定效果，195 W/3 min 微波處理的效果最顯著。過高或過低強度的微波處理反而加快板栗的腐敗，減短貯存期，所以此處值得進一步探究，可進一步細化微波強度進行試驗。

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Effects of low power microwave treatment on physiology and quality of low temperature storage of Chinese chestnut

ZHANG Shu-yuan1WU Xiao-cong1JIN Wen-ping1GUOYan-ming1ZHANGLin-yu1DONGMing1,2,3

(1.CollegeofTeaandFoodScienceandTechnology,AnhuiAgriculturalUniversity,Hefei,Anhui230036,China;2.HefeiAgricultureProductsProcessingandResearchInstitute,Hefei,Anhui230036,China;3.AnhuiAgriculturalProductsProcessingEngineeringLaboratory,Hefei,Anhui230036,China)

The Chines chestnut was treated by different power microwave for 3 min treatments, and stored for 180 days at 3 ℃. Studied the effects of low power microwave treatment on respiration intensity, weight loss rate, decay rate, reducing sugar content, amylase activity, VCcontent, catalase activity, peroxidase activity and MDA content in chestnut. Results: The low intensity microwave treatment with 65 W/3 min had the best inhibition effect on catalase activity; the treatment with 130 W/3 min had better inhibition effect on peroxidase activity and MDA content; the treatment with 260 W/3 min could effectively reduce the weight loss rate and decay rate; the treatment with 195 W/3 min had the best inhibitory effect on increase of respiration intensity, amylase activity and reducing sugar content and decrease of VCcontent and peroxidase activity, it could also effectively reduce the weight loss rate and decay rate. According to the comprehensive analysis results, the best condition of low power microwave treatment was 195 W/3 min, packed in perforated polyethylene bags, and refrigerated at 3 ℃ for 180 days. Under the conditions, the commodity rate was ranged from 93% to 95%.

chestnut; low power microwave; physiology; quality

安徽省大別山區農林特色產業協同創新中心項目資助

張淑媛，女，安徽農業大學在讀碩士研究生。

董明(1958—)，男，安徽農業大學副教授，碩士。 E-mail:dongm58@163.com

2017—01—12

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.06.024