臭氧、1-MCP和乙烯吸收劑組合處理對番茄保鮮效果的影響

梁蕓志,季麗麗,陳存坤,吳 昊,董成虎,王成榮,*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島 266109; 2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津),天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理 與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384)

臭氧處理技術(shù)是目前果蔬保鮮最有效的物理保鮮技術(shù)之一,應(yīng)用到蔬菜上具有“安全、無殘留、高效、去農(nóng)殘”的特點,在蔬菜預(yù)冷和流通過程中使用臭氧處理能夠減少蔬菜的腐爛,提高流通品質(zhì)。臭氧是一種強氧化劑,具有廣譜、高效的殺菌作用[1]。自從美國對臭氧在食品工業(yè)中的作用給予“安全可靠”標識后,臭氧氣體已被應(yīng)用于果蔬采后的實驗處理上[2]。國外許多研究表明,臭氧對荔枝[3]、馬鈴薯[4]、木瓜[5]、辣椒[6]、草莓[7]、白葡萄[8]和甜椒[9]具有良好的保鮮效果。Tanou等[10]研究了硝普鈉和臭氧對獼猴桃成熟生理學(xué)的影響。Emrah[11]研究了臭氧對蘋果汁中的酸土脂環(huán)芽孢桿菌的作用。臭氧保鮮番茄的研究中,發(fā)現(xiàn)臭氧濃度為17.14 mg/m3(8 ppm)時對番茄的保鮮效果較好。

1-MCP是一種綠色保鮮劑,它無毒、無味、安全,是一種非常好的乙烯受體抑制劑,具有良好的保鮮效果。1-MCP對于呼吸躍變型果實的保鮮作用尤為突出。國內(nèi)外許多研究表明,1-MCP對菠蘿[12]、李子[13]、葡萄[14]、蘋果[15]、藍莓[16]和獼猴桃[17]具有良好的保鮮效果。王志華等[18]研究了1-MCP結(jié)合降溫方法對鴨梨采后生理和果心褐變的影響。Boggala等[19]研究了1-MCP對新鮮番茄貯藏的影響。

乙烯吸收劑(EA)可以吸收果蔬成熟過程中釋放的乙烯,從而減緩果蔬的衰老。許多研究表明,乙烯吸收劑對粉蕉[20]和山楂[21]具有良好的保鮮效果。剛成誠等[22]研究了自發(fā)氣調(diào)包裝和乙烯吸收劑對水蜜桃貯藏品質(zhì)的影響。及華等[23]研究了薄膜包裝和乙烯吸收劑對黑寶石李貯藏品質(zhì)和褐變的影響。

目前臭氧、1-MCP和乙烯吸收劑在番茄研究中都已單獨使用過,但是這3種組合處理在番茄保鮮中報道較少,因此研究它們的組合處理對番茄的保鮮作用是有必要的。本研究選擇臭氧、1-MCP和乙烯吸收劑3種不同的保鮮劑組合對番茄進行處理,研究其對番茄質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)、酶活性和香氣含量的影響,以確定處理番茄的最佳的保鮮劑組合。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“硬粉”番茄 采自河北青縣,處于后熟期;微孔膜 由國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津)提供,規(guī)格為75 cm×60 cm,厚度20 μm;1-MCP 由咸陽西秦生物公司提供,每小袋凈含量0.3 g;乙烯吸收劑 由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供,每小袋凈含量8 g,有效成分為高錳酸鉀(質(zhì)量分數(shù)≥10%);磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 天津科威公司;氫氧化鈉、氯化鈉 天津風(fēng)船公司;硫代巴比妥酸 天津科豐公司;乙二胺四乙酸、抗壞血酸、三氯乙酸、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、Triton-100、愈創(chuàng)木酚、過氧化氫、鹽酸 天津光復(fù)公司。

PBI Dansensor殘氧儀 丹麥丹圣公司;臭氧機 北京海美鉅公司;TA.XT.Plus物性儀英國 SMS公司;PAL-1便攜式手持折光儀 日本Atago公司;GMK-835N酸度測定儀 韓國G-WON公司;3-30K高速冷凍離心機 德國Sigma公司;UV-1780紫外可見分光光度計 日本島津公司;SSN-22溫濕度記錄儀 深圳宇問公司;Trace DSQ GC-MS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理方法 挑選大小均勻、成熟度一致、無病蟲害、無機械損傷的番茄,用微孔膜包裝放入塑料箱中,每袋大約7.5 kg,分別進行以下處理:對照組不作任何保鮮劑處理(CK);加入1包乙烯吸收劑,并用17.14 mg/m3臭氧每隔1 d處理一次(O3+EA);加入1包1-MCP,并用17.14 mg/m3臭氧每隔1 d處理一次(O3+1-MCP);加入1包乙烯吸收劑和1包1-MCP,并用17.14 mg/m3臭氧每隔1 d處理一次(O3+EA+1-MCP),臭氧處理時打開包裝袋在庫內(nèi)進行,時間為15 min,于(10±1) ℃冷庫中貯藏。每5 d取一次樣。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 硬度 利用P/2柱頭(Φ=2 mm)對10個番茄進行穿刺測試,每個番茄在中部穿刺3次,測前速率為5.0 mm/s,測試速率為2.0 mm/s,穿刺深度為10 mm,單位為N。

1.2.2.2 呼吸速率 將5個番茄置于10 ℃密閉呼吸室中3 h,然后測定氧氣和二氧化碳百分含量。計算公式為:

式中:Q為呼吸強度,mg CO2/kg·h;N為二氧化碳體積分數(shù),%;V為容器體積(干燥器體積-果實體積),L;m為樣品質(zhì)量,kg;t為放置時間,h;1.894 g/L為常壓下10 ℃時二氧化碳的密度。

1.2.2.3 可滴定酸(titratable acid,TA)含量 使用6層紗布對打漿后的5個番茄進行過濾,吸取濾液0.306 mL,加入盛有30 mL蒸餾水的測定瓶中,用GMK-835N酸度測定儀測定,單位為%。

1.2.2.4 可溶性固形物(total soluble solids,TSS)含量 使用6層紗布對打漿后的5個番茄進行過濾,倒入適量濾液,用PAL-1便攜式手持折光儀測定,單位為%。

1.2.2.5 維生素C(vitamin C,VC)含量 參考馬宏飛等[24]的方法并稍作修改。稱取10.00 g樣品于研缽中,加入10% HCl 10 mL,勻漿,用蒸餾水定容至25 mL,混勻。移至離心管中離心15 min,取1.0 mL上清液,放入盛有2.0 mL 10% HCl的容量瓶中,用蒸餾水定容至25 mL,搖勻。以蒸餾水為空白,在243.4 nm處測定其吸光度,VC含量計算公式為：

式中：c為依標準曲線方程計算得到的維生素C濃度，μg/L；Vs為測定時所取樣品提取液體積，mL；V0為測定時所取樣品提取液的定容體積，mL；V為樣品提取液的總體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g。

1.2.2.6 番茄紅素含量 參考朱俊向等[25]的方法。取5.00 g樣品,按1∶13的料液比加入含2%二氯甲烷的石油醚65 mL,50 ℃水浴70 min,然后取1 mL濾液,用含2%二氯甲烷的石油醚稀釋10倍,以含2%二氯甲烷的石油醚為參比,于502 nm處測定其吸光度,根據(jù)下面公式計算番茄紅素提取率。公式:

式中:Y為番茄紅素提取率,mg/100 g;A為待測液吸光度;V為提取溶液體積,mL;n為稀釋倍數(shù);3078為番茄紅素在含2%二氯甲烷石油醚中的百分吸光系數(shù);m為番茄樣品的質(zhì)量,g。

1.2.2.7 丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量 參考曹建康等[26]的方法并稍作修改。稱取5.00 g樣品于研缽中,加入10 mL 100 g/L TCA溶液,研磨勻漿后離心。取2.0 mL上清液,加入2.0 mL 6.7 g/L TBA溶液,在沸水浴中水浴20 min,冷卻至室溫后測定450、532和600 nm處的吸光度,空白管加入2.0 mL 100 g/L TCA溶液代替上清液。

計算公式為：

式中：c為反應(yīng)混合液中丙二醛濃度，μmol；V為樣品提取液總體積，mL；Vs為測定時所取樣品提取液體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g。

1.2.2.8 抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性 參考曹建康等[26]的方法測定。

1.2.2.9 過氧化物酶(peroxidase,POD)活性 參考曹建康等[26]的方法測定。

1.2.2.10 香氣成分 色譜條件:HP-INNOWAX 色譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm);程序升溫:40 ℃保留3 min,然后以4 ℃/min 升至120 ℃,再以5 ℃/min 升至210 ℃,保留5 min。傳輸線溫度為250 ℃。載氣為He,流速1 mL/min,不分流。質(zhì)譜條件:連接桿溫度280 ℃,電離方式為EI,離子源溫度200 ℃,掃描范圍35～350 u。

采用 Headspace Solid Phase Microextraction(HS-SPME)和GC-MS聯(lián)用法測定,四分法取樣、打漿后離心,取上清液8 mL裝入帶有磁力攪拌子的15 mL頂空瓶中,50 ℃水浴15 min,水浴完成加入2.5 g NaCl后加蓋封口,置于磁力加熱攪拌器上(轉(zhuǎn)速為600 r/min),然后將固相微萃取頭插入頂空瓶的頂空部分(離液面約1 cm處),于50 ℃吸附30 min后拔出萃取頭,立即插入GC/MS進樣口,于250 ℃解吸5 min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有實驗均重復(fù)3次,使用SPSS 17.0軟件進行方差分析和顯著性分析,p<0.05表示差異顯著,使用Origin 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同保鮮劑處理對番茄硬度的影響

由圖1可看出,整個貯藏期,4個處理的硬度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。對照組的硬度總體上低于其他處理組,O3+EA+1-MCP處理組的硬度總體高于其他處理。前5 d,各個處理的硬度下降較快,對照組、O3+EA、O3+1-MCP、O3+EA+1-MCP處理分別下降了7.57%、5.43%、3.45%和1.81%,可能是因為前期呼吸作用較強,酶活升高使果膠和纖維素分解[27],從而使番茄變軟。在第5和15 d,O3+EA+1-MCP處理的硬度顯著(p<0.05)高于其他處理。

圖1 不同保鮮劑處理對番茄硬度的影響Fig.1 Effects of different preservative treatments on the firmness of tomato

2.2 不同保鮮劑處理對番茄呼吸速率的影響

由圖2可看出,整個貯藏期,4個處理的呼吸速率呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。貯藏前的呼吸速率較高,達到16.29 mg CO2/kg·h,之后貯藏受到低溫抑制，呼吸速率快速下降。對照組的呼吸速率高于其他處理,表明保鮮劑處理可以抑制番茄的呼吸作用。O3+EA+1-MCP處理的呼吸速率總體上低于其他處理。在第5和10 d,O3+EA+1-MCP處理顯著(p<0.05)低于其他處理。表明O3+EA+1-MCP處理的效果較好。

圖2 不同保鮮劑處理對番茄呼吸速率的影響Fig.2 Effects of different preservative treatments on the respiratory rate of tomato

2.3 不同保鮮劑處理對番茄營養(yǎng)成分含量的影響

2.3.1 不同保鮮劑處理對番茄TA含量的影響 由圖3可看出,整個貯藏期,4個處理的可滴定酸含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。對照組的可滴定酸含量低于其他處理,可能由于保鮮劑處理抑制呼吸作用,從而使可滴定酸消耗減少[28]。貯藏前5 d,TA含量下降較快,對照組、O3+EA、O3+1-MCP、O3+EA+1-MCP處理分別下降了19.85%、19.12%、18.75%和15.44%。在第5、10 d,對照組、O3+EA和O3+1-MCP處理之間差異不顯著(p>0.05),在第15、20 d,O3+EA+1-MCP處理顯著(p<0.05)高于其他處理。

圖3 不同保鮮劑處理對番茄TA含量的影響Fig.3 Effects of different preservative treatments on the content of TA in tomato

2.3.2 不同保鮮劑處理對番茄TSS含量的影響 由圖4可看出,整個貯藏期,4個處理的可溶性固形物含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。對照組的TSS含量低于其他處理,O3+EA+1-MCP處理的TSS含量高于其他處理,表明保鮮劑處理可以延緩番茄果實TSS含量的下降速度,可能由于保鮮劑處理抑制了番茄的呼吸作用,從而使可溶性固形物消耗減少[29]。前10 d,各個處理的TSS含量下降較快,對照組、O3+EA、O3+1-MCP、O3+EA+1-MCP處理分別下降了18.85%、14.58%、13.89%和8.33%。在第10 d,O3+EA+1-MCP處理的TSS含量顯著(p<0.05)高于其他處理。

圖4 不同保鮮劑處理對番茄TSS含量的影響Fig.4 Effects of different preservative treatments on the content of TSS in tomato

2.3.3 不同保鮮劑處理對番茄維生素C含量的影響 由圖5可看出,整個貯藏期,5個處理的VC含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。貯藏前期,VC含量下降較快,前5 d,對照組、O3+EA、O3+1-MCP、O3+EA+1-MCP處理分別下降了11.11%、9.70%、8.70%和4.62%。對照組的VC含量低于其他處理,O3+EA+1-MCP處理的VC含量總體上高于其他處理,表明保鮮劑處理可以延緩番茄VC含量的下降。在第5 d,O3+EA+1-MCP處理的VC含量顯著(p<0.05)高于其他處理。

圖5 不同保鮮劑處理對番茄維生素C含量的影響Fig.5 Effects of different preservative treatments on the content of VC in tomato

2.3.4 不同保鮮劑處理對番茄紅素含量的影響 由圖6可看出,整個貯藏期,4個處理的番茄紅素含量呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。貯藏前期,番茄紅素含量下降較快,前5 d,對照組、O3+EA、O3+1-MCP、O3+EA+1-MCP處理分別下降了37.09%、24.46%、12.53%和7.10%。對照組的番茄紅素含量低于其他處理,O3+EA+1-MCP處理的番茄紅素含量高于其他處理,表明保鮮劑處理可以延緩番茄中番茄紅素含量的下降。在第5、10、15和20 d,O3+EA+1-MCP處理的番茄紅素含量顯著(p<0.05)高于其他處理。

圖6 不同保鮮劑處理對番茄紅素含量的影響Fig.6 Effects of different preservative treatments on the content of lycopene in tomato

2.4 不同保鮮劑處理對番茄代謝產(chǎn)物和酶活性的影響

2.4.1 不同保鮮劑處理對番茄丙二醛含量的影響 由圖7可看出,整個貯藏期,4個處理的丙二醛含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。對照組的丙二醛含量總體上高于其他處理,表明保鮮劑處理可以抑制番茄丙二醛含量的積累。在第10和15 d,O3+EA+1-MCP處理的丙二醛含量顯著(p<0.05)低于其它處理,在第20 d,對照組的丙二醛含量分別是O3+EA、O3+1-MCP和O3+EA+1-MCP處理的1.18、1.20和1.53倍。

圖7 不同保鮮劑處理對番茄丙二醛含量的影響Fig.7 Effects of different preservative treatments on the content of MDA in tomato

2.4.2 不同保鮮劑處理對番茄APX活性的影響 由圖8可看出,整個貯藏期,4個處理的APX活性呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢,前期酶活升高,這與前期VC含量下降較快是一致的,有利于活性氧的清除,之后酶活下降可能由于果蔬組織內(nèi)活性氧含量有所下降。APX可利用抗壞血酸將H2O2還原成水[30]。對照組的APX活性高于其他處理,可能由于對照組產(chǎn)生的H2O2較多,從而誘導(dǎo)APX活性升高。而保鮮劑處理產(chǎn)生的H2O2較少,因此APX活性較低。O3+EA+1-MCP處理的APX活性低于其他處理,在第15和20 d,與其他處理存在顯著差異(p<0.05)。

圖8 不同保鮮劑處理對番茄APX活性的影響Fig.8 Effects of different preservative treatments on the activity of APX in tomato

2.4.3 不同保鮮劑處理對番茄POD活性的影響 由圖9可看出,整個貯藏期,4個處理的POD活性總體呈現(xiàn)上升的趨勢。O3+EA+1-MCP處理的POD活性低于其他處理,在第5 d,顯著(p<0.05)低于對照組和O3+EA處理。在第20 d,對照組的POD活性分別是O3+EA、O3+1-MCP和O3+EA+1-MCP處理的1.18、1.86和4.48倍。

圖9 不同保鮮劑處理對番茄POD活性的影響Fig.9 Effects of different preservative treatments on the activity of POD in tomato

2.5 不同保鮮劑處理對番茄香氣成分(相對含量)的影響

由表1可看出,在檢出的香氣成分中,主要成分是醛類、酮類、醇類。在不同貯藏期,4種處理都以醛類居多。在檢測出的醛類中,主要特征香氣是具有蘋果香的反-2-己烯醛和具有青草香的己醛。同一處理,隨著貯藏期的延長,反-2-己烯醛和己醛的相對含量都是逐漸減少的。在第20 d,對照組、O3+EA、O3+1-MCP和O3+EA+1-MCP處理的反-2-己烯醛和己醛2種特征香氣之和分別比第10 d下降了45.26%、30.35%、15.25%和19.14%。同一天,O3+EA+1-MCP處理的反-2-己烯醛和己醛的相對含量都高于對照組。

在檢測出的酮類中,主要特征香氣是具有果香的6-甲基-5-庚烯-2-酮,番茄紅素作為它的直接合成前體物質(zhì),直接影響它的合成。同一處理,隨著貯藏期的延長,6-甲基-5-庚烯-2-酮的含量是逐漸減少的。同一天,O3+EA+1-MCP處理的6-甲基-5-庚烯-2-酮的相對含量高于其他處理。

在檢測出的醇類中,主要是2-乙基己醇。同一處理,隨著貯藏期的延長,2-乙基己醇的含量是逐漸減少的,在第20 d,對照組、O3+EA、O3+1-MCP和O3+EA+1-MCP處理的2-乙基己醇相對含量分別比第10 d下降了27.20%、5.77%、3.56%和9.70%。醇類和酰基輔酶A可在醇酰基轉(zhuǎn)移酶的催化下反應(yīng)生成酯類[31]。同一天,對照組的2-乙基己醇相對含量高于其他處理,可能是由于其他處理的醇-酰基轉(zhuǎn)移酶活性較高,使醇類向酯類轉(zhuǎn)化導(dǎo)致醇類含量減少。

3 結(jié)論

該研究選擇3種不同的保鮮劑組合對番茄進行處理,研究其對番茄質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)、酶活性和香氣含量的影響,以確定處理番茄的最佳的保鮮劑組合。結(jié)果表明,O3+EA+1-MCP處理的番茄硬度較高,在前5 d下降了1.81%;呼吸速率較低,在第5和10 d,O3+EA+1-MCP處理顯著(p<0.05)低于其他處理;TA、VC和番茄紅素含量較高,在第5 d分別下降了15.44%、4.62%和7.10%;TSS含量較高,在第10 d下降了8.33%;丙二醛含量較低,在第20 d,對照組的丙二醛含量分別是O3+EA、O3+1-MCP和O3+EA+1-MCP處理的1.18、1.20和1.53倍;APX活性較較低,在第15和20 d,與其他處理存在顯著差異(p<0.05);POD活性較低,在第5 d,顯著(p<0.05)低于對照組和O3+EA處理;醛類、酮類、醇類的特征香氣成分相對含量高于其他處理。與此相似,黃雯[32]研究不同處理方式(1-MCP、O3、1-MCP+O3以及1-MCP+O3+保鮮膜)對翠冠梨貯藏品質(zhì)影響,發(fā)現(xiàn)1-MCP+O3+保鮮膜可以較好地保持果實硬度、TSS、TA含量,抑制丙二醛含量增加。劉媛等[33]研究1-MCP、薄膜包裝和乙烯吸收劑對黃金梨冷藏品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)1-MCP+MAP+EA三者復(fù)合處理可以保持果實硬度和TA含量,抑制TSS含量和果皮細胞膜透性升高。O3+EA+1-MCP處理能對番茄起到較好的保鮮效果,可能是由于臭氧、1-MCP和EA的協(xié)同作用。臭氧能氧化許多飽和、非飽和的有機物，破除高分子鏈及簡單烴類物質(zhì)[34]，例如它可以氧化果蔬產(chǎn)生的乙烯，從而延緩后熟，保持其新鮮品質(zhì)[35]。它還能誘導(dǎo)果蔬表皮的氣孔縮小、減少水分蒸騰和養(yǎng)分消耗。而1-MCP是通過與乙烯競爭受體,從而阻斷乙烯的生成[36]。EA主要利用高錳酸鉀的氧化作用脫除乙烯。

O3+EA+1-MCP處理可較好地保持番茄硬度,抑制呼吸速率,減緩可滴定酸、可溶性固形物、維生素C和番茄紅素含量的降低,抑制丙二醛的積累、抗壞血酸過氧化物酶和過氧化物酶的活性,保持番茄的香氣含量。

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