酸性硫酸鈣對水蜜桃貯藏保鮮效果的研究

劉晨霞，喬勇進，黃宇斐，王 曉

(1上海市農業科學院農產品保鮮加工研究中心，上海 201403；2上海師范大學生命與環境學院，上海 200234)

水蜜桃(Prunuspersica)屬薔薇科桃屬植物，營養豐富，備受消費者喜愛，但由于水蜜桃是呼吸躍變型的核果類果實，果實個大、水分含量高，采后有雙呼吸高峰和乙烯釋放高峰的出現，后熟軟化迅速，從采摘到衰老只需幾天，且采收時氣溫較高，貯運過程中易造成機械傷，使得桃果耐貯性差，極易出現褐變、腐爛、變質，造成水蜜桃品質不佳，失去食用和商業價值[1]。多年來，國內外對桃果采后衰老機制及保鮮技術等方面進行了大量研究，物理技術如低溫貯藏[2]、減壓貯藏[3-4]、氣調保鮮[5]和輻照保鮮[6]等取得了很多有價值的成果，但這些機械化的物理保鮮措施成本高，不宜規模化、商業化應用或其應效果不理想；生物技術如生物酶制劑[7]、拮抗菌保鮮[8-9]亦成功應用于桃果的貯藏保鮮中，但拮抗菌保鮮存在操作不便、菌種退化的問題，生物酶制劑有效保鮮組分目前還不清楚，機理不透，需進一步研究探討；一些化學熏蒸、涂膜的保鮮方法技術性較強，藥劑量的使用存在一定的安全隱患。因此，亟需尋求一種廣譜、安全、操作簡便、適于推廣的桃果貯藏保鮮方法。

酸性硫酸鈣(Acidic calcium sulfate，ACS)是由Ca(OH)2、H2SO4、CaSO4和H2O為原料，按一定比例混合后制備而成過氧化復合物，是目前國際上一種最新型的殺菌防腐保鮮產品，是獲得美國FDA和USDA認證的符合“GRAS”安全標準的酸性食品保鮮防腐添加劑，具有酸性強、易溶于水，卻低腐蝕、緩腐蝕[10]的特性。據報道，ACS溶液隨pH的變化而表現出不同的殺菌保鮮功效。Nuez等[11]將ACS溶液與乳酸、丙酸按1∶2的比列復配，復配劑浸漬注射到法蘭克福香腸，在4.5 ℃真空包裝儲存12周后殺菌保鮮效果良好；Zhao等[12]將20%的ACS與10%的乳酸復配注射到絞碎牛肉中，在-20 ℃貯藏12個月后，不僅大腸桿菌減少了1.0 logCFU/g，且還能夠用于漢堡包、牛肉餡餅等食物的制作；Anuta等[13]將ACS作為膳食補充劑對太平洋白蝦和南美白蝦進行35 d的喂養試驗，發現含有1.6%的ACS飼料喂養的蝦免疫力得到提高，存活率達到90.4%；張曉麗等[14]、談智等[15]、Benli等[16]研究發現，ACS稀釋液在100—800倍，對細菌繁殖體(金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、沙門氏菌)和病毒(脊髓灰質炎病毒)的殺菌效果良好。由于桃果貯藏過程中極易受到葡枝根霉、青霉、鏈核盤菌等病原菌侵染，導致桃果實大量腐爛、貯藏保鮮期縮短和品質下降。因此，在前人的研究基礎上，本試驗旨在探究2—4 ℃低溫條件下，不同ACS稀釋液對水蜜桃貯藏品質及保鮮效果的影響，以期為ACS應用于水蜜桃貯藏保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗水蜜桃為‘湖景蜜露’，由上海市桃研究所標準園提供。選擇七八成熟的水蜜桃采摘(硬度為9.0—14.0 kg/cm2、可溶性固形物含量為13.5%—16.0%)，采摘后立刻運至上海市農業科學院農產品保鮮加工研究中心冷庫，篩選果面少部分青色，大部分底色乳白色轉紅色，果實飽滿、大小均一、無機械傷和病蟲害的桃果實，2—4 ℃條件下預冷24 h后，再次篩選并分組、編號，進行試驗處理。

ACS原液(美國Mionix公司)、2，6-二氯酚靛藍、草酸溶液、標準抗壞血酸溶液，考馬斯亮藍、標準蛋白質溶液，三氯乙酸、硫代巴比妥酸、冰醋酸、無水醋酸鈉、聚乙二醇6000、聚乙烯聚吡咯烷酮、TritonX-100、愈創木酚、30%H2O2均為分析純(AR)，購買于國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

GY-1型水果硬度儀(樂清市愛得堡儀器有限公司)；TES-135物色分析儀(臺灣泰仕電子工業股份有限公司)；JX-FSTPR-1全自動樣品冷凍研磨儀(上海凈信科技)；FE30臺式電導率儀(梅特勒-托利多儀器有限公司)；Ultro-spec 3300 pro紫外分光光度計(美國安馬西亞公司)；SY-1022果蔬呼吸測定儀(石家莊世亞科技有限公司)。

1.3 試驗分組及處理

將預冷后的水蜜桃平均分為5組，每組50個桃果實，分別按照以下5種方式進行浸泡處理：A)蒸餾水對照組(CK)；B)10-3倍ACS稀釋液(pH 1.88)；C)10-4倍ACS稀釋液(pH 2.83)；D)10-5倍ACS稀釋液(pH 4.01)；E)10-6倍ACS稀釋液(pH 5.45)，每個處理組浸泡處理2 min。將浸泡處理過的水蜜桃在通風處瀝水晾干后，采用厚度為0.02 mm、10個孔徑為0.5 mm的聚乙烯打孔薄膜進行包裝，置于2—4 ℃冷庫中貯藏，每個處理組設3組重復，每隔5 d取樣測定相關指標。

1.4 測定指標及方法

每隔5 d檢測各組水蜜桃貯藏指標變化情況。每次檢測時，各處理組取5個桃果，去核后將果肉研磨成勻漿，取樣測定各項指標，每個指標重復測定3次。

1.4.1 硬度的測定

在水蜜桃果實的赤道部位，間隔等距離的5個位置，各削去厚度約為1mm的果皮，用GY-1型果實硬度計測定各部位果實的硬度，取平均值。

1.4.2 果皮色差和呼吸速率的測定

果皮(a*)、果肉(L*)的色差(CIELAB表色系統，亦稱L*、a*、b*表色系統)采用色差儀測定；呼吸速率采用靜置法測定[17]。

1.4.3 相對電導率和丙二醛含量的測定

相對電導率采用組織圓片法[17]；丙二醛含量(Malondialdehyde，MDA)采用硫代巴比妥酸法[17]。

1.4.4 多聚半乳糖醛酸酶、多酚氧化酶和過氧化物酶活性的測定

多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase，PG)采用3，5-二硝基水楊酸法[17]；多酚氧化酶(PPO)采用鄰苯二酚法[17]；過氧化物酶(Peroxidase，POD)愈創木酚法[17]。

1.4.5 腐爛率的測定

每個處理組50個水蜜桃果實，在貯藏25 d時，取樣觀察各處理組水蜜桃腐爛個數，計為F1。腐爛率=(F1/50)×100%。

1.5 數據處理

采用Excel 2013分析整理數據，Origin Pro 8.0進行制圖，用SPSS 17.0軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 ACS對水蜜桃果皮顏色的影響

水蜜桃色澤是感官品質的重要指標，果皮顏色是商品價值的選擇標準之一。色度指數a*表示物體紅或綠程度，a*為正值時，表示物體偏紅色，數值越大表示偏紅的程度越重；a*為負值時，表示物體偏綠色，其數值越大表示偏綠色調越重[18]。從圖1(a)中可以看出，隨著貯藏時間的延長，a*值逐漸增加，表明水蜜桃果皮顏色從綠色逐漸轉紅且紅色不斷加深，貯藏前期a*值上升緩慢，10—25 d上升速率加快，在貯藏25 d時，5個處理組桃果色澤由淺到深次序為ACS-10-3

L*值代表物體色澤明暗程度，L*值增加表明果肉色度逐漸變亮。從圖1(b)可以看出，水蜜桃在貯藏期間L*值呈先上升后下降的趨勢，CK在5 d果肉亮度達到最高(81.68±1.79)，ACS-10-4和ACS-10-5處理組在10 d果肉亮度達到最高，而ACS-10-3和ACS-10-6在15 d果肉亮度達到最高，表明ACS稀釋液能延緩水蜜桃果肉色澤的快速變化，降低其后熟速率。貯藏后期色度逐漸變暗，可能是由于貯藏后期水蜜桃果肉發生了不同程度的褐變，但ACS-10-3處理組果肉色度為(71.18±1.10)，仍維持在較高水平，說明ACS-10-3稀釋液處理組能夠顯著抑制水蜜桃在貯藏后期的褐變程度。

圖1 ACS對水蜜桃果皮色度a*和明亮度L*值的影響Fig.1 Effect of acid calcium sulfate on chroma a* and lightness of L* peach

2.2 ACS對水蜜桃硬度的影響

硬度是衡量桃果實采后衰老及品質保持的重要指標之一，呼吸作用的強弱和細胞壁被水解的程度是引起果實硬度下降的主要影響因素。就水蜜桃果實而言，軟化后果實品質得到提升，但也變得容易腐爛變質，因此控制桃果實軟化并非保持硬度不變，而是使硬度在一定范圍內延緩下降，但不造成腐爛和其他生理指標大幅度變化[19]。

圖2(a)顯示，在貯藏期間，水蜜桃果實硬度與貯藏時間呈現負相關，時間愈長硬度愈小。采收初期桃果實硬度為12.36 kg/cm2，在貯藏1—10 d時硬度下降速率較小，之后下降迅速，到貯藏末期5個處理組桃果硬度分別下降至(0.66±0.04) kg/cm2、(2.98±0.05) kg/cm2、(2.41±0.14) kg/cm2、(1.88±0.16) kg/cm2和(1.70±0.28) kg/cm2，在貯藏后期各ACS稀釋液處理組硬度顯著高于CK(P<0.05)。試驗結果表明，ACS溶液能夠有效地保持桃果實硬度，且10-3倍ACS稀釋液處理效果最佳。

桃果實采后由于脫離母體無法獲取養分，同化作用基本結束，呼吸作用就成為新陳代謝的主體和維持生命活動的基本途徑，以保證果實體內各種生理活動有條不紊地進行，故呼吸強度與水蜜桃采后成熟軟化、衰老、品質變化和貯藏期限等都有著密切的聯系[20]。水蜜桃是呼吸躍變型果實[圖2(b)]，貯藏期間呼吸強度呈現“上升-平緩-上升-下降”的變化趨勢。在10 d和20 d時，CK、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6處理組分別出現兩次呼吸高峰，且此時3個ACS稀釋液處理組的呼吸強度均顯著低于CK(P<0.05)。而ACS-10-3處理組在貯藏15 d時第一次呼吸高峰出現，呼吸強度為(288.19±3.40) mg CO2/(kg·h)，說明ACS-10-3稀釋液處理水蜜桃可延緩其呼吸高峰的到來。25 d時，CK組呼吸強度為(367.49±4.18) mg CO2/(kg·h)比ACS-10-3、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6處理組呼吸強度高65.50%、18.98%、44.57%和5.24%。圖2(b)的試驗結果表明，ACS稀釋液能夠顯著降低水蜜桃采后呼吸強度，延緩呼吸高峰的到來，降低桃果實軟化、衰老速率。

桃果實采后由于果膠物質降解細胞壁，使細胞壁胞間層結構變得疏松，細胞之間相互分離，促使桃果成熟軟化、硬度下降，PG酶被認為是催化果膠降解的關鍵酶之一[21]。水蜜桃貯藏期間果膠酶活性隨著貯藏時間的延長呈先增加后下降的趨勢[圖2(c)]，20 d時各ACS稀釋液水蜜桃處理組PG酶活性達到峰值分別為(1.46±0.07) μmol/(g·h)、(1.73±0.08) μmol/(g·h)、(1.94±0.02) μmol/(g·h)和(2.09±0.02) μmol/(g·h)，統計分析結果表明，與CK之間差異顯著(P<0.05)。說明ACS稀釋液能夠有效抑制PG酶活性，降低細胞壁水解速率，保持桃果硬度，延緩桃果實軟化。

圖2 ACS對水蜜桃硬度、呼吸強度和多聚半乳糖醛酸酶活性的影響Fig.2 Effect of acid calcium sulfate on firmness，respiration rate and PG enzyme activity of peach

綜合圖2得知，水蜜桃果實硬度與其呼吸速率、PG酶活性呈負相關，但ACS稀釋液濃度與其對果實呼吸強度和PG酶活性的抑制程度呈正相關。貯藏20 d時，水蜜桃呼吸速率和PG酶活性都達到峰值，之后逐漸下降；桃果硬度亦在時下降速率最大，隨后緩慢降低。研究證明，ACS稀釋液能夠降低桃果采后呼吸強度，抑制PG酶活性，延緩水蜜桃成熟軟化、衰老腐爛速率，使其硬度在一定范圍內下降，保持較好的果品品質和良好的商業價值。

2.3 ACS對水蜜桃細胞膜的影響

2.3.1 ACS對水蜜桃細胞膜滲透性的影響

細胞膜損傷、電導率增加的主要原因是細胞膜脂質中不飽和脂肪酸的氧化與分解[22-23]。MDA是膜脂質過氧化產物之一，它可使蛋白質上的氨基酸發生化學結構上的改變，產生氧化自由基，損傷細胞膜結構，當MDA大量積累時，膜透性增大，細胞膜系統嚴重損傷，細胞內電解質外滲，導致果實細胞浸提液電導率增大，是表征桃果實衰老退化、細胞膜脂質過氧化程度和細胞膜破損程度的重要指標[24-27]。

由圖3可知，在貯藏過程中，隨著貯藏時間的延長，水蜜桃果實膜透性增加，細胞膜系統破損嚴重，0—5 d時相對電導率和MDA含量緩慢增加，隨后大幅度上升，但ACS-10-3、ACS-10-4、ACS-10-5和ACS-10-6處理組電解質滲出率和MDA含量明顯低于CK，能較好地反映ACS稀釋液對于桃果實細胞膜的保護能力。在貯藏25 d時，與CK相比(相對電導率為91.34%)，4個ACS稀釋液處理組的相對電導率分別降低了24.15%、12.38%、11.33%和4.94%，且對照組MDA含量最高達到(1.70±0.06) μmol/(100g)，與其他處理組存在顯著差異(P<0.05)。整個貯藏期間，ACS-10-3處理組的相對電導率和MDA含量均處于較低水平，說明10-3倍ACS稀釋液在一定程度上可維持桃果實細胞膜的完整性，降低細胞膜脂過氧化的程度，延緩水蜜桃果實成熟軟化和衰老褐變的進程。

圖3 ACS對水蜜桃相對電導率和MDA含量的影響Fig.3 Effect ofacid calcium sulfate on relative conductivity and MDA of peach

2.3.2 ACS對水蜜桃PPO酶和POD酶活性的影響

多酚氧化酶(PPO)是引起果蔬酶促褐變的主要酶類，能夠將果實中的酚類物質催化為醌類，并與氨基酸結合而產生黑褐色的聚合物，加快果實褐變的速度。水蜜桃貯藏期間，PPO酶活性與貯藏時間成正相關，時間愈長，PPO酶活性愈高[圖4(a)]。貯藏前期，桃果完整無損，酚類物質與PPO酶存在于不同部位，這種區域性分布和膜系統屏障阻止了底物與酶的相互接觸，PPO酶活性較低僅為(0.42±0.02) U/(min·g)，隨著貯藏時間的延長，桃果實組織中的薄片狀細胞破裂，膜透性增大，使酶與底物充分接觸，發生褐變，加速衰老進程[27，29]。貯藏到第25 d時，對照組PPO酶活性高達1.12 U/(min·g)，而各ACS稀釋液處理組PPO酶活性由高到低次序為ACS-10-6>ACS-10-5>ACS-10-4>ACS-10-3，且對照組PPO酶活性顯著大于其他處理組(P<0.05)。試驗表明，ACS稀釋液能較好的抑制PPO酶活性，降低水蜜桃果實褐變率，延緩衰老。

圖4 ACS對水蜜桃 PPO酶 和POD酶活性的影響Fig.4 Effect ofacid calcium sulfate on PPO enzyme and POD enzyme activity of peach

過氧化物酶(POD)是果蔬體內重要的抗氧化酶，能夠清除植物組織中的活性氧自由基(ROS)，可以減少ROS的積累，降低氧化損傷，延緩細胞膜過氧化，延緩果蔬采后衰老的進程[30-31]。從圖4(b)可以看出，水蜜桃POD酶活性在整個貯藏期間呈先上升后下降的變化趨勢，4個ACS稀釋液處理組POD酶活性明顯高于CK，且10-3倍的ACS處理組POD酶活性始終維持在較高水平，顯著高于其他處理組(P<0.05)。這可能是因為貯藏初期，低溫脅迫環境誘導POD酶活性快速增加，提高桃果抗冷性和抗氧化性，但隨著貯藏時間的延長，水蜜桃逐漸衰老，細胞膜結構受損，膜脂過氧化作用會產生二烯軛合物，MDA含量增加，使得抗氧化活性系統遭到破壞，POD酶活性降低。在25 d時，POD酶活性由高到低次序為ACS-10-3>ACS-10-4>ACS-10-5>ACS-10-6>CK，且對照組POD酶活性顯著低于其他處理組(P<0.05)，其中ACS-10-3倍的處理組POD酶活性為(7.09±0.12) U/(min·g)，比其他4個處理組分別高出19.16%、28.21%、40.67%和85.6%。由此證明，ACS-10-3稀釋液處理效果最佳，能夠有效保持較高的POD酶活性，延緩水蜜桃衰老進程。

綜合圖4可以看出，PPO和POD兩種酶的活性變化反映了水蜜桃的衰老程度的關鍵指標，ACS處理不僅可以在一定程度上抑制PPO酶活性，降低桃果氧化褐變速率，同時能夠保持水蜜桃較高的POD酶活性，提高果實抗氧化能力，降低水蜜桃成熟軟化速率，延緩衰老褐變。

注：不同小寫字母表示經Duncan差異顯著性檢測不同處理組在0.05水平差異顯著(n=50)圖5 貯藏25 d時ACS處理對水蜜桃腐爛率的影響Fig.5 Effect of acid calcium sulfate on rotting rate after 25 days storage of peach

2.4 ACS處理對水蜜桃腐爛率的影響

如圖5所示，在貯藏25 d時，CK和各ACS稀釋液處理組的水蜜桃腐爛率分別為32.00%、2.67%、7.33%、11.33%和19.33%，且統計分析結果表明，ACS稀釋液處理的水蜜桃果實腐爛率與CK果實腐爛率之間存在顯著差異(P<0.05)，但ACS-10-4處理組與ACS-10-3和ACS-10-5之間差異不顯著，說明不同的ACS稀釋液對水蜜桃腐爛均具有一定的抑制作用，稀釋倍數越低，抑制作用越明顯。

3 討論與結論

在2—4 ℃的低溫冷庫中貯藏的水蜜桃，果實貯藏前期，果皮表面保護組織基本完整，呼吸等各項生命活動較弱，酶活性較低，有機物質(可溶性碳水化合物、糖、酸等)消耗也較少，隨著貯藏時間的增加，水蜜桃生理生化活動逐漸旺盛，桃果果皮色澤的a*值和L*值逐漸增加，果肉色度逐漸提升，紅色不斷加深，果品外觀品質上佳。伴隨著水蜜桃第一次呼吸高峰的到來，PG酶活性增強，果皮細胞壁被PG酶降解，使得細胞壁胞間層結構變得疏松，細胞間隙增大，硬度在一定程度上開始下降，桃果實逐漸成熟軟化，采后品質得到大幅度提升。但隨著貯藏時間的延長和水蜜桃第二次呼吸高峰的到來，果實有機物質損耗嚴重，果肉明亮度L*值降低，PG酶活性升高，細胞壁降解速率加快，水蜜桃出現不同程度的褐變，細胞膜系統受損，阻隔酚類物質與PPO酶接觸的屏障逐漸消除，且細胞膜脂質中不飽和脂肪酸的氧化與分解，使具有細胞毒性的脂質過氧化物MDA等物質含量增加，導致細胞內電解質外滲，水蜜桃衰老褐變程度加深、進程加快。同時，由于桃果果肉細胞內自由基動態平衡遭到破壞，活性氧自由基大量積累，POD等抗氧化物酶活性降低，清除ROS的能力減弱，使得桃果實快速衰老，品質下降。

綜合研究可以得知，水蜜桃在貯藏25 d 時，不同ACS處理組對水蜜桃果皮顏色、果實硬度、呼吸強度、PG酶活性、相對電導率、MDA含量、PPO和POD酶活性等指標均優于CK，其中10-3倍ACS稀釋液處理效果最佳，對水蜜桃的貯藏保鮮效果最好。

在水蜜桃貯藏結束(第25天)，10-3倍ACS稀釋液處理的水蜜桃硬度為(2.98±0.06) kg/cm2，果皮色澤(a*值)和果肉明亮度(L*值)分別為22.63%和71.18%；呼吸強度為(222.04±13.34) mg CO2/(kg·h)，與CK相比，呼吸強度降低了39.58%，PG酶活性降低了28.19%，表明ACS-10-3稀釋液處理對保持水蜜桃的硬度和維護果皮色澤有顯著效果。但此時桃果衰老嚴重，延緩衰老就成了重點，而ACS-10-3稀釋液處理組相對電導率和MDA含量分別為(69.27±1.71)%和(1.14±0.02) μmol/(100g)，比CK降低了24.16%和32.94%，表明10-3倍ACS稀釋液降低桃果實細胞膜的過氧化程度，保護了膜系統的完整性和功能性，降低了桃果實褐變率，且PPO酶活性較低為(0.76±0.02) U/(min·g)，POD酶活性比CK高86.05%，明顯延緩了果肉過氧化程度和衰老退化進程，保持水蜜桃較好的品質。

ACS稀釋液處理可以較好地保持水蜜桃果皮色澤(a*值)和果肉明亮度(L*值)，降低PG酶活性，減弱桃果呼吸強度，并延緩呼吸高峰的到來，使得硬度在一定范圍內下降，減緩水蜜桃成熟軟化速率。與此同時，ACS稀釋液處理能夠降低細胞膜脂質過氧化程度和細胞膜破損程度，減少細胞內電解質外漏和MDA產生，并能夠較好地抑制PPO酶活性，保持較高的POD酶活性，降低水蜜桃果實褐變率，延緩衰老退化，保持上佳的水蜜桃品質，10-3倍ACS稀釋液處理效果最佳。因此，ACS稀釋液處理水蜜桃是一種操作簡單、極具推廣、開發潛力的保鮮方法，能降低水蜜桃果實褐變率和腐爛率，延緩衰老退化，延長水蜜桃保鮮期，保持水蜜桃良好的食用品質和商業價值。