等離子體氣體連續(xù)處理對草莓采后保鮮效果的研究

傅 佳，平 凡，沈超怡，吳清燕，吳 迪

（浙江大學農業(yè)與生物技術學院，浙江杭州 310058）

草莓是薔薇科多年生草本植物，因果實顏色鮮紅，芳香濃郁，酸甜可口，柔軟多汁，素有“水果皇后”之美譽[1]。草莓中含有礦物質、膳食纖維等營養(yǎng)素，還富含花色苷、黃酮類化合物及酚類化合物等天然抗氧化劑，具有較高的營養(yǎng)價值[2]。但在采摘及運輸過程中，由于缺乏果皮保護，草莓易受微生物侵染而導致腐爛變質，影響商品價值[3]。因此，減少草莓果實表面微生物的數(shù)量非常重要。

等離子體是物質的第四狀態(tài)，按溫度高低可分為低溫等離子體和高溫等離子體[4]。等離子體處理氣體（plasmaprocessed air，PPA）滅菌法是一種間接的低溫等離子體滅菌法，是將含有電子、離子、激發(fā)態(tài)分子、高能粒子、原子、活性氧、活性氮等活性成分的等離子氣體通過氣泵通入密閉容器中進行產品殺菌的方法[5-6]，相比于傳統(tǒng)的化學殺菌劑、臭氧等保鮮方式存在的保鮮劑殘留、費用昂貴、營養(yǎng)被破壞等缺點，該法具有簡便易行、低能低耗、殺菌效果好、無次生污染等優(yōu)勢，是近年來興起的新型殺菌保鮮方法[7-9]。

目前針對等離子殺菌保鮮效果的研究多集中在單次處理上，較少考慮在貯藏期內間歇性處理對果實保鮮效果的影響。本試驗以新鮮草莓為原料，在整個貯藏期內持續(xù)進行PPA 處理，并測定了草莓的菌落總數(shù)、腐爛率、色度、硬度、失重率、可溶性固性物含量及pH 值等指標，探究了PPA 連續(xù)處理對草莓采后貯藏保鮮效果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮草莓，購于杭州市世紀聯(lián)華超市，在半小時內運送至浙江大學紫金港校區(qū)實驗室，挑選大小一致、無病蟲害的草莓若干，備用；PDA 培養(yǎng)基，北京陸橋技術股份有限公司；氯化鈉，分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

CTE-2000KW 低溫等離子試驗電源，南京蘇曼等離子科技有限公司；TC-P2A 色差儀，上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司；TA-XT2i 質構儀，Stable Micro System 公司；DO-35634-40 pH 計，美國oaklon 公司；PR101-α 折光儀，日本atago 公司；JN-400i 拍擊式均質器，寧波江南儀器廠；BSA2202S 電子天平，sartorius 公司；移液槍，德國eppendorf 公司；SM-290W 旋渦式噴氣機，南京蘇曼等離子科技有限公司；樂扣盒，尺寸30 cm×25 cm×15 cm，購于杭州市世紀聯(lián)華超市。

1.3 方法

將草莓置于滅過菌的密閉樂扣盒中，用低溫等離子試驗電源制備低溫等離子體，待電源連通后，利用鼓風機使低溫PPA 通過管道到達裝有草莓的密閉空間進行殺菌。將草莓分為3 組，CK 組不進行任何處理；一次處理組進行一次PPA 處理，處理時間為5 min，電流為6 A，草莓處理量為30 顆；連續(xù)處理組每隔72 h 進行一次PPA 處理，處理時間為5 min，電流為6 A，草莓處理量為每次30顆，共進行5 次PPA 處理。每個處理設3 組重復。處理后的果實置于90%濕度、10 ℃的冷庫中貯藏。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 菌落總數(shù)

菌落總數(shù)采用CFU 計數(shù)法進行統(tǒng)計[10]。每隔72 h 取處理完畢的草莓，每組取5 顆，質量為（20±1）g，置于質量濃度為0.85%的氯化鈉溶液中，草莓與氯化鈉溶液的質量比為1∶5（g/mL），置于拍擊式均質器上勻速拍打90 s。取100 μL 拍打后的原液，分別用質量濃度為0.85%的氯化鈉溶液稀釋0、10、100 倍，共3 個梯度。吸取各稀釋液100 μL 于無菌PDA 培養(yǎng)基上涂布均勻，等待培養(yǎng)基上無水滴后于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h 后進行平板菌落計數(shù)。

1.4.2 腐爛率

以草莓果實表面出現(xiàn)水漬狀病斑作為果實腐爛的判別依據。每隔72 h 測定腐爛果的個數(shù)，每組30 顆果實，按照公式（1）計算腐爛率[11]。

1.4.3 腐爛指數(shù)

按果實腐爛面積大小將果實劃分為5 級：0 級，無腐爛；1 級，腐爛面積小于果實面積的25%；2 級，腐爛面積占果實面積的25%～50%；3 級，腐爛面積大于果實面積的50%；4 級，果實完全腐爛[11]。每隔72 h 測定腐爛指數(shù)，每組取30 顆果實，按式（2）計算腐爛指數(shù)。

1.4.4 色差

每隔72 h 取處理完畢的草莓，用色差儀對每組10顆草莓的表面顏色進行測定，記錄a*、b*、L*值，判斷草莓的顏色差異，按照公式（3）計算色差[12]。每顆草莓取側面四個讀數(shù)。

1.4.5 硬度

每隔72 h 取處理完畢的草莓，用裝備3 mm 探頭的質構儀對每組10 顆草莓進行硬度分析[13]，設定測前速率為5.00mm/s，測中速率為5.00mm/s，返回速率為5.00mm/s，壓縮距離為8 mm。

1.4.6 失重率

每隔72 h 測定一次質量，每組30 顆果實，按照公式（4）計算失重率[14]。

1.4.7 可溶性固形物含量和pH 值

每隔72 h 取處理完畢的草莓，分別用折光儀和pH計對每組10 顆草莓進行可溶性固形物含量和pH 值的測定[15]。

1.5 數(shù)據處理

所有數(shù)據均設有3 組重復，并計算標準偏差（standard deviation，SD）。利用IBM SPSS Statistics 24 軟件，通過鄧肯分析進行數(shù)據分析，P＜0.05 為差異顯著。采用Origin 2021 軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對草莓表面菌落總數(shù)的影響

分布在草莓表面的微生物，通常是對人體健康造成危害的主要原因，也是導致草莓腐敗變質的主要影響因素。不同處理后果實在貯藏期內表面菌落總數(shù)的變化如圖1 所示。由圖知，在貯藏期間，PPA 連續(xù)處理組草莓表面菌落數(shù)始終最低，其次為一次處理組，CK 組果實表面菌落數(shù)最多，并且從第9 天開始，CK 組草莓表面菌落呈增加趨勢，而連續(xù)處理組呈下降趨勢，這可能是PPA 中含有的活性氧、活性氮等活性物質對微生物產生了滅活作用[5]，且連續(xù)處理效果更佳。貯藏結束時，CK 組果實表面微生物含量為4.41lg（CFU/g），一次處理組為3.40lg（CFU/g），連續(xù)處理組為2.88lg（CFU/g），存在顯著差異（P＜0.05），說明PPA 處理能降低草莓表面的菌落總數(shù)，而且連續(xù)處理的效果更明顯。

圖1 不同處理對草莓表面菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of different treatments on the total number of colonies on the strawberry surface

2.2 不同處理對草莓生理指標的影響

2.2.1 對腐爛率和腐爛指數(shù)的影響

腐爛率和腐爛指數(shù)是判斷果蔬保鮮效果的重要指標。不同處理后果實在貯藏期內腐爛率和腐爛指數(shù)的變化如圖2（見下頁）所示。CK 組果實在第6 天開始腐爛，腐爛率為1.11%，腐爛指數(shù)為0.27%，而一次處理組和PPA 連續(xù)處理組則沒有發(fā)生腐爛。貯藏6～15 d 中，各組腐爛率和腐爛指數(shù)均逐漸增加，但一次處理組和PPA 連續(xù)處理組草莓的腐爛率和腐爛指數(shù)均低于CK 組。在貯藏期結束時，CK 組草莓腐爛率為48.33%，腐爛指數(shù)為21.94%；一次處理組草莓腐爛率為38.33%，腐爛指數(shù)為20.56%；PPA 連續(xù)處理組草莓腐爛率為26.67%，腐爛指數(shù)為15.83%；連續(xù)處理組草莓的腐爛率和腐爛指數(shù)顯著低于CK 組（P＜0.05），且明顯低于一次處理組，說明PPA 處理能降低草莓的腐爛率和腐爛指數(shù)，而且連續(xù)處理的效果更好。

圖2 不同處理對果實腐爛率（A）、腐爛指數(shù)（B）的影響Fig.2 Effect of different treatments on the decay rate（A）and decay index（B）of fruit

2.2.2 對草莓顏色的影響

顏色是草莓主要的外在品質指標之一，草莓顏色的變化受水分、花青素和呼吸速率的影響[16]。不同處理后果實在貯藏期內色差變化如圖3 所示。由圖可知，在貯藏前期，各組色差變化無明顯差異（P＞0.05），但從第9 天開始，一次處理組和PPA 連續(xù)處理組的總色差ΔE明顯高于CK 組（P＜0.05），這可能是PPA 處理使得貯藏后期草莓水分流失加快，導致液泡中的色素濃度上升，色差變化增大。因此，PPA 連續(xù)處理在貯藏前期對草莓色差變化沒有影響，貯藏后期會對草莓色差變化產生一定影響，需要注意貯藏時間。

圖3 不同處理對果實顏色的影響Fig.3 Effect of different treatments on fruit color

2.2.3 對草莓硬度的影響

硬度是草莓果實主要品質指標之一，它與果實的后熟衰老密切相關[17]。不同處理后果實在貯藏期間內硬度變化如圖4 所示。由圖可以看出，各處理組草莓硬度無明顯的變化規(guī)律（P＞0.05），各組草莓硬度之間的差異是由草莓個體差異造成，因此可認為PPA 連續(xù)處理對草莓硬度沒有影響。在Ma 等[18]的研究中，也發(fā)現(xiàn)等離子處理后對草莓硬度沒有顯著影響的情況，與本研究結果類似。

圖4 不同處理對果實硬度的影響Fig.4 Effect of different treatments on fruit hardness

2.2.4 對草莓失重率的影響

失重率是衡量果實在貯藏過程中失水多少的指標，失重率過高不但影響果實的外觀，也是貯藏過程中損耗的一種表現(xiàn)[19]。不同處理后果實在貯藏期內失重率的變化如圖5 所示。由圖可知，隨著采后貯藏時間的延長，所有處理組草莓失重率均呈上升趨勢。對各組失重率進行分析，結果顯示CK 組、一次處理組和PPA 連續(xù)處理組在貯藏期間內失重率變化無明顯差異（P＞0.05），這可能由于草莓屬于非躍變型水果，在貯藏期間不出現(xiàn)呼吸高峰和后熟現(xiàn)象，因此PPA 連續(xù)處理對草莓失重率沒有影響。在Sudha 等[20]利用大氣冷等離子體處理草莓時也發(fā)現(xiàn)大氣冷等離子體處理對草莓失重率沒有影響的情況。

圖5 不同處理對果實失重率的影響Fig.5 Effect of different treatments on the fruit weight loss rate

2.2.5 對草莓可溶性固形物含量和pH 值的影響

可溶性固形物含量和pH 值是反映果實營養(yǎng)價值及判斷果實耐貯藏能力的重要指標[21]。不同處理后果實在貯藏期內可溶性固形物含量和pH 值變化如圖6 所示。

圖6 不同處理對果實可溶性固形物含量（A）、pH 值（B）的影響Fig.6 Effect of different treatments on soluble solid content（A）and pH value（B）of fruit

由圖6 可知，在貯藏結束時，一次處理組和PPA 連續(xù)處理組可溶性固形物含量均高于CK 組；但對整個貯藏期而言，CK 組、一次處理組和PPA 連續(xù)處理組可溶性固形物含量變化無明顯差異（P＞0.05），說明PPA 連續(xù)處理對草莓可溶性固形物含量沒有影響。此前也有研究表明，僅通過等離子體殺菌方式處理草莓對其可溶性固形物含量未產生明顯影響，如Sudha 等[20]發(fā)現(xiàn)大氣冷等離子體處理對草莓的可溶性固形物含量的變化無影響。

在貯藏期間，連續(xù)處理組的pH 值在6～12 d 時顯著高于CK 組，這可能是連續(xù)PPA 處理后果實表面微生物減少導致的。在Ma 等[18]的研究中，也發(fā)現(xiàn)等離子處理后草莓的pH值升高的情況，與本研究的結果類似。

3 結論

本文研究了PPA 連續(xù)處理對草莓果實表面菌落數(shù)、腐爛率、腐爛指數(shù)及相關生理指標的影響。試驗結果顯示，在貯藏期間，PPA 連續(xù)處理組草莓果實的表面微生物數(shù)量、腐爛率和腐爛指數(shù)均顯著低于對照組（P＜0.05），且明顯低于一次處理組。生理指標分析結果顯示，PPA連續(xù)處理對草莓貯藏過程中的硬度、失重率和可溶性固形物含量變化沒有影響，但在貯藏過程中，由于PPA 連續(xù)處理使得果實表面微生物減少，導致pH 值較對照組有所上升，且值得注意的是，PPA 連續(xù)處理對草莓貯藏后期色差變化有一定影響，需注意貯藏時間。綜上，PPA 連續(xù)處理較一次處理更能有效降低果實腐爛率和表面菌落數(shù)，具有較好的應用前景。