微環(huán)境氣調包裝對蘭州百合采后衰老與防御酶的影響

張 鵬，康丹丹，魏寶東，賈曉昱，李春媛，李江闊,

（1.天津市農業(yè)科學院農產品保鮮與加工技術研究所,天津 300384；2.國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）,農業(yè)農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室,天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384；3.沈陽農業(yè)大學食品學院,遼寧沈陽 110866）

百合（Liliumspp）是一種長日照的草本植物，不僅可觀賞還可入藥，大都分布在北半球溫帶區(qū)域[1]。其含有豐富的淀粉、糖類、蛋白質、維生素及微量元素等營養(yǎng)物質及酚類、黃酮類、人體必需氨基酸、皂苷、生物堿、百合多糖等功能性物質，可清心健脾，滋陰潤肺，是備受關注的綠色食品原料[2?3]。

百合有2～3 個月的休眠期，貯藏過程中易發(fā)生品質劣變，溫度及氣體參數(shù)組分是影響百合品質的關鍵環(huán)境因素。馬爽[4]研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度處理的卷丹百合，4 ℃處理的百合冷藏期最長；劉燕等[5]發(fā)現(xiàn)30 ℃和5 ℃條件下，用聚乙烯（PE）、聚丙烯（OPP）材料及結合的方式處理鮮百合，5 ℃貯藏可使百合色澤較好且含糖量最高，PE膜的透氣性與熱封性較好，低溫結合PE包裝處理百合，其品質最佳；鐘楚杰[6]研究在0～4 ℃環(huán)境下，O2為0.05%～0.2%、CO2為2%～3%、N2為96%～98%的真空氣調包裝鮮百合效果較好。果蔬保鮮要求采用無毒害、無藥殘留的健康保鮮方式，其中氣調保鮮被公認是最安全的一種，目前百合貯藏保鮮多用于真空包裝貯藏，可保持較長的貯藏期，安全又便捷[7]。

微環(huán)境氣調包裝（Micro-environmental Modified Atmosphere，mMAP）是一種新型氣調保鮮技術，利用O2和CO2或再加入其它揮發(fā)性氣體成分（例如1-MCP及揮發(fā)精油等）、調整溫濕度來控制果蔬采后生理變化，延長保質期[8?9]。李江闊等[10]設計便攜式多功能的果蔬貯運微環(huán)境氣體調控保鮮箱，可滿足易腐爛的小個頭果蔬在不同階段的貯藏環(huán)境需要，便于貯藏、運輸、銷售。張鵬等[11]將藍莓果實放在帶有不同氣調元件的便攜式氣調箱中，表明氣調元件可使得箱內O2和CO2氣體成分可維持在10.5%～14.9%和5.5%～10.5%，各項品質指標均優(yōu)于其他組。目前，氣調箱適用于楊梅、櫻桃、軟棗獼猴桃、草莓等易腐爛果實，但便攜式微環(huán)境氣調箱對于百合保鮮的研究尚未涉及。本文采用了無氣調元件的氣調箱（CK），真空包裝及有氣調元件的氣調箱三種方式貯藏蘭州百合，氣調箱體上設置了多個氣調元件可對箱體內果蔬的貯藏環(huán)境進行氣體監(jiān)測與調控，通過不同貯藏期百合相關指標的檢測，研究不同處理的百合采后感官、生理、衰老及其防御酶活性變化，探索最佳的氣調包裝方式，為百合保鮮提供一定的技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘭州百合 2019 年4 月23 日采自甘肅蘭州，采收后挑選無損傷無病蟲害且大小均一的果，基地處理后冷鏈物流車（0～4 ℃）運回實驗室冷庫；氣調箱（28 cm×22 cm×12 cm），兩側各有兩個通氣口（20 cm×15 cm，氣孔間距15 cm），帶有氣調元件 寧波國嘉農產品保鮮包裝技術有限公司；SOD試劑盒 南京建成生物工程研究所；抗壞血酸、亞油酸鈉、硫代巴比妥酸、愈創(chuàng)木酚、三氯乙酸等試劑 均為分析純。

冷庫 國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）；TA.XT.plus物性測定儀 英國SMS公司；2010型氣相色譜儀 日本島津公司；HH-1 數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市金南儀器制造有限公司；A11 冷凍研磨機 德國IKA公司；ML503/02 電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；紫外-可見分光光度計TU-1810 北京普析通用儀器有限責任公司；3-30k高速冷凍離心機 德國Sigma公司；DZQ-400 真空包裝機 溫州市凱馳包裝機械有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 試材處理與貯藏 百合采摘、挑選后基地進行如下處理：a.CK：將挑選后百合裝入無氣調元件的氣調箱，每個氣調箱承裝百合約2 kg，共18 箱；b.真空包裝：將大小均一的4 個果實/每袋抽真空包裝（0.01 MPa），每個真空袋套有發(fā)泡網以避免擠壓，裝于泡沫箱中，每箱承裝百合約6 kg，共5 箱；c.微環(huán)境氣調包裝（mMAP）：將挑選后百合裝入有氣調元件的氣調箱，每個氣調箱承裝百合約2 kg，共15 箱。處理后，將所有試材通過冷鏈物流車（0～4 ℃）運回實驗室冷庫（0.2±0.5）℃，預冷24 h后扣蓋貯藏。每隔15 d取樣檢測相關指標，每個處理進行三次重復實驗，微環(huán)境氣調箱每次檢測每個處理取三箱，泡沫箱里的真空包裝袋按照微環(huán)境氣調箱百合數(shù)等量取樣。

1.2.2 測定指標 感官評分：綜合打分[12]，請9 名專業(yè)人員每個測定周期觀察百合，以百合球莖的氣味、腐爛程度、色澤、質地和形態(tài)5 個指標進行評分，每個指標滿分20 分，合計滿分100 分，整體評分30 分以下視作無商品價值。評分標準如表1 所示。

表1 蘭州百合感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria of Lanzhou lily

硬度用物性測定儀測定[13]，在百合種球對稱面的鱗莖花瓣中間點分別測定，每個處理10 次重復，取平均值。TA測試參數(shù)：穿刺深度10 mm，P/2 探頭（φ=2 mm），測試速度為2 mm/s。還原糖用DNS法測定[14]，可溶性蛋白用考馬斯亮藍比色法測定[15]。呼吸強度采用靜置法測定[16]；乙烯生成速率用氣相色譜儀測定[16]；丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法測定[15]；超氧化物歧化酶（SOD）活性用試劑盒（羥胺法）測定；過氧化物酶（POD）活性用愈創(chuàng)木酚法測定[17]，過氧化氫酶（CAT）活性采用比色法測定[15]，抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性用比色法測定[15]。

1.3 數(shù)據處理

試驗數(shù)據用Excel 2003 軟件處理分析并作圖，采用DPS 7.5 軟件LSD差異顯著，所有數(shù)據均3 次重復，取平均值。

2 結果與分析

2.1 mMAP對百合感官評分和硬度的影響

表2 是百合感官評分情況，可以看出隨著貯藏時間的延長各處理百合的感官評分逐漸降低。45 d前百合的綜合評分均處于較高水平；在45～60 d，mMAP組百合的感官評分顯著高于其他兩組（P<0.05）；75 d三個處理間感官評分差異顯著（P<0.05），CK已經失去商品價值。CK組感官評分低主要是腐爛程度高且霉變情況嚴重；真空包裝組感官評分低主要是由于百合產生乙醇物質，拆開包裝袋視覺上百合無明顯變化，但可嗅到百合散發(fā)出的腐酸味，45 d時味道較輕，60 d出現(xiàn)酸味，75 d時則散發(fā)有腐酸味，時間越長，味道越大，可能是包裝作用時間較長，百合無氧呼吸的原因；而mMAP后期評分降低主要是因為發(fā)生了一定程度的腐爛，從圖1 可看到，真空包裝的百合基本完好無損，與mMAP相比，CK幾乎全部腐爛。因此，與其他兩組相比，mMAP組可維持百合感官評分在較高水平，感官表現(xiàn)較佳。

表2 不同包裝方式的百合感官評分情況（分）Table 2 Sensory rating of lily with different packaging methods (points)

圖1 不同包裝方式在貯藏75 d時的百合表觀狀態(tài)Fig.1 The apparent state of lily in different packing methods at 75 d

圖2 是百合貯藏期間硬度變化，硬度隨著貯藏時間延長逐漸降低，CK組百合下降速率最快且硬度值最低，其次是mMAP，最高是真空包裝。30 d時，百合的真空包裝硬度為32.23 kg/cm2，mMAP為31.31 kg/cm2，兩處理顯著高于CK的硬度26.78 kg/cm2（P<0.05），表明真空包裝和mMAP在貯藏期間可有效延緩百合硬度的下降。貯藏期間，真空包裝百合硬度始終高于mMAP和CK，在30～75 d，真空包裝與mMAP的硬度無顯著差異（P>0.05），CK組在75 d失去商品價值，因此沒有檢測其硬度指標。因此，真空包裝與mMAP均能夠抑制貯藏期間百合硬度的下降。

圖2 不同包裝方式對百合硬度的影響Fig.2 Effects of different packing methods on the firmness of lily

2.2 mMAP對百合還原糖和可溶性蛋白含量的影響

圖3A是百合貯藏期間還原糖含量變化，隨著貯藏時間延長均呈上下波動的趨勢。15～45 d，還原糖含量由高及低依次為真空包裝>mMAP>CK，分析可能是真空包裝的百合淀粉分解成糖的速率較快，糖的供能消耗較慢所致[18]，并且CK與其他兩組之間差異顯著（P<0.05）；60 d時，mMAP組百合還原糖含量顯著高于其他兩組（P<0.05）；75 d，mMAP組百合還原糖含量（0.99%）高于真空包裝（0.80%）（P>0.05）。貯藏前期真空包裝可能促進了還原糖累積，mMAP貯藏后期可維持還原糖的較高水平。

圖3B是百合貯藏期間可溶性蛋白含量變化，隨著貯藏時間的延長先降低后升高，可能是可溶性蛋白在機體中以相關酶的形式發(fā)揮作用，貯藏15～45 d可能是低溫抑制了有關蛋白酶的表達而有所下降，60～75 d因百合休眠期解除，生理代謝變化導致的酶促防御體系增強使得可溶性蛋白含量有所升高[19]。30 d時其含量由高及低依次為mMAP>真空包裝>CK，各處理差異顯著（P<0.05）；45 d時真空包裝與mMAP含量處于貯期中的最低點；30～75 d mMAP的可溶性蛋白含量均高于真空包裝。結果表明，mMAP與真空包裝在一定貯藏期內可維持可溶性蛋白含量的相對穩(wěn)定。

圖3 不同包裝方式對百合營養(yǎng)物質的影響Fig.3 Effects of different packaging methods on nutrients of lily

2.3 mMAP對百合呼吸強度和乙烯生成速率的影響

圖4A是貯藏期百合呼吸強度的變化，隨著貯藏時間的延長CK呼吸強度在30 d達到峰值后趨于下降，mMAP在60 d達到峰值后趨于下降，真空包裝出現(xiàn)了兩次呼吸峰，分別出現(xiàn)在15 d與60 d，第一次可能是真空包裝的百合對低溫環(huán)境的應激響應所致。CK在30 d具有呼吸峰，75 d失去商品價值；mMAP與真空包裝百合在60 d的呼吸峰可能是百合休眠期即將結束，百合生理代謝加快的原因，百合休眠期結束發(fā)芽需要進行生長栽培，75 d有所下降是由于貯期時間過長，生理代謝功能不足導致；60 d時mMAP呼吸強度高于真空包裝和CK，說明后期mMAP的百合生理活性較強。綜合而言，mMAP出現(xiàn)呼吸峰值較其他兩組晚30 d以上，因此判斷mMAP可能延長了百合的休眠期。

如圖4B是貯藏期百合乙烯生成速率的變化，CK在貯期30 d出現(xiàn)最大值，真空包裝乙烯生成速率與呼吸強度相似在15 d出現(xiàn)峰值，mMAP在45 d出現(xiàn)峰值；三組對比，mMAP可推遲乙烯峰值至少15 d，60 d真空包裝的乙烯生成速率迅速上升，可能是百合無氧呼吸所致；75 d時CK失去商品價值，其他兩組乙烯生成速率均有所上升，mMAP顯著低于真空包裝（P<0.01）。因此，mMAP在貯藏前期可推遲乙烯峰，在貯藏后期可抑制乙烯生成速率的增加。

圖4 不同包裝方式對百合生理指標的影響Fig.4 Effects of different packaging methods on physiological indexes of lily

2.4 mMAP對百合MDA含量的影響

MDA含量反應膜脂受損害程度大小。圖5 是貯藏期間百合MDA含量的變化，隨著貯藏期延長其含量逐漸上升，貯藏期間真空包裝MDA含量顯著高于其他兩組（P<0.05），其次是CK。真空包裝在0～45 d上升幅度較大，CK與mMAP上升較為平緩，60 d時處理間含量對比差異明顯，75 d時CK失去商品價值。之所以真空包裝的MDA含量高于CK和mMAP組，可能是真空包裝袋密封性太強，不利于百合有氧呼吸，造成生理性毒害作用，使得膜質受損程度增強，MDA含量增加，相比較CK，mMAP在滿足百合有氧呼吸的條件下，盡可能降低呼吸強度，使得百合生理病變速度降低。綜合可得，對比其他兩組，mMAP可顯著抑制MDA含量的增加（P<0.05）。

圖5 不同包裝方式對百合MDA含量的影響Fig.5 Effects of different packaging methods on lily MDA content

2.5 mMAP對百合酶促防御系統(tǒng)（SOD、POD、CAT、APX）的影響

SOD是活性氧代謝的關鍵酶，抗氧化能力的體現(xiàn)[20]。圖6A是百合貯藏期間SOD酶變化，隨著貯藏期延長先下降再上升又下降。30～45 d真空包裝組百合SOD活性較高，45 d時與其他兩組呈現(xiàn)顯著性差異（P<0.05），隨著百合休眠期的解除，60 d SOD活性均達到最大值，mMAP最高，其次為真空包裝，CK與其他兩組對比活性水平最低（P<0.05），75 d時mMAP SOD活性高于真空包裝（P>0.05），說明貯藏后期mMAP的百合抗氧化防御能力較強。結果表明，貯藏前期真空包裝的SOD活性較高，貯藏后期mMAP的SOD活性較高，差異不顯著（P>0.05）。

圖6 不同包裝方式對百合酶促防御系統(tǒng)的影響Fig.6 Effects of different packaging methods on the enzymatic defense system of lily

POD參與果蔬相關酶的底物氧化，與抗逆性有關。圖6B是貯藏期間POD活性變化，隨著貯藏時間延長先上升后下降，可能是在逆境或衰老初期，機體增強了POD活性以抵抗生理性衰老，而在逆境后期或衰老后期，過多的H2O2抑制了POD活性[21]。貯藏期間，真空包裝高于CK和mMAP（P<0.05），說明真空包裝在貯藏中逐漸使百合處于不利環(huán)境，啟動了植物防御系統(tǒng)，POD活性增加，隨著貯藏期延長，長時間的逆境脅迫，POD活性較高，產生了傷害效應，表明真空包裝不適合長時間貯藏。相比其他兩組，CK百合的POD活性在15 d時出現(xiàn)峰值，mMAP在45 d出現(xiàn)，延遲了峰值30 d。因此可得，mMAP可延遲POD活性峰的出現(xiàn)，抑制貯藏后期POD活性的增加。

CAT可將機體多余的過氧化氫分解清除[22]。圖6C是百合貯藏期間CAT活性變化，可見剛采摘的百合CAT活性較高，可能是此時生理防御性較強的原因；15 d時隨著貯藏時間延長先上升后下降，60 d達到峰值，可能是百合休眠期即將結束，生理代謝增強所致；貯藏期 mMAP活性最高，其次為真空包裝，研究表明CAT活性的增強可較好地調控植物體內H2O2的水平，從而延緩或者阻止細胞凋亡的發(fā)生[23]。75 d CAT活性均下降，也許是百合后期抗逆性降低的原因，mMAP組百合CAT活性高于真空包裝。因此表明，mMAP可增強CAT活性，真空包裝次之。

APX可清除有害物質H2O2，增強機體抗逆能力。圖6D是百合貯藏期間APX活性變化，新采摘百合APX活性較高，隨著貯藏時間的延長各處理百合APX活性先下降后升高。貯藏期間CK組百合APX活性始終較低，與其他兩組相比差異較顯著（P<0.05，60 d除外），表明真空包裝和mMAP處理抑制APX活性的降低。和mMAP相比，真空包裝在45 d前APX活性較高，但45 d后顯著低于mMAP（P<0.05），表明真空包裝只適合短期貯藏。mMAP在整個貯藏期間APX活性較高，尤其是貯藏后期。因此，真空包裝不適宜長時間貯藏，mMAP可提高貯藏后期APX活性。

3 討論

氣調保鮮中真空包裝應用性較廣，它是將袋中的空氣抽離，使得物體持久封存，隔絕微生物，以達到長久保鮮，延長貯藏期的目的，不僅用于加工食品與其他領域，在鮮切果蔬方面更為流行[24]。研究表明PPO與POD參與果蔬褐變進程，真空包裝可降低PPO與POD編碼基因NnPPOA/C與NnPOD1/2/3/4的表達量，可有效抑制鮮切蓮藕的酶促褐變，提高果實硬度，防止褐變與VC氧化，使得鮮切菠蘿保質期可延長7 d，且還應用于鮮切皇冠梨的貯藏保鮮[25?27]。本研究中，各處理對比，真空包裝硬度始終最高，在貯藏45 d前營養(yǎng)物質含量較高，相比較CK其POD活性較強，但真空包裝的百合膜質過氧化程度較高，貯藏45 d后百合易發(fā)生無氧呼吸產生刺鼻的酸敗氣味，增強乙烯生成速率，不適宜較長時間貯藏，真空包裝百合貯藏后期的實驗結果與真空包裝保鮮馬鈴薯的研究結果有相似之處[28]。

果蔬衰老表現(xiàn)為呼吸增強、MDA含量升高、軟化失水、變色、產生異味等，微環(huán)境氣調包裝可有效避免果蔬水分蒸發(fā)，通過一定比例的氣體對果蔬營養(yǎng)成分及風味有一定保持效果，降低呼吸作用抑制果實生理代謝速率，提高果蔬抗氧化酶活性，增強抗逆性，降低膜質過氧化產物的累積，提高逆境防御能力，延緩果蔬的生理衰老，延長果蔬貯藏期，在南果梨、葡萄、獼猴桃、番茄等果蔬均有研究[29?33]。本文研究結果表明，與CK和真空包裝相比，微環(huán)境氣調包裝中O2與CO2百分含量處于9.4%～15.5%與4.7%～10.8%，可抑制乙烯生成速率，阻止百合無氧呼吸，延長百合休眠期，延緩百合營養(yǎng)成分的損失并顯著降低膜質氧化程度，使得POD活性抑制在較低范圍，提高了SOD、APX及CAT活性，使得百合的防御酶體系有所增強。CK在60～75 d失去商品價值，真空包裝大概在45 d開始膜質氧化程度加劇，因此相比較來看，mMAP延緩百合腐敗速率及生理衰老進程，可延長保質期長達15～30 d，與微環(huán)境氣調包裝在藍莓、櫻桃中的結果相似[34?35]。

mMAP在適合氣調的難貯易腐果蔬中的保鮮效果逐漸被認可，它的多功能、便攜、安全且環(huán)保等優(yōu)勢將用作更多的果蔬采后保鮮與銷售。本文在百合的貯藏保鮮研究表明，mMAP處理的百合延長休眠期，使其衰老較為緩慢，酶促防御能力得到了一定的提高，所有的感官與數(shù)據指標均顯示，休眠期過后的百合CK失去商品價值，真空包裝產生酸敗，而mMAP在貯藏后期雖然也有霉變，但相對品質較高，從各個指標與文獻資料來看，45～60 d是生理代謝與品質變化的拐點，是百合的休眠期，休眠期過后mMAP對百合生理代謝有一定促進作用。

4 結論

與CK相比，真空包裝處理可提高百合的硬度，維持較高的營養(yǎng)成分含量，但增強了百合呼吸強度，促進乙烯生成速率，加快膜質氧化進程；mMAP與其他兩組相比，維持一定水平含量的營養(yǎng)物質的同時，在貯藏初期抑制生理代謝速率，延緩了膜質過氧化的發(fā)生，提高百合相關抗氧化酶活性，較真空包裝貯藏效果更佳。本研究為百合保鮮技術研究提供了參考，為目前百合采挖后實際貯藏方式提供了技術性支持。氣調箱不僅可用作百合保鮮，也可用作其他小型易腐果蔬的保鮮，便于存放家用冰箱中，實用性較強。