微環(huán)境氣調(diào)對冰溫貯藏下藍莓果實品質(zhì)及揮發(fā)性成分的影響

薛友林，于弘弢，張 鵬 ，賈曉昱，李江闊

（1.遼寧大學輕型產(chǎn)業(yè)學院，遼寧沈陽 110036；2.天津市農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工技術研究所，天津 300384；3.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術研究中心（天津），農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮重點實驗室，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）

藍莓（Vacciniumspp.）一般分為“矮叢藍莓”和“高叢藍莓”[1?2]。藍莓含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)[3?6]，具有美白皮膚[7]、保護視力[8]、延緩衰老[9]、抗擊癌癥[10?11]、保護心臟[12]等眾多保健作用，其還可以抗菌消炎[13]，治療一般的頭疼腦熱、咽喉腫痛以及在醫(yī)藥中發(fā)揮作用[14]。然而，由于藍莓在高溫多雨季節(jié)采收，且采收期較為集中，因此如何延緩藍莓的劣變、保持其新鮮度對藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。

微環(huán)境氣調(diào)貯藏基于自發(fā)氣調(diào)貯藏（MA）技術，是指果蔬自身呼吸代謝調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的氧氣和二氧化碳比例，減少果蔬自身有機物的消耗，進而使果蔬的營養(yǎng)品質(zhì)得到較好維持的一種技術[15?18]。李天元等[19]以‘伯克利’藍莓為試材，研究不同貯藏微環(huán)境氣體調(diào)控對藍莓果實的保鮮效果表明，貯藏微環(huán)境氣體調(diào)控對于維持藍莓好果率、硬度以及可滴定酸含量，抑制藍莓的呼吸強度方面效果顯著；張平等[20]對藍莓進行了箱式氣調(diào)的研究，認為貯藏藍莓適宜的氣體濃度為：CO210%~12%，O26%~9%，可比現(xiàn)有其它貯藏方法延長保鮮期30~40 d，但實驗所用氣調(diào)箱體積過大，具有不便于隨身攜帶、銷售的缺點，隨著電商的快速發(fā)展，小型、便攜的包裝方式逐漸被人們認可。

目前國內(nèi)外對不同氣體微環(huán)境對冰溫貯藏下藍莓品質(zhì)影響的研究較少，本課題組研制了一種便攜式塑料氣調(diào)箱用于貯藏藍莓，并利用其研究3種不同微環(huán)境氣調(diào)對藍莓果實貯藏期間果實品質(zhì)和揮發(fā)性成分的影響，為藍莓產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論性指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘萊克西’藍莓 采自貴州麻江，采收時挑選大小均勻、無病蟲害、無機械損傷的藍莓果實，經(jīng)順豐生鮮從貴州空運至天津，物流時間為1 d。

氣調(diào)箱（規(guī)格：28 cm×22 cm×12 cm，內(nèi)置2個籃筐） 寧波國嘉農(nóng)產(chǎn)品保鮮包裝技術有限公司；氣調(diào)元件 寧波國嘉農(nóng)產(chǎn)品保鮮包裝技術有限公司。表1為藍莓果實在0.0±1.0 ℃下按照操作規(guī)程入貯1周后，冷藏期間配備三種氣調(diào)元件的氣調(diào)箱內(nèi)氣體參考參數(shù)。

表 1 配備不同氣調(diào)元件的氣調(diào)箱內(nèi)氣體含量變化范圍Table 1 Variation range of gas content in air-conditioning box equipped with different air-conditioning components

PAL-1 便攜式手持折光儀 日本愛宕公司；916 Ti-Touch電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司；Synergy H1 多功能微孔板檢測儀 美國Biotek Instrument公司；Check Point Ⅱ便攜式殘氧儀 丹麥Dansensor公司；F-900乙烯測定儀 美國Felix公司；FHT-05水果硬度計 廣州蘭泰儀器有限公司公司；SPME Fiber固相微萃取手柄和50/30 μm PDMS/CAR/DVB固相微萃取纖維頭 美國 Supleco公司；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀 美國Thermo公司。

1.2 樣品處理

藍莓到達實驗室后裝入配套的籃筐內(nèi)，每箱藍莓重量2.4 kg，然后粘貼具有不同氣體調(diào)節(jié)能力的氣調(diào)元件（mMAP1、mMAP2和mMAP3），以不粘貼氣調(diào)元件為CK，以上藍莓均于0 ℃預冷24 h后放入冰溫庫?0.5±0.3 ℃貯藏，分別在第0、20、40、60和80 d時取樣，進行指標測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 箱內(nèi)氣體成分 實驗當天上午從冷庫取出藍莓，在進行其他實驗前利用氣體成分測定儀測定箱體內(nèi)O2和CO2氣體含量，三次重復。

1.3.2 腐爛率 每個處理隨機選取400±1.0 g的藍莓果實，將腐爛的果實挑出進行稱重。

式中：X—腐爛率，%；M0—調(diào)查時腐爛果實質(zhì)量，g；M—調(diào)查時總果質(zhì)量，g。

1.3.3 果霜覆蓋指數(shù) 各處理隨機取50個果實進行果霜覆蓋觀察，根據(jù)覆蓋面積情況進行打分，分為四級。0級：無果霜；1級：果霜覆蓋面積為0~1/3；2級：果霜覆蓋面積為1/3~2/3；3級：果霜覆蓋面積為2/3~全果；4級：覆蓋全果，果霜較厚。

1.3.4 硬度 采用水果硬度計測定，用直徑為3.5 mm的圓柱形探頭進行硬度測試，每個處理隨機測定10次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 可溶性固形物 參考顏廷才等[21]的方法，取100 g藍莓打漿，均勻攪拌，紗布過濾得濾液，用手持折光儀測定濾液的可溶性固形物含量，記錄測量值。每個處理測試重復6次，取平均值。

1.3.6 可滴定酸 采用自動電位滴定儀測定[22]，取20 g藍莓勻漿液，以蒸餾水定容至250 mL，80 ℃水浴30 min，冷卻至常溫后使用脫脂棉過濾，取濾液20 mL和蒸餾水40 mL，采用自動電位滴定儀進行滴定，每個處理重復測定3 次，結(jié)果取其平均值。

1.3.7 維生素C（VC） 采用鉬藍比色法測定[23]，準確稱取20 g樣品勻漿液，加入草酸-EDTA溶液，定容至100 mL，過濾。吸取10 mL上清液于50 mL的容量瓶中，加人1.0 mL的偏磷酸-醋酸溶液，5%的硫酸2.0 mL，搖勻后，加入4.0 mL的鉬酸銨溶液，以蒸餾水定容至50 mL，15 min后在705 nm下測定吸光度。

1.3.8 花色苷 采用pH示差法測定[24]，準確稱取5 g樣品勻漿液，用60%的乙醇酸性溶液（含有體積分數(shù)為0.2%的鹽酸）定容至100 mL，搖勻，60 ℃水浴超聲浸提30 min，取出放置至室溫后過濾備用。各取樣液1 mL，分別加入試管中，其中一個試管中加入pH為1.0的鹽酸-氯化鈉緩沖液9 mL，另一試管中加入pH為4.5的醋酸-醋酸鈉緩沖液9 mL，搖勻，放置10 min，用紫外可見分光光度計分別以510和710 nm為吸收波長測定其吸光度，以1.00 mL 溶劑加入等量的緩沖溶劑作空白。

1.3.9 揮發(fā)性成分 采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和氣相色譜/質(zhì)譜分析（GC-MS）聯(lián)用法測定[25]，選用100 μm PDMS萃取頭；氣相色譜條件：HP-INNOWAX色譜柱（30 m×20.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：40 ℃保留2 min，然后以3 ℃/min升至140 ℃保留0 min，再以8 ℃/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 ℃，質(zhì)量掃描范圍（m/z）35~350。通過檢索NIST/WILEY標準譜庫，進行定性分析，用峰面積歸一法測算各揮發(fā)性成分的相對含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實驗中所有數(shù)據(jù)通過 Excel 2010 軟件作圖，SPSS 25.0鄧肯式新復極差法進行顯著性分析，SIMCA 14.1軟件進行PCA、HCA和OPLS-DA等多元統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同微環(huán)境氣調(diào)箱內(nèi)氣體成分的變化

如圖1所示，表示的是在貯藏0~80 d期間使用不同氣調(diào)元件的氣調(diào)箱內(nèi)O2和CO2含量的變化情況，貯藏20~80 d，mMAP1處理組O2含量維持在15.4%~18.2%，CO2含量維持在2.2%~4.5%；mMAP2處理組O2含量維持在13.1%~15.9%，CO2含量維持在4.5%~8.8%；mMAP3處理組O2含量維持在6.1%~13.4%，CO2含量維持在8.8%~14.8%。

圖 3 不同處理藍莓貯藏保鮮效果圖Fig.3 Effect diagrams of blueberry storage and preservation with different treatments

2.2 不同微環(huán)境氣調(diào)方式對藍莓品質(zhì)的影響

2.2.1 對藍莓保鮮感官效果的影響 腐爛率和果霜覆蓋指數(shù)是判斷藍莓果實貯藏品質(zhì)最直觀的指標。由圖2和圖3可知，各處理組腐爛率在貯藏期間整體均呈不斷增加的趨的勢，果霜覆蓋指數(shù)呈下降的趨勢。貯藏前20 d內(nèi)，各組藍莓果實的腐爛程度較低，在貯藏20 d時，對照組腐爛率為5.04%，與mMAP2組和mMAP組差異顯著（P<0.05）；但各組之間果霜覆蓋程度相近，差異不顯著（P?0.05）。第40 d時，對照組已經(jīng)出現(xiàn)較為明顯的品質(zhì)下降，腐爛率達到9.37%，果霜覆蓋指數(shù)下降到0.785，而微環(huán)境氣調(diào)處理組中腐爛率最高的mMAP1組僅為5.12%，果霜覆蓋指數(shù)仍為0.835。貯藏60 d后各組的藍莓腐爛率均迅速上升，果霜覆蓋指數(shù)開始迅速下降，其中變化幅度最大的是對照組。貯藏80 d時，mMAP1組、mMAP2組和mMAP3組的藍莓腐爛率分別為20.23%、16.07%和9.80%，而對照組則為28.51%；果霜覆蓋指數(shù)分別為0.655、0.815和0.885，而CK組為0.580，這說明微環(huán)境氣調(diào)對維持藍莓果實感官品質(zhì)具有良好的效果，與對照組差異顯著（P<0.05），其中mMAP3處理效果最佳。

圖 4 不同處理組氣調(diào)箱內(nèi)藍莓硬度的變化Fig.4 Changes of blueberry hardness in air-conditioned boxes with different treatment groups

硬度是衡量藍莓果實品質(zhì)的重要指標之一[26?27]。由圖4可以看出，4種處理的藍莓硬度隨著貯藏時間的延長逐漸下降。對照組果實軟化速度較快，貯藏到第20 d時就從開始的4.27 kgf下降到3.46 kgf，而微環(huán)境氣調(diào)嫩能夠延緩果實的軟化，貯藏40 d時mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組的果實硬度仍為3.51、3.73和3.85 kgf。到貯藏結(jié)束時，CK組、mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組的硬度分別與貯藏初期相比分別下降了29.44%、23.10%、20.49%和16.09%。隨著時間的增加，mMAP3處理組的硬度較其他三組處理的硬度更高，說明mMAP3處理組對延緩藍莓果實硬度的降低有著更好的效果。

2.2.2 對藍莓營養(yǎng)品質(zhì)的影響 由表2可以看出，可溶性固形物（TSS）含量隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。在貯藏0~40 d期間，TSS迅速下降，與0 d相比，貯藏40 d時對照組下降1.27%，mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組分別下降了1.02%、0.75%和0.54%。在貯藏后期，TSS含量下降趨勢得到延緩，CK組、mMAP1組、mMAP2組和mMAP3組在貯藏至80 d時分別下降到10.98%、11.17%、11.45%和11.78%，因此可以看出藍莓果實經(jīng)微環(huán)境氣體調(diào)控后，可維持較高的TSS含量。

可滴定酸含量變化呈現(xiàn)與TSS相似的趨勢，在0~40 d期間，藍莓果實的可滴定酸含量下降速度較快，與0 d相比，貯藏40 d時CK組下降0.21%，mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組分別下降0.17%、0.14%和0.12%。在貯藏后期，可滴定酸含量下降趨勢放緩，80 d時，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各組的可滴定酸含量分別下降了30.19%、25.47%、20.75%和17.92%，表明微環(huán)境氣調(diào)能夠較好地維持藍莓果實的酸度。

表 2 貯藏期不同處理的藍莓品質(zhì)性狀Table 2 Quality traits of blueberries in different treatments during storage periods

藍莓果實的VC含量隨貯藏時間的延長逐漸降低，0~20 d下降較快，相較于0 d，20 d時CK組下降了14.16 mg/100 g，mMAP1、mMAP2和mMAP3各組分別下降了10.00、7.50和4.16 mg/100 g。在貯藏中后期，藍莓果實VC含量下降趨勢逐漸放緩，貯藏80 d時mMAP1、mMAP2和mMAP3各組分別下降了42.31%、37.85%和32.29%，均低于對照組的46.75%，其中mMAP3組的下降速率較慢，與CK、mMAP1、mMAP2各組差異顯著（P<0.05）。

花色苷含量隨著貯藏時間的延長呈先上升后平穩(wěn)的趨勢。在0~20 d時花色苷含量迅速上升，這可能是因為藍莓在采摘后的后熟作用，花色苷繼續(xù)大量合成，同時有一部分藍莓腐爛，花色苷通過氧化作用被消耗，這導致腐爛率較低的微環(huán)境氣調(diào)處理組較對照組有更高的花色苷含量，在20 d時，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各組的花色苷含量相較于0 d分別增加7.99、14.11、17.50和21.86 mg/100 g。隨著貯藏時間的增加，藍莓果實花色苷含量的上升速度逐漸平緩。貯藏80 d，mMAP3處理組上升了72.91%，達到70.27 mg/100 g，高于其它3組，且差異顯著（P<0.05），表明微環(huán)境氣調(diào)可以增加藍莓果實中的花色苷含量。

2.3 不同微環(huán)境氣調(diào)方式對藍莓揮發(fā)性物質(zhì)成分的影響

如表3所示，醛類和萜類為藍莓主要構(gòu)成成分，相對含量分別為63.55%~84.41%和2.47%~17.20%。在貯藏期間藍莓的醛類成分呈現(xiàn)出先降低后上升的趨勢，冰溫貯藏結(jié)合微氣調(diào)處理可明顯抑制醛類物質(zhì)的生成，在第80 d CK組的醛類物質(zhì)含量可高達84.41%，而三個微環(huán)境氣調(diào)處理組的醛類物質(zhì)含量分別為80.99%、78.32%和76.61%。萜類物質(zhì)相對含量在貯藏期間大體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，CK組、mMAP1處理組和mMAP2處理組均在貯藏40 d時達到最高值，分別為8.32%、15.87%和14.59%，mMAP3處理組相較于其他三組萜類物質(zhì)含量最高，在60 d時含量最高，達到17.20%。除此之外，在貯藏后期，從數(shù)據(jù)可以看出微環(huán)境氣調(diào)處理組均可明顯促進藍莓的酯類物質(zhì)和醇類物質(zhì)的生成，同時能夠抑制酮類物質(zhì)的生成，其中酯類物質(zhì)相對含量在mMAP2處理組貯藏60 d時達到最低值0.06%，貯藏80 d時mMAP1處理組的酯類物質(zhì)相對含量最低，為1.75%；醇類物質(zhì)相對含量在貯藏過程中的變化不大，CK組、mMAP1處理組和mMAP2處理組之間的差距不大，mMAP3處理組較其他三組相對含量較大，在80 d時達到了2.60%；貯藏80 d時，CK組、mMAP1處理組、mMAP2處理組和mMAP3處理組的酮類物質(zhì)相對含量分別為4.83%、4.19%、4.00%和3.72%。

表 3 不同處理藍莓揮發(fā)性物質(zhì)相對含量Table 3 Relative content of volatile substances of blueberries in different treatments

2.4 對藍莓品質(zhì)及揮發(fā)性成分變化進行多元統(tǒng)計分析

利用主成分分析（PCA）對實驗所測指標進行深入探討能夠使品質(zhì)指標評價變得更為恰當而全面[28?29]。圖5A顯示了四種處理方式的得分圖，得到主成分總貢獻率為73.3%，從圖5A可以看出mMAP處理組和CK組有明顯的區(qū)分，CK組主要分布在十字交叉線的左下部分，而mMAP1、mMAP2、mMAP3組沒有明顯的區(qū)分。圖5B為藍莓品質(zhì)指標的載荷圖，與圖5A的得分圖結(jié)合來看，處在十字交叉線的相同位置，表明這個處理與藍莓品質(zhì)指標相關性越強，反之則越低，從圖中可以看出mMAP3組與VC、可滴定酸、可溶性固形物、萜類物質(zhì)、酯類物質(zhì)和硬度相關性較高。

與PCA相比，HCA能夠使人對實驗的結(jié)果得到更加直觀的感受[30?31]（圖5C）。經(jīng)HCA分析后，對照組與mMAP處理組之間形成了2個明顯分組，同時mMAP3組與mMAP1組、mMAP2組之間也有2個明顯分組，結(jié)合以上品質(zhì)和揮發(fā)性成分的分析來看，mMAP3組處理要優(yōu)于mMAP1、mMAP2兩組，處理組優(yōu)于CK組。

通過OPLS-DA分析（圖5D），可將4組處理的差異指標確定為VC與萜類揮發(fā)性物質(zhì)。VC成為特征指標的主要原因可能是，經(jīng)過mMAP3處理能夠有效抑制VC含量的損失，延緩了藍莓果實的VC氧化過程，從而能夠延緩VC含量的降低，有效保持藍莓果實的營養(yǎng)成分，進而說明mMAP3處理具有更佳的維持果實品質(zhì)的作用。萜類揮發(fā)性物質(zhì)成為特征指標的主要原因可能是而由于mMAP3處理組能夠有效地促進萜類揮發(fā)性物質(zhì)的生成，故萜類揮發(fā)性物質(zhì)也成為了mMAP3處理與其他處理間的特征差異指標。

圖 5 不同處理方式的藍莓品質(zhì)變化PCA得分圖（A）、載荷圖（B）、聚類分析HCA樹狀圖（C）和OPLS-DA分析S-Plot圖（D）Fig.5 Quality changes of blueberries with different processing methods. PCA score graph (A), loading graph (B), cluster analysis HCA dendrogram (C) and OPLS-DA analysis S-Plot graph (D)

3 討論

影響藍莓在貯藏過程中品質(zhì)下降的關鍵因素除機械損傷以外，環(huán)境貯藏條件也十分重要，目前大多數(shù)保鮮方法是在低溫貯藏的基礎上進行的改進與發(fā)展。Alsmairat等[32]利用不同比例濃度的O2和CO2對9個品種的藍莓進行了8周的低溫（0 ℃）貯藏實驗，結(jié)果表明隨著CO2濃度的增加，藍莓果實的品質(zhì)得到了顯著提升。Giuggioli等[33]研究發(fā)現(xiàn)淀粉薄膜配合自發(fā)氣調(diào)包裝（MAP）共同使用有助于控制藍莓果實收獲后理化性質(zhì)的變化，而且還可以提升食品包裝行業(yè)的環(huán)境可持續(xù)性。

本研究表明，微環(huán)境氣體調(diào)控處理能夠使‘萊克西’藍莓果實貯藏期間的品質(zhì)特性和揮發(fā)性成分發(fā)生改變。從感官效果上來看，微環(huán)境氣調(diào)處理組的藍莓果實均要優(yōu)于對照組，且mMAP3的腐爛率為四組中最低，果霜覆蓋指數(shù)最高，感官效果維持狀態(tài)最佳，說明微環(huán)境氣調(diào)處理能夠創(chuàng)造不利于果實霉變微生物繁殖的外部條件，達到抑制霉變果發(fā)生的效果，提高果實感官品質(zhì)。在維持果實營養(yǎng)品質(zhì)和生理品質(zhì)方面，微環(huán)境氣調(diào)處理在藍莓整個貯藏過程中，能有效控制果實自身的營養(yǎng)品質(zhì)和生理品質(zhì)的變化程度。穩(wěn)定的微環(huán)境氣調(diào)貯藏條件能有效地使可溶性固形物含量、可滴定酸含量、VC含量、花色苷含量和硬度較CK組有所上升，在最大限度維持果實生命活力的基礎上，降低果實自身的生理活動，減少自身損耗，從而達到維持自身營養(yǎng)品質(zhì)和延長貯藏期的目的。杜方等[34]用低溫方法貯藏藍莓，發(fā)現(xiàn)冷藏過程可延緩VC、可滴定酸含量的下降，花色苷的含量在貯藏30 d內(nèi)可延緩其下降，但是從45 d后花色苷含量下降，到60 d時下降幅度增大，而本研究中花色苷含量變化較為穩(wěn)定，這表明微環(huán)境氣體調(diào)控結(jié)合低溫貯藏相比單獨使用低溫貯藏能夠?qū)ㄉ蘸科鸬礁玫木S持作用。Yan等[35]對“園籃”藍莓進行0~60 d的0 ℃低溫貯藏實驗及0~8 d的25 ℃常溫貨架實驗，結(jié)果表明隨著時間的增加，冷藏可以有效地維持藍莓的硬度、酸度以及可溶性固形物含量，對藍莓揮發(fā)性成分方面的影響表現(xiàn)為乙酸乙酯含量波動較大，萜類化合物含量迅速下降。本文研究藍莓果實揮發(fā)性成分變化發(fā)現(xiàn)，醛類物質(zhì)和萜類物質(zhì)為藍莓貯藏期內(nèi)產(chǎn)生的主要揮發(fā)性成分。在貯藏期間藍莓的醛類物質(zhì)含量呈現(xiàn)出先降低后上升的趨勢，萜類物質(zhì)則呈現(xiàn)與醛類物質(zhì)相反的趨勢，微環(huán)境氣調(diào)對醛類物質(zhì)和酮類物質(zhì)有抑制生成的作用，對萜類物質(zhì)、醇類物質(zhì)和酯類物質(zhì)有促進生成的作用。

4 結(jié)論

利用冰溫技術結(jié)合微氣調(diào)環(huán)境貯藏能夠延緩藍莓果實在貯藏期的品質(zhì)下降，箱內(nèi)O2含量維持在6.1%~13.4%，CO2含量維持在8.8%~14.8%的mMAP3處理組對藍莓品質(zhì)維持效果最佳，且能夠起到抑制醛類物質(zhì)生成以及促進萜類物質(zhì)生成的效果，能夠延長藍莓貯藏期至80 d，說明較高含量的CO2氣體環(huán)境對藍莓貯藏具有積極作用。