高氧處理對鮮切蘋果貯藏特性的影響

孟一，孟祥宇，張玉華*，陳東杰，孫崇德

1. 國家農產品現代物流工程技術研究中心（濟南 250103）；2. 山東商業職業技術學院山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室（濟南 250103）；3. 山東省單縣市場監督管理局（單縣 274300）；4. 浙江大學園藝產品冷鏈物流工藝與裝備國家地方聯合工程實驗室（杭州 310058）

鮮切果蔬具有自然、新鮮、營養、方便等特點，越來越受到消費者青睞。隨著生活水平的提高和生活節奏的加快，鮮切果蔬的需求不斷增加，推動鮮切產業的迅速發展。然而，相較于完整的新鮮果蔬，鮮切產品因去皮、切分、清洗等加工處理，導致其代謝旺盛、衰老加速、營養損失、組織變色、風味下降和微生物侵染等，因而感官品質下降，貨架期縮短，安全性受到影響，這些問題在很大程度上限制了鮮切產品的推廣和鮮切產業發展。因此，研發安全、簡便、有效的鮮切果蔬保鮮技術是迫切需要解決的重要課題。

高氧處理（21%～100% O2）是近年來得到發展的新型果蔬保鮮技術。1996年Day[1]首次將高氧技術應用于果蔬保鮮，此后開展的相關研究發現經高氧處理的果蔬，微生物生長受到抑制[2]，呼吸作用降低，乙烯合成減少[3-4]，組織褐變減緩[5-6]。高氧處理還可一定程度上避免傳統氣調低O2、高CO2對果蔬的傷害，減少乙醛、乙醇等異味物質生成[7]。果蔬高氧處理方法包括高氧氣調貯藏和高氧短時預處理，其中對高氧氣調貯藏的研究較為廣泛，在杏、草莓、桑葚、番茄、龍眼、去核長棗等果蔬保鮮中取得較好效果。高氧短時預處理是先將果蔬進行高濃度氧氣短時間處理，在非高氧環境中貯藏。與高氧氣調貯藏相比，高氧短時預處理操作更簡便，實用性更強[8]。對鮮切果蔬而言，高氧短時預處理可以在切分前或切分后進行，李琪[9]將蘋果切分后用100% O2分別處理2，4和6 h，真空包裝后于0 ℃下貯藏，結果表明100% O2處理4 h后可以顯著抑制鮮切蘋果褐變、VC下降、丙二醛（malondialdehyde，MDA）積累及菌落總數增加。Liu等[10]將完整馬鈴薯分別于21%，60%和80% O2中處理20 min，去皮、切塊后在4 ℃下保存8 d。結果表明，80% O2預處理20 min通過抑制多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性和MDA積累，維持細胞完整性，具有明顯的抗褐變作用。

高氧短時預處理對鮮切果蔬貯藏品質的影響缺少系統研究。試驗分別在蘋果鮮切加工前后進行短時高氧處理，貯藏期間定期測定生理指標與品質指標，旨在探索高氧處理在鮮切蘋果保鮮中應用的可能性，為高氧處理技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富士蘋果（購于山東省煙臺市，于0～1 ℃下預冷，選取大小、成熟度一致，無腐爛、擠壓傷和病蟲害的蘋果備用）。

鄰苯二酚、三氯乙酸、愈創木酚、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮（均為分析純，天津市大茂化學試劑廠）。

所用的樂扣盒、果蔬保鮮盒、保鮮膜均為食品級聚乙烯材料。

1.2 儀器與設備

T9型紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；D-78532型高速冷凍離心機（德國Hettich科學儀器公司）；DK-4100型便攜式頂空氣體分析儀（丹麥PBI公司）；ATAGO型糖度計（日本ATAGO株式會社）。

1.3 試驗方法

1.3.1 切分前高氧處理方法

將完整蘋果置于樂扣盒中，盒內充入O2，用氣體分析儀測定盒內O2體積分數，每天補充O2，使其保持較為恒定的體積分數，于0～1 ℃下處理一定時間，對照組用空氣代替（表1）。高氧處理后，將蘋果清洗、去皮，切分為均勻的塊狀。置于果蔬保鮮盒內，用保鮮膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相對濕度下貯藏，每3 d取樣檢測。

表1 切分前高氧處理分組

1.3.2 切分后高氧處理方法

將蘋果清洗、去皮，切分為均勻的塊狀。置于果蔬保鮮盒內，將保鮮盒置于樂扣盒中，樂扣盒封蓋、充氧。用氣體分析儀測定盒內O2體積分數，使O2體積分數始終保持在95%～100%（V/V），于0～1 ℃下分別處理12，24和36 h，以空氣處理組為對照。處理結束后，取出保鮮盒，用保鮮膜封口，于0～1 ℃，90%～95%相對濕度下貯藏，每3 d取樣檢測。

1.3.3 呼吸速率測定方法

稱取500 g鮮切蘋果，置于5 L磨口試劑瓶中，密封1 h后，用氣體分析儀測定瓶中的CO2濃度[20]，以單位時間單位質量鮮切蘋果釋放CO2的量表示呼吸速率，單位為mg/（g·h）。

1.3.4 褐變度測定方法

取10 g樣品，加入90 mL冷卻蒸餾水，混合勻漿，于0 ℃、5 000 r/min下離心20 min，取上清液于室溫下測定410 nm處的吸光度（A410nm）[11]，結果以10A410nm表示。

1.3.5 PPO活性測定方法

采用鄰苯二酚法，參考曹健康等[12]的方法測定。

1.3.6 POD活性測定方法

采用愈創木酚法，參考曹健康等[12]的方法測定。

1.3.7 MDA含量測定方法

采用硫代巴比妥酸法，參考曹健康等[12]的方法測定。

1.3.8 感官評價方法

由10名品評員分別對鮮切蘋果的外觀形態、色澤、滋氣味和腐爛程度進行打分，評分標準如表2所示。結果用4個指標的平均值之和表示。

表2 鮮切蘋果感官評分標準

1.3.9 SSC測定方法

采用折光法，利用手持式糖度計進行測定。

1.3.10 數據處理

2 結果與分析

2.1 高氧處理對鮮切蘋果呼吸作用的影響

切分前、后高氧處理鮮切蘋果呼吸速率的變化分別如圖1所示。2種方法處理的鮮切蘋果在貯藏過程中呼吸速率變化趨勢一致，開始時呼吸速率不斷升高，對照組第9天時達最高值，高氧處理組第12天達最高值，且呼吸峰值低于對照組，而后呼吸速率逐漸降低，高氧處理組間呼吸速率無顯著差異，表明高氧處理使鮮切蘋果的呼吸高峰延遲，呼吸速率降低。Lu等[13]采用純氧短期前處理蘋果，加工成的蘋果片在低氧貯藏期間，呼吸速率顯著低于對照，表明高氧短期前處理對呼吸速率產生后續抑制作用。關于高氧對呼吸作用的抑制機理，學者們有不同觀點，有認為高氧抑制三羧酸循環中檸檬酸向酮戊二酸的轉化[14]；有認為高氧抑制琥珀酸向延胡索酸的轉化[15]；還有認為O2濃度超過呼吸鏈末端氧化酶飽和濃度時，O2對呼吸速率起負反饋抑制[16]。總之，高氧對果蔬呼吸作用的抑制是由于其抑制三羧酸循環中某些酶的活性。

圖1 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間呼吸速率變化

2.2 高氧處理對鮮切蘋果褐變度的影響

鮮切加工過程破壞果蔬細胞膜，打破酶與底物區域化分布的平衡狀態，使得酶被釋放并聚集在切片表面[17]，同時切分使得植物體產生較多次生代謝物[18]和活性氧[19]。因此，鮮切果蔬極易發生酶促褐變。高氧處理鮮切蘋果貯藏過程中褐變度變化如圖2所示。各處理組褐變度隨貯藏時間延長而增加，貯藏后期增幅較前期大。貯藏后期高氧處理組褐變度明顯低于對照組（p＜0.05），切分前95%～100% O2處理14 d與切分后95%～100% O2處理組24 h抑制褐變效果較顯著。

圖2 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間褐變度變化

2.3 高氧處理對鮮切蘋果PPO活性的影響

貯藏期間，鮮切蘋果PPO活性呈先上升后下降趨勢。貯藏前期，高氧處理組與對照組PPO活性差異不顯著。貯藏至第6天后，切分前高氧處理組PPO活性顯著低于對照組（p＜0.05），氧氣體積分數與處理時間對PPO活性影響不顯著。第9天后，切分后高氧處理組PPO活性顯著低于對照組（p＜0.05），且高氧處理組間無顯著差異。正常情況下PPO和酚類底物在果蔬體內呈區域性分布，兩者不會接觸，果蔬組織被切分后，細胞膜破裂，兩者接觸發生相互作用，導致酶促褐變的發生[16]。Deng等[20]認為，高氧處理較好地保持果蔬組織膜的完整性，減少PPO和酚類底物的接觸機會，因而降低褐變程度。

圖3 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間PPO活性變化

2.4 高氧處理對鮮切蘋果POD活性的影響

經高氧處理的鮮切蘋果貯藏期間POD活性變化如圖4所示，呈先上升后下降的變化趨勢。切分前高氧處理組POD活性明顯低于對照組（p＜0.05），O2體積分數與處理時間對酶活性的影響不大。切分后高氧處理組貯藏9 d后POD活性低于對照組（p＜0.05），高氧處理組間無顯著差異。董玉瑋等[21]研究氣調包裝綠蘆筍POD的變化，采用80% O2+20% CO2包裝的綠蘆筍POD活性低于空氣包裝組，且POD基因相對表達水平始終低于空氣包裝組。Li等[22]認為高氧有助于降低果蔬氧化應激作用，進而降低POD活性。

圖4 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間POD活性變化

2.5 高氧處理對鮮切蘋果MDA含量的影響

MDA是細胞膜脂過氧化的產物，其含量與果蔬細胞膜損害和組織衰老程度有關[23]。MDA含量越高，說明細胞膜遭受的破壞越嚴重，果蔬的衰敗程度越高。由圖5可知：各處理組MDA含量隨鮮切蘋果貯藏期延長而增加，高氧處理組MDA含量較對照組低（p＜0.05），說明高氧處理可以抑制鮮切蘋果膜脂過氧化，降低膜的損傷和破壞，起到延緩鮮切蘋果衰老的作用。其中，切分前高氧處理中，95%～100%O2處理14 d組MDA含量最低；切分后高氧處理中，95%～100% O2處理24 h組MDA含量最低。

圖5 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間MDA含量的變化

2.6 高氧處理對鮮切蘋果感官評價的影響

鮮切蘋果貯藏期間其感官評分結果如圖6所示。試驗各組感官評分逐漸下降，高氧處理使感官評分下降緩慢（p＜0.05）。切分前高氧處理組中，95%～100% O2預處理14 d組評分最高。切分后高氧處理組中，前6 d各處理組無顯著差異，此后95%～100% O2預處理24 h組感官評分下降最慢。

圖6 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間感官評分變化

2.7 高氧處理對鮮切蘋果SSC的影響

鮮切蘋果在貯藏期間SSC呈先上升后下降的變化趨勢，如圖7所示。切分前和切分后高氧處理組與對照組間均無顯著差異（p＞0.05），表明高氧處理對鮮切蘋果貯藏期間SSC無顯著影響。

圖7 經高氧處理的鮮切蘋果在貯藏期間SSC變化

3 結論

高氧處理推遲鮮切蘋果的呼吸高峰，降低呼吸速率，抑制褐變，降低PPO與POD活性，抑制膜脂過氧化物MDA積累，減緩感官品質下降。其中，切分前95%～100% O2處理14 d與切分后95%～100% O2處理24 h作用效果最顯著。高氧處理對SSC無顯著影響。高氧處理方法簡單、成本低廉，避免化學保鮮法帶來的安全隱患，是一種綠色、安全、高效的保鮮方法，應用前景廣，試驗結果為高氧處理在鮮切果蔬保鮮中應用提供理論支持。然而，高氧處理的作用機制尚不清楚，適合高氧處理的果蔬品種，氧氣適用濃度范圍及高氧處理的影響因素等相關研究較少。深入探究上述問題，有利于推動高氧處理在鮮切果蔬中的應用。