劉歡,趙焓羽,周飄飄,付善連,鄧美琳,彭欣莉
(1.吉林工程技術師范學院食品工程學院,吉林 長春 130052;2.吉林省山葡萄資源開發創新團隊,吉林 長春 130052)
萵筍(Lactuca sativa L.var.angustanaIrish.),又稱萵苣,菊科萵苣屬萵苣種,莖部形成具有肉質嫩莖特點的變種,一、二年生草本植物。地上莖可供食用,莖皮白綠色,莖肉質脆嫩,幼嫩莖翠綠,成熟后轉變成白綠色。主要食用肉質嫩莖,可生食、涼拌、炒食、干制或腌漬,但萵筍外皮較厚,需要去皮處理后才能食用,所以萵筍適合進行鮮切加工[1]。然而鮮切加工會使萵筍組織結構被破壞,汁液外滲,呼吸作用增強,乙烯大量生成,從而導致微生物滋生,營養成分減少,硬度和脆度下降,酶促褐變加劇,鮮切萵筍感官品質和食用價值大大降低[2-3]。因此,探究一種安全、有效和價格低廉的鮮切萵筍綜合保鮮技術,不僅可以降低病原微生物污染引起疾病的風險,而且能夠延緩衰老、延長保鮮期、提高鮮切萵筍的商品價值[4-5]。
鮮切果蔬的保鮮方法主要有物理、化學和生物處理方法以及包裝等。物理方法因其具有操作簡單、綠色、安全等優點受到人們廣泛關注和認可。1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一種非常有效的乙烯受體抑制劑,通過阻止乙烯與其受體結合,致使乙烯信號傳導受阻,從而抑制果實的生理生化反應,延緩呼吸高峰出現、果實衰老和延長保鮮期[6-7]。Massolo等[8]研究發現乙烯促進葉菜類果實成熟和衰老,而1-MCP可以抑制乙烯生成,達到延緩呼吸代謝、緩解葉綠素降解和表面變黃、抑制細菌和酵母菌數量生長的作用,但1-MCP對多酚氧化酶、酚、糖、酸度和抗壞血酸無明顯影響。Al Ubeed等[9]研究硫化氫和1-MCP熏蒸處理葉菜類蔬菜發現,兩者對葉菜類均有降低葉綠素損失、減緩呼吸代謝和內源乙烯生成的作用,其中用10 μL/L 1-MCP熏蒸處理保鮮效果優于硫化氫。
短波紫外線(short-wave ultraviolet light,UV-C)波長介于200 nm~280 nm,是一種無化學污染的物理保鮮方法[10]。研究表明,UV-C可以有效抑制微生物生長繁殖,還會誘導鮮切果蔬產生酚類等具有抗氧化作用的生物活性物質,能有效延緩果蔬品質下降,延長貨架期[11-12]。張娜等[13]研究發現,西蘭花經UV-C處理后,其表面的微生物生長受到抑制,可延緩花球腐爛,減少VC在貯藏中的損失。
真空包裝(vacuum packing,VP)是一種靜態的低壓貯藏形式,其成本低、安全性高,主要通過減少鮮切果蔬的呼吸作用和蒸騰作用,從而延緩果蔬的成熟和衰老,達到保鮮的目的[14-15]。王羽等[16]研究表明尼龍/聚乙烯組鮮切萵筍貯藏期達12 d,而不加包裝的對照組只有 4d,聚酰胺/聚乙烯(polyamide/polyethylene,PA/PE)復合膜結合真空包裝可明顯延長其貯藏期。
大量研究表明,短波紫外線、保鮮劑和真空包裝均是較安全、有效和廉價的常用保鮮方法,將兩種或兩種以上組合可增強鮮切果蔬的保鮮效果[17-18]。張志敏等[19]研究表明,1-MCP和UV-C復合處理法對刺梨采后保鮮效果最好,抑制果實呼吸強度及多酚氧化酶活力,減少丙二醛含量,推遲呼吸高峰出現,提高超氧化物歧化酶活力,延長保鮮期。Collazo等[20]研究UV-C、過氧乙酸和氣調包裝相結合保鮮方法對鮮切萵苣和菠菜抑菌效果的影響,發現過氧乙酸結合低劑量UVC和氣調包裝可以提高鮮切萵苣和菠菜保鮮期和降低交叉污染風險。
因此,本研究采用1-MCP和短波紫外線照射處理結合真空包裝方法保鮮鮮切萵筍,探究3種保鮮方法協同作用機理,以期解決萵筍鮮切后品質劣變問題,并為鮮切萵筍綜合保鮮技術開發提供理論參考。
1.1.1 材料
萵筍:采摘于吉林省長春市蔬菜種植基地,摘選新鮮、無機械傷、無病蟲害的萵筍,采摘后立即于4℃冷藏,24 h內處理。
1.1.2 試劑
1-MCP:西安北農華農作物保護有限公司;三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、2,6-二氯酚靛酚、碳酸氫鈉、抗壞血酸:國藥集團化學試劑有限公司;草酸、乙二胺四乙酸、乙酸:天津市科密歐化學試劑有限公司;平板計數瓊脂培養基(plate count agar,PCA)、營養瓊脂培養基(nutrient agar,NA):生工生物工程(上海)股份有限公司;沒食子酸標準品、葡萄糖標準品:德國Dr.Ehrenstorfer公司;以上化學試劑均為分析純。
PHS-3E雷磁pH計:上海儀電科學儀器股份有限公司;SW-CJ-1F單人雙面凈化工作臺:蘇州凈化設備有限公司;MP51001電子分析天平:上海舜宇恒平科學儀器有限公司;BJ-2CD超凈工作臺:上海博迅實業有限公司;DZQ-600L型多功能真空氣調包裝機:華聯機械集團有限公司;H1850R型臺式高速冷凍離心機:湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司;CT3型質構分析儀:美國博勒飛公司;UV-2600型紫外可見分光光度計:日本島津公司。
1.3.1 鮮切萵筍的保鮮處理
參照Chen等[21]的試驗方法。將新鮮的萵筍用不銹鋼刀去皮,然后切分成大小約為3.0 cm×2.0 cm×0.5 cm的萵筍片,每次取100 g~120 g樣品,裝入玻璃干燥器中,將1-MCP用純凈水浸濕后放入玻璃干燥器中,同時將玻璃干燥器置于凈化工作臺短波紫外殺菌燈管(UV-C照射源)正下方15 cm處照射處理1 h,處理后樣品用無菌包裝袋進行真空包裝。每個處理組3次重復,在4℃貯藏過程中,每2 d照相和取樣1次,進行相應指標的測定,當單一試驗組出現50%以上褐變或腐爛或異味時,即終止貯藏。具體各處理試驗組見表1。

表1 不同保鮮處理試驗組Table 1 Groups of different fresh-keeping treatment
1.3.2 菌落總數測定
菌落總數參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》的方法測定。
1.3.3 失重率測定
參照Meng等[22]的試驗方法測定失重率。失重率采用稱重法測定,失重率按下面公式進行計算。

1.3.4 硬度和脆性測定
采用CT3質構分析儀測定硬度和脆度。選用TA-44型探頭,選取測試參數:預壓速度2.0 mm/s、下壓速度0.5 mm/s和壓后上行速度0.5 mm/s,觸發點負載為0.05 N,探頭測試距離4.0 mm。質地剖面分析(texture profile analysis,TPA)函數曲線,第一壓縮周期中最高峰處力值為硬度,硬度之前出現的較小峰值為脆性,單位為N。
1.3.5 總酚含量測定
參照福林酚法稍做修改測定總酚含量[23]。樣品處理后,在波長765 nm下測其吸光度。采用沒食子酸標準品建立標準曲線(y=1.557 9x-0.064 7,R2=0.999 4,y 為總酚濃度,x為吸光度),總酚含量單位為mg/100 g,結果以鮮重質量計。
1.3.6 總糖含量測定
采用蒽酮-硫酸法測定總糖,樣品處理后,在波長620nm下測定吸光度。采用葡萄糖標準品建立標準曲線(y=0.126 5x-0.001 8,R2=0.991 6,y 為總糖濃度,x為吸光度),總糖含量單位為mg/g,結果以鮮重質量計。
1.3.7 丙二醛含量測定
丙二醛(malondialdehyde,MDA)參照喬永祥等[24]的試驗方法測定。樣品處理后,取上清液分別測定450、532、600 nm處的吸光度,MDA含量單位為μmol/g,結果以鮮重質量計。
1.3.8 酶活力測定
分別取2 g樣品低溫研磨,測定樣品酶活力。過氧化物酶活力(peroxidase,POD)和多酚氧化酶(polyphenoloxidase,PPO)參照Fan等[25]試驗方法測定。POD酶活力以每分鐘OD變化值(ΔA470/g·min)表示酶活力大小,每分鐘OD值變化0.01作為1個POD活力單位(U)表示。PPO以每分鐘OD變化值(ΔA420/g·min)表示酶活力大小,每分鐘OD值變化0.01作為1個PPO活力單位(U)表示。
采用OriginPro 2021作圖。采用SPSS19.0軟件進行試驗數據分析(ANOVA),Duncan’s新復極差法進行分析,檢驗其差異顯著性。
不同處理對鮮切萵筍外觀品質的影響見圖1。

圖1 不同處理對鮮切萵筍外觀品質的影響Fig.1 Effects of different treatment on appearance of fresh-cut asparagus lettuce
由圖1可知,在貯藏期間不同處理鮮切萵筍顏色變化差異明顯,貯藏2 d時,1-MCP和UV處理顏色變為黃綠色,VP和UV+VP處理變為淺綠色,1-MCP+VP和1-MCP+UV+VP處理顏色變化不明顯;貯藏4 d時UV處理顏色大部分出現褐色,1-MCP處理顏色變褐色,VP、UV+VP、1-MCP+VP 和 1-MCP+UV+VP 處理綠色變淡。萵筍經鮮切后表面組織暴露,未經過真空包裝處理鮮切萵筍與O2接觸迅速發生褐變,而真空包裝具有隔絕氧氣作用,可以明顯減緩鮮切萵筍發生氧化褐變速率,這與王羽等[5,16]研究保鮮膜對鮮切萵筍感官評價結果一致。真空包裝結合試驗組UV+VP、1-MCP+VP和1-MCP+UV+VP顏色變化明顯慢于單一試驗組,說明不同保鮮處理與真空包裝結合具有協同延緩顏色變化作用,有效減緩外觀品質下降。貯藏6 d時,UV和1-MCP處理顏色變為褐色并出現干縮現象,1-MCP處理有腐爛斑點,VP處理未發生褐變但大部分變為白色,UV+VP和1-MCP+VP處理均變為黃綠色并有白色出現,1-MCP+UV+VP處理綠色變淺。貯藏8 d時,UV處理出現腐爛浸漬,1-MCP處理腐爛現象加劇,VP處理出現腐爛斑點,其它處理無腐爛現象;從顏色外觀看,1-MCP+UV+VP處理顏色仍無明顯變化,其它處理顏色品質均有不同程度下降。研究表明UV具有滅菌或抑制微生物生長繁殖作用,而UV和1-MCP均會抑制乙烯受體復合物形成,抑制或延緩果蔬發生理生化變化,兩者協同作用將會有效抑制乙烯合成,從而減緩果蔬顏色的變化[18]。萵筍經鮮切后失去保護層,生理代謝作用加劇,葉綠素逐漸被降解,微生物侵入后生長繁殖,導致貯藏后期出現腐爛變質,但組合試驗組葉綠素降解和腐爛變質明顯被抑制。貯藏結束時,1-MCP+UV+VP處理外觀品質最佳,說明各處理組合協同作用可有效抑制鮮切萵筍外觀品質下降。
不同處理對鮮切萵筍菌落總數和失重率的影響見圖2和圖3。

圖2 不同處理對鮮切萵筍菌落總數的影響Fig.2 Effects of different treatment on total bacterial of fresh-cut asparagus lettuce

圖3 不同處理對鮮切萵筍失重率的影響Fig.3 Effects of different treatment on weight loss of fresh-cut asparagus lettuce
由圖2可知,在貯藏期間,鮮切萵筍菌落總數逐漸增加;貯藏4 d時,組合試驗組菌落總數明顯低于單一試驗組,UV和1-MCP菌落總數均超過107CFU/g;1-MCP+UV+VP與UV+VP和1-MCP+VP組合試驗組差異顯著(P<0.05),1-MCP+UV+VP處理比其它兩個組合試驗組菌落總數降低了32%;貯藏6 d時,1-MCP+UV+VP處理菌落總數仍顯著低于其它處理組(P<0.05)。萵筍鮮切后,未真空包裝處理給微生物提供充足O2和水分等生長繁殖的條件,微生物生長繁殖速率較快;UV照射鮮切果蔬可破壞微生物DNA從而殺死微生物,但單一處理效果并不明顯,1-MCP+UV+VP處理組合協同作用才能達到顯著的保鮮效果。
果蔬經鮮切后失去保護,蒸騰作用使組織水分迅速流失,失重率則是衡量水分流失情況的重要指標。由圖3可知,貯藏6 d時,真空包裝處理試驗組失重率顯著低于未真空包裝處理試驗組(P<0.05),1-MCP處理顯著低于UV處理(P<0.05),VP、1-MCP+UV+VP、UV+VP和1-MCP+VP處理失重率之間差異不顯著(P>0.05),組合試驗組失重率均低于0.2%;貯藏8 d時,未真空處理試驗組失重率依舊迅速上升,真空包裝試驗組失重率上升趨勢變大。貯藏前期,真空包裝阻隔鮮切萵筍水分流失,同時1-MCP處理抑制鮮切萵筍生理代謝作用,進一步減緩蒸騰作用引起水分流失,所以組合試驗組失重率變化不明顯。貯藏后期,真空包裝阻隔性降低以及呼吸作用和微生物大量生長繁殖導致營養成分被消耗,使真空包裝試驗組鮮切萵筍質量損失迅速增加,失重率上升趨勢加劇。由此可知,真空包裝結合其它保鮮處理對防止鮮切萵筍質量減少效果最佳。
不同處理對鮮切萵筍硬度和脆性的影響見圖4和圖5。

圖4 不同處理對鮮切萵筍硬度的影響Fig.4 Effects of different treatment on hardness of fresh-cut asparagus lettuce

圖5 不同處理對鮮切萵筍脆性的影響Fig.5 Effects of different treatment on fracturability of fresh-cut asparagus lettuce
硬度和脆性是衡量鮮切萵筍口感品質的重要指標,鮮切果蔬貯藏過程中因水分流失、衰老和腐爛等導致硬度和脆性下降,從而使鮮切萵筍的食用口感品質變差[26]。由圖4可知,貯藏過程中,鮮切萵筍硬度迅速下降。貯藏6 d~8 d時,單一試驗組硬度顯著低于組合試驗組(P<0.05);單一試驗組VP顯著高于1-MCP和UV處理(P<0.05);組合試驗組1-MCP+UV+VP顯著高于UV+VP和1-MCP+VP處理(P<0.05),1-MCP+UV+VP處理硬度是單一處理組的1.5倍左右。研究表明1-MCP、UV和VP處理都有不同程度抑制衰老、腐爛和水分流失等引起硬度下降的作用[16,19]。本研究發現與組合試驗組相比,單一試驗組對抑制鮮切萵筍硬度下降效果不明顯;而1-MCP+UV+VP組合協同作用可以明顯減緩鮮切萵筍硬度下降速率,抑制鮮切萵筍軟化腐敗。
由圖5可知,貯藏過程中鮮切萵筍脆性驟然下降直至達到0。貯藏4 d時,組合試驗組脆性顯著高于單一試驗組(P<0.05);1-MCP+UV+VP處理的脆性顯著高于 UV+VP和 1-MCP+VP處理(P<0.05),1-MCP+UV+VP處理是單一試驗組1-MCP和UV的2.8倍左右。貯藏6 d和8 d時,鮮切萵筍脆性降至0,失去食用價值。脆性是評價萵筍口感的重要指標,水分流失、微生物生長繁殖以及木質化等都是導致鮮切萵筍脆性下降的因素,1-MCP、UV、VP處理可以有效抑制這些因素發生,并且各處理組合協同作用對延緩鮮切萵筍脆性下降明顯優于單一處理。
不同處理對鮮切萵筍總糖和總酚含量的影響見圖6和圖7。

圖6 不同處理對鮮切萵筍總糖含量的影響Fig.6 Effects of different treatment on total sugars content of fresh-cut asparagus lettuce

圖7 不同處理對鮮切萵筍總酚含量的影響Fig.7 Effects of different treatment on total phenol content of fresh-cut asparagus lettuce
果蔬采收后,隨著貯藏時間延長,總糖被逐漸轉化為能量、水和二氧化碳,使采后果蔬營養價值下降。由圖6可知,貯藏過程中,鮮切萵筍總糖含量迅速下降。貯藏4 d時,單一試驗組總糖含量顯著低于組合試驗組(P<0.05);單一試驗組 VP、1-MCP和 UV 處理之間差異不顯著(P>0.05);組合試驗組1-MCP+UV+VP處理總糖含量顯著高于UV+VP和1-MCP+VP處理(P<0.05)。貯藏8 d時,組合試驗組總糖含量仍顯著高于單一試驗組(P<0.05),1-MCP+UV+VP處理總糖含量最高,是單一試驗組的1.4倍左右。與組合試驗處理相比,VP、1-MCP和UV單一試驗組對鮮切萵筍延緩總糖含量降低不明顯,這與Pristijono等[18]的研究結果一致,1-MCP和UV單一處理果蔬對糖含量變化影響不明顯。組合試驗組1-MCP+UV+VP處理減緩總糖含量下降效果非常明顯,說明各處理組合具有協同抑制呼吸作用,減少糖消耗的效果。
酶促褐變的速率與鮮切果蔬組織內PPO活力和接觸空氣中氧氣濃度相關,此外還取決于組織中酚類物質的含量[15]。由圖7可知,貯藏過程中,鮮切萵筍總酚含量下降。貯藏4 d時,單一試驗組總酚含量顯著低于組合試驗組(P<0.05);單一試驗組 VP、1-MCP 和UV處理之間差異不顯著(P>0.05);組合試驗組1-MCP+UV+VP處理總酚含量顯著高于UV+VP(P<0.05)。貯藏8 d時,組合試驗組總酚含量仍顯著高于單一試驗組(P<0.05),1-MCP+UV+VP 處理總酚含量最高,是單一試驗組的2.1倍左右。與組合試驗組相比,單一試驗鮮切萵筍總酚含量下降速率較快,說明1-MCP、UV和VP不能有效抑制鮮切萵筍酚類物質氧化;而各處理組合對抑制酚類物質氧化褐變具有協同增效作用,尤其是1-MCP+UV+VP處理抑制效果最好。
不同處理對鮮切萵筍MDA含量的影響見圖8。

圖8 不同處理對鮮切萵筍MDA含量的影響Fig.8 Effects of different treatment on MDA content of fresh-cut asparagus lettuce
MDA是細胞膜過氧化產物之一,是反映細胞膜損傷的重要指標。由圖8可知,貯藏過程中,MDA含量逐漸增加。貯藏4 d時,單一試驗組UV和VP MDA含量顯著高于組合試驗組(P<0.05),單一試驗組VP和UV處理之間差異不顯著(P>0.05);組合試驗組UV+VP和1-MCP+VP處理MDA含量之間差異不顯著(P>0.05)。貯藏8 d時,各處理之間MDA含量差距增大,組合試驗組MDA含量顯著低于單一試驗組(P<0.05),組合試驗組之間差異不顯著(P>0.05),但1-MCP+UV+VP處理MDA含量最低。與組合試驗組相比,單一試驗組處理的鮮切萵筍MDA含量較高,說明其保護細胞膜損傷以及延緩細胞衰老的效果不明顯,而組合試驗組協同作用對減緩細胞膜損傷作用顯著[19],1-MCP+UV+VP處理保護作用最佳。
不同處理對鮮切萵筍POD和PPO活力的影響見圖9和圖10。

圖9 不同處理對鮮切萵筍POD活力的影響Fig.9 Effects of different treatment on POD activity of fresh-cut asparagus lettuce

圖10 不同處理對鮮切萵筍PPO活力的影響Fig.10 Effects of different treatment on PPO activity of fresh-cut asparagus lettuce
POD與呼吸作用、光合作用及酚類物質的氧化等相關,能夠引起酶促褐變。由圖9可知,貯藏過程中,POD活力逐漸增加。貯藏4 d時,單一試驗組POD活力顯著高于組合試驗組(P<0.05),單一試驗組VP與1-MCP和UV處理之間差異顯著(P<0.05);組合試驗組1-MCP+UV+VP與UV+VP和1-MCP+VP處理POD活力之間差異顯著(P<0.05)。貯藏8 d時,組合試驗組顯著低于單一試驗組(P<0.05),組合試驗組1-MCP+UV+VP處理POD活力的在各處理中最低(P<0.05)。與組合試驗組相比,單一試驗組處理的鮮切萵筍POD活力較高,說明其單一處理抑制POD活力效果不明顯;而組合試驗組協同作用對抑制POD活力增加,1-MCP+UV+VP處理減緩酶促褐變作用最顯著。
PPO與POD在果蔬組織內作用相似,是參與酶促褐變反應相關酶,其活力影響鮮切果蔬品質。由圖10可知,貯藏過程中,PPO活力逐漸增加。貯藏4 d時,單一試驗組PPO活力顯著高于組合試驗組1-MCP+UV+VP(P<0.05);單一試驗組 1-MCP 與 UV 處理、單一試驗組VP與組合試驗UV+VP之間分別差異不顯著(P>0.05);組合試驗組1-MCP+UV+VP和1-MCP+VP處理PPO活力顯著低于其它處理(P<0.05)。貯藏8 d時,組合試驗組1-MCP+UV+VP處理PPO活力仍顯著低于其它處理(P<0.05)。真空包裝組PPO活力顯著低于未真空包裝組,可能是包裝膜阻隔了鮮切萵筍組織與氧氣接觸,從而抑制酶促褐變[16]。與組合試驗組相比,單一試驗組處理的鮮切萵筍PPO活力較高,說明其單一處理抑制PPO活力效果不明顯;而組合試驗組協同作用對抑制PPO活力增加效果明顯[19],1-MCP+UV+VP處理減緩酶促褐變作用最顯著。
鮮切果蔬外觀、失重率、硬度和脆性是影響消費者可接受度的重要指標。鮮切處理會影響果蔬品質變化,這可能是由呼吸代謝、細胞膜損傷和較高的氧化率引起的[15-16]。在本研究中,萵筍鮮切后,導致組織結構、細胞膜和酶系統嚴重受損,單一處理1-MCP和UV表面褐變嚴重,硬度和脆性顯著下降,糖類和酚類物質大量消耗,MDA、PPO和POD因氧化應激而迅速升高,導致褐變反應加劇。大量研究表明,將1-MCP、UV和VP中兩種或兩種以上組合可以減緩鮮切果蔬組織結構、細胞膜和酶系統的受損,從而提高鮮切果蔬的保鮮期[17-19]。本研究表明1-MCP+UV+VP組合試驗組處理可以減緩鮮切萵筍變色,更好地抑制細胞壁的解聚和微生物的生長繁殖,使硬度和脆性下降變緩,鮮切萵筍的感官和衛生品質顯著提高。文獻[23]報道糖類和酚類是蔬菜主要抗氧化劑,其含量越高應對外界損傷抗性越強。本研究發現,1-MCP+UV+VP組合試驗組處理顯著抑制糖類和酚類物質消耗,提高鮮切萵筍抗性,從而延緩MDA積累以及抑制POD和PPO活力。
綜上所述,組合試驗組對鮮切萵筍保鮮效果明顯優于單一試驗組。1-MCP+UV+VP處理效果最佳,延緩鮮切萵筍變色、萎蔫、軟化、腐敗和衰老,提高鮮切萵筍保鮮期,其在貯藏結束時鮮切萵筍仍能保持淺綠色和無腐爛斑點。