低溫等離子體對番茄保鮮效果的影響

任潔，董成虎，紀海鵬，邱洪喜，劉寧，朱珊珊，陳國輝，張娜*，梁麗雅*

（1.天津農學院 食品科學與生物工程學院，天津 300392；2.天津市農業科學院 農產品保鮮與加工技術研究所（國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）），農業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.梁山長燦農業開發有限公司，山東 濟寧 272600；4.營口東盛實業有限公司，遼寧 營口 115000；5.山東蒙恩現代農業發展有限公司，山東 聊城 252031；6.新疆新康農業發展有限公司，新疆 烏魯木齊 830022）

番茄（Lycopersicon esculentum），果肉緊實、口感豐富、營養價值高，是人們主要的食用蔬菜之一。番茄中的番茄紅素在預防癌癥、降血脂、治療糖尿病、提高機體免疫力等方面具有積極作用[1-2]。番茄屬于呼吸躍變型果實，在采后貯藏過程中因其含水量高、呼吸作用強烈、機械損傷等問題，極易軟化、腐爛變質，使果實失去商品貯藏價值[3]。因此，開發一種能有效延長番茄貨架期的殺菌保鮮技術尤為重要。

目前，化學保鮮技術在果蔬貯藏中應用較多，但存在殘留量高、比例、劑量難以控制等問題[4]。低溫等離子體技術是近年來新興的物理殺菌技術，主要是通過氣體放電產生活性含氧基團從而起到殺滅微生物的作用[5]，具有綠色無殘留、殺菌效果好、作用時間短等優點。Yi 等[6]發現低溫等離子體處理鮮切芒果，可顯著抑制芒果品質下降，減少酚類物質的氧化，有效延長鮮切芒果貨架期。解夢夢等[7]發現低溫等離子體處理鮮切獼猴桃片的保鮮及殺菌效果最佳。目前，低溫等離子體技術主要應用在獼猴桃、火龍果、桑葚、香蕉、藍莓等果蔬殺菌保鮮中[8-10]。然而，關于低溫等離子體技術對采后番茄貯藏保鮮的研究鮮有報道。

為探究低溫等離子體技術對番茄貯藏保鮮效果的影響，本試驗以番茄為材料，研究在30 kV 和60 kV兩種不同電壓條件下，低溫等離子體處理對番茄各項指標的影響，以期為延長番茄貨架期提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄：市售。挑選顏色均勻、大小一致、無機械損傷的番茄裝入透明防撞防震包裝袋中運至國家農產品保鮮工程技術研究中心；氫氧化鈉（分析純）、三氯乙酸（分析純）：天津市大茂化學試劑廠；酚酞（分析純）：天津市天新精細化工開發中心；甲醇（分析純）、鹽酸（分析純）：天津市風船化學試劑科技有限公司；硫代巴比妥酸（分析純）：天津科豐公司。

1.2 儀器

D-37520 臺式高速冷凍離心機：德國Eppendorf 公司；TU-1810 紫外-可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；3nh 色差儀：廣州瑞豐實驗設備有限公司；PLA-1 糖度計：日本ATAGO 公司；Map Scan CO2/O2氣體分析儀：上海錦川機電技術有限公司；EPOCH2 酶標儀、DHP-2042BS 恒溫培養箱：美國賽默飛世爾科技公司；TAISITE 恒溫水浴鍋：蘇州江東精密儀器有限公司；DDBD-1KW 低溫等離子體發生器：徐州市勝亞臭氧設備制造有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將番茄隨機分為3 組（CK 組、30 kV 處理組、60 kV處理組），每份取（3.0±0.5）kg 番茄，每組10 份。預冷后，分別置于等離子體儀器中處理5 min，每隔7 d 對番茄進行指標測定，重復3 次。

1.3.2 硬度

隨機選取10 個番茄果實，每次在不同位置取3 個點，采用硬度計測量，3 mm 探頭，深度1.5 cm，單位為kg/cm2。

1.3.3 呼吸強度

隨機選取3 個番茄果實，放入帶蓋密封塑料盒中悶氣2 h，用CO2/O2氣體分析儀測定，單位為mg/（kg·h）。

1.3.4 失重率

失重率（S，%）采用稱重法，計算公式如下。

式中：m 為番茄初始質量，g；mn為番茄貯藏第n天時的質量，g。

1.3.5 可溶性固形物

采用PLA-1 糖度計測定，重復3 次，結果用%表示。

1.3.6 可滴定酸

采用曹建康等[11]的方法，重復3 次，結果用%表示。

1.3.7 色差

使用色差儀記錄L*、a*、b* 值，重復測定3 次，取平均值。

1.3.8 總酚

參考曹建康等[11]的方法，結果用μmol/g mF（mF代表鮮重）表示。

1.3.9 丙二醛

（iii）假定群決策問題的決策標準集為U={u1，u2，…，um}，且有標準的權重向量為w=（w1，w2，…，

采用徐冬穎等[12]的方法，結果用nmol/g 表示。

1.3.10 微生物

依照GB 4789.2—2022《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》和GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗霉菌和酵母計數》檢測菌落總數和霉菌數。

1.4 數據處理

所有試驗數據均采用Origin 2021 軟件和SPSS 19.0 分析處理，p＜0.05 為具有顯著性差異。

2 結果與討論

2.1 低溫等離子體處理對番茄硬度的影響

硬度是衡量番茄果實成熟度和商品價值的重要指標。不同強度低溫等離子體對番茄果實硬度的影響見圖1。

圖1 不同強度低溫等離子體對番茄果實硬度的影響Fig.1 Effects of cold plasma of different intensities on the hardness of tomatoes

如圖1 所示，隨著貯藏時間的延長，番茄硬度呈現逐漸下降趨勢，是因為隨著成熟度增加，果膠和纖維素含量降低，加速了果實軟化。在整個貯藏過程中，30 kV和60 kV 處理組始終高于CK 組，到28 d 貯藏結束時，30 kV 和60 kV 處理組硬度分別是CK 組的1.41 倍和1.66 倍。其中，60 kV 處理組硬度最高。結果表明，低溫等離子體處理可以有效延緩番茄果實硬度下降，防止番茄軟化，且60 kV 處理組效果最好。該結果和Zhou等[13]使用低溫等離子體處理鮮切哈密瓜可有效抑制果肉硬度下降的研究結果一致。

2.2 低溫等離子體處理對番茄呼吸強度的影響

呼吸作用是果實采后代謝的重要體現，果實呼吸強度越高，代謝越快，果實保質期越短。不同強度低溫等離子體對番茄果實呼吸強度的影響見圖2。

圖2 不同強度低溫等離子體對番茄果實呼吸強度的影響Fig.2 Effects of different intensities of cold plasma on the respiration intensity of tomatoes

2.3 低溫等離子體處理對番茄可溶性固形物的影響

番茄果實中可溶性固形物是由各類營養素組成，在成熟過程中，水分含量會逐漸下降，而可溶性固形物含量隨之升高。不同強度低溫等離子體對番茄果實可溶性固形物含量的影響見圖3。

圖3 不同強度低溫等離子體對番茄果實可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effects of different intensities of cold plasma on the soluble solids in tomatoes

如圖3 所示，在整個貯藏期間，3 組可溶性固形物含量整體呈現下降趨勢，這可能由于呼吸速率的下降，抑制了可溶性固形物含量的生成。貯藏7 d 起，30 kV 處理組和60 kV 處理組可溶性固形物含量均高于CK組，貯藏結束時，60 kV 處理組＞30 kV 處理組＞CK 組。結果表明，低溫等離子體處理均可維持番茄較高的可溶性固形物含量，且60 kV 處理組效果最好。戴禮兵等[15]也發現了類似結果，采用0.05 mmol/L 的褪黑素浸泡櫻桃番茄20 min 也同樣可以保持番茄較高的可溶性固形物含量。Jia 等[16]發現60 kV 常壓冷等離子體處理番茄呼吸速率低，可溶性固形物含量更豐富，與本研究結果一致。

2.4 低溫等離子體處理對番茄可滴定酸的影響

可滴定酸能反映番茄品質，不同強度低溫等離子體對番茄果實可滴定酸的影響見圖4。

圖4 不同強度低溫等離子體對番茄果實可滴定酸的影響Fig.4 Effects of different intensities of cold plasma on titratable acids in tomatoes

如圖4 所示，整個貯藏期間，番茄持續衰老軟化，對照組可滴定酸含量呈現持續下降的趨勢，兩處理組呈現先升高后降低趨勢。兩處理組7 ～28 d 可滴定酸含量均顯著高于CK 組（p＜0.05）。貯藏結束時，60 kV處理組＞30 kV 處理組＞CK 組，60 kV 處理組可滴定酸含量為0.24%，較初始值僅下降了0.04%。結果表明，低溫等離子體處理均可延緩番茄可滴定酸含量的下降，且60 kV處理組保鮮效果最好。楊英等[17]研究證明在低溫且適宜濃度下（0.8 g/L），用百合鱗莖提取液處理櫻桃番茄同樣可以延緩可滴定酸的下降。然而，Pathak 等[18]和Sarangapani 等[19]發現用低溫等離子體處理藍莓，在整個貯藏期間可滴定酸并沒有顯著變化（p＞0.05），這可能與果實品種及低溫等離子體處理強度有關。

2.5 低溫等離子體處理對番茄失重率的影響

在貯藏過程中，由于蒸騰作用和呼吸作用的持續存在，番茄會發生失水，使得果實出現皺縮，影響番茄貯藏價值，因此，失重率是評價番茄果實營養物質是否流失的重要指標之一。不同強度低溫等離子體對番茄果實失重率的影響見圖5。

圖5 不同強度低溫等離子體對番茄果實失重率的影響Fig.5 Effects of different intensities of cold plasma on the weight loss rate of tomatoes

如圖5 所示，在整個貯藏期間，失重率呈上升趨勢。各組失重率在0～14 d 迅速增加，30 kV 和60 kV 處理組失重率在貯藏期間始終顯著低于CK 組（p＜0.05）。貯藏結束時，60 kV 處理組呈現較低的失重率，可能是由于60 kV 處理組可抑制呼吸強度的升高，減慢蒸騰作用，減少可溶性固形物和可滴定酸的生成，使得失重率降低，利于采后番茄貯藏。結果表明，低溫等離子體技術可以保持果實較低失重率，更利于番茄果實保存，且60 kV 處理組效果最好。Jati 等[20]研究表明，蘆薈凝膠中的多糖成分可以轉化為可食用的薄膜并應用于番茄的表面，該薄膜可作為一種屏障，減少水分的蒸發，防止番茄質量損失。曹笑皇等[21]研究發現，在貯藏前25 d，采用0.1 g/kg Nisin 溶液處理櫻桃番茄，失重率最低。

2.6 低溫等離子體處理對番茄色差的影響

番茄色差用L* 值、a* 值、b* 值表示。L* 值代表明亮度、a* 值代表紅綠、b* 值代表黃藍。色差可以很好地反映番茄外觀品質，不同強度低溫等離子體對番茄果實外觀的影響見圖6。不同強度低溫等離子體對番茄果實色差的影響見表1。

表1 不同強度低溫等離子體對番茄果實色差的影響Table 1 Effects of different intensities of cold plasma on the color difference of tomatoes

圖6 不同強度低溫等離子體對番茄果實外觀的影響Fig.6 Effects of different intensities of cold plasma on the appearance of tomatoes

如圖6 所示，番茄采后7～14 d 3 個處理組沒有明顯的外觀變化，貯藏21 d 時，CK 組番茄表面出現皺縮，30 kV 處理組和60 kV 處理組差別不大，有輕微失水跡象。貯藏28 d 時，CK 組皺縮、腐爛嚴重。

如表1 所示，L* 值隨著貯藏時間的延長，呈現逐漸下降趨勢，30 kV 處理組和60 kV 處理組在整個貯藏期間L* 值始終高于CK 組，貯藏結束時，60 kV 處理組L* 值最高，為22.45，但是各處理之間無顯著差異（p＞0.05）。隨著貯藏時間的延長，兩處理組a* 值呈現逐漸上升趨勢，CK 組先上升后下降，說明番茄逐漸變紅，但是各處理之間無顯著差異（p＞0.05）。b* 值各處理之間無顯著差異（p＞0.05）。可能是由于選取的試驗番茄已經處于全熟狀態，在貯藏期間色差變化并不明顯。結果表明，低溫等離子體處理對番茄L* 值、a* 值、b* 值沒有顯著差異（p＞0.05）。司寶華等[22]發現使用枸杞葉片處理櫻桃番茄，L* 值逐漸下降，其中0.4 g/L 保持番茄色澤效果最好，且0.4 g/L 的a/b 值顏色變化速度最慢。方瓊等[23]使用150 W 強度的低溫等離子體處理金冠蘋果，研究發現低溫等離子體處理可以維持蘋果果皮亮度，且可以延緩蘋果轉黃。

2.7 低溫等離子體處理對番茄總酚含量的影響

總酚含量與抗氧化能力有關。不同強度低溫等離子體對番茄果實總酚含量的影響見圖7。

圖7 不同強度低溫等離子體對番茄果實總酚含量的影響Fig.7 Effects of different intensities of cold plasma on the total phenols in tomatoes

如圖7 所示，在整個貯藏期間，番茄總酚含量在0～7 d 呈現下降趨勢，貯藏14 d 后，3 組總酚含量開始上升，30 kV 處理組和60 kV 處理組顯著高于CK 組（p＜0.05），貯藏結束時，60 kV 處理組＞30 kV 處理組＞CK 組，30 kV 處理組和60 kV 處理組總酚含量分別為60.26 μmol/g mF和64.45 μmol/g mF，較CK 組分別提高了4.8%和12.1%。結果表明，低溫等離子體處理可以促進總酚的積累，且60 kV 處理組效果最好。這與孔得慧等[24]得出的使用LED 藍光和白光照射鮮切番茄可維持較高的總酚含量結果一致。

2.8 低溫等離子體處理對番茄丙二醛的影響

丙二醛反映膜質過氧化程度，不同強度低溫等離子體對番茄果實丙二醛含量的影響見圖8。

圖8 不同強度低溫等離子體對番茄果實丙二醛含量的影響Fig.8 Effects of different intensities of cold plasma on malondialdehyde in tomatoes

如圖8 所示，在整個貯藏期間，CK 組和30 kV 處理組丙二醛含量呈現不斷上升趨勢，60 kV 處理組呈現波動上升趨勢。貯藏14 d 和21 d 時，CK 組均顯著高于30 kV 處理組和60 kV 處理組（p＜0.05）。貯藏結束時，60 kV 處理組丙二醛含量最低，為0.3 nmol/g。結果表明，低溫等離子體處理可以抑制番茄丙二醛含量的增加，且60 kV 抑制效果最好。丙二醛的積累會使細胞膜破壞程度加劇，導致果實腐爛變質。由哲[25]研究的殼聚糖-γ-氨基丁酸復合保鮮液處理也同樣抑制了櫻桃番茄丙二醛的積累。范葉珍等[26]對番茄使用普魯蘭多糖涂膜也得到同樣效果。

2.9 低溫等離子體處理對番茄菌落總數和霉菌的影響

大量研究表明，低溫等離子體中的活性成分具有抑制微生物生長的作用。低溫等離子體處理對番茄菌落總數生長的影響如圖9 所示。

圖9 不同強度低溫等離子體對番茄果實菌落總數的影響Fig.9 Effects of different intensities of cold plasma on the total bacterial colonies in tomatoes

由圖9 可知，在整個貯藏期間，CK 組番茄菌落總數呈現逐漸上升的趨勢，兩處理組呈現先下降后上升趨勢。從貯藏7 d 開始，3 組呈現顯著差異（p＜0.05）。在貯藏初期，3 組菌落總數為2.43 lg（CFU/g），貯藏結束時，30 kV 處理組和60 kV 處理組菌落總數較CK 組分別降低了0.22 lg（CFU/g）和0.42 lg（CFU/g），顯著低于CK組（p＜0.05）。

不同強度低溫等離子體對番茄果實霉菌的影響見圖10。

圖10 不同強度低溫等離子體對番茄果實霉菌的影響Fig.10 Effects of different intensities of cold plasma on mold colonies in tomatoes

由圖10 可知，隨著貯藏時間的延長，番茄霉菌數量也呈現逐漸上升的趨勢，與對照組相比，低溫等離子體處理可以顯著降低霉菌數量（p＜0.05），貯藏結束時，30 kV 處理組和60 kV 處理組霉菌數量較CK 組分別降低了0.29 lg（CFU/g）和0.49 lg（CFU/g），顯著低于CK 組（p＜0.05）。結果表明，低溫等離子體處理可以有效減少微生物的生長，延長番茄貯藏時間，其中60 kV處理組效果最好。Liu 等[27]將蘋果浸泡在低溫等離子體活化水中，同樣可抑制微生物的生長。袁園[28]用低溫等離子體活化水處理鮮切生菜，電壓強度越高的等離子處理抑菌效果越好，與本研究結果一致。

3 結論

通過采用30、60 kV 低溫等離子體技術對番茄的各項指標進行測定，發現低溫等離子體技術對番茄色差變化沒有顯著影響，60 kV 處理可維持番茄較好的硬度，保持較高的可溶性固形物、可滴定酸、總酚含量，延緩呼吸速率的升高，抑制丙二醛和微生物的增加，保持較低的失重率，延長了貨架期。本研究結果可為今后果蔬貯藏保鮮實際應用提供理論參考。