氣調包裝聯合保鮮劑對‘塞外紅’蘋果中短期貯藏的影響

魏智成，任兆琳，田蜜，李娜，朱文立，孫雨，吳昊,4,5,6，朱俊向,4,5,6

農產品保鮮與食品包裝

氣調包裝聯合保鮮劑對‘塞外紅’蘋果中短期貯藏的影響

魏智成1，任兆琳2，田蜜3，李娜1，朱文立1，孫雨1，吳昊1,4,5,6，朱俊向1,4,5,6*

（1.青島農業大學 食品科學與工程學院，山東 青島 266109；2.奈曼旗鄉村振興局，內蒙古 通遼 028300；3.中共通遼市委員會黨校，內蒙古 通遼 028006；4.農業農村部特種食品加工重點實驗室（部省共建），山東 青島 266109；5.山東省特種食品協同創新中心，山東 青島 266109；6.青島特種食品研究院，山東 青島 266109）

探究不同貯藏溫度、氣調包裝及保鮮劑對‘塞外紅’蘋果貯藏品質的影響。采用冷藏、氣調包裝（O2與CO2的體積比為5∶1）以及復合保鮮劑（1-甲基環丙烯、CaCl2、甜菜堿）等處理方式，對新鮮采摘的‘塞外紅’蘋果進行60 d的貯藏實驗，分析貯藏期間蘋果的質構特性、呼吸強度、外觀品質、褐變指數、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、抗壞血酸含量、相對電導率、丙二醛含量的變化。在貯藏溫度0.5 ℃下，采用氣調包裝結合保鮮劑處理能夠有效抑制‘塞外紅’蘋果的褐變指數、丙二醛含量和相對電導率的增加。與單獨進行0.5 ℃冷藏處理相比，經過60 d貯藏，處理后蘋果的褐變指數、丙二醛含量和相對電導率分別降低了42%、66%、14%。同時，該處理方式延緩了‘塞外紅’蘋果質構特性的下降，降低了果實的呼吸強度，并保持了較高的抗壞血酸、可溶性固形物和可滴定酸等含量。在0.5 ℃下冷藏并配合氣調包裝和外源保鮮劑處理可以有效地抑制‘塞外紅’蘋果的細胞損傷和營養物質的損失，延緩蘋果品質的惡化進程。

‘塞外紅’蘋果；氣調包裝；保鮮劑；貯藏品質

‘塞外紅’蘋果（'saiwaihong'），又名錦繡海棠、雞心果，主要產自內蒙古通遼地區[1]。目前，‘塞外紅’蘋果已被納入國家優質特色小蘋果種質資源庫，并獲得國際森林認證認可計劃PEFC標識，市場前景十分廣闊[1]。由于‘塞外紅’蘋果的生長發育期較短、果皮薄、不耐貯運，因此采后在自然溫度條件下存放6～8 d就會出現褪色、變軟現象[2]。研究表明，‘塞外紅’蘋果對低溫和CO2敏感。在貯藏時如果溫度和氣體成分的配置不當，則可能導致其出現果肉綿軟、組織褐變、口感下降等品質劣變問題。由此可見，開展‘塞外紅’蘋果貯藏保鮮技術研究對于延長其貨架期具有重要意義[2]。

常用的果蔬保鮮方法包括低溫冷藏、氣調包裝、保鮮劑處理等。氣調包裝是一種常用的果蔬保鮮方法，可以通過降低氧氣含量來減緩果蔬的呼吸作用，從而延緩其成熟和衰老進程，這種方法已廣泛應用于新鮮果蔬的采后保鮮[3]。此外，采用保鮮劑1-甲基環丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）也是一種常用的保鮮手段，通過與乙烯受體不可逆結合，減少乙烯的生成，從而延緩果實的成熟和衰老[4]。這種方法在香蕉、梨和番茄保鮮中得到了廣泛應用[5]。甜菜堿是一種廣泛存在于多種植物體內的季胺類化合物，可以調節細胞內滲透壓，保護生物膜，增強自身抗性[6]。鈣在調節果蔬生長發育過程中發揮著重要作用，鈣離子可以調節多種與果實軟化相關的酶的表達[7]。這里以內蒙古通遼產的塞外紅蘋果為實驗材料，探究氣調包裝聯合保鮮劑（鈣離子、甜菜堿、1-MCP）對低溫下中短期貯藏塞外紅蘋果的影響，旨在為塞外紅蘋果貯藏品質研究提供理論依據。

1 實驗

1.1 材料與試劑

選用發育期為(120±3)d的‘塞外紅’蘋果，于2022年9月1日采自內蒙古自治區通遼市奈曼旗西二十家子村果園。將蘋果采摘后，立即在產地預冷包裝，于3 d內運到青島農業大學食品科學與工程學院冷庫，此批‘塞外紅’蘋果的單果質量為(54.6±13.2)g，果形指數為(1.06±0.02)，淀粉染色級數為(4.2 ± 0.7)。

主要試劑：甜菜堿，濟南亞細亞藥業有限公司；1-MCP，咸陽西秦生物科技有限公司；CaCl2，江蘇科倫多食品配料有限公司；其他分析純試劑，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

主要儀器：DJL-320V型氣調包裝機，溫州市大江真空包裝機械有限公司；TMS-Pilot質構儀，美國FTC公司；MD SpectraMax i3x多功能熒光測定儀，美國Molecular Devices公司；CNT0-95折光儀，陸恒生物科技有限公司；DDS-307A電導率儀，上海佑科儀器儀表有限公司；CR-10Plus色差儀，日本柯尼卡美能達株式會社。

1.3 方法

1.3.1 ‘塞外紅’蘋果貯藏處理

在冷庫去除蟲果、機械傷果，將挑選好的蘋果分為4個處理組，每組質量為3 kg。4組處理條件分別為0.5 ℃、4 ℃、0.5 ℃/氣調、0.5 ℃/氣調/保鮮劑。具體流程如下。

1）0.5 ℃組。將‘塞外紅’蘋果放入保鮮盒中，利用氣調包裝機充入與空氣組成相同的N2、O2、CO2，在充氣后置于0.5 ℃冷庫中貯藏。

2）4 ℃組。將‘塞外紅’蘋果放入保鮮盒中，利用氣調包裝機充入與空氣組成相同的N2、O2、CO2，在充氣后置于4 ℃冷庫中貯藏。

3）0.5 ℃/氣調組。將‘塞外紅’蘋果放入保鮮盒中，利用氣調包裝機充入O2（5%）/CO2（1%）氣體，在充氣后置于0.5 ℃冷庫中貯藏。

4）0.5 ℃/氣調/保鮮劑組。用CaCl2（20 g/L）浸泡‘塞外紅’蘋果，在30 min后晾干，再以10 mmol/L甜菜堿浸泡果實，在10 min后撈出晾干。再將‘塞外紅’蘋果裝入包裝盒，并放入1-MCP（0.15 g），利用氣調包裝機充入O2（5%）/CO2（1%）氣體，在充氣后置于0.5 ℃冷庫中貯藏。

在貯藏期間，相對濕度均為(80±5)%。在貯藏30、60 d時定期取樣，以測定果實的品質變化。

1.3.2 全質構分析

參考杜昕美等[8]的方法，采用質構儀對塞外紅蘋果進行全質構分析（TPA），使用圓柱形探頭，探頭直徑為37 mm，將起始力設為2 N，檢測速度設為180 mm/min，形變量設為10%，測定果肉的質構特性。

1.3.3 呼吸強度測定

參考劉澤松等[9]的方法，將蘋果放入呼吸罐中測量其呼吸強度，在讀數穩定后記錄時間和讀數差值Δ，根據測定結果計算呼吸強度，見式（1）。

式中：為呼吸強度，mg/(kg·h)；為樣品質量，kg；為呼吸容體積，L；為呼吸時間，min；為呼吸測定儀顯示溫度，℃。

1.3.4 褐變指數

參考賓宇淇[10]的方法，使用色差儀記錄蘋果前后左右4點的L、a、b，按式（2）～（3）計算褐變指數（Brown index）I[11]。

1.3.5 可溶性固形物含量和可滴定酸含量測定

將蘋果磨碎過濾后，取適量汁液，采用數顯糖分折光儀測定其可溶性固形物含量（Soluble solids content，SSC）SSC。可滴定酸（Titratable acid，TA）含量TA的測定參考曹建康等[12]的酸堿滴定法，結果以蘋果酸計。

1.3.6 抗壞血酸含量測定

參考湯天瑾等[13]的方法，稱取5 g蘋果，加入50 g/L三氯乙酸溶液中研磨，定容搖勻，靜置10 min。向1.0 mL提取液中加入1 mL三氯乙酸溶液（50 g/L）、1.0 mL無水乙醇，經混合搖勻后，依次加入磷酸?乙醇溶液、BP-乙醇溶液、三氯化鐵?乙醇溶液。之后放入30 ℃水浴下反應60 min，于534 nm處測定吸光值，根據式（4）計算維生素C的含量Vc（mg/g）。

式中：1為利用標準曲線求得的抗壞血酸質量，μg；為樣品提取液總體積，mL；s為測定時所用樣品提取液體積，mL；2為樣品質量，g。

1.3.7 相對電導率和丙二醛含量的測定

參考丁紅瑾等[14]的方法，取5 g蘋果，加入20 mL去離子水，煮沸20 min，根據式（5）計算相對電導率（Relative conductivity）（%）。

式中：0為加入超純水后立即測得的電導率；1為樣品靜置10 min后測得的電導率；2為樣品煮沸15 min后測得的電導率。

參考高俊鳳[15]的方法測定樣品中的MDA含量。在蘋果樣品中加入100 g/L的三氯乙酸溶液（5.0 mL），研磨后于4 ℃下離心20 min（10 000），收集上清液。再將6.7 g/L的硫代巴比妥酸溶液（1.0 mL）加入1.0 mL上清液中，放入沸水中反應20 min，結束后冷卻并離心。在450、532、600 nm處測定上清液的吸光度，并根據式（6）計算丙二醛（Malondialdehyde，MDA）的含量MDA（μmol/kg）。

式中：450、532、600分別表示樣品在450、532、600 nm處測定的上清液吸光度。

1.4 數據處理

所有實驗均進行生物學重復（=3），指標測定進行技術重復（=3）。實驗結果以平均值±標準差的形式表示，單因素方差分析采用Duncan多重比較（< 0.05表示差異顯著）。選取貯藏0、30、60 d時測定的各指標，采用Shapiro-Wilk檢驗進行正態分布分析，根據分析結果，利用Spearman相關分析進行各指標之間的相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果質構特性的影響

蘋果在采后易受到細胞壁降解酶的作用，導致其出現軟化現象，這會嚴重影響貨架期和商品的價值。由表1可知，在4 ℃下貯藏時，‘塞外紅’蘋果硬度的下降速度最快。在貯藏60 d后，蘋果的硬度降至(171.0±1.6)N。其次，在0.5 ℃下貯藏60 d后果實的硬度下降了7.0%，這可能是因0.5 ℃是‘塞外紅’蘋果較適宜的貯藏溫度，在此條件下蘋果的代謝速率較慢。氣調包裝可以顯著延緩果實硬度的下降速度（<0.05），在貯藏60 d后，果實的硬度僅下降了2.3%，再配合使用保鮮劑，果實的硬度在貯藏60 d后僅下降了2%。

從表1可以看出，在4 ℃下貯藏，果實的黏附性下降得最快。使用保鮮劑后果實黏附性的下降速度最慢，優于單獨的氣調包裝保鮮。在使用保鮮劑后，果實內聚性的下降速度也較慢，保持了良好的果實完整性。在貯藏60 d后，4 ℃處理組果實的彈性下降了10%。在使用保鮮劑后，果實的彈性僅下降了5%，而其他2組果實的彈性差異不顯著（>0.05）。施用保鮮劑后貯藏30 d，果實的咀嚼性顯著高于其他處理組果實（<0.05）。通過對‘塞外紅’蘋果進行全質構分析發現，相較于4 ℃，在0.5 ℃下貯藏，‘塞外紅’蘋果的質構特性更佳，可見0.5 ℃是較適宜的貯藏溫度。氣調包裝可以影響蘋果的呼吸作用，抑制代謝，提高蘋果的品質，相較于單獨的溫度和氣調包裝處理，使用保鮮劑后能更有效地減少乙烯的生成，明顯抑制‘塞外紅’蘋果質構特性的劣化進程。

表1 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果質構特性的影響

Tab.1 Effect of different storage conditions on the texture properties of 'Saiwaihong' apples

注：相同字母表示同貯藏期內不同貯藏條件之間差異不顯著（>0.05）

2.2 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果果實呼吸強度的影響

蘋果屬于呼吸躍變型水果，在貯藏期間內‘塞外紅’蘋果的呼吸強度呈現上升趨勢，如圖1所示。在貯藏30 d時，氣調包裝可以抑制果實呼吸強度的上升，使用保鮮劑后的抑制作用更加顯著（<0.05）。貯藏結束時，在4 ℃下貯藏的‘塞外紅’蘋果出現明顯的腐敗現象，其呼吸強度最高（<0.05）。相比之下，在0.5 ℃和氣調包裝下貯藏時蘋果的呼吸強度較低。使用保鮮劑后可以顯著降低‘塞外紅’蘋果的呼吸強度（<0.05）。在貯藏前期，氣調包裝通過調整蘋果貯藏環境中的氣體比例，可以抑制蘋果的呼吸作用。貯藏后期，在0.5 ℃下使用氣調包裝和未使用氣調包裝的蘋果的呼吸強度無顯著差異（>0.05）。這可能是因貯藏后期蘋果加速衰老，呼吸強度提高，氣調包裝環境中的氣體比例失調。

2.3 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果外觀和BI值的影響

蘋果中的酚類物質在酶和氧氣作用下會形成醌，并進一步氧化聚合，從而發生褐變反應[16]。褐變程度反映了蘋果的品質，是影響其貨架期的主要原因之一。‘塞外紅’蘋果在貯藏期內的外觀變化情況如圖2所示。在貯藏30 d時，蘋果表皮開始發黃，其中在4 ℃貯藏條件下蘋果變色較明顯，出現了大面積黃化現象，同時果肉邊緣位置出現了少量褐變現象。0.5 ℃組蘋果與0.5 ℃/氣調包裝組蘋果的外觀差異不明顯，蘋果表面均出現了小面積發黃現象，果肉未發生明顯變化。在使用保鮮劑后，維持了蘋果較好的外觀品質。在貯藏60 d時，0.5 ℃和4 ℃處理條件下的蘋果發生了明顯褐變現象，其中4 ℃下貯藏時果肉出現了明顯腐敗現象。在氣調包裝下，‘塞外紅’蘋果的品質基本不變，果皮和果肉僅出現少量褐變現象，在使用保鮮劑后，蘋果維持了相對較好的品質，未出現褐變現象。

注：相同字母表示同貯藏期內不同處理之間差異不顯著（P > 0.05），下同

圖2 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果外觀的影響

‘塞外紅’蘋果在貯藏期間的表皮BI值如圖3所示，BI值隨著貯藏時間的延長而增大。在4 ℃下貯藏60 d后，‘塞外紅’蘋果的褐變現象顯著，BI值顯著增大（<0.05）。使用氣調包裝可以延緩褐變的發生，在0.5 ℃下貯藏60 d后，采用氣調包裝可以將蘋果的BI值降低11%。相較于氣調包裝，采用保鮮劑可以將蘋果的BI值再降低12%，表明保鮮劑可有效抑制褐變的發生。使用保鮮劑后，1-MCP與乙烯受體作用，延緩了果實的衰老。此外，鈣處理也可減輕蘋果在貯藏過程中的褐變現象。鈣能夠降低蘋果細胞膜的滲透性，減少乙烯的生成，抑制呼吸作用，增大果肉的硬度，并延緩果實的衰老和褐變[17]。甜菜堿可以調節細胞的滲透壓[18]，抑制低溫冷害的發生，從而減小組織褐變的風險。

圖3 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果BI值的影響

2.4 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果的SSC含量和TA含量的影響

蘋果的風味變化受到SSC含量和TA含量的影響較大，通過評價SSC和TA含量可以反映蘋果質量的好壞。從圖4可知，在貯藏過程中，‘塞外紅’蘋果的SSC含量呈先上升后下降的趨勢，酸度呈下降趨勢。在貯藏期間，不同處理方式對‘塞外紅’蘋果SSC和TA含量的影響無顯著差異（>0.05）。‘塞外紅’蘋果SSC的上升可能是因采摘時蘋果未完全成熟，體內淀粉發生了轉化，后期下降是因為呼吸作用消耗了體內的碳水化合物[6]。使用保鮮劑后，‘塞外紅’蘋果的SSC和TA含量維持在較高水平，說明保鮮劑可以延緩SSC和TA含量的下降，維持果實較好的風味。

2.5 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果果實抗壞血酸含量的影響

抗壞血酸是一種抗氧化劑，可以清除自由基，延緩果實衰老，因此它是評價果蔬營養品質的重要指標。從圖5可知，在貯藏60 d后，在4 ℃和0.5 ℃的貯藏條件下果實的抗壞血酸含量無顯著差異（>0.05）。在氣調包裝下貯藏60 d后，果實的抗壞血酸含量下降了50.7%，比不使用氣調包裝時提高了10%，表明氣調可以延緩‘塞外紅’蘋果的氧化變質進程。此外，相較于其他處理組，使用保鮮劑可以顯著增加‘塞外紅’蘋果的Vc含量（<0.05），在貯藏結束時，果實的Vc含量為(0.085 ± 0.4)mg/g。在氣調包裝條件下，低氧環境可以使‘塞外紅’蘋果維持較低的呼吸強度，從而降低其抗壞血酸的降解速率[19]。鈣離子處理也可以抑制抗壞血酸的下降。例如，裴健翔[20]研究發現，對寒富蘋果進行鈣處理后可以顯著提升其Vc含量。

圖4 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果SSC（a）和TA含量（b）的影響

圖5 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果抗壞血酸含量的影響

2.6 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果MDA含量和相對電導率的影響

MDA含量是反映植物細胞膜質過氧化程度的指標。如果MDA含量高，則說明植物細胞膜受到的損傷較嚴重[21]，其相對電導率會上升。如圖6所示，當貯藏30 d時，采用氣調包裝和保鮮劑處理后，蘋果的MDA含量緩慢上升。使用保鮮劑后，蘋果的MDA含量的增長速度明顯減緩（<0.05）。在貯藏60 d時，4 ℃下貯藏的‘塞外紅’蘋果的MDA含量和相對電導率顯著升高（<0.05），出現了明顯的腐敗現象。在使用保鮮劑后，蘋果的MDA含量和相對電導率的上升速度顯著降低（<0.05）。這可能是因鈣離子可以與細胞壁中的果膠類物質結合，形成果膠鈣，從而使細胞壁更加堅固。細胞內的鈣離子可以促進磷脂雙分子層與蛋白質的結合，提高細胞的滲透性[19]，從而穩定細胞膜，增加硬度，抑制細胞破裂所致的相對電導率的上升。

圖6 不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果MDA含量（a）及相對電導率（b）的影響

2.7 相關性分析

為了了解不同貯藏條件對‘塞外紅’蘋果貯藏效果的影響，對貯藏期內蘋果的貯藏理化指標相關性進行了分析，結果如圖7所示。在此次研究條件下，‘塞外紅’蘋果的硬度與MDA含量、相對電導率、呼吸強度呈顯著負相關（<0.05），相關系數分別為?0.868、?0.670、?0.956，呼吸強度與MDA含量和相對電導率呈顯著正相關（<0.05），相關系數分別為0.901、0.797。呼吸作用越強，蘋果的新陳代謝速率越快，細胞會加速衰老。MDA是衰老過程中細胞過氧化作用的最終產物，細胞受到的傷害越大，其含量上升得越快。在細胞衰老破裂時，胞內的電解物質釋放，相對電導率升高，導致蘋果的質構特性下降[22]。此外，在低溫下貯藏時，‘塞外紅’蘋果的BI值與MDA含量、相對電導率、呼吸強度呈顯著正相關（<0.05），相關系數分別為0.890、0.692、0.934，說明采后‘塞外紅’蘋果的褐變程度越大，MDA含量、相對電導率越高，呼吸作用越強。

圖7 不同貯藏條件下采后‘塞外紅’蘋果各指標之間的相關性分析

3 結語

以‘塞外紅’蘋果為實驗材料，研究了0.5、4 ℃ 2種貯藏條件，以及氣調包裝和外源復合保鮮劑處理對果實貯藏品質的影響。與4 ℃相比，在0.5 ℃下貯藏可以有效抑制‘塞外紅’蘋果采后品質的下降，在抑制BI值、MDA含量及相對電導率的上升方面尤為顯著。在0.5 ℃下使用氣調包裝貯藏60 d后與未使用氣調包裝相比，蘋果的硬度和抗壞血酸含量分別提升了3.4%、32%，MDA含量和BI值分別降低了12.1%、11.5%。使用1-MCP、CaCl2、甜菜堿復合保鮮劑對‘塞外紅’果實品質下降的抑制作用更加顯著，在貯藏過程中未出現褐變現象，可有效保持‘塞外紅’蘋果品質至60 d。

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Effect of Modified Atmosphere Packaging Combined with Preservatives on Medium and Short-term Storage of 'Saiwaihong' Apple

WEI Zhi-cheng1,REN Zhao-lin2,TIAN Mi3,LI Na1,ZHU Wen-li1,SUN Yu1,WU Hao1,4,5,6,ZHU Jun-xiang1,4,5,6*

(1. College of Food Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Shandong Qingdao 266109, China; 2.Rural Revitalization Administration of Naiman Banner, Inner Mongolia Tongliao 028300, China; 3.Party School of the CPC Tongliao City Committee, Inner Mongolia Tongliao 028006, China; 4. Key Laboratory of Special Food Processing (Co-construction by Ministry and Province), Shandong Qingdao 266109, China; 5. Shandong Collaborative Innovation Center of Special Food, Shandong Qingdao 266109, China; 6. Qingdao Special Food Research Institute, Shandong Qingdao 266109, China)

The work aims to explore the effects of different storage temperature, modified atmosphere packaging, and preservatives on the storage quality of 'Saiwaihong' apples. Freshly picked 'Saiwaihong' apples were subject to storage for 60 d through refrigeration, modified atmosphere packaging (O2/CO2, 5∶1), and treatment with a complex preservatives (methyl cyclopropene, CaCl2, betaine). During the storage period, changes in the texture properties, respiration rate, appearance quality, browning index, titratable acidity, soluble solids, ascorbic acid, relative conductivity, and malondialdehyde content of the apples were analyzed. At 0.5 ℃, combined treatment of modified atmosphere packaging and exogenous preservatives effectively suppressed the increase in browning index, malondialdehyde content, and relative conductivity of 'Saiwaihong' apples. Compared to the apples subject to 0.5 ℃ refrigeration alone after 60 d of storage, the above-mentioned treatment showed a reduction of 42% in browning index, 66% in malondialdehyde content, and 14% in relative conductivity. Furthermore, this treatment method also slowed down the decline in fruit texture properties, reduced the respiration rate, and maintained higher levels of ascorbic acid, soluble solids, and titratable acidity in the fruit. Refrigeration at 0.5 ℃ combined with modified atmosphere packaging and preservatives can effectively inhibit cell damage and nutrient loss in 'Saiwaihong' apples, thus delaying the deterioration of apple quality.

'Saiwaihong' apple; modified atmosphere packaging; preservatives; storage quality

TS255.3

A

1001-3563(2023)21-0144-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.018

2023-06-04

山東省自然科學基金（ZR2020MC213，ZR2020QC242）；國家自然科學基金專項（M224200002）；青島特種食品研究院項目（6602422079）；青島農業大學高層次人才科研基金（6651120039）

通信作者

責任編輯：彭颋