恒穩(wěn)磁場輔助冷藏保鮮對藍莓品質的影響

周宇益 楊 哪 孟 嫚 魏 建 徐學明

(1. 英都斯特〔無錫〕感應科技有限公司,江蘇 無錫 214035;2. 江南大學食品學院,江蘇 無錫 214122;3. 利誠檢測認證集團股份有限公司,廣東 中山 528436;4. TCL家用電器〔合肥〕有限公司,安徽 合肥 231299)

藍莓(Vacciniumuliginosum)富含花青素、類黃酮、酚酸、維生素和抗氧化物酶,具有預防心血管疾病、癌癥、組織炎癥、促進視紅素合成和抗衰老等功效[1]。然而,藍莓在采后加工和貯藏過程中極易受到真菌感染和機械損傷,導致貨架期縮短。磁場冷藏保鮮是近年來發(fā)展出來的一種食品貯藏新方法。由于果蔬中的水分子和有機物及生物大分子等均具有抗磁性,在外部磁場作用下會發(fā)生磁化和取向,從而影響果蔬水分蒸發(fā);同時,果蔬中蛋白質合成、離子跨膜運輸及生物遺傳特性在磁場環(huán)境下發(fā)生改變,微生物生理代謝活性受到抑制。因此,靜磁場環(huán)境可適于果蔬貯藏。Tang等[2]利用磁場輔助櫻桃冷凍,10 mT靜磁場下櫻桃冰晶面積減少67%,失重率僅為4.79%,冷凍效果顯著提升。利用靜磁場及交變磁場進行櫻桃番茄的低溫保藏,磁場環(huán)境下,櫻桃番茄冷卻時間縮短16.7%,失重率下降,表皮色澤變化減少[3]。

目前,果蔬的貯藏保鮮主要以控溫為主,通過低溫減緩果蔬的呼吸作用和水分蒸發(fā),磁場輔助冷藏保鮮應用于果蔬中的研究較少。研究以藍莓為試材,在恒穩(wěn)磁場環(huán)境下冷藏保鮮藍莓,研究不同強度恒穩(wěn)磁場下,藍莓貯藏過程中品質變化,探究恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓品質的影響,為果蔬高品質冷藏保鮮提供新的參考手段。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

秘魯藍莓:品種為Ventura,七八成熟,市售;

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、丙酮、甲酸、氯化鉀、醋酸鈉、磷酸鹽緩沖液、冰乙酸、乙醇、沒食子酸、福林酚等:分析純,國藥集團化學試劑有限公司;

總超氧化物歧化酶測試盒:南京建成生物工程研究所有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

磁場輔助冷凍冷藏箱(恒穩(wěn)磁場強度0～10 mT):MFF10型,英都斯特(無錫)感應科技有限公司;

電子分析天平:AL204型,瑞士Mettler Toledo儀器有限公司;

離心機:TGL-16B型,上海安亭科學儀器廠;

磁力攪拌器:C-MAG型,德國IKA公司;

紫外分光光度計:V-1800型,上海美譜達儀器有限公司;

電熱恒溫水浴鍋:HWS-24型,上海一恒科學儀器有限公司;

電導率儀:DDS-307型,上海儀電科學股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理與貯藏 分別稱取4份形狀、大小均勻,表皮無損傷的100 g果實,洗凈擦干后,分別置于0(對照組),3,6,10 mT強度的恒穩(wěn)磁場下的冷藏箱中于4 ℃冷藏7 d,RH為90%。冷藏期間,定期取樣,測定相關指標。

1.2.2 失重率測定 按式(1)計算藍莓貯藏期間的失重率。

(1)

式中:

Ym——樣品的失重率,%;

m0——樣品的初始質量,g;

mt——貯藏第t天的樣品質量,g。

1.2.3 腐爛率測定 按式(2)計算藍莓貯藏期間的腐爛率。

(2)

式中:

Yn——樣品的腐爛率,%;

n0——初始果實數(shù)量,個;

nt——貯藏第t天的果實腐爛數(shù)量(當果實腐爛面積超過25%即視為腐爛),個。

1.2.4 花青素含量測定 采用pH示差法[4]。以V丙酮∶V水∶V甲酸=80∶20∶0.2為提取液,取5 g藍莓果實,加入10 mL提取液研磨成漿,混勻后4 ℃,5 000 r/min離心20 min。上清液經0.45 μm有機系濾膜過濾后,取1 mL加入pH 1.0的0.25 mol/L氯化鉀緩沖溶液或pH 4.5的0.4 mol/L醋酸鈉緩沖溶液4 mL,混合均勻后,測定樣品在520,700 nm處的吸光度值。藍莓貯藏期間的花青素含量計算公式如式(3)和式(4)所示。

A=(A520 nm,pH 1.0-A700 nm,pH 1.0)-(A520 nm,pH 4.5-A700 nm,pH 4.5),

(3)

(4)

式中:

A——吸光度值;

A520 nm,pH 1.0——樣品在pH 1.0時,520 nm處的吸光度值;

A700 nm,pH 1.0——樣品在pH 1.0時,700 nm處的吸光度值;

A520 nm,pH 4.5——樣品在pH 4.5時,520 nm處的吸光度值;

A700 nm,pH 4.5——樣品在pH 4.5時,700 nm處的吸光度值;

Yb——樣品中花青素含量,mg/g;

ε——矢車菊花素-3-葡萄糖苷的摩爾消光系數(shù),26 900;

L——比色皿光路長度,1 cm;

M——矢車菊花素-3-葡萄糖苷的摩爾質量,449.2 g/mol;

b——稀釋倍數(shù);

V——最終體積,mL。

1.2.5 總酚含量測定 取5 g樣品研磨成漿,加入20 mL 60%的乙醇于40 ℃水浴超聲提取30 min,5 000 r/min離心20 min。上清液經0.45 μm有機系濾膜過濾。參照李曉英等[5]的方法,以沒食子酸為標準品測定總酚含量。

1.2.6 細胞膜透性測定 采用電導率法[6]。將藍莓樣品切成大小均勻薄片,取2 g置于試管中,加入20 mL去離子水,在真空干燥器中抽氣浸泡20 min,棄去浸泡液,加入20 mL去離子水后,振蕩30 min,測定電導率L1。將燒杯置于100 ℃下煮沸15 min,降至室溫后,測定電導率Lt,重復測定3次。藍莓貯藏期間的細胞膜相對電導率計算公式如式(5)所示。

(5)

式中:

Ln——樣品的相對電導率,%;

L1——樣品的初始電導率,mS/cm;

Lt——貯藏第t天的樣品電導率,mS/cm。

1.2.7 超氧化物歧化酶(SOD)活性測定 取1 g藍莓樣品,加入4 mL pH 7.8的磷酸鹽緩沖溶液研磨成漿,在4 ℃、5 000 r/min下離心20 min。取上清液0.05 mL加入SOD試劑盒中試劑1號1.0 mL混合均勻,加入2號(0.1 mL)、3號(0.1 mL)和4號(0.1 mL),充分混合均勻后,于37 ℃下孵育40 min后,加入2 mL顯色劑,室溫下靜置10 min,測定混合液在550 nm下的吸光度值。1 g樣品在1 mL反應液中SOD抑制率達50%所需酶量為一個酶活性單位(U),每個樣品重復測定3次。

1.2.8 丙二醛(MDA)含量 參照Shi等[7]的方法并改進,修改如下:在4 ℃、5 000 r/min下離心20 min,取上清液2 mL,加入2 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸溶液,混合均勻后降至室溫,5 000 r/min離心20 min,重復測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Origin 8.5制圖,SPSS 22.0軟件分析數(shù)據(jù)。

2 結果與分析

2.1 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓表觀形態(tài)的影響

藍莓貯藏3 d后,對照組藍莓果皮表面出現(xiàn)褶皺,5 d后果皮褶皺愈加明顯,果實出現(xiàn)癱軟,7 d后果實失水加劇,果實干癟癱軟。10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境冷藏7 d后僅有3%的果皮表面出現(xiàn)褶皺,大部分藍莓果實仍呈現(xiàn)飽滿狀態(tài)。這與單亮亮等[8]利用弱直流磁場處理蔬菜結果相似,3.6 mT磁場作用下,西葫蘆、黃瓜和胡蘿卜汁液流失減少,形態(tài)保持顯著優(yōu)于對照組。

2.2 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓失重率的影響

從圖1可以看出,冷藏7 d時,對照組中藍莓失重率達到6.04%,而隨恒穩(wěn)磁場強度增加,藍莓失重率顯著下降,3,6,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下的藍莓失重率分別較對照組下降了27.98%,38.74%,55.63%。此外,在鮮切芒果[9]和香蕉[10]中也有類似的報道。這可能與磁場環(huán)境下,果實中自由離子和溶質分子受到洛倫茲力的作用,擴散和遷移速率減緩,細胞膜極性磷脂雙分子層排列更加緊密有序,水分子跨膜擴散通量降低有關[11-12],表明恒穩(wěn)磁場環(huán)境可有效降低藍莓失重率。

圖1 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中失重率的影響

2.3 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓腐爛率的影響

從圖2可以發(fā)現(xiàn),冷藏7 d時,對照組中藍莓的腐爛率達到5.23%。而隨恒穩(wěn)磁場強度增加,藍莓腐爛率顯著下降,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下藍莓的腐爛率僅為1.98%,藍莓腐爛率降低62.14%。草莓中也有類似報道[13]。同時,黃色鐮刀菌在靜磁場環(huán)境下菌絲生長和分生孢子萌發(fā)受到抑制,真菌毒性降低[14]。表明恒穩(wěn)磁場環(huán)境可有效抑制藍莓中的病原菌和腐敗菌增殖,延緩藍莓腐爛。

圖2 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中腐爛率的影響

2.4 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓花青素含量的影響

從圖3可以發(fā)現(xiàn),隨貯藏時間延長,藍莓中花青素含量逐漸下降。貯藏3 d,與對照組相比,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓中花青素含量提高了7.25%。貯藏第7天,藍莓中保留的花青素含量為對照組的1.12倍。在豌豆和紅酒中,磁場輔助貯藏可有效改善葉綠素、原色素含量變化[15-16]。恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓中抗氧化物酶活性增強,氧化減少,活性成分降解減緩,有效提高了藍莓冷藏保鮮品質。

圖3 磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中花青素含量的影響

2.5 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓總酚含量的影響

從圖4可以發(fā)現(xiàn),藍莓冷藏過程中總酚含量呈先增加后減少的趨勢,恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,隨磁場強度增加,總酚含量變化減小。冷藏7 d時,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下藍莓總酚含量為對照組的1.15倍,恒穩(wěn)磁場環(huán)境可有效抑制藍莓中多酚物質的降解。磁場冷藏保鮮環(huán)境下,黃瓜和葡萄中氧化酶活性下降,抗氧化物酶活性增強[17-18]。恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓中多酚氧化酶活性受到抑制,促進過氧化氫酶和超氧化物歧化酶等抗氧化物酶合成,有效減少藍莓中酚類物質的降解,消除藍莓細胞中產生的過氧化氫和超氧自由基,有效減少細胞氧化損傷,實現(xiàn)藍莓高品質冷藏保鮮。

圖4 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中總酚含量的影響

2.6 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓細胞膜透性的影響

從圖5可以發(fā)現(xiàn),藍莓貯藏期間相對電導率逐漸增加。與對照組相比,冷藏7 d時,3,6,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,相對電導率分別下降7.72%,13.91%,19.87%。且與已有報道[19]相似,在黃瓜貯藏中交變磁場對電導率具有抑制作用。恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓細胞膜有序性和緊密性提高,細胞內電解質泄露減少,果實抗逆性增強。

圖5 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中相對電導率的影響

2.7 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓SOD活性的影響

從圖6可以發(fā)現(xiàn),與對照組相比,恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,SOD活性顯著增加。冷藏7 d時,3 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,SOD活性提高5.78%,而10 mT下,SOD活性增加11.33%。在脈沖電場處理大蒜、洋蔥和生姜研究中,SOD和POD活性增強,提高了果蔬防御自由基氧化損傷的能力,有效抑制酶促褐變[20]。恒穩(wěn)磁場影響蛋白質的電磁特性和氨基酸偶極矩,改變蛋白質的基因表達和生物分子合成[21-22]。恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓組織液中產生微電流,影響SOD金屬活性基團,酶活性增加,藍莓的抗氧化能力增強,清除氧自由基,減少藍莓的氧化損傷,提高藍莓貯藏品質。

圖6 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中SOD活性的影響

2.8 恒穩(wěn)磁場冷藏保鮮對藍莓MDA含量的影響

從圖7可以發(fā)現(xiàn),藍莓冷藏過程中,MDA呈上升趨勢,冷藏前3 d,對照組與恒穩(wěn)磁場環(huán)境下藍莓MDA差異較小。冷藏7 d時,3,6,10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓MDA含量較對照組分別下降4.96%,10.74%,19.01%,藍莓中脂質過氧化物含量顯著降低。已有研究[23]表明,磁場處理葡萄,可有效抑制膜脂過氧化。在磁場作用下,化學反應中的塞曼分裂大于分子的超精細組裝相互作用能,減少自由基形成[24]。恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,藍莓果實中自由基減少,有效抑制MDA合成,減少脂質氧化,延長藍莓貯藏時間。

圖7 恒穩(wěn)磁場環(huán)境對藍莓冷藏過程中MDA含量的影響

3 結論

10 mT恒穩(wěn)磁場環(huán)境下,恒穩(wěn)磁場冷藏7 d后,藍莓果實大部分仍呈現(xiàn)飽滿狀態(tài)。藍莓失重率和腐爛率分別降低了55.63%和62.14%,細胞組織液相對電導率下降了19.87%,細胞膜透性減弱,藍莓果實抗逆性增強。同時,恒穩(wěn)磁場冷藏后,藍莓中超氧化物歧化酶活性增強,丙二醛含量顯著下降,脂質氧化減少,花青素及酚類物質氧化損傷減小,藍莓營養(yǎng)物質及活性成分損失減小。通過研究恒穩(wěn)磁場下藍莓冷藏過程中的理化性質變化,為藍莓的高品質冷藏保鮮提供了一種新的手段,但藍莓等果蔬貯藏過程中氨基酸及多糖等營養(yǎng)物質的變化以及對微生物的影響仍有待進一步研究。