酸性硫酸鈣處理對采后鮮糯玉米貯藏品質的影響

王春芳，王娟紫，柳洪入，劉晨霞，張 怡，喬勇進,，韓 晴，范曉華

（1.上海市農業科學院作物育種栽培研究所，上海 201403；2.上海農產品保鮮加工工程技術研究中心，上海 201403；3.上海海洋大學食品學院，上海 201306；4.嘉定區農業技術推廣服務中心，上海 201800）

糯玉米（Zea maysL.sinensis Kulesh），又稱蠟質玉米，因其粘性、耐嚼的質地、味道和營養而在中國、韓國、越南、老撾、緬甸和泰國等國家被廣泛消費[1]。由于鮮糯玉米收獲后籽粒呼吸依然旺盛，易出現苞葉失綠變黃、籽粒失水皺縮等品質劣變問題，對鮮糯玉米的食用價值、營養價值及商業價值等造成嚴重影響。為滿足鮮糯玉米的消費需求，尋找安全有效的鮮糯玉米采后保鮮技術顯得尤為重要。

酸性硫酸鈣（acidic calcium sulfate，ACS）是由一定比例的Ca（OH）2、CaSO4、H2SO4和H2O 混合制備的殺菌防腐保鮮產品，兼具酸性強、易溶于水、低腐蝕、安全環保等優點[2]。目前，ACS 在國外廣泛應用于肉制品的保鮮及飲水殺菌等[3]，也可用于新鮮果蔬的防腐保鮮。將ACS 原液用蒸餾水稀釋103倍后浸泡水蜜桃，能有效地降低果實細胞膜脂質過氧化程度，保持較高的過氧化物酶活性，延緩水蜜桃軟化衰老進程，延長果實保鮮期[4]。張愷洳等[3]研究發現，采用pH5.45 的ACS 噴灑處理葡萄20 s，可有效地控制果實失重和硬度下降，減少營養物質損耗，維持果實貯藏品質。Wang 等[5]研究表明，經ACS 處理的荔枝果皮的總黃酮含量高于對照組，果皮總酚和花青素含量隨ACS 處理濃度的增加而增加，經ACS 處理的樣品可有效清除超氧陰離子等活性氧自由基，增強果實貯藏期間的抗氧化酶活性，從而維持荔枝果實品質。目前，還未見將ACS 用于采后鮮糯玉米的報道。

本研究以‘滬紅糯1 號’糯玉米為試材，研究ACS 處理對采后鮮糯玉米營養品質及抗氧化活性的影響，以期為鮮糯玉米采后貯藏保鮮、延長貨架期提供理論參考和技術借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘滬紅糯1 號’糯玉米 采購自上海惠和南瓜種植合作社，采收后的新鮮糯玉米整果穗2 h 內運回實驗室冷庫，預冷10 h 后挑選苞衣顏色均一、玉米穗型大小一致，無病蟲害和機械損傷的玉米備用；濃硫酸、丙酮、甲醇、濃鹽酸、蘆丁、沒食子酸等 分析純，國藥集團化學試劑有限公司；ACS 原液 美國Mionix 公司；芍藥素 上海源葉生物科技有限公司；過氧化氫（H2O2）含量試劑盒 北京盒子生工科技有限公司；可溶性糖含量試劑盒、超氧陰離子清除能力試劑盒、過氧化氫酶（CAT）試劑盒 蘇州夢犀生物醫藥科技有限公司。

TA.XT plus 型物性測試儀（質構儀）英國Stable Micro Systems 公司；WYA-ZT 型阿貝折射儀上海儀電物理光學儀器有限公司；V20S 水分測定儀 瑞士梅特勒拖利多公司；Osterode 型高速冷凍離心機 德國Biofuge 公司；μQuant 型酶標儀 美國BIO-TEK 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 實驗設置對照組（CK）和ACS 處理組，兩組分別將去除最外面兩層苞衣的玉米穗充分浸入蒸餾水和ACS 稀釋液（pH 2.26±0.04）中，浸泡10 min 后倒立控水30 min，擦干表面殘留水分，放置于冷庫（4±0.5 ℃，90%±5% RH）貯藏。ACS 稀釋液為原液用蒸餾水稀釋103倍[4]。貯藏期間，每組果實每8 d 隨機取6 個玉米果穗，取出后去除玉米苞衣，測定果穗中部籽粒的質構特性（果皮硬度），后用手動脫粒裝置收集果穗中部玉米籽粒，取一部分籽粒打漿后測定水分含量和可溶性固形物含量，把其余籽粒用液氮速凍并粉碎成粉，然后保存于-80 ℃冰箱，用于后續實驗。

1.2.2 測定指標和方法

1.2.2.1 失重率 采用稱重法[6]測定失重率，按照下式計算：

式中：m1和m2分別為貯藏前和貯藏不同時間后玉米的質量（g）。

1.2.2.2 水分含量 水分含量使用V20S 水分測定儀測定，結果以%表示。

1.2.2.3 果皮硬度 鮮糯玉米果穗去除苞衣后，對其中部的玉米粒使用質構儀（圓柱形探頭直徑2 mm）測定，結果以kg 表示[7]。

1.2.2.4 可溶性固形物（soluble solids,TSS）含量采用折光儀測定法[8]，結果以%表示。

1.2.2.5 可溶性糖含量 精確稱取0.1 g 樣品，加入1 mL 蒸餾水，勻漿后95 ℃水浴10 min，冷卻后在25℃條件下以8000 r/min 離心10 min，收集上清液，采用試劑盒測定可溶性糖含量。結果以mg/g表示。

1.2.2.6 花青素、類黃酮和總酚含量 參照曹建康等[8]的方法稍作改動，結果以mg/g 表示。以不同濃度的沒食子酸制作標準曲線，為y=0.0256x+0.0657（R2=1），計算總酚物質含量；以不同濃度的蘆丁制作標準曲線，為y=0.0079x+0.0402（R2=0.9989），計算類黃酮含量；以不同濃度的芍藥素制作標準曲線，為y=0.0522x+0.009（R2=0.9994），計算花青素含量。

1.2.2.7 過氧化氫（H2O2）含量 精確稱取0.1 g 樣品，加入1 mL 經4 ℃預冷的丙酮，冰浴勻漿后于4 ℃ 8000 r/min 離心10 min，取上清液，采用試劑盒測定H2O2含量。結果以μmol/g 表示。

1.2.2.8 超氧陰離子自由基（O2-·）清除能力 精確稱取0.1 g 樣品，加入1 mL 提取液，冰浴勻漿后于4 ℃、10 000 r/min 離心10 min，取上清液，采用試劑盒測定O2-·清除能力。結果以%表示。

1.2.2.9 過氧化氫酶（catalase,CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）活性 精確稱取0.1 g 樣品，加入1 mL 提取液，冰浴勻漿后于12000 r/min，4 ℃離心10 min，取上清液，采用試劑盒測定CAT 活性。結果以μmol/min/g 表示。

精確稱取1.0 g 樣品，加入5.0 mL 經4 ℃預冷的提取緩沖液（含0.1 mol/L EDTA、1 mmol/L 抗壞血酸和2% PVPP），冰浴勻漿，4 ℃、12000 r/min 離心30 min，收集上清液作為酶提取液，測定APX 活性[8]。結果以U/g 表示。

1.3 數據處理

每個指標測定重復3 次。采用Origin 2018 版軟件繪圖和主成分分析（Principal Component Analysis，PCA），利用SPSS 17.0 進行統計分析和顯著性分析（獨立樣本T檢驗，單因素方差分析），P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 ACS 對鮮糯玉米水分含量、失重率和果皮硬度的影響

水分含量對果蔬品質有很大影響，在一定范圍內，水分含量高的玉米籽粒鮮嫩多汁，口感更好[9]。如圖1A 所示，ACS 處理組的鮮糯玉米的水分含量始終高于同期貯藏的對照組，且在第16 和40 d 二者間差異顯著（P＜0.05）。CK 組樣品從第32 d 開始與貯藏第0 d 的水分含量（58.05%）出現顯著性差異（P＜0.05），在第40 d 時，對照組的水分含量顯著下降至54.25%。而貯藏期間ACS 處理組的水分含量未出現顯著下降（P＞0.05）。這可能與果實內部結合水、不易流動水和自由水三種水分轉變有關，它們會在貯藏期間不斷地發生轉化和損失[10]。在貯藏前期果實的生命活動主要是大分子分解成小分子的化學反應，這使得大分子物質與水分的結合程度降低，自由水含量升高，但隨著果實的持續性脫水以及一系列不可逆轉的變化，即果實走向衰老階段，水分含量下降[11]。綜上可知，ACS 處理可減緩鮮糯玉米籽粒在貯藏期間的水分流失。

圖1 ACS 處理對鮮糯玉米水分含量（A）、失重率（B）和果皮硬度（C）的影響Fig.1 Effects of ACS on moisture content (A),weight loss rate(B),and fruit skin hardness (C) of fresh waxy corn

鮮食果蔬在采后貯藏期間，由于蒸騰作用和自身呼吸作用對有機物質的分解都會導致其質量的損失[12]，因此，失重率是評價鮮食果蔬新鮮度的重要指標。如圖1B 所示，鮮糯玉米的失重率在整個采后貯藏期失重率持續上升。貯藏至第8 d 時，鮮糯玉米的失重率均有較大程度的升高，這可能是由于采后鮮食玉米呼吸強度較大，生理代謝依然旺盛，自身的有機物質易被分解，這與司婉芳[13]的研究一致。在整個貯藏過程中，CK 組的失重率始終高于ACS 處理組，并在第24 和32 d 時差異顯著（P＜0.05）。說明ACS處理能有效抑制鮮糯玉米失重率的上升，在一定程度上延緩玉米質量的損失。

鮮糯玉米貯藏過程中，由于玉米組織木質化和纖維化過程的進行，導致細胞壁硬化，果皮硬度增加[14]。而果皮硬度的變化直接反映采后玉米品質的變化。如圖1C 所示，采后鮮糯玉米的果皮硬度呈逐漸上升趨勢。第0 d 時，果皮硬度較低，為0.998 kg，這是因為在乳熟期采收的玉米籽粒飽滿，柔嫩適口，彈性較好。貯藏至第8 d 時，CK 組和ACS 處理組的果皮硬度顯著增加（P＜0.05），分別為1.266、1.177 kg，這表明鮮糯玉米采后初期的呼吸強度較高，生理代謝旺盛，籽粒果皮變硬，CK 組的果皮硬度增加速度明顯大于ACS 處理組。這與司婉芳[13]的研究結果較一致，因鮮食玉米采后呼吸強度高，營養成分變化迅速，導致貯藏初期硬度上升迅速。在貯藏期間，ACS 處理組的果皮硬度均顯著低于對照組（P＜0.05），說明ACS 處理可有效延緩鮮糯玉米整個貯藏期間籽粒果皮硬度的增加。

2.2 ACS 處理對鮮糯玉米TSS 和可溶性糖含量影響

隨著貯藏時間的增加，TSS 含量會伴隨著玉米籽粒內部可溶性糖和蛋白等營養物質的分解而下降，從而影響鮮食玉米的營養品質[15]。可溶性糖是評價鮮食玉米食用品質的重要指標，與鮮食玉米的甜度密切相關，對果蔬的風味品質有較大影響[16]。如圖2所示，在整個貯藏期間，對照組和ACS 組的TSS 含量（圖2A）和可溶性糖含量（圖2B）均呈下降趨勢，并在前8 d 下降最為迅速。原因可能是采收時淀粉合成酶活性處于最強時期，可溶性糖向淀粉轉化的代謝反應仍在進行，導致可溶性糖含量表現為較大程度的下降[17]。在8～32 d 貯藏期間，ACS 處理組的TSS含量和可溶性糖含量始終極顯著高于CK 組（P＜0.01）。貯藏至末期（第40 d）時，CK 組TSS 和可溶性糖含量出現小幅上升，二組間無顯著差異（P＞0.05）。這可能與CK 組失水較多有關[18-19]，貯藏末期ACS 組仍保持較高的水分含量，而CK 組水分大量流失，從而導致CK 組的可溶性固形物含量及可溶性糖含量上升，與ACS 處理組間的差異減小。以上結果表明，ACS 處理可有效地抑制鮮糯玉米采后TSS 含量及可溶性糖含量的下降。

圖2 ACS 處理對鮮糯玉米TSS（A）和可溶性糖（B）含量的影響Fig.2 Effects of ACS on TSS (A) and soluble sugar (B)contents of fresh waxy corn

2.3 ACS 處理對鮮糯玉米酚類、類黃酮類和花青素的影響

果蔬中的酚類、類黃酮類和花青素等是植物組織內的非酶抗氧化物質。酚類物質的積累可修復果蔬的組織傷害[20]。類黃酮是極具代表的多酚類物質[21]，是果蔬中的重要代謝產物[22]。花青素是存在于植物中的水溶性類黃酮色素[23]，具有較強的抗氧化作用[24]。如圖3 所示，在貯藏前24 d，兩組鮮糯玉米中總酚、類黃酮和花青素含量均呈明顯下降趨勢，其中，ACS 處理組總酚在第8 d 和16 d 分別下降了4.46%和11.74%，而對照組下降了11.27%和16.43%，ACS處理組類黃酮含量在第16 d 時下降了20.37%，而對照組下降了29.14%。隨后兩組果實中總酚和類黃酮含量有所增加。而同期兩組果實中花青素含量繼續下降但明顯趨緩。在整個貯藏過程中，ACS 處理組的總酚、類黃酮和花青素含量幾乎均極顯著高于對照組（P＜0.01）。這與Wang 等[5]的研究結果較一致，經ACS 處理的荔枝果皮的總黃酮、總酚和花青素含量均高于對照組，說明ACS 處理可在一定程度上抑制玉米籽粒總酚、類黃酮和花青素含量的下降，從而保持較好的抗氧化能力。

圖3 ACS 處理對鮮糯玉米總酚（A）、類黃酮（B）和花青素（C）含量的影響Fig.3 Effects of ACS on total phenol (A),flavonoids (B) and anthocyanin (C) content in fresh waxy maize

2.4 ACS 處理對鮮糯玉米H2O2 含量的影響

活性氧自由基（ROS）是植物代謝的正常產物[25]。采后果蔬在維持生命代謝活動時均會產生ROS，當果蔬受到逆境脅迫時，ROS 的產生速率會增加，低含量的ROS 在調節果實衰老中起著至關重要的作用[26]，而ROS 的過量積累會破壞細胞內ROS 代謝平衡，造成果實細胞質膜的損傷[27]。H2O2是果蔬采后新陳代謝過程中產生的ROS 之一，積累的H2O2可導致細胞膜脂質過氧化損害，加速細胞衰老[28]。如圖4所示，貯藏至第8 d 時，CK 組和ACS 處理組的H2O2含量分別為3.14、2.03 μmol/g，ACS 處理組此時的H2O2含量僅為CK 組的64.65%，至第24 d 時才達到峰值（2.16 μmol/g），這可能是由于采后損傷導致CK 組玉米在貯藏初期H2O2含量迅速積累，而ACS處理可以有效減緩H2O2含量的積累，延緩H2O2含量峰值的出現，從而有效減輕玉米籽粒細胞膜脂質過氧化損害，延緩果實衰老。這與張愷洳等[3]的研究結果相似，ACS 處理紅地球葡萄可降低細胞膜破壞程度，延緩葡萄果實衰老。貯藏8 d 后，CK 組H2O2含量下降以及之后兩組H2O2含量的波動變化，可能是玉米果實逐漸衰老與玉米內部活性氧清除系統綜合作用的結果，但ACS 處理組的H2O2含量始終低于對照組，并在第8、32 d 時存在極顯著差異（P＜0.01），第16 d 時差異顯著（P＜0.05）。上述結果表明，ACS 處理可有效減少H2O2含量的積累，從而保持玉米貯藏品質。

圖4 ACS 處理對鮮糯玉米H2O2 含量影響Fig.4 Effect of ACS on H2O2 content in fresh waxy corn

2.5 ACS 處理對鮮糯玉米O2-·清除率的影響

O2-·在植物代謝過程中產生，O2-·的過量積累會引起細胞結構和功能的破壞[29]。如圖5 所示，各處理組的O2-·清除率均呈上升趨勢，ACS 處理組的O2-·清除率始終高于CK 組，在第16 d 時差異顯著（P＜0.05），在第40 d 時差異極顯著（P＜0.01）。說明ACS 處理對鮮糯玉米的O2-·清除作用明顯，具有較好的抗氧化效果，從而延緩果蔬衰老。

圖5 ACS 處理對鮮糯玉米O2-·清除率的影響Fig.5 Effect of ACS on O2-· removal rate in fresh waxy corn

2.6 ACS 處理對鮮糯玉米抗氧化酶的影響

果蔬體內存在較完整的活性氧清除系統，CAT和APX 是果蔬體內重要的ROS 清除酶[30]。CAT能夠催化H2O2分解為水和分子氧，維持細胞的ROS 代謝平衡[31]。APX 在催化抗壞血酸與H2O2發生氧化還原反應的過程中將H2O2分解清除[32]，減緩植物細胞的過氧化作用[33]。如圖6 所示，各組CAT活性和APX 活性均隨貯藏時間的延長呈下降趨勢。在40 d 貯藏期間，ACS 處理組的CAT 活性顯著高于同一貯藏時間的對照組（P＜0.05），APX 活性也始終高于對照組，并在貯藏第8、40 d 時差異顯著（P＜0.05）。貯藏40 d 時，ACS 處理組的CAT 和APX 酶活性分別下降了4.99%和28.74%，而CK 組分別下降了8.07%和55.67%。高抗氧化酶活性通常與減輕氧化損傷和減少果實品質劣變有關[34]。Tang 等[35]研究發現，酸性電解水處理龍眼可以提高CAT、APX 和超氧化物歧化酶等抗氧化酶活性，這些酶在維持龍眼貯藏期間活性氧代謝和抑制果實病害方面發揮重要作用。上述結果說明ACS 處理可有效地抑制采后鮮糯玉米CAT 和APX 活性的下降，從而減緩玉米籽粒的過氧化作用，延緩果實衰老。

圖6 ACS 處理對鮮糯玉米CAT 和APX 活性的影響Fig.6 Effects of ACS on CAT (A) and APX (B) activity in fresh waxy corn

2.7 PCA 綜合分析鮮糯玉米品質變化

PCA 圖可以直觀表現不同處理對鮮糯玉米品質穩定性的影響，置信圈越窄小，表明各指標在貯藏期間的變化越小，即品質越穩定，保鮮效果越佳[36]。采用PCA 法綜合分析不同處理后鮮糯玉米品質隨貯藏時間的變化，得出PCA 圖。由圖7 可知，ACS 處理組的置信圈比CK 組窄小，表明ACS 處理組的鮮糯玉米各項指標在貯藏期間變化更小，即ACS 處理對鮮糯玉米有較好的保鮮效果。

圖7 不同處理對鮮糯玉米貯藏期品質影響的主成分圖Fig.7 Principal component analysis of the effect of different treatments on the qualities of fresh waxy corn during storage

3 結論

鮮糯玉米籽粒含水率高，采后呼吸作用依然旺盛，其營養物質不斷分解以維持采后鮮糯玉米的生理代謝進程，導致鮮糯玉米的營養品質隨貯藏時間的延長而下降。本試驗結果表明，ACS 能有效延緩鮮糯玉米的水分流失；抑制鮮糯玉米在貯藏期間失重率和果皮硬度的上升；維持鮮糯玉米TSS 和可溶性糖含量；抑制非酶抗氧化物質（總酚、類黃酮、花青素）含量的下降，并保持較高的鮮糯玉米CAT 和APX 活性，加速超氧陰離子的清除速率，有效減緩H2O2的積累，進而提高鮮糯玉米的貯藏品質。本研究結果為ACS 應用于鮮糯玉米采后保鮮及保鮮劑開發提供了理論依據，但目前有關ACS 的保鮮機制研究還不多，還需從分子水平進一步深入研究。