预冷方式对黄花菜贮藏品质的影响

王娟，马晓艳，王通，朱韵昇，张海红

(宁夏大学 农学院，宁夏 银川，750021)

黄花菜又名金针菜、柠檬萱草，忘忧草，属药食同源的珍有物种，兼有营养作用、药用作用和观赏价值[1]。黄花菜中富含蛋白质、VC、钙、脂肪、矿物质等营养物质，营养价值极高，与香菇、木耳、冬笋一起被称为蔬菜类中的四大珍品[2]。翟俊乐等[3]、毛建兰[4]研究发现黄花菜富含黄酮类成分，具有抗氧化、抗抑郁、抗肥胖、抗高血压、下奶等多种功能。然而由于目前市场上多见的黄花菜主要是干制菜，黄花菜干制易导致其营养成分损失，口感变差，因而鲜嫩可口，清香味美，营养全面的鲜食黄花菜越来越受到消费者的青睐[5]。但是鲜黄花菜在常温条件下耐贮性极差，张欣等研究发现黄花菜采后10 h后就会失水萎蔫，开花衰老，营养价值降低，48 h后腐烂变质，失去商品价值[6]。针对这一问题，很多学者开展了辐照保鲜[7]，气调保藏[8]，中草药提取液保鲜[9]，硫氢化钠溶液保鲜[10]，壳聚糖结合纳米包装处理保鲜[11]等技术研究，但由于成本、安全性、可操作性等诸多因素的影响，应用仍受到一定的限制。因此，优选鲜黄花菜贮藏保鲜工艺条件，延长鲜食黄花菜的货架期已成为亟待解决的问题。

预冷技术是通过带走果蔬田间热和呼吸热以达到快速降温目，维持果蔬新鲜度的一种实用有效的技术。将新鲜采收的果蔬在运输、贮藏或加工前迅速去除田间热和减少呼吸热，可防止其在流通过程中由于呼吸热而引起的品质下降，保持其新鲜度，从而便于冷藏保存和低温运输[12]。部分学者已将预冷技术成功地应用于番茄[13]，西兰花[14]，生菜[15]，蓝莓[16]等的保鲜。真空预冷和冷库预冷是目前常用的2种预冷方式。冷库预冷主要依靠冷风机吹出的冷风进行冷却，该方法简单易行，但冷却速度较慢，预冷均匀性差。真空预冷通过对封闭的环境抽真空，使真空室内的果蔬水分在低压条件下快速蒸发，并带走热量，实现快速预冷，具有冷却速度快、预冷均匀、清洁、保鲜效果好的优点，受到了研究者的广泛关注。许俊奇等[17]在比较不同预冷方式对黄秋葵贮藏品质的影响中发现，真空预冷可以快速降温，去除采后果蔬的田间热和呼吸热，抑制呼吸强度的升高，同时减少VC和可溶性固形物等营养成分的消耗。黄宇轩在不同预冷方式对果蔬产地短期贮藏品质的影响[18]中研究表明，真空预冷能降低果蔬贮藏期间的呼吸强度，维持细胞膜透性，减缓膜脂过氧化，缓解叶菜转黄速度。范尚宇[16]在不同预冷方式对蓝莓果实贮藏特性的影响中发现，预冷可以降低果实呼吸速率和代谢速率，减少贮藏过程中ATP的消耗，推迟蓝莓果蔬贮藏期间抗氧化酶活性峰值的到来，增强果实抗逆境胁迫作用，减轻膜脂过氧化程度，推迟衰老。这些研究成果为预冷技术在黄花菜贮藏保鲜中的应用研究奠定了基础。

本文拟以现采鲜黄花菜为原料，进行预冷前处理结合低温贮藏的鲜黄花菜保鲜技术研究，通过真空预冷、冷库预冷的前处理和CK组比较，比较黄花菜在贮藏期间感官品质、失重率、酶活性等指标的变化，建立鲜黄花菜货架期预测模型，以期筛选出鲜食黄花菜贮藏保鲜条件，为黄花菜贮藏保鲜提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜黄花菜，品种为“黑嘴花”，于下午16∶00～17∶00采摘于宁夏吴忠市红寺堡区太阳山镇清泉合作社种植基地.

考马斯亮蓝R-250(生物技术级)、牛血清蛋白，上海麦克林生化科技有限公司；无水乙醇(分析纯)，无菌双蒸水、95%乙醇、85%H3PO4、冰乙酸等，上海国药集团化学试剂有限公司；过氧化物酶(peroxidase，POD)试剂盒、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

3051H果蔬呼吸测定仪、TD-45型数字折射计，浙江托普云农科技股份有限公司；721G-100紫外可见分光光度计，上海电分析仪器有限公司；TGL-16M高速冷冻离心机，上海卢相仪离心机仪器有限公司；HH-4电热恒温水浴锅，上海比朗仪器有限公司；MN维生素C测定仪，杭州陆恒生物科技有限公司；SQP电子天平，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司；KMS-500-1P真空预冷机、冷库，东莞市科美斯科技实业有限公司；BC/BD-106DT调温冰箱，长虹美菱股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 贮藏工艺

黄花癸贮藏工艺流程如下：

选取成熟度一致，大小一致，外形新鲜饱满，无机械损伤，无病虫害的鲜黄花菜随机分为3组，进行真空预冷、冷库预冷和不预冷处理进行对比实验研究。为避免真空预冷过程中真空室负压过低所造成的黄花菜冻害和软化等现象的发生，在预实验的基础上，设置真空预冷的预冷终温为8 ℃，预冷终压为400 Pa。设置冷库预冷的预冷终温为8 ℃，以不预冷作为对照组(CK)，对黄花菜进行处理。经真空包装，贮藏于4～6 ℃冰箱，3 h后进行指标测定，记为第0天。其后每隔5 d对各项指标进行测试，比较贮藏过程中感官指标、失重率、呼吸强度、可溶性固形物含量TSS、VC含量、过氧化物酶POD等指标的变化规律，综合分析不同预冷方式对黄花菜贮藏品质的影响。

1.4 指标检测

1.4.1 预冷效果监测

采用真空预冷和冷库预冷对采后黄花菜进行预冷，结合陈羽白等[19]、张川等[20]和李新平等[21]的方法，比较不同预冷方式对黄花菜降温速率和失水率的影响。

1.4.2 感官特性评定

参考陕西省地方标准DB61/T559—2013地理标志产品 大荔黄花菜[23]，对不同处理的黄花菜的感官进行评定，挑选10名经过感官评定培训的宁夏大学专业人员，目测黄花菜的表面性状进行感官评分，参照张哲平[23]的方法，将评价数据与贮藏期结合，进行线性回归，以4.0分为商品价值切分点，求得评分为4.0时的对应贮藏期，即为预测货架寿命终点。

表1 黄花菜感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria for daylily

1.4.3 失重率的测定

称重法测定失重率计算如公式(1)所示：

(1)

1.4.4 呼吸强度的测定

参考张欣瑶等[24]、许青莲等[25]的方法并做改进，采用便携式果蔬呼吸测定仪测定呼吸强度，并按照公式(2)进行计算：

果蔬呼吸强度=

(2)

式中：a，测定后CO2浓度，mg/L；a0，测定前CO2浓度，mg/L；T，测定后温度，℃；T0,测定前温度，℃；m，测定用果蔬的质量，kg；t，测定所用时间，h；V，容器总体积，dm3。

1.4.5 可溶性固形物含量(total soluble solid，TSS)

将黄花菜捣碎，用2层纱布挤出匀浆汁进行测定，采用阿贝折光仪测定可溶性固形物的含量，测试前，需先用蒸馏水对折光仪进行凋零[23]。

1.4.6 VC的测定

采用VC测定仪测定样品中的VC含量。

1.4.7 过氧化物酶(POD)的测定

参考赵维琦等[14]的方法，准确称取1 g粉碎后的黄花菜组织，按照1∶4(g∶mL)的比例加入H3PO4缓冲溶液，于冰水浴条件下进行匀浆，然后于3 000×g离心10 min，取上清液即为粗酶液。采用商业化的多酚氧化酶试剂盒测定POD活力。37 ℃条件下组织蛋白每分钟催化产生1 g底物的酶量定义为1个酶活力单位。

1.4.8 超氧化物歧化酶(SOD)的测定

准确称取1 g粉碎后的黄花菜组织，按照比例1∶9(g∶mL)加入H3PO4缓冲溶液，其余同1.4.7，采用商业化的超氧化物歧化物试剂盒测定SOD活力。

1.5 数据处理

本试验中每组样品至少含6株黄花菜，每次测定重复3次，结果取平均值±标准差。使用统计软件SPSS 17.0进行数据处理，采用Origin 2018绘图软件作图，采用LSD法计算不同处理之间的差异显著性，置信区间为95%，图中标注不同字母的数据表示数据间具有显著性差异(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 预处理效果分析

表2为黄花菜经过不同预冷方式处理下降温速率和失重率变化情况。由表2可知，不同的预冷方式对采后黄花菜的降温时间有极显著性差异(P<0.01)。其中真空预冷处理效果最佳，15 min即将黄花菜从30.1 ℃降至8 ℃，降温效果很明显；冷库预冷将黄花菜从29.2 ℃降至8 ℃需要180 min，说明真空预冷可以快速去除黄花菜的田间热[26]；预冷结束后，各处理组黄花菜的失重率差异较明显(P>0.05)，真空预冷组失重率明显高于其他处理组(P<0.05)，这主要是由于真空预冷过程中减压致使水分蒸发引起的，而水分蒸发有利于带走果蔬田间热从而达到快速降温的效果[23]。

表2 预冷方式对黄花菜降温速率和失水率的影响Table 2 Effects of pre-cooling methods on cooling rate and water loss rate of daylily

2.2 预冷方式对采后黄花菜失重率的影响

黄花菜在贮藏过程中质量损失主要是有两方面：一是蒸腾作用会引起器官水分流失，二是呼吸作用则导致细胞内物质的消耗。由图1可知，随着贮藏时间的延长，各处理组失重率呈现上升趋势；预冷结束后，真空预冷组失重率明显高于其他处理组(P<0.05)，这可能是由于真空预冷过程中减压致使水分蒸发引起的；在贮藏中后期(6～15 d)，真空预冷组失重保持在较低水平，较其他2组能更好地保持黄花菜新鲜度(P<0.01)，冷库预冷组较CK组失重率也有显著差异(P<0.01)，在贮藏末期(16～20 d)，各处理组的失重率有明显的差异(P<0.05)，CK组黄花菜由于失水萎蔫，失去商用价值；且其真空预冷组失重率明显小于冷库预冷组(P<0.05)。这主要是因为真空预冷有效降低了采后鲜黄花菜的蒸腾作用和呼吸速率，降低了鲜黄花菜在贮藏过程中水分损失。

图1 预冷方式对黄花菜失重率的影响Fig.1 Effect of pre-cooling method on weight loss rate of daylily注：图中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)

2.3 预冷方式对采后黄花菜呼吸强度的影响

呼吸作用是果蔬一切生命活动存在的显著特征，是影响黄花菜采后贮藏保鲜的关键指标，也是评价黄花菜采后贮藏潜力的依据。呼吸强度越大说明黄花菜呼吸作用越强，营养物质的消耗越快，产品越容易衰老，黄花菜贮藏保鲜期越短[14]。采后预冷处理可通过去除黄花菜的田间热以迅速降低呼吸速率，但不同预冷方式的预冷效果影响较大。由图2可知，黄花菜采后呼吸较旺盛，采后数小时即可达到369.76 mgCO2/(kg·h)，通过不同方式预冷处理后下降到301.28 mgCO2/(kg·h)和306.345 mg CO2/(kg·h)，在贮藏期间，各处理组在呼吸强度在第5天左右达到呼吸高峰，随后呈现缓慢下降趋势，真空预冷组呼吸强度较其他组始终保持在最低水平，这与许俊奇等在比较不同预冷方式对黄秋葵贮藏品质的影响的研究结果一致[17]。第5天后，各处理的呼吸强度极显著总体呈现下降趋势，真空预冷组呼吸强度明显低于其他组(P<0.01)，这主要是因为真空预冷可以快速去除田间热，减少黄花菜贮藏过程中的呼吸热，降低黄花菜代谢活动，维持较低的呼吸强度，而冷库预冷降温速率较低，使黄花菜在预冷前期仍然保持着较高的呼吸强度和代谢活动，加速了产品的衰老。

图2 预冷方式对黄花菜呼吸强度的影响Fig.2 Effect of pre-cooling method on respiratory intensity of daylily

2.4 预冷方式对采后黄花菜可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物的主要成分是糖类，而糖类是果蔬在贮藏过程中呼吸底物的主要来源之一[27]，它可以反映出黄花菜在贮藏过程中的品质变化，同时也可作为判断黄花菜成熟和衰老的指标之一。由图3可知，黄花菜的可溶性固形物在贮藏过程中呈现先上升后下降的趋势。这是因为采摘后黄花菜依旧进行着生命活动，一些大分子在果实的后熟中被分解为小分子的糖等物质。而在贮藏后期，由于黄花菜成熟度的上升，需要消耗糖类来维持自身新陈代谢，大分子物质的分解小于小分子物质的消耗速度，从而导致了可溶性固形物含量的减少。与CK组相比，预冷组可显著保持黄花菜中的可溶性固形物含量(P<0.01)，贮藏至第5天，预冷组黄花菜的可溶性固形物含量明显高于CK组(P<0.05)，在贮藏中后期和末期，各处理组可溶性固形物含量差异较明显(P<0.05)，真空预冷组对可溶性固形物的保留效果更为明显(P<0.05)。这主要是因为真空预冷处理有效地抑制了黄花菜贮藏期间的呼吸速率和营养代谢，减少了可溶性固形物的消耗。

图3 预冷方式对黄花菜可溶性固形物含量的影响Fig.3 Effect of pre-cooling method on soluble solid content of daylily

2.5 预冷方式对采后黄花菜VC含量的影响

黄花菜中富含VC，它在黄花菜的衰老中起着抗氧化的作用，同时也是黄花菜中重要的营养指标。由图4可知，VC的含量随贮藏时间的延长呈现下降趋势。CK组的VC含量始终低于预冷组，这可能是由于预冷处理抑制了果实中抗坏血酸氧化酶的活性，延缓了新陈代谢的进行[28]；从第5天开始，各处理组之间VC含量差异极显著(P<0.01)，真空预冷组的VC含量显著高于其他各组(P<0.05)，这可能是由于真空预冷过程中，黄花菜细胞间隙中的氧气被抽走，有效减少了VC在贮藏过程中的氧化损失[29]。

图4 预冷方式对黄花菜VC含量的影响Fig.4 Effect of pre-cooling method on VC content of daylily

2.6 预冷方式对采后黄花菜过氧化物酶(POD)活性的影响

过氧化物酶(POD)属氧化还原酶，该酶活性与果实呼吸作用、乙烯的生物合成以及衰老细胞的活性有关，能够清除植物组织中的活性氧自由基, 可以减少活性氧自由基的积累, 降低氧化损伤和细胞膜脂过氧化, 延缓果蔬采后衰老的进程[30]。维持过氧化酶活性在较高水平，可明显延缓果蔬组织的衰老[31]。如图5所示，在贮藏期间，预冷处理组POD活性呈现先上升后下降的趋势，这可能是由于黄花菜成熟衰老，活性氧物质积累，刺激了POD活性增高，在预冷初期(0～5 d)，CK组POD活性显著高于冷库预冷组(P<0.05)，这主要是由于CK组黄花菜在贮藏初期呼吸强度较大；从第5天开始，在相同的贮藏时间点，CK组的活力显著低于真空预冷组(P<0.05)。主要是由于CK组代谢较旺盛，H2O2和氧自由基积累导致膜脂质过氧化，加速了果蔬衰老。在后期贮藏中，各处理组间的POD活性有显著差异，真空预冷组的POD活力明显高于其他组(P<0.05)，冷库预冷组的POD活性始终保持在较低水平。这可能是因为真空预冷的预冷速率较高，有效降低了果蔬呼吸速率和能量代谢，减少了预冷过程中活性氧自由基的积累和ATP等能量物质的消耗，增强了黄花菜抗逆境胁迫作用，延缓了黄花菜组织衰老。而冷库预冷降温速率低，预冷阶段呼吸作用旺盛，能量与营养物质代谢产生的自由基等有害物质积累，促使产品衰老，加速了过氧化物酶的消耗[16]。

图5 预冷方式对黄花菜过氧化物酶POD活性的影响Fig.5 Effect of pre-cooling method on peroxidase POD activity of daylily

2.7 预冷方式对采后黄花菜超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

超氧化物歧化物(SOD)能清除组织衰老过程中产生的超氧自由基，维持自由基产生和清除的平衡，保护细胞膜结构，从而延缓组织衰老[32-34]。由图6看出，各处理组SOD活性呈现先上升后下降的趋势。在贮藏初期(0～5 d)，由于产生的自由基的刺激，各处理组SOD活性呈现上升趋势；在后期贮藏中，由于清除自由基的消耗及其他有害物质的积累，SOD活性逐渐降低，且各处理组的SOD活性有极显著差异(P<0.01)；真空预冷可以快速采后黄花菜去除田间热和呼吸热，能最大程度减少鲜黄花菜贮藏过程中自由基的氧化危害，维持SOD较高的活性；而冷库预冷处理降温速率较慢，预冷过程中自身代谢引起营养物质的消耗和自由基及其他有害物质的积累，引起膜脂过氧化反应，降低了抗氧化酶的活性。所以真空预冷组的SOD活性明显高于冷库预冷组(P<0.01)。

图6 预冷方式对黄花菜超氧化物歧化物SOD活性的影响Fig.6 Effect of pre-cooling method on SOD activity of daylily during storage

2.8 预冷方式对采后黄花菜感官品质的影响

黄花菜采后代谢活动依然很旺盛，导致其在贮藏期间发生花苞开放，黄花褐变，变软腐烂等品质劣变。表1从风味、色泽、腐烂率、质地4个方面，对不同预冷方式处理后，黄花菜在贮藏过程中的感官品质进行评价，将各项评分求和后，感官得分总分结果如图6所示。由图7可知，随着贮藏时间的延长，各处理组感官得分均呈逐渐下降的趋势。第0天CK组感官评分明显高于预冷组，感官品质差异显著(P<0.05)，这可能是由于预冷结束时黄花菜失水造成部分风味成分随水分散失和预冷致使黄花菜表面软化引起的；在贮藏初期(0～5 d)，各处理组样品的感官品质无明显差别(P>0.05)，在贮藏中后期(6～15 d)，各处理组感官品质有明显的差异(P<0.01)。CK组样品的感官品质下降较快，而预冷组下降相对较慢。说明预冷有较为显著的保鲜效果；在贮藏末期(16～20 d)，各处理组的感官品质有极显著差异(P<0.01)，CK组黄化菜发生严重黄花褐变，基本失去商用价值，真空预冷组少部分出现黄化褐变，大部分仍然呈现黄绿色，且极显著优于冷库预冷组(P<0.01)，说明真空预冷处理可以有效抑制黄花菜呼吸强度，延缓黄花菜腐烂褐变。

综合感官评分获得的回归方程预测黄花菜货架寿命，真空预冷处理后的黄花菜预测货架期为23 d，较冷库预冷延长4 d，较CK组延长9 d，说明真空预冷对延长黄花菜货架期的效果更明显(表3)。

图7 预冷方式对黄花菜感官品质的影响Fig.7 Effect of pre-cooling method on sensory quality of daylily

表3 不同预冷方式货架期预测Table 3 Shelf life prediction of different pre-cooling methods

3 结论与讨论

预冷可以有效去除黄花菜田间热，抑制其呼吸强度，保持新鲜度，改善感官品质，减少VC和可溶性固形物等营养成分的消耗，延长其货架期。相比对照组14 d的货架期，真空预冷处理后的黄花菜预测货架期为23 d，冷库预冷为19 d，分别延长了9 d和5 d。

不同预冷方式对黄花菜降温速度有显著差异，其中真空预冷组效果最佳。真空预冷15 min即将黄花菜从30.1 ℃降至8 ℃，降温效果很明显；冷库预冷从29.2 ℃降至8 ℃需要180 min，贮藏至20 d时，真空预冷组的VC损失率为51.3%，可溶性固形物损失率为2.9%，而冷库预冷组和CK组的VC损失率分别为62.35%、78.07%，可溶性固形物损失率分别为8.15%、17.34%，且CK组已基本丧失商用价值。这一结果与范尚宇[16]、许俊奇等[17]、黄宇轩[18]的研究结果具有一致性。真空预冷处理可有效延缓黄花菜贮藏过程中POD活性和SOD活性降低，降低膜脂过氧化程度，延缓其衰老，对延长黄花菜架寿命效果更明显，与冷库预冷相比，其货架期可延长4 d。

真空预冷利用真空系统对封闭环境抽真空，使果蔬水分在低压条件下迅速蒸发带走热量，达到快速预冷的目的，具有冷却速度快、预冷均匀、清洁、保鲜效果好的优点。冷库预冷主要依靠冷风机吹出的冷风进行冷却，相对真空预冷，具有冷却速度慢，预冷均匀性差的特点。但是由于真空预冷系统设备一次性投资大，生产能力有限，而冷库设备简单易行、方便操作、生产能力大，尽管黄花菜货架期存在4 d的差异，但在实际生产中建议综合考虑生产成本、生产能力、货架期、操作方便性，结合企业自身特点，优选黄花菜预冷保鲜技术。