不同预冷方式对西兰花货架期品质的影响

王顺玉,黄小凤,刘 瑶,史君彦,高丽朴,王 清

(北京市农林科学院蔬菜研究中心,农业农村部蔬菜产后处理重点实验室,果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室,农业农村部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室,农业农村部都市农业(北方)重点实验室,北京 100097)

西兰花(BrassicaoleraceaL. var.italicaPlanch.)又名绿菜花、青花菜,意大利芥蓝,属十字花科芸薹属甘蓝的一个变种[1]。19世纪末传入中国,原产于地中海东部沿岸。西兰花含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等营养成分,被誉为“蔬菜皇冠”。西兰花不仅富含蛋白质、胡萝卜素、VC等营养成分,而且还含有酚类、黄酮类、萝卜硫素等活性物质,对人体清除自由基具有重要的作用[2]。西兰花中还含有抗氧化物质、抗癌物质和丰富的硫代葡萄糖苷,是同类蔬菜中抗癌、防癌效果最好的天然物质[3]。

西兰花采后呼吸旺盛,极易失水,会迅速萎蔫、开花和黄化,营养成分快速降解[4]。西兰花采后及时预冷可快速除去田间热,降低呼吸速率和呼吸热,保持品质,延长保鲜期。西兰花的预冷方式目前主要有冷库预冷、压差预冷、真空预冷等方式。钱骅等[5]研究了真空预冷对西兰花贮藏品质的影响,发现真空预冷处理可延长西兰花货架期,对保持贮藏期西兰花的VC、可滴定酸含量和感观品质有促进作用。刘升等[6]对西兰花压差预冷流通保鲜技术的研究中发现:经差压预冷的西兰花重量损失、护绿效果明显比常温贮藏下的西兰花要好,0 ℃条件下贮藏的西兰花的叶绿素和维生素C含量明显高于常温条件下运输和销售的西兰花。

真空预冷和压差预冷已经有较为成熟的研究成果,但冰预冷和冷水预冷对西兰花品质的影响却没有报道,因此本文对冰预冷和冷水预冷处理对西兰花的品质影响进行了比较,以冷库预冷作为对照、研究冰预冷和冷水预冷对采后西兰花品质的影响,以期为冷水预冷和冰预冷在西兰花上的应用提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料及仪器

“优秀”西兰花 采自由北京天安公司顺义区基地,采收当天运回实验室,并挑选无机械伤、无病虫害、成熟度一致的完好西兰花作为实验材料;愈创木酚、30%过氧化氢 南开大学精细化学实验厂;甲醇、盐酸、聚乙二醇6000、TritonX-100 北京化工厂;氢氧化钠、硫酸、丙酮、乙醇、无水乙酸钠、考马斯亮蓝G-250(分析纯) 科创顺达科技;磷酸氢二钠、磷酸二氢钠(分析纯)、四水合钼酸铵 西陇化工股份有限公司;2-硫代巴比妥酸、石英砂 国药集团化学试剂有限公司;乙酸 天津市科密欧化学试剂有限责任公司。

UV-1800紫外分光光度计 日本岛津公司;5810R台式高速冷冻离心机 美国赛默飞世尔科技公司;DW-86L628立式超低温保存箱 青岛海尔特种电器有限公司;WZY-1温度自记仪 北京天建华科技发展有限公司;HW·SY11-K电热恒温水浴锅 北京市长风仪器仪表公司;IKA A11 basic分析研磨机 德国艾卡仪器设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 将西兰花装入规格为545 mm×410 mm×270 mm的泡沫箱中,每箱随机放入西兰花16～20颗(每颗西兰花质量约为500 g)。分别做如下三种方式处理:0 ℃冷库预冷(对照);冰预冷(加碎冰量约为10～15 kg,以没过西兰花最益);冷水预冷(向已经放入西兰花的箱中倒入没过西兰花的0 ℃的冷水)。冰和冰水直接与西兰花接触,西兰花的最适贮藏温度是0～5 ℃[7],所以0 ℃的冰水混合物并不会对西蓝花造成冷害。

记录西兰花中心品温度,温度降至(1±1) ℃后,将西兰花从箱中取出,用双手将西兰花间隙中的水大致甩出后,将西兰花每3颗用0.04 mm PE袋折口包装,放入温度为(20±1) ℃的库中贮藏。分别取降至(1±1) ℃的西兰花作为初值,之后每24 h取一次样,每个处理组取3颗西兰花的花球组织进行取样。鲜样用于测定西兰花的感官、黄化、色差值、TSS、相对电导率,剩余样品用液氮冷冻后放于-80 ℃的冰箱中保存,用于测定维生素C、叶绿素、MDA、硫代葡萄糖苷的含量,以及POD、CAT、APX的活性。

1.2.2 西兰花的温度测定 每个处理随机选取3颗西兰花,分别在花茎位置插入温度计,每小时记录温度,观测在预冷过程中西兰花温度变化。

1.2.3 西兰花的感官评分和黄化指数评定 感官评分标准:由6人组成的品评小组对西兰花外观品质进行评分,采用9分制,9分:外观品质没有变化;8分:外观品质稍有变化;7分:外观品质变化明显;6分:商品性(能不能达到售卖的品质)下降;5分:商品性最低限;4分:失去商品性;3分:食用价值(西兰花黄花或腐烂到不能食用了)最低限;2分:失去食用价值;1分:腐烂变质,其中1～4分表示不可接受,4～6分表示一般,6～9分表示商品价值乐意接受。感官评分以6个品评小组的评分的平均值表示[8]。

黄化指数评定标准:0级:目测不到花蕾变黄;1级:花球中有轻微变黄或花球中有1～3粒花蕾变黄;3级:花蕾变黄,占整个花球的10%;5级:花蕾变黄,占整个花球的50%;7级:花球变黄,占整个花球的70%;10级:100%的花蕾变黄。

1.2.4 西兰花色差值的测定 色差值测定采用色差计测定,每组选取3颗西兰花,在西兰花花球上用记号笔划5个标记圈(直径10 mm),作为测定色差值的专用测点,每天对其进行测定,得到L值和a*值。

1.2.5 西兰花可溶性固形物(TSS)含量的测定 可溶性固形物(TSS)含量,取西兰花鲜样1 g捣碎后取汁,采用手持阿贝折光仪进行测定。

1.2.6 西兰花相对电导率的测定 相对电导率的测定采用电导率仪测定,称取西兰花花球1.0 g,置于50 mL三角瓶中,加蒸馏水40 mL,采用DDS-11A电导率仪测定10 min后测定电导率P1,沸水浴10 min,冷却后加水至原刻度测定电导率P2[9]。

1.2.7 西兰花VC含量的测定 VC含量的测定采用赵晓梅等[10]的方法稍作修改,取1.0 g样品,用5 mL的0.05 mol/L草酸-0.2 mmol/L EDTA提取液提取,于4 ℃、13000 r/min离心20 min,再取2 mL上清液加3 mL草酸-EDTA、0.5 mL偏磷酸-乙酸、1 mL 5%硫酸、2 mL 5%钼酸铵后摇匀后放置于80 ℃水浴锅内水浴10 min,然后取出冷却至室温后加水定容至10 mL。以提取液为对照,测定波长760 nm处吸光值,用于VC含量的计算,每个样品重复测三次。

1.2.8 西兰花叶绿素含量的测定 叶绿素含量的测定参照岳红等[11]的方法,准确称取0.5 g样品,加6 mL提取液(丙酮∶乙醇=2∶1),于4 ℃、13000 r/min离心10 min,在645 nm、663 nm测定吸光值,以提取液为对照,重复测定三次,全程避光操作,以645 nm和663 nm处吸光值之差表示叶绿素的含量。

1.2.9 西兰花丙二醛(MDA)含量的测定 丙二醛含量的测定参照曹建康等[12]的方法,取1.0 g样品,用5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)提取液提取,于4 ℃ 13000 r/min离心20 min,收集2 mL上清液,再加入2 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸(TBA),混合后在沸水中煮沸20 min,冷却后,分别测定450、532、600 nm波长下的吸光度值,重复测三次,计算得丙二醛的含量。

C(μmol/L)=6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450

式中:C:反应混合液中丙二醛浓度(μmol/L);V:提取液总体积(mL);Vs:测定时所取样品提取液体积(mL);W:样品重(g)。

1.2.10 西兰花硫代葡萄糖苷含量的测定 硫代葡萄糖苷含量采用分光光度法进行测定[13]。首先选取西兰花花球部位,准确称取研磨每种样品0.5 g两份,分别置于两支25 mL刻度试管中,各加氟化钠0.1 g。在一支试管中加沸水20 mL,立即加热至沸并保持10 min。在另一支试管中则加入35～38 ℃蒸馏水20 mL,置37 ℃水浴中保温酶解1 h,使硫代葡萄糖苷在芥子酶作用下水解,完成酶解后加热至沸并保持10 min。

在两支试管中分别加入6滴中性醋酸铅,以沉淀其中的蛋白质及色素类物质,过量的醋酸铅应用饱和的硫酸钠溶液消除。最后,加蒸馏水定容至25 mL,用滤纸过滤至试管中。取滤液各0.5 mL,按葡萄糖标准曲线绘制方法,分别测定其吸光度。硫代葡萄糖苷总量的计算:

GS=(m2-m1)×50×2.207/m×1000

式中:m1:灭酶管从标准曲线上查得的相应葡萄糖量(mg);m2:酶解管从标准曲线上查得的相应葡萄糖量(mg);m:样品质量(mg);2.207:硫葡萄糖转化为硫葡萄糖苷的系数。

1.2.11 西兰花各项抗氧化酶活性的测定 抗坏血酸过氧化物酶APX活性测定参照印天寿等[13]的方法。称取1.0 g西兰花花球组织冷冻磨样,加入5 mL经低温预冷的提取缓冲液,冰浴研磨匀浆,于4 ℃、13000 r/min低温离心30 min,留上清液待用。取一支试管,依次加入2.6 mL反应缓冲液和0.1 mL酶提取液,加入0.3 mL H2O2溶液立即混匀,记录反应体系在290 nm处的吸光值,每隔30 s记录一次,连续测定120 s。

过氧化氢酶CAT活性的测定参照许宙等[14]的方法:取1.0 g西兰花花球组织冷冻磨样,加入5 mL 0.1 mmol/L pH7.8 PBS提取液,于4 ℃、13000 r/min离心20 min,收集上清液为酶提取液。然后再比色皿中加入1.9 mL 0.1 mmol/L pH7.8 PBS,再加入1 mL 0.3% H2O2,最后加入0.1 mL酶提取液进行比色,以蒸馏水为参比,记录反应体系在240 nm处的吸光度值,测定2 min。

过氧化物酶POD活性的测定参照许宙等[14]的方法:取1.0 g西兰花花球组织冷冻磨样,加入5 mL 0.1 mM pH7.8 PBS提取液,于4 ℃、13000 r/min离心20 min,收集上清液为酶提取液,加入1 mL 0.1 mmol/L pH7.8 PBS,再加入0.9 mL 0.2%愈创木酚和0.1 mL 0.3% H2O2,最后加入0.1 mL酶提取液进行比色,记录反应体系在470 nm处的吸光度值,测定2 min。

1.1.5 遵守临床试验的双盲原则 研究者分成4组，第1组筛选和分配受试者；第2组施行治疗；第3组观察和搜集指标数据；第4组统计数据并且撰写文章；试验对象的分组对受试者严格保密；4组研究者的各自操作互相保密。

1.3 数据处理

采用Office 2010统计分析软件进行基础数据整理,利用Origin 9软件分析与作图,利用IBM SPSS Statistics 22软件对数据进行差异显著性检验(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同预冷方式处理西兰花的温度变化曲线

如图1可知,冰预冷和冷水预冷处理在1～2 h即可将西兰花的温度降至4 ℃以下,其中冰预冷在5 h后将西兰花的温度降至2 ℃以下,冷水预冷可在1 h内将西兰花的温度降至4.4 ℃,在3 h后西兰花的温度即可降至1 ℃以下,而CK组冷库预冷的西兰花温度降至1 ℃以下则需要10 h以上。以上结果说明,冰预冷和冷水预冷的预冷速率高于冷库预冷,其中冷水预冷的预冷效率最高。

图1 西兰花的温度变化曲线

2.2 不同预冷方式对西兰花感官评分和黄化指数的影响

由图2A可知,随着贮藏时间的延长,西兰花的外观品质逐渐下降,贮藏至第4 d,CK组冷库预冷的西兰花的感官评分低至5.7分;冷水预冷的感官评分可达6.3分,冰预冷的感官评分仍在7分以上,CK组冷库预冷的西兰花的货架期为5 d,冷水预冷处理的货架期为6 d,冰预冷处理西兰花的货架期为8 d,由图2A可知,CK组冷库预冷处理西兰花的感官品质和货架期显著低于冰预冷和冷水预冷处理组(P<0.05)。结果说明,冰预冷和冷水预冷可以保持西兰花的良好感官品质并延长其货架期(货架期终止的标准是当西兰花达不到可食用、可售卖的标准的时即为货架期,根据观察评比标准,西兰花的感官评分<4分,黄化程度>5分时,西兰花已达到架期)，其中冰预冷效果最好。

图2 西兰花的感官评分和黄化指数

在西兰花贮藏期间,黄化作用是影响西兰花品质的一个主要原因,由图2B可以看出,西兰花的黄化指数逐渐升高,CK组冷库预冷西兰花的黄化指数在3～4 d时的变化最快,冰预冷和冷水预冷处理的黄化指数显著低于CK组(P<0.05),但冰预冷和冷水预冷处理组间并无显著差异,结果说明,冰预冷和冷水预冷均对抑制西兰花黄化有积极作用。可能是由于西兰花在冰和冰水处理过后,在预冷处理过程中减少了西兰花与空气的接触,减少了氧化的可能,使其黄化的速度变慢[15]。

2.3 不同预冷方式对西兰花色度值的影响

L值表示色差值中的亮度值,值越大,表明西兰花的叶片色泽越鲜亮、翠绿[16]。由图3A可知,西兰花的L值随贮藏时间的延长而逐渐降低,说明西兰花逐渐失绿、转黄,冰预冷和冷水预冷的L值都显著高于CK组(P<0.05),说明冰预冷和冷水预冷处理可以维持西兰花的色泽,其中冷水预冷效果最好。

图3 西兰花的色度值

a*值表示色差值中的红绿色,正值表示偏红色,负值表示偏绿色,新鲜韭菜的a*值为负值,随着贮藏时间的延长,叶片逐渐黄化,a*值增加。由图3B可知,CK组的西兰花的a*值在3 d后急剧增加,冰预冷和冷水预冷处理在贮藏期间均保持一个较低的水平。结果表明,冰预冷和冷水预冷处理可以维持西兰花的绿色,延缓西兰花黄化的趋势,保持西兰花的良好品质,其中冷水预冷效果最好。

2.4 不同预冷方式对西兰花可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是指液体或流体食品中所有溶于水的化合物的总称,包括糖、酸、维生素、矿物质等,果蔬中的可溶性固形物(TSS)的主要物质是可溶性糖的含量,其能直接反映果蔬的成熟度和品质状况[17]。由图4可知,西兰花贮藏期间的可溶性固形物呈现一个先升高后下降的趋势,冰预冷和冷水预冷的西兰花的TSS含量要比CK组冷库预冷的要高,各组间差异显著(P<0.05),贮藏至4 d,冰预冷和冷水预冷的TSS含量要比CK组冷库预冷的西兰花分别高出9.6%和26.3%,结果说明,冰预冷和冷水预冷可以增加贮藏期间西兰花的TSS的含量,其中冷水预冷效果较好。

图4 西兰花的可溶性固形物含量

2.5 不同预冷方式对西兰花相对电导率的影响

蔬菜的相对电导率是在逆境条件下,评定其细胞受损程度的重要指标之一[18]。由图5可知,西兰花的相对电导率呈升高的趋势,说明西兰花在贮藏期间受到了逆境胁迫,但西兰花冰预冷和冷水预冷处理的相对电导率要显著(P<0.05)低于冷库预冷的CK组,贮藏至4 d,CK组冷库预冷的西兰花的相对电导率分别为冰预冷和冷水预冷的1.12倍和1.54倍,说明冰预冷和冷水预冷可以更好的维持西兰花细胞的完整性,其中冷水预冷的效果更好。

图5 西兰花的相对电导率

2.6 不同预冷方式对西兰花维生素C含量的影响

VC是植物体内重要的抗氧化物质,对H2O2的清除有重要意义[19]。由图6可知,随着贮藏时间的延长,西兰花的VC的含量逐渐降低,冰预冷和冷水预冷处理的VC含量显著高于CK组(P<0.05),西兰花的VC含量在采后下降的较快,CK组冷库预冷的西兰花的VC含量要显著低于冰预冷和冷水预冷,贮藏至4 d,冰预冷和冷水预冷处理的西兰花的VC含量要比CK处理分别高出15.6%和39.2%,说明冰预冷和冷水预冷处理可以减缓西兰花VC含量的流失且冷水预冷效果最佳。

图6 西兰花的VC含量

2.7 不同预冷方式对西兰花叶绿素含量的影响

西兰花中含有大量的叶绿素,但随着贮藏时间的延长,叶绿素降解,西兰花褪绿黄化,严重影响西兰花的感官品质[20]。CK组冷库预冷处理的西兰花在2 d后下降较快,冰预冷和冷水预冷处理的西兰花的叶绿素含量显著高于CK组,贮藏至4 d冰预冷和冷水预冷处理西兰花的叶绿素含量分别是CK组的1.87倍和2.44倍,结果表明冰预冷和冷水预冷可以延缓西兰花叶绿素含量的降低,其中冷水预冷的效果最好。

图7 西兰花的叶绿素含量

2.8 不同预冷方式对西兰花丙二醛MDA含量的影响

MDA是膜质过氧化的主要产物,其含量是膜质过氧化和膜的氧化损伤的指标[21]。由图8可知,在贮藏过程中,西兰花的MDA含量整体呈现升高的趋势,CK处理组西兰花的MDA含量显著高于冰预冷和冷水预冷处理(P<0.05),结果表明,冰预冷和冷水预冷处理可以延缓西兰花MDA含量的上升,抑制细胞膜的氧化损伤,其中冷水预冷处理的效果最好。

图8 西兰花的丙二醛(MDA)含量

2.9 不同预冷方式对西兰花硫代葡萄糖苷含量的影响

西兰花中含有硫代葡萄糖苷,在芥子酶的作用下的水解产物具有很强的抗癌、防癌的作用[21]。由图9可知,随着贮藏时间的延长,西兰花中的硫代葡萄糖苷含量呈下降的趋势,冰预冷和冷水预冷处理西兰花的硫代葡萄糖苷含量要显著高于CK组(P<0.05),说明冰预冷和冷水预冷处理可以减缓西兰花硫代葡萄糖苷的损失,保持西兰花良好的营养品质,其中冷水预冷处理的效果最好,在贮藏至4 d仍能达到0.71 mg/g。

图9 西兰花的硫代葡萄糖苷含量

2.10 不同预冷方式对西兰花抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响

APX是以抗坏血酸为电子供体的专一性强的过氧化物酶,能催化抗坏血酸与过氧化氢(H2O2)发生氧化-还原反应,使抗坏血酸被氧化形成单脱氢抗坏血酸,同时H2O2被分解清除[19]。由图10可知西兰花的APX活性在贮藏前期呈现下降的趋势,在贮藏至3 d时环境等其他因素带来的中度胁迫或重度胁迫的前期会使西兰花的APX表现出较高的活性,有缓慢的上升。CK组冷库预冷的西兰花的APX活性明显低于冰预冷和冷水预冷处理(P<0.05),结果说明冰预冷和冷水预冷处理可以较好的保持贮藏期间西兰花APX的活性,其中冷水预冷处理的保持效果更好。

图10 西兰花的抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性

2.11 不同预冷方式对西兰花过氧化氢酶(CAT)活性的影响

CAT可催化H2O2分解为水和氧气,消除衰老过程中H2O2积累对细胞损害[23]。由图11可知,西兰花贮藏期间CAT活性整体呈现升高的趋势,西兰花在贮藏1 d时由于含水量减少,轻度的胁迫会导致CAT活性有所降低,衰老速度加快,在1 d后,由于胁迫程度升高,CAT活性就会明显地升高,因此在1 d时成为过氧化氢酶活性的最低点。在贮藏期间,CK组冷库预冷的西兰花的CAT活性显著低于冰预冷和冷水预冷处理组(P<0.05),表明冰预冷和冷水预冷处理维持西兰花CAT活性的积极作用,其中冷水预冷的维持效果较好。

图11 西兰花的过氧化氢酶(CAT)活性

2.12 不同预冷方式对西兰花过氧化物酶(POD)活性的影响

POD是在果蔬代谢中最常见的抗氧化酶,能清除细胞组织中的H2O2和脂类氢过氧化物,维持活性氧的代谢平衡,其活性水平与西兰花的衰老亦密切相关[24]。由图12可知,随着贮藏时间的延长,西兰花中POD活性呈现升高的趋势,在3 d时西兰花的POD活性达到峰值可能是由于西兰花在此时受到了胁迫导致其过氧化物酶升高,在3 d后下降可能是受到胁迫后抗氧化机制达到极限,西兰花品质也从此时下降。冰预冷和冷水预冷处理西兰花的POD活性要显著高于对照组(P<0.05),表明冰预冷和冷水预冷处理能提高西兰花中POD的活性,且冷水预冷的效果最佳。

图12 西兰花的过氧化物酶(POD)活性

在植物衰老的过程中,自由基假说受到重视,O2浓度过高促进自由基的形成,自由基的产生超过自身的防御能力时引起衰老。抗氧化酶APX、CAT、POD能够相互作用有效清除代谢过程中产生的活性氧,从而延缓衰老[25]。

3 结论

本文研究采用3种预冷方式处理西兰花,发现冰预冷和冷水预冷可以有效抑制西兰花黄化,维持西兰花的绿色,保持西兰花良好感官品质,CK组的预冷时间远远大于冰预冷和冷水预冷时间,因此冰预冷和冷水预冷能大大减少西兰花达到预想预冷温度的时间,给现实操作带来了便捷。另外冰预冷和冷水预冷处理可以很好地保持西兰花硫代葡萄糖苷的含量,食用后对降低癌症发生率有很大的影响。除此之外冰预冷和冷水预冷可以增强了西兰花的抗氧化能力,延缓了西兰花的衰老,保持西兰花的良好感官品质并延长其货架期2～3 d,为西兰花预冷提供了一个有利有效的方式。但冰预冷和冷水预冷存在水资源浪费的问题,在实际操作的过程中希望可以做到水资源循环利用,达到最佳效果。