压差预冷对油桃贮运品质及抗氧化性的影响

焦旋，高阳，高振峰，张新宪，冯志宏*，张立新，白宇皓

1(山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所，山西 太原，030031)2(山西农业大学 园艺学院，山西 晋中，030801)

油桃，果实色泽亮丽，香味浓郁，适口性好，深受消费者喜爱[1]。油桃营养丰富，富含维生素、多酚、类黄酮等活性成分，具有清除自由基、抗氧化、抗肿瘤、预防心血管等慢性疾病的作用[2-4]。油桃属呼吸跃变型果实，采后呼吸作用十分旺盛，易导致果实品质劣变和营养成分损耗[5-6]。预冷可快速去除果蔬的田间热和呼吸热，能有效抑制果蔬的呼吸强度、乙烯释放量和酶活性，从而降低其生理代谢水平，延缓成熟衰老。因此，及时快速的预冷对果蔬贮运品质和营养成分的保持起着至关重要的作用[7]。然而，在实地调研中发现，油桃采后主要采用冷库预冷的方式，产地预冷库热负荷很高，导致油桃预冷效率低下；而且目前油桃运输仍多采用在车厢底部和顶部覆盖棉被和聚乙烯膜进行保温的“简易冷链”方式[8-9]，该方式保温作用有限。为改善油桃贮运品质和减少营养物质损耗，提高预冷效率是油桃实际生产中亟待解决的关键问题。

压差预冷是指利用专门的装置在包装箱两侧产生压力差，迫使冷风迅速从箱内通过，使果蔬和冷空气充分接触，进行强烈的热交换，达到快速冷却果蔬的目的[10-11]。压差预冷效率高，适用性广，投资成本较低，是我国最适宜发展和近些年重点推广的果蔬快速预冷技术[12-16]。本文以‘曙光’油桃为试材，在产地进行压差预冷，经模拟长途运输48 h后入0 ℃冷库贮藏，通过测定和分析其贮藏期间生理生化指标的变化，研究压差预冷对油桃贮运品质及抗氧化性的影响，以期为完善油桃冷链物流技术提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘曙光’油桃，采自山西省运城市平陆县圣人涧镇，采收后立即运至平陆县黄河果业有限公司冷库待预冷；0.02 mm聚乙烯(polyethylene，PE)保鲜袋,山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine, DPPH)、2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸[2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid), ABTS]、2,4,6-三吡啶三吖嗪[2,4,6-tris(2-pyridyl)-S-triazine, TPTZ]，美国Sigma公司；硫代巴比妥酸、硫酸锂、芦丁、没食子酸、2,6-二氯酚靛酚、抗坏血酸、水溶性维生素E(Trolox),上海阿拉丁生化科技股份有限公司; FeCl3、NaNO2、三氯乙酸、AlCl3、过硫酸钾等其他试剂，天津博迪化工和天津科密欧有限公司。

1.2 仪器与设备

压差预冷装置,山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所自制，具体参数如下：静压风箱，尺寸为165 cm×82 cm×167 cm；风机类型：轴流风机，上海充满机电有限公司，变频控制器(2.2 kW，380 V，控制频率0～50 Hz)，杭州三科变频技术有限公司；CP224S 电子天平,德国赛多利斯有限公司；Allegra X-30R低温离心机,美国贝克曼库尔特有限公司；Ultrospec 2000紫外分光光度计,瑞士Amersham Pharmacia Biotech公司；PAL-1型便携式手持折光仪,日本ATAGO爱宕公司；GC-14C型气相色谱仪,日本岛津公司；F-920便携式氧气和二氧化碳分析仪,美国Felix公司；FT-327型果实硬度计,意大利TR公司；410-2风速测定仪,德国德图公司。

1.3 方法

1.3.1 处理方法

油桃贮运处理参照实际生产。挑选果形端正，大小均一，着色一致，无机械损伤，无病虫害的油桃果实，装入两侧开孔的预冷包装箱中，每箱装果8 kg，要求箱内装货紧实，避免缝隙过大。压差预冷处理按照图1所示，将油桃包装箱沿着垂直于风箱正面的方向纵向紧密排列码垛，在中央留出吸风通道，并通过帆布完全覆盖通道上部及包装箱垛末端，形成抽风箱式的压差隧道，保证冷风从包装箱侧面进入。产地预冷库温度设定为0～2 ℃，预冷包装箱为25%开孔率，预冷风速控制为1.5 m/s，码垛为6层2排4列，单次压差预冷处理为96箱；以普通冷库预冷为对照，包装箱正常堆垛，形式与压差预冷组相同。

预冷结束后将上述2种处理的油桃同时装车并覆盖棉被和聚乙烯膜进行保温，经汽车常温模拟长途运输48 h，将油桃从产地运回山西省农科院保鲜所0 ℃冷库，充分降温后，再放入内衬有0.02 mm PE保鲜袋的塑料周转箱中，每箱5 kg，扎口置于(0±0.3) ℃中贮藏60 d。压差预冷处理和普通预冷处理均设3个重复，每15 d随机取16个果实，其中6个果实用于乙烯释放量和呼吸强度的测定，另外10个用于硬度、可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸、总黄酮、总酚、丙二醛含量以及抗氧化性指标的测定；分别固定30个果实用于失重率和腐烂率的统计。

图1 压差预冷处理简图Fig.1 Schematic of forced-air pre-cooling treatment

1.3.2 温度测定

使用SSN-22温湿度记录仪，将针式感温探头插入果实内部，记录油桃果心温度的变化，测定频率为5 min/次[17]。

1.3.3 呼吸速率和乙烯释放速率的测定

采用张群等[18]和赵迎丽等[19]的方法分别测定呼吸速率和乙烯释放速率，并略作修改。每处理选6个大小、颜色相近的油桃置于3 L玻璃样本瓶中，密闭2 h后，用便携式氧气和二氧化碳分析仪测定瓶内二氧化碳浓度，并折算为呼吸速率，单位mg/(kg·h)；密闭4 h后，抽出10 mL气体并用气相色谱仪测定乙烯含量，采用外标法计算乙烯释放速率，单位为μL/(kg·h)，气相色谱条件：柱温70 ℃，进样口温度100 ℃，FID检测器温度200 ℃，GDX502不锈钢填充柱(3 mm×3 m)，载气流量50 mL/min，氢气流量50 mL/min，进样量为1 mL。

1.3.4 硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的测定

利用FT-327型果实硬度计测定油桃果实赤道部位硬度[19]，单位为kg/cm2；可溶性固形物含量采用手持式折光仪测定[20]，单位为 %；采用GB/T 12293—1990《水果、蔬菜制品可滴定酸度的测定》[21]方法，结果以苹果酸当量值表示，单位为%。

1.3.5 丙二醛含量、失重率和好果率的测定与统计

丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA)法[22]测定，结果用nmol/g表示；

失重率和腐烂率分别采用称重法和统计法计算，计算如公式(1)和公式(2)所示：

(1)

(2)

1.3.6 抗坏血酸、总酚和总黄酮含量的测定

抗坏血酸含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[22]测定，单位为mg/g；总酚含量采用Folin-Ciocalteu法[23]测定，以没食子酸作为标准物质，单位为mg/g；总黄酮的测定参考杨继涛等[24]的方法，以芦丁作为标准物质，单位为mg/g。

1.3.7 抗氧化能力的测定

称取25 g油桃果肉，研磨混匀后，加入100 mL提取溶剂(80%甲醇溶液)，37 ℃超声提取1 h，过滤后收集滤液，残渣重复上述方法，再提取1次，合并2次滤液，用于测定油桃DPPH、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力。

DPPH自由基还原能力采用BRAND-WILLIAM等[25]的方法测定，并作适当修改。配制25 mg/L的DPPH甲醇溶液，将100 μL样品提取液加入到2.9 mL DPPH甲醇溶液中，避光反应20 min后于517 nm处测定吸光值；ABTS自由基清除能力测定参考HSU等[26]的方法，略有改动。将200 μL样品提取液加到2.8 mL ABTS溶液中，避光反应6 min于732 nm处进行吸光值测定；FRAP测定采用BENZIE等[27]方法，略作修改。取50 μL样品提取液，依次加入1 mL蒸馏水和2.5 mL TPTZ溶液，混匀后37 ℃反应10 min后，于593 nm测定吸光值。均以Trolox为基准物质，单位为μmol/100g。

1.4 数据处理

所有测定指标均重复3次，试验结果以平均值±标准差表示；用Origin 9.0 作图，利用SPSS 23.0软件进行差分析和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 压差预冷对油桃贮运过程中温度变化的影响

由图2-a可知，2种预冷方式的油桃降温效果差异明显，压差预冷具有更高的预冷效率，油桃7/8预冷时间(28.3 ℃降至3.5 ℃)仅为4.3 h左右，而冷库普通预冷的油桃7/8预冷时间则长达60 h，果实降温缓慢；在运输过程中，油桃温度逐渐回升，压差预冷处理组的果实温度上升速率明显低于普通预冷，运输48 h后的终温为18.9 ℃，而普通预冷组为21.3 ℃(图2-b)。上述结果表明，压差预冷可以显著缩短油桃的预冷时间，减缓果实在运输过程中的回温速率，对油桃的降温保温效果更好。

a-降温速率;b-回温速率图2 压差预冷对油桃预冷效果和运输过程中温度变化的影响Fig.2 Effects of forced-air pre-cooling treatment on cooling and temperature changes of nectarine during transportation

2.2 压差预冷对油桃呼吸速率和乙烯释放速率的影响

由图3可知，油桃在贮藏期间，2种预冷处理的果实呼吸速率和乙烯释放速率均呈现出先升高后降低的趋势，存在明显的释放高峰。普通预冷的油桃在贮藏32 d时到达呼吸高峰，峰值为98.99 mg/(kg·h)，压差预冷处理组的呼吸高峰推迟了5 d，峰值降低5.65 mg/(kg·h)；油桃乙烯释放速率的变化与呼吸速率一致，释放高峰也与呼吸高峰为同一天。在整个贮藏期，压差预冷组的呼吸速率和乙烯释放速率基本都低于普通预冷，说明压差预冷能有效降低油桃的呼吸强度和乙烯释放量。

2.3 压差预冷对油桃硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的影响

果实硬度是反映果实贮藏品质的主要指标之一。

a-呼吸速率;b-乙烯释放速率图3 压差预冷对油桃呼吸速率和乙烯释放速率的影响Fig.3 Effects of forced-air pre-cooling treatment on respiration and ethylene producton rate of nectarine during storage

由图4-a可以看出，油桃在贮藏过程中，硬度下降迅速。普通预冷组的果实贮藏60 d时硬度已下降至贮藏初期的75.81%，而压差预冷明显延缓了果实硬度的下降，硬度为初始值的80.49%，差异显著(P<0.05)。

可溶性固形物是和果实品质和成熟状态相关的指标。由图4-b可以看出，油桃的可溶性固形物在贮藏期基本处于平稳变化的状态，在贮藏30 d后有最高值，之后缓慢下降。经压差预冷处理的果实可溶性固形物的下降速率低于普通处理组，在贮藏45 d后保持了更高含量的可溶性固形物，但差异不显著(P>0.05)；可滴定酸作为呼吸底物，与果实的呼吸强度关系密切。由图4-c可以看出，各处理的可滴定酸含量均呈现不断下降的趋势。压差预冷组的可滴定酸含量在贮藏期间一直高于普通预冷组，贮藏60 d时其可滴定酸含量比对照高出12.5%，差异显著(P<0.05)。

a-硬度;b-可溶性固形物;c-可滴定酸图4 压差预冷对油桃硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的影响Fig.4 Effects of forced-air pre-cooling treatment on firmness, soluble solid and titratable acid of nectarine during storage

2.4 压差预冷对油桃丙二醛含量、失重率和好果率的影响

丙二醛是膜脂过氧化的最终产物，能够反映出细胞膜脂过氧化对细胞膜的伤害程度，它的含量与果实衰老及逆境伤害有关[28]。图5-a表明，在贮藏过程中，丙二醛含量一直处于上升的趋势。压差预冷有效抑制了丙二醛的积累，贮藏60 d时，该物质的含量比普通预冷低14.92%，差异显著(P<0.05)。

由图5-b和图5-c可以看出，油桃的失重率和腐烂率随着贮藏时间的延长不断升高。压差预冷组的果实失重率和腐烂率一直低于普通预冷组，贮藏天数越长，差异越明显。贮藏60 d时，压差预冷组的失重率和腐烂率分别为1.33%、8.14%，低于普通预冷的1.44%和12.33%，2个处理间失重率差异不显著(P>0.05)，腐烂率差异显著(P<0.05)。

a-丙二醛;b-失重率;c-腐烂率图5 压差预冷对油桃丙二醛、失重率和腐烂率含量的影响Fig.5 Effects of forced-air pre-cooling treatment on MDA, weight loss and decay rate of nectarine during storage

2.5 压差预冷对油桃抗坏血酸、总黄酮和总酚含量的影响

抗坏血酸、黄酮、多酚是油桃重要的活性成分，能够清除活性氧的伤害，具有抗氧化活性，对延缓膜脂过氧化和治疗慢性病有积极的作用[29]。由图6-a可以看出，油桃的抗坏血酸在贮藏过程中处于一直下降的趋势，相比于普通预冷组，压差预冷组减缓了抗坏血酸的损失。由图6-b和图6-c可知，桃果的总黄酮和总酚含量呈现相似的变化趋势，均是在贮藏初期上升，到贮藏末期快速下降。压差预冷延缓了总黄酮和总酚含量峰值的出现时间，含量变化也更加平缓，并显著提高了总黄酮和总酚在贮藏后期(45～60 d)的含量(P<0.05)。结果表明，压差预冷明显减缓了油桃贮藏后期抗坏血酸、黄酮、总酚含量的下降，可提高果实的营养价值。

a-抗坏血酸;b-总黄酮;c-总酚图6 压差预冷对油桃抗坏血酸、总黄酮总酚含量的影响Fig.6 Effects of forced-air pre-cooling treatment on ascorbic acid, total flavonoids and total phenolics of nectarine during storage

2.6 压差预冷对油桃抗氧化性的影响

由图7可以看出，本试验测定的油桃3种抗氧化能力，即DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力在贮藏期间的变化趋势基本一致，均是贮藏初期上升，后期下降，这也与总黄酮和总酚含量的变化趋势相似。相比于普通预冷，压差预冷处理的果实在贮藏后期具有更高的抗氧化能力，贮藏至60 d时，油桃DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和FRAP分别比普通预冷组的果实高出10.59%、22.35%和20.27%，差异显著(P<0.05)。结果表明，压差预冷可提高油桃在贮藏后期的抗氧化性。

a-DPPH自由基;b-ABTS自由基;c-FRAP图7 压差预冷对油桃DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力的影响Fig.7 Effects of forced-air pre-cooling treatment on DPPH scavenging ability, ABTS scavenging ability and FRAP of nectarine during storage

2.7 油桃抗氧化成分含量与抗氧化能力的相关性

对油桃贮藏期间抗坏血酸、黄酮、多酚等抗氧化成分的含量与其抗氧化能力变化进行了Pearson相关性分析。由表1可以看出，压差处理组油桃的总黄酮和总酚含量与其DPPH、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力呈显著的正相关关系(P<0.05)，相关系数分别达到0.921、0.963、0.906和0.949、0.945、0.985，表明总黄酮和总酚含量与油桃的抗氧化能力高度相关；而抗坏血酸含量与油桃抗氧化能力相关性较低，与DPPH、ABTS自由基清除能力和铁离子还原能力的相关系数分别仅有0.154、-0.263、-0.043。普通冷库预冷处理组油桃的相关性分析(表2)也反映出相似的结果，即油桃抗氧化性与总黄酮和总酚含量高度相关，与抗血酸酸含量相关性低。以上结果说明了黄酮等多酚类物质是油桃主要的抗氧化活性来源。

表1 压差预冷处理油桃抗氧化成分含量与抗氧化能力的相关性分析Table 1 Relationship between phenolics contents and antioxidant capacities of nectarine treated by forced-air pre-cooling

表2 普通冷库预冷处理油桃抗氧化成分含量与抗氧化能力的相关性分析Table 2 Relationship between phenolics contents and antioxidant capacities of nectarine treated by natural cold air pre-cooling

3 讨论和结论

温度是贮藏保鲜技术的关键因素之一，低温能降低果实的呼吸强度，减缓乙烯的合成，抑制生理代谢活动相关酶的活性。因此，油桃预冷的效率和在贮运过程的低温条件对维持其品质尤为重要。本试验结果表明，压差预冷显著缩短了油桃的预冷时间，降低了果实在运输过程中的回温速率。

油桃是呼吸跃变型果实，呼吸作用是其采后重要的生理代谢活动，呼吸速率越高，果实内部营养物质消耗越大，品质下降越快；乙烯能够加速果实成熟衰老，促进呼吸作用，直接影响果实的贮藏寿命和品质。因此，降低油桃贮藏期间的呼吸速率和乙烯释放速率，能够抑制果实成熟衰老，减少果实营养物质的损失和提高贮藏品质。本试验中压差预冷具有更好的降温和保温效果，有效降低了油桃在贮藏期间的呼吸强度和乙烯释放量，有利于抑制乙烯对纤维素酶、果胶代谢酶的激活作用[30]，从而减轻了油桃细胞壁的降解程度，减缓了果实硬度的下降；有利于减少呼吸作用对糖和有机酸等呼吸底物的消耗[31]，从而保留了更高含量的可溶性固形物、可滴定酸以及低失重率；有利于延缓果实成熟衰老进程，细胞膜受伤害程度小，降低了膜脂过氧化产物MDA的积累量，并减少了抗坏血酸、黄酮、多酚等抗氧化成分的氧化分解和清除活性氧的消耗[32]；进而使油桃保持更高的贮藏品质和营养物质含量。

鉴于果实中天然抗氧化物质对人类健康具有的重要生理功能，抗氧化活性的大小已成为衡量果实采后品质的一个重要指标，维持和提高其抗氧化能力是目前采后贮运保鲜研究的热点[33]。DPPH、ABTS自由基清除能力及FRAP是常用的果实抗氧化活性体外评价方法，其值大小与果实中抗坏血酸、多酚类(黄酮、酚酸等)抗氧化成分含量密切相关[32]。本研究结果表明，压差预冷处理的油桃在贮藏后期(45～60 d)保持了更高含量的抗坏血酸、总酚、总黄酮，使得其DPPH、ABTS自由基清除能力及铁离子还原能力(FRAP)均明显高于普通预冷处理组。而且油桃在贮藏期间的抗氧化活性与其总黄酮和总酚含量呈现出高度正相关关系，说明了多酚类物质是桃果主要的抗氧化活性来源。

本试验以‘曙光’油桃为试材，研究了压差预冷对油桃贮运品质和抗氧化性的影响。压差预冷可以大大缩短油桃的预冷时间，减缓果实在运输过程中的回温速率，降低果实在贮藏期间的呼吸强度和乙烯释放量，保持较高的硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量、减少了果实腐烂率，失重率和MDA的积累，显著提高了油桃在贮藏后期的抗坏血酸、总黄酮、总酚含量，以及DPPH、ABTS自由基清除能力和FRAP。因此，压差预冷可提高油桃的贮运品质和抗氧化性，具有良好的应用前景。