臭氧结合气调保鲜鲜切绿芦笋的研究

王 晓,张国强,刘晨霞,陈冰洁,黄宇斐,归蔚羚,乔勇进

(1 上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心,上海201403;2 通标标准技术服务有限公司,上海200233)

绿芦笋(Asparagus officinalisL.)又名石刁柏,以嫩茎供食用,被誉为“蔬菜之王”[1]。随着生活水平的提高,人们对营养丰富的鲜切蔬菜的需求逐渐增加。鲜切蔬菜与毛菜的区别在于,它经过了清洗、修整、切割和包装等处理,可供消费者直接使用,具有方便快捷的特点[2]。绿芦笋呼吸作用旺盛,在鲜切之后,由于机械损伤会产生伤呼吸,让呼吸作用进一步加强,会影响其货架期[3-4]。同时,鲜切绿芦笋也存在易受微生物污染、易褐变等问题,所以有必要采取一些保鲜措施以延长鲜切绿芦笋的保质期。

与传统的化学方法相比,气调包装不使用化学试剂,且具有高效的保鲜性能,在果蔬贮藏、采后运输和销售链中得到了广泛的应用。气调包装可让包装袋内氧气恒定在较低水平,从而抑制果蔬呼吸,但又不会引起无氧呼吸[5-6]。臭氧可达到抑制或杀灭微生物的效果,且臭氧可以自行分解,不会产生残余污染[7]。目前,臭氧与气调包装相结合应用于保鲜的报道较少。本研究在低温的基础上,考察臭氧结合气调包装保鲜鲜切芦笋过程中生理以及品质变化,以期为鲜切绿芦笋贮藏保鲜提供理论依据与技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿芦笋品种为‘鲁芦笋一号’,采后立刻运回上海市农业科学院,4 ℃下预冷24 h 后,挑选出规格均一、无机械损伤的芦笋进行下一步试验。气调包装袋为0.03 mm 厚度的PE 包装袋,由光明食品集团所属企业天鲜配提供。该包装袋在24 h 时压强为0.1 MPa 的条件下,氧气透过率为1000 cm3∕m2;1 h 时压强为0.1MPa 条件下,水蒸气透过率为0.999 g∕m2。

Triton X-100、邻苯二酚、愈创木酚、30%过氧化氢、考马斯亮蓝G-250、无水乙醇、乙酸、乙酸钠、聚乙二醇、聚乙烯聚吡咯烷酮(PVPP)、磷酸、氯化钠、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、氢氧化钠均为分析纯,购于上海国药集团。

1.2 仪器与设备

BP301S 型电子天平,德国赛多利斯公司产品;JX-FSTPR-1 全自动样品冷冻研磨仪,上海净信科技有限公司;YX-3000 配气仪,北京宇翔电子应用技术有限公司;包装机,上海青钢包装机械有限公司;SX-500臭氧发生器,奥奈特环保电子(上海)有限公司;Ultrospec 3300 pro 紫外分光光度计,美国安玛西亚公司;μQuant 酶标仪,BIO-TEK 公司;H1850R 高速冷冻离心机,湖南湘仪。

1.3 方法

1.3.1 贮藏条件

将经预冷、挑选后的芦笋按每组500 g,随机分为10 组,每组分别采用不同气调条件或者气调结合臭氧的方式处理。根据前期预试验结果,试验采用臭氧处理浓度为20 μg∕L,处理时间为30 min,气调包装充气量为1 L,保鲜膜包装后置于2 ℃下贮藏[8-9],具体包装处理方式见表1,每个处理重复3 次。

表1 鲜切芦笋不同预处理方式Table 1 Different pre-treatment methods of fresh-cut asparagus

预冷后的芦笋营养及生理生化指标如下:蛋白质含量为0.13%,叶绿素a、叶绿素b 及总叶绿素含量分别为2.48 ×10-2mg∕g、2.20 ×10-2mg∕g 和4.68 ×10-2mg∕g,POD 酶活力为1.10 ×104U∕g,PPO 酶活力272.0 U∕g,MDA 含量为1.10 ×10-2μmol∕g。

1.3.2 测定方法

叶绿素含量参照曹建康方法进行测定[10];多酚氧化酶活性测定采用邻苯二酚比色法测定;过氧化物酶活性测定采用愈创木酚法;酶活力单位为U∕g,即每分钟每克样品使吸光度变化0.01 为一个酶活力单位;可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法;丙二醛含量测定采用硫代巴比妥酸法[11-13]。

1.4 数据统计

数据均为3 次测定的平均值,采用SPSS 17.0(SPSS Inc.,Chicago IL,USA)统计分析软件进行数据分析,字母a—f 表示在P＜0.05 时具有显著性差异。

2 结果与分析

2.1 不同处理对鲜切芦笋可溶性蛋白含量的影响

芦笋具有较高的蛋白含量,鲜切芦笋在贮藏的过程中,可溶性蛋白含量呈现下降趋势[14]。气调包装结合臭氧处理组较对应的气调包装组在15 d 时,芦笋的可溶性蛋白含量没有明显变化,只有在第8 天时,组2 和组6 相对较低,说明臭氧处理对可溶性蛋白质影响较小,基本无破坏作用。组3 和组4 即低O2高CO2组,在贮藏8 d 时可溶性蛋白含量较低,而在贮藏15 d 时含量较高,这可能是由于在贮藏的过程中呼吸作用消耗氧气生成了CO2,使鲜切芦笋的贮藏气体条件变成了高CO2的贮藏环境,抑制了鲜切芦笋的呼吸作用,同时生理代谢生成了可溶性的蛋白,可溶性蛋白生成量高于呼吸作用消耗量,最终可溶性蛋白含量升高。氧气含量在10%左右时即处理组5、6、7 和组8,在贮藏过程中可溶性蛋白含量一直保持在较高水平,说明初始气调包装内氧气含量在10%时,可以让鲜切芦笋中的可溶性蛋白含量保持在较高的水平。

图1 不同处理对鲜切芦笋可溶性蛋白含量的影响Fig.1 Effects of different treatments on the soluble protein content of fresh-cut asparagus during storage

2.2 不同处理对鲜切芦笋叶绿素含量的影响

叶绿素是绿芦笋呈现绿色的主要物质,其含量在贮藏过程中会逐渐降低,影响绿芦笋的商品价值,因此叶绿素含量是鲜切绿芦笋贮藏过程中的关键指标之一[15]。如图2 所示,将气调结合臭氧处理组与相应的气调组比较,臭氧处理组的叶绿素含量没有偏低的趋势,说明臭氧处理不会对芦笋的色泽产生不良影响。如图2(c)所示,相比于空气包装组(组9)和真空包装组(组10),大部分气调包装组(组1、4、5、6、7 和组8)叶绿素含量明显偏高,说明试验所选取的大部分气调包装条件均能明显抑制叶绿素分解。在贮藏8 d 时,处理组3 的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量明显高于其他处理组。在贮藏15 d 时,处理组4 和处理组8 的总叶绿素含量较高,试验结果表明:在气调范围为O25%—10%、CO25%—15%、N275%—85%,O2为最低值5%,CO2为最高值15%或者O2为最高值10%,CO2为最低值5%时,结合臭氧处理气调包装能较好的抑制叶绿素的分解。组3(低O2高CO2组)在贮藏8 d 时叶绿素含量明显高于组4,但在贮藏15 d 时明显偏低,这可能是由于随着贮藏时间的延长,O2逐渐消耗,随着O2浓度的降低,鲜切绿芦笋对CO2的敏感性变高,引起芦笋的生理生化指标改变及营养物质损耗,组4 经过臭氧处理,消耗掉了鲜切绿芦笋伤呼吸产生的乙烯,呼吸作用变慢,贮藏后期O2浓度较稳定,叶绿素含量维持在较高水平。组8 的叶绿素含量在贮藏15 d 时也明显高于组7,说明臭氧处理对于鲜切绿芦笋贮藏过程中叶绿素含量的维持具有明显的效果。

图2 不同处理对鲜切芦笋绿叶素含量的影响Fig.2 Effects of different treatments on the content of chlorophyll in fresh-cut asparagus during storage

试验结果表明:为了保持鲜切绿芦笋的色泽,短时间贮藏(小于8 d)可采用气调包装的方式贮藏,初始气调条件为O25%、CO215%、N280%;长时间贮藏(大于8 d,小于15 d),可采用臭氧结合气调包装的方式贮藏,初始气调条件为O210%、CO25%、N285%,臭氧处理质量浓度为20 μg∕L。

2.3 不同处理对鲜切芦笋多酚氧化酶活性的影响

鲜切芦笋在贮藏初期由于机械损伤,细胞内源酚释放,与多酚氧化酶充分接触,酶活性升高。随着贮藏时间的延长,多酚氧化酶活性逐渐降低,这是果蔬自然衰老的过程[16]。组2,组6 及组8 在贮藏过程中,多酚氧化酶活性一直保持在较高水平,组4 只有在贮藏8 d 时多酚氧化酶活性低于对照组(组3)。由图3 可知,同一气调包装条件下,臭氧处理组多酚氧化酶的活性较高,说明臭氧处理可以促进有机体伤口愈合。

2.4 不同处理对鲜切芦笋过氧化物酶活性的影响

过氧化物酶是果蔬体内活性氧清除酶系统的重要组成,它能清除H2O2,对膜脂过氧化起到保护作用[17]。由图4 可知,组1、5、8 在贮藏8 d 时,过氧化物酶活性较高,在贮藏15 d 时,组1、2 和组8 仍处于酶活性较高水平,说明气调包装处理能有效抑制过氧化物自由基对果蔬有机体的毒害。

图3 不同处理对鲜切芦笋多酚氧化酶活性的影响Fig.3 Effects of different treatments on the PPO activity of fresh-cut asparagus during storage

图4 不同处理对鲜切芦笋过氧化物酶活性的影响Fig.4 Effects of different treatments on the POD activity of fresh-cut asparagus during storage

2.5 不同处理对鲜切芦笋丙二醛含量的影响

丙二醛含量与膜脂质过氧化程度相关,含量越高表明细胞损伤越严重[18]。组9 和组10(空气包装组和真空处理组)在贮藏过程中丙二醛含量一直都处于较低水平(图5)。同一气调包装条件下,臭氧处理组丙二醛含量较低,这可能是臭氧处理组多酚氧化酶的活性较高,促进了有机体伤口愈合,细胞膜脂质氧化程度较低。贮藏时间为8 d 时,气调包装组中组7 和组8(O2为最高值10%,CO2为最低值5%)MDA含量相对较低。

图5 不同处理对鲜切芦笋丙二醛含量的影响Fig.5 Effects of different treatments on the MDA content of fresh-cut asparagus during storage

3 结论与讨论

因鲜切芦笋呼吸作用较强,新陈代谢旺盛造成有切割伤。臭氧是极具潜力的食品“冷杀菌”技术,且可以还原乙烯,降低果蔬呼吸作用,非常适合鲜切菜的杀菌、保鲜。本研究以臭氧结合气调的方式对绿芦笋进行了保鲜,在贮藏温度为2 ℃,同一气调包装条件下,臭氧处理对可溶性蛋白含量无明显影响,说明臭氧对可溶性蛋白无破坏作用;同时臭氧处理对于鲜切绿芦笋贮藏过程中叶绿素含量的维持具有明显的效果,高文庚等[19]研究发现,臭氧水处理芦笋可明显延缓叶绿素的降解,该结论与本研究相符;多酚氧化酶普遍的存在于果蔬中,多酚氧化酶可促进酚类物质氧化生成醌类化合物,同时也可以促进木质素的生成,木质素的生成可以预防病原菌的侵入,增加果蔬对病原性微生物的抵抗力,同时木质素的生成可以促进果蔬切割伤口的愈合,防止营养物质进一步流失。臭氧处理组多酚氧化酶酶活性较高,促进木质素的生成和有机体伤口的愈合,降低细胞膜脂质氧化程度。谢晶等[20]研究表明,在初始气体比例O210%—15%、CO25%—10%的范围内,芦笋有较好的贮藏品质。林震山等[21]对绿芦笋MAP 气调保鲜技术研究揭示了适宜的环境温度、气体组分可明显抑制衰老,产品保鲜质量好,贮藏环境优化因素水平组合为O28%、CO29%,温度为2.5 ℃。本研究表明,初始气调包装内氧气含量在10%时,可以让鲜切芦笋中的可溶性蛋白含量保持在较高的水平。气调包装条件为O210%、CO25%、N285%时,结合O3处理,可以达到较好的保鲜效果。该处理条件下,可溶性蛋白、叶绿素含量较高,多酚氧化酶及过氧化物酶活性较高,同时具有较低的丙二醛含量,可使鲜切芦笋在2 ℃条件下保藏至14 d 以上。