新型组合物理方法对凤凰水蜜桃的保鲜效果

新型组合物理方法对凤凰水蜜桃的保鲜效果 作者:李卉等

来源:《天津农业科学》2014年第04期

摘 要:本研究旨在探讨不同物理方法作用于水蜜桃的保鲜效果及其机理,以期获得一种安全高效的新型复合物理保鲜方法。研究以江苏省张家港市凤凰镇的凤凰水蜜桃白花品种(Prunus persica.cv 'Baihua')为试验材料,分析了在室温条件(30±5) ℃下利用竹炭包装、UV-C照射、超声波清洗和预冷(3 ℃)的单一及复合处理对凤凰水蜜桃的保鲜效果。结果表明:各物理方法均具有一定的保鲜效果,预冷可显著(P

关键词:凤凰水蜜桃;竹炭包装;UV-C;超声波;预冷;保鲜

中图分类号:S662.1 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2014.04.010 水蜜桃(Prunuspersica)在我国有着悠久的栽培历史,品种繁多、肉质鲜美、营养丰富,是难得的夏令珍品,深受大家的喜爱。其中,江苏省张家港市凤凰镇凤凰水蜜桃白花品种是著名的水蜜桃优良品种,在该地区有着100多年的栽培历史。2005年,„白花‟、„红花‟及„新白花‟3个品种通过了中国绿色食品发展中心绿色食品认证[1]。但由于水蜜桃皮薄汁多、果实水分含量高,易软化,保存不良时极易感染致病菌,耐贮藏性较差,易出现采后腐烂变质的问题。一般来讲,常温下该品种水蜜桃的货架期仅为3~5 d左右[2]。如果保鲜处理不到位,在流通过程中会导致果实大量腐烂,造成较大的经济损失。因此,研究采后水蜜桃的保鲜技术,提高水蜜桃销售过程中的商品价值,不但能延长水蜜桃的供应期,增加其供应范围,还能保持果农的生产积极性。

关于水蜜桃保鲜的研究方法目前大致可分为物理方法(如气调贮藏)、化学方法(如涂膜处理)、生物方法(如拮抗菌处理)等[3-5]。传统的物理保鲜方法主要包括温度调节、气体调节、压力调节等[6],本试验结合了超声波、UV-C、预冷和竹炭包装等多种在水蜜桃保鲜上少见的物理方法对水蜜桃进行复合保鲜研究。超声波处理具有除菌率高,无机械损伤,对Vc无明显破坏作用,感官品质优良等一系列优点,在果蔬保鲜上具有广泛的应用[7];短波紫外线(UV-C)由于其良好的杀菌消毒作用而应用广泛,是近年来迅速发展起来的一种新型保鲜措施。作为无化学污染的新型保鲜方法,已被证实可以有效地诱导果实采后抗病性的提高以及抑制储藏期间腐烂和病害的发生[8-11],本试验延续实验室近4年以来的研究经验和成果[12],采用短波紫外线(UV-C)0.25 kJ·M-2·min-1照射水蜜桃预处理3 min。预冷是指将采摘后的水蜜桃置于3 ℃的冷库中24 h,此法可以去除田间热,降低果实的呼吸速率[13]。竹炭是一种纯天然的多孔性物质,比表面积大,具有很好的吸附性,不但能够吸附甲醛、苯等有害气体,同时也具有很好的吸湿性[14],因此,竹炭一方面能够吸收果实产生的乙烯气体,同时又可以吸收湿气,保证果实贮藏运输环境相对干燥,减少致病菌滋生。本研究探寻这种新型复合物理处理对水蜜桃保鲜的效果,力求找到一种经济、可行、有效、安全的水蜜桃复合保鲜方法。

1 材料和方法

1.1 材 料

1.1.1 水蜜桃 凤凰水蜜桃采自江苏省张家港市凤凰镇,品种为„白花‟,是凤凰水蜜桃中的晚熟品种,是凤凰镇在1952年引进无锡水蜜桃的基础上,经长期选育而成的优良品种,在8月下旬上市,具有果大、肉嫩、鲜甜、多汁、果皮易剥等特点,单个质量200 g,最高达500 g。所选桃子无机械损伤,无病虫害,发育正常,色泽相近,果质量均匀。

1.1.2 竹炭包装材料 将竹炭与氯化钙及石英砂充分混合(竹炭,80%~90%;氯化钙,5%~8%;石英砂,2%~5%),分装至滤纸袋(尺寸为7 cm ×12 cm),每袋质量平均10 g左右,将滤纸袋封口封好,在每个袋子外侧利用果蔬专用泡沫网套包裹,并平铺于瓦楞箱底部,用医用纱布垫实,压平。

1. 2 试验仪器

超声波清洗仪、雷士照明18 W UV-C紫外灯,ZJQ-245型紫外线强度计、GY-3型水果硬度仪、VBR-18型手持折光仪、DDS-11A型电导率仪、756MC型紫外可见分光光度计、竹炭包装材料、TGLl650-WS台式高速离心机。

1.3 试验设计与处理方法

1.3.1 试验设计 桃果采摘后立即运回实验室,分别用竹炭包装、UV-C照射、超声波清洗、预冷、“竹炭包装+UV-C照射+超声波清洗+预冷”处理果实,以不做处理的水蜜桃为对照(CK),处理完毕后放在(30±5) ℃环境中贮藏,采取随机分组设计,每个处理组24个果实,每个处理重复3次,分别于0,2,4,6,8,10,12,14 d测定各项指标。

1.3.2 处理方法 竹炭包装处理:将凤凰水蜜桃标号后放于上述自制的铺有竹炭包装材料的瓦楞箱中室温贮藏。UV-C照射处理:水蜜桃放置于紫外灯25 cm(紫外线强度0.25 kJ·M-2·min-1)处照射处理3 min,之后再将水蜜桃旋转180°照射另一面,标号并置于室温下贮藏。超声波清洗:将水蜜桃放于超声波清洗仪中清洗(通过预试验筛选出最佳处理为40 ℃水处理10 min,频率为25 Hz),清洗完自然晾干后标号并置于室温贮藏。预冷处理:将水蜜桃置于3 ℃冷库中24 h,标号后置于室温下贮藏。竹炭包装+UV-C+超声波清洗+预冷处理:将4种物理方法按“UV-C照射、超声波清洗、预冷、竹炭包装”的顺序依次进行,方法同上。

1.4 生理指标测定方法

失重率:处理前将每个果实称质量,记为W1,每次测定时再次把果实称质量,记为

W2,失重率=(W1- W2)/W1×100%。硬度:用硬度计对果实进行测定,在每个果实中间最大横径处,去皮,取3个点测定硬度,取平均值。可溶性固形物[15]:用手持糖度计进行测定。细胞膜相对透性[15]:采用DDS-11A型电导率仪测定,每组处理测定3次,取平均值。呼吸强

度[16]:采用静置法。丙二醛含量[17]:用三氯乙酸(TCA)提取,后加硫代巴比妥酸

(TBA)煮沸法测定。多酚氧化酶(PPO)[18]:采用邻苯二酚法测定,以0.01 mol·L-1的邻苯二酚作反应底物,测定其反应液在单位时间内产物的A410 nm的增加值。加入l mL酶提取液,反应液总体积为3 mL。酶活性以每分钟光密度变化0.001为一个单位U。

1.5 数据处理分析

本试验数据用Excel和IBM SPSS Statistics 20软件进行统计处理和图表制作。用Excel进行了图表制作并添加了标准误差线,用IBM SPSS Statistics 20软件对试验数据结果进行单因子方差分析(ANOVA)和LSD多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理组对水蜜桃失重率的影响

水蜜桃贵在皮薄汁多,而在贮藏过程中果实容易失水造成果皮皱缩,导致品质下降,同时由于水是细胞内多种生化反应的溶剂或反应物,失水过多会造成其他正常的代谢无法进行,使得果实进一步衰老,故控制失重率是果实保鲜的第一步[16]。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内失重率的变化显示(图1),随着贮藏时间增加,水蜜桃的失重率逐渐上升,经过不同处理后的各组果实失重率均显著(P0.05)。说明4种物理方法都具有降低水蜜桃贮藏过程中失重率的作用,但复合处理组的保鲜效果更佳。

2.2 不同处理组对水蜜桃呼吸强度的影响

呼吸作用是水蜜桃采摘后的主要生命活动,直接影响着水蜜桃的保鲜效果。桃属于呼吸跃变型果实,采后始终处于较高的呼吸强度,并迅速出现呼吸高峰,这可能是桃不耐贮藏的重要生理原因[19]。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内呼吸速率的变化显示(图2),对照组以及经过不同物理方法处理后的各组果实14 d内呼吸强度的变化都大致呈现为单峰曲线。复合方法处理下的水蜜桃呼吸强度显著(P0.05);对照组在第4 d出现了呼吸高峰,超声波、竹炭包装和UV-C处理下的果实在第6 d出现了呼吸高峰,但复合处理组和预冷处理将呼吸高峰推迟到了第10 d;复合处理和预冷处理下的呼吸速率的均值无显著性差异(P>0.05)。说明复合处理组和预冷处理组对降低采后水蜜桃的呼吸速率和推迟呼吸高峰具有明显的作用,主要是果实在低温条件下,各成分间的化学反应和酶促反应受到了抑制,果实整体代谢减弱,呼吸强度降低,因而能有效地减缓果实软化、腐烂。

2.3 不同处理组对水蜜桃硬度的影响

果实采后硬度的降低是由于细胞壁被酶水解,硬度降低后果实口感提升了,但也变得容易腐烂变质,故硬度是表征水蜜桃保鲜效果的重要指标。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内硬度的变化显示(图3),随着贮藏时间的增加,水蜜桃的硬度逐渐下降,经过物理方法处理后的果实硬度均好于对照组。对照组果实的初始硬度值是3.44 kg·cm-2;在处理后14 d,对照组

的果实硬度下降了70.64%,复合方法处理的果实硬度下降了5.1%,竹炭包装处理下的果实硬度下降了12.97%,UV-C处理下果实硬度下降了44.13%,超声波处理下水蜜桃的硬度下降了32.05%,预冷处理下水蜜桃的硬度下降了52.12%。说明这4种物理方法处理能提高贮藏过程中果实的硬度。在贮藏过程中,复合处理组的效果一直好于其他各组,并显著好于对照(P

2.4 不同处理对水蜜桃可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是指食品中所有溶解于水的化合物的总称,包括糖、酸、维生素、矿物质等,是反应果蔬的主要营养物质的一个重要指标,其中糖是主要的成分。不同物理方法处理下,水蜜桃14 d内可溶性固形物含量的变化显示(图4),随着贮藏时间的增加,水蜜桃的可溶性固形物先上升后逐渐下降,主要是因为贮藏初期淀粉等大分子物质的降解使得可溶性固形物略微上升,但随着时间的延长,果实自身代谢导致简单物质被消耗,可溶性固形物减少。经过物理方法处理的果实可溶性固形物含量高于对照组,复合处理组可溶性固形物含量下降趋势平缓,而其他单一处理组可溶性固形物含量变化较大。复合处理组可溶性固形物含量始终高于对照组和其他单一处理组;在处理后14 d,与初始值相比,对照组果实可溶性固形物含量下降

3.35个百分点,复合处理组的含量下降了0.69个百分点,而其他单一处理组分别下降了

8.14,2.37,1.66,2.18个百分点,各单一处理组之间无显著差异(P>0.05),表明复合处理组在保持可溶性固形物含量上也有很好的作用。

2.5 不同处理对水蜜桃相对电导率的影响

水蜜桃在贮藏过程中,果实会软化、发霉,导致细胞膜受损,使得细胞内的电解质外渗,膜透性增大,以致果实细胞浸提液的电导率增大,故测定果实细胞浸提液的电导率在一定程度上可以反映果实的软化、腐烂程度。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内相对电导率的变化显示(图5),果实的电导率在贮藏过程中逐渐增大,复合处理组、竹炭包装处理组和UV-C处理组的水蜜桃的细胞膜透性低于其他处理组和对照组,且这3组相对电导率的增长趋势较平缓,3组之间无显著差异(P>0.05)。超声波处理组和预冷处理组的水蜜桃细胞膜透性虽高于上述3组处理,但也仍显著低于对照(P

2.6 不同处理对水蜜桃MDA的影响

果实在衰老或腐烂的过程中,伴随发生着膜脂过氧化作用,MDA是膜脂过氧化的最终分解产物,当MDA大量积累时,膜发生渗漏,膜透性上升,电解质外渗,细胞质相对电导率上升,造成细胞膜系统严重损伤[20],因此,MDA的积累可能对膜和细胞造成一定的伤害。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内MDA含量的变化显示(图6),在贮藏过程中,MDA的含量呈现上升趋势,对照组的MDA含量高于各处理组。在处理后14 d,对照组果实的MDA含量为2.53 μmol·L-1,比初始值增加1.78 μmol·L-1,复合处理组的含量增加了39%,4个单一对照组分别增加了53%,59%,59%,59%,4个单一对照组之间差异不显著(P>0.05)。复合处理组显著好于单一处理组以及对照(P

2.7 不同处理组水蜜桃PPO酶活性的变化

多酚氧化酶是引起果蔬酶促褐变的主要酶类,催化果蔬原料中的内源性多酚物质氧化生成黑色素,严重影响果蔬的营养、风味及外观品质。不同物理方法处理下水蜜桃14 d内PPO酶活性的变化显示(图7),在贮藏过程中,多酚氧化酶的活性呈现上升的趋势,但局部出现了先下降再上升的趋势,在整个贮藏试验结束时,复合处理组和对照组分别上升到564,634 U·g-1,经ANOVA单因素多重差异分析表明,复合处理组与对照组具有显著差异(P0.05)。说明不同物理方法处理对控制水蜜桃多酚氧化酶的活性方面具有一定的效果,但其复合手段并没有明显好于各单一处理。

3 讨 论

研究结果表明,本试验所采用的“竹炭+UV-C+超声波+预冷”新型复合物理保鲜法能够有效地保持果实硬度、可溶性固形物含量,降低失重率、推迟呼吸高峰,还可在一定程度上抑制丙二醛含量的上升,起到了良好的保鲜效果,但在抑制多酚氧化酶活性方面效果不明显,贮藏7 d内,复合处理组的多酚氧化酶均低于其他处理,但7 d之后就趋于相同水平,证明该复合方法对多酚氧化酶短期内有抑制作用,不能长期抑制。

单一处理中预冷在降低失重率和呼吸速率上表现突出;UV-C照射在降低呼吸速率和维持细胞膜结构方面优于其他处理;竹炭处理可有效维持果实硬度和抑制MDA的增长;而超声波处理后的水蜜桃保鲜效果虽好于对照,但与其他处理组相比无特殊表现,这与超声波应用于豆角、葡萄、牛肉丸、原料乳等获得良好保鲜效果的结果不同[7],可能是保鲜对象的不同导致了不同的效果,也可能是在超声波清洗过程中使用的清洗频率有待进一步改善,这可在后续试验中进一步验证。而本试验采取了预冷而非低温贮藏,是考虑到预冷和低温长期贮藏相比较,低温长期贮藏后的水蜜桃淡而无味,严重影响了果实的风味,而预冷对果品的影响是极小的,这样达到了在不改变果实品质和安全性的前提下延长保鲜期的目的。

本试验的创新之处体现在结合了超声波、UV-C、预冷和竹炭包装等多种在水蜜桃保鲜上少见的物理方法对水蜜桃进行复合保鲜,也在本实验室研究物理保鲜方法的基础上增加了新的处理和组合。若该方法或其部分能应用于生产实际,则应注意水蜜桃品种、采收期和成熟度等不同情况,适时调整UV-C的照射强度、超声波频率以及预冷温度等,还应确保竹炭包装的干燥度和有效成分的含量。在此基础上的新型复合物理保鲜方法可为凤凰水蜜桃综合标准化生产技术体系和食品安全生态标准、工厂化生产保鲜产品提供技术支持。

4 结 论

(1)4种单一处理的物理方法都起到了一定的保鲜效果,不同物理方法处理对水蜜桃的贮藏保鲜效果不同。竹炭包装处理在保持果实硬度、降低细胞膜透性和降低MDA含量方面好于其他处理;UV-C照射在降低呼吸速率和维持细胞膜结构方面优于其他处理;超声波清洗处

理在各方面虽然都优于对照组,但总体保鲜效果不如其他物理方法;预冷处理则在降低果实失重率和抑制呼吸强度方面表现优于其他处理。

(2)复合处理组的保鲜效果最好。“竹炭+UV-C+超声波+预冷” 新型复合物理保鲜方法能使采后水蜜桃失重率和呼吸强度降低、呼吸高峰推迟,有效减缓了硬度和可溶性含糖量的下降,同时对MDA含量的上升也有一定抑制作用。复合处理的失重率、硬度和可溶性固形物含量的下降速率分别低于对照组72.06%,92.78%,79.41%,呼吸高峰由4 d推迟至10 d,MDA增长和PPO酶活性增强的速率分别低于对照组82.60%,11.04%,说明此种复合方法可以较有效地抑制果实的衰老和腐烂,其复合效果好于各个单一处理的效果,对果实的长期保存而言,此种复合处理效果更佳。

(3) “竹炭+UV-C+超声波+预冷”新型复合物理保鲜方法可以应用于水蜜桃的贮藏保鲜,处理成本低、操作简便、数据和表观均显示其保鲜效果显著,且这4种物理方法均不会对当地的环境造成污染,无食用安全性隐患。

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