Effects of Short-time High Concentration CO2 Treatment on Keeping Green and the Physiological Quality of Oilseed Rape during Storage
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摘要: 气体短激诱发果蔬抗性,延长其保鲜期并提高贮后品质。为探究高二氧化碳(Carbon dioxide,CO2)短激对油菜护绿保鲜品质的影响,本文以油菜为研究对象,分析了50%、70%、90%浓度的CO2气体短激处理油菜30 min,于4±0.5 ℃条件下贮藏20 d期间油菜色泽、黄化指数、叶绿素含量、呼吸强度、乙烯释放量、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)和过氧化物酶(Phenylalanine ammonialyase,POD)、失重率、硬度、VC含量、可溶性固形物(Soluble solids content,SSC)和感官品质的变化规律。研究结果表明,与对照组相比,随着贮藏时间的增加,高CO2短激处理组均能够有效维持油菜的外观,延缓黄化现象的发生,叶绿素含量显著高于对照组(P<0.05),黄化指数显著低于对照组(P<0.05),其中90%CO2处理组的效果最优,护绿效果明显。贮藏20 d时,50%CO2、70%CO2、90%CO2的总叶绿素含量分别比对照组高10.85%、17.46%、25.08%。同时,高CO2短激处理减弱了贮藏期间油菜的呼吸强度和乙烯释放量,对PPO和POD活性有明显的抑制作用,显著延缓失重率升高和硬度的下降,保持较高的VC含量和SSC,极大地提高了感官品质得分。由此可知,高浓度CO2短激处理能够更好地维持油菜的贮藏品质,与对照组在室温下较短(2~3 d)的货架期相比,延长贮藏期至20 d,为油菜护绿保鲜技术的开发提供了理论依据。Abstract: Short-time gas stimulation could induce resistance in fruits and vegetables, prolonging their shelf life and improving their quality during storage. To investigate the effect of high concentration (50%, 70%, 90%) carbon dioxide (CO2) short stimulation (30 min) on keeping green color and preservative quality, the oilseed rape color, yellowing index, chlorophyll content, respiratory intensity, ethylene release, polyphenol oxidase (PPO) peroxidase (POD), weight loss rate, hardness, vitamin C (VC) content, soluble solids content (SSC) and sensory quality were investigated during 20 d storage at 4±0.5 ℃. Results showed that the high-concentration & short-time CO2 treatment could effectively maintain the overall appearance quality of oilseed rape, delayed the occurrence of yellowing, increased chlorophyll content (P<0.05), and inhibited the increase of the yellowing index (P<0.05), among which, 90% CO2 treatment group showed the best effect. On the 20 d of storage, the total chlorophyll content of 50% CO2, 70% CO2, and 90% CO2 treatment groups was 10.85%, 17.46%, and 25.08% higher than the control group, respectively. Meanwhile, the CO2 stimulation treatment significantly weakened the respiratory intensity and ethylene release of oilseed rape during storage and inhibited the activity of PPO and POD. Furthermore, short-time CO2 treatment delayed the increase of weight loss rate and the decrease of hardness, maintained high VC content and SSC and greatly improved the score of sensory quality. On the whole, the 90% CO2 treatment possessed the best and most obvious effect for oilseed rape greening, extending the storage period to 20 d compared to the shorter shelf life (2~3 d) at room temperature. The study provides a theoretical basis for the development of oilseed rape green preservation technology.
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Keywords:
- high concentration CO2 /
- short-time stimulation /
- oilseed rape /
- keep green /
- storage /
- quality
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油菜(Brassica chinensis var. chinensis),又称油白菜、青菜等,原产于我国,属十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种的一个变种[1],是我国营养价值最丰富的常见绿叶蔬菜之一,内含维生素、矿物质、纤维素、黄酮、多酚等营养成分[2],具有良好的抗氧化作用,可以增强身体免疫力,促进细胞的新陈代谢,具有抗衰老、预防心脑血管等疾病的功效[3]。油菜叶片表面积较大,组织脆嫩,采后呼吸、蒸腾作用较为剧烈,产生大量呼吸热,并伴随着失水、黄化、萎焉现象的发生。同时,贮运过程易发生机械损伤、易受微生物侵染而腐烂[4]。因此,虽然油菜可全年供应,但其在室温下较短(2~3 d)的货架期常使其商品价值降低[5]。
高浓度CO2连续处理是一种安全、经济、广泛应用的果蔬采后保鲜方法[6]。对于呼吸跃变型果蔬,CO2处理可通过改变酶的活性降低果实的呼吸速率和乙烯释放量等,延长果实的贮藏期[7]。例如,高浓度CO2连续处理可延缓西兰花在2 ℃贮藏过程中的黄化进程、抑制其叶绿素降解,20%浓度的CO2连续处理草莓果实可改善其贮藏品质[8−9]。然而,不当的高浓度CO2连续处理果蔬常发生气体伤害,而且不同种类、品种果蔬伤害阈值不同。因此,由于连续CO2处理技术难以掌握,区别于连续处理的脉冲、短激等技术应运而生[9−13]。
近期研究表明,CO2脉冲可控气氛能有效降低鲜切苹果的膜脂过氧化程度和褐变,高浓度CO2短时处理可有效提高薄皮葡萄保鲜品质[14−15]。众所周知,高浓度CO2短时处理对于去除柿子涩味能够起到显著作用,并可通过增强活性氧清除酶活性,保持细胞膜完整性来缓解果实冷害现象[16−17]。Capotorto等[18]采用10%CO2处理鲜切洋蓟48 h,降低了其呼吸速率、褐变指数,总酚含量和抗氧化活性,最大程度保存新鲜样品挥发性特征,降低营养物质的降解。然而,高CO2短激处理对蔬菜护绿保鲜的影响研究却鲜有报道,研发适宜的气体短激技术来保持油菜等绿叶菜的色泽、品质和减少采后损失意义重大。
因此,本研究以油菜为研究对象,探明高CO2短激处理对整颗油菜采后护绿等贮藏生理生化指标的影响,以期为高CO2短激护绿保鲜奠定理论基础、提供技术手段。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
“五月慢”油菜 购于天津市滨海新区金元宝农贸市场,当天采收后由供应商2 h内运送至实验室,挑选大小一致、无黄化、无病虫害、无化学损伤的新鲜油菜作为实验材料;CO2气体 纯度99.99%,天津市军粮城常福气体有限公司;丙酮 分析纯,天津渤化化学试剂有限公司;醋酸钠 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;邻苯二酚、愈创木酚 分析纯,南京市光复化工研究所;聚乙二醇6000(分析纯)、曲拉通X-100(生物技术级) 上海麦克林生化科技有限公司;草酸 分析纯,天津市津科精细化工研究所;2,6-二氯酚靛酚 97%高纯,上海源叶生物科技有限公司。
Check Point 3气体成分分析仪 丹麦Dansensor公司;TGL-16M高速冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司;GXH-3051H果蔬呼吸测定仪 北京均方理化科技有限公司;Agilent 19091J-413气相色谱仪 安捷伦科技有限公司;EPOCH-1908028酶标仪 美国伯腾仪器有限公司;WR-18精密色差仪 深圳市时代之峰科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品处理
经过前期预实验确定CO2浓度为50%、70%、90%。将选定的油菜在4±0.5 ℃条件下预冷24 h后放入气调罐中,先用N2排出罐中的杂质气体,随后充入CO2气体,用气体成分分析仪随时监测气体浓度,分别将样品于50%、70%、90%的CO2气体浓度环境中放置30 min,空白对照组浸泡于充满空气的气调罐中。每组样品三个重复,每次重复5 kg,气调后所有样品于4±0.5 ℃下贮藏20 d,每4 d进行一次指标测定。
1.2.2 指标测定及方法
1.2.2.1 色泽的测定
用精密色差仪测定油菜色差,随机从每个处理中选择10棵油菜,选取从外到内第二层叶片中上部相对称的两个点,避开叶片主动脉和边缘,记录L*、a*、b*值,按下列公式计算ΔE。
ΔE=√ΔL*2+Δa*2+Δb*2 1.2.2.2 黄化指数的测定
参照魏宝东等[1]的测定方法,根据油菜叶片黄化面积的大小,将黄化面积分为4级。
黄化指数(%)=∑黄化级别×该黄化的叶片数总叶片数×4×100 1.2.2.3 叶绿素含量的测定
参照曹建康[19]的测定方法,稍作修改。取1.0 g油菜样品放入研钵中,加入少量石英砂、碳酸钙和10.0 mL 80%丙酮研磨,研磨后移入离心管中,在4 ℃、10000×g条件下离心10 min,收集上清液。以80%丙酮参比调零,测定上清液在663、645、652 nm处的吸光度值。
叶绿素含量=ρ×Vm×1000 式中:ρ为由Arnon公式得出的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的质量浓度,mg/L;V为样品提取液总体积,mL;m为样品质量,g。
1.2.2.4 呼吸强度的测定
参照Du等[14]的测定方法,稍作修改。采用果蔬呼吸测定仪测定。
呼吸强度(CO2⋅mg/(kg⋅h))=(W2−W1)×V×M×1000V0×m×t 式中:W1为空白实验呼吸罐中CO2总量,%;W2为测定后呼吸罐中CO2总量,%;V为呼吸罐的总体积,L;M为CO2的摩尔质量,g/mol;V0为测定温度下CO2摩尔体积,L/mol;m为测定果蔬的质量,kg;t为测定时果蔬呼吸时间,h。
1.2.2.5 乙烯释放量的测定
参照王迪[20]的测定方法,稍作修改。油菜在样品瓶内密闭1 h,用进样器从带有橡胶塞的容器顶空取1.0 mL气体,在气相色谱仪上测定。条件设置参数为:载气N2流量:25 mL/min;燃气H2流量:30 mL/min;助燃气体空气流量:300 mL/min;柱箱温度是60 ℃;加热器温度是240 ℃,单位以μL/(kg·h)表示。
1.2.2.6 PPO及POD活性的测定
参照曹建康[19]的测定方法,稍作修改。称取3.0 g油菜样品加入3.0 mL预冷过的提取缓冲液置于研钵中,冰浴条件下研磨成匀浆,于4 ℃、10000×g条件下离心30 min,收集上清液为酶提取液,低温条件下备用。
PPO采用邻苯二酚比色法进行测定。在试管中依次加入4.0 mL 50 mmol/L pH5.5乙酸-乙酸钠溶液和1.0 mL 50 mmol/L邻苯二酚溶液,最后加入100 μL的酶提取液。以蒸馏水为参比,记录反应体系开始15 s在波长420 nm处的吸光度值即为初始值,连续测定,每隔1 min记录一次,至少获得6个点的数据。以每克油菜样品每分钟吸光度变化值增加1为1个活性单位,单位为U/g。
POD采用愈创木酚比色法测定。在试管中加入3.0 mL 25 mmol/L愈创木酚溶液和0.1 mL酶提取液,迅速加入200 μL 0.5 mmol/L H2O2溶液启动反应。以蒸馏水为参比,反应15 s时开始记录反应体系在470 nm处的初始波长值,每隔1 min记录一次,连续测定至少6个点。以每克油菜样品每分钟吸光度变化值增加1时为1个过氧化物酶活性单位,单位为U/g。
1.2.2.7 失重率的测定
参照曹建康[19]的测定方法。以每个处理组中的重量和初始重量之差与初始重量的比值计算。
失重率(%)=贮藏前质量−贮藏后质量贮藏前质量×100 1.2.2.8 硬度的测定
硬度的测定利用质构仪来进行测定,选取单刀剪切模式(HDP/BSK探头),测定参数设置为:压缩百分比为60%、测试速度为30 mm/s、测试前、后速度均为40 mm/s,压力为5.0 g。硬度以剪切油菜叶片的最大力表示,单位为g。
1.2.2.9 VC含量的测定
参考曹建康[19]的2,6-二氯酚靛酚滴定法。称取10.0 g油菜样品加入草酸溶液(20.0 g/L)于研钵中研磨后,转入容量瓶中,定容至100 mL。静置10 min后,在三角瓶中加入10.0 mL上清液,用已标定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定并记录其用量(草酸溶液作为空白),Vc含量计算公式如下:
VC含量(mg/100g)=V×(V1−V0)×ρVs×m×100 式中:V1为样品滴定消耗的染液体积,mL;V0为空白滴定消耗的染液体积,mL;ρ为1 mL染液溶液相当于VC的质量,mg/mL;VS为滴定时所取样品提取液体积,mL;V为样品提取液总体积,mL;m为样品质量,g。
1.2.2.10 可溶性固形物的测定
可溶性固形物利用数显糖度计来进行测定,每次用之前采用蒸馏水润洗调零,并用擦镜纸擦干。随机选取油菜从外而内第二层叶片研磨并用纱布过滤,滴加在检测镜上进行测定,读取数值,以质量分数(%)表示。
1.2.2.11 感官评价
参照吴洋洋[21]的测定方法,选择8名食品专业人员组成感官评价小组,按照色泽、口感、滋味、形态、质地五个方面对油菜进行感官评价(表1)。
表 1 油菜感官评价标准Table 1. Sensory evaluation of oilseed rape评分项目 评价标准 得分(分) 色泽 叶片呈鲜亮的绿色,均匀一致 8~10 叶片呈现较亮的绿色,较均匀 5~7 叶片不呈绿色,颜色偏黄 1~4 口感 清脆适口,叶片多汁,无粗糙感 8~10 较清脆适口,叶片较多汁,无粗糙感 5~7 不清脆适口,叶片少汁,有粗糙感 1~4 滋味 柔和苦味,有油菜清香味 8~10 滋味偏苦,油菜清香味偏弱 5~7 具有严重苦味,无油菜清香味 1~4 形态 叶片坚挺、平整,无萎焉、腐烂 8~10 叶片较坚挺、平整,出现少量萎焉、腐烂 5~7 叶片萎焉,卷曲、腐烂现象严重 1~4 质地 质地较硬 8~10 质地略微变软 5~7 质地柔软 1~4 1.3 数据处理
所有的指标测定均设置三个平行,采用Excel 2010和SPSS 26.0软件对原始数据进行处理和方差性分析,采用Duncan检验进行方差显著性分析,显著性水平设置为P<0.05。采用GraphPad Prism 8.0.2软件作图。
2. 结果与分析
2.1 不同浓度高CO2短激对油菜外观及色泽的影响
油菜的色泽是最直观的油菜新鲜度评价指标,也是消费者购买时重要的衡量指标[22]。图1显示了不同浓度高CO2短激对油菜贮藏期外观及色泽的影响。从外观表型可见,贮藏前8 d对照组和各处理组均没有发生黄化;贮藏12 d时对照组开始黄化,而经高浓度CO2短激的处理组则未发生黄化;贮藏20 d时对照组明显黄化,失去商品价值,而70%与90%高浓度CO2短激组则均有较好的商品价值(图1A)。可见,经过高CO2短激处理的油菜延缓了黄化进程,其中90%CO2处理的油菜绿色保持最为明显。
使用色差仪分析油菜贮藏期色泽变化表明,代表黄蓝水平的b*值(越大则越偏向于黄色,黄化现象越严重)随贮藏时间的延长,b*值总体呈上升趋势,与外观视觉观察一致,贮藏期间90%CO2组的b*值始终显著低于对照组(P<0.05),贮藏20 d时,70%CO2和90%CO2处理组的b*值分别仅为对照组的82%、75%(图1B)。颜色变化的指数ΔE可从总体上评价油菜贮藏期间色泽变化情况[23]。由图1C所示,随着贮藏时间的延长,ΔE逐渐增大,与外观变化一致,贮藏前8 d各组之间差异不显著(P>0.05),从12 d开始发现明显的色泽差异。贮藏20 d时,70%CO2和90%CO2处理组色泽总体变化显著低于对照组(P<0.05),分别降低了17.51%、27.91%。
总之,随着贮藏时间的延长,油菜的色泽参数逐渐升高,逐渐变暗并失去绿色,高CO2短激处理可有效延缓外观色泽的变化,90%CO2处理的效果最明显,ΔE变化最小,与外观现象一致。
2.2 不同浓度高CO2短激对油菜黄化指数及叶绿素含量的影响
黄化是新鲜的绿色蔬菜采后品质劣变的重要表现,这种“黄化现象”与叶绿素降解密切相关,常用黄化指数来衡量其黄化的程度[24−25]。由图2A可知,随着贮藏时间的延长,油菜贮藏期黄化指数呈现逐渐上升趋势,贮藏前4 d油菜黄化现象不明显,各组之间差异不显著(P>0.05),4 d后70%与90%高CO2短激处理组的黄化指数显著低于对照组(P<0.05)。贮藏12~16 d时,对照组的黄化指数迅速提高,至贮藏20 d时,50%CO2、70%CO2、90%CO2处理组的黄化指数分别较对照组降低了22.22%、27.78%、44.44%。由此表明,CO2处理能够明显延缓油菜黄化进程,其中,90%CO2处理组的效果最为显著,可有效延缓油菜变黄的进程,有效延长油菜的贮藏期。
叶绿素是绿叶菜色泽展现的主要色素[26],参与光合作用,叶绿素含量的下降会直接影响油菜的外观品质,叶片颜色由绿转黄,使油菜的新鲜度下降[27]。由图2B~图2D可知,油菜的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量随着贮藏时间的延长而降低,贮藏至20 d时,经过CO2处理的油菜总叶绿素、叶绿素a含量均显著高于对照组(P<0.05),50%CO2、70%CO2、90%CO2的总叶绿素含量分别较对照组高10.85%、17.46%、25.08%;叶绿素a含量分别较对照组高14.07%、24.20%、33.58%;叶绿素b含量分别较对照组高4.32%、2.70%、7.03%。叶绿素在前4 d降解速度较快,但在色泽上并未体现,可能是由于油菜前4 d叶绿素总含量较高,没有在外观与色泽指数上体现。已有研究表明较低浓度CO2连续处理对西兰花[9]、蕹菜[28]、莲皮[29]等具有抑制叶绿素降解的作用,可见无论较低浓度连续处理还是较高浓度短激均可抑制叶绿素降解,起到一定护绿作用,延缓油菜等结叶菜的黄化,CO2短激处理中,90%CO2浓度较70%、50%浓度的效果更佳。这可能是因为在高浓度CO2短激作用下,启动了油菜的自我保护机制,与衰老相关的叶绿素降解代谢被抑制,相关机制有待进一步深入研究[30]。
2.3 不同浓度高CO2短激对油菜呼吸强度和乙烯释放量的影响
采后果蔬失去了营养供应,生命活动主要以分解代谢为主,呼吸强度反应了油菜本身消耗营养物质的快慢,是直接影响油菜耐贮性的重要因素[31−32]。图3A显示,随着贮藏时间的延长,呼吸强度整体呈现先升后降的趋势,为呼吸跃变型果蔬。油菜贮藏4 d,各处理组呼吸强度较对照组表现出减弱的趋势。在贮藏第8 d时陡然上升出现呼吸峰值,90%CO2处理组的呼吸强度显著低于对照组(P<0.05),高浓度CO2短激只降低了各处理组的呼吸强度,并没有影响呼吸高峰产生的时间。呼吸峰值的出现是植物开始衰老的表现,随后下降的原因可能是因为油菜机体的能量逐渐供应不足[33],经CO2处理的油菜更能维持较低的呼吸强度,减少自身消耗和延缓油菜衰老进程,延长油菜的贮藏期。
乙烯是一种诱导果实成熟、促进果实衰老的植物内源性激素,调控果蔬成熟过程中所发生的生理生化变化,是果蔬成熟衰老的关键调控因子,乙烯释放量越大,果实成熟的越快[32]。由图3B可知,油菜在贮藏过程中乙烯释放量的变化与呼吸强度呈相似趋势,这可能是由于油菜的呼吸作用受到乙烯的影响。贮藏4 d时乙烯释放量减弱,呼吸高峰和乙烯释放高峰均在第8 d出现,50%CO2、70%CO2、90%CO2处理组乙烯释放量峰值较对照组降低27.47%、12.82%、32.97%;8 d后不断下降,20 d时又缓慢上升。CO2短激处理减少了油菜的内源乙烯释放量,与对照组相比差异显著(P<0.05),其中90%CO2处理组的乙烯释放量明显低于其他两个处理组。已有研究表明CO2气调持续处理对鲜切梨、澳洲青苹等具有有效抑制乙烯释放量的作用[20,34],高CO2短激也可延缓乙烯释放,延长油菜的贮藏期。CO2可能作为一种乙烯抑制剂,抑制乙烯的生成同时影响其信号传导。
2.4 不同浓度高CO2短激对油菜PPO及POD活性的影响
PPO参与细胞壁中木质素的合成,会对光合速率、叶绿素含量和油菜叶片黄化产生影响[35−36]。图4A得出,PPO活性随着贮藏时间的延长呈现上升趋势,贮藏前4 d各组之间没有显著差异,贮藏第8 d,70%和90%CO2处理组较对照组显著降低,贮藏第12~16 d,处理组较对照组均呈现显著降低趋势(P<0.05)。贮藏20 d时,50%CO2、70%CO2、90%CO2处理组PPO活性分别为0.2172、0.2107、0.1972 U/g,比对照组降低了13.50%、16.09%、21.47%。POD是存在于油菜中活性较高的酶,与油菜的呼吸作用、黄化密切相关[37]。如图4B所示,采后油菜在贮藏期内的POD整体呈现先上升后下降的趋势,对照组在第12 d出现酶活峰值(4.16 U/g),50%CO2、70%CO2和90%CO2处理组在第16 d出现峰值,峰值分别为4.68、3.71、3.63 U/g。贮藏20 d时,各处理组和对照组之间存在显著差异(P<0.05),50%CO2、70%CO2和90%CO2处理组的POD活性分别为:3.40、2.15、1.58 U/g,较对照组峰值降低21.86%、22.94%、43.37%。
总体来看,不同浓度的CO2处理均能不同程度上抑制POD和PPO的活性,90%CO2处理组的油菜抑制效果最好。类似的结果也在Tian等[38]、Song等[39]的CO2持续气调处理研究中得到验证,高浓度CO2短激与较低浓度持续处理均可有效抑制油菜PPO、POD活性的上升,延缓油菜采后氧化衰老。
2.5 不同浓度高CO2短激对油菜失重率、硬度、VC及SSC的影响
果蔬贮藏过程中往往由于蒸腾失水和呼吸作用造成失重率上升,使其发生失水萎蔫和食用品质的下降[40]。油菜贮藏0 d和4 d时,各处理组之间没有显著差异(P>0.05),在贮藏8 d时,与对照组相比,70%CO2组和90%CO2组的失重率出现了小幅提高,而到贮藏12~16 d时,高浓度CO2处理显著抑制了失重率的升高(P<0.05)。贮藏20 d时,50%CO2、70%CO2、90%CO2处理组的失重率分别为8.45%、7.61%、6.28%,较对照组降低了12.09%、20.78%、34.65%(图5A)。同时,对于非木质化果蔬来讲,果蔬在贮藏过程中硬度往往也随贮藏时间延长而不断下降[41]。由图5B可见,油菜贮藏20 d后,对照组硬度由最初的2751.73 g下降至1455.49 g,50%CO2和70%CO2,处理组硬度变化差异不显著(P>0.05),分别下降至1747.18 g和1892.67 g,而90%CO2处理组硬度则仅下降至1996.95 g,较对照高出了36.51%。可见,高CO2短激处理可显著抑制失重率和硬度的下降速率,90%CO2处理组对油菜失重率和硬度的控制效果最佳,有效抑制了油菜的失水萎蔫和脆度,延缓了油菜的衰老软化。
对于果蔬重要的营养指标VC和可溶性固形物来讲,一般其含量会随贮藏时间的延长而下降。图5C显示,油菜贮藏0 d时VC含量为14.46 mg/100 g,到贮藏8~12 d时VC含量降幅最快,而此时50%CO2、70%CO2、90%CO2短激处理组的VC含量则分别保持在9.08、9.56和10.53 mg/100 g,与贮藏初期相比,损失率为37.21%、33.86%、27.20%,而对照组则高达41.52%;贮藏20 d时,3组高CO2短激组的VC含量为:8.15、8.46、8.96 mg/100 g,分别较对照组(7.33 mg/100 g)提高11.19%、15.38%、22.13%。然而,油菜贮藏过程可溶性固形物含量随着贮藏时间的延长呈波动变化趋势,造成油菜SSC含量扰动的原因可能是贮藏过程中失水量不同,造成了SSC主要成分浓度变化不均,但就整体趋势而言,高CO2短激处理组在贮藏期有效维持了油菜SSC含量(图5D)。因此,本研究结果表明,高CO2短激处理有利于油菜果实的贮藏,维持更高的营养价值。
总体来看,高CO2短激能够延缓失重率的上升,减缓硬度下降速率,保持较高的营养成分,提高油菜的耐藏性能,其中90%CO2处理的效果最好。
2.6 不同浓度高CO2短激对油菜感官评价的影响
为进一步评定高浓度CO2短激对油菜贮藏品质的影响,综合油菜的色泽、风味、口感、质地的感官评价分析见图6。由图6可知,贮藏前4 d,各处理组对油菜感官评价的总体得分差异较小,颜色鲜亮,叶片平整,口感清脆适口;贮藏8 d时,对照组感官品质下降严重,各高浓度CO2短激处理组的感官评分相接近;贮藏12 d时,对照组油菜叶片亮度下降明显,有黄色斑点开始出现,清香味减弱,高CO2短激处理组仍然保持较好的色泽和风味,感官评分与对照组出现显著差异(P<0.05);贮藏16 d时,对照组各项指标在4.00分左右,高CO2短激处理组各项感官评价指标保持在5.50分以上,色泽、口感、滋味、形态、质构指标明显优于对照组;贮藏20 d时,对照组基本失去其商品价值评分低于4分,而各处理组评分在4~7之间,其中90%CO2处理组的平均得分达5.85分,综合保鲜效果最佳,有效延长了油菜的货架期。
3. 结论
本研究使用高浓度CO2短激作为油菜贮藏前诱抗预处理手段,作为一种物理保鲜方式,拥有无毒无害,无残留,不会对环境造成污染等优点。通过对不同浓度CO2短激(50%CO2、70%CO2、90%CO2)处理效果分析,结果表明,高浓度CO2短激处理能够提高油菜的耐贮性,增强油菜的耐贮藏能力,有效延缓油菜采后黄化和失水萎蔫,其中90%CO2处理的效果最为显著,可有效延长其货架期、维持更好的品质。
总之,高浓度CO2短激工艺为绿叶菜等易腐、易黄化、易受微生物侵染果蔬的保鲜提供了安全有效的保鲜新思路。但目前高CO2短激工艺对延缓绿叶菜黄化的作用机制尚不清楚,下一步将继续探索该工艺对叶绿素降解途径的研究。
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表 1 油菜感官评价标准
Table 1 Sensory evaluation of oilseed rape
评分项目 评价标准 得分(分) 色泽 叶片呈鲜亮的绿色,均匀一致 8~10 叶片呈现较亮的绿色,较均匀 5~7 叶片不呈绿色,颜色偏黄 1~4 口感 清脆适口,叶片多汁,无粗糙感 8~10 较清脆适口,叶片较多汁,无粗糙感 5~7 不清脆适口,叶片少汁,有粗糙感 1~4 滋味 柔和苦味,有油菜清香味 8~10 滋味偏苦,油菜清香味偏弱 5~7 具有严重苦味,无油菜清香味 1~4 形态 叶片坚挺、平整,无萎焉、腐烂 8~10 叶片较坚挺、平整,出现少量萎焉、腐烂 5~7 叶片萎焉,卷曲、腐烂现象严重 1~4 质地 质地较硬 8~10 质地略微变软 5~7 质地柔软 1~4 -
[1] 魏宝东, 赵帅, 程顺昌, 等. 不同浓度CO2对油菜常温下贮藏品质的影响[J]. 食品与发酵工业,2013,39(8):212−215. [WEI B D, ZHAO S, CHENG S C, et al. Effect of different concentrations of CO2 on storage quality of oilseed rape at room temperature[J]. Food and Fermentation Industry,2013,39(8):212−215.] WEI B D, ZHAO S, CHENG S C, et al. Effect of different concentrations of CO2 on storage quality of oilseed rape at room temperature[J]. Food and Fermentation Industry, 2013, 39(8): 212−215.
[2] AN R H, LIU X S, LUO S F, et al. Taxifolin delays the degradation of chlorophyll in pakchoi (Brassica rapa L. subsp. chinensis) by regulating the ascorbate-glutathione cycle[J]. Postharvest Biology and Technology,2022,191:111982. doi: 10.1016/j.postharvbio.2022.111982
[3] AL UBEED H M S, WILLS R B H, BOWYER M C, et al. Comparison of hydrogen sulphide with 1-methylcyclopropene (1-MCP) to inhibit senescence of the leafy vegetable, pak choy[J]. Postharvest Biology and Technology,2018,137:129−133. doi: 10.1016/j.postharvbio.2017.11.020
[4] SATO T, SHIMODA Y, MATSUDA K, et al. Mg-dechelation of chlorophyll a by Stay-Green activates chlorophyll b degradation through expressing Non-Yellow Coloring 1 in Arabidopsis thaliana[J]. Journal of Plant Physiology,2018,222:94−102. doi: 10.1016/j.jplph.2018.01.010
[5] TAN X, ZHAO Y, SHAN W, et al. Melatonin delays leaf senescence of postharvest Chinese flowering cabbage through ROS homeostasis[J]. Food Research International,2020,138:109790. doi: 10.1016/j.foodres.2020.109790
[6] LIU S S, LIU Y. Reducing CO2 accumulation and its phytotoxicity to lettuce with absorbent in hermetic storage as a simulation of long-term fumigation[J]. Journal of Asia-Pacific Entomology,2014,17(3):435−439. doi: 10.1016/j.aspen.2014.04.003
[7] 刘志旭, 朱璇, 赵亚婷, 等. 高浓度CO2短时处理对西梅采后贮藏品质及抗氧化代谢的影响[J]. 食品工业科技,2024,45(12):311−318. [LIU Z X, ZHU X, ZHAO Y T, et al. Effects of short-term treatment with high concentration CO2 on post-harvest storage quality and antioxidant metabolism of plums[J]. Science and Technology of Food Industry,2024,45(12):311−318.] LIU Z X, ZHU X, ZHAO Y T, et al. Effects of short-term treatment with high concentration CO2 on post-harvest storage quality and antioxidant metabolism of plums[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(12): 311−318.
[8] LI D, ZHANG X C, LI L, et al. Elevated CO2 delayed the chlorophyll degradation and anthocyanin accumulation in postharvest strawberry fruit[J]. Food Chemistry,2019,285:163−170. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.01.150
[9] ZHANG Y X, CHEN Y, GUO Y Y, et al. Elevated CO2 delayed yellowing by maintaining chlorophyll biosynthesis and inhibiting chlorophyll degradation and carotenoid accumulation of postharvest broccoli[J]. Postharvest Biology and Technology,2022,194:112089. doi: 10.1016/j.postharvbio.2022.112089
[10] HOU S D, YANG Q, ZHENG J X, et al. A novel postharvest preservation technology of fruit—Intermittent high oxygen treatment:A case study on “Lingwu” long jujube[J]. Journal of Food Processing and Preservation, 2022, 46(12): e17209.
[11] AHN D, KIM I, LIM J, et al. The effect of high CO2 treatment on targeted metabolites of ‘Seolhyang’ strawberry (Fragaria×ananassa) fruits during cold storage[J]. LWT,2021,143:111156. doi: 10.1016/j.lwt.2021.111156
[12] LI D, LI L, XIAO G N, et al. Effects of elevated CO2 on energy metabolism and γ-aminobutyric acid shunt pathway in postharvest strawberry fruit[J]. Food Chemistry,2018,265:281−289. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.05.106
[13] 张高鹏, 曲珈莹, 侯雪宁, 等. 不同高氧预处理时间对枸杞鲜果贮藏保鲜作用比较[J]. 现代食品科技,2023,39(7):130−137. [ZHANG G P, QU J Y, HOU X N, et al. Effects of different high-oxygen pretreatment durations on the storage quality of Lycium barbarum (Goji) berries[J]. Modern Food Science and Technology,2023,39(7):130−137.] ZHANG G P, QU J Y, HOU X N, et al. Effects of different high-oxygen pretreatment durations on the storage quality of Lycium barbarum (Goji) berries[J]. Modern Food Science and Technology, 2023, 39(7): 130−137.
[14] DU M J, LIU Z T, ZHANG X T, et al. Effect of pulsed controlled atmosphere with CO2 on the quality of watercored apple during storage[J]. Scientia Horticulturae,2021,278:109854. doi: 10.1016/j.scienta.2020.109854
[15] 王雪孟, 侯双迪, 郑家轩, 等. 高浓度CO2短激与保鲜剂复合处理对大青葡萄采后褐变的影响[J]. 天津科技大学学报,2023,38(1):16−22. [WANG X M, HOU S D, ZHENG J X, et al. Effects of high concentration of CO2 short stimulation and preservation compound treatment on postharvest browning of Daqing Grapes[J]. Journal of Tianjin University of Science and Technology,2023,38(1):16−22.] WANG X M, HOU S D, ZHENG J X, et al. Effects of high concentration of CO2 short stimulation and preservation compound treatment on postharvest browning of Daqing Grapes[J]. Journal of Tianjin University of Science and Technology, 2023, 38(1): 16−22.
[16] BESADA C L E N P. Short-term high CO2 treatment alleviates chilling injury of Persimmon cv. Fuyu by preserving the parenchyma structure[J]. Food Control, 2015, 51:163-170.
[17] NOVILLO P, SALVADOR A, MAGALHAES T, et al. Deastringency treatment with CO2 induces oxidative stress in persimmon fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2014,92:16−22. doi: 10.1016/j.postharvbio.2013.12.019
[18] CAPOTORTO I, INNAMORATO V, CEFOLA M, et al. High CO2 short-term treatment to preserve quality and volatiles profile of fresh-cut artichokes during cold storage[J]. Postharvest Biology and Technology,2020,160:111056. doi: 10.1016/j.postharvbio.2019.111056
[19] 曹建康. 果蔬生理生化实验指导[M]. 北京:中国轻工业出版社, 2016. [CAO J K. Guidance on physiological and biochemical experiments of fruits and vegetables[M]. Beijing:China Light Industry Press, 2016.] CAO J K. Guidance on physiological and biochemical experiments of fruits and vegetables[M]. Beijing: China Light Industry Press, 2016.
[20] 王迪. 高二氧化碳处理调控鲜切梨果实品质机制的研究[D]. 杭州:浙江大学, 2020. [WANG D. Regulatory mechanism of high carbon dioxide treatment on quality of fresh-cut pears[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2020.] WANG D. Regulatory mechanism of high carbon dioxide treatment on quality of fresh-cut pears[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2020.
[21] 吴洋洋. 促生长草甘膦降解菌筛选及其对油菜营养品质的影响研究[D]. 沈阳:沈阳农业大学, 2023. [WU Y Y. Screening of growth-promoting glyphosate-degrading bacteria and its effect on the nutritional quality of rape[D]. Shenyang:Shenyang Agricultural University, 2023.] WU Y Y. Screening of growth-promoting glyphosate-degrading bacteria and its effect on the nutritional quality of rape[D]. Shenyang: Shenyang Agricultural University, 2023.
[22] LUO F, CHENG S C, CAI J H, et al. Chlorophyll degradation and carotenoid biosynthetic pathways:Gene expression and pigment content in broccoli during yellowing[J]. Food Chemistry,2019,297:124964. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.124964
[23] LIU X, WANG T, LU Y Z, et al. Effect of high oxygen pretreatment of whole tuber on anti-browning of fresh-cut potato slices during storage[J]. Food Chemistry,2019,301:125287. doi: 10.1016/j.foodchem.2019.125287
[24] WANG N, KONG X M, LUO M L, et al. SGR mutation in pak choi prolongs its shelf life by retarding chlorophyll degradation and maintaining membrane function[J]. Postharvest Biology and Technology,2022,191:111986. doi: 10.1016/j.postharvbio.2022.111986
[25] 刘少伟. 褪黑素对小白菜采后品质劣变的效果及其机理研究[D]. 南京:南京农业大学, 2021. [LIU S W. The effect and mechanism of postharvest melatonin treatment on pakchoi quality deterioration[D]. Nanjing:Nanjing Agricultural University, 2021.] LIU S W. The effect and mechanism of postharvest melatonin treatment on pakchoi quality deterioration[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2021.
[26] 肖婷, 何欣遥, 吴姗鸿, 等. 乙醇熏蒸对小白菜的护绿机理[J]. 食品与发酵工业,2020,46(21):173−180. [XIAO T, HE X Y, WU S H, et al. The mechanism of green preservation of pakchoi by ethanol fumigation[J]. Food and Fermentation Industry,2020,46(21):173−180.] XIAO T, HE X Y, WU S H, et al. The mechanism of green preservation of pakchoi by ethanol fumigation[J]. Food and Fermentation Industry, 2020, 46(21): 173−180.
[27] 谢晓宇. 采后西兰花保鲜技术研究[D]. 南京:南京农业大学, 2020. [XIE X Y. Research on fresh-heeping technology of post-harvest broccoli[D]. Nanjing:Nanjing Agricultural University, 2020.] XIE X Y. Research on fresh-heeping technology of post-harvest broccoli[D]. Nanjing: Nanjing Agricultural University, 2020.
[28] 谢鑫鑫, 陈满堂, 林碧英, 等. 不同浓度CO2对蕹菜产量和品质的影响[J]. 热带作物学报, 2012, 33(12):2166-2170. [XIE X X, CHEN M T, LIN B Y, et al. The influence of different CO2 concentrations on yield and quality of water spinach[J]. Journal of Tropical Crops, 2012, 33(12):2166-2177.] XIE X X, CHEN M T, LIN B Y, et al. The influence of different CO2 concentrations on yield and quality of water spinach[J]. Journal of Tropical Crops, 2012, 33(12): 2166-2177.
[29] 舒小芳, 郜海燕, 韩延超, 等. CO2气调处理对鲜莲贮藏品质的影响[J]. 中国食品学报,2023,23(2):243−253. [SHU X F, GAO H Y, HAN Y C, et al. Effects of CO2 controlled atmosphere treatments on the storage quality of fresh lotus[J]. Chinese Journal of Food Science,2023,23(2):243−253.] SHU X F, GAO H Y, HAN Y C, et al. Effects of CO2 controlled atmosphere treatments on the storage quality of fresh lotus[J]. Chinese Journal of Food Science, 2023, 23(2): 243−253.
[30] KAEWSUKSAENG S, TATMALA N, SRILAONG V, et al. Postharvest heat treatment delays chlorophyll degradation and maintains quality in Thai lime (Citrus aurantifolia Swingle cv. Paan) fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2015,100:1−7. doi: 10.1016/j.postharvbio.2014.09.020
[31] 梁泽. 高CO2对枸杞鲜果采后糖酸积累和酚类代谢调控作用研究[D]. 杭州:浙江大学, 2023. [LIANG Z. Study on the effect of elevated carbon dioxide on sugar acid accumulation and phenolic metabolism in postharvest wolfberry[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2023.] LIANG Z. Study on the effect of elevated carbon dioxide on sugar acid accumulation and phenolic metabolism in postharvest wolfberry[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2023.
[32] 李栋. 高浓度CO2处理调控采后草莓花色苷合成机制研究[D]. 杭州:浙江大学, 2021. [LI D. The regulation of elevated CO2 on anthocyanin synthesis in postharvest strawberry fruit[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2021.] LI D. The regulation of elevated CO2 on anthocyanin synthesis in postharvest strawberry fruit[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2021.
[33] AL UBEED H M S, WILLS R B H, BOWYER M C, et al. Interaction of the hydrogen sulphide inhibitor, propargylglycine (PAG), with hydrogen sulphide on postharvest changes of the green leafy vegetable, pak choy[J]. Postharvest Biology and Technology,2019,147:54−58. doi: 10.1016/j.postharvbio.2018.09.011
[34] 田雪婷. CO2及1-MCP处理延缓‘澳洲青苹’果实叶绿素降解特性研究[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2020. [TIAN X T. Study on CO2 and 1-MCP treatment to delay chlorophyll degradation characteristics of ‘Granny Smith' apple fruits[D]. Yangling:Northwest Agriculture & Forestry University, 2020.] TIAN X T. Study on CO2 and 1-MCP treatment to delay chlorophyll degradation characteristics of ‘Granny Smith' apple fruits[D]. Yangling: Northwest Agriculture & Forestry University, 2020.
[35] JIANG Y Q, WANG X D, LI X J, et al. Combination of 1-methylcyclopropene and phytic acid inhibits surface browning and maintains texture and aroma of fresh-cut peaches[J]. Postharvest Biology and Technology,2023,200:112328. doi: 10.1016/j.postharvbio.2023.112328
[36] 卢瑞雪, 韩延超, 陈杭君, 等. 褪黑素处理对小青菜贮藏品质的影响[J]. 中国食品学报,2022,22(1):198−205. [LU R X, HAN Y C, CHEN H J, et al. Effect of melatonin treatment on storage quality of Brassica chinensis L J]. Chinese Journal of Food Science,2022,22(1):198−205.
[37] 王盼盼, 管维良, 孙志栋, 等. 芥末精油复合1-甲基环丙烯保鲜处理对绿花菜贮藏期间品质的影响[J]. 食品工业科技,2024,45(11):270−279. [[WANG P P, GUAN W L, SUN Z D, et al. The effect of mustard essential oil combined 1-methylcyclopropene preservation treatment on the quality of broccoli during refrigerated storage[J]. Science and Technology of Food Industry,2024,45(11):270−279.] [WANG P P, GUAN W L, SUN Z D, et al. The effect of mustard essential oil combined 1-methylcyclopropene preservation treatment on the quality of broccoli during refrigerated storage[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(11): 270−279.
[38] TIAN S P, LI B Q, XU Y. Effects of O2 and CO2 concentrations on physiology and quality of litchi fruit in storage[J]. Food Chemistry,2005,91(4):659−663. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.06.038
[39] SONG L L, LIU S W, YU H T, et al. Exogenous melatonin ameliorates yellowing of postharvest pak choi (Brassica rapa subsp. chinensis) by modulating chlorophyll catabolism and antioxidant system during storage at 20 ℃[J]. Scientia Horticulturae,2023,311:111808. doi: 10.1016/j.scienta.2022.111808
[40] 张悦, 李安, 潘立刚, 等. 1-甲基环丙烯结合植酸处理对菠菜保鲜效果的影响[J]. 食品科学,2023,44(1):231−238. [ZHANG Y, LI A, PAN L G, et al. Effects of combined treatment with 1-methylcyclopropene and phytic acid on quality preservation of spinach[J]. Food Science,2023,44(1):231−238.] doi: 10.7506/spkx1002-6630-20220228-259 ZHANG Y, LI A, PAN L G, et al. Effects of combined treatment with 1-methylcyclopropene and phytic acid on quality preservation of spinach[J]. Food Science, 2023, 44(1): 231−238. doi: 10.7506/spkx1002-6630-20220228-259
[41] 李雪瑞, 李宏, 冯艳芳, 等. 1-MCP结合低温通过调控脆性、叶绿素降解缓解叶类蔬菜采后衰老[J]. 西北农业学报,2022,31(5):586−594. [LI X R, LI H, FENG Y F, et al. Alleviation of post-harvest senescence in leafy vegetables by regulating Britteness and Chlorophyll degradation under combination of 1-MCP and Low temperature[J]. Northwest Agricultural Journal,2022,31(5):586−594.] doi: 10.7606/j.issn.1004-1389.2022.05.007 LI X R, LI H, FENG Y F, et al. Alleviation of post-harvest senescence in leafy vegetables by regulating Britteness and Chlorophyll degradation under combination of 1-MCP and Low temperature[J]. Northwest Agricultural Journal, 2022, 31(5): 586−594. doi: 10.7606/j.issn.1004-1389.2022.05.007