王瑞琪1,2,時(shí) 月1,3,馬 越1,2,王宇濱1,3,趙曉燕1,2,張 超
(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,北京 100097;2.果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097)
芹菜是傘形科植物,富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、胡蘿卜素、B族維生素、鈣、磷、鐵、鈉等成分,深受消費(fèi)者喜愛(ài)[1]。鮮切芹菜葉是將新鮮芹菜葉經(jīng)過(guò)揀選、切分、清洗、消毒和包裝等處理得到的即食產(chǎn)品,省去了消費(fèi)者分揀和清洗的時(shí)間。研究顯示通過(guò)1-MCP保鮮、氣調(diào)包裝、組合清洗劑、臭氧水消毒、生物保鮮劑、多層微孔包裝、γ-射線輻照等加工技術(shù)均有效延長(zhǎng)鮮切芹菜葉的貨架陳列期[2]。但是,鮮切芹菜葉在貨架陳列期間受到冷藏柜內(nèi)白色日光燈管照射,會(huì)出現(xiàn)失水萎蔫和黃化現(xiàn)象。因此,貨架陳列期間的光照是影響其品質(zhì)的重要因素。光照處理是在冷藏柜陳列期間采用特定波長(zhǎng)的光源對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行照明,研究顯示適當(dāng)?shù)墓庹仗幚韺?duì)果蔬貨架期品質(zhì)保持具有積極作用,包括在降低鮮切木瓜中微生物數(shù)量[3]、提高鮮切西蘭花的品質(zhì)[4]、維持豇豆水分和可溶性固形物含量[5]、降低西瓜水漬化損傷[6]等方面效果顯著。
本研究以鮮切芹菜葉為原料,在貨架期陳列期間使用紅色、綠色和藍(lán)色光代替現(xiàn)有的白色光進(jìn)行照明,評(píng)價(jià)樣品在貨架期失重率、顏色、風(fēng)味以及感官品質(zhì)等特征的變化,以建立適用于鮮切芹菜葉的冷藏柜陳列環(huán)境,為延長(zhǎng)鮮切芹菜葉貨架期提供理論依據(jù)。
芹菜 北京果香四溢水果超市(曙光花園店);聚乙烯袋(40 cm×30 cm,厚度為10 μm) 煙臺(tái)祺林包裝制品有限公司;磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、鉬酸銨、草酸-EDTA、硫酸、偏磷酸-乙酸緩沖液、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、丙酮、次氯酸鈉 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;熒光素鈉、APPH、TROLOX 分析純,Sigma-Aldrich有限公司。
MRF-40GWSR1商用陳列柜 北京二商福島機(jī)電;T8分體型紅、綠、藍(lán)、白LED燈管,規(guī)格1.2 m,18 W 中山市藍(lán)鯊照明有限公司;TA-XT plus質(zhì)構(gòu)分析儀 英國(guó)Stable Micro System公司;PEN3電子鼻 德國(guó)Airsense分析儀器有限公司;CM-3700臺(tái)式分光測(cè)色儀 KONICAMINOLTA有限公司;Spectra Max I3熒光光譜儀 美國(guó)Molecular Devices LLC.;Sigma 3-18K冷凍離心機(jī) 德國(guó)Sigma公司;UV-1800紫外分光光度儀 日本Shimazu有限公司;EOS450D型數(shù)碼相機(jī) 日本佳能公司;ME204分析天平 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司;HR1604飛利浦手持式攪拌機(jī) 飛利浦香港電子有限公司;HSTH3熱封儀 濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司;TES-1339R Data Logger光通量?jī)x 德生電器有限公司(中國(guó)臺(tái)灣);D500美能達(dá)照度計(jì) 日本美能達(dá)科技有限公司。
將新鮮芹菜進(jìn)行分揀,去除破損和萎蔫部分,從芹菜主莖上剪取芹菜葉片,每2~4個(gè)葉片為一份樣品。使用流動(dòng)自來(lái)水沖洗芹菜葉片表面的泥土,然后以質(zhì)量比為1∶5的比例將芹菜葉片進(jìn)行殺菌清洗,清洗液為100 mg/L,pH6.5的次氯酸鈉溶液,清洗5 min,使用純水漂洗,用離心脫水機(jī)在100 r/min離心5 min。使用熱封儀進(jìn)行常壓包裝,聚乙烯袋的裝載量為50 g/袋。上述生產(chǎn)過(guò)程在環(huán)境溫度為10 ℃的潔凈空間進(jìn)行。
光照處理共設(shè)置4個(gè)處理組,分別采用白光(對(duì)照CK組)、紅光、藍(lán)光和綠光進(jìn)行處理。具體是將包裝好的鮮切芹菜葉平鋪放置于4 ℃的雙開(kāi)門(mén)冷藏柜中,冷藏柜共有4層,從上到下分別使用白色、紅色、藍(lán)色和綠色LED燈進(jìn)行光照處理,層與層之間放置隔板避免光污染,冷藏柜外面維持30 Lux的基礎(chǔ)照明。將樣品放入冷藏柜后,每12 h將樣品翻面一次,在貯藏的第5 d測(cè)定樣品重量、顏色等品質(zhì)。
光源光譜和顏色的測(cè)定參考時(shí)月等[6]的測(cè)定方法,將照度計(jì)探頭置于聚乙烯袋內(nèi)部,與樣品的實(shí)際高度和溫度保持一致。光源光譜的采集在360~780 nm范圍內(nèi)。光源顏色使用Yxy空間表示,Y表示亮度,x和y是從3刺激值XYZ中計(jì)算出來(lái)的色度值,見(jiàn)計(jì)算公式(1)。照度的純度為白點(diǎn)和樣品的距離除以白點(diǎn)和光譜點(diǎn)之間的距離。
式(1)
式中:X、Y和Z分別為樣品在CIE-RGB系統(tǒng)的中光譜3刺激值和色度坐標(biāo)R、G和B的絕對(duì)值。
光源強(qiáng)度使用光通量?jī)x測(cè)定。將光通量?jī)x置于聚乙烯袋內(nèi)部,與樣品的實(shí)際高度和溫度保持一致測(cè)定光源強(qiáng)度。
失重率:為樣品貯藏前后的質(zhì)量差與貯藏前質(zhì)量之比。
外觀:在攝影室中,將樣品隨機(jī)放置于白色盤(pán)子中,固定相機(jī)曝光參數(shù),由上向下俯視拍攝樣品。
顏色:將樣品使用飛利浦手持式攪拌機(jī)打漿后,使用冷凍離心機(jī)在4 ℃下8000 r/min離心10 min,上清液置于比色皿中,用分光測(cè)色儀(全反射模式)測(cè)定樣品L*、a*和b*,并計(jì)算ΔE值。
取樣品50 g,使用飛利浦手持式攪拌機(jī)打漿后,準(zhǔn)確稱取0.5 g,轉(zhuǎn)移至25 mL具塞比色管中,準(zhǔn)確加入25 mL丙酮溶液,在4 ℃環(huán)境,震蕩6 h后,使用濾紙過(guò)濾到50 mL棕色容量瓶中,取濾液用分光光度計(jì)分別于645和663 nm波長(zhǎng)測(cè)定其吸光度值,以丙酮作空白對(duì)照試驗(yàn),葉綠素含量計(jì)算參考文獻(xiàn)[7](公式2)。
式(2)
式中,ρT(mg/L)=20.19×A645+8.05×A663;V-容量瓶體積,mL;N-稀釋倍數(shù);W-樣品質(zhì)量;1000為1 L=1000 mL的換算系數(shù)。
取樣品50 g,使用飛利浦手持式攪拌機(jī)打漿后,準(zhǔn)確稱取0.6 g置于三角瓶中,加150 mL蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?測(cè)定電導(dǎo)率P0,放置20 min后測(cè)電導(dǎo)率P1,然后煮沸10 min,冷卻至室溫,加水至原始刻度,靜置10 min后,測(cè)其電導(dǎo)率P2,重復(fù)3次取平均值。相對(duì)電導(dǎo)率(P)的計(jì)算參考文獻(xiàn)[8](公式3)。
式(3)
式中,P-相對(duì)電導(dǎo)率,%;P0-初始電導(dǎo)率,us/cm;P1-靜置后電導(dǎo)率,us/cm;P2-煮沸后電導(dǎo)率,us/cm。
取樣品50 g,使用飛利浦手持式攪拌機(jī)打漿后,準(zhǔn)確稱取10 g與磷酸緩沖液20 mL均勻混合,在4 ℃環(huán)境下,13000×g離心20 min,取上清液。在1.5 mL上清液中加入2.5 mL 含有0.5%硫代巴比妥酸的5%三氯乙酸溶液,沸水水浴15 min,冷卻,過(guò)濾。取上清液在波長(zhǎng)為532和600 nm下測(cè)其吸光值。樣品中丙二醛(MDA)含量計(jì)算參考文獻(xiàn)[8](公式4)。
MDA(nmol/g)=(OD532-OD600)×172.04
式(4)
式中:MDA-丙二醛含量,nmol/g;OD532-532 nm波長(zhǎng)下吸光值;OD600-600 nm波長(zhǎng)下吸光值。
氧自由基吸收能力(Oxygen radical absorbance capacity,ORAC)是測(cè)試食品藥品中抗氧化物含量的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)單位,ORAC值越高,抑制自由基的抗氧化能力就越強(qiáng)。該方法已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)評(píng)價(jià)產(chǎn)品抗氧化能力公認(rèn)的方法[9]。將芹菜葉打漿離心,用磷酸緩沖液配置成0.05 mg/mL,作為樣品溶液。然后吸取熒光素鈉稀釋液200 μL于96孔板中,隨后加入0.05 mg/mL上述樣品溶液20 μL振蕩5 min,37 ℃溫育10 min后迅速加入2-脒基丙烷液20 μL啟動(dòng)反應(yīng)。使用熒光光譜儀以激發(fā)波長(zhǎng)485 nm,發(fā)射波長(zhǎng)535 nm進(jìn)行測(cè)定并記錄熒光值,反應(yīng)過(guò)程中每隔30 min測(cè)定一次熒光值。樣品的ORAC值的計(jì)算參考前人的方法[9],以Trolox當(dāng)量表示。
取樣品50 g,使用飛利浦手持式攪拌機(jī)打漿后,使用冷凍離心機(jī)在4 ℃下8000 r/min離心10 min,將上清液置于3個(gè)頂空進(jìn)樣瓶中,待室溫25 ℃下平衡5 min后直接將進(jìn)樣針頭插入樣品瓶,采用頂空吸氣法進(jìn)行電子鼻分析實(shí)驗(yàn)。測(cè)定條件:傳感器清洗時(shí)間100 s、傳感器歸零時(shí)間5 s、樣品準(zhǔn)備時(shí)間5 s、進(jìn)樣流量300 mL/min,檢測(cè)時(shí)間200 s。完成1次檢測(cè)后系統(tǒng)進(jìn)行清零和標(biāo)準(zhǔn)化,然后再進(jìn)行第2次頂空采樣。統(tǒng)計(jì)分析10個(gè)不同選擇性傳感器的G/G0值。采用主成分分析表征樣品之間的差別。
感官評(píng)價(jià)小組由12名評(píng)價(jià)員組成,8名女性,4名男性,均為本團(tuán)隊(duì)具有感官評(píng)價(jià)經(jīng)驗(yàn)的工作人員。在評(píng)價(jià)前向感官評(píng)價(jià)員介紹此次評(píng)價(jià)的目的和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。感官評(píng)價(jià)采用9分制評(píng)價(jià)方法,包括樣品顏色、萎蔫度和香氣,最終的感官評(píng)分值由上述三個(gè)部分加權(quán)計(jì)算獲得。由于顏色和香氣與鮮切芹菜葉感官評(píng)分值關(guān)系更加密切,分別賦予顏色、香氣和萎蔫度40%、40%和20%的權(quán)重,即感官評(píng)分值=顏色分值×40%+香氣分值×40%+萎蔫度分值×20%。在評(píng)價(jià)過(guò)程中,將樣品隨機(jī)送給評(píng)價(jià)員,評(píng)價(jià)員按標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樣品進(jìn)行打分,工作人員加權(quán)計(jì)算感官評(píng)價(jià)分值。
表1 鮮切芹菜葉感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory scoring criteria offresh-cut celery leaves
試驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示,使用統(tǒng)計(jì)分析軟件DPS 7.05進(jìn)行處理,Ducan’s新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性分析。采用Origin 8.0軟件繪制圖像。
圖1顯示光照處理中光源的特性。圖1A顯示紅光、綠光和藍(lán)光處理中光源80%的能量分別集中于620~650、510~530和450~470 nm,無(wú)重合部位,而白光80%的能量與紅光、綠光和藍(lán)光均有重合部位,證明4種光源的特征性明顯,差別明顯。圖1B赫姆霍茲圖顯示出紅光和藍(lán)光光源均位于638和442 nm的主波長(zhǎng)軌跡上,純度接近100%,進(jìn)一步驗(yàn)證了上述光譜能量分布無(wú)重合的結(jié)論,而綠光的補(bǔ)充波長(zhǎng)位于520 nm,純度為86.4%;與紅光、綠光和藍(lán)光不同,白光位于黑體軌跡上,顯示出日光光譜特征。白光、紅光、綠光和藍(lán)光光源強(qiáng)度分別為(2939.7±155.6)、(1104.7±55.7)、(2977±181.5)和(155.1±15.3) Lux。因此,紅光、綠光和藍(lán)光處理的光譜特征差別顯著。
圖1 光源光譜分布圖(A)和赫姆霍茲圖(B)Fig.1 Spectral distribution(A)andHelmholtz plot(B)of the light sources
圖2顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉失重率的影響。在陳列期間,CK和藍(lán)光處理組失重率最大,分別是6.45%、6.67%,紅光和綠光處理組的失重率分別為4.59%和4.68%,分別比CK組降低了29.8%和28.4%。 CK組所在白光光譜范圍較寬,能量較高,貯藏過(guò)程中葉片表面積大,接受代謝的能量較高,加快了水分蒸騰的速度;藍(lán)光光源強(qiáng)度雖然最低,但在420~480 nm波段與白光重合,且輻照強(qiáng)度是白光同波段的4倍以上,對(duì)芹菜葉片表面失水率影響較大;紅光和綠光的光源強(qiáng)度雖然比藍(lán)光大,但其波長(zhǎng)在480 nm以后,且對(duì)芹菜葉片表面失水率影響較小,可推斷影響貯藏期果蔬水分蒸騰與光源的輻照波段有關(guān),且在420~480 nm范圍內(nèi)影響最顯著。因此,紅光和綠光處理可以更有利于降低鮮切芹菜葉的失重率。
圖2 光照處理對(duì)芹菜葉失重率的影響Fig.2 Effect of light exposure treatments on weightloss rate of fresh-cut celery leaves注:圖中不同的小寫(xiě)字母表示數(shù)據(jù)間具有顯著性差異(P<0.05),圖4~圖7同。
圖3顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉中葉綠素含量的影響。在冷藏柜陳列5 d后,紅光處理和CK組葉綠素含量最高,分別為1.153和1.133 mg/g,綠光和藍(lán)光處理組的葉綠素含量分別為0.957和0.857 mg/g,紅光處理組葉綠素含量最高,綠光和藍(lán)光處理分別比CK組降低了16.8%和25.5%,這與光照對(duì)鮮切生菜品質(zhì)影響結(jié)果一致[10],原因可能在于綠光和藍(lán)光處理影響了葉綠素酶活性,從而引起葉綠素含量改變。
圖3 光照對(duì)芹菜葉中葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of light exposure treatmentson chlorophyll content of fresh-cut celery leaves
圖4顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉外觀的影響。從照片中可以看到在冷藏柜陳列5 d后,各處理組的樣品均出現(xiàn)黃化現(xiàn)象,其中藍(lán)光處理組部分葉片出現(xiàn)黃化現(xiàn)象、萎蔫程度最嚴(yán)重,其次是CK組,綠光和紅光處理組的黃化和萎蔫程度最低。葉菜的新鮮度主要與水分含量有關(guān),對(duì)比失重率的結(jié)果發(fā)現(xiàn),藍(lán)光處理和CK組失重率較大,且黃化、萎蔫程度嚴(yán)重;紅光和綠光處理失重率相對(duì)較低,且黃化和萎蔫程度較低。
圖4 光照處理對(duì)芹菜葉外觀的影響Fig.4 Effect of light exposure treatmentson appearance of fresh-cut celery leaves
表2進(jìn)一步顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉外觀顏色的影響。ΔE值反映的是綜合反映產(chǎn)品顏色差異的指標(biāo),從結(jié)果可以看出,紅光和綠光處理組ΔE值均顯著低于CK處理組,說(shuō)明貯藏5 d后樣品外觀顏色變化不明顯;藍(lán)光處理組ΔE值顯著高于CK處理組,說(shuō)明貯藏5 d樣品外觀顏色變化較明顯。因此,紅光和綠光處理有利于維持鮮切芹菜葉原有的顏色,而藍(lán)光處理則易引起鮮切芹菜葉的黃化。
相對(duì)電導(dǎo)率反映了樣品細(xì)胞內(nèi)部電解質(zhì)滲透情況,從而反映植物細(xì)胞壁破裂情況。丙二醛是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一,從而反映樣品細(xì)胞膜衰老和破裂的程度[10],因此,相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量的提高均表示樣品的細(xì)胞壁破裂程度提高,表示細(xì)胞的衰老過(guò)程。圖5顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛含量的影響。藍(lán)光和綠光處理組的相對(duì)電導(dǎo)率顯著性高于CK處理組,而紅光處理組的相對(duì)電導(dǎo)率與CK組差異不顯著,該結(jié)論與Gómez等的結(jié)論一致[11];與相對(duì)電導(dǎo)率的變化規(guī)律相似,藍(lán)光和綠光處理組的丙二醛含量顯著性高于CK處理組,而紅光處理組的丙二醛含量與CK組差異不顯著。由此可以推斷藍(lán)光處理可顯著引起鮮切芹菜葉細(xì)胞衰老,而紅光有助于延緩細(xì)胞的衰老過(guò)程,維持鮮切芹菜葉的原有品質(zhì)。
表2 光照處理對(duì)鮮切芹菜葉顏色的影響Table 2 Effect of light exposure treatments on color of fresh-cut celery leaves
注:表中同列不同小寫(xiě)字母表示數(shù)據(jù)間具有顯著性差異(P<0.05)。
圖5 光照處理對(duì)鮮切芹菜葉相對(duì)電導(dǎo)率(A)和MDA含量(B)的影響Fig.5 Effect of light exposure treatmentson relatively conductive rate(A)and MDAcontent(B)of fresh-cut celery leaves
圖6顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉抗氧化能力的影響。紅光和綠光處理組ORAC值分別為498和485 μmol/g,顯著高于CK組的ORAC值,分別比CK組提高了14.5%和11.5%。與本結(jié)論相似,使用2000 Lux的光照處理提高鮮切芹菜抗氧化能力80%左右[12]。該現(xiàn)象可能源于芹菜葉在受到光照后產(chǎn)生的抗逆反應(yīng)激活了氧化還原通路,不同的光信號(hào)因子激活能力不同。研究者采用脈沖光對(duì)鮮切蘑菇進(jìn)行處理,在陳列期第9 d,產(chǎn)品的抗氧化性能均有所提高[13],進(jìn)一步印證了本文光照處理提高產(chǎn)品抗氧化性能的結(jié)果。因此,紅光和綠光處理提高鮮切芹菜葉抗氧化能力。
圖6 光照處理對(duì)鮮切芹菜葉ORAC的影響Fig.6 Effect of light exposure treatmentson ORAC value of fresh-cut celery leaves
電子鼻常用來(lái)辨別樣品風(fēng)味之間的區(qū)別,研究者已經(jīng)使用該設(shè)備對(duì)柑橘、草莓和菠菜等的新鮮度進(jìn)行區(qū)分,取得了較好的區(qū)分度[14-16]。圖7A顯示光照處理對(duì)鮮切芹菜葉的風(fēng)味的影響。主成分1和主成分2的方差分別為91.32%和7.59%,因此,主成分1和2對(duì)鮮切芹菜葉風(fēng)味的貢獻(xiàn)率達(dá)到98.91%,可以表征其香氣特征。在主成分1的投影上,紅光處理組與CK處理組具有顯著性差異,而藍(lán)光和綠光處理組均有重疊部分;在主成分2的投影上,個(gè)處理組均與CK處理組重疊,均無(wú)顯著性差異。因此,藍(lán)光和綠光處理有利于維持芹菜原有的香氣。
圖7 光照處理對(duì)鮮切芹菜葉風(fēng)味(A)和感官評(píng)價(jià)分(B)的影響Fig.7 Effect of light exposure treatments on flavor(A)and sensory evaluation value(B)of fresh-cut celery leaves
圖7B顯示在冷藏柜陳列5 d后,綠光處理組的感官評(píng)價(jià)值與CK處理組差異不顯著,而紅光和藍(lán)光處理組均顯著性低于CK處理組。紅光處理組的香氣評(píng)分較低,產(chǎn)生一些異味,與電子鼻的結(jié)果相一致;而藍(lán)光處理組主要是顏色和萎蔫度兩個(gè)方面評(píng)分較低,出現(xiàn)葉片黃化比例和萎蔫度較高的現(xiàn)象,也與前文的結(jié)論相一致。因此,綠光更加有效維持鮮切芹菜葉的感官品質(zhì)。
本研究在4 ℃貨架陳列期間,分別使用白光、紅光、綠光和藍(lán)光對(duì)鮮切芹菜葉進(jìn)行光照處理5 d,以白光處理組作為CK組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠光處理組鮮切芹菜葉的失重率比CK處理組降低了28.4%,并降低葉片黃化和萎蔫程度;綠光處理使鮮切芹菜葉的ORAC值達(dá)到485 μmol/g,比CK處理組提高了11.5%。因此,綠光處理更有利于保持鮮切芹菜葉原有的顏色、香氣和感官品質(zhì)。另一方面,紅光處理組對(duì)鮮切芹菜葉的細(xì)胞損傷最小,并有效避免維持樣品中葉綠素含量降低,從而減緩樣品的黃化和萎蔫現(xiàn)象,但是顯著性影響樣品的風(fēng)味。因此,下一步可以嘗試紅光和綠光組合光照處理對(duì)鮮切芹菜葉品質(zhì)的影響,以期維持鮮切芹菜葉的貨架期品質(zhì)。