呼吸調(diào)控下的細(xì)胞膜完整性對仔姜貯藏失水的影響

廖雯,代慧,舒麗潔,駱佳,周俞含,張敏*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶,400715)2(西南大學(xué),食品貯藏與物流研究中心,重慶,400715) 3(農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估實(shí)驗(yàn)室(重慶),重慶,400715)

高濕度(90%～95%)是市場中果蔬冷藏時(shí)常用的相對濕度(relative humidity,RH),其目的是通過在果蔬外界建立高濕環(huán)境,避免失水,從而保持果蔬品質(zhì),所以高濕冷藏果蔬通常會(huì)采用無密封包裝的方式裸露存放。然而在實(shí)際貯藏中,高水分果蔬在高濕裸露貯藏時(shí),雖然與低濕裸露貯藏相比能減少一定失水,但失水依然無法避免,且失水率并不低,那么失水只受到外界濕度影響,還是存在其他影響因素?然而,目前少有文獻(xiàn)對這一現(xiàn)象背后的機(jī)理進(jìn)行解釋,而這一點(diǎn)卻對減少市場果蔬貯藏?fù)p耗、提升果蔬品質(zhì)十分重要。

果蔬失水主要是由于蒸騰作用使細(xì)胞內(nèi)的水分轉(zhuǎn)移到細(xì)胞外,再從細(xì)胞外轉(zhuǎn)移到外界環(huán)境中[1],即細(xì)胞膜的完整性是失水的重要因素之一。由于采后的果蔬處于逐漸衰老的過程或在不良環(huán)境脅迫條件下,呼吸鏈?zhǔn)軗p,呼吸鏈的電子泄露,還原O2分子,產(chǎn)生活性氧,導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增大,破壞了細(xì)胞膜的完整性[2-3]。而薄膜包裝能一定程度阻隔外界氣體的進(jìn)入,在包裝內(nèi)營造出低O2高CO2的氣體環(huán)境,起到控制果蔬呼吸的作用[4]。所以對于高水分果蔬貯藏而言,研究包裝對內(nèi)部氣體環(huán)境的影響和由此引起的呼吸變化,細(xì)胞膜的完整性,胞內(nèi)水分向胞外的擴(kuò)散速度進(jìn)而影響失水程度幾者之間的緊密邏輯關(guān)系很有必要。

仔姜是一種口感脆嫩、香味濃郁、辛辣適中、營養(yǎng)豐富,在世界范圍內(nèi)廣泛食用的鮮食根莖蔬菜[5]。但又因其水分含量高,外皮幼嫩,采后最重要的品質(zhì)劣變就是失水皺縮萎蔫,導(dǎo)致仔姜的商品性嚴(yán)重降低[6],所以減少仔姜失水是貯藏過程中最為重要的目標(biāo)。目前商用的新鮮生姜貯藏方式很少,主要是沙藏、窖藏[7]。沙藏雖具有保濕、控制透氣的功能,但耗時(shí)耗力且不易打掃,并不適用于大規(guī)模貯藏;而窖藏溫濕度不能精確控制且存儲(chǔ)不便,也不適宜大規(guī)模貯藏。包裝后進(jìn)行現(xiàn)代化冷庫冷藏因控溫控濕精確,干凈易操作,是一種可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；A藏的好方法[8]。薄膜包裝可以在果蔬的呼吸作用和薄膜材料的透氣性之間建立動(dòng)態(tài)平衡,使CO2和O2的濃度保持在適合果蔬保鮮的呼吸強(qiáng)度,更好地控制呼吸及維持細(xì)胞膜的完整性,且具有簡便、經(jīng)濟(jì)和安全等多重優(yōu)點(diǎn),實(shí)用推廣價(jià)值高。目前有關(guān)新鮮仔姜冷庫貯藏包裝技術(shù)的研究還十分匱乏。本研究設(shè)置不同條件[未包裝RH60%、未包裝RH95%、包裝(30 μm雙向拉伸聚丙烯薄膜(biaxially oriented polypropylene,BOPP))RH60%]對仔姜進(jìn)行處理,研究通過包裝調(diào)節(jié)呼吸的方式對控制仔姜冷藏期間失水及品質(zhì)變化的影響及其作用機(jī)制,探討果蔬失水與細(xì)胞膜完整性及活性氧代謝的聯(lián)系機(jī)理,以期為其他果蔬包裝機(jī)理提供一定科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

仔姜,要求同一批次、色澤大小均勻、無病蟲害的根莖,天生農(nóng)貿(mào)市場,在采購商從種植農(nóng)戶手中收購后立即送到實(shí)驗(yàn)室。

PET保鮮盒尺寸:21 cm×16 cm×5.5 cm,廣東鮮派包裝商城;BOPP(厚度:30 μm,O2透過率:1 256.5 cm3/m2·24 h·atm,透濕率:4.5 g/m2·24 h,23 ℃),河南前瞻包裝材料有限公司。

主要藥品、試劑:聚乙烯吡咯烷酮、愈創(chuàng)木酚,成都科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

RXZ-8000智能人工氣候箱,寧波東南儀器有限公司;H1650R臺式高速冷凍離心機(jī),湖南湘儀公司;UV-2450PC紫外可見分光光度計(jì),日本島津公司;GSP-6溫濕度記錄儀,江蘇省精創(chuàng)電氣;DDS-307A電導(dǎo)率儀,上海雷磁公司;CheckMate3.0頂空分析儀,丹麥膜康公司;DHG-9245A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海齊欣科學(xué)儀器;TA.XT2i物性測定儀,Stable Micro System公司。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品準(zhǔn)備

將挑選好的仔姜的表面附著物及泥土清理干凈,晾干后裝于PET保鮮盒中,每盒(300±10) g。將仔姜隨機(jī)分為3組處理:(1)未包裝RH60%組:將仔姜裸露地放在12 ℃、RH60%的恒溫恒濕箱中;(2)未包裝RH95%組:將仔姜裸露地放在12 ℃、RH95%的恒溫恒濕箱中;(3)包裝(30 μm BOPP袋)RH60%組:將仔姜放入PET盒中,再放入BOPP(厚度30 μm)包裝袋中,密封好,再放入12 ℃、RH60%的恒溫恒濕箱中。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù),貯藏12 d,每2 d隨機(jī)取樣1次,測定各項(xiàng)指標(biāo)。

2.2 指標(biāo)檢測

2.2.1 皺縮感官評價(jià)

參考鄧青芳等[9]的方法,略有改動(dòng)。感官評定標(biāo)準(zhǔn)見表1。每項(xiàng)指標(biāo)最高分為9分,最低分為1分,最終用比例加權(quán)法計(jì)算總分。質(zhì)地、風(fēng)味占總分比例為70%、30%,根據(jù)總分評定仔姜的品質(zhì)。結(jié)果取平均值,本試驗(yàn)中以6分及以上為具有商品性。

表1 仔姜感官評分表Table 1 Evaluation standard of sensory properties of ginger

2.2.2 頂空氣體成分

采用CheckMate3.0頂空氣體分析儀進(jìn)行檢測。測定前先用頂空氣體分析儀檢測大氣中的O2和CO2濃度,進(jìn)行儀器校準(zhǔn)核查。然后將檢測針頭通過防霧膜上的硅膠片插入包裝中,直接檢測包裝內(nèi)的O2和CO2濃度,每個(gè)平行重復(fù)測定3次,測試過程中注意避免針頭與仔姜的接觸。

2.2.3 呼吸速率

參考程曦[10]的方法并稍作修改,測定仔姜的呼吸速率,計(jì)算如公式(1)所示。

式中:φ1,頂空氣體分析儀測定的真空干燥皿中初始CO2體積分?jǐn)?shù),%;φ2,頂空氣體分析儀測定的真空干燥皿中最終CO2體積分?jǐn)?shù),%;V,密閉空間體積,mL;m,果蔬的質(zhì)量,kg;t,測定時(shí)間,h。

2.2.4 失重率

參考付云云[11]的方法,仔姜失重率的測定如公式(2)所示。

2.2.5 硬脆度

使用物性測定儀進(jìn)行仔姜硬脆度測定,選取仔姜根莖中部,將其制備成均勻的姜塊,選用P/5探頭,結(jié)果以g表示,設(shè)置參數(shù)如下:穿刺模式;測前速度1 mm/s;測中速度1 mm/s;測后速度10 mm/s;受壓深度10 mm;觸發(fā)力5 g。

2.2.6 超氧陰離子(·O2-)產(chǎn)生速率

參照曹建康等[12]的方法并稍作修改,測定仔姜·O2-產(chǎn)生速率。稱取2 g仔姜鮮樣,加入4.0 mL提取緩沖液,冰浴研磨成漿,于4 ℃、12 000 r/min離心20 min,取1 mL上清液加入50 mmol/L pH 7.8磷酸緩沖液和1 mmol/L鹽酸羥胺溶液各1 mL,搖勻后于25 ℃保溫1 h。取出后加入17 mmol/L對氨基苯磺酸溶液及7 mmol/L α-萘胺溶液各1 mL,進(jìn)行20 min顯色反應(yīng),測定其在530 nm處的吸光度,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算O2-的物質(zhì)的量,結(jié)果以μmol/(min·g)表示。

2.2.7 H2O2含量

參照游玉明等[13]的方法并稍作修改,測定仔姜H2O2含量。稱取2 g混勻后的仔姜樣品,經(jīng)預(yù)冷的丙酮充分研磨,4 ℃、5 000 r/min離心15 min,取上清液1 mL,加入0.1 mL 5 g/100 mL的硫酸鈦和0.2 mL濃氨水反應(yīng)后,再在4 ℃、5 000 r/min條件下離心10 min,沉淀經(jīng)丙酮洗滌,最后在沉淀中加入3 mL 2 mol/L的濃硫酸溶液,于410 nm波長處測定其吸光度,結(jié)果以μmol/g表示。

2.2.8 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)

活性參照曹建康等[12]的方法并稍作修改,測定仔姜SOD活性。稱取2.0 g仔姜鮮樣置于預(yù)冷后的研缽中,向其中加入3.0 mL提取緩沖液,冰浴研磨成勻漿后于4 ℃、12 000 r/min離心30 min,收集上清液低溫保存。利用氮藍(lán)四唑還原法來測定SOD活性,結(jié)果以U/(min·g)表示。

2.2.9 過氧化氫酶(catalase,CAT)活性

參照曹建康等[12]的方法并稍作修改,測定仔姜CAT活性。稱取2.0 g仔姜鮮樣置于預(yù)冷后的研缽中,向其中加入4.0 mL提取緩沖液,冰浴研磨成漿后于4 ℃、12 000 r/min離心30 min,收集上清液低溫保存。往試管中加入100 μL酶液和2.9 mL 0.02 mol/L H2O2溶液,以蒸餾水作參比,測定反應(yīng)液在240 nm處的吸光度值,以每克仔姜樣品每分鐘吸光度變化0.01為1個(gè)CAT酶活性單位,表示為0.01△OD240/min·g,記為U。

2.2.10 過氧化物酶(peroxidase,POD)活性

參考付云云[11]方法并稍作修改,測定仔姜POD活性。稱取2.0 g仔姜鮮樣置于預(yù)冷后的研缽中,向其中加入4.0 mL提取緩沖液,冰浴研磨成勻漿后于4 ℃、12 000 r/min離心30 min,收集上清液低溫保存。向試管中加入3.0 mL 25 mmol/L愈創(chuàng)木酚溶液及500 μL酶提取液,加入200 μL 0.5 mol/L H2O2溶液后啟動(dòng)反應(yīng)。記錄反應(yīng)在470 nm處的吸光度變化,結(jié)果以△OD470/(min·g)表示。

2.2.11 相對電導(dǎo)率

參照游玉明等[13]的方法并稍作修改,測定仔姜的相對電導(dǎo)率。先用直徑8 mm的打孔器在厚度為3 mm的仔姜切片橫截面上打取薄片,稱取2.0 g薄片置于加入20 mL蒸餾水的50 mL的燒杯中進(jìn)行浸泡,30 min后測定浸泡液中的電導(dǎo)率(γ1)。然后在燒杯上覆蓋雙層保鮮膜后沸水浴15 min,取出冷卻至室溫后再次測定其電導(dǎo)率(γ0),根據(jù)煮沸前后的電導(dǎo)率計(jì)算得出相對電導(dǎo)率(γe),計(jì)算見公式(3),結(jié)果以%表示。

相對電導(dǎo)率γe/%=γ1/γ0×100

(3)

2.2.12 丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量

參照唐先譜等[14]的方法并稍作修改,測定仔姜MDA含量。稱取1.0 g仔姜鮮樣置于預(yù)冷后的研缽中,其中加入4.0 mL 100 g/L三氯乙酸溶液,冰浴條件下研磨成勻漿,并于4 ℃、10 000 r/min離心20 min,收集上清液備用。取2.0 mL上清液并向其中加入2.0 mL 6.7 g/L TBA溶液,在沸水浴中處理20 min,取出冷卻后再離心1次,分別測定樣品在450、532、600 nm處的吸光度,結(jié)果以μmol/g表示。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

使用Excel 2018對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算;用SPSS Statistics 21對指標(biāo)進(jìn)行顯著性分析,P<0.05表示有顯著差異,P<0.01表示有極顯著差異,P>0.05表示差異不顯著;最后用Origin 2018制圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 皺縮感官評價(jià)

感官評價(jià)可以直接反映果蔬的新鮮程度,對衡量果蔬的商品價(jià)值非常重要。當(dāng)感官總評分<6分時(shí),該果蔬無商品性。如圖1所示,各組感官評分從實(shí)驗(yàn)開始到結(jié)束均有不同程度下降,第2天時(shí),未包裝RH60%組與包裝組呈現(xiàn)差異極顯著(P<0.01),分析其是由于低濕條件導(dǎo)致仔姜蒸騰失水,從而出現(xiàn)皺縮、萎蔫及不飽滿的狀態(tài)。在第4天后,未包裝RH95%組與包裝組也呈現(xiàn)差異極顯著(P<0.01),可能是因?yàn)椴珊笞薪粑饔猛?導(dǎo)致水分喪失,引起仔姜質(zhì)地皺縮,且在第6天時(shí),已經(jīng)不具有商品性,而包裝組直到貯藏結(jié)束仍有6.33分,具有商品性,且這與齊淑寧等[15]結(jié)論一致,包裝是影響果蔬在貯藏期間品質(zhì)變化的重要因素,說明包裝能有效降低仔姜的呼吸作用,減少水分喪失和營養(yǎng)物質(zhì)消耗。即通過對仔姜進(jìn)行包裝處理,能有效延緩仔姜失水,使仔姜質(zhì)地更加飽滿、脆嫩,有更好的感官效果。

圖1 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜的感官評價(jià)影響Fig.1 Effects of different storage environment conditions on sensory evaluation of ginger

3.2 頂空氣體成分

果蔬采后生理代謝主要是呼吸、蒸騰和消耗營養(yǎng)物質(zhì)的過程,在此過程中果蔬的營養(yǎng)物質(zhì)不斷被分解消耗,同時(shí)吸收O2,釋放CO2。如圖2所示,隨著貯藏時(shí)間的延長,包裝組的O2含量不斷下降(20%～6.5%),而CO2含量不斷上升(0%～11.9%),符合采后果蔬的呼吸特性。有研究表明,采后產(chǎn)品維持的生理代謝水平,與能量儲(chǔ)備和呼吸可用的氣體環(huán)境息息相關(guān)[15],且唐先譜[16]研究也發(fā)現(xiàn),短期內(nèi)高CO2處理仔姜在一定范圍(2%～12%)內(nèi)能很好地維持仔姜的硬度,控制部分酶活性,降低后熟的合成反應(yīng),干擾有機(jī)酸的代謝,即影響產(chǎn)品保質(zhì)期的呼吸作用與包裝內(nèi)O2和CO2含量直接相關(guān)。綜上,包裝能有效對仔姜進(jìn)行呼吸調(diào)控。

a-O2含量;b-CO2含量圖2 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜頂空氣體成分的影響Fig.2 Effects of different storage conditions on headspace gas composition of ginger

3.3 呼吸速率

呼吸速率可以衡量果蔬的呼吸強(qiáng)度,反映果蔬采后貯藏的生理狀態(tài),如圖3所示,各組呼吸速率呈現(xiàn)先降后升的趨勢,在第2天后,未包裝RH60%組、未包裝RH95%組呼吸速率顯著升高,分析其是因?yàn)樽薪艿剿置{迫,質(zhì)量減輕導(dǎo)致呼吸速率升高,且因未包裝RH60%組的失水脅迫高于未包裝RH95%組,導(dǎo)致其呼吸強(qiáng)度也較高,兩者差異極顯著(P<0.01)。而在整個(gè)貯藏過程中,包裝組一直保持較低的呼吸速率,至貯藏結(jié)束為1 289.22 mg/(kg·h),比未包裝RH60%組低25.6%,比未包裝RH95%低10.5%。YANG等[17]采用薄膜包裝大白菜能有效地延緩大白菜的呼吸,減少養(yǎng)分的流失,保持其良好的外觀品質(zhì)。即薄膜包裝能夠利用果蔬的呼吸作用及包裝材料對O2和CO2的滲透性使袋內(nèi)形成較為穩(wěn)定的氣體微環(huán)境,從而降低果蔬的呼吸速率,延緩仔姜衰老并維持營養(yǎng)品質(zhì)。因此,用包裝的方式利于形成低O2高CO2的氣體環(huán)境,更適合仔姜的采后貯藏。

圖3 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜呼吸速率的影響Fig.3 Effects of different storage environment conditions on respiratory intensity of ginger

3.4 失重率

失重率是果蔬貯藏期間重要品質(zhì)指標(biāo),其數(shù)值越大表明果蔬中的水分和營養(yǎng)成分損失就越嚴(yán)重。果蔬失重主要是由蒸騰作用和呼吸作用共同引起的。如圖4所示,各組失重率隨著時(shí)間延長均呈上升趨勢,其中未包裝RH60%組失重率始終最高,與其他2組差異極顯著(P<0.01),在貯藏第2天時(shí),未包裝RH60%組的失重率就已達(dá)到12.7%,喪失商品價(jià)值,至貯藏結(jié)束失重率高達(dá)47.8%。且在整個(gè)貯藏期間,未包裝RH60%組的失重率的上升速度一直高于未包裝RH95%組,即高濕條件下水分蒸騰速率低,失重率下降慢;從第4天起,未包裝RH95%組與包裝組之間形成顯著差異(P<0.05),在第8天后,與包裝組形成極顯著差異(P<0.01),至貯存期結(jié)束失重率達(dá)到21.1%;而包裝組失重率增加最為緩慢,至貯藏期結(jié)束失重率僅為2.5%。分析其是因?yàn)樵诟邼駰l件下,蒸騰不起決定性作用,而包裝可以減弱呼吸作用,導(dǎo)致物質(zhì)消耗速率降低,水分蒸發(fā)慢,即包裝可以明顯抑制失重率的上升,減緩仔姜失水情況。

圖4 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜失重率的影響Fig.4 Effects of different storage environment conditions on weight loss rate of ginger

3.5 硬脆度

硬度能夠衡量果蔬貯藏期間質(zhì)地的變化[18],間接反映果蔬的成熟度和腐爛程度。如圖5所示,各組仔姜硬度隨貯藏時(shí)間的延長先上升后下降,其中硬度的升高可能與仔姜的硬化現(xiàn)象有關(guān),即采后根莖類蔬菜和少數(shù)水果會(huì)產(chǎn)生組織纖維化、木質(zhì)化。從貯藏第2天時(shí),未包裝RH60%組和包裝組差異極顯著(P<0.01),在貯藏第4天時(shí),仔姜硬度開始下降,分析其是因蒸騰作用導(dǎo)致仔姜大量失水,細(xì)胞的膨壓降低,同時(shí)呼吸作用也加劇了細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞,且未包裝RH60%組和未包裝RH95%組軟化現(xiàn)象極為嚴(yán)重,與包裝組差異顯著(P<0.05),而包裝組貯藏期結(jié)束時(shí)硬度仍有3 485.00 g,比未包裝RH60%組、未包裝RH95%組分別高11%、8.2%。齊淑寧等[15]研究也發(fā)現(xiàn),納米保鮮袋對水蜜桃有較好的果實(shí)硬度保持效果,比對照組高13 g,與本實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。綜上,包裝能明顯抑制仔姜硬度的下降,延緩軟化。

圖5 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜硬度的影響Fig.5 Effects of different storage environment conditions on the hardness of ginger

脆度是仔姜貯藏中的一個(gè)重要感官指標(biāo),能反映仔姜的食用品質(zhì)。如圖6所示,各組均呈先升后降的趨勢,在第4～12天時(shí),未包裝RH60%組與包裝組差異極顯著(P<0.01),在第6～12天時(shí),未包裝RH95%組與包裝組差異顯著(P<0.05),貯藏末期時(shí),包裝組的脆度最高,比未包裝RH60%組、未包裝RH95%組分別高27.4%、7.56%。綜上,包裝能有效抑制仔姜脆度的下降。

圖6 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜脆度的影響Fig.6 Effects of different storage environment conditions on the crispness of ginger

3.6 超氧陰離子(·O2-)產(chǎn)生速率

在逆境脅迫中,·O2-是最先出現(xiàn)的活性氧,同時(shí)也是其他活性氧的來源物,·O2-是電子傳遞過程中的代謝產(chǎn)物,氧化還原活性都很強(qiáng),且其過度積累會(huì)對細(xì)胞造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。如圖7所示,各組·O2-產(chǎn)生速率均呈上升趨勢。且在整個(gè)貯藏期間,·O2-產(chǎn)生速率:未包裝RH60%組>包裝組,2組之間差異顯著(P<0.05)。分析未包裝RH60%組因處于低濕環(huán)境中,仔姜的蒸騰作用增強(qiáng),過多失水造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞,·O2-產(chǎn)生速率快速上升。雖包裝和高濕環(huán)境都可以推遲·O2-產(chǎn)生速率上升的時(shí)間,但在貯藏后期,包裝組通過抑制呼吸作用,·O2-的產(chǎn)生仍低于未包裝RH95%組,減少了活性氧積累,延緩仔姜品質(zhì)劣變。

圖7 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜·O2-產(chǎn)生速率的影響Fig.7 Effects of different storage environment conditions on ·O2- production rate of ginger

3.7 H2O2含量

H2O2是活性氧,為氧化代謝的一部分,當(dāng)果蔬植物組織中的H2O2含量超過一定閾值時(shí),會(huì)影響活性氧(reactive oxygen species,ROS)代謝平衡,從而毒害細(xì)胞,同時(shí)還會(huì)促進(jìn)木質(zhì)素單體合成,導(dǎo)致木質(zhì)素大量積累,影響果蔬的生命活動(dòng),加速衰老,降低品質(zhì)[19]。如圖8所示,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組H2O2含量均呈上升趨勢,但從貯藏開始,未包裝RH60%組、未包裝RH95%組的H2O2含量均高于包裝組,從貯藏第6天到貯藏結(jié)束,未包裝2組與包裝組呈現(xiàn)差異顯著(P<0.05),至貯藏結(jié)束,未包裝RH60%組、未包裝RH95%組、包裝組的H2O2含量分別已到達(dá)34.64、33.51、23.13 μmol/g,是初始含量的7.24倍、7.01倍、4.83倍。且貯藏期間,未包裝RH60%組和未包裝RH95%組差異并不顯著(P>0.05),由此說明是通過包裝方式減弱了呼吸作用,并減弱由呼吸作用產(chǎn)生的副產(chǎn)品(即ROS),顯著減少H2O2含量的產(chǎn)生,從而有效維持仔姜品質(zhì)。陳皖豫等[20]也認(rèn)為通過包裝能顯著降低活性氧產(chǎn)生,延緩?fù)尥薏肆幼?與上述研究結(jié)果一致。

圖8 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜H2O2含量的影響Fig.8 Effects of different storage environment conditions on H2O2 Content of ginger

3.8 SOD活性

SOD最先對果蔬中的氧化脅迫發(fā)生反應(yīng),將·O2-自由基通過歧化反應(yīng)生成H2O2和O2,具有維持活性氧平衡和減少細(xì)胞膜系統(tǒng)氧化損傷的作用。如圖9所示,各組SOD活性均呈先上升后下降趨勢,其中未包裝RH60%組、未包裝RH95%組的上升速度非?？?峰值分別達(dá)到2.37、2.23 U/(min·g),而包裝組此時(shí)僅為1.64 U/(min·g)。分析其是因?yàn)樽薪{迫,導(dǎo)致活性氧快速積累,從而引發(fā)較高的SOD活性。從第4天開始,未包裝RH60%組和未包裝RH95%組下降速度最快,分析是因?yàn)榛钚匝醮x失衡,導(dǎo)致果蔬SOD活性急劇下降。且整個(gè)貯藏期間與包裝組有顯著差異(P<0.05),至貯藏結(jié)束,包裝組的SOD活性仍保持最高。即包裝可以有效延緩SOD活性的下降,增強(qiáng)清除超氧自由基的能力,減少細(xì)胞膜損傷,從而更好地維持仔姜的品質(zhì)。

圖9 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜SOD活性的影響Fig.9 Effects of different storage environment conditions on SOD activity of ginger

3.9 CAT活性

CAT主要存在于H2O2中,能夠催化H2O2分解為H2O和O2,從而有效消除ROS,降低機(jī)體受損程度。如圖10所示,各組整體均呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢,在第4天時(shí),未包裝RH60%組、未包裝RH95%組差異極顯著(P<0.01),可能因?yàn)樵诟邼癍h(huán)境下能提升仔姜的CAT活性,袁樹枝等[21]也發(fā)現(xiàn)高濕貯藏能夠提高菠菜的CAT活性。至貯藏結(jié)束,包裝組的活性仍是最高(13.2 U),是未包裝RH60%組的2.7倍、未包裝RH95%組的2.2倍,且3組間差異極顯著(P<0.01),即包裝袋處理仔姜抑制了CAT活性的降低,減輕活性氧對細(xì)胞傷害,利于仔姜細(xì)胞膜的完整性,從而減少仔姜失水及萎蔫。綜上,包裝處理更利于仔姜的貯藏。

圖10 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜CAT活性的影響Fig.10 Effects of different storage environment conditions on CAT activity of ginger

3.10 POD活性

POD主要參與H2O2的清除,同時(shí)清除多余的自由基,避免氧化應(yīng)激,從而維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài),降低細(xì)胞膜過氧化,延緩果蔬采后的成熟衰老。如圖11所示,貯藏0～4 d期間,所有組均快速下降,且3組間有顯著差異(P<0.05),但在貯藏前期,高濕度更利于POD活性的保持,到4 d時(shí),包裝組和未包裝RH60%組出現(xiàn)極顯著差異(P<0.01),包裝袋處理的仔姜更有利于POD活性的上升,貯藏第12天時(shí),未包裝RH60%組、未包裝RH95%組、包裝組的POD活性分別為3.68、3.90、3.94 △OD470/(min·g),包裝組的POD活性仍是最高的,與齊淑寧等[15]趨勢一致,即包裝處理可以在貯藏中有效地提升POD活性,減弱仔姜的氧化作用并維持其品質(zhì)。

圖11 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜POD活性的影響Fig.11 Effects of different storage environment conditions on POD activity of ginger

3.11 相對電導(dǎo)率

相對電導(dǎo)率常用作膜滲透性的指標(biāo),可以反映膜完整性和損傷的程度[11]。如圖12所示,相對電導(dǎo)率隨著貯藏時(shí)間的增加而逐漸增加,但未包裝RH95%組的相對電導(dǎo)率<未包裝RH60%組的相對電導(dǎo)率;袁樹枝等[21]也發(fā)現(xiàn)高濕能降低菠菜貯藏期的相對電導(dǎo)率;從第6天開始,未包裝RH60%組與包裝組出現(xiàn)差異顯著(P<0.05),與王相一[22]的研究結(jié)果趨勢一致。在第8～10天時(shí),3組間出現(xiàn)差異極顯著(P<0.01),包裝組在貯藏結(jié)束時(shí)數(shù)值為54.67%,比未包裝RH60%組低8.28%,比未包裝RH95%組低6.07%。綜合而言,包裝能夠顯著地維持膜的完整性,降低細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)的泄露情況,抑制仔姜貯藏期間相對電導(dǎo)率的升高,能夠較好地保持其細(xì)胞膜的完整性,控制仔姜失水劣變從而維持產(chǎn)品品質(zhì)。

圖12 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜相對電導(dǎo)率的影響Fig.12 Effects of different storage environment conditions on relative conductivity of ginger

3.12 MDA含量

隨著呼吸作用,活性氧在體內(nèi)累積,引發(fā)細(xì)胞膜脂過氧化,其最終產(chǎn)物MDA使膜蛋白相互聚集,損害膜系統(tǒng),導(dǎo)致膜通透性迅速增加[10],從而影響產(chǎn)品品質(zhì)。如圖13所示,未包裝RH95%組、包裝組的MDA含量在貯藏期間呈緩慢上升趨勢,而未包裝RH60%組則呈快速上升趨勢,且未包裝RH95%組、包裝組2組與未包裝RH60%組差異極顯著(P<0.01)。至貯藏期結(jié)束,未包裝RH60%組的MDA含量達(dá)到0.55 μmol/g,分別是未包裝RH95%組的1.17倍、包裝組的1.45倍,與LI等[23]結(jié)論一致。在第10～12天時(shí),包裝組與未包裝RH95%組差異顯著(P<0.05),可能是因?yàn)槲窗bRH95%組的呼吸強(qiáng)度高于包裝組,產(chǎn)生大量的活性氧,攻擊細(xì)胞膜,導(dǎo)致該組的細(xì)胞膜損傷嚴(yán)重,MDA含量增多,而包裝組通過調(diào)節(jié)袋內(nèi)氣體環(huán)境,降低仔姜呼吸速率。即包裝可以顯著降低MDA含量,降低細(xì)胞膜脂過氧化的程度,抑制細(xì)胞膜損傷從而有效控制仔姜失水皺縮。

圖13 不同貯藏環(huán)境條件下對仔姜MDA含量的影響Fig.13 Effects of different storage environment conditions on MDA content of ginger

4 結(jié)論

本研究通過用不同環(huán)境的條件方式(未包裝RH60%、未包裝RH95%、包裝RH60%)對仔姜進(jìn)行貯藏,研究包裝與否對仔姜失水的影響及其作用機(jī)制得出以下結(jié)論:

因仔姜水分含量很高,導(dǎo)致其即使在RH95%的高相對濕度下貯藏,失水速度依然較快。即傳統(tǒng)認(rèn)知中“相對濕度高的冷庫可抑制失水”并不適用于仔姜,這也是目前仔姜不易冷藏庫貯藏的重要原因。

12 d貯藏期結(jié)束時(shí)3組仔姜失重率分別為47.8%、21.0%、2.5%,即包裝處理組抑制仔姜失水的效果顯著,且獲得最佳的感官得分,有效保持了其產(chǎn)品脆嫩品質(zhì)。

包裝處理組之所以能夠很好地抑制仔姜失水,并不僅僅是包裝內(nèi)有較高的相對濕度,如未包裝RH95%組僅靠高濕環(huán)境并不能很好地控制失水,而包裝通過控制仔姜包裝袋內(nèi)的氣體成分,營造了低O2高CO2的環(huán)境,降低了仔姜呼吸速率,從而減少了·O2-及H2O2等活性氧的生成。同時(shí)低呼吸速率也更好地保持了抗氧化酶(CAT、POD、SOD)的活性,增強(qiáng)了清除活性氧的能力,活性氧進(jìn)一步降低?；钚匝醯臏p少降低了膜脂過氧化速率,細(xì)胞膜的完整性得以更好地維持,試驗(yàn)中相對電導(dǎo)率和MDA上升速率被更好地抑制也證明了這一點(diǎn)。而細(xì)胞膜的完整性減緩了貯藏過程中膜透性的增大,也就更好地延緩了胞內(nèi)水分向胞外的滲出,從而減少水分的流失,降低仔姜萎蔫程度及品質(zhì)劣變的速度,維持了產(chǎn)品品質(zhì)。

綜合看來,高濕度裸露貯藏并不能很好地抑制仔姜的失水皺縮等品質(zhì)下降,在相對濕度高的情況下,通過對呼吸代謝以維持細(xì)胞膜的完整性,能更好地控制失水情況。而薄膜袋包裝則是非常有效、成本低廉且操作簡便的處理方式,具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。下一步可深入研究如何更好地利用包裝性能提升仔姜的貯藏品質(zhì),以達(dá)到利用現(xiàn)有冷藏庫實(shí)現(xiàn)仔姜規(guī)?；A藏的目標(biāo)。