富士蘋果在減壓貯藏過程中相關品質指標與硬度的相關性分析

黃海英，李曉娟，李正英

（內蒙古農業大學職業技術學院食品工程技術系，內蒙古包頭 014109）

果實采后會發生一系列的變化，包括呼吸速率的變化、內含物的變化、細胞壁的變化及其他物質代謝的變化等[1-2]，其中最顯著的變化是果膠變化，果膠在各種酶的作用下發生水解反應，使細胞壁發生解體[3-5]，從而引起果實硬度下降，影響貨架期。目前對蘋果軟化機理的研究有很多，如張元薇等人[2]研究發現果實軟化發生在儲運過程中，果實中的原果膠降解為水溶性果膠和果膠酸是引發果實軟化的主要原因。張海新等人[5]研究表明，果實采后仍然是活的有機體，細胞壁降解酶對果實的軟化起著重要的調控作用。韓英群等人[6]發現影響果實軟化的主要因素，包括果實品質、細胞壁組成成分、細胞壁降解酶活性、乙烯濃度等的變化。

減壓貯藏技術是在冷藏和氣調貯藏的基礎上發展起來的一種貯藏方法。優點是貯藏過程中形成超低氧環境，抑制微生物的生長，及時排除有害氣體，不斷補充水分，從而延長保質期。袁云香[7]研究了化學方法、物理方法、生物方法和納米技術等在蘋果保鮮中的研究與應用，并進行了展望。薛夢林等人[8]、常軍等人[9]對冬棗、蜜桃果實進行了減壓貯藏，結果表明減壓貯藏能延緩果實的軟化，延長貯藏期。但是這些研究均較為零散，多數是在減壓條件下只單一研究了某個因素對蘋果軟化的影響，對減壓貯藏條件下引起紅富士蘋果軟化的多重因素缺乏系統性研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

富士蘋果，采于內蒙古包頭市土默特右旗科技園區，選擇大小均勻、成熟度一致、無機械損傷、無病蟲害的果實。運回實驗室后立即進行處理。試驗共設2個處理組：1組為常壓貯藏（條件為溫度-1℃，相對濕度95%，常壓）；2組為減壓貯藏（條件為溫度-1℃，相對濕度95%，真空度80 kPa），每組每5 d測定乙烯含量、PG活性、β-Gal活性、果膠質含量與果實硬度等指標，并對相關性進行研究。

試劑：葡萄糖、無水乙醇、碳酸鈉、乙酸、乙酸鈉、濃硫酸、3,5-二硝基水楊酸、多聚半乳糖醛酸、對硝基苯酚、對硝基酚-β-D-吡喃半乳糖苷（PNPG，Sigma產品）、半乳糖醛酸、咔唑等。

1.2 主要儀器與設備

GY-B型果實硬度計，吉林省四平市興科儀器儀表廠產品；GC122型氣相色譜儀、UV755B型紫外-可見雙光束分光光度計，上海精密科學儀器有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 環境中乙烯含量的測定

采用氣相色譜儀法[10]。色譜條件：填充柱型號為GDX-502型不銹鋼柱；載氣為氮氣，流速為40 mL/min；燃氣為氫氣，流速為50 mL/min；助燃氣為空氣，流速為400 mL/min；檢測器為FID檢測器，檢測器溫度120℃；進樣溫度110℃，柱溫70℃，采用外標法。得到的乙烯標準曲線回歸方程為：Y=5.841X+0.178 5，相關系數R2=0.985 7。

1.3.2 多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性的測定

（1） 繪制標準曲線。準確稱取0.100 0 g已干燥的葡萄糖，配制成1 g/L的葡萄糖標準溶液。然后分別吸取0，0.8，1.6，2.4，3.2，4.0，4.8 mL于100 mL容量瓶中，各瓶中再加入6 mL 3,5-二硝基水楊酸溶液，混勻后煮沸5 min，冷卻后定容至刻度。于波長540 nm處測定吸光度，繪制標準曲線[11]。得到的標準曲線回歸方程為：Y=0.138 1X-0.082 9，相關系數R2=0.999 2。

（2） 酶液提取。準確稱取10.0 g果肉，加入95%乙醇溶液20 mL，在冰浴條件下研磨，在4℃條件下以轉速12 000 r/min離心20 min。向沉淀物中加入80%乙醇溶液10 mL，混勻后離心。棄去上清液，再向沉淀物中加入濃度50 mmol/L，pH值5.5乙酸緩沖溶液5 mL，混勻后低溫靜置20 min，離心，收集上清液，即為多聚半乳糖醛酸酶提取液。

（3） 樣品測定。三角瓶中加入上述酶提取液1 mL、質量濃度10 g/L多聚半乳糖醛酸溶液1 mL及pH值5.5的乙酸緩沖溶液2 mL，混勻；在37℃下保溫1 h，再加入3,5-二硝基水楊酸溶液3.0 mL，煮沸5 min，冷卻、定容至50 mL；于波長540 nm處測定吸光度。

式中：m"——從標準曲線查得葡萄糖質量濃度，mg/mL；

t——酶促反應時間，h；

V——酶提取液總體積，mL；

m——樣品質量，g；

1.08——葡萄糖換算成半乳糖醛酸的系數（=194/180）。

1.3.3β-半乳糖苷酶（β-Gal）活性的測定

（1） 制作標準曲線。精確稱取0.002 1 g對硝基苯酚，用水定容至1 000 mL，此時濃度為0.15 μmol/mL；吸取0.15 μmol/mL對硝基苯酚溶液0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 mL于容量瓶中；分別加入1 mol/L碳酸鈉溶液4 mL，混勻，再次加水定容至10 mL；于波長400 nm處測定吸光度，制作標準曲線[12]；得到的標準曲線回歸方程為：Y=0.001 4X-0.000 3，相關系數R2=0.999。

（2）酶液提取。同PG活性測定方法。

（3）樣品測定。試管中加入濃度5 mmol/L的對硝基酚-β-D-吡喃半乳糖苷溶液1 mL和上述酶提取液1 mL，混勻，在37℃下保溫30 min后迅速加入濃度1 mol/L Na2CO3溶液4 mL，冷卻，于波長400 nm處測定吸光。

計算公式如下：

式中：m"——標準曲線上查得的對硝基苯酚濃度，μmol/mL；

V——酶提取液總體積，mL；

m——樣品質量，g。

t——酶促反應時間，h；

1.3.4 果膠質的測定

（1）標準曲線的繪制。吸取質量濃度100 μg/mL的半乳糖醛酸溶液0，1，2，3，4，5 mL于10 mL容量瓶中，定容；再取不同濃度的半乳糖醛酸溶液5 mL于6個三角瓶中，分別加入6 mL濃硫酸，在沸水浴中加熱20 min，冷卻后各加入質量分數0.15%咔唑乙醇溶液0.2 mL，混勻；在暗處放置30 min，于波長530 nm處測定吸光度，繪制標準曲線[13]；得到的標準曲線回歸方程為：Y＝0.005 2X-0.069 9，相關系數R2=0.968 9。

（2） 水溶性果膠的提取。稱取1.0 g蘋果果肉，研磨后加入95%乙醇溶液25 mL，回流提取30 min，冷卻，棄去上清液，沉淀物中再加入95%乙醇溶液25 mL再回流提取。如此重復4次，以除去樣品中的糖分。經過濾后向沉淀物中加入20 mL水，在50℃下保溫30 min，溶解果膠；冷卻過濾，將上清液移入100 mL的容量瓶中，加水定容，得到水溶性果膠溶液。

（3）原果膠的提取。經上述回流提取水洗滌后的沉淀物中加入濃度0.5 mol/L硫酸溶液25 mL，加熱煮沸1 h，冷卻、過濾后定容至100 mL，此溶液即為原果膠。

（4） 樣品測定。吸取原果膠1.0 mL和水溶性果膠提取液1.0 mL于不同的試管中，再加入質量分數0.15%咔唑乙醇溶液0.2 mL，試管中產生白色絮狀物后加入濃硫酸6.0 mL，混勻后在85℃下保溫10 min，冷卻后于波長530 nm處測定其吸光度。

式中；C——標準曲線上查得的半乳糖醛酸溶液質量濃度，μg/mL；

V——果膠提取液體積，mL；

W——樣品質量，g；

1.3.5 果實硬度的測定

采用硬度計法，取平均值。

2 結果與分析

2.1 減壓貯藏過程中環境中的乙烯釋放量與果實硬度的相關性研究

富士蘋果在減壓貯藏過程中乙烯釋放量與硬度的關系見圖1，富士蘋果在常壓貯藏過程中乙烯含量與硬度的關系見圖2。

由圖1、圖2可知，在減壓貯藏條件下，蘋果貯藏至20 d時出現微小的峰，峰值為0.351×10-5μL/L，整個貯藏期內環境中的乙烯釋放量都處于較低的水平；在常壓貯藏條件下，貯藏至15 d時出現了乙烯峰，峰值為1.595×10-5μL/L，且明顯高于相同期減壓環境中的乙烯釋放量。由圖1、圖2可知，在減壓貯藏的前期，硬度顯著下降（p＜0.05）；貯藏后期硬度變化不顯著，貯藏至30 d時，硬度值為5.67 kg/cm2，整個貯藏期蘋果硬度下降了21.7%。在常壓貯藏期間 （0～30 d） 果實硬度顯著下降 （p＜0.05），整個貯藏期蘋果硬度下降了35.9%。

由此可知，減壓貯藏能排除貯藏室內的乙烯，使蘋果始終處于低乙烯的環境，從而延緩了硬度的下降速度。研究人員得出的結論與蘋果采后硬度下降到25%～50%后便不再下降的研究一致。

2.2 減壓貯藏過程中PG活性與果實硬度的相關性研究

富士蘋果在減壓貯藏過程中PG活性與硬度的關系見圖3，富士蘋果在常壓貯藏過程中PG活性與硬度的關系見圖4。

由圖3、圖4可知，在減壓貯藏條件下，在0～20 d內PG活性隨貯藏時間的延長而升高，貯藏至20 d時達到最高值3.166 mg/g·h，之后開始下降，整個貯藏期增加了37.2%。在常壓貯藏條件下，貯藏前期PG活性隨貯藏時間的延長而增高，貯藏至25 d時達到最高值3.577 mg/g·h，之后開始下降，整個貯藏期增加了52.1%。在相同貯藏期內，減壓貯藏條件下的PG活性小于常壓貯藏下的PG活性。由圖3、圖4還可看出，在減壓貯藏0～15 d時，硬度顯著下降（p＜0.05）；在常壓貯藏期間果實硬度顯著下降（p＜0.05）。這說明了減壓貯藏減緩了PG活性的增加，從而延緩了果實的軟化速率。

2.3 減壓貯藏過程中β-Gal活性與果實硬度的相關性研究

富士蘋果在減壓貯藏過程中β-Gal活性與硬度的關系見圖5，富士蘋果在常壓貯藏過程中β-Gal活性與硬度的關系見圖6。

由圖5、圖6可知，在減壓貯藏條件下β-Gal活性先上升后下降，貯藏至25 d時出現高峰，峰值為6.24 μmol/g·min。在常壓貯藏條件下貯藏到25 d，時出現高峰，峰值8.253 μmol/g·min。在整個貯藏期內，減壓貯藏條件下的β-Gal活性值始終低于常壓貯藏條件，出現的最大值比常壓條件小了近2.00 μmol/g·min。由圖5、圖6可知，果實硬度在減壓貯藏0～15 d顯著下降（p＜0.05）；之后變化不顯著；在常壓貯藏期間（0～30 d） 果實硬度顯著下降 （p＜0.05）。這說明了低壓條件能減緩β-Gal活性的增加，從而降低了果實的軟化速率。

2.4 減壓貯藏過程中果膠質含量與果實硬度的相關性研究

富士蘋果在減壓貯藏過程中果膠含量與硬度的關系見圖7，富士蘋果在常壓貯藏過程中果膠含量與硬度的關系見圖8。

由圖7、圖8可知，富士蘋果在減壓貯藏條件下，原果膠含量下降了2.38%，水溶性果膠含量增加了2.29%；在常壓條件下，原果膠含量下降了2.47%，水溶性果膠含量增加了2.53%。說明富士蘋果在貯藏期間，原果膠含量減少，而水溶性果膠含量增加，且常壓條件下原果膠含量的下降值與水溶性果膠含量的增加值均比減壓條件下的大。由圖5、圖6可見，果實硬度在減壓貯藏0～15 d顯著下降（p＜0.05）；之后變化不顯著；在常壓貯藏期間（0～30 d）果實硬度顯著下降（p＜0.05）。

3 結論

富士蘋果在減壓貯藏時，環境中的乙烯含量始終保持較低的水平，貯藏至20 d時出現了微小的峰，峰值為0.351×10-5μL/L；PG活性與β-Gal的活性均呈先上升后下降的趨勢，高峰分別出現在貯藏期的第20天、第25天，峰值分別為3.166 mg/g·h、6.24 μmol/g·min；原果膠含量下降了2.38%，水溶性果膠含量增加了2.29%；果實硬度在貯藏前期顯著下降（p＜0.05）；之后變化不顯著。當蘋果常壓貯藏時，環境中的乙烯含量貯藏至第15天時達到了最大值，峰值為1.595×10-5μL/L；PG活性與β-Gal的活性變化均貯藏至第25天時出現了最高值，峰值分別為3.577 mg/g·h、8.253 μmol/g·min；原果膠含量下降了2.47%，水溶性果膠含量增加了2.53%；果實硬度在貯藏期內顯著下降（p＜0.05）。由上分析可知，PG活性與β-Gal的活性變化趨勢與環境中的乙烯含量有關。減壓貯藏通過抑制PG與β-Gal活性而阻止原果膠的水解，從而延緩了果實的軟化速率，延長了保質期。