基于低壓靜電場協同低溫對貴妃紅桃保鮮效果的影響

吳玉婷，謝超，周卓穎，朱亞猛，史恬恬，王益男

1.浙江海洋大學食品與藥學學院（舟山 316022）；2.浙江馳力科技股份有限公司（舟山 316000）

我國曾從美國引進早熟毛桃，其中有一品種稱為貴妃紅桃，其果實圓潤，呈粉色，桃肉硬脆，果香非常濃郁，在毛桃中屬于優良品種。紅桃桃肉香甜可口，風味十足，含有粗纖維、磷、鐵、鈣、維生素B1等營養素[1-2]。然而紅桃所含水分較高且皮薄，有利于微生物獲得營養和水分，微生物的大量繁殖代謝會導致桃肉品質快速下降，在無特殊手段貯藏條件下，果實幾天后就可能無法食用或失去加工利用價值[3-4]。因此，需要對紅桃保鮮貯藏進行深入研究，利用新興保鮮技術來有效延緩桃肉變質，為水果保鮮及深加工奠定一定基礎。

低溫貯藏是果蔬貯藏的常用手段，低溫環境下微生物代謝和繁殖速度變慢，同時，果蔬自身呼吸速率降低[5-6]，在這些作用下，果蔬能夠在貯藏過程中較長時間保持品質。該方法操作簡便有效，但在實際應用中常常伴隨著冷害現象[7]，而且設備能耗大，不符合節能減排要求，尤其應用于工廠作業時。輻照保鮮就是使用射線對果蔬進行定量定時的照射，加速微生物死亡來延緩果蔬變質，但較大量或者長期的輻射會破壞果肉中的維生素等營養物質[8-9]，且消費者對輻照食物具有排斥感，故輻照不是最適用的保鮮方法。氣調貯藏是延長食物貯藏期的常用物理保鮮手段，其原理是改變食物所處環境中氣體組成成分以抑制腐敗微生物的生長，降低植物自身呼吸速度并減緩C2H4釋放，在一定程度上能夠維持營養量，從而延緩食物變質[10-11]，但該技術需要相關技術的結合使用來發揮最佳的保鮮效果。

低壓靜電場保鮮技術是一項新興的保鮮技術，低壓靜電場能夠產生離子驅動，使水蒸氣發生一定的遷移和聚集，即水分子在同頻共振后于陽極富集從而轉化成液態水，使得空氣中的水分減少，空氣濕度變低。該項技術通常與低溫相結合進行保鮮作用[12-13]，同時操控環境溫度與濕度來抑制細菌的生長繁殖以達到更好的保鮮效果。楊亞麗等[14]發現SO2保鮮劑結合低壓靜電場處理能有效提高紅梅杏采后貯藏品質并降低冷害程度；李海波等[15]通過對楊梅施加低壓靜電場進行保險處理，結果發現果實硬度得到有效保持，腐爛指數與失重率得到有效減緩。對于桃子的保鮮手段主要為低溫保藏[16]、氣調貯藏[17]及保鮮劑處理[18]，關于低壓靜電場保鮮的相關研究較少。試驗以貴妃紅桃為研究對象，分析比較低溫貯藏和低壓靜電場協同低溫冷藏對貴妃紅桃品質和理化性質的影響，推動低壓靜電場在貴妃紅桃貯藏保鮮中的研究。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

貴妃紅桃（采自四川成都，采用七八成熟、大小大致相同、無明顯蟲害的健康桃子）。

鄰苯二甲酸氫鉀、3, 5-二硝基水楊酸（DNS）、乙酸鋅、葡萄糖標準品、亞鐵氰化鉀、甲基紅指示劑，均為上海麥克林生化科技有限公司。

設置試驗組和對照組。將購得的貴妃紅桃置于0～2 ℃冷庫冷藏作為對照組；另一組對其施加低壓靜電場（輸入電壓220 V、輸出電流5 mA），并將環境溫度設定為0～2 ℃，作為試驗組。

1.2 儀器設備

BX-2000低壓靜電場發射器（浙江馳力科技股份有限公司）；TGL16G低溫高速離心機（常州市金壇勒普儀器有限公司）；SP 9890氣相色譜儀器（魯南瑞虹化工儀器有限公司）；NMI20-15型低場核磁共振儀（上海紐邁電子科技有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 呼吸強度的檢測

呼吸強度（以CO2濃度計）由SP9890氣相色譜儀測定。

1.3.2 丙二醛（MDA）的測定[18]

用三氯乙酸（TCA）提取后加硫代巴比妥酸（TBA）煮沸測定。

1.3.3 可溶性糖的測定

采用一般測定果蔬中可溶性糖含量的方法，具體參考NY/T 2742—2015水果及制品可溶性糖的測定35-二硝基水楊酸比色法[19]，該方法又稱為3, 5-二硝基水楊酸比色法，是比較公認的果蔬類可溶性糖測定方法。

在測定前需要繪圖制作標準曲線圖，使用移液管按規范操作準確取得0～1.2 mL葡萄糖標準溶液于6支10 mL小試管中（每增加0.2 L取1次），滴加純凈水至刻度線2.0 mL，準確量取4.00 mL 3, 5-二硝基水楊酸，并與葡萄糖溶液混勻完全，將試管放置在水浴鍋中（100 ℃）5 min，水浴加熱結束后立即冷卻至室溫。用分光光度計測定6種濃度溶液的吸光度（540 nm處）并記錄結果，以葡萄糖溶液濃度和吸光度作為X軸和Y軸，用Excel和Origin軟件繪圖并得出回歸方程。

1.3.4 維生素C的測定[19]

采用2, 6-二氯靛酚滴定法，參考GB 5009.86—2016食品中抗壞血酸的測定測定。

1.3.5 失重率的測定

采用稱重法并按式（1）計算。

1.3.6 硬度的測定

參照NY/T 2009—2011水果硬度的測定來測定水果硬度，可直接利用手持硬度儀進行測定。

1.3.7 腐爛率的檢查[20]

檢查腐爛率，當貴妃紅桃表面有異常如霉變、褐色圓斑等生理病害時，均列為腐爛果實。

1.3.8 低場核磁共振樣品制備

選取大小一致的紅桃，將紅桃果肉切成3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm的立方體后進行橫向弛豫時間的測定。在多脈沖回波序列下測定其衰減信號，其中，測量溫度（32±0.01）℃，主頻21 MHz，偏移頻率237 853.1 Hz，90°脈沖時間18 μs，180°脈沖時間37.04 μs，重復時間6 000 ms，累加次數4，回波時間0.5 ms，回波個數18 000。每個樣品重復操作測定3次。

1.4 數據統計及分析

利用Excel 2010與Origin Pro 9.1整理數據，同時繪制各數據圖，最后分析各折線圖結果。

2 結果與分析

2.1 不同貯藏條件下貴妃紅桃呼吸強度的變化

溫度是影響貴妃呼吸速率的重要因素之一，低溫冷藏能夠降低水果呼吸強度[20]。而判斷呼吸強度一般是測定一定時間內所檢測到的CO2濃度。由圖1可知，在貯藏試驗過程中，2組貴妃紅桃在同溫度下的呼吸速率一致，均呈現先上升后下降趨勢，試驗組呼吸速率變化較為平緩。每條折線的最高點即是呼吸高峰，對照組在第18天出現呼吸高峰，而試驗組的呼吸高峰相對對照組延遲6 d，對照組和試驗組的呼吸最高峰值分別為62.24和44.50 mg CO2/（kg·h），結果表明低壓靜電場協同低溫處理能在一定程度上抑制果實采摘后的呼吸作用，從而減緩營養物質的消耗。

圖1 不同貯藏條件下貴妃紅桃呼吸速率的變化趨勢

2.2 不同貯藏條件下貴妃紅桃中丙二醛（MDA）的變化

MDA是膜脂過氧化的代表性產物，MDA含量越高表明膜脂氧化越嚴重，而膜的完整性降低和功能性喪失是果實衰老初期的表現[18]，因此可用MDA含量判斷果實衰老程度。由圖2可知，在低溫貯藏過程中，2組MDA含量都呈現不斷上升趨勢，而試驗組MDA上升趨勢相對更為平緩。在貯藏第36天時，對照組和試驗組果實MDA值較初始值分別增長2.54和0.51 μmol/L。結果表明低壓靜電場的施加抑制果肉膜脂在貯藏過程中的過氧化，從而有效減緩MDA含量的上升。

圖2 不同貯藏條件下貴妃紅桃丙二醛的變化趨勢

2.3 不同貯藏條件下貴妃紅桃可溶性糖的變化

以標準溶液濃度和吸光度為X軸和Y軸，得到標準曲線圖和回歸方程，如圖3所示。吸光度與標準溶液濃度呈線性相關，線性范圍為0～0.12 mg/mL。

圖3 標準糖溶液質量濃度與吸光度關系

可溶性糖含量反映果實的成熟度與口感風味[21]，在一定程度上能夠體現果實的品質，所以將其作為一項指標進行研究。如圖4所示，不同貯藏條件下貴妃紅桃果肉的可溶性糖含量并非呈現單一的上升或下降趨勢。對圖4進行分析可得，2組可溶性糖含量均呈現先下降后上升再下降趨勢，在貯藏期間初期2組果實可溶性糖含量變化趨勢相近，由于淀粉等物質降解為可溶性糖，糖含量有所上升，貯藏中后期2組果實可溶性糖含量變化趨勢表現出較大的差異，因果實呼吸作用消耗糖分，糖含量有所下降。貯藏36 d時，對照組和試驗組可溶性糖含量分別下降至5.50%和6.70%。結果表明，低壓靜電場協同低溫冷藏能夠減緩紅桃呼吸代謝從而減緩可溶性糖含量的下降。

圖4 不同貯藏條件下貴妃紅桃可溶性糖含量的變化趨勢

2.4 不同貯藏條件下貴妃紅桃中維生素C的變化

維生素C是水果的重要營養物質之一，有一定的抗氧化作用[22]，即延緩果肉因氧化質變，在果實貯藏過程中，維生素C氧化分解，所以可將其作為一個評價紅桃品質變化的關鍵指標。由圖5可得，2組紅桃中維生素C含量都呈下降趨勢。0～6 d內2組維生素C含量變化相差不大，6～36 d內試驗組維生素C含量下降趨勢相對對照組較為緩和，由此可見，低壓靜電場能夠減緩維生素C的氧化，保持紅桃果實營養物質，維持紅桃果實高品質。

圖5 不同貯藏條件下貴妃紅桃VC含量的變化趨勢

2.5 不同貯藏條件下貴妃紅桃失重率的變化

桃肉中含有大量水分，隨著貯藏時間推移，呼吸和蒸騰作用帶走水分從而影響果實口感風味，當水分流失較多時，果皮會變皺從而影響觀感，因此失重率可以作為評價紅桃品質變化的一項重要指標。由圖6可知，2組紅桃均發生不同程度的質量損失現象，從失重率上升趨勢可得，試驗組水分流失速度較為緩和，貯藏至第36天時，試驗組紅桃失重率上升至1.15%，相較對照組紅桃失重率少0.63%。結果表明低壓靜電場協同氣調貯藏能減少樣品水分和營養物質的流失。

圖6 不同貯藏條件下貴妃紅桃失重率的變化

2.6 不同貯藏條件下貴妃紅桃硬度和腐爛率的變化

果實的硬度是判斷果實品質好壞的重要指標，在貯藏過程中盡量保持桃子的硬度，在出倉庫貨架后可以正常后熟軟化。后熟期間，果膠酶水解纖維素和原果膠使紅桃硬度下降，發生軟化現象[23-24]，其水解產物主要是果膠、果膠酸，兩者皆為可溶性物質。軟化過程中細胞壁結構的改變導致微生物更輕易地侵入繁殖，分解桃肉中的營養物質并產生有害代謝物，導致桃子腐爛[25]。由圖7可得：2組果實硬度在貯藏期間不斷下降，紅桃最初硬度為5.32 kg/cm2，在36 d貯藏期內對照組果實硬度快速下降，最終達到2.07 kg/cm2；試驗組果實硬度下降趨勢緩和，最終降至5.17 kg/cm2。結果表明低壓靜電場協同低溫冷藏能夠有效保持桃果實硬度。

圖7 不同貯藏條件下貴妃紅桃硬度的變化

腐爛率能夠直觀地表明果蔬保鮮效果，貴妃紅桃水分高，成熟的紅桃果實比較柔軟，容易受到機械損傷，易感染病菌而導致果實腐爛變質。由圖8可得：對照組腐爛率不斷上升并在貯藏36 d時達到45%；試驗組果實在0～30 d內沒有出現明顯腐爛，在貯藏36 d時腐爛率僅為5%，說明低壓靜電場協同低溫冷藏能有效延緩紅桃腐敗變質速率。

圖8 不同貯藏條件對貴妃紅桃腐爛率的影響

2.7 低場核磁共振結果分析

通過低場核磁共振測定新鮮紅桃果肉T2弛豫時間圖譜如圖9所示，不同貯藏時間下紅桃果肉T2弛豫時間圖譜如圖10所示，不同貯藏時間不同組峰面積變化如圖11所示。結果發現各組圖譜中均含有3個特征峰，分別為結合水、不易流動水和自由水。第1個峰代表結合水橫向弛豫時間T21，這部分水通過偶極作用與果肉內大分子結合十分緊密；第2個峰代表不易流動水橫向弛豫時間T22，這部分水存在于亞顯微結構，流動性強于T21結合水；第3個峰代表自由水橫向弛豫時間T23，這部分水流動性最強。對于貯藏0 d時的桃果肉，經過歸一化處理后T21、T22、T23峰面積分別為139.840 122 8，1 200.371 039和4 811.180 721，峰占比分別為2.3%，19.5%和78.2%，說明成熟的紅桃果肉中自由水占比最高，其次是不易流動水。貯藏前期各組T23弛豫峰信號幅值相近，而貯藏36 d對照組T23弛豫峰信號幅值明顯下降，說明貯藏末期對照組果肉中水分急劇減少[26]；貯藏過程中T23峰面積占比不斷增大，T22和T21峰面積有所減小，說明果肉中的水分發生遷移[26]，結合水和不易流動水向自由水轉化，使得自由水占比增加。貯藏18 d時，試驗組和對照組T23峰面積占比分別為81.5%和87.0%，貯藏36 d時試驗組和對照組T23峰面積占比分別為90.4%和94.4%，結果表明低壓靜電場協同低溫冷藏能夠延緩紅桃果肉中的水分遷移和水分流失，且這一作用在長期貯藏過程中較為明顯。

圖9 新鮮貴妃紅桃橫向弛豫時間（T2）反演圖

圖10 不同貯藏時間貴妃紅桃橫向弛豫時間（T2）反演圖

圖11 不同貯藏時間不同組峰面積變化

3 結論

試驗通過不同的貯藏條件對貴妃紅桃進行保鮮，比較得出在2 ℃環境中，將紅桃裝箱置于低壓靜電場（輸入電壓220 V、輸出電流5 mA）能有效延長貴妃紅桃貯藏期。結果表明：貯藏36 d后試驗組呼吸速率高峰為第24天，相對對照組延遲6 d；可溶性糖、維生素C含量和硬度分別降至6.37%、5.67 mg/100 g和5.17 kg/cm2，均高于對照組；MDA和腐爛率上升至0.51 μmol/L和5%，均顯著低于對照組（P＜0.05），貯藏過程中貴妃紅桃保持良好的感官性狀。通過低場核磁共振測定的桃果肉T2弛豫時間圖譜，發現低壓靜電場作用能夠延緩紅桃貯藏過程中T23峰面積占比的增大，說明低壓靜電場協同低溫冷藏能夠延緩紅桃果肉中的水分遷移和水分流失。研究結果表明，低壓靜電場協同低溫冷藏能夠有效維持紅桃高品質，此保鮮貯藏方法簡單易操作，且經濟有效，所以在后續工廠商業利用中有較大的潛力。在深入探究最佳低溫氣調協同低壓靜電場貯藏條件上具有一定研究價值。