不同厚度聚乙烯包裝對花椒嫩芽冷藏品質和抗氧化酶活力的影響

裴子欣,汪煜純,王繼路,李建國,尤雨潔,馬艷萍

(西北農林科技大學 林學院,陜西 楊凌,712100)

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim.)嫩芽是近年來興起的一種新型的葉菜類蔬菜,因其生產周期短,病蟲害發生少,且在生長過程中幾乎不使用化肥和農藥而逐漸擁有消費市場[1]?；ń纺垩繝I養成分極為豐富,其粗蛋白含量高達26.7%～35.3%,粗脂肪含量達1.29%～1.96%,維生素B2含量是一般植物嫩芽的數倍[2],且含多種烯萜類芳香物、山椒素及多酚類物質等,具有一定的藥用保健價值[3]。然而,花椒嫩芽采后水分含量高且呼吸代謝旺盛,貯藏期間葉片極易萎蔫皺縮,致使營養品質快速下降,無法滿足日益攀升的市場需求。目前國內外對花椒嫩芽的研究主要集中在營養成分、加工利用和產業發展等方面,有關其冷藏保鮮技術的研究鮮有報道。僅有李夢釵等[3]提出,每0.1 kg花椒嫩芽加10 mL涼開水后采用真空包裝冷藏于-18 ℃的保鮮方法。然而,此方法工藝復雜而不宜產業化。

聚乙烯(polyethylene,PE)包裝能夠維持環境的高濕條件,進而降低果蔬酶促褐變和減少水分流失,具有價格低、耐沖擊性好等特點,對采后黃花菜[4]和生菜[5]等具有良好保鮮效果,且不同厚度的PE包裝的保鮮效果存在差異。目前,有關PE包裝對花椒嫩芽冷藏品質影響的研究尚未見報道。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“大紅袍”花椒嫩芽于2022年4月23日采自西北農林科技大學楊凌農業綜合試驗示范站。人工采收后立即運回實驗室,選擇色澤鮮亮、無機械損傷及病蟲害的12～15 cm長的樣品混勻后待用。

考馬斯亮藍G-250、牛血清蛋白標品、福林酚、聚乙烯吡咯烷酮、愈創木酚、鄰苯二酚,北京索萊寶科技有限公司;沒食子酸、氮藍四唑,上海阿拉丁生化科技股份有限公司;H2O2、乙二胺四乙酸,廣東光華科技股份有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

A11研磨儀,德國IKA公司;D90尼康相機,日本尼康公司;AG22331低溫離心機,德國Eppendorf公司;UV-2600型紫外分光光度計,日本島津公司。

1.3 樣品處理與取樣

將試材分裝于規格為16.7 cm×10.0 cm×1.2 cm的生鮮托盤,在4 ℃冰箱預冷24 h后分別采用4種不同透氣系數的PE包裝袋(30 cm×20 cm)包裝,封口后繼續于該條件冷藏。厚0.006 mm的保鮮膜(對照):O2和CO2透氣系數分別為1.35×104、6.53×104mL/(m2·d·atm);厚0.02 mm的PE包裝袋(PE20):O2和CO2透氣系數分別為1.29×104、5.29×104mL/(m2·d·atm);厚0.03 mm的PE包裝袋(PE30):O2和CO2透氣系數分別為1.01×104、4.82×104mL/(m2·d·atm);厚0.05 mm的PE包裝袋(PE50):O2和CO2透氣系數分別為6.13×103、2.92×104mL/(m2·d·atm)。每處理25包,每包30 g,其中3袋(3個重復)用于固定測定樣品的失重率與脫落率。

各處理樣品冷藏期間每隔6 d時,固定的3袋樣品失重率和脫落率,隨機選取的3袋(3個重復)于液氮條件下充分研磨成粉末,然后置于-40 ℃超低溫冰箱備用測定其他相關指標。當樣品腐爛時停止試驗。

1.4 指標測定方法

1.4.1 感官評價

對花椒嫩芽進行拍照后,分別從色澤、香氣、飽滿度、麻味和口感5個方面對其進行感官品質評定。

1.4.2 脫落率和失重率

脫落率測定時記錄葉片總數與脫落數,其計算如公式(1)所示:

(1)

失重率的測定采用稱重法,其計算如公式(2)所示:

(2)

1.4.3 含水率、可溶性蛋白質和總酚含量

含水率測定時,每處理的3個重復稱取3.00 g樣品剪碎后裝入鋁盒,放入75 ℃烘箱烘烤2 h。烘烤結束后取出樣品稱重,計算如公式(3)所示:

(3)

可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法。稱取0.1 g花椒嫩芽粉樣,加入1.5 mL蒸餾水,在4 ℃,10 000×g離心20 min后,吸取上清液0.1 mL加入4 mL蒸餾水和1 mL考馬斯亮藍G-250溶液,完全反應后測定吸光值A595,以牛血清蛋白做標準曲線計算可溶性蛋白質含量(mg/g)。

總酚含量采用福林酚法,具體參照ZHANG等[6]的方法有所改動。準確稱取0.1 g花椒嫩芽粉樣,加入體積分數為70%的乙醇溶液充分反應后于4 ℃,10 000×g離心20 min,收集上清液。吸取0.01 mL上清液用以測定總酚含量,加入2 mL 200 g/L的碳酸鈉溶液,反應2 min后,加入0.9 mL福林酚試劑,反應30 min測定吸光值A750,以2 mg/mL沒食子酸標準溶液作標準曲線計算總酚含量(mg/g)。

H2O2含量測定參照李晴[8]的方法略作修改。稱取0.15 g花椒嫩芽粉樣,加入1.5 mL 0.05 mol/L磷酸鈉緩沖液(pH 7.0),于冰上靜置45 min后渦旋2 min,然后于4 ℃下10 000×g離心20 min。反應底物按1 g重鉻酸鉀配比5 mL冰醋酸和15 mL蒸餾水制備。吸取0.5 mL上清液,加入1.5 mL磷酸鈉緩沖液和1 mL反應底物,反應15 min后測定吸光值A570,H2O2標準曲線用H2O2制作,H2O2含量以mmol/(min·mg)表示。

1.4.5 SOD、CAT、POD和PPO活力的測定

1.4.5.1 SOD和CAT活力

酶液提取:稱取0.1 g花椒嫩芽粉樣,加入2 mL 0.05 mol/L磷酸鈉緩沖液(pH 7.5,含5%聚乙烯吡咯烷酮),混勻后于4 ℃下10 000×g離心20 min后收集上清液,用于測定SOD和CAT活力[9]。

SOD活力的測定參照LI等[9]的方法略有改動。吸取0.2 mL酶液,加入1.7 mL的磷酸鈉緩沖液,130 mmol/L甲硫氨酸溶液、750 μmol/L氮藍四唑、100 μmol/L乙二胺四乙酸和20 μmol/L核黃素溶液各0.3 mL,在燈箱中反應25 min后測定吸光值A560,以抑制氮藍四唑光化還原的50%為一個SOD酶活力單位(U),酶活力以U/mg蛋白質表示。CAT活力的測定參照ZHANG等[10]的方法,以每分鐘吸光值變化0.1為一個CAT酶活力單位,酶活力以U/mg蛋白質表示。

1.4.5.2 POD和PPO活力

酶液提取:稱取0.2 g花椒嫩芽粉樣,加入1.5 mL 0.05 mol/L的磷酸緩沖液(pH 7.8,含2%聚乙烯吡咯烷酮),混勻后于4 ℃ 12 000×g離心20 min,收集上清液用于POD和PPO活力的測定。

POD活力的測定參照ALI等[11]的方法,以每分鐘吸光值變化1為一個POD活力單位,酶活力以U/mg蛋白質表示。PPO活力的測定參照ZHANG等[12]的方法,以每分鐘吸光值變化0.01為一個PPO酶活力單位,酶活力以U/mg蛋白質表示。

1.5 數據處理

采用SPSS 24.0軟件進行統計分析,數據為3個重復的平均值±標準誤差,采用Duncan′s進行顯著性分析(P<0.05)和相關性分析,并用Origin 2021軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同厚度PE包裝對花椒嫩芽感官品質、脫落率和失重率的影響

葉菜類蔬菜采后普遍會出現萎蔫、變色和落葉等現象。冷藏期間,以對照組花椒嫩芽的外觀品質降低最為迅速(圖1-A)。冷藏18 d時,各包裝處理花椒嫩芽的色澤加深,嫩芽萎蔫,葉片輕微皺縮;24 d,對照開始腐爛,PE30包裝的花椒嫩芽呈深綠色、仍具有一定的香味,口感適中,葉片未脫落。表明PE30包裝能更好地保持花椒嫩芽冷藏期間的品質。

A-外觀品質;B-失重率

冷藏24 d時,PE20和PE50包裝花椒嫩芽均有不同程度的脫落,脫落率分別達到8.79%和15.08%,但PE30包裝的花椒嫩芽未出現落葉。冷藏期間,各處理花椒嫩芽的失重率持續增大(圖1-B)。冷藏6 d后12～18 d時,以對照的失重率顯著高于其他包裝處理組(P<0.05);24 d時,以PE30處理的失重率(5.93%)顯著低于PE20(12.52%)和PE50(14.34%)處理組?？梢?PE30包裝能夠有效增強花椒嫩芽冷藏期間的保水能力。

2.2 不同厚度PE包裝對花椒嫩芽含水率、可溶性蛋白質和總酚含量的影響

花椒嫩芽的含水率冷藏6 d上升后持續下降(圖2-A)。冷藏期間,各包裝處理花椒嫩芽的含水率由高到低的順序總體表現為PE30>PE20>PE50>對照。冷藏12 d時,以PE30包裝花椒嫩芽的含水率顯著高于對照組(P<0.05);18 d時,PE30和PE50處理花椒嫩芽的含水率均顯著高于對照;24 d時,PE20、PE30和PE50包裝樣品的含水率分別為69.42%、71.25%和68.47%,以PE30樣品顯著高于其他處理(P<0.05)。

A-含水率;B-可溶性蛋白質含量;C-總酚含量

不同包裝花椒嫩芽的可溶性蛋白質含量總體呈現上升趨勢(圖2-B)。冷藏18 d時,PE30和PE50處理的可溶性蛋白質含量達到峰值后下降,PE20處理的仍持續增加,在24 d時顯著高于PE50處理(P<0.05),表明PE20包裝能夠抑制樣品冷藏后期可溶性蛋白質的降解。冷藏18 d期間,對照、PE20、PE30和PE50處理花椒嫩芽的可溶性蛋白質含量均值分別為4.08、3.87、4.37、4.91 mg/g,以PE50處理組的最高,表明PE50包裝能更好地抑制花椒嫩芽冷藏期間可溶性蛋白質的降解。

不同包裝的花椒嫩芽在冷藏期間的總酚含量呈現先上升后下降的趨勢(圖2-C)。對照和PE50處理的總酚含量分別在冷藏12 d和6 d時開始下降,PE20和PE30處理的總酚含量則均在冷藏18 d后開始下降,24 d時以PE30處理的總酚含量顯著高于其他處理(P<0.05),表明PE30包裝可能通過抑制花椒嫩芽的氧化過程維持了其較高的總酚含量,進而對延緩花椒嫩芽老化具有積極作用。

2.3 不同厚度PE包裝對花椒嫩芽生成速率和H2O2含量的影響

生成速率;B-H2O2含量

2.4 不同厚度PE包裝對花椒嫩芽SOD、CAT、POD和PPO活力的影響

A-SOD活力;B-CAT活力;C-POD活力;D-PPO活力

不同處理花椒嫩芽CAT活力在冷藏期間均出現了明顯的活力高峰(圖4-B)。對照和PE20處理的CAT活力在6 d時出現高峰,PE30和PE50包裝處理延遲了活力峰值出現的時間至12 d,且12 d開始各包裝處理間CAT活力無顯著差異(P<0.05);冷藏18 d時,對照組的CAT活力顯著高于其他處理(P<0.05),之后各包裝的CAT活力再次增強,表明冷藏期間CAT活力反復增強以減緩其衰老進程。

各處理花椒嫩芽冷藏期間的POD活力呈先上升后下降的趨勢,PE20和PE50處理花椒嫩芽的POD活力在18 d后再次上升(圖4-C)。冷藏0～6 d,3種包裝處理的POD活力均達到最大,以PE20和PE30的POD活力顯著高于對照組。冷藏18 d后,PE20和PE50處理的POD活力上升,PE30處理的POD活力降低,且顯著低于其他2個處理(P<0.05)。冷藏期間,對照組的POD活力始終保持較低水平,PE包裝處理則維持了花椒嫩芽較高的POD活力,進而延緩其衰老進程。

PPO能夠催化蔬菜中的內源性多酚物質氧化而嚴重降低其品質[16]。冷藏0～6 d時,各處理花椒嫩芽的PPO活力均迅速下降,6 d時以PE20處理的PPO活力顯著高于其他包裝(P<0.05),之后各處理的活力很低且無顯著差異(圖4-D);貯藏18 d期間,對照、PE20、PE30和PE50處理的PPO活力均值分別為0.070、0.065、0.037和0.064 U/mg蛋白質,總體以PE30處理的PPO活力最低。表明PE30包裝能夠抑制花椒嫩芽冷藏期間的PPO活力進而延緩其衰老。

3 討論

花椒嫩芽采后水分的喪失會使其萎蔫、皺縮,葉片顏色加深,品質迅速降低。本試驗中,對照組花椒嫩芽的失重率持續增大且顯著高于各包裝處理組,說明冷藏期間呼吸作用和蒸騰作用導致花椒嫩芽不斷失水。而與其他PE包裝相比,PE30包裝能夠顯著減小樣品的失重率(P<0.05),這可能是由于該包裝內具有適宜的透氧率,既減少了呼吸消耗又避免了氧氣不足引起的代謝失調,從而減少水分散失[17-18]。同時發現,冷藏24 d時,PE20和PE50處理樣品的脫落率分別為8.79%和15.08%,PE30處理樣品則未脫落,而此時三者的含水率分別為69.42%、68.47%和71.25%,即3個處理之間二者的變化呈相反趨勢,表明PE包裝處理的花椒嫩芽葉片脫落在一定程度上可能與其失水程度有關。而冷藏期間采用保鮮膜包裝的對照組花椒嫩芽失水最多但未落葉,這表明花椒嫩芽的葉片脫落可能還受其他因素的影響,如冷藏環境濕度、氣體條件、呼吸速率和內源激素的水平等[19]。

可溶性蛋白質的含量體現了蔬菜營養品質的高低[20]。冷藏期間,花椒嫩芽的可溶性蛋白質含量總體呈上升趨勢,這可能是由于花椒嫩芽逐漸衰老、大分子物質降解和不斷失水,進而導致可溶性蛋白質含量相對提高。這與在銀條凈菜[21]和西蘭花凈菜[22]上的研究結果相似。其中PE50處理的可溶性蛋白質含量在冷藏18 d期間的均值最高,且顯著地高于PE20處理,這可能是由于PE50包裝的透氧率較低,降低了呼吸強度,進而減少了營養物質的消耗[23]。

4 結論

在PE20、PE30和PE50三種包裝中,以PE30包裝可減少花椒嫩芽4 ℃冷藏期間的水分散失,抑制其葉片脫落和PPO活力,維持其較好的外觀品質;在抑制活性氧積累、可溶性蛋白質和總酚降解及保持抗氧化酶活性方面,PE20包裝與PE30包裝無顯著差異。綜合各指標變化,認為PE30包裝能夠有效維持花椒嫩芽的冷藏品質。