超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质.pdf
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1、第 29 卷 第 17 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.17 2013 年 9 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Sep.2013 265 超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质 葛 枝,刘东红,丁 甜,徐玉亭,钟建军(浙江大学生物系统工程与食品科学学院,杭州 310058)摘 要:为了进一步发展草莓贮运保鲜技术,以商熟期的草莓为原料,研究了超声波、弱酸性电位水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)处理对其表面微生物数目和相关品
2、质参数的影响。结果发现:超声波、SAEW 及二者结合处理 10 min 分别使草莓表面初始菌落总数降低了 0.52、1.07、1.29 lgCFU/g,霉菌和酵母总数降低了 0.30、0.93、1.18 lgCFU/g,且处理后的样品表面微生物始终维持在相对较低的水平。另外,3 种处理均改变了草莓贮藏中的呼吸特性,使其出现了呼吸高峰;第 14 天,超声结合 SAEW 处理使草莓的可溶性固形物、VC 及花青素的含量提高了 7.72%、10.53%、19.28%,促使样品表现出一个后熟的过程。同时,试验还发现,超声波处理能抑制草莓硬度的下降,SAEW 则对样品硬度无影响。研究结果表明:超声波和 S
3、AEW 处理不仅能抑制草莓表面微生物的生长,还能调节其贮藏期生理代谢,改善贮藏期间的品质。关键词:超声波,贮藏,品质调控,商熟期草莓,弱酸性电位水,微生物 doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2013.17.034 中图分类号:S668.4;TS255.1 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2013)-17-0265-06 葛 枝,刘东红,丁 甜,等.超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质J.农业工程学报,2013,29(17):265270.Ge Zhi,Liu DongHong,Ding Tian,et al.Ultrasound combine
4、d with slightly acidic electrolyzed water treatment improves quality of immature strawberryJ.Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering(Transactions of the CSAE),2013,29(17):265270.(in Chinese with English abstract)0 引 言 草莓属蔷薇科草莓属,其果实含水率高达90%95%,因果皮薄、组织娇嫩、柔软多汁,易失水、易受机械损伤,极不耐贮运,限
5、制了草莓的远销和生产的大规模发展1。因此,找寻、开发适宜的保鲜技术,是草莓生产和流通中亟待解决的问题。目前,常用的草莓保鲜技术主要有:速冻冷藏、气调贮藏、采后热处理、辐照保鲜贮藏等物理处理方法,保鲜剂、植物精油处理等化学处理方法以及涂膜保鲜2-3。这些保鲜方法,常常是作为已成熟的草莓采后保鲜手段。然而值得注意的是,采收成熟度也是决定草莓品质和货架期的关键性因素。草莓属于非呼吸跃变型果实,成熟度差的果实难以体现品种固有品质;成熟度过高,在收获与运输过程中极易受到损伤或遭受微生物侵染,导致果实腐烂而失去商品价值4。已有通过 LED 灯照射来处理未成 收稿日期:2013-05-14 修订日期:201
6、3-07-21 基金项目:863 计划(2011AA100804);科技部外援项目(I20130009)作者简介:葛 枝(1989),女,研究方向:果蔬杀菌保鲜新技术。杭州 浙江大学生物系统工程与食品科学学院,310058。Email: 通信作者:刘东红,女,教授,主要从事食品加工新技术,食品安全检测和食品质量控制领域的研究。杭州 浙江大学生物系统工程与食品科学学院,310058。Email: 熟的草莓的报道,研究者发现 LED 灯照射有助于草莓的后熟,提高相关品质指标的含量5。这表明,采用一定的手段处理商熟期的草莓,促进其在贮藏中逐渐后熟,实现耐贮藏与高品质的结合,具有一定可行性。近年来,超
7、声波和弱酸性电位水(SAEW)在果蔬防腐保鲜中的应用引起了研究人员的极大兴趣。Cao 等6-7和 Alexandre 等8研究了超声处理在草莓保鲜中的作用,他们都发现超声波处理在杀灭微生物、提高其储藏期品质方面表现出了一定的潜力。同时,弱酸性电位水在果蔬表面除菌上的研究逐渐开展起来,已有研究证实弱酸性电位水对西洋芹和生菜9、番茄10、平菇11表面的微生物有较好的杀灭效果。现有研究主要着眼于超声波和 SAEW在采后果蔬表面除菌方面的作用,同时二者对果蔬储藏期品质的影响也逐渐受到了关注。然而,很少有关于超声和 SAEW 对未完全成熟的果蔬采后生理代谢活动的报道。本文以商熟期草莓为原料,研究了超声波
8、和SAEW 单独或者结合处理时,对草莓储藏中表面自然污染的微生物、呼吸速率以及相关品质参数的影响,以探究超声波、SAEW 是否能提高未成熟的草莓的品质。农业工程学报 2013 年 266 1 材料与方法 1.1 样品准备 七成熟的(表面 2/3 着色)“奶油”草莓采于浙江杭州的草莓基地,并于 2 h 内运回实验室。剔除损伤的果实,挑选成熟度、大小、色泽一致的草莓,随机分成 4 组(每组约 280 个草莓),摆放于托盘中备用(草莓间相互无挤压)。1.2 弱酸性电位水的制备 用弱酸性电位水生成器(北京洲际环境科学与技术有限公司,中国)电解质量分数为 5%的氯化钠溶液,制备得到 SAEW。用 pH-
9、ORP 测定仪(PB-10,赛多利斯,美国)测定 SAEW 的 pH 值和氧化还原电位(oxidization reduction potential,ORP),用手持有效氯测定仪(百灵达有限公司,英国)测定其有效氯浓度(available chlorine concentration,ACC)。本试验所用 SAEW 各项指标分别为 pH 值:6.30.2,ACC:362 mg/L,ORP:8670.54 mv。1.3 样品处理 以未经处理的草莓为对照,分别用超声波恒温清洗机(宁波新芝生物科技股份有限公司,中国)(频率 40 kHz,功率 240 W)、SAEW 和二者结合处理样品 10 mi
10、n 后晾干。将 4 组草莓分别无挤压地摆放在托盘中,于 4储藏 14 d,在设定时间取样测定相关指标。每个处理做 3 个平行。1.4 微生物计数 取 35 g 样品(约 3 个草莓)与 315 mL 无菌生理盐水在无菌均质袋中混合,用拍打式均质机(iMix,法国)均质 2 min,参照国家标准进行试验操作12-13。分别用琼脂培养基(plate count agar,PCA),和马铃薯葡萄糖琼脂培养基(potato dextrose agar,PDA)进行菌落总数、霉菌和酵母计数。1.5 呼吸速率的测定 将 7 个草莓(约 0.10 kg)称量并记录其质量 M后,置于 500 mL 的罐头瓶中
11、,将瓶口密封后,于20的黑暗环境中静置 1 h 后,用气体分析仪(PBI Dansensor,丹麦)测定锥形瓶中二氧化碳的浓度(C),最后用排水法测定锥形瓶中空气的体积(V)。呼吸速率(以 CO2排放量计)计算公式如下:呼吸速率(mg/(kgh)=1.96VC/(M1h)式中,1.96 为二氧化碳的密度,mg/mL;V 为罐头瓶中空气的体积,mL;C 为二氧化碳的体积分数,%;M 为测定时所用草莓的质量,kg。1.6 品质参数的测定 用 Brookfield 质构仪(CT3 型,美国)测定草莓的硬度,每个平行均以 10 个样品硬度的平均值作为其硬度值。取 0.15 kg 草莓(约 10 个)于
12、打浆机(美的,中国)中匀浆,用该浆液测定可溶性固形物(total soluble solids,TSS)、可滴定酸(total titratable acidity,TA)以及花青素含量。TSS 用ATAGO 袖珍数字式白利度折光仪(东京,日本)测定;借助自动滴定仪(万通 916 型 Ti-Touch 系列,瑞士),用 0.1 mol/L 的 NaOH 测定可滴定酸的含量;采用单一 pH 法,用 UV-2250 型分光光度计(岛津,日本)比色测定花青素的含量14。采用高效液相色谱法测定样维生素 C(vitamin C,VC)的含量15。1.7 数据处理 每个试验重复 3 次,试验所得数据,采用
13、 SPSS v18 软件进行单因素方差分析,所有显著性分析均在 P0.05 水平。2 结果与分析 2.1 不同处理对草莓表面微生物数目的影响 如图 1a、b 所示,超声波、SAEW 以及超声结合 SAEW 处理 10 min 分别使草莓表面初始菌落总数显著降低了 0.52、1.07 和 1.29 lgCFU/g,霉菌和酵母总数显著降低了 0.30、0.93 和 1.18 lgCFU/g(P0.05);随着贮藏时间的延长,4 组样品表面微生物基本呈缓慢增长的趋势,但处理组表面微生物数目始终显著低于对照组(P0.05);在第 14 天时,对照组、超声处理组、SAEW 处理组及二者结合处理组表面菌落
14、总数分别为:4.04、3.43、2.75、2.77 lgCFU/g;霉菌和酵母总数为:4.55、4.23、3.53、3.49 lgCFU/g。结果表明,超声波、SAEW 均能降低草莓表面初始微生物数目,且二者结合有一定的增效效果。超声波能提高电位水的杀菌效果在张弥左等16及Forghani 等17的研究中也有所发现。同时,本研究也发现,在储藏中,处理组表面微生物始终处于较低水平;而从第 2 天开始 SAEW 处理与二者结合处理组表面微生物数目无显著性差异(P0.05),随着时间延长二者逐渐趋于一致。这表明,超声波、SAEW 均能杀灭草莓表面微生物,二者结合在抑制草莓储藏中微生物增长方面无增效作
15、用。2.2 不同处理对草莓呼吸速率的影响 采后的果蔬仍在进行生命活动,其中最重要的是呼吸作用。如图 2 所示,超声波、SAEW 或者二者结合处理 10 min 分别使样品的呼吸速率显著提高了 1.38、0.98、1.64 mg/(kgh)(P0.05)。超声波、SAEW 处理后,草莓初始的呼吸速率增大,可能是由于把样品放入和拿出清洗液的过程中,人为移动对草莓产生了一定的机械刺激,从而引起了样第 17 期 葛 枝等:超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质 267 品的呼吸加快;同时超声波在液体中会机械效应,也解释了为什么在处理初期超声处理组呼吸速率比 SAEW 浸泡组更快;而超声和 S
16、AEW 结合处理致使样品呼吸加快的幅度最大。放置 2 d 后,处理组的呼吸速率逐渐下降,与对照组呼吸速率接近。a.菌落总数 a.Total bacteria b.霉菌和酵母 b.Mold and yeast 图 1 不同处理的草莓贮藏期间微生物数量的变化 Fig.1 Changes in microbial loads on strawberry under different treatments during storage 在贮藏过程中,处理组与对照组的呼吸变化趋势有所不同。对照组呼吸速率整体变化比较平稳,其间有小幅波动。从第 2 天到第 11 天,处理组呼吸速率基本呈上升趋势,在第 1
17、1 天达到一个呼吸高峰后开始下降。其中,超声处理组呼吸峰值明显低于电位水处理组及二者结合处理组。该研究结果表明,超声波和电位水处理均加快了草莓的呼吸速率,且电位水作用效果更显著。草莓是非呼吸跃变型水果,采后无明显后熟进程,故适宜在成熟期采收。而本研究选取的是成熟度较低的草莓,经超声 波和电位水处理后呼吸加快,改变了商熟期草莓的呼吸特性,使其产生了类似呼吸跃变型水果的特点,表现出了一定的后熟的特征。图 2 不同处理的草莓贮藏期间呼吸速率的变化 Fig.2 Changes of respiration rate of strawberry under different treatments du
18、ring storage 其他学者也探究了不同处理手段在草莓保鲜中的应用潜力。Perdones18等研究了壳聚糖柠檬精油涂膜对草莓贮藏中品质的影响,他们也发现,未经处理的草莓在贮藏中呼吸速率基本不变,这与本文的研究结果一致。Aday 等19等探究了超声波在延长草莓货架期中的应用前景,结果表明:超声波结合气调保藏能降低草莓的呼吸速率。同时,也有研究发现:草莓在贮藏中呼吸速率呈下降趋势,且电位水处理能起到降低其呼吸速率的效果20。以上2 个关于超声波和电位水对草莓呼吸速率的影响与本试验所得结论不同,可能是由选取的样品成熟度不同及储藏条件的差异引起。2.3 不同处理对草莓品质参数的影响 2.3.1
19、不同处理对草莓硬度的影响 草莓贮藏中硬度变化见图 3a。随着贮藏时间的延长,草莓的硬度大致呈逐渐降低的趋势,超声处理组的硬度始终比其他 3 组高,而经 SAEW 处理的草莓硬度则与对照无显著性差异(P0.05)。试验结果表明:超声波处理能延缓草莓贮藏中硬度的下降,SAEW 则对其硬度无影响。超声处理有助于草莓硬度的保持在 Cao5等的研究中也被发现,他们推测这可能是因为超声波降低了多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)和果胶甲酯酶(pectin methylesterase,PME)的活性,从而抑制果胶的降解。同时,我们还能发现,超声处理的草莓与超声结合 SAEW 处理组
20、硬度无显著性差异(P0.05)。这说明,SAEW 与超声结合时,并不能对超声抑制草莓硬度下降的作用产生增效。农业工程学报 2013 年 268 图 3 不同处理的草莓贮藏期间品质参数的变化 Fig.3 Changes of quality parameters of strawberry under different treatments during storage 2.3.2 不同处理对草莓可溶性固形物、VC 及花青素含量的影响 可溶性固形物、VC、花青素含量是决定草莓果实风味和营养价值的重要成分,其含量高低直接影响着草莓的品质。由图 3b 可知,草莓储藏前可溶性固形物含量为 10.93
21、%;对照组在贮藏中可溶性固形物含量比较稳定,大体呈现下降的趋势,并伴有轻微波动,处理组大致表现为先下降、后上升;第 14 天对照组、超声处理组、SAEW 处理组、结合处理组质量分数分别为:11.10%、11.43%、12.01%、11.87%。如图 3c 所示,在前 6 天 4 组样品的 VC 含量基本无显著性差异(P0.05);第 8 天开始对照组 VC 含量维持在相对稳定的水平,而处理组则呈现出先上升后下降的趋势;第 14 天,对照、超声处理组、SAEW处理组、结合处理组 VC 质量分数分别为:66.69、73.67、71.16、73.72 mg/100g。草莓花青素含量的变化见图3d。4
22、 组样品花青素含量大致呈现出逐渐上升的趋势。在第 14 天,超声处理和结合处理组花青素含量约比对照高 19.2%;经 SAEW 处理的样品比对照高 4.8%,但是二者差异并不显著(P0.05)。由以上试验结果可知:对照组商熟期的草莓在贮藏中可溶性固形物和 VC 含量变化很小,花青素含量略微提高,没有一个逐渐后熟、品质提高的过程;而经超声波、SAEW 或者二者结合处理后的草莓,在贮藏后期可溶性固形物、VC 和花青素含量均有所提高,表现出后熟、品质提高的特点。这说明,超声波、SAEW 会对草莓产生一定的刺激,调节其采后生理活动,促进未成熟草莓的后熟,从而提高其采后营养价值和食用品质。这与 Kim
23、等5的研究结果相似。他们用发光二极管(LED 灯)照射商熟期的草莓,研究发现,草莓在储藏中可溶性固形物、VC、花青素含量均在上升,且经 LED 照射过的样品上升幅度更大,从而指出 LED 照射能提高未成熟草莓采后后熟过程中的品质。分析试验结果还可以发现,超声波处理能更显著的提高样品的 VC 和花青素含量,而 SAEW 处理则在提高草莓可溶性固形物含量方面表现更好;而经二者结合处理草莓品质并不比经超声或 SAEW 单独处理的样第 17 期 葛 枝等:超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质 269 品好。该结果表明,超声波和 SAEW 在促进草莓可溶性固形物、VC、花青素含量上升方面的表
24、现并不不同,二者结合无增效作用。2.3.3 不同处理对草莓可滴定酸含量的影响 可滴定酸也是影响草莓口感和品质的关键性因素。从图 3e 可以看出:草莓贮藏中可定酸质量分数基本维持在 5.2%左右,且不同处理间始终无显著性差异(P0.05)。因此,可以得出,该试验所用草莓可滴定酸含量变化不大,且超声或 SAEW 处理对其无显著性影响。3 讨 论 草莓组织娇嫩,若成熟度过高,在收获与运输过程中易受到损伤或遭受微生物侵染,导致果实腐烂而失去商品价值。一般情况下,草莓采收后放置l2 d 即失去光泽,果面收缩,质量下降,从而失去商业价值21。Hashmi 等22研究表明,完熟期采摘的草莓,在 5贮藏 14
25、 d,腐烂率达到 50%以上。本试验所用草莓为七成熟,对照组样品在 4贮藏14 d,基本未出现腐烂现象。因此,可以推断,成熟度较低时采收能有效提高其贮藏稳定性。研究还发现,商熟期的草莓不经任何处理时,在贮藏过程呼吸速率变化不大,有关品质参数也无明显改善,表现出非呼吸跃变型水果的典型特征。而超声波、SAEW 均加快了商熟期草莓的呼吸速率,使其出现了一个呼吸高峰;二者还显著提高了样品贮藏中的可溶性固形物、VC 及花青素的含量,促使样品出现了一个后熟的过程。然而值得注意的是,尽管试验采摘的七成熟的草莓口感、风味已能满足食用要求,且经过处理、贮藏中品质也有所提高,但其与自然成熟的草莓各指标的含量仍可能
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