勻強高壓靜電場對采后綠蘆筍嫩莖貯藏品質的影響研究

陳立才，陳 慶，黃 芳，黃俊寶，舒時富，曾一凡

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)工程研究所/農(nóng)業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，江西南昌330200；2.重慶文理學院，重慶永川402160；3.南昌縣農(nóng)技推廣中心，江西南昌330200；4.江西農(nóng)業(yè)大學工學院，江西南昌330045)

綠蘆筍(AsparagusofficinalisL.)嫩莖具有營養(yǎng)價值高，不易貯藏等特點。綠蘆筍采后呼吸強度極高，葉綠素易降解，造成粗纖維和失重增加、營養(yǎng)成分含量降低，在運輸和貯藏期間容易衰老，食用品質下降快，細菌性軟腐病發(fā)病率也比較高，造成我國綠蘆筍產(chǎn)業(yè)的國際競爭力還處于較低水平[1]。

國內(nèi)外綠蘆筍嫩莖貯藏主要采用低溫冷藏[2-3]、氣調貯藏[4-5]、輻射處理[6]、化學試劑[7-9]及其他保鮮方法[10-12]。這些方法都可不同程度地延緩采后綠蘆筍嫩莖的品質劣變，但也存在一些不足之處。低溫冷藏成本高，冷凍后提高復水性的工藝要求較復雜[13]；氣調貯藏易導致袋內(nèi)氣體濃度偏低或偏高及積累乙醛、乙醇等異味物質，促進厭氧致病菌的生長繁殖[14]；化學保鮮技術易造成食品嚴重的安全隱患[15]。勻強高壓靜電場(Uniform High Voltage Electrostatic Field，UHVEF)果蔬保鮮技術是近些年發(fā)展起來的一項新的農(nóng)業(yè)技術。大量研究表明，經(jīng)過勻強高壓靜電場處理的果蔬，其色澤保持佳，營養(yǎng)物質含量也貯存良好，果蔬貯藏期被延長，可以實現(xiàn)保鮮[16]。許多研究者在此基礎上開展了勻強高壓靜電場貯藏保鮮果蔬的研究，包括典型的呼吸躍變型(番茄、蘋果)[17-21]及非呼吸躍變型(黃瓜、青椒)[22-26]等，而利用勻強高壓靜電場進行綠蘆筍保鮮的研究還鮮有報道。本研究通過利用高壓靜電場處理采后的綠蘆筍嫩莖，研究勻強高壓靜電場處理對采后鮮綠蘆筍嫩莖生理特性的影響，旨在探討出蘆筍的保鮮實用技術，為提高鮮綠蘆筍的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為江西省宇田蘆筍種植基地提供的“井岡701”蘆筍，該品種為由江西省農(nóng)業(yè)科學院生物工程中心蘆筍研究課題組選育的、我國第一個具有完全自主知識產(chǎn)權的無性系雜交F1代蘆筍新品種，幼株期180 d左右，生長期270 d左右，綜合性狀植株高大、直立，平均株高約為210 cm，筍頭鱗片緊密，不易開散，平均第一分枝高度約52 cm，嫩莖粗細中等，大小整齊，平均莖粗約1.5 cm，嫩莖粗細中等，是白、綠蘆筍兼用品種。試驗當天采收，并用保鮮袋及時包裝帶回實驗室，挑選生長整齊、粗細均勻、大小一致，筍尖麟片緊密，無彎曲畸形，無病蟲害，無繡斑和機械傷、割成長約20～22 cm，直徑1.0～1.5 cm的蘆筍莖段，并記錄釆收和處理的時間、溫度、天氣條件等。

1.2 試驗裝置結構

勻強高壓靜電場果蔬處理儀為課題組自行研制，處理裝置由高壓發(fā)生器和處理室組成。高壓靜電場由220 V的交流電源經(jīng)過GF-2B型高壓靜電發(fā)生器轉化后獲得，該電源可以在0～150 kV內(nèi)連續(xù)調節(jié)，輸出電流小于1mA，儀器使用安全可靠，過載能力強。處理室為立方體，包括2塊平行的面積相同的銅質電極板、托架、絕緣板、放電棒及框架組成。2銅質電極板各有一個接線柱，分別與電源的正負極相聯(lián)，負極作接地處理，電極板中間用絕緣有機玻璃棒通過十字槽盤頭螺釘固定。2銅質電極板中間安放托架來放試驗材料(綠蘆筍嫩莖)。整個處理室用鋼板底架支撐，屏蔽罩材料為絕緣有機玻璃，用絕緣有機玻璃棒聯(lián)接，構成處理采后綠蘆筍嫩莖的電場空間。

1.3 試驗設計

該試驗設勻強高壓靜電場強(E)和處理時間(T)2個因素。場強設E1=200 kV/m和E2=250 kV/m 2個處理，每間隔2 d測試1次，連續(xù)測定15 d。按照各項指標測試方法，測量采后綠蘆筍嫩莖的失重率、呼吸強度、可溶性糖含量和過氧化物酶活性4項指標，每次抽樣3根，取平均值為當天取樣的各指標結果數(shù)據(jù)，試驗設3次重復，試驗設未經(jīng)UHVEF處理的樣品為對照組(CK)。試驗前隨機抽取等數(shù)量樣本進行上述4項指標測定，將測定結果作為試驗定位起點數(shù)據(jù)。

1.4 測定指標及方法

(1)采后綠蘆筍嫩莖的失重率測定。采用稱量法，用原始質量減去每次稱得的質量，用兩者之差與原始質量相除即得失重率，計算公式如下：

(1)

式(1)中：W1—樣品原始質量；W2—樣品貯期測定的質量。

(2)采后綠蘆筍嫩莖的呼吸強度測定。采用儀器“3051H型果蔬呼吸測定儀”測定。計算公式為：

(2)

式(2)中：C1—起始CO2濃度，μmol/mol

C2—5 min后CO2濃度，μmol/mol

m—測定用綠蘆筍嫩莖的質量，g

(3)采后綠蘆筍嫩莖的可溶性糖含量測定。采用測定儀器“日本Atago PAL-1手持糖度計”直接測定。將蘆筍嫩莖研磨的漿汁直接滴入糖度計中進行讀數(shù)記錄，記錄值即為糖度含量。

(4)過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法[27]進行。

1.5 試驗數(shù)據(jù)分析方法

試驗采用Excel 2007軟件對試驗數(shù)據(jù)進行整理和繪圖，SPSS22.0進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 UHVEF處理對采后綠蘆筍嫩莖失重率變化的影響

將CK和經(jīng)場強E1、E2的高壓靜電場處理的綠蘆筍嫩莖，在15 d內(nèi)的失重率變化進行比較，由圖1可以看出，隨著試驗時間延長，綠蘆筍嫩莖含水量不斷減少，失重率呈明顯上升趨勢，且CK水分減少較快，其失重率一直高于經(jīng)高壓靜電場處理組，而經(jīng)E1、E2處理的失重率增長速度顯著緩慢于CK，在前3 d，經(jīng)E1和E2處理樣品與對照組相似，失重率分別為1.69%和1.57%，CK為2.33%。從第4天后，經(jīng)高壓靜電場處理的樣品效果出現(xiàn)明顯差異，且E2優(yōu)于E1。說明經(jīng)適當場強的UHVEF處理可減緩采后綠蘆筍嫩莖貯藏的失重率，這可能與抑制采后綠蘆筍嫩莖的蒸騰和呼吸作用有關。

2.2 UHVEF處理對采后綠蘆筍嫩莖呼吸強度變化的影響

圖2為UHVEF對采后綠蘆筍嫩莖呼吸強度變化的影響。由圖2可知，采后綠蘆筍嫩莖屬于呼吸躍變型蔬菜，CK的采后綠蘆筍嫩莖在試驗的第5天發(fā)生了呼吸躍變，呼吸強度最大峰值為155.34 mg/(kg·h)，隨后開始下降。而經(jīng)過UHVEF處理后的采后綠蘆筍嫩莖，其呼吸強度均明顯呈現(xiàn)比CK弱的趨勢，呼吸躍變時間推遲了4 d，到達峰值時間推遲了9 d，呼吸強度最大峰值為148.86 mg/(kg·h)。由此可見，UHVEF處理改變了采后綠蘆筍嫩莖的呼吸強度變化趨勢，呼吸強度的降低表明UHVEF處理有利于延緩綠蘆筍的生理代謝，且處理場強越大，抑制的效果越好。UHVEF處理的綠蘆筍在貯藏后期呼吸強度降低的原因可能是勻強高壓靜電造成了綠蘆筍嫩莖的細胞膜物理損傷，以及改變了呼吸鏈相關酶的生理功能，進而影響了呼吸代謝[28]。

圖1 不同UHVEF處理對采后綠蘆筍失重率影響Fig.1 Effects of the different UHVEF treatment on weight loss of post-harvest green asparagus

圖2 不同UHVEF處理對采后綠蘆筍呼吸強度影響Fig.2 Effects of the different UHVEF treatment on respiratory intensity of post-harvest green asparagus

2.3 UHVEF對采后綠蘆筍嫩莖可溶性糖含量變化的影響

可溶性糖是采后綠蘆筍嫩莖的重要營養(yǎng)成分，是采后綠蘆筍嫩莖的呼吸底物。由圖3可知，隨著采后貯藏時間的延長，CK的采后綠蘆筍嫩莖可溶性糖量逐漸上升，說明采后綠蘆筍嫩莖存在后熟過程，從第5天后開始急劇下降。而經(jīng)UHVEF處理后的采后綠蘆筍嫩莖，其可溶性含糖量存在先上升后下降趨勢，后熟過程推遲2～4 d，可溶性糖含量超過了CK組，對中后期的可溶性糖含量的保持也有較好的效果，下降速率明顯平緩。說明UHVEF可以影響采后綠蘆筍嫩莖的可溶性糖含量的變化，抑制采后綠蘆筍嫩莖的后熟過程，處理場強越大，抑制的效果越好。

2.4 UHVEF對采后綠蘆筍嫩莖POD酶活性變化的影響

過氧化物酶是果蔬體內(nèi)普遍存在的一種重要氧化還原酶，與果蔬的許多生理過程和生化代謝過程有密切關系，在受到外界刺激、貯藏環(huán)境變化等作用時，會不斷發(fā)生變化做出應答反應。圖4為UHVEF處理對采后綠蘆筍嫩莖POD酶活性的影響。由圖4可知，采后綠蘆筍嫩莖的POD酶活性隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先上升又下降的趨勢。經(jīng)UHVEF處理的采后綠蘆筍嫩莖POD酶活性會受到明顯抑制，其活性一直低于CK，前7 d受抑制明顯，活性達到峰值點推遲了2 d，且E2優(yōu)于E1。而在第7天后，POD酶活性突變，活性提高，但整體要優(yōu)于CK。說明適合的UHVEF會抑制采后綠蘆筍嫩莖POD酶活性，但后期POD酶活性的突變，未能確定是否與UHVEF處理有關。

圖3 不同UHVEF處理對采后綠蘆筍可溶性糖量影響Fig.3 Effects of the different UHVEF treatment on soluble sugar of post-harvest green asparagus

圖4 不同UHVEF處理對采后綠蘆筍POD酶活性影響Fig .4 Effects of the different UHVEF treatment on POD activity of post-harvest green asparagus

2.5 UHVEF對各指標影響的顯著性分析

表1是UHVEF處理對采后綠蘆筍失重率、呼吸強度、可溶性糖含量和POD酶活性4個指標影響的顯著性分析。統(tǒng)計分析表明，UHVEF處理對這個4個指標的影響均差異顯著。從表1可明顯看出，失重率除第3天經(jīng)E1和E2處理差異不顯著外，其余天數(shù)的變化均差異顯著，且均較CK差異達到顯著水平；呼吸強度除第1天經(jīng)E1和E2處理差異不顯著外，其余天數(shù)變化均差異顯著，且均較CK差異達到顯著水平；可溶性糖含量經(jīng)E1和E2處理后，呈現(xiàn)明顯優(yōu)于CK的趨勢，且差異性顯著；POD酶活性經(jīng)E1和E2處理后較CK呈現(xiàn)顯著性差異，但E1和E2處理之間差異不顯著。

表1 UHVEF處理對采后綠蘆筍各指標影響的顯著性分析

表中數(shù)據(jù)是平均值±標準誤，數(shù)據(jù)標有相同字母表示差異不顯著(P<0.05,Duncan’s檢測)

The data are mean±SD in the table,Bars with the same letters are not significantly different (P<0.05,Duncan’s test)

3 討論與結論

綠蘆筍采后依然會進行一系列的生理生化活動，新鮮綠蘆筍嫩莖含水量約90%，組織幼嫩，表皮組織不發(fā)達，呼吸作用極強，其失重主要是因為呼吸消耗和蒸騰失水[29]。在本試驗中，采后綠蘆筍的失重率隨貯藏時間延長呈明顯上升的趨勢，處理組的效果顯著優(yōu)于對照組，且經(jīng)250 kV/m處理的效果更好。由此可見，適宜的勻強高壓靜電場可以減緩采后綠蘆筍失重率。呼吸強度是反映采后綠蘆筍新陳代謝的重要指標。綠蘆筍采后若呼吸作用強烈，在諸多因素的影響下，營養(yǎng)物質大量消耗，易產(chǎn)生黃化、老化、彎曲、失重、木質化、腐爛等問題[1]。本研究發(fā)現(xiàn)，由于采后綠蘆筍具有后熟現(xiàn)象，在處理前期，呼吸強度呈增長趨勢，且在采后第5天發(fā)生明顯的呼吸躍變，處理組的效果顯著優(yōu)于對照組，且經(jīng)250 kV/m處理的效果更好。經(jīng)勻強高壓靜電場處理后，呼吸強度下降，呼吸躍變時間推遲，顯著抑制了綠蘆筍的呼吸作用和后熟過程，對采后綠蘆筍貯藏保鮮效果明顯?？扇苄蕴鞘蔷G蘆筍的品質的重要指標，通常隨著貯藏時間的延長，綠蘆筍自身進行生理代謝活動會消耗營養(yǎng)物質，引起品質劣化[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)勻強高壓靜電場處理后可溶性糖含量變化差異顯著，與對呼吸強度的影響規(guī)律類似，貯藏中后期處理組的可溶性糖含量均高于對照組，含量的保持也有較好的效果，含量下降緩慢，其中經(jīng)250 kV/m處理效果明顯。降低果蔬呼吸強度是延長果蔬采后貯藏期的有效手段之一，此過程又與細胞膜滲透率和呼吸鏈相關的酶活性有關[31]。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)勻強高壓靜電場處理的采后綠蘆筍嫩莖POD酶活性會受到明顯抑制，其活性顯著低于對照組，且到達酶活性峰值的時間推遲。說明勻強高壓靜電場處理可以通過影響內(nèi)部酶活性降低其呼吸作用，從而實現(xiàn)保鮮貯藏。

綜上所述，采用適當?shù)膭驈姼邏红o電場對采后綠蘆筍嫩莖處理，具有良好的保鮮效果，各項生理指標均表現(xiàn)出抑制性，場強越大，抑制效果越明顯。失重率增長速度明顯減緩；呼吸強度明顯減弱，呼吸躍變時間推遲了4 d，到達峰值的時間推遲了9 d；可溶性含糖量存在先上升后下降趨勢，后熟過程推遲2～4 d，后期保持效果好，下降速率平緩；POD酶活性呈現(xiàn)先上升又下降的趨勢，到達活性峰值點推遲了2 d，可以實現(xiàn)對采后綠蘆筍嫩莖保鮮，這與前人在利用勻強高壓靜電場在果蔬保鮮的研究效果類似[17-26]。本研究還發(fā)現(xiàn)，勻強高壓靜電場處理對綠蘆筍中POD酶的活性具有明顯影響，但仍需對內(nèi)部相關的更多酶活性等生理特性指標開展系統(tǒng)研究和測定，從而確定不同勻強高壓靜電場處理對采后綠蘆筍嫩莖品質和生理生化指標的變化規(guī)律。研究結果表明，采用適當勻強高壓靜電場處理可明顯地延長采后綠蘆筍嫩莖保鮮期，為今后勻強高壓靜電場對采后綠蘆筍嫩莖貯藏保鮮的深入研究，具有重要的參考作用。