模擬運輸時間對芒果低溫貯藏過程中生理與品質(zhì)的影響

衛(wèi)賽超， 謝 晶,2,3,

(1.上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院， 上海 201306； 2.上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評價專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海 201306；3.上海海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心， 上海 201306)

芒果口感酸甜細膩、營養(yǎng)價值高，具有抗氧化、護目、增強免疫力等作用[1]，深受人們的喜愛。但芒果作為呼吸躍變型熱帶水果，一旦達到呼吸高峰其品質(zhì)便急劇下降，再加上物流輸送過程的影響，芒果并不易保存。芒果采后保鮮技術(shù)主要有輻照、低溫、氣調(diào)等物理保鮮，以及化學(xué)保鮮、抗菌涂膜保鮮等[2-6]。此外，芒果作為南方的熱帶水果，其貿(mào)易分銷往往需要經(jīng)過長距離的運送，運輸過程的振動勢必會造成芒果之間的碰撞、摩擦和擠壓，甚至造成果實的物理損傷，進而影響運輸后芒果的貨架期。

實驗室研究運輸振動對水果的影響多采用模擬運輸振動裝置，便于定量、準(zhǔn)確衡量振動對水果的損傷。Wei等[7]搭建了由模擬振動臺與數(shù)字控制器和功率放大器組成的振動系統(tǒng)，實驗結(jié)果表明振動會加劇獼猴桃的水分散失，造成果實萎縮。Karimi等[8]利用模擬運輸振動臺研究了不同振動參數(shù)對橄欖的影響，結(jié)果顯示振動造成了橄欖果果皮瘀傷，影響因素有振動頻率、加速度和振動時間。運輸過程對水果造成損傷的原因主要是垂直方向的低頻振動[9-10]，使水果組織細胞破裂，產(chǎn)生瘀傷組織，加速果實失水腐敗。同時，振動使水果產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，能顯著增強水果的呼吸作用[11]，使其在貯藏期間品質(zhì)下降更快。故研究運輸振動對芒果后期貯藏過程中品質(zhì)和生理變化的影響，有利于后續(xù)研發(fā)有效的措施減少芒果運輸過程的振動損傷，從而保障芒果品質(zhì)，提高經(jīng)濟效益。

本實驗以越南青芒為實驗對象，固定模擬運輸振動實驗臺轉(zhuǎn)速，對芒果分別進行不同時長的模擬運輸振動實驗并在較低溫度貯藏，研究振動對運輸后芒果的生理與品質(zhì)的影響，以期為開發(fā)減少芒果運輸損害的有效方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

越南青芒，上海市浦東新區(qū)古棕路農(nóng)工商超市，挑選成熟度相近、大小均一、無病斑及物理損傷的越南產(chǎn)青芒作為實驗材料。無水乙醇、半乳糖醛酸、2,6-二氯靛酚鈉標(biāo)準(zhǔn)品，生工生物工程(上海)股份有限公司；氫氧化鈉、二水合草酸、碳酸氫鈉、酚酞、咔唑，均為分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司；氯化鋇·二水、抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；植物果膠酯酶酶聯(lián)免疫分析試劑盒、植物多聚半乳糖醛酸酶酶聯(lián)免疫分析試劑盒，上海泛柯實業(yè)有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

LX- 100VTR型模擬運輸振動臺，上海魯軒儀器設(shè)備廠；核磁共振成像分析儀，蘇州紐邁電子科技有限公司；H1850R型高速冷凍離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司；85- 2A型雙數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，金壇市城東新瑞儀器廠；組織搗碎機，武進區(qū)湖塘江儀儀器廠。

1.3 實驗方法

1.3.1樣品處理與振動條件設(shè)置

將實驗芒果逐一擦去表面污垢及果蒂附近汁液，用減震塑料網(wǎng)套包裹后放入泡沫箱。每箱隨機放入12個芒果，采用實際銷售運輸方式擺放(如圖1)。將所有芒果分為3組，每組72個芒果，組內(nèi)設(shè)置模擬運輸組(簡稱振動組)與對照組(無運輸振動經(jīng)歷)各36個芒果，做好標(biāo)記。

圖1 實驗樣品擺放示例Fig.1 Example of experiment placement

將標(biāo)記好的3組實驗芒果隨機置于模擬運輸振動臺上，臺面單層放置。模擬運輸振動臺符合國際安全運輸協(xié)會(International Safe Transit Association，ISTA)及美國材料與試驗協(xié)會(American Society for Testing and Materials，ASTM)運輸標(biāo)準(zhǔn)，最大振幅25.4 mm，往復(fù)式振動，實驗轉(zhuǎn)速設(shè)定為180 r/min，其垂直方向產(chǎn)生的頻率為3 Hz。3組芒果中振動組(12 V、24 V、36 V)分別模擬運輸12、24、36 h，相當(dāng)于中型載重汽車在次高級路面行駛390、780、1 170 km，對照組(12C、24C、36C)靜置相應(yīng)時間。模擬運輸及貯藏均在冷庫中進行，冷庫設(shè)定溫度13 ℃，以各組振動結(jié)束時記為第0天，之后每4 d抽樣一次，每個實驗組各抽取6個芒果。

1.3.2失重率測定

(1)

(2)

式(1)、式(2)中：M0，芒果初始質(zhì)量，kg；M，不同振動時長貯藏后芒果的質(zhì)量，kg；N，取樣芒果總數(shù)，6。

1.3.3呼吸強度測定

根據(jù)范方方[13]的方法加以改進，將單個芒果放入密閉容器中，下部放置0.2 mol/L氫氧化鈉40 mL，設(shè)置對照組。靜置0.5 h后取出NaOH溶液，將其快速全部移入錐形瓶中并加入過量飽和BaCl2溶液。用0.1 mol/L草酸溶液滴定過量NaOH并記錄草酸用量，根據(jù)式(3)計算芒果的呼吸強度。每組取樣平行操作3次，取平均值。

(3)

式(3)中：呼吸強度，CO2mg/(kg·h)；V1，對照組所消耗的草酸體積，mL；V2，實驗組所消耗的草酸體積，mL；c，滴定所用草酸的濃度，mol/L；22，二氧化碳的摩爾質(zhì)量，g/mol；M，對應(yīng)密閉容器內(nèi)芒果的質(zhì)量，kg；0.5，靜置所用的時間，h。

1.3.4低場核磁共振成像與水分測定

采用低場核磁共振成像技術(shù)(magnetic resonance imaging，MRI)來表征芒果水分含量以及分布[14-15]。取芒果中部果肉，切成約3 cm×3 cm×0.7 cm果肉塊，用核磁共振成像分析儀進行水分分布測定，單樣品檢測。相關(guān)參數(shù)設(shè)定：狹縫寬度4 mm，重復(fù)時間為500 ms，回波時間為20 ms，重復(fù)累加次數(shù)為4次，read size 和phase size分別為256、192，掃描結(jié)果保存dinoise為80，enhance為70。掃描結(jié)果用紐邁核磁共振圖像處理軟件進行偽彩處理。

芒果果肉水分含量測定參數(shù)：磁體探頭使用MesoMR23-060H-I-70 mm，選擇Q-CPMG序列，采樣頻率為200 kHz，重復(fù)采樣等待時間為5 000 ms，累加次數(shù)8次，P1為19 μs，P2為37 μs，回波時間為0.45 ms，回波個數(shù)為18 000。

1.3.5可滴定酸含量測定

通過酸堿滴定法檢測芒果果肉中可滴定酸的含量[16]，每組滴定平行實驗3次，取平均值。

1.3.6維生素C含量測定

按照GB 5009.86—2016《食品中抗壞血酸的測定》中2,6-二氯靛酚滴定法測定芒果果肉中維生素C的含量[17]。每組滴定平行實驗3次，取平均值。

1.3.7果膠酯酶與多聚半乳糖醛酸酶含量測定

每組取3個芒果，果肉勻漿后稱取0.1 g用于果膠酯酶(pectinmethylesterase，PME)與多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase，PG)含量的檢測。操作步驟按照試劑盒使用說明書進行，反應(yīng)終止后用酶標(biāo)儀在450 nm波長下測定相應(yīng)OD值。根據(jù)所得標(biāo)準(zhǔn)曲線公式計算樣品中PME與PG含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)由Microsoft Excel 2016進行統(tǒng)計分析，并繪圖。使用IBM SPSS Statistics 25.0對所得數(shù)據(jù)進行分析，P<0.05時為顯著差異[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 低場核磁共振圖像與水分含量分析

經(jīng)歷不同振動時長后的芒果在貯藏期間的水分分布如圖2。紅色、黃色和綠色代表自由水分含量的高中低，MRI圖像中芒果果肉對應(yīng)的自由水含量如表1。結(jié)果可以看出，在振動后(第0天)，振動組紅色區(qū)域面積比對照組增多，自由水含量有所上升，說明振動對芒果果肉組織產(chǎn)生了破壞，出現(xiàn)了瘀傷現(xiàn)象[19]。隨著貯藏時間的延長，各組紅色(高自由水含量)區(qū)域均不斷降低，各振動組比對照組減少的幅度更大；與另外兩振動組比較，36 h振動組自由水含量減少最多，失水最嚴重。

圖2 不同振動時長的芒果MRI圖像變化Fig.2 Changes of MRI images of mango with different vibration durations

表1 不同振動時長芒果MRI圖像中自由水含量

結(jié)果表明，運輸振動使芒果果肉產(chǎn)生了不可逆破壞，在貯藏期間，長時間振動使芒果果肉自由水損失加劇。其原因可能是經(jīng)歷運輸振動時間越長，組織細胞受到的破壞越多，細胞內(nèi)自由水外逸的量越大，而且由于果肉組織難以修復(fù)損傷，使得自然蒸發(fā)與生理消耗的水分散失更多。

2.2 呼吸強度變化分析

不同振動組與對照組呼吸強度變化均為先下降后上升再下降的趨勢，見圖3。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是貯藏前期環(huán)境溫度較低，呼吸作用被抑制[20]，故在前8 d呼吸強度先下降，后續(xù)隨著芒果后熟作用，其呼吸強度不斷攀升至最大，此時芒果生理代謝達到貯藏期峰值，加速了芒果的衰老，進而呼吸強度再次降低。在貯藏第16天，24 h振動組呼吸峰值最大，與12 h振動組差異不顯著，但顯著高于36 h振動組。在呼吸強度峰值處，不同模擬運輸時間的振動組與其對照組差異達到顯著水平。

圖3 不同振動時長的芒果呼吸強度變化Fig.3 Changes in mango respiration intensity at different vibration durations

呼吸強度是衡量果蔬呼吸作用強弱的重要指標(biāo)[12]，呼吸作用越強，其自身的消耗越大，越不利于果蔬的保鮮。芒果是呼吸躍變型水果，在采后貯藏階段會有呼吸高峰出現(xiàn)[21]。實驗結(jié)果表明，運輸振動顯著提高了芒果呼吸躍變峰值，增強了芒果后熟的呼吸作用，但在非呼吸峰值的貯藏期間無顯著差異。運輸時間越長對芒果呼吸峰值的影響越大，但36 h振動處理的影響反而最小，其原因可能是振動引起了芒果的應(yīng)激反應(yīng)[22]，造成了細胞通透性、內(nèi)源酶活性等變化，故一定時長的振動可使呼吸作用增強，但更長時間的振動則使芒果細胞結(jié)構(gòu)遭受不可逆的破壞，限制了其生理生化反應(yīng)，使36 h振動組的呼吸峰值反而最低。

2.3 失重率分析

由于水分的持續(xù)蒸發(fā)，芒果采后的水分損耗不斷增加，使其逐漸出現(xiàn)皺縮，造成商品特性的下降。不同振動時長的失重率變化如圖4，隨著貯藏時間的延長，各組失重率均不斷增加，不同貯藏天數(shù)的失重率也有顯著差異，這與Wei等[7]報道的結(jié)果相似。24 h、36 h振動組振動后第0天的失重率顯著高于12 h振動組；貯藏第4天和第8天，36 h振動組顯著高于12 h、24 h振動組。貯藏第12天以后各振動組之間差異不顯著。在芒果達到呼吸高峰后，貯藏第20天各振動組都與對照組有顯著差異。

圖4 不同振動時長的芒果失重率變化Fig.4 Changes of weight loss rate of mango with different vibration durations

果蔬的水分含量一般在85%以上，充足的水分是維持果蔬正常生理狀態(tài)、良好感官特性的重要因素[23-24]。上述結(jié)果表明，運輸振動對芒果失重率的影響主要在貯藏前期，振動時間越長，對芒果失重率的影響越顯著，影響時間也越持久。其主要原因可能是振動不同程度地破壞了芒果的組織結(jié)構(gòu)，使得自然蒸發(fā)量增加[25]，同時芒果生化反應(yīng)持續(xù)進行也增加了水分的消耗，且芒果在貯藏后期呼吸作用明顯增加，消耗了較多糖類、蛋白質(zhì)等，故使得各振動組失重率在貯藏12 d前有顯著差異，且呼吸高峰后顯著高于對照組。

2.4 果膠酯酶含量分析

PME又稱果膠甲酯酶，可作用于果蔬中果膠的甲氧基基團，輔助果膠的降解，從而降低果膠含量，造成果蔬的軟化[26]。貯藏期間PME含量變化如圖5。12 h振動組與12 h對照組整體為下降趨勢，12 h振動組PME含量高于其對照組；24 h與36 h振動組均呈升高后下降趨勢，36 h振動組PME含量在貯藏過程中除第8天外均顯著高于對照組，24 h振動組PME含量在第8、20天顯著高于對照組。對照不同振動時長的結(jié)果來看，24 h振動組在貯藏第0天和第4天時PME含量均顯著低于12 h、36 h振動組，但隨后均顯著高于12 h振動組，在第8、12、20天PME含量高于36 h振動組，于第20天達到顯著差異。

圖5 不同振動時長的芒果果膠酯酶含量變化Fig.5 Changes of pectinmethylesterase content in mango with different vibration durations

結(jié)果表明，運輸振動可顯著增加芒果果肉中PME的含量，隨著振動時間的延長，對PME含量的提升作用愈明顯，但24 h振動組在貯藏末期PME含量最高。其原因可能是振動脅迫芒果產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，對芒果果肉造成了不同程度的破壞，加速其衰老的過程，故使得PME含量增加，造成芒果的成熟軟化，降低其抗病能力和商品特性，與芒果實際貯藏感官變化一致。

2.5 多聚半乳糖醛酸酶含量分析

PG含量變化如圖6。由圖6可知，對照組的PG含量先降低后升高再降低，而振動組在0～4 d里還有PG含量上升的過程。不同振動時長處理后，各振動組PG含量在第0天均顯著低于相應(yīng)的對照組；但在后續(xù)貯藏中，12 h振動組與對照組無顯著差異，24 h與36 h振動組在貯藏前期和末期與其對照組有顯著差異。24 h振動組PG含量在貯藏前期顯著高于12 h、36 h振動組，36 h振動組在第12天、第16天PG含量顯著高于其他振動組。

圖6 不同振動時長的芒果多聚半乳糖醛酸酶含量變化Fig.6 Changes of polygalacturonase content in mango with different vibration durations

PG活性在果實成熟期較高，可導(dǎo)致植物細胞內(nèi)的果膠質(zhì)下降及果實軟化。結(jié)果表明，運輸振動對芒果貯藏前期和末期的PG含量有顯著影響，振動時間的增加，會延長振動對芒果果肉中PG含量影響的作用時間，對PG含量影響也越大。長時間的振動還使得PG含量峰值在貯藏后期提前出現(xiàn)，造成果實軟化加速。出現(xiàn)振動組酶含量先上升的原因可能是振動使得芒果果肉細胞受損，造成胞內(nèi)PG外逸，故相較于對照組有先上升趨勢。隨后因低溫使得芒果生理代謝降低，其含量隨之減少，但隨著芒果成熟度增加，果膠降解速率增大，消耗了更多的PG，使得PG達到含量高峰后下降。

2.6 可滴定酸含量分析

可滴定酸是評判果蔬成熟度以及品質(zhì)狀況的常用指標(biāo)，包含各種有機酸，是果蔬生長代謝的基質(zhì)，更是果蔬風(fēng)味物質(zhì)的重要組成[23]，振動后芒果中可滴定酸含量變化如圖7。由圖7可以看出，各振動組以及對照組的可滴定酸含量在貯藏階段均呈下降趨勢，36 h振動組可滴定酸含量在0～8 d及第16天顯著低于其對照組，24 h振動組在貯藏第8天開始顯著低于對照組，12 h振動組僅在第8天和第16天顯著低于對照組。各振動組可滴定酸含量在第20天顯著高于相應(yīng)的對照組。從不同振動組來看，除了第8天和第12天之外，36 h振動組可滴定酸含量在貯藏期顯著低于12 h與24 h振動組。

圖7 不同振動時長的芒果可滴定酸含量變化Fig.7 Changes in titratable acid content of mango with different vibration durations

振動對芒果可滴定酸含量有顯著影響，振動時間越長，可滴定酸含量降低越多，開始出現(xiàn)顯著差異的時間也越早。其原因可能是振動增加了生化反應(yīng)所需物質(zhì)之間接觸的可能，從而加速了芒果的呼吸作用、糖代謝等，使得可滴定酸含量下降[27]。振動時間越久，細胞內(nèi)的損傷就越多，從而酸含量的下降幅度就越大。在貯藏未期，由于芒果出現(xiàn)酸敗，而振動組芒果酸敗程度更深，故其可滴定酸含量顯著高于對照組。

2.7 維生素C含量分析

維生素C是人體所需的水溶性維生素，也是果蔬品質(zhì)評價的衡量指標(biāo)，其貯藏期間的變化如圖8。由圖8可知，各組芒果在貯藏期間維生素C含量呈下降趨勢，24 h振動組維生素C含量在貯藏第4天開始顯著低于其他振動組，于第12天差異不明顯，第16天時維生素C含量同36 h振動組均顯著低于12 h振動組。在貯藏期間，各時長的振動組與對照組芒果維生素C含量差異不顯著。

圖8 不同振動時長的芒果維生素C含量變化Fig.8 Changes of vitamin C content in mango with different vibration durations

不同振動組的結(jié)果表明，運輸振動使維生素C含量在貯藏前期顯著降低，提前了含量下降的時間，這與王云舒等[28]的研究結(jié)果類似。但本實驗發(fā)現(xiàn)，24 h振動組對芒果維生素C含量的影響更大，36 h振動組的維生素C含量在貯藏第16天才達到最低。這可能是振動損傷了芒果果皮細胞，增加了氧氣與芒果中維生素C的接觸，使其含量快速減少[29]。但36 h振動令組織細胞受損嚴重，可能出現(xiàn)瘀積現(xiàn)象，反而阻礙了維生素C與氧氣的接觸，故使其含量下降較慢。

3 結(jié) 論

研究分析了模擬運輸時間對芒果貯藏期間生理與品質(zhì)的影響，結(jié)果表明運輸振動使芒果產(chǎn)生了不同程度的瘀傷，對果肉水分分布產(chǎn)生了影響并加速了貯藏階段自由水的喪失，且振動時間越長，自由水含量損失越嚴重，失重率也顯著上升。振動也提升了芒果的呼吸峰值，增加了芒果貯藏階段的PME與PG含量，加快了芒果的軟化腐敗速率。振動還使芒果貯藏階段的可滴定酸與維生素C含量顯著降低；且振動時間越長，對其含量的影響就越大。同時，24 h振動組比12 h振動組有更高的呼吸峰值與酶含量，且可滴定酸和維生素C下降更大，對芒果品質(zhì)下降作用明顯；36 h振動組呼吸峰值與PME含量較24 h振動組低，水分喪失更大，對芒果的不可逆損害更多；且24 h振動對芒果維生素C含量影響最大。綜合考慮，認為24 h振動組對芒果生理與品質(zhì)的影響雖顯著但尚在可接受范圍。

運輸振動脅迫芒果出現(xiàn)應(yīng)激反應(yīng)，提高了降解果膠的相關(guān)酶的含量，加速了芒果物質(zhì)代謝，造成其后熟作用的增強和品質(zhì)的快速下降。低溫并不能完全保證芒果品質(zhì)的完好，24 h的振動即對芒果的品質(zhì)與生理特性產(chǎn)生了顯著影響，其作用機理還需深入研究。由于振動時間越久，芒果品質(zhì)下降就越快，故需盡可能縮短芒果的運輸時間，提高當(dāng)前運輸體系的效率，合理減少從產(chǎn)地到售賣環(huán)節(jié)的代理過程，并且在運輸過程中使用減震效果較好的包裝方式，利用氣調(diào)、冷鮮物流等辦法，維持芒果采后較高的商品特性與營養(yǎng)價值。