甲烷气对草莓采后生理的影响

2014-08-22张立华冯晓慧陈国栋

枣庄学院学报 2014年2期

张立华,冯晓慧,陈国栋

(枣庄学院生命科学学院，山东枣庄 277160)

0 引言

甲烷(CH4)是自然界中最简单的有机物，也是含碳量最小(含氢量最大)的烃，是沼气、天然气、瓦斯、坑道气和油田气的主要成分.甲烷是无色、无味、可燃和无毒的气体.甲烷与空气的重量比是0.54，比空气轻近一半.甲烷溶解度很小.与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火易爆炸[1].

沼气是几种气体的混合物，虽然不同有机物质生成的沼气中气体成分复杂、各种气体含量差异大，但沼气的主要成分是甲烷(60%-70%)，其次是二氧化碳(30%-40%)，还有硫化氢、氨气、二氧化硫、氢气和一氧化碳等气体[2].沼气除了作为能源利用之外，还可以作为一种保鲜手段，用于果品、蔬菜的保鲜贮藏[3].在水果保鲜上已应用于葡萄、荔枝、苹果等水果.如红富士和秦冠苹果贮藏100天，沼贮比袋贮硬度平均高1.5磅/cm2，糖分平均高1.7%；经过200天贮藏，沼贮较袋贮红富士硬度高0.68磅/cm2，糖分高2.0%，秦冠硬度高0.72磅/cm2，糖分高0.9%[4].

草莓(Fragaria ananassa Duch.)，蔷薇科、草莓属，多年生常绿草本植物,果实色泽鲜艳、风味独特、营养丰富.草莓在生产过程中，果实成熟期非常集中、果皮薄、组织娇嫩、柔软多汁，新鲜草莓含水量一般在84%-93%之间，在收获和运输过程中极易受损伤和遭受微生物侵染、霉病和软腐病而导致腐烂.另一方面，草莓果实呼吸作用旺盛、失水速度很快，每天可失水1%-2%.一般情况下，草莓采收后放置1-2d质量下降失去其商业价值[5].

沼气对一些果蔬的保鲜效果非常明显，但沼气是一种混合气体，究竟哪种气体成分在发挥作用，目前还缺少研究报道，而甲烷作为沼气中的主要成分，含量占50%-70%，但至今未见甲烷用于保鲜的相关研究报道.本研究就是探索甲烷能否在水果保鲜过程中发挥作用，探索保持水果采后品质，延长其贮藏期的措施，发展水果贮藏保鲜的新技术.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料处理：“鸡心”草莓，购买于枣庄市果蔬批发市场，选用成熟度基本一致、无病虫、机械伤害、大小相对一致的果实，购买后立即运回实验室处理.取5个相同规格的3L玻璃瓶，各向其中放入40个草莓.依次冲入0(CK)、5%(T1)、10%(T2)、20%(T3)、30%(T4)体积分数的甲烷气体.每隔24h取出3-4个草莓进行各项试验测定，每个试验项目重复3次.

试剂：氢氧化钠(颗粒)、氧化钙、醋酸钠、钼酸铵等，均为国产分析纯.

1.2 试验仪器与设备

上海菲恰尔SF-TGL-20A高速冷冻离心机；IP-8453紫外分光光度计；GY-1果实硬度计；TD-35数字折光仪.

1.3 甲烷的制备

用加热无水醋酸钠和碱石灰(氢氧化钠和石灰的混合物)来制取甲烷.

1.4 分析测试方法

1.4.1 果实质量损失率测定

每个测量组选出3个固定果实进行测定.处理前进行果实的称重，每隔24h测定一次.利用差重法计算质量损失率.

失质量损失率=果实减轻重量(g)/果实原始重(g)×100%.式(1-1)

1.4.2 果实软化腐烂率测定

以草莓果实表面出现水渍状病斑作为果实腐烂的判别依据.按果实腐烂面积大小将果实划分为4级：0级，无腐烂；1级，果面有1-3个小腐烂斑点；2级，腐烂面积占果实面积的25%-50%；3级，腐烂面积大于果实面积的50%[6].按下列计算腐烂率：

腐烂率=∑(腐烂级别×该级果实数)/(最高腐烂级别×总果实数)×100%. 式(1-2)

1.4.3 果实硬度测定

用GY-1型硬度计进行测定果实硬度.每组选取2个果实，每个果实测定2次.

1.4.3 果实可溶性固形物测定

用TD-35数字折光仪进行测定.每组测3个果实.

1.4.4 果实可滴定酸含量测定

采用碱滴定法测定[7].每组称取10g草莓果肉研磨，研磨充分后转移并定容至100ml容量瓶中，浸提后，放入离心机里进行离心，4000r/rain，离心10min.取上清液10ml，加入2-3滴酚酞试剂，用标定好的0.1mol/L的NaOH溶液进行滴定至溶液呈粉红色，即为滴定终点，并留一个终点以备后面参考.

1.4.5 果实Vc含量测定

采用钼蓝比色法进行测定[8].

1.4.6 果实MDA含量测定

采用硫代巴比妥酸(TBA)显色法测定[9].

2 结果与分析

2.1 不同浓度甲烷对草莓果实质量损失率的影响

果实在贮藏过程中仍进行呼吸作用，并伴随着失水，失水后果实表面萎焉，光泽度下降，因此果实质量损失率的大小也是判断保鲜效果的一个重要指标[10].由图1可以看出.随着贮存期的延长，果实的质量损失率越来越高，充入不同浓度甲烷的实验组在贮藏期间质量损失率均比CK低，效果明显.但不同浓度甲烷的实验组之间差异不是很明显.

图1 不同浓度甲烷对草莓果实质量损失率的影响

2.2 不同浓度甲烷对草莓果实软化腐烂率的影响

果实软化腐烂率是判断贮藏效果的主要表观指标.不同浓度甲烷对草莓贮藏期间的软化腐烂率均有明显影响.由图2可看出，草莓贮藏期间腐烂率呈上升趋势.甲烷处理组在贮藏期间均表现出对果实软化腐烂的抑制作用.其中T4组表现最为明显.

图2 不同浓度甲烷对草莓果实软化腐烂率的影响

2.3 不同浓度甲烷对草莓果实硬度的影响

草莓果实采后，原果胶在果胶酶的作用下，逐渐形成果胶与细胞壁分离，草莓组织开始变软，硬度下降，之后果胶进一步转化为果胶酸，草莓组织彻底软烂，草莓失去食用价值和商品价值[11].由图3可看出，随着贮藏时间的增加，果实硬度呈现持续下降趋势，但充入甲烷气体的4个实验组的下降幅度均比CK小，其中T4表现最明显.

可溶性固形物含量的高低在一定程度上反映了贮藏过程中营养物质保留的多少，果实中可溶性固形物80%以上为糖，其次是酸、可溶性色素、单宁、果胶等.可溶性固形物质量分数越高，食用品质越好[12].由图4可看出，可溶性固形物的初始质量分数为6.4%，在第1天或者第2天糖度增大达到峰值，之后质量分数开始下降，其中CK下降最为明显，T4下降最慢.造成该差异的原因是一方面高分子碳水化合物的水解转化成可溶性糖，另一方面由于呼吸作用，可溶性糖被消耗.甲烷处理抑制了草莓果实的呼吸作用，减缓了可溶性糖的消耗速率.

2.4 不同浓度甲烷对草莓果实可滴定酸含量的影响

图3 不同浓度甲烷对草莓果实硬度的影响

2.5 不同浓度甲烷对草莓果实可溶性固形物含量的影响

图4 不同浓度甲烷对草莓果实可溶性固形物的影响

酸度含量是决定果蔬风味的一个重要因素.草莓中的总酸度主要以有机酸为主，有机酸的种类较多，有苹果酸、酒石酸、柠檬酸等.李凤梅[13]、赵博[14]等研究表明草莓中有机酸质量分数均随贮藏期的延长而持续降低.在贮藏过程中，草莓的有机酸的一部分用作呼吸底物被消耗，另一部分在体内被转化为糖分.由图5可看出，不同处理的草莓可滴定酸质量分数均一直呈现下降趋势，但4个试验组的酸含量高于CK，甲烷浓度越高下降速度越慢.

图5 不同浓度甲烷对草莓果实可滴定酸的影响

2.6 不同浓度甲烷对草莓果实Vc含量的影响

图6 不同浓度甲烷对草莓果实Vc的影响

维生素C是草莓果实中最重要的营养成分之一，也是果实体内清除活性氧的一种重要的抗氧化物质，对延缓果实衰老发挥一定作用，它作为还原型物质在草莓贮藏过程中极易氧化而失去活性，因此维生素C的含量是检测草莓果实品质的重要指标之一[15].由图6可知，草莓果实Vc含量在贮藏期间呈现缓慢下降的变化趋势，4个试验组的果实Vc含量均高于对CK组，且浓度越高抑制Vc下降的效果越明显.

2.7 不同浓度甲烷对草莓果实MDA含量的影响

MDA是膜脂过氧化的最终分解产物，也是组织损伤的标志[16].由图7可看出，随着草莓贮藏时间的延长，各处理MDA含量均有不同程度的增加，到第5天，MDA含量出现明显差别，CK的MDA含量最多达到3.98μmol/g，T4含量最少，仅为3.44μmol/g.表明了甲烷处理具有抑制果实贮藏期间膜脂氧化作用.

图7 不同浓度甲烷对草莓果实MDA的影响

3 讨论与结论

草莓果实含水量很高，但果皮极薄，极易失水萎蔫.采后的果实仍在经历着活跃的呼吸作用和蒸腾作用，极易发生软化腐烂变质，常伴随着水分的散失，失水不但影响果实的外观品质，也和果实内的生理变化密切相关.本试验证明，甲烷处理后的草莓可一定程度减少草莓果实水分的散失.

草莓在贮藏期间不仅仅是水分的散失，还伴随着果实软化腐烂、硬度下降、糖度消耗、Vc被氧化、MDA含量增加等.试验表明，甲烷能延缓草莓果实果实质量损失、果实软化腐烂和果实硬度的下降，还能减缓草莓果实内可溶性糖的消耗、Vc含量的减少和MDA含量的增加，其中30%浓度的甲烷-空气混合气体对草莓的保鲜效果最为明显.

本试验结果表明，浓度30%的甲烷-空气混合气体能够一定程度抑制草莓果实采后的腐烂，延缓果实的成熟衰老，保持果实的采后品质.但浓度30%的甲烷-空气混合气体很可能不是最佳浓度，最佳的甲烷浓度尚待进一步试验研究.

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