不同体积分数CO2充气包装对冷藏红富士苹果保鲜效果的影响

田 蓉，周会玲*，张晓晓，周晓婉，王 辉

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

不同体积分数CO2充气包装对冷藏红富士苹果保鲜效果的影响

田 蓉，周会玲*，张晓晓，周晓婉，王 辉

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

为了研究冷藏条件下，不同体积分数CO2充气包装对采后红富士苹果贮藏品质及货架期品质的影响，探索CO2伤害阈值，以红富士苹果为试材，采用不同体积分数CO2（2%、5%、8%）充气包装，以充入空气作为对照（空气中CO2体积分数为0.03%，忽略记为0%），在（0±0.5） ℃贮藏，分析其贮藏品质、常温条件下放置10 d的货架品质、袋内气体体积分数、CO2伤害发生率等指标的变化。结果表明，不同处理达到平衡时袋内CO2含量差异很大，其中8% CO2充气包装平衡时袋内CO2体积分数可达到6.7%，显著高于2% CO2充气包装和对照；不同体积分数CO2充气包装出现CO2伤害的时间及CO2伤害率不同，其中对照和2%充气包装出现CO2伤害时间为最晚，伤害率最低；与其他处理相比，2% CO2充气包装能够降低贮藏过程中呼吸强度，维持较高的果实硬度、可溶性固形物含量和可滴定酸含量，且能较好地保持果实货架期品质，延缓质量损失。因此，在50 μm聚氯乙烯充气包装条件下，与对照相比，2% CO2充气包装效果最好，5%和8% CO2充气包装加重CO2伤害发生，降低了苹果保鲜效果。

红富士；CO2充气包装；CO2伤害；贮藏品质

红富士苹果具有晚熟、质优、味美、耐贮，贮后肉质不发绵、风味变化小、质量损失少等优点，在我国苹果生产中占有重要的经济地位。保持果实硬度，控制质量损失率是保证红富士苹果贮藏品质的重点。薄膜包装（modified atmosphere package，MAP）贮藏是近年来应用较多的苹果贮藏方式，MAP技术已广泛应用在保持果实采后品质和延长许多果蔬的贮藏期方面。MAP能在商品周围创造一个相对较高的湿度环境，减少果实质量损失和皱缩[1]。MAP可以调节果蔬呼吸与水分蒸腾，抑制生理代谢变化，达到长期贮藏、保持品质的目的[2]。MAP通过在果蔬周围形成一个高CO2和低O2体积分数环境，可减少果实腐烂，延缓呼吸强度，乙烯释放[3]。MAP在延长冷藏期苹果品质方面，已成功用运用于金红[4]、红富士[5-6]、华红[7]、金冠[8]。与MAP相结合的充气包装技术也在果蔬气调保鲜方面得到广泛应用。何家林等[9]研究了CO2充气包装花生吸附结块的条件，认为CO2充气处理结块花生更适合贮藏。杨卫东等[10]研究认为油桃常温条件下3% O2+20% CO2的气调包装可有效减少果实褐变。Li等[11]研究了高氧、中氧和低氧充气包装对香菇贮藏效果的影响，认为高氧和中氧条件能较好地保持香菇的营养成分。生产上常用的果蔬保鲜膜主要是聚乙烯（poly ethylene，PE）和聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC），PVC保鲜膜表面极性分子多，能透析排除有害代谢产物如醇、醛、乙烯等，且具有较高的CO2透过率[12-13]。

MAP贮藏可有效延缓果实衰老[14]，减少贮藏过程中的冷害和果皮褐变[15-16]。但是红富士苹果由于果肉致密，内部CO2扩散慢，细胞间隙CO2积累高，果肉易褐变，对CO2敏感。所以更容易导致CO2伤害，引起果肉易褐变。CO2体积分数升高是红富士苹果气调贮藏中发生CO2中毒的直接原因，降低O2体积分数加剧富士苹果对CO2的敏感性[17-18],因此严格控制CO2体积分数显得尤为重要。目前生产中苹果气调贮藏，采用的CO2一般以2%为宜，由于库体管理不当造成通风不良或包装 薄膜袋的透气性差等原因，造成库内和袋内CO2积累，CO2很难长时间维持在2%，可能会达到2%以上，这样就造成CO2胁迫，引起果实褐变，果肉乙醇、乙醛等物质积累，影响商品性，降低耐贮性，造成经济损失。Argenta等[19]研究表明，果实对CO2伤害的敏感性随着成熟度的提前而增大，随着长期贮藏的进行而降低。Wang[20]认为，与常温相比，低温条件下果实对CO2敏感性更高，更易出现伤害症状。赵猛等[21]研究认为，当冰温气调贮藏环境中CO2体积分数较高（＞4%）时，贮藏2～3 个月即会产生轻微CO2伤害。CO2体积分数过高时红富士苹果果实很容易产生生理代谢失调，尤其采后贮藏前几周，果实CO2敏感性很高，易引起高CO2伤害症状[22]。

本实验采用不同体积分数CO2（0%、2%、5%、8%）充气包装，通过分析袋内CO2体积分数变化、果实品质及CO2伤害情况，探讨不同CO2胁迫下红富士苹果品质变化规律，探究红富士苹果安全保鲜贮藏的CO2阀值和不同体积分数CO2胁迫下出现褐变的时间，为红富士苹果贮藏中回避CO2伤害、安全保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

红富士苹果（Malus domestica），2013年10月采自陕西省杨凌示范区1 个管理良好的农家果园。选取大小均匀、着色一致、无机械伤、无病虫害的果实，单果包装后，当天运回实验室，室温条件下放置12 h后进行处理。

红富士专用PVC保鲜袋：厚度50 μm，规格为85 cm×70 cm，由国家农产品保鲜工程技术研究中心提供。

1.2 仪器与设备

GY-4型数显式果实硬度计、CR-400型色差计浙江托普仪器有限公司；PAL-1型数显糖度计 日本Atago公司；GMK-835F型酸度计 韩国G-WON高科技公司；CheckMate-9900型O2、CO2分析仪 丹麦PBI-Dansensor公司；ETONG-7001型红外线CO2分析仪美国Telaire公司；DDSJ-402型电导仪、PB303-N型精密电子天平 上海仪电科学仪器股份有限公司；GC-14A型气相色谱仪 日本岛津公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

挑选的红富士果实,采用50 μm厚PVC保鲜袋包装，每袋8 kg。分别向袋内充入质量分数为2%、5%、8%的CO2气体，以充入空气的样品作为对照组，每个CO2体积分数共处理了30 袋，袋口用橡皮筋密封，置0 ℃冷库中贮藏。重复3 次。每15 d取3 袋样测定生理指标，取样后的袋子直接废弃掉。在贮藏第60天和第120天取果，常温条件下放置10 d后测定货架期品质。

1.3.2 生理指标的测定

果实硬度采用GY-4型硬度计测定，探头直径5.0 mm，下压距离5.0 mm，下压速率1.0 mm/s，以最大破裂的力作为硬度，重复10 个果实，每个果实测3 次，取平均值，结果以kg/cm2表示；可溶性固形物含量（soluble solid content，SSC）采用PAL-1型数显糖度计测定；果实可滴定酸（titrable acidity，TA）含量采用GMK-835F型酸度计测定；袋内气体体积分数采用CheckMate-9900型O2、CO2分析仪直接进行测定；果皮亮度采用CR-400型色差计测定，于果实表面赤道上取4 点进行测定，所用光源为D65光源，以L*值的平均值作为测试结果。

呼吸强度测定采用ETONG-7001型CO2分析仪，单位为mg/（kg·h）；乙烯释放量测定参照袁仲玉等[23]的方法，采用GC-14A型气相色谱仪测定。GDX-520色谱柱，柱温70 ℃，氢气流量0.7 kg/cm2，空气流量0. 7 kg/cm2，氮气流量1.0 kg/cm2，氢火焰离子化检测器检测，检测室温度110 ℃，单位为μL/（kg·h）。

质量损失率用称重法测定，电子天平测量，以最初果实质量与每次测定果实质量之差占最初果实质量的百分比表示。随机取30 个果实用作质量损失率统计。计算见式（1）。

果实CO2伤害发生率用计数法测定，随机取30 个果实用作果实CO2伤害发生率的测定，出现果肉褐变的的果子为发生CO2伤害的果实，以出现褐变的果实数占测定果数量的百分比表示。计算见式（2）。

1.4 数据处理

采用SAS 8.2统计分析软件进行数据差异显著性分析，均值差异分析用邓肯氏多重比较法（P=0.05），用Excel软件制图。

2 结果与分析

2.1 不同体积分数CO2充气包装贮藏过程中袋内O2和CO2体积分数的变化

图 1 不同体积分数CO2充气包装后各包装袋内OO2（A）和CO2（B）体积分数的变化Fig.1 Changes in O2and CO2concentrations in packaging bags

MAP贮藏过程中，随着呼吸作用的进行以及包装材料本身的透气性，使得袋内O2和CO2体积分数发生改变，达到一定范围时基本保持平衡。由图1可知，冷藏条件下，不同处理袋内O2体积分数迅速下降，于30 d左右达到平衡，此后保持在12.3%～14.4%之间，处理和对照之间差异不大。各处理袋内CO2体积分数虽然也在30 d左右达到平衡，但各处理之间差异很大。2%充气包装和对照组在贮藏过程中CO2呈上升趋势，达到平衡时袋内CO2分别为2.7%和2.4%，二者差异不大；5%充气包装贮藏过程中CO2体积分数变化不大，前期略有下降，后期缓慢上升，基本保持在4.5%～5.5%之间。8%充气包装处理在整个贮藏过程中CO2一直呈下降趋势，前期下降下降较快，30 d时袋内CO2体积分数为6. 7%，后期基本稳定在6.2%左右。

2.2 不同体积分数CO2充气包装对红富士苹果贮藏品质的影响

2.2.1 硬度的变化

图 2 不同体积分数CO2充气处理后红富士苹果硬度的变化Fig.2 Effect of different CO2concentrations on fi rmness of Fuji apple during storage

从图2可以看出，不同体积分数CO2充气处理后，果实硬度总体呈下降趋势。2% CO2和5% CO2充气处理的果实硬度始终高于对照，而8% CO2充气处理的果实硬度在90 d之前高于对照，90 d之后迅速下降，低于对照。贮藏结束时，各处理硬度差异显著（P＜0.05），8% CO2处理的硬度最低，为6.98 kg/cm2。可见在冷藏条件下2% CO2和5% CO2充气包装可延缓红富士苹果果实硬度的下降，保持果实的贮藏品质，其中2% CO2充气包装效果最好。

2.2.2 SSC的变化

图 3 不同体积分数CO2处理对红富士苹果SSC的影响Fig.3 Effect of different CO2concentrations on SSC of Fuji apple during storage

果实贮藏期间，由于淀粉等大分子转化成糖类物质，导致SSC升高。由图3可知，各处理果实SSC均呈先升高后下降的趋势，2% CO2充气包装果实SSC变化趋势与对照相同，且在贮藏初期SSC较对照高一些，说明2% CO2充气处理在一定程度上提高了果实贮藏初期SSC的增加。5% CO2和8% CO2充气包装果实在贮藏初期SSC均低于对照，在贮藏后期SSC又迅速降低。在贮藏末期，对照和2% CO2充气包装的SSC分别为13.80%、13.83%，二者无显著差异，5% CO2和8% CO2充气包装的SSC分别为13.75%、13.70%，二者之间无显著差异。

2.2.3 TA含量的变化

图 4 不同体积分数CO2处理对红富士苹果TA含量的影响Fig.4 Effect of different CO2concentrations on TA of Fuji apple during storage

由图4可知，在贮藏期间处理和对照红富士果实的TA含量均呈下降趋势。在前30 d，各处理TA含量均低于对照，之后，对照组TA含量迅速降低。在贮藏的45～120 d，各处理的TA含量均高于对照，8% CO2充气包装在贮藏前120 d能够显著抑制果实TA含量的下降，可见CO2充气处理在这段贮藏期内能够显著抑制果实TA含量的下降，其中8% CO2充气处理效果最好。贮藏结束时，各处理的TA含量与对照无显著差异。

2.2.4 果皮底色的变化

图 5 不同体积分数CO2处理对红富士苹果果皮底色的影响Fig.5 Effect of different CO2concentrations on L*value of Fuji apple during storage

L*值反映颜色的明亮程度，L*值越大说明越明亮，果实的光洁度越高[24]。由图5可知，各处理的L*值随贮藏时间的延长逐渐减小，表明苹表面的亮度越来越低。贮藏过程中，各处理的L*值均高于对照组，与对照差异显著（P＜0.05）。且充气包装CO2体积分数越高，L*值越高，越能较好地保持苹果果皮底色。但5%和8% CO2充气包装的差异不明显。

2.3 不同体积分数CO2充气处理对果实乙烯释放速率和呼吸强度的影响

贮藏过程中，各处理果实的乙烯释放速率和呼吸强度均呈现先升后降的趋势，有明显的乙烯峰和呼吸峰出现。从图6可以看出，在贮藏过程中处理组果实乙烯释放速率均低于对照，可见2%、5%、8%的CO2充气包装均可抑制红富士苹果的乙烯释放速率。2% CO2和对照的乙烯释放速率变化趋势相同，在105 d出现乙烯峰，峰值低于对照，2% CO2和对照在120 d出现呼吸峰，表明适当高CO2充气包装处理能推迟果实呼吸跃变的启动；各处理在呼吸峰出现之前呼吸强度均低于对照，表明CO2充气包装处理在呼吸峰前能抑制果实的呼吸。5%和8% CO2与对照相比延迟15 d出现乙烯峰，且峰值低于对照，5%和8% CO2与对照相比延迟15 d出现呼吸峰，且峰值高于对照。

图 6 不同体积分数CO2处理对红富士苹果乙烯释放速率（A）和呼吸强度（B）的影响Fig.6 Effect of different CO2concentration on ethylene production rate and respiration rate of Fuji apple during storage

2.4 不同体积分数CO2充气处理对果实质量损失率的影响

图 7 不同体积分数CO2处理对红富士苹果质量损失率的影响Fig.7 Effect of different CO2concentrations on mass loss of Fuji apple during storage

由图7可知，冷藏过程中，各处理的质量损失率均呈上升趋势。显著性分析表明，在整个贮藏过程中，2% CO2充气处理和对照的质量损失率差异不显著。8%和5% CO2充气处理的质量损失率始终高于对照。表明5%和8% CO2充气处理能加速水分流失，而2% CO2充气处理能够适当延缓红富士苹果的质量损失。

2.5 不同体积分数CO2充气处理对果实CO2伤害发生率的影响

图 8 不同处理对红富士苹果CO2伤害发生率的影响Fig.8 Effect of different CO2concentrations on CO2injury incidence of Fuji apple during storage

由图8可以看出，随贮藏时间延长，红富士苹果的CO2伤害率逐渐升高，充气包装红富士苹果均会出现CO2伤害现象，但不同处理出现CO2伤害的时间和伤害率明显不同。体积分数为8%的CO2充气包装出现CO2伤害最早，贮藏30 d出现CO2伤害，其次为5%的CO2充气包装，贮藏60 d出现CO2伤害，贮藏75 d时，所有处理均出现CO2伤害现象，但2%的CO2充气包装和对照伤害率仅为3.3%，远小于8%和5%充气包装。贮藏120 d后，2%的充气包装CO2伤害率甚至小于对照，贮藏结束时2%的充气包装CO2伤害率最小。说明高体积分数的CO2能加快红富士苹果CO2发生褐变，出现CO2伤害。在整个贮藏过程中，与对照相比，只有2% CO2充气包装能降低CO2伤害率。

2.6 不同体积分数CO2充气处理后红富士苹果货架期品质的变化

图 8 不同处理对红富士苹果CO 伤害发生率的影响Fig.8 Effect of different CO2 concentrations on CO2 injury incidence of Fuji apple during storage

由表1可以看出，在货架期间果实硬度呈下降趋势，且贮藏时间不同，货架期硬度下降幅度不同。贮藏60 d时，各处理在货架期结束后果实硬度显著高于对照（P＜0.05），贮藏120 d时，2% CO2和5% CO2充气包装果实货架期硬度显著高于其他处理（P＜0.05）。贮藏60 d的苹果在货架期结束时，2% CO2和对照的SSC显著高于5% CO2和8% CO2（P＜0.05），且两者的SSC较60 d时有所升高。贮藏120 d的苹果在货架期结束时，各处理的SSC差异不显著。贮藏60 d的苹果在货架期结束时8% CO2的TA含量显著高于其他处理（P＜0.05），贮藏120 d的苹果在货架期结束时，各处理的TA含量差异不显著。可见2% CO2和5% CO2充气包装抑制货架期果实硬度、SSC和TA含量下降的效果最为明显。

3 讨论与结论

MAP充气包装后，初始气体对冷藏红富士苹果的保鲜效果有一定的影响。初始气体为0%、2%、5%的CO2充气包装可有效防止果实失水、延缓硬度和SSC的变化，其中以2% CO2充气包装效果最好。对不同处理的货架期果实硬度、SSC和TA含量变化分析表明，不同体积分数CO2充气处理均能不同程度地抑制货架期果实硬度、SSC和TA含量的下降，延缓红富士果实的衰老。其中以2% CO2和5% CO2充气包装的效果最为明显。可见MAP充气包装在保持红富士苹果的硬度，酸度和可溶性固形物方面起到了一定作用。Smok[25]认为气调保鲜条件下果蔬底色下降缓慢，本实验中，充气包装体积分数越高，越能保持红富士苹果的L*值，可见高体积分数CO2能较好地保持苹果底色。

呼吸强度和乙烯释放速率是反映果实成熟衰老的重要指标，MAP包装可有效抑制呼吸强度，降低乙烯释放速率，从而延缓果实成熟衰老。杨卫东等[10]认为CO2气调充气包装可维持MAP和气调保鲜中的高CO2体积分数，反过来抑制乙烯释放速率，从而防止果实腐烂。本实验中，采用不同体积分数CO2充气包装，均可降低果实的乙烯释放速率，且CO2体积分数越高，乙烯释放速率越低，可见MAP中的CO2对乙烯释放有抑制作用，这与杨卫东等[10]的研究一致。本实验表明，高体积分数CO2充气包装处理能推迟果实呼吸跃变的启动，这可能是因为高CO2推迟了乙烯峰的出现。Kerbel等[26]认为高CO2体积分数条件下果实的呼吸作用不一定降低，本实验中，出现呼吸峰时8% CO2充气包装的呼吸强度最高，其次为5% CO2、对照组、2% CO2。

高CO2预处理能延缓了苹果出现CO2伤害的时间，并对保持其品质起到一定作用。孙希生等[27]研究表明贮前高CO2处理对延长乔纳金苹果的贮藏寿命有明显作用。李喜宏等[28]认为5%高CO2预处理红富士苹果10d后转为常规气调，对红富士乙烯的抑制作用随着气调的解除而恢复，能适合红富士长期气调处理。关文强等[12]研究了不同包装膜、包装量对红富士苹果自发气调贮藏保鲜效果，结果表明包装袋中CO2含量超过5%时未出现果肉褐变情况，认为原因可能有两个：一是较高的O2体积分数（＞10%）减轻了CO2的伤害作用，另外可能是不同产地和品质的苹果对气体的敏感程度不同。本实验中，8% CO2充气包装在冷藏条件下45 d出现CO2伤害，即CO2伤害阈值为45 d，出现CO2伤害时袋内CO2体积分数为6.7%，8% CO2充气包装的CO2体积分数在贮藏前30 d分别降低了1.3%，这相当于外界给了一个高CO2体积分数，然后CO2体积分数缓慢降低，类似于高CO2预处理，这种处理延缓了红富士苹果出现CO2伤害的时间。但是这种保鲜作用是暂时的，当环境中CO2体积分数一直处于较高水平，最终会诱导严重的CO2伤害。贮藏135 d时，8% CO2充气包装袋内CO2体积分数为5.9%，CO2伤害率为23.3%，此时的果实已失去了商品性和食用价值。本实验中，5% CO2充气包装在贮藏前期没有出现CO2伤害，直到60 d出现CO2伤害，出现CO2伤害时袋内CO2体积分数为4.4%，2% CO2和空气充气包装在75 d出现CO2伤害，出现CO2伤害时袋内CO2体积分数分别为2.6%、2.9%。可见随着充气CO2体积分数的升高，红富士苹果出现CO2伤害相应提前，伤害率相应提高。

随着包装袋内CO2体积分数的升高，质量损失率也相应升高。5% CO2和8% CO2处理的苹果在贮藏120 d内的呼吸强度明显低于其他处理，而质量损失率却高于其他处理，这可能与高体积分数CO2进入细胞组织间，细胞间隙CO2积累较高，导致胞结构受损有关，具体原因有待进一步研究。在整个贮藏过程中，2%充气处理和对照的质量损失率差异不显著且显著低于其他充气处理，可见2%充气处理和对照能够适当延缓红富士苹果的质量损失。

总体上看，采用不同体积分数CO2充气包装对红富士苹贮藏品质存在明显差异。与其他处理相比，2% CO2充气包装出现呼吸峰时的呼吸强度最低，贮藏结束时硬度、SSC、TA含量均高于其他处理，且能较好地保持果实货架期品质，延缓质量损失，降低CO2伤害发生。结果表明，在50 μm的PVC充气包装条件下，0%、2%、5%、8% CO2充气包装的CO2伤害阈值分别为75、75、60、45 d。不同体积分数CO2充气包装保鲜效果不同，与对照相比，2% CO2充气包装效果最好，5%和8% CO2充气包装加重CO2伤害，降低苹果保鲜效果。

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Effect of Infl atable Packaging at Different CO2Concentrations on the Postharvest Quality of Red Fuji Apple

TIAN Rong, ZHOU Huiling*, ZHANG Xiaoxiao, ZHOU Xiaowan, WANG Hui
(College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

This study aimed to investigate the effect of inflatable packaging at different CO2concentrations on the postharvest quality and shelf-life quality of Red Fuji apple fruit and to explore the concentration threshold for CO2injury in apples. The apples were packaged in atmospheres containing CO2at different concentrations (2%, 5%, and 8%) or in the normal atmosphere (which contains 0.03% CO2, approximately considered as zero) as control and then stored in PVC bags at low temperature (0 ± 0.5) ℃. The postharvest quality, shelf-life quality at normal te mperature at ten days after cold storage and CO2injury incidence of apples as well as gas concentrations changes in PVC bags were studied. The results showed that during low temperature storage, the equilibrium concentration of CO2in bag s signifi cantly differed among different treatments. The 8% CO2group reached an equilibrium concentration of 6.7%, signifi cantly higher than that of the 2% CO2group and the control. The time of occurrence of CO2injury and the incidence of injury varied with the initial concentration of CO2. The CO2injury occurred later in the control and 2% CO2groups than in other groups, and the incidence of injury was also lower. Compared with other treatments, 2% CO2could reduce the respiration rate, maintain higher fruit fi rmness, SSC and TA, preserve the shelf-life quality, and inhibit the mass loss. Thus, 2% CO2is the best concentration for infl atable packaging of apples, whereas 5% and 8% CO2can aggravate CO2injury, consequently having a negative effect on apple quality.

Red Fuji apple; CO2concentration infl atable packaging; CO2injury; postharvest quality

TS255.3

A

1002-6630（2015）02-0232-06

10.7506/spkx1002-6630-201502045

2014-07-07

国家现代农业（苹果）产业技术体系建设专项（nycylx-08-05-02）；西北农林科技大学基本科研业务专项（Z109021201）

田蓉（1990—），女，硕士，研究方向为园艺产品采后生理及贮藏保鲜。E-mail：1053417582@qq.com

*通信作者：周会玲（1969—），女，副教授，博士，研究方向为园艺产品采后处理及贮藏保鲜。E-mail：zhouhuiling@nwsuaf.edu.cn