臭氧处理对新疆厚皮甜瓜贮藏品质和生理特性的影响

陈存坤，高芙蓉，薛文通，朱婉贞，董成虎，王文生,

（1.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业部农产品贮藏保鲜重点实验室，天津市农产品产后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

臭氧处理对新疆厚皮甜瓜贮藏品质和生理特性的影响

陈存坤1,2，高芙蓉1，薛文通2，朱婉贞2，董成虎1，王文生1,*

（1.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业部农产品贮藏保鲜重点实验室，天津市农产品产后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

研究4 种不同贮藏条件（-1～0 ℃条件下5×10-6m3/m3（以空气计）臭氧处理和5～6 ℃条件下2×10-6、4×10-6m3/m3臭氧及2%～5% O2结合2%～4% CO2处理）对新疆厚皮甜瓜贮藏品质和生理特性的影响，贮藏过程中每15 d测定呼吸强度、乙烯释放速率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、pH值、果肉硬度、还原糖含量和过氧化物酶（POD）活性；贮藏68 d统计所有处理组甜瓜的腐烂和冷害情况。结果表明：低温冷藏（-1～0 ℃）条件下的甜瓜呼吸强度最低，但是出现了冷害现象，68 d时冷害指数为39%；贮藏于5～6 ℃条件下每日通入30 min 2×10-6m3/m3臭氧气体的甜瓜贮藏效果好于对照组，贮藏于5～6 ℃条件下每日通入30 min 4×10-6m3/m3臭氧气体的甜瓜贮藏效果最好，其中呼吸高峰延迟出现，且呼吸强度降低，同时乙烯释放速率最小，还原糖含量、果肉硬度和POD活性较高，68 d时的腐烂指数仅为0.318；5～6 ℃环境下的气调（2%～5% O2）甜瓜可滴定酸含量最高，与其他处理组的差异性极显著（P＜0.01）；对照果实贮藏效果最差。

新疆厚皮甜瓜；低温冷藏；臭氧；气调；品质

厚皮甜瓜（thick-skinned melon），俗称哈密瓜，是新疆地区的特色水果之一，香味浓郁、肉脆多汁受到消费者欢迎。新疆厚皮甜瓜的采收期集中，造成甜瓜的囤积，同时采收季节通常温度高，加速了甜瓜的腐烂，新疆离内地运输距离远不便于甜瓜的快速销售，因此常常造成大量甜瓜败坏，给瓜农带来巨大的经济损失［1-8］。目前哈密瓜的保鲜方式主要有物理和化学药物法等［9-11］。化学药物尤其人工合成保鲜剂会造成农药残留、病原物产生抗药性和环境污染，相比之下，物理保鲜法可靠且无残留问题。适宜的低温、气体调节、臭氧处理等均属于物理保鲜方法［12-16］。为了获得较优的甜瓜贮藏条件，本实验通过控制温度、臭氧气体处理和调节贮藏环境中O2、CO2体积分数的方式，对新疆厚皮甜瓜86-1贮藏期间的生理变化、贮藏品质变化以及贮藏末期腐烂指数、冷害情况进行了研究分析，以期为新疆厚皮甜瓜的贮藏应用及推广提供理论和实践参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

供试86-1厚皮甜瓜于2014年9月15日采于新疆阿勒泰，9月17日空运至国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）。当天剔除有病斑或机械伤的甜瓜，测定的总可溶性固形物（total soluble solids，TSS）、可滴定酸（total acid，TA）含量分别为13.86%、0.36%，置于5～6 ℃的冷库中。

3,5-二硝基水杨酸、愈创木酚 天津市光复精细化工研究所；结晶酚 天津市博迪化工股份有限公司；邻苯二酚天津市大茂化学试剂厂。所有试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备

TU-1810紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司；TA.XT.Plus物性测定仪（质构仪） 英国SMS公司；2010型气相色谱仪 日本岛津公司；3-30K高速冷冻离心机 德国Sigma公司；PLA-1手持折射仪日本爱宕公司；PBI-200616-E便携式气体测定仪 丹麦PBI-Dansensor公司；GMK-835N水果酸度测定仪 韩国G-WON公司；PHS-3C pH计 上海雷磁公司。

1.3方法

1.3.1处理分组

实验共设5 个处理，贮藏条件分别是：对照组（CK）：贮藏温度为5～6 ℃，相对湿度为70%～75%，单瓜套泡沫网套放入纸箱内，每箱装4 个瓜；处理组1（T1）：贮藏温度为-1～0 ℃，相对湿度为70%～75%，每7 d用5×10-6m3/m3（以空气计）臭氧气体连续处理5 h，其他条件同对照；处理组2（T2）：每日通入2×10-6m3/m3臭氧气体30 min，其他条件同对照组；处理组3（T3）：每日通入4×10-6m3/m3臭氧气体30 min，其他条件同对照组；处理组4（T4）：O2体积分数为2%～5%，CO2体积分数为2%～4%，其他同对照组。

1.3.2指标测定

除腐烂指数与冷害指数外，以下各指标每15 d测定一次，重复3 次，取平均值。

1.3.2.1呼吸强度和乙烯释放速率的测定

呼吸强度采用静置法［17］。初值测定温度为常温（15～20 ℃），后续测定温度分别是每个处理组的贮藏温度。

乙烯释放速率采用面积外标法计算，在贮藏温度条件下密封静置哈密瓜3 h，再用20 mL注射器抽取20 mL罐内气体，采用气相色谱仪程序升温法测定［18］。气谱条件：氢火焰离子检测器，检测器温度160 ℃，DB-5毛细管柱，程序升温范围46～60 ℃，进样口温度150 ℃，载气为N2，流速14 mL/min。乙烯释放速率以μL/（kg·h）表示。

1.3.2.2TSS、TA、还原糖含量和pH值的测定

从甜瓜的中部距外皮20 mm处取果肉组织，打浆后用4 层医用纱布过滤取汁液。采用手持式折射仪测定TSS含量；采用水果酸度测定仪测定TA含量，以苹果酸计；采用pH计测定pH值；采用3,5-二硝基水杨酸法［19］测定还原糖含量。

1.3.2.3硬度测定

采用物性测定仪TA.XT.Plus，单位以kg/cm2表示。切取甜瓜中部的组织，去掉厚度为20 mm的果皮，再切取50 mm×50 mm×50 mm的果肉块，放置常温1 h后测定。探头P/2（Φ2 mm），设定参数：探头预备速率：5.00 mm/s；测定速率：2.00 mm/s；探头拔出速率：5.00 mm/s；测定深度：3.000 mm；最小感知力：5 g。分析程序选用LSP-force。

1.3.2.4POD活性的测定

采用愈创木酚法［20］，以每分钟吸光度变化0.01为一个酶活性单位（U），以鲜质量计，即POD酶活性单位为U/g。

1.3.2.5腐烂指数的测定

参照陈学红等［21］的方法，略有改动。按甜瓜腐烂面积大小将甜瓜划分为9 级：0级：果实无病斑；1级：直径0.5 cm以下的分散零星小病斑不超过20 个；2级：直径1.0 cm以下的小病斑在15 个以上，或总斑面积小于3%；3级：最大病斑或病斑连成片直径在1～3 cm之间不超过3 个，病斑总面积并不超过5%面积；4级：最大病斑直径3 cm以上，全果病斑面积5%～10%；5级：10%～20%果面腐烂；6级：20%～40%果面腐烂；7级：40%～60%果面腐烂；8级：全果腐烂。腐烂指数计算见公式（1）：

1.3.2.6低温冷害指数的测定

参照Li Dong［22］等的方法，略有改动。随机挑取20 个甜瓜，观察冷害发生的程度。冷害症状包括凹陷、皱缩、冷害斑和水渍状。按冷害程度分为5 个等级：0级：甜瓜无任何冷害症状；1级：果实表面有冷害凹陷和冷害斑的总面积小于25%；2级：果实表面有冷害凹陷和冷害斑的总面积25%～50%；3级：果实表面有冷害凹陷和冷害斑的总面积50%～75%；4级：果实表面有冷害凹陷和冷害斑的总面积75%～100%。冷害指数计算见公式（2）：

1.4数据处理

数据采用Excel 2007软件处理，SPSS 17.0软件进行显著性差异分析。

2　结果与分析

2.1不同贮藏方式对86-1甜瓜呼吸强度的影响

图1　不同贮藏条件对86-1甜瓜呼吸强度的影响Fig.1　Effect of different treatments on respiration intensity of “86-1” muskmelon

呼吸强度是果蔬采后生理的重要指标之一。从图1可以看出，0 d的甜瓜呼吸强度初值为11.00 mg CO2/（kg·h）。呼吸强度总体呈现先升高后降低的趋势，即出现了明显的呼吸高峰。除T3外，其他处理的呼吸高峰均出现在贮藏后的第30天。以CK组呼吸高峰值最高为7.200 mg CO2/（kg·h），T1的呼吸高峰值最大为3.327 mg CO2/（kg·h），CK组的呼吸强度显著高于T1组，CK、T2、T3和T4间无显著差异。

就整个贮藏期间的呼吸强度变化而言，以T1的呼吸强度平均值最低，为2.390 mg CO2/（kg·h），显著低于其他处理，CK、T2、T3、T4之间无显著差异（P＞0.05）；贮藏60 d时，T3的呼吸强度最高为3.945 mg CO2/（kg·h），与T2、T4、CK有显著差异（0.01＜P＜0.05），与T1有极显著差异（P＜0.01）。

2.2不同贮藏方式对86-1甜瓜乙烯释放速率的影响

图2　不同贮藏条件对86-1甜瓜乙烯释放速率的影响Fig.2　Effect of different treatments on ethylene production rate of“86-1” muskmelon

乙烯是果蔬自身生成的内源激素，能催化果实成熟，加速果实衰老，乙烯释放速率越大，说明果实衰老程度越严重。从图2可以看出，甜瓜的乙烯释放速率呈现先升高后降低的趋势，除T1、T2处理外，其他几个处理均在15 d时出现乙烯释放高峰，15 d时CK组的乙烯释放速率最大，为0.876 μL/（kg·h），T2组的最小为0.443 8 μL/（kg·h），两者差异显著（0.01＜P＜0.05）；说明T1～T4处理能抑制乙烯的释放速率。T1的乙烯高峰（0.839 μL/（kg·h））却出现在30 d，乙烯释放速率高峰值小于CK组的乙烯高峰值，说明T1可以延迟乙烯高峰出现且能抑制乙烯的释放速率；而T3组4×10-6m3/m3臭氧气体处理组的乙烯释放速率总体最低，说明4×10-6m3/m3臭氧能抑制乙烯的生释放，保持甜瓜品质。

60 d时CK的乙烯释放速率最大为0.724 μL/（kg·h），T3的乙烯生释放速率最小为0.441 μL/（kg·h），两者差异显著（0.01＜P＜0.05）。说明贮藏后期T3能有效抑制乙烯的生成速率。

2.3不同贮藏方式对86-1甜瓜TSS含量的影响

图3　不同贮藏条件对86-1甜瓜TSS含量的影响Fig.3　Effect of different treatments on soluble solids content of“86-1” muskmelon

从图3可以看出，甜瓜随贮藏时间延长TSS含量显著降低，其中CK降低最为明显，0 d时CK组TSS含量为13.86%，60 d降为8.92%；整个贮藏期间T1～T4组的TSS含量均高于CK组，说明T1、T2、T3和T4都能有效保持甜瓜的TSS含量。45 d时CK组与T4组的差异极显著（P＜0.01），与T3组差异显著（0.01＜P＜0.05）。60 d时T3组的TSS含量最大为10.84%，与CK组差异极显著（P＜0.01），说明贮藏后期T3组保持甜瓜TSS含量。

2.4不同处理方式对86-1甜瓜TA含量的影响

图4　不同贮藏条件对86-1甜瓜TA含量的影响Fig.4　Effect of different treatments on titratable acid content of“86-1” muskmelon

从图4可以看出，甜瓜的TA含量逐渐降低，这是因为果实有机酸逐渐降低的结果。CK组TA含量最小，而T4组的TA含量始终处于最大。45 d时，T4与CK相比较差异性极显著（P＜0.01），除T4外的4 组的组间差异不显著（P＞0.05）。60 d时T4组的TA含量最大为0.342%，而CK组的最小为0.197%，说明T4能抑制甜瓜TA含量的降低。就整个贮藏期间TA变化而言，T4处理与CK处理差异性显著（0.01＜P＜0.05）。

2.5不同处理方式对86-1甜瓜pH值的影响

从图5可以看出，贮藏甜瓜的pH值呈现上升趋势后下降的趋势，这是因为贮藏期间甜瓜的后熟作用，果实中有机酸降解，导致pH值的升高，45 d时达到最大值，后续出现pH值降低，这是因为贮藏后期甜瓜品质变坏有酸性物质生成。15 d时CK组的pH值最大为6.12，T1组的最小值为5.66，两组差异极显著（P＜0.01），说明贮藏前期T1组低温贮藏能有效抑制甜瓜pH值的上升；30 d时T1的pH值为6.26，相对15 d上升了10.6%，此时T1的甜瓜进入后熟阶段，果实中酸度降低，45 d时T1组的pH值最大为6.43，高于CK，60 d时T1的pH值最小6.21，甜瓜中腐败酸最多，说明贮藏后期T1对甜瓜的保鲜效果不如贮藏前期效果好。

图5　不同贮藏条件对86-1甜瓜pH值的影响Fig.5　Effect of different treatments on pH of “86-1” muskmelon

T3的pH值在整个贮藏期间变化最小，45 d的pH 6.3为最小值，60 d的pH值为6.27，贮藏后期变化较小，说明贮藏期间T3不仅可以抑制贮藏前期pH值得上升，还能稳定后期pH值的下降，保持甜瓜较好品质。

2.6不同处理方式对86-1甜瓜果肉硬度的影响

图6　不同贮藏条件对86-1甜瓜果实硬度的影响Fig.6　Effect of different treatments on fruit hardness of “86-1” muskmelon

从图6可以看出，贮藏甜瓜的果肉随时间延长逐渐下降，果肉质地变软，衰老程度加深。30 d时，CK组与T2、T3和T4差异极显著（P＜0.01），与T1差异不显著（P＞0.05）；45 d时T4的果实硬度最大，与最小值CK组差异性显著（0.01＜P＜0.05）；贮藏60 d时CK组的果实硬度仅为4.112 kg/cm2，而T3、T4的果实硬度仍为4.870、4.948 kg/cm2，CK与T4差异性极显著（P＜0.01），与T3差异性显著（0.01＜P＜0.05），说明T3和T4处理能更好保持贮藏后期的甜瓜硬度。60 d时T2甜瓜硬度为4.182 kg/cm2，小于T3的硬度，但两者差异不显著（P＞0.05）；说明臭氧浓度越大，保持果肉硬度的效果越好。整个贮藏期间，T4与CK处理差异显著（0.01＜P＜0.05）。

T1硬度仅大于CK，30 d与T2、T3和T4差异显著（0.01＜P＜0.05），主要是T1甜瓜在低温条件下产生了冷害，在常温条件下进行穿刺测试会使果肉组织周围水蒸气凝聚产生水珠，然后浸润果肉组织，使果肉变软。

2.7不同处理方式对86-1甜瓜还原糖含量的影响

图7　不同贮藏条件对86-1甜瓜还原糖含量的影响Fig.7　Effect of different treatments on reducing sugar content of“86-1” muskmelon

从图7可以看出，贮藏厚皮甜瓜的还原糖含量呈现下降趋势。30 d时T3还原糖含量最高6.489%，CK的最小为4.991%，2 组间差异显著（0.01＜P＜0.05）；45 d时T1和T3与CK的差异均极显著。贮藏60 d时CK还原糖含量为3.660%，T3还原糖含量为6.204%，2组差异极显著（P＜0.01）；T2的还原糖含量4.751%，与T3差异性显著（0.01＜P＜0.05）。

整个贮藏期间，T3组还原糖含量的平均值最大为6.393%，CK平均值最小为4.926%，CK与T3差异极显著（P＜0.01），与T1、T2差异显著（0.01＜P＜0.05），T3与T4差异显著（0.01＜P＜0.05）。

2.8不同处理方式对86-1甜瓜POD活性的影响

图8　不同贮藏条件对86-1甜瓜POD活性的影响Fig.8　Effect of different treatments on POD activity of“86-1” muskmelon

从图8可以看出，甜瓜的POD活性随着贮藏时间延长逐渐增加，这是因为贮藏过程中，果蔬自身的衰老，贮藏期间的病原菌侵害等不利因素影响，迫使POD活性增加来抵御不良刺激，CK甜瓜自身抵御系统薄弱，POD活性最低；T3的POD活性最高，这是因为T3臭氧的强氧化性和甜瓜自身衰老等因素刺激甜瓜导致POD活性增加。

15 d时T3的POD活性与CK差异极显著（P＜0.01）；60 d时2 组差异显著（0.01＜P＜0.05），说明整个贮藏期间T3能有效保持甜瓜果实的POD活性；T1在前30 d活性相对较高，仅次于T3，但是30 d后POD活性上升不明显，60 d时为129.593 U/g，仅高于CK，说明T1对甜瓜的贮藏前期POD活性的提升效果明显，贮藏后期效果不佳。

2.9不同处理方式对86-1甜瓜腐烂指数和冷害程度的影响

表1　不同贮藏条件对86-1甜瓜腐烂指数的影响Table1　Effect of different treatments on decay index of “86-1” muskmelon

如表1所示，贮藏68 d时甜瓜CK组的腐烂指数最大，为0.601，T1腐烂指数最小为0.275，这是因为低温能限制病原菌的生长和病斑的扩大；其次是T3腐烂指数为0.318，这是因为T3的臭氧具有强氧化性，能有效抑制病原菌生长，延缓果实衰老；T2的腐烂指数要高于T3，可能是臭氧浓度低，抑菌效果差；而T4的腐烂指数为0.504，原理是T4气调处理可抑制甜瓜后熟从而增强果实的抗病性，降低其腐烂程度。

从表1可以看出，只有T1组的甜瓜发生了冷害，且冷害甜瓜所占比例为90%，冷害指数为39%，而其他处理均未发生冷害，说明-1～0 ℃贮藏甜瓜会发生冷害，而5～6 ℃贮藏甜瓜不会发生冷害现象。

3　讨论与结论

本实验发现，86-1甜瓜属于呼吸跃变型果实。T3处理不仅延迟了呼吸高峰的出现，还抑制呼吸强度；而整个贮藏期间T1的呼吸强度最低，说明低温能有效抑制呼吸强度；T1还能有效抑制乙烯高峰的出现，这与许玲等［23］的研究一致，这是因为低温冷害能破坏乙酰辅酶A羧化酶向乙烯转化过程。整个贮藏期间T3的乙烯释放速率最低，说明臭氧能有效抑制乙烯生成，且臭氧浓度越大抑制效果越好，这与杨卫东等［24］研究结果一致。T1的腐烂指数最小，正是由于低温环境导致T1甜瓜在贮藏期间发生了冷害现象，症状有凹陷，皱缩，水渍状等。通过68 d时的冷害情况统计，发现只有T1出现冷害现象，且发病率为90%，同时冷害指数达39%。冷害甜瓜果实颜色变暗，出现凹陷斑，严重影响甜瓜的感官品质，这与龚迪等［25］的研究结果相似。研究将继续探讨如何达到低温贮藏新疆厚皮甜瓜而不发生冷害。

本研究结果表明，用4×10-6m3/m3臭氧气体处理30 min的甜瓜贮藏品质最好，而用2×10-6m3/m3臭氧气体处理30 min的甜瓜品质不及前者，这主要原因是臭氧浓度较低，未起到较好的保鲜效果。臭氧的强氧化性和杀菌性均有保持甜瓜品质的重要特性；气调处理对保持甜瓜TA含量效果极显著，整体品质要优于CK组；低温虽然降低腐烂指数但是冷害后甜瓜品质下降。

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Effects of Ozone Treatment on Storage Quality and Physiological Characteristics of Xinjiang Thick-Skinned Melon

CHEN Cunkun1,2, GAO Furong1, XUE Wentong2, ZHU Wanzhen2, DONG Chenghu1, WANG Wensheng1,*
（1. National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agriculture Product, Key Laboratory of Fresh-keeping of Agricultural Products, Ministry of Agriculture, Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, Tianjin 300384, China； 2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China）

Xinjiang thick-skinned melon is a type of fruit which is extraordinarily favored by people, but it does not withstand storage or transportation. This study was concerned with the effects of 4 different storage conditions i.e., a）treatment with ozone at 5 × 10-6m3/m3（on an air basis） for 5 h every seven days during storage at -1-0 ℃； b） 2 × 10-6m3/m3ozone for 30 min every day during storage at 5-6 ℃； c） 4 × 10-6m3/m3ozone for 30 min every day during storage at 5-6 ℃；and d） 2%-5% O2+ 2%-4% CO2during storage 5-6 ℃, on the storage quality and physiological properties of Xinjiang thick-skinned melon. Untreated fruits were used as control. With this aim, we determined respiration intensity, ethylene production rate, soluble solids content, titratable acid content, pH, fruit hardness, reducing sugar content and peroxidase （POD）activity of melon under these conditions were determined every 15 days of storage, and we also statistically analyzed decay index and chilling injury index of melon fruits in all treatment groups after 68-day storage. The experiment results suggested that low-temperature storage （-1-0 ℃） resulted in the minimum decay index, but caused chilling injury （the chilling injury index after 68-day storage was 39%）. The second treatment better maintained the quality of melon fruit than the control group, and the third treatment provided the best maintenance of fruit quality as indicated by delaying the occurrence of the respiratory peak, decreasing respiration intensity, minimizing ethylene production rate, and increasing reducing sugar content, fruit fl esh fi rmness and POD activity, consequently achieving a decay index of only 0.318 after storage for 68 days. The highest titratable acid content was found in the fourth treatment, showing a highly signifi cant difference as compared with the other three treatment groups （P ＜ 0.01）. The control group was the least effective at preserving the quality of melon fruit.

Xinjiang thick-skinned melon； low temperature storage； ozone； controlled atmosphere； quality

10.7506/spkx1002-6630-201620037

S652

A

1 0 0 2-6 6 3 0（2 0 1 6）2 0-0 2 1 5-0 6

陈存坤, 高芙蓉, 薛文通, 等. 臭氧处理对新疆厚皮甜瓜贮藏品质和生理特性的影响［J］. 食品科学, 2016, 37（20）：215-220. DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620037. http：//www.spkx.net.cn

CHEN Cunkun, GAO Furong, XUE Wentong, et al. Effects of ozone treatment on storage quality and physiological characteristics of Xinjiang thick-skinned melon［J］. Food Science, 2016, 37（20）： 215-220. （in Chinese with English abstract）

DOI：10.7506/spkx1002-6630-201620037. http：//www.spkx.net.cn

2015-03-03

国家自然科学基金青年科学基金项目（31501547）；“十二五”农村领域国家科技计划项目（2015BAD19B0104）；公益性行业（农业）科研专项（20130307）；2015年度国家星火计划重点项目（2015GA610006）；天津市农业科技成果转化与推广项目（201502030）

陈存坤（1981—），男，副研究员，博士研究生，主要从事农产品贮藏保鲜技术研究。E-mail：cck0318@126.com

王文生（1958—），男，研究员，博士，主要从事农产品贮藏保鲜技术研究。E-mail：wang_wensheng@163.com