低温贮藏对蚕豆鲜荚品质的影响

陈 惠,王学军,宋居易,*,王永强,吴春芳

(1.江苏沿江地区农业科学研究所,江苏如皋 226541;2.南通市农副产品加工技术协会,江苏南通 226001)

蚕豆(ViciafabaL.)属豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionoideae)野蚕豆族(Viceae)蚕豆属(Vicia),起源于亚洲的西部和中部[1],是重要的豆类作物,具有较高的营养价值和药用价值。

我国蚕豆常年播种面积在100万公顷左右,产量在150～200万吨之间[2],其中很大一部分用来以鲜荚形式直接进入市场。由于蚕豆鲜荚采收期较短,供应相对集中,且多集中在高温季节,采摘后容易褐变、腐烂、变软等,严重影响其风味、色泽、营养物质及其货架期。因此如何既能保持它的品质,又能延长其供期就成了亟待解决的课题。目前,关于蚕豆籽粒保鲜的研究已有报道,如采用低温、热激处理、防腐剂处理等技术均对其有良好的保鲜效果[36],而对蚕豆鲜荚采后生理的研究并不多,采后不同贮藏温度对它的理化、生理及营养物质的变化也未曾有报道。据研究,低温能抑制果蔬的呼吸强度、有效减缓各种生理生化反应的速率、延迟组织代谢分解、延长果蔬的保鲜期[7];但是果蔬在低温保鲜研究中,一旦温度过低,就极易生成大的冰晶体,对果蔬细胞产生不可逆的机械破坏,最终导致果蔬理化品质的下降[8],所以开展对结冰点与过冷却点的研究有助于适宜贮藏温度的选择[9]。JHA等[10]认为,贮藏温度是影响果蔬采后生理最为直接的因素,所以本研究立足于国内蚕豆产业的研究现状,从蚕豆鲜荚的贮藏温度着手,设置不同冷藏温度0、4、8 ℃，研究其对蚕豆鲜荚采后生理、色泽、营养物质等的影响,为蚕豆鲜荚贮藏技术的发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蚕豆鲜荚 品种为通蚕(鲜)8号,鲜荚在其籽粒饱满、种脐颜色由无色转黄时采摘,采自江苏沿江地区农科所实验田;盐酸、丙酮、磷酸、邻苯二酚 分析纯,国药集团化学试剂有限公司。

DS1型高速组织捣碎机 上海标本模型厂;Kangguang SC80C 型全自动测色色差计 北京康光仪器有限公司产品;UV2100紫外可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司;EL204电子天平 梅特勒托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 低温贮藏 选取新鲜无损伤蚕豆鲜荚,放入0 ℃冷库中,预冷至6 ℃以下,然后将样品分为三组,每组1000 g左右,并置于规格为40 cm×30 cm、厚度为0.01 mm的PE保鲜袋中,密封,分别放入温度为(0±1)、(4±1)、(8±1) ℃低温箱中,从贮藏期开始每隔4 d随机取样一次,测定相关生理生化指标,每个组重复3次。由于在常温下,蚕豆鲜荚3 d内就会外形明显褐变、皱缩,萎蔫失鲜,所以本实验未设常温对照。

1.2.2 测定指标及方法

1.2.2.1 冰点测定 取500 g左右蚕豆鲜荚分别打浆,并倒入三角瓶中,将数显温度计插入浆液中部(浆液量要浸没温度计的感应部位,且保持数显温度计位置居中)并将其固定,然后将三角瓶置于18 ℃冰柜中;温度每30 s记录一次,温度随时间不断下降,直至出现短暂的温度回升或一个较长时间的温度基本保持不变的过程,此时的温度即蚕豆鲜荚的冰点,据此做出蚕豆鲜荚的冰点曲线图,重复测定3次。

1.2.2.2 褐变指数测定 褐变指数表示褐变的严重程度,先按豆荚上褐斑面积的大小,将褐变程度分为4级,0级无褐斑出现,1级褐斑面积低于20%,2级褐斑面积低于20%～40%,3级褐斑面积超过40%,然后按下式计算褐变指数[11]。

式(1)

1.2.2.3 多酚氧化酶(PPO)活性 准确称蚕豆鲜荚5.0 g,加入4倍体积的0.05 mol/L、pH7.0的磷酸缓冲液(含1% PVPP),冰浴研磨10 min后,于4 ℃下12000×g离心,上清液即为粗酶液[12]。

取0.2%的邻苯二酚溶液3 mL,加0.8 mL的0.1 mol/L、pH7.0的磷酸缓冲液,再加入2 mL的粗酶液,在525 nm处测定吸光度,每60 s记录1次,共记录3 min。每克样品每分钟吸光度变化0.001为一个酶活力单位(U),结果以U·min-1·g-1FW表示。

1.2.2.4 质量损失率 每隔4 d取1000 g蚕豆鲜荚进行贮藏期间质量损失率的测定,由式(2)得出蚕豆鲜荚的质量损失率。

式(2)

1.2.2.5 色泽测定 应用全自动测色色差计对蚕豆籽粒随机选择10个点进行定量测定,取平均值。L*值表示亮度,其数值越小，表示亮度越暗。a*值表示红绿方向颜色变化,+a*值表示向红色方向变化,a*值表示向绿色方向变化。

1.2.2.6 硬度测定 采用GY1型果实硬度计测定。每一处理分别取3～5个蚕豆籽粒,硬度计探针垂直指向果实并施加压力直至探头顶端压入果肉为止,读出指针所显示的最大值。求出每一个果实的平均硬度[13]。

1.2.2.7 VC含量的测定 紫外快速测定法,以VC作标准曲线(y=0.898x0.003,R2=0.999)。称取剪碎混匀的蚕豆籽粒5.0 g,加入5 mL 1%盐酸匀浆,转移至25 mL容量瓶中,用蒸馏水稀释定容。离心(10000 r/min)10 min后,取0.2 mL上清液,加入盛有0.2 mL 10%盐酸的10 mL容量瓶中,定容后以蒸馏水为空白,在243 nm处用紫外分光光度计测定吸光值,根据标准曲线,计算VC含量。

1.2.2.8 叶绿素含量的测定 采用双波法测定[14]。将蚕豆清洗整理,称取5.0 g左右至研钵中,加入少量碳酸钙中和细胞溶液中的有机酸,再加入80%丙酮,研磨成匀浆。在玻璃漏斗底部垫一小团脱脂棉,将匀浆通过脱脂棉过滤到100 mL的容量瓶中,用80%的丙酮冲洗残渣使之无色,再用80%的丙酮定容到100 mL,即得叶绿素的80%的丙酮提取液。以80%的丙酮溶液作空白,于663、645 nm处测得吸光度分别为A663和A645,代入方程:

总叶绿素含量(mg/100 g)=[0.1×(20.2×A645+8.02×A663)×v]/m

式(3)

式中,0.10.1 L的叶绿素提取液;m称取的样品重量(g);v提取液体积(mL);A645样品管在645 nm处的吸光值;A663样品管在645 nm处的吸光值。

1.3 数据处理

各指标重复测定3次,由SPSS 17.0软件进行单因素ANOVA分析处理,数据所得的图由Excel绘制。

2 结果与分析

2.1 蚕豆鲜荚的冻结曲线

由图1可知,蚕豆鲜荚的温度曲线有明显的峰值跳跃,说明该峰的起点温度就是过冷却点,为2.4 ℃,当温度不再上升时,为即结冰点0.8 ℃;由此,本实验由于低温培养箱存在±1 ℃的误差,实验设计的最低贮藏温度设为0 ℃,使蚕豆鲜荚在贮藏过程中无冰晶体产生。

图1 蚕豆鲜荚的温度曲线Fig.1 Temperature curve of broad bean fresh pod

2.2 贮藏温度对蚕豆鲜荚生理及品质的影响

2.2.1 贮藏温度对蚕豆鲜荚褐变指数、PPO活性的影响 蚕豆鲜荚采后极易褐变,褐变程度是其商品性的一个重要指标,而PPO是果蔬发生酶促褐变的主要因素之一。由图2可知,各处理组随着贮藏时间的增加,褐变指数逐渐变大。在贮藏0～8 d,各处理间的褐变指数值相近,且差异不显著(p>0.05);贮藏12 d后,8 ℃处理的褐变指数值明显大于其余处理,但差异不显著(p>0.05);当贮藏20 d时,8 ℃处理与其余处理的差异显著(p<0.05);0 ℃处理的褐变程度较4 ℃处理的轻,但它们的褐变指数差异不显著(p>0.05)。由此可知,0 ℃处理的褐变指数变化最小,这表明不同贮藏温度对蚕豆鲜荚褐变指数影响较大,温度越低,其褐变指数越小。

图2 不同贮藏温度对蚕豆鲜荚褐变指数的影响Fig.2 Effects of different storage temperature on browning index of broad bean fresh pod

由图3可知,在整个贮藏期间,各处理组的PPO活性先上升后下降,在贮藏4 d时,8 ℃处理组的PPO活性与其余处理组的差异显著(p<0.05)。在贮藏4 d后,4 ℃处理组的PPO活性大于0 ℃处理,但差异不显著(p>0.05)。结果表明,0 ℃处理的PPO活性与4、8 ℃处理相比最低。这说明贮藏温度越低,其蚕豆鲜荚的PPO活性越小。

图3 不同贮藏温度对蚕豆鲜荚PPO活性的影响Fig.3 Effects of different storage temperature on the activity of PPO of broad bean fresh pod

2.2.2 贮藏温度对蚕豆鲜荚质量损失率的影响 蚕豆鲜荚在贮藏过程中,当失水过多时,会造成其萎蔫失鲜、品质下降等。由图4可知,各处理随着贮藏时间的延长,其质量损失率增加,其中8 ℃处理组的质量损失率大于同期的其余处理组,且差异显著(p<0.05);0 ℃处理组的质量损失率(除第16 d外)低于4 ℃处理,但差异不显著(p<0.05)。这可能是蚕豆鲜荚质量损失的主要原因是其自身的水分蒸腾,贮藏温度越高,蒸腾作用越强,从而使其质量损失率越高。

图4 不同贮藏温度对蚕豆鲜荚质量损失率的影响Fig.4 Effects of different storage temperature on mass loss rate of broad bean fresh pod

2.2.3 贮藏温度对蚕豆籽粒色泽的影响 不同贮藏温度对蚕豆籽粒的色泽的影响结果见图5、图6。由图5可知,随着贮藏时间的增加,各处理的a*值先下降后上升,0 ℃处理组在贮藏期的a*值均大于其它处理组,但差异不显著(p>0.05);由图6可知,随着贮藏时间的增加,各处理组的L*值先下降后上升。其中,在贮藏0～12 d中,4 ℃处理组的L*值较小;12 d后,8 ℃处理组的L*值较低;在整个贮藏期间,0 ℃处理组的L*值相对较高,但与其它处理组间的差异不著(p>0.05)。综上所述,0 ℃处理对蚕豆色泽的影响比其余处理组小。同时,也表明低温贮藏对蚕豆籽粒色泽影响不大。

图5 不同温度对蚕豆籽粒a*值的影响Fig.5 The effects of different storage temperature on a*value of broad bean grain

图6 不同温度对蚕豆籽粒L*值的影响Fig.6 Effects of different temperature on L*value of broad bean grain

2.2.4 不同贮藏温度对蚕豆籽粒硬度的影响 硬度是果蔬贮藏的一个重要品质指标,一般认为硬度变化越小,其贮藏品质越好[1516]。由图7可知,0、4、8 ℃的处理组在贮藏初期,其硬度逐渐增大,到12 d达最大值,分别为2.89、2.79、2.86 kg/cm2,然后有所下降,至16 d后除了4 ℃处理其他两个温度处理都有上升;0 ℃处理组在贮藏期间的硬度均大于其它处理组,8 ℃处理组的硬度变化相对较大,所以0 ℃处理组的贮藏效果相对较好。另外,各处理组在贮藏期间的蚕豆硬度均大于0 d的处理组,这可能与木质化败坏导致蚕豆硬度增大有关[17]。

图7 不同温度对蚕豆籽粒硬度的影响Fig.7 Effects of different temperature on hardness of broad bean grain

2.2.5 不同温度对蚕豆籽粒VC的影响 VC是蚕豆籽粒的营养成分之一。由图8可知,在不同温度贮藏下,蚕豆籽粒中的VC含量随着时间的增加而上下波动,除4 ℃处理在贮藏8、12 d的VC含量差异显著(p<0.05)外,其余处理组在贮藏各阶段的VC含量差异均不显著(p>0.05),表明在不同的低温处理对蚕豆籽粒中的VC含量影响不大,这与谢培荣等[18]在0、2、8 ℃处理木洞杨梅的得到的研究结果相似。

图8 不同温度对蚕豆籽粒的VC含量影响Fig.8 Effects of different storage temperature on VC of broad bean grain

2.2.6 不同温度对蚕豆籽粒叶绿素含量影响 绿色蔬菜中绿色主要来源于叶绿素[19]。由图9可知,各处理在贮藏0～4 d,其叶绿素含量迅速下降,然后变化趋缓,在16 d后,0 ℃处理组的叶绿素含量有明显的回升。总体上在0～8 d,4 ℃处理组相比其他两组叶绿素含量较高;在贮藏8 d以后,0 ℃处理组的叶绿素含量相比4 ℃和8 ℃处理组更高。由此可知,蚕豆鲜荚在0 ℃下贮藏,其叶绿素含量最高。这表明在不产生冻害的情况下,贮藏温度越低,越能延缓叶绿素的降解,这与苏新国等[20]研究的结果相类似。

图9 不同温度对蚕豆籽粒叶绿素含量的影响Fig.9 Effects of different temperature on chlorophyll content of broad bean grain

3 讨论与结论

蚕豆鲜荚在采收后其生命活动仍在继续,因此,随着贮藏环境的变化会引起它的生理及品质的变化。本实验显示,不同低温贮藏对蚕豆鲜荚的PPO活性、褐变指数、质量损失率指标影响较大。蚕豆鲜荚的结冰点为0.8 ℃;0 ℃处理组的PPO活性、褐变指数、质量损失率、其籽粒色泽变化均小于其余处理组,0 ℃处理组的叶绿素含量较高;而0 ℃处理组硬度指标相对较好。低温各处理组对蚕豆籽粒中的VC含量影响的差异均不显著(p>0.05)。综上所述,蚕豆鲜荚适宜在0 ℃条件下贮藏。

近年来,蚕豆保鲜加工的研究逐渐增多。庄应强等[3]对不同品种的鲜蚕豆籽粒进行低温保鲜实验中,发现日本大白皮等蚕豆籽粒适宜在2 ℃下贮藏21 d。张兰等[4]采用热激处理、酸处理等方法对鲜蚕豆籽粒均有延缓衰老、减轻褐变和延长贮藏期的作用。贾西灵等[5]采用1.5%壳聚糖水溶液对鲜蚕豆籽粒进行涂膜处理,可显著降低其的呼吸强度、多酚氧化酶及过氧化物酶的活性,抑制丙二醛含量上升,延缓果实叶绿素及维生素C含量的下降,较好地保持了果实的感官品质。在速冻保鲜方面,主要在蚕豆籽粒烫漂及护色的研究[6,9,21]。经过调查,发现鲜食蚕豆大多是以鲜荚的形式进行市场销售,所以本实验采用低温贮藏对蚕豆鲜荚的采后生理及品质进行了初步的研究。但本实验不足之处,主要是缺少物理或生物化学与低温处理进行协同蚕豆鲜荚保鲜。另外,经调查发现,每年3月初,大量的蚕豆鲜荚由南方各地经远距离运入各大城市,由于气温升高,且采收处理与物流技术的制约,致使其品质下降,货架期缩短,所以,进一步延长蚕豆鲜荚的货架期,是今后有待深入研究的课题。

[1]程须珍,王述民. 中国食用豆类品种志[M].北京:中国农业科学技术出版社,2009:201202.

[2]郭永田.中国食用豆产业的经济分析[D].武汉:华中农业大学,2014.

[3]庄应强,费伟英,屠娟丽,等. 9个鲜食蚕豆品种低温保鲜比较实验[J].安徽农学通报,2014,20(24):130131.

[4]张兰.蚕豆采后生理及保鲜技术研究[D].南京:南京农业大学,2003.

[5]贾西灵,杨志谟,郭青范,等. 壳聚糖处理对青蚕豆贮藏品质的影响[J].北方园艺,2013(12):132135.

[6]陈惠,唐明霞,袁春新,等. 响应面法优化速冻蚕豆的微波烫漂工艺[J].浙江农业学报,2013,25(6):13731377.

[7]田密霞,胡文忠,王艳颖,等. 鲜切果蔬的生理生化变化及其保鲜技术的研究进展[J],食品与发酵工业,2009,35(5):132135.

[8]PP Fernández,L Otero,B Guignon,et al. Highpressure shift freezing versus highpressure assisted freezing:Effects on the microstructure of a food model[J].Food Hydrocolloids,2006,20(4):510522.

[9]郝利平.园艺产品贮藏加工学[M]. 北京:中国农业出版社,2008:2835.

[10]Jha S N,Chopra S,Kingsly A R P. Modeling of color values for nondestructive evaluation of maturity of mango[J]. Journal of Food Engineering,2007,78(1):2226.

[11]郑永华.枇杷薄膜包装贮藏效果研究[J].食品科学,2000,9(21):5658.

[12]Rocha A,MoraisA. Influence of controlled atmosphere storage om polyhenol oxidase activity in relation to colour changes of minimally processed “Jonagored” apple[J]. International Journal of Food Science and Technology,2001,36:425432.

[13]魏宝东,姜炳义,冯辉. 番茄果实货架期硬度变化及其影响因素的研究[J].食品科学,2005,26(3):249252.

[14]汪志国,王静.双波长分光光度法同时测定叶绿素a、b[J].中国环境监测,1999,15(5):2122.

[15]杨文侠. 哈密瓜涂膜保鲜机理的研究[D]. 北京:中国农业大学,2005.

[16]陈惠,唐明霞,宋居易,等. 烫漂对蚕豆感官品质及过氧化物酶活性的影响[J]. 江苏农业学报,2015,31(3):708710.

[17]杨震峰,王臻哲,金鑫. 贮藏温度对“宁海白”和“大红袍”枇杷果实品质的影响[J].食品科学,2010,31(20):481484.

[18]谢培荣,黄志乾,欧阳菊英.低温贮藏对木洞杨梅采后生理与贮藏特性的影响[J].中国农学通报,2009,25(18):118121.

[19]姚晓敏,孙向军,王建强.绿色蔬菜的脱色机理及护色方法[J].食品工业科技,2000,21(5):1920.

[20]苏新国,郑永华,汪峰,等.贮藏温度对菜用大豆采后生理和品质变化的影响[J].南京农业大学学报,2003,26(1):114116.

[21]陈惠,唐明霞,宋居易,等.Cu2+质量分数对速冻加工蚕豆色泽的影响与分析[J].农产品加工,2015(2):46.