富士苹果在减压贮藏过程中相关品质指标与硬度的相关性分析

黄海英，李晓娟，李正英

（内蒙古农业大学职业技术学院食品工程技术系，内蒙古包头 014109）

果实采后会发生一系列的变化，包括呼吸速率的变化、内含物的变化、细胞壁的变化及其他物质代谢的变化等[1-2]，其中最显著的变化是果胶变化，果胶在各种酶的作用下发生水解反应，使细胞壁发生解体[3-5]，从而引起果实硬度下降，影响货架期。目前对苹果软化机理的研究有很多，如张元薇等人[2]研究发现果实软化发生在储运过程中，果实中的原果胶降解为水溶性果胶和果胶酸是引发果实软化的主要原因。张海新等人[5]研究表明，果实采后仍然是活的有机体，细胞壁降解酶对果实的软化起着重要的调控作用。韩英群等人[6]发现影响果实软化的主要因素，包括果实品质、细胞壁组成成分、细胞壁降解酶活性、乙烯浓度等的变化。

减压贮藏技术是在冷藏和气调贮藏的基础上发展起来的一种贮藏方法。优点是贮藏过程中形成超低氧环境，抑制微生物的生长，及时排除有害气体，不断补充水分，从而延长保质期。袁云香[7]研究了化学方法、物理方法、生物方法和纳米技术等在苹果保鲜中的研究与应用，并进行了展望。薛梦林等人[8]、常军等人[9]对冬枣、蜜桃果实进行了减压贮藏，结果表明减压贮藏能延缓果实的软化，延长贮藏期。但是这些研究均较为零散，多数是在减压条件下只单一研究了某个因素对苹果软化的影响，对减压贮藏条件下引起红富士苹果软化的多重因素缺乏系统性研究。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

富士苹果，采于内蒙古包头市土默特右旗科技园区，选择大小均匀、成熟度一致、无机械损伤、无病虫害的果实。运回实验室后立即进行处理。试验共设2个处理组：1组为常压贮藏（条件为温度-1℃，相对湿度95%，常压）；2组为减压贮藏（条件为温度-1℃，相对湿度95%，真空度80 kPa），每组每5 d测定乙烯含量、PG活性、β-Gal活性、果胶质含量与果实硬度等指标，并对相关性进行研究。

试剂：葡萄糖、无水乙醇、碳酸钠、乙酸、乙酸钠、浓硫酸、3,5-二硝基水杨酸、多聚半乳糖醛酸、对硝基苯酚、对硝基酚-β-D-吡喃半乳糖苷（PNPG，Sigma产品）、半乳糖醛酸、咔唑等。

1.2 主要仪器与设备

GY-B型果实硬度计，吉林省四平市兴科仪器仪表厂产品；GC122型气相色谱仪、UV755B型紫外-可见双光束分光光度计，上海精密科学仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 环境中乙烯含量的测定

采用气相色谱仪法[10]。色谱条件：填充柱型号为GDX-502型不锈钢柱；载气为氮气，流速为40 mL/min；燃气为氢气，流速为50 mL/min；助燃气为空气，流速为400 mL/min；检测器为FID检测器，检测器温度120℃；进样温度110℃，柱温70℃，采用外标法。得到的乙烯标准曲线回归方程为：Y=5.841X+0.178 5，相关系数R2=0.985 7。

1.3.2 多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性的测定

（1） 绘制标准曲线。准确称取0.100 0 g已干燥的葡萄糖，配制成1 g/L的葡萄糖标准溶液。然后分别吸取0，0.8，1.6，2.4，3.2，4.0，4.8 mL于100 mL容量瓶中，各瓶中再加入6 mL 3,5-二硝基水杨酸溶液，混匀后煮沸5 min，冷却后定容至刻度。于波长540 nm处测定吸光度，绘制标准曲线[11]。得到的标准曲线回归方程为：Y=0.138 1X-0.082 9，相关系数R2=0.999 2。

（2） 酶液提取。准确称取10.0 g果肉，加入95%乙醇溶液20 mL，在冰浴条件下研磨，在4℃条件下以转速12 000 r/min离心20 min。向沉淀物中加入80%乙醇溶液10 mL，混匀后离心。弃去上清液，再向沉淀物中加入浓度50 mmol/L，pH值5.5乙酸缓冲溶液5 mL，混匀后低温静置20 min，离心，收集上清液，即为多聚半乳糖醛酸酶提取液。

（3） 样品测定。三角瓶中加入上述酶提取液1 mL、质量浓度10 g/L多聚半乳糖醛酸溶液1 mL及pH值5.5的乙酸缓冲溶液2 mL，混匀；在37℃下保温1 h，再加入3,5-二硝基水杨酸溶液3.0 mL，煮沸5 min，冷却、定容至50 mL；于波长540 nm处测定吸光度。

式中：m"——从标准曲线查得葡萄糖质量浓度，mg/mL；

t——酶促反应时间，h；

V——酶提取液总体积，mL；

m——样品质量，g；

1.08——葡萄糖换算成半乳糖醛酸的系数（=194/180）。

1.3.3β-半乳糖苷酶（β-Gal）活性的测定

（1） 制作标准曲线。精确称取0.002 1 g对硝基苯酚，用水定容至1 000 mL，此时浓度为0.15 μmol/mL；吸取0.15 μmol/mL对硝基苯酚溶液0，0.4，0.8，1.2，1.6，2.0 mL于容量瓶中；分别加入1 mol/L碳酸钠溶液4 mL，混匀，再次加水定容至10 mL；于波长400 nm处测定吸光度，制作标准曲线[12]；得到的标准曲线回归方程为：Y=0.001 4X-0.000 3，相关系数R2=0.999。

（2）酶液提取。同PG活性测定方法。

（3）样品测定。试管中加入浓度5 mmol/L的对硝基酚-β-D-吡喃半乳糖苷溶液1 mL和上述酶提取液1 mL，混匀，在37℃下保温30 min后迅速加入浓度1 mol/L Na2CO3溶液4 mL，冷却，于波长400 nm处测定吸光。

计算公式如下：

式中：m"——标准曲线上查得的对硝基苯酚浓度，μmol/mL；

V——酶提取液总体积，mL；

m——样品质量，g。

t——酶促反应时间，h；

1.3.4 果胶质的测定

（1）标准曲线的绘制。吸取质量浓度100 μg/mL的半乳糖醛酸溶液0，1，2，3，4，5 mL于10 mL容量瓶中，定容；再取不同浓度的半乳糖醛酸溶液5 mL于6个三角瓶中，分别加入6 mL浓硫酸，在沸水浴中加热20 min，冷却后各加入质量分数0.15%咔唑乙醇溶液0.2 mL，混匀；在暗处放置30 min，于波长530 nm处测定吸光度，绘制标准曲线[13]；得到的标准曲线回归方程为：Y＝0.005 2X-0.069 9，相关系数R2=0.968 9。

（2） 水溶性果胶的提取。称取1.0 g苹果果肉，研磨后加入95%乙醇溶液25 mL，回流提取30 min，冷却，弃去上清液，沉淀物中再加入95%乙醇溶液25 mL再回流提取。如此重复4次，以除去样品中的糖分。经过滤后向沉淀物中加入20 mL水，在50℃下保温30 min，溶解果胶；冷却过滤，将上清液移入100 mL的容量瓶中，加水定容，得到水溶性果胶溶液。

（3）原果胶的提取。经上述回流提取水洗涤后的沉淀物中加入浓度0.5 mol/L硫酸溶液25 mL，加热煮沸1 h，冷却、过滤后定容至100 mL，此溶液即为原果胶。

（4） 样品测定。吸取原果胶1.0 mL和水溶性果胶提取液1.0 mL于不同的试管中，再加入质量分数0.15%咔唑乙醇溶液0.2 mL，试管中产生白色絮状物后加入浓硫酸6.0 mL，混匀后在85℃下保温10 min，冷却后于波长530 nm处测定其吸光度。

式中；C——标准曲线上查得的半乳糖醛酸溶液质量浓度，μg/mL；

V——果胶提取液体积，mL；

W——样品质量，g；

1.3.5 果实硬度的测定

采用硬度计法，取平均值。

2 结果与分析

2.1 减压贮藏过程中环境中的乙烯释放量与果实硬度的相关性研究

富士苹果在减压贮藏过程中乙烯释放量与硬度的关系见图1，富士苹果在常压贮藏过程中乙烯含量与硬度的关系见图2。

由图1、图2可知，在减压贮藏条件下，苹果贮藏至20 d时出现微小的峰，峰值为0.351×10-5μL/L，整个贮藏期内环境中的乙烯释放量都处于较低的水平；在常压贮藏条件下，贮藏至15 d时出现了乙烯峰，峰值为1.595×10-5μL/L，且明显高于相同期减压环境中的乙烯释放量。由图1、图2可知，在减压贮藏的前期，硬度显著下降（p＜0.05）；贮藏后期硬度变化不显著，贮藏至30 d时，硬度值为5.67 kg/cm2，整个贮藏期苹果硬度下降了21.7%。在常压贮藏期间 （0～30 d） 果实硬度显著下降 （p＜0.05），整个贮藏期苹果硬度下降了35.9%。

由此可知，减压贮藏能排除贮藏室内的乙烯，使苹果始终处于低乙烯的环境，从而延缓了硬度的下降速度。研究人员得出的结论与苹果采后硬度下降到25%～50%后便不再下降的研究一致。

2.2 减压贮藏过程中PG活性与果实硬度的相关性研究

富士苹果在减压贮藏过程中PG活性与硬度的关系见图3，富士苹果在常压贮藏过程中PG活性与硬度的关系见图4。

由图3、图4可知，在减压贮藏条件下，在0～20 d内PG活性随贮藏时间的延长而升高，贮藏至20 d时达到最高值3.166 mg/g·h，之后开始下降，整个贮藏期增加了37.2%。在常压贮藏条件下，贮藏前期PG活性随贮藏时间的延长而增高，贮藏至25 d时达到最高值3.577 mg/g·h，之后开始下降，整个贮藏期增加了52.1%。在相同贮藏期内，减压贮藏条件下的PG活性小于常压贮藏下的PG活性。由图3、图4还可看出，在减压贮藏0～15 d时，硬度显著下降（p＜0.05）；在常压贮藏期间果实硬度显著下降（p＜0.05）。这说明了减压贮藏减缓了PG活性的增加，从而延缓了果实的软化速率。

2.3 减压贮藏过程中β-Gal活性与果实硬度的相关性研究

富士苹果在减压贮藏过程中β-Gal活性与硬度的关系见图5，富士苹果在常压贮藏过程中β-Gal活性与硬度的关系见图6。

由图5、图6可知，在减压贮藏条件下β-Gal活性先上升后下降，贮藏至25 d时出现高峰，峰值为6.24 μmol/g·min。在常压贮藏条件下贮藏到25 d，时出现高峰，峰值8.253 μmol/g·min。在整个贮藏期内，减压贮藏条件下的β-Gal活性值始终低于常压贮藏条件，出现的最大值比常压条件小了近2.00 μmol/g·min。由图5、图6可知，果实硬度在减压贮藏0～15 d显著下降（p＜0.05）；之后变化不显著；在常压贮藏期间（0～30 d） 果实硬度显著下降 （p＜0.05）。这说明了低压条件能减缓β-Gal活性的增加，从而降低了果实的软化速率。

2.4 减压贮藏过程中果胶质含量与果实硬度的相关性研究

富士苹果在减压贮藏过程中果胶含量与硬度的关系见图7，富士苹果在常压贮藏过程中果胶含量与硬度的关系见图8。

由图7、图8可知，富士苹果在减压贮藏条件下，原果胶含量下降了2.38%，水溶性果胶含量增加了2.29%；在常压条件下，原果胶含量下降了2.47%，水溶性果胶含量增加了2.53%。说明富士苹果在贮藏期间，原果胶含量减少，而水溶性果胶含量增加，且常压条件下原果胶含量的下降值与水溶性果胶含量的增加值均比减压条件下的大。由图5、图6可见，果实硬度在减压贮藏0～15 d显著下降（p＜0.05）；之后变化不显著；在常压贮藏期间（0～30 d）果实硬度显著下降（p＜0.05）。

3 结论

富士苹果在减压贮藏时，环境中的乙烯含量始终保持较低的水平，贮藏至20 d时出现了微小的峰，峰值为0.351×10-5μL/L；PG活性与β-Gal的活性均呈先上升后下降的趋势，高峰分别出现在贮藏期的第20天、第25天，峰值分别为3.166 mg/g·h、6.24 μmol/g·min；原果胶含量下降了2.38%，水溶性果胶含量增加了2.29%；果实硬度在贮藏前期显著下降（p＜0.05）；之后变化不显著。当苹果常压贮藏时，环境中的乙烯含量贮藏至第15天时达到了最大值，峰值为1.595×10-5μL/L；PG活性与β-Gal的活性变化均贮藏至第25天时出现了最高值，峰值分别为3.577 mg/g·h、8.253 μmol/g·min；原果胶含量下降了2.47%，水溶性果胶含量增加了2.53%；果实硬度在贮藏期内显著下降（p＜0.05）。由上分析可知，PG活性与β-Gal的活性变化趋势与环境中的乙烯含量有关。减压贮藏通过抑制PG与β-Gal活性而阻止原果胶的水解，从而延缓了果实的软化速率，延长了保质期。