模拟运输时间对芒果低温贮藏过程中生理与品质的影响

卫赛超， 谢 晶,2,3,

(1.上海海洋大学 食品学院， 上海 201306； 2.上海冷链装备性能与节能评价专业技术服务平台，上海 201306；3.上海海洋大学 食品科学与工程国家级实验教学示范中心， 上海 201306)

芒果口感酸甜细腻、营养价值高，具有抗氧化、护目、增强免疫力等作用[1]，深受人们的喜爱。但芒果作为呼吸跃变型热带水果，一旦达到呼吸高峰其品质便急剧下降，再加上物流输送过程的影响，芒果并不易保存。芒果采后保鲜技术主要有辐照、低温、气调等物理保鲜，以及化学保鲜、抗菌涂膜保鲜等[2-6]。此外，芒果作为南方的热带水果，其贸易分销往往需要经过长距离的运送，运输过程的振动势必会造成芒果之间的碰撞、摩擦和挤压，甚至造成果实的物理损伤，进而影响运输后芒果的货架期。

实验室研究运输振动对水果的影响多采用模拟运输振动装置，便于定量、准确衡量振动对水果的损伤。Wei等[7]搭建了由模拟振动台与数字控制器和功率放大器组成的振动系统，实验结果表明振动会加剧猕猴桃的水分散失，造成果实萎缩。Karimi等[8]利用模拟运输振动台研究了不同振动参数对橄榄的影响，结果显示振动造成了橄榄果果皮瘀伤，影响因素有振动频率、加速度和振动时间。运输过程对水果造成损伤的原因主要是垂直方向的低频振动[9-10]，使水果组织细胞破裂，产生瘀伤组织，加速果实失水腐败。同时，振动使水果产生应激反应，能显著增强水果的呼吸作用[11]，使其在贮藏期间品质下降更快。故研究运输振动对芒果后期贮藏过程中品质和生理变化的影响，有利于后续研发有效的措施减少芒果运输过程的振动损伤，从而保障芒果品质，提高经济效益。

本实验以越南青芒为实验对象，固定模拟运输振动实验台转速，对芒果分别进行不同时长的模拟运输振动实验并在较低温度贮藏，研究振动对运输后芒果的生理与品质的影响，以期为开发减少芒果运输损害的有效方法提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

越南青芒，上海市浦东新区古棕路农工商超市，挑选成熟度相近、大小均一、无病斑及物理损伤的越南产青芒作为实验材料。无水乙醇、半乳糖醛酸、2,6-二氯靛酚钠标准品，生工生物工程(上海)股份有限公司；氢氧化钠、二水合草酸、碳酸氢钠、酚酞、咔唑，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氯化钡·二水、抗坏血酸标准品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；植物果胶酯酶酶联免疫分析试剂盒、植物多聚半乳糖醛酸酶酶联免疫分析试剂盒，上海泛柯实业有限公司。

1.2 仪器与设备

LX- 100VTR型模拟运输振动台，上海鲁轩仪器设备厂；核磁共振成像分析仪，苏州纽迈电子科技有限公司；H1850R型高速冷冻离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司；85- 2A型双数显恒温磁力搅拌器，金坛市城东新瑞仪器厂；组织捣碎机，武进区湖塘江仪仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1样品处理与振动条件设置

将实验芒果逐一擦去表面污垢及果蒂附近汁液，用减震塑料网套包裹后放入泡沫箱。每箱随机放入12个芒果，采用实际销售运输方式摆放(如图1)。将所有芒果分为3组，每组72个芒果，组内设置模拟运输组(简称振动组)与对照组(无运输振动经历)各36个芒果，做好标记。

图1 实验样品摆放示例Fig.1 Example of experiment placement

将标记好的3组实验芒果随机置于模拟运输振动台上，台面单层放置。模拟运输振动台符合国际安全运输协会(International Safe Transit Association，ISTA)及美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials，ASTM)运输标准，最大振幅25.4 mm，往复式振动，实验转速设定为180 r/min，其垂直方向产生的频率为3 Hz。3组芒果中振动组(12 V、24 V、36 V)分别模拟运输12、24、36 h，相当于中型载重汽车在次高级路面行驶390、780、1 170 km，对照组(12C、24C、36C)静置相应时间。模拟运输及贮藏均在冷库中进行，冷库设定温度13 ℃，以各组振动结束时记为第0天，之后每4 d抽样一次，每个实验组各抽取6个芒果。

1.3.2失重率测定

(1)

(2)

式(1)、式(2)中：M0，芒果初始质量，kg；M，不同振动时长贮藏后芒果的质量，kg；N，取样芒果总数，6。

1.3.3呼吸强度测定

根据范方方[13]的方法加以改进，将单个芒果放入密闭容器中，下部放置0.2 mol/L氢氧化钠40 mL，设置对照组。静置0.5 h后取出NaOH溶液，将其快速全部移入锥形瓶中并加入过量饱和BaCl2溶液。用0.1 mol/L草酸溶液滴定过量NaOH并记录草酸用量，根据式(3)计算芒果的呼吸强度。每组取样平行操作3次，取平均值。

(3)

式(3)中：呼吸强度，CO2mg/(kg·h)；V1，对照组所消耗的草酸体积，mL；V2，实验组所消耗的草酸体积，mL；c，滴定所用草酸的浓度，mol/L；22，二氧化碳的摩尔质量，g/mol；M，对应密闭容器内芒果的质量，kg；0.5，静置所用的时间，h。

1.3.4低场核磁共振成像与水分测定

采用低场核磁共振成像技术(magnetic resonance imaging，MRI)来表征芒果水分含量以及分布[14-15]。取芒果中部果肉，切成约3 cm×3 cm×0.7 cm果肉块，用核磁共振成像分析仪进行水分分布测定，单样品检测。相关参数设定：狭缝宽度4 mm，重复时间为500 ms，回波时间为20 ms，重复累加次数为4次，read size 和phase size分别为256、192，扫描结果保存dinoise为80，enhance为70。扫描结果用纽迈核磁共振图像处理软件进行伪彩处理。

芒果果肉水分含量测定参数：磁体探头使用MesoMR23-060H-I-70 mm，选择Q-CPMG序列，采样频率为200 kHz，重复采样等待时间为5 000 ms，累加次数8次，P1为19 μs，P2为37 μs，回波时间为0.45 ms，回波个数为18 000。

1.3.5可滴定酸含量测定

通过酸碱滴定法检测芒果果肉中可滴定酸的含量[16]，每组滴定平行实验3次，取平均值。

1.3.6维生素C含量测定

按照GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》中2,6-二氯靛酚滴定法测定芒果果肉中维生素C的含量[17]。每组滴定平行实验3次，取平均值。

1.3.7果胶酯酶与多聚半乳糖醛酸酶含量测定

每组取3个芒果，果肉匀浆后称取0.1 g用于果胶酯酶(pectinmethylesterase，PME)与多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase，PG)含量的检测。操作步骤按照试剂盒使用说明书进行，反应终止后用酶标仪在450 nm波长下测定相应OD值。根据所得标准曲线公式计算样品中PME与PG含量。

1.4 数据处理

数据由Microsoft Excel 2016进行统计分析，并绘图。使用IBM SPSS Statistics 25.0对所得数据进行分析，P<0.05时为显著差异[18]。

2 结果与分析

2.1 低场核磁共振图像与水分含量分析

经历不同振动时长后的芒果在贮藏期间的水分分布如图2。红色、黄色和绿色代表自由水分含量的高中低，MRI图像中芒果果肉对应的自由水含量如表1。结果可以看出，在振动后(第0天)，振动组红色区域面积比对照组增多，自由水含量有所上升，说明振动对芒果果肉组织产生了破坏，出现了瘀伤现象[19]。随着贮藏时间的延长，各组红色(高自由水含量)区域均不断降低，各振动组比对照组减少的幅度更大；与另外两振动组比较，36 h振动组自由水含量减少最多，失水最严重。

图2 不同振动时长的芒果MRI图像变化Fig.2 Changes of MRI images of mango with different vibration durations

表1 不同振动时长芒果MRI图像中自由水含量

结果表明，运输振动使芒果果肉产生了不可逆破坏，在贮藏期间，长时间振动使芒果果肉自由水损失加剧。其原因可能是经历运输振动时间越长，组织细胞受到的破坏越多，细胞内自由水外逸的量越大，而且由于果肉组织难以修复损伤，使得自然蒸发与生理消耗的水分散失更多。

2.2 呼吸强度变化分析

不同振动组与对照组呼吸强度变化均为先下降后上升再下降的趋势，见图3。出现这一现象的原因可能是贮藏前期环境温度较低，呼吸作用被抑制[20]，故在前8 d呼吸强度先下降，后续随着芒果后熟作用，其呼吸强度不断攀升至最大，此时芒果生理代谢达到贮藏期峰值，加速了芒果的衰老，进而呼吸强度再次降低。在贮藏第16天，24 h振动组呼吸峰值最大，与12 h振动组差异不显著，但显著高于36 h振动组。在呼吸强度峰值处，不同模拟运输时间的振动组与其对照组差异达到显著水平。

图3 不同振动时长的芒果呼吸强度变化Fig.3 Changes in mango respiration intensity at different vibration durations

呼吸强度是衡量果蔬呼吸作用强弱的重要指标[12]，呼吸作用越强，其自身的消耗越大，越不利于果蔬的保鲜。芒果是呼吸跃变型水果，在采后贮藏阶段会有呼吸高峰出现[21]。实验结果表明，运输振动显著提高了芒果呼吸跃变峰值，增强了芒果后熟的呼吸作用，但在非呼吸峰值的贮藏期间无显著差异。运输时间越长对芒果呼吸峰值的影响越大，但36 h振动处理的影响反而最小，其原因可能是振动引起了芒果的应激反应[22]，造成了细胞通透性、内源酶活性等变化，故一定时长的振动可使呼吸作用增强，但更长时间的振动则使芒果细胞结构遭受不可逆的破坏，限制了其生理生化反应，使36 h振动组的呼吸峰值反而最低。

2.3 失重率分析

由于水分的持续蒸发，芒果采后的水分损耗不断增加，使其逐渐出现皱缩，造成商品特性的下降。不同振动时长的失重率变化如图4，随着贮藏时间的延长，各组失重率均不断增加，不同贮藏天数的失重率也有显著差异，这与Wei等[7]报道的结果相似。24 h、36 h振动组振动后第0天的失重率显著高于12 h振动组；贮藏第4天和第8天，36 h振动组显著高于12 h、24 h振动组。贮藏第12天以后各振动组之间差异不显著。在芒果达到呼吸高峰后，贮藏第20天各振动组都与对照组有显著差异。

图4 不同振动时长的芒果失重率变化Fig.4 Changes of weight loss rate of mango with different vibration durations

果蔬的水分含量一般在85%以上，充足的水分是维持果蔬正常生理状态、良好感官特性的重要因素[23-24]。上述结果表明，运输振动对芒果失重率的影响主要在贮藏前期，振动时间越长，对芒果失重率的影响越显著，影响时间也越持久。其主要原因可能是振动不同程度地破坏了芒果的组织结构，使得自然蒸发量增加[25]，同时芒果生化反应持续进行也增加了水分的消耗，且芒果在贮藏后期呼吸作用明显增加，消耗了较多糖类、蛋白质等，故使得各振动组失重率在贮藏12 d前有显著差异，且呼吸高峰后显著高于对照组。

2.4 果胶酯酶含量分析

PME又称果胶甲酯酶，可作用于果蔬中果胶的甲氧基基团，辅助果胶的降解，从而降低果胶含量，造成果蔬的软化[26]。贮藏期间PME含量变化如图5。12 h振动组与12 h对照组整体为下降趋势，12 h振动组PME含量高于其对照组；24 h与36 h振动组均呈升高后下降趋势，36 h振动组PME含量在贮藏过程中除第8天外均显著高于对照组，24 h振动组PME含量在第8、20天显著高于对照组。对照不同振动时长的结果来看，24 h振动组在贮藏第0天和第4天时PME含量均显著低于12 h、36 h振动组，但随后均显著高于12 h振动组，在第8、12、20天PME含量高于36 h振动组，于第20天达到显著差异。

图5 不同振动时长的芒果果胶酯酶含量变化Fig.5 Changes of pectinmethylesterase content in mango with different vibration durations

结果表明，运输振动可显著增加芒果果肉中PME的含量，随着振动时间的延长，对PME含量的提升作用愈明显，但24 h振动组在贮藏末期PME含量最高。其原因可能是振动胁迫芒果产生应激反应，对芒果果肉造成了不同程度的破坏，加速其衰老的过程，故使得PME含量增加，造成芒果的成熟软化，降低其抗病能力和商品特性，与芒果实际贮藏感官变化一致。

2.5 多聚半乳糖醛酸酶含量分析

PG含量变化如图6。由图6可知，对照组的PG含量先降低后升高再降低，而振动组在0～4 d里还有PG含量上升的过程。不同振动时长处理后，各振动组PG含量在第0天均显著低于相应的对照组；但在后续贮藏中，12 h振动组与对照组无显著差异，24 h与36 h振动组在贮藏前期和末期与其对照组有显著差异。24 h振动组PG含量在贮藏前期显著高于12 h、36 h振动组，36 h振动组在第12天、第16天PG含量显著高于其他振动组。

图6 不同振动时长的芒果多聚半乳糖醛酸酶含量变化Fig.6 Changes of polygalacturonase content in mango with different vibration durations

PG活性在果实成熟期较高，可导致植物细胞内的果胶质下降及果实软化。结果表明，运输振动对芒果贮藏前期和末期的PG含量有显著影响，振动时间的增加，会延长振动对芒果果肉中PG含量影响的作用时间，对PG含量影响也越大。长时间的振动还使得PG含量峰值在贮藏后期提前出现，造成果实软化加速。出现振动组酶含量先上升的原因可能是振动使得芒果果肉细胞受损，造成胞内PG外逸，故相较于对照组有先上升趋势。随后因低温使得芒果生理代谢降低，其含量随之减少，但随着芒果成熟度增加，果胶降解速率增大，消耗了更多的PG，使得PG达到含量高峰后下降。

2.6 可滴定酸含量分析

可滴定酸是评判果蔬成熟度以及品质状况的常用指标，包含各种有机酸，是果蔬生长代谢的基质，更是果蔬风味物质的重要组成[23]，振动后芒果中可滴定酸含量变化如图7。由图7可以看出，各振动组以及对照组的可滴定酸含量在贮藏阶段均呈下降趋势，36 h振动组可滴定酸含量在0～8 d及第16天显著低于其对照组，24 h振动组在贮藏第8天开始显著低于对照组，12 h振动组仅在第8天和第16天显著低于对照组。各振动组可滴定酸含量在第20天显著高于相应的对照组。从不同振动组来看，除了第8天和第12天之外，36 h振动组可滴定酸含量在贮藏期显著低于12 h与24 h振动组。

图7 不同振动时长的芒果可滴定酸含量变化Fig.7 Changes in titratable acid content of mango with different vibration durations

振动对芒果可滴定酸含量有显著影响，振动时间越长，可滴定酸含量降低越多，开始出现显著差异的时间也越早。其原因可能是振动增加了生化反应所需物质之间接触的可能，从而加速了芒果的呼吸作用、糖代谢等，使得可滴定酸含量下降[27]。振动时间越久，细胞内的损伤就越多，从而酸含量的下降幅度就越大。在贮藏未期，由于芒果出现酸败，而振动组芒果酸败程度更深，故其可滴定酸含量显著高于对照组。

2.7 维生素C含量分析

维生素C是人体所需的水溶性维生素，也是果蔬品质评价的衡量指标，其贮藏期间的变化如图8。由图8可知，各组芒果在贮藏期间维生素C含量呈下降趋势，24 h振动组维生素C含量在贮藏第4天开始显著低于其他振动组，于第12天差异不明显，第16天时维生素C含量同36 h振动组均显著低于12 h振动组。在贮藏期间，各时长的振动组与对照组芒果维生素C含量差异不显著。

图8 不同振动时长的芒果维生素C含量变化Fig.8 Changes of vitamin C content in mango with different vibration durations

不同振动组的结果表明，运输振动使维生素C含量在贮藏前期显著降低，提前了含量下降的时间，这与王云舒等[28]的研究结果类似。但本实验发现，24 h振动组对芒果维生素C含量的影响更大，36 h振动组的维生素C含量在贮藏第16天才达到最低。这可能是振动损伤了芒果果皮细胞，增加了氧气与芒果中维生素C的接触，使其含量快速减少[29]。但36 h振动令组织细胞受损严重，可能出现瘀积现象，反而阻碍了维生素C与氧气的接触，故使其含量下降较慢。

3 结 论

研究分析了模拟运输时间对芒果贮藏期间生理与品质的影响，结果表明运输振动使芒果产生了不同程度的瘀伤，对果肉水分分布产生了影响并加速了贮藏阶段自由水的丧失，且振动时间越长，自由水含量损失越严重，失重率也显著上升。振动也提升了芒果的呼吸峰值，增加了芒果贮藏阶段的PME与PG含量，加快了芒果的软化腐败速率。振动还使芒果贮藏阶段的可滴定酸与维生素C含量显著降低；且振动时间越长，对其含量的影响就越大。同时，24 h振动组比12 h振动组有更高的呼吸峰值与酶含量，且可滴定酸和维生素C下降更大，对芒果品质下降作用明显；36 h振动组呼吸峰值与PME含量较24 h振动组低，水分丧失更大，对芒果的不可逆损害更多；且24 h振动对芒果维生素C含量影响最大。综合考虑，认为24 h振动组对芒果生理与品质的影响虽显著但尚在可接受范围。

运输振动胁迫芒果出现应激反应，提高了降解果胶的相关酶的含量，加速了芒果物质代谢，造成其后熟作用的增强和品质的快速下降。低温并不能完全保证芒果品质的完好，24 h的振动即对芒果的品质与生理特性产生了显著影响，其作用机理还需深入研究。由于振动时间越久，芒果品质下降就越快，故需尽可能缩短芒果的运输时间，提高当前运输体系的效率，合理减少从产地到售卖环节的代理过程，并且在运输过程中使用减震效果较好的包装方式，利用气调、冷鲜物流等办法，维持芒果采后较高的商品特性与营养价值。