高湿贮藏对青花菜活性成分及抗氧化活性的影响

程紫薇,赵紫迎,张萌,曹婷婷,金文渊,金鹏,郑永华*

(1.南京农业大学食品科学技术学院,江苏 南京 210095;2.苏州大福外贸食品有限公司,江苏 苏州 215000)

青花菜(BrassicaoleraceaL. var.italica),又名西兰花、绿花菜,其营养成分十分丰富,深受消费者喜爱[1-2]。但青花菜组织含水量高、代谢旺盛,采后在常温下易发生失水萎蔫和衰老黄化,在20～25 ℃贮藏1～2 d后花蕾就会失绿转黄,同时营养成分也被迅速降解,严重影响其商品和营养价值[3]。因此,研究青花菜采后保鲜技术对促进青花菜产业的健康发展具有十分重要的现实意义。在延缓青花菜衰老黄化的同时,如何保持采后青花菜中硫代葡萄糖苷和萝卜硫素等活性成分的含量、抗氧化活性和潜在的营养保健价值已成为青花菜保鲜技术研究的热点[4-5]。

新鲜果蔬的含水量一般为85%～95%,采后由于蒸腾作用极易失水,一般当蒸腾失水达5%时,即出现明显的萎蔫状态,不仅损失质量,而且降低商品价值[6]。相对湿度(relative humidity,RH)是影响新鲜果蔬蒸腾作用最重要的环境因素,果蔬贮藏过程中应保持较高的环境RH。赵鑫等[7]研究发现低温高湿(-1.5～0.5 ℃,RH 90%)的贮藏条件可以有效地降低葡萄果实的呼吸强度,保持较好的硬度,延长贮藏期。王剑功等[8]发现高湿贮藏可有效抑制菠菜和韭菜的失水,保持较高的维生素C和叶绿素含量。这些研究表明,保持低温高湿的环境有利于果蔬采后保鲜,尤其是叶菜类蔬菜,高湿贮藏可显著抑制因蒸腾失水引起的组织萎蔫,从而起到显著的保鲜效果[9]。然而,普通冷库很难达到果蔬保鲜所需的RH。采用聚乙烯薄膜袋包装虽可提高包装内环境的RH,但会造成白色污染问题;而传统高压雾化和超声波加湿处理的湿度控制精确度较低,在低温下会出现结露凝水从而促进病原菌的滋生和果蔬腐烂率的升高[10-11]。而采用干雾湿度控制系统可喷发大小为2～10 μm的水雾粒子,水雾粒子能迅速均匀地扩散到贮藏库环境中,在提供90%～99% 精确高湿度的同时又可避免凝水现象的发生。采用干雾控湿冷库高湿贮藏能有效抑制番木瓜、广东菜心等果蔬的蒸腾失水,延长其贮藏期[12],同时可以避免传统加湿方法的弊端,因此在果蔬冷链物流保鲜中具有良好的应用前景。我们最近的研究表明,采用干雾控湿冷库高湿贮藏可通过调控糖代谢而显著延缓青花菜的衰老黄化,延长贮藏期[13]。因此,我们推测高湿贮藏可能有利于保持青花菜采后营养品质。本试验研究并比较了干雾控湿冷库高湿贮藏与普通冷库低湿贮藏对青花菜贮藏期间失水黄化、主要活性成分和抗氧化酶活性的影响,以探索高湿贮藏对保持青花菜采后抗氧化能力和营养价值的作用,为高湿贮藏应用于青花菜采后贮藏保鲜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试材料为青花菜品种‘山水’,挑选成熟度一致、大小均一、花球紧致、无机械伤且无病虫害的青花菜,采摘后表面覆冰并于2 h内运回实验室。

Hygrote湿度控制系统购自以色列HygroTech公司;RS-YS-W-A型GSP无线温湿度测点、RSWS-ETH-6型以太网温湿度记录仪购自山东仁科测控技术有限公司;高效液相色谱仪 Agilent series 1100购自美国安捷伦公司。

1.2 材料处理

青花菜运回实验室后先平铺在桌面上,晾干其表面水分。将挑选好的青花菜放入塑料转运筐中,随机分成2组,每组15筐,每筐8颗青花菜。2组青花菜分别放入4 ℃的干雾控湿高湿冷库(RH:96%～99%)和普通低湿冷库(RH:70%～75%)中贮藏35 d。贮藏期间每隔7 d每个重复取8颗青花菜测定失重率、黄化指数,同时取花蕾样品切碎混匀,液氮冷冻留存,用于测定其他指标。

1.3 指标测定

1.3.1 失重率贮藏期间每隔7 d称量1次青花菜的质量,记录初始质量为m1,贮藏期间每次称量质量为m2(取存放于冷库固定位置3筐青花菜进行测定)。失重率=(m1-m2)/m1×100%。

1.3.2 黄化指数采用Ku等[3]的方法。按青花菜黄化程度分为5级:0级,无花蕾变黄现象;1级,花球总面积0%～10%花蕾变黄;2级,花球总面积10%～20%花蕾变黄;3级,花球总面积20%～40%花蕾变黄;4级,花球总面积40%～60%花蕾变黄;5级,花球总面积60%以上花蕾变黄。

青花菜黄化指数=∑(黄化级数×该级青花菜颗数)/青花菜总数。

1.3.3 叶绿素和维生素C含量叶绿素含量测定参照Xu等[14]的方法;维生素C含量测定采用钼蓝比色法。结果均以干重计。

1.3.4 总酚、总黄酮、总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量总酚和总黄酮含量测定参照Wang等[15]的方法。总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量测定参照Xu等[5]的方法。结果均以干重计。

1.3.5 抗氧化酶活性超氧化物歧化酶(SOD)活性参照Zhang等[16]的方法测定,以每分钟反应体系对氮蓝四唑(NBT)光化还原抑制50%时所需要的酶量为1个SOD活性单位。过氧化氢酶(CAT)活性参照Jia等[17]的方法测定,以每分钟反应体系在240 nm处吸光值变化0.001所需的酶量为1个CAT单位。抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(POD)的活性参照Shi等[18]的方法测定,以每分钟反应体系在 290 nm 吸光值变化0.001所需的酶量为1个APX单位和每分钟在470 nm处吸光值变化0.01所需的酶量为1个POD单位。以上酶活性单位均用U·mg-1表示。

1.3.7 青花菜蛋白质含量和含水量蛋白质含量参照Bradford[21]的方法测定,以牛血清蛋白为标准品。含水量测定采用105 ℃恒重法,并根据含水量计算鲜样中的干重。

1.4 数据分析

采用Excel 2010和SAS 9.2软件进行数据处理与分析,采用Origin 2018软件绘图。采用邓肯氏多重比较法进行显著性差异分析。

2 结果与分析

2.1 高湿贮藏对青花菜黄化指数、失重率、叶绿素含量和维生素C含量的影响

由图1-A可知:贮藏期间高湿组青花菜失重率上升缓慢,贮藏末期失重率仅为14.2%,而低湿组青花菜失重率快速上升,贮藏末期35 d时达到44.9%,在整个贮藏期间高湿组的失重率均显著低于低湿组(P<0.05)。青花菜黄化指数的变化趋势与失重率相似,在整个贮藏期间,高湿组与低湿组青花菜的黄化指数均呈上升趋势,并在贮藏21 d后高湿组显著低于低湿组(图1-B)。青花菜的叶绿素含量在整个贮藏期间呈下降趋势,且高湿组的含量始终高于低湿组。到贮藏末期,高湿组青花菜的叶绿素含量下降了69.4%,而低湿组的叶绿素含量下降了81.8%(图1-C)。由图1-D可知:采后青花菜的维生素C含量不断下降,整个贮藏期间高湿组的青花菜维生素C含量始终高于低湿组,并在贮藏14 d后显著高于低湿组。

图1 高湿贮藏对青花菜失重率(A)、黄化指数(B)、叶绿素含量(C)和维生素C含量(D)的影响Fig.1 The effects of high humidity storage on weight loss rate(A),yellowing index(B), chlorophyll content(C)and vitamin C content(D)of broccoli不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。Different small letters indicate significant difference in treatments at 0.05 level. The same as follows.

综上,高湿贮藏能够减少采后青花菜失重率,维持较高的维生素C含量,抑制叶绿素的降解,延缓青花菜的黄化,从而较好保持采后青花菜的感官及营养品质。

2.2 高湿贮藏对青花菜总酚和总黄酮含量的影响

由图2可知:高湿组青花菜的总酚和总黄酮含量在贮藏期间均呈先上升后下降趋势,并在21 d达到峰值,且高湿组青花菜的总酚和总黄酮含量在整个贮藏期间始终高于低湿组。表明高湿贮藏能够维持采后青花菜较高的总酚和总黄酮含量,维持青花菜较高含量的抗氧化成分。

图2 高湿贮藏对青花菜总酚(A)和总黄酮(B)含量的影响Fig.2 The effects of high humidity storage on total phenolic content(A)and total flavonoid content(B)of broccoli

2.3 高湿贮藏对青花菜总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量的影响

如图3所示:青花菜的总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量在采后贮藏期间均呈下降趋势,且高湿组青花菜的总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量始终高于低湿组,并分别在贮藏7～35 d和贮藏28～35 d出现显著差异。上述结果表明,高湿贮藏能够维持采后青花菜较高的总硫代葡萄糖苷和萝卜硫素含量,从而提高其潜在的营养保健价值。

图3 高湿贮藏对青花菜总硫代葡萄糖苷(A)和萝卜硫素(B)含量的影响Fig.3 The effects of high humidity storage on total glucosinolates content(A)and sulforaphane content(B)of broccoli

2.4 高湿贮藏对青花菜抗氧化酶活性的影响

如图4-A所示:SOD活性整体上呈先上升后下降趋势,在14 d达到峰值,且高湿组的活性在贮藏7～35 d均显著高于低湿组。如图4-B所示:2组青花菜的CAT活性均呈先上升后下降趋势,在贮藏21 d时达到峰值,且在贮藏7～21 d高湿组青花菜的CAT活性均显著高于低湿组。如图4-C所示:高湿组青花菜的APX活性在贮藏28 d时达到峰值,而低湿组青花菜的APX活性在贮藏21 d时达到峰值,且在贮藏 21～35 d高湿组青花菜的APX活性均显著高于低湿组。如图4-D所示:2组青花菜的POD活性在贮藏前期略有下降,贮藏14 d后则上升,且在贮藏7～35 d高湿组POD活性高于低湿组,并在贮藏28～35 d出现显著性差异。表明高湿贮藏能够保持采后青花菜较高的抗氧化酶活性,提高青花菜的抗氧化能力。

图4 高湿贮藏对青花菜SOD(A)、CAT(B)、APX(C)和POD(D)活性的影响Fig.4 Effects of high humidity storage on the activities of SOD(A),CAT(B),APX(C)and POD(D)of broccoli

2.5 高湿贮藏对青花菜生成速率和H2O2含量的影响

图5 高湿贮藏对青花菜生成速率(A)和H2O2含量(B)的影响Fig.5 Effects of high humidity storage on production rate(A)and H2O2 content(B)of broccoli

2.6 高湿贮藏对青花菜DPPH自由基清除力和羟自由基清除力的影响

由图6可见:在整个贮藏过程中,采后青花菜的DPPH自由基清除力和羟自由基清除力均呈先升后降趋势,且高湿组青花菜的DPPH自由基清除力和羟自由基清除力始终高于低湿组,分别在贮藏7～35 d和贮藏14～35 d出现显著性差异。表明高湿贮藏可以使青花菜保持较高的自由基清除能力。

图6 高湿贮藏对青花菜DPPH自由基清除力(A)和羟自由基清除力(B)的影响Fig.6 Effects of high humidity storage on DPPH radical scavenging activity(A)and hydroxyl radical scavenging activity(B)of broccoli

3 讨论

青花菜采后在室温环境下放置极易失水黄化,营养物质发生降解,商品价值降低,因此必须采用低温保鲜以延长贮藏期。在低温环境下水汽易发生凝结,普通果蔬贮藏冷库的相对湿度较低,使产品蒸腾失水,从而导致果蔬组织的皱缩和疲软及机械特性的改变,造成果蔬失重和失鲜;另外,过度的蒸腾失水会导致果蔬生理代谢紊乱、呼吸作用增强,乙烯合成加快,从而加速营养成分含量下降,加快果蔬的败坏变质[12]。本试验使用的普通冷库RH仅为70%～75%,在这种低湿冷库中贮藏35 d的青花菜失重率接近45%,黄化指数到达3.9,菜体严重皱缩黄化而失去商品价值,同时维生素C等营养成分含量显著下降。而采用RH为96%～99%的干雾控湿冷库高湿贮藏能显著抑制青花菜的失水及黄化现象,同时保持较高的维生素C等活性成分含量,对保持青花菜采后感官和营养品质具显著作用。采用这种干雾控湿冷库高湿贮藏也可有效控制番石榴和黄瓜等多种果蔬的失水萎蔫,有效延长贮藏期[12,22]。这些结果为干雾控湿高湿贮藏在青花菜等果蔬冷链物流保鲜中的应用提供了科学依据。

青花菜中富含维生素C、多酚、黄酮、硫代葡萄糖苷及萝卜硫素等具抗氧化和抗肿瘤活性的功能成分,近年来采后处理和贮藏条件对这些活性成分变化的影响受到关注。如采用水包油包水保鲜乳液[23]及肉桂精油[24]处理均能保持青花菜中较高的维生素C、总酚和总黄酮含量和较高的抗氧化活性,并延长贮藏期。另外,采用LED光照[4]、1-甲基环丙烯(1-MCP)[25]、6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)[26]、1-MCP和6-BA复合[27]、乙醇[14]及蔗糖[5]处理青花菜也都得到了相似的结果。这些结果表明,采用适当的采后处理和保鲜技术可保持甚至提高采后青花菜中活性成分的含量,从而提高其抗氧化活性。本研究结果显示,采用干雾控湿冷库高湿贮藏也能有效延缓青花菜维生素C、总酚、黄酮、硫代葡萄糖苷及萝卜硫素含量的下降,从而保持青花菜较高的抗氧化能力和营养价值。总酚和总黄酮含量在贮藏过程中呈先上升后下降趋势,在贮藏前期可能是由于低温胁迫的诱导,酚类物质和黄酮的合成大于降解,而在贮藏后期降解大于合成。由于总酚总黄酮等活性成分的含量是青花菜的重要营养指标,其变化可作为确定青花菜最佳贮藏期的依据之一。