微环境气调包装对兰州百合采后衰老与防御酶的影响

张 鹏，康丹丹，魏宝东，贾晓昱，李春媛，李江阔,

（1.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所,天津 300384；2.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）,农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室,天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384；3.沈阳农业大学食品学院,辽宁沈阳 110866）

百合（Liliumspp）是一种长日照的草本植物，不仅可观赏还可入药，大都分布在北半球温带区域[1]。其含有丰富的淀粉、糖类、蛋白质、维生素及微量元素等营养物质及酚类、黄酮类、人体必需氨基酸、皂苷、生物碱、百合多糖等功能性物质，可清心健脾，滋阴润肺，是备受关注的绿色食品原料[2−3]。

百合有2～3 个月的休眠期，贮藏过程中易发生品质劣变，温度及气体参数组分是影响百合品质的关键环境因素。马爽[4]研究发现，不同温度处理的卷丹百合，4 ℃处理的百合冷藏期最长；刘燕等[5]发现30 ℃和5 ℃条件下，用聚乙烯（PE）、聚丙烯（OPP）材料及结合的方式处理鲜百合，5 ℃贮藏可使百合色泽较好且含糖量最高，PE膜的透气性与热封性较好，低温结合PE包装处理百合，其品质最佳；钟楚杰[6]研究在0～4 ℃环境下，O2为0.05%～0.2%、CO2为2%～3%、N2为96%～98%的真空气调包装鲜百合效果较好。果蔬保鲜要求采用无毒害、无药残留的健康保鲜方式，其中气调保鲜被公认是最安全的一种，目前百合贮藏保鲜多用于真空包装贮藏，可保持较长的贮藏期，安全又便捷[7]。

微环境气调包装（Micro-environmental Modified Atmosphere，mMAP）是一种新型气调保鲜技术，利用O2和CO2或再加入其它挥发性气体成分（例如1-MCP及挥发精油等）、调整温湿度来控制果蔬采后生理变化，延长保质期[8−9]。李江阔等[10]设计便携式多功能的果蔬贮运微环境气体调控保鲜箱，可满足易腐烂的小个头果蔬在不同阶段的贮藏环境需要，便于贮藏、运输、销售。张鹏等[11]将蓝莓果实放在带有不同气调元件的便携式气调箱中，表明气调元件可使得箱内O2和CO2气体成分可维持在10.5%～14.9%和5.5%～10.5%，各项品质指标均优于其他组。目前，气调箱适用于杨梅、樱桃、软枣猕猴桃、草莓等易腐烂果实，但便携式微环境气调箱对于百合保鲜的研究尚未涉及。本文采用了无气调元件的气调箱（CK），真空包装及有气调元件的气调箱三种方式贮藏兰州百合，气调箱体上设置了多个气调元件可对箱体内果蔬的贮藏环境进行气体监测与调控，通过不同贮藏期百合相关指标的检测，研究不同处理的百合采后感官、生理、衰老及其防御酶活性变化，探索最佳的气调包装方式，为百合保鲜提供一定的技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

兰州百合 2019 年4 月23 日采自甘肃兰州，采收后挑选无损伤无病虫害且大小均一的果，基地处理后冷链物流车（0～4 ℃）运回实验室冷库；气调箱（28 cm×22 cm×12 cm），两侧各有两个通气口（20 cm×15 cm，气孔间距15 cm），带有气调元件 宁波国嘉农产品保鲜包装技术有限公司；SOD试剂盒 南京建成生物工程研究所；抗坏血酸、亚油酸钠、硫代巴比妥酸、愈创木酚、三氯乙酸等试剂 均为分析纯。

冷库 国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）；TA.XT.plus物性测定仪 英国SMS公司；2010型气相色谱仪 日本岛津公司；HH-1 数显恒温水浴锅 金坛市金南仪器制造有限公司；A11 冷冻研磨机 德国IKA公司；ML503/02 电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；紫外-可见分光光度计TU-1810 北京普析通用仪器有限责任公司；3-30k高速冷冻离心机 德国Sigma公司；DZQ-400 真空包装机 温州市凯驰包装机械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 试材处理与贮藏 百合采摘、挑选后基地进行如下处理：a.CK：将挑选后百合装入无气调元件的气调箱，每个气调箱承装百合约2 kg，共18 箱；b.真空包装：将大小均一的4 个果实/每袋抽真空包装（0.01 MPa），每个真空袋套有发泡网以避免挤压，装于泡沫箱中，每箱承装百合约6 kg，共5 箱；c.微环境气调包装（mMAP）：将挑选后百合装入有气调元件的气调箱，每个气调箱承装百合约2 kg，共15 箱。处理后，将所有试材通过冷链物流车（0～4 ℃）运回实验室冷库（0.2±0.5）℃，预冷24 h后扣盖贮藏。每隔15 d取样检测相关指标，每个处理进行三次重复实验，微环境气调箱每次检测每个处理取三箱，泡沫箱里的真空包装袋按照微环境气调箱百合数等量取样。

1.2.2 测定指标 感官评分：综合打分[12]，请9 名专业人员每个测定周期观察百合，以百合球茎的气味、腐烂程度、色泽、质地和形态5 个指标进行评分，每个指标满分20 分，合计满分100 分，整体评分30 分以下视作无商品价值。评分标准如表1 所示。

表1 兰州百合感官评分标准Table 1 Sensory scoring criteria of Lanzhou lily

硬度用物性测定仪测定[13]，在百合种球对称面的鳞茎花瓣中间点分别测定，每个处理10 次重复，取平均值。TA测试参数：穿刺深度10 mm，P/2 探头（φ=2 mm），测试速度为2 mm/s。还原糖用DNS法测定[14]，可溶性蛋白用考马斯亮蓝比色法测定[15]。呼吸强度采用静置法测定[16]；乙烯生成速率用气相色谱仪测定[16]；丙二醛（MDA）含量用硫代巴比妥酸法测定[15]；超氧化物歧化酶（SOD）活性用试剂盒（羟胺法）测定；过氧化物酶（POD）活性用愈创木酚法测定[17]，过氧化氢酶（CAT）活性采用比色法测定[15]，抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性用比色法测定[15]。

1.3 数据处理

试验数据用Excel 2003 软件处理分析并作图，采用DPS 7.5 软件LSD差异显著，所有数据均3 次重复，取平均值。

2 结果与分析

2.1 mMAP对百合感官评分和硬度的影响

表2 是百合感官评分情况，可以看出随着贮藏时间的延长各处理百合的感官评分逐渐降低。45 d前百合的综合评分均处于较高水平；在45～60 d，mMAP组百合的感官评分显著高于其他两组（P<0.05）；75 d三个处理间感官评分差异显著（P<0.05），CK已经失去商品价值。CK组感官评分低主要是腐烂程度高且霉变情况严重；真空包装组感官评分低主要是由于百合产生乙醇物质，拆开包装袋视觉上百合无明显变化，但可嗅到百合散发出的腐酸味，45 d时味道较轻，60 d出现酸味，75 d时则散发有腐酸味，时间越长，味道越大，可能是包装作用时间较长，百合无氧呼吸的原因；而mMAP后期评分降低主要是因为发生了一定程度的腐烂，从图1 可看到，真空包装的百合基本完好无损，与mMAP相比，CK几乎全部腐烂。因此，与其他两组相比，mMAP组可维持百合感官评分在较高水平，感官表现较佳。

表2 不同包装方式的百合感官评分情况（分）Table 2 Sensory rating of lily with different packaging methods (points)

图1 不同包装方式在贮藏75 d时的百合表观状态Fig.1 The apparent state of lily in different packing methods at 75 d

图2 是百合贮藏期间硬度变化，硬度随着贮藏时间延长逐渐降低，CK组百合下降速率最快且硬度值最低，其次是mMAP，最高是真空包装。30 d时，百合的真空包装硬度为32.23 kg/cm2，mMAP为31.31 kg/cm2，两处理显著高于CK的硬度26.78 kg/cm2（P<0.05），表明真空包装和mMAP在贮藏期间可有效延缓百合硬度的下降。贮藏期间，真空包装百合硬度始终高于mMAP和CK，在30～75 d，真空包装与mMAP的硬度无显著差异（P>0.05），CK组在75 d失去商品价值，因此没有检测其硬度指标。因此，真空包装与mMAP均能够抑制贮藏期间百合硬度的下降。

图2 不同包装方式对百合硬度的影响Fig.2 Effects of different packing methods on the firmness of lily

2.2 mMAP对百合还原糖和可溶性蛋白含量的影响

图3A是百合贮藏期间还原糖含量变化，随着贮藏时间延长均呈上下波动的趋势。15～45 d，还原糖含量由高及低依次为真空包装>mMAP>CK，分析可能是真空包装的百合淀粉分解成糖的速率较快，糖的供能消耗较慢所致[18]，并且CK与其他两组之间差异显著（P<0.05）；60 d时，mMAP组百合还原糖含量显著高于其他两组（P<0.05）；75 d，mMAP组百合还原糖含量（0.99%）高于真空包装（0.80%）（P>0.05）。贮藏前期真空包装可能促进了还原糖累积，mMAP贮藏后期可维持还原糖的较高水平。

图3B是百合贮藏期间可溶性蛋白含量变化，随着贮藏时间的延长先降低后升高，可能是可溶性蛋白在机体中以相关酶的形式发挥作用，贮藏15～45 d可能是低温抑制了有关蛋白酶的表达而有所下降，60～75 d因百合休眠期解除，生理代谢变化导致的酶促防御体系增强使得可溶性蛋白含量有所升高[19]。30 d时其含量由高及低依次为mMAP>真空包装>CK，各处理差异显著（P<0.05）；45 d时真空包装与mMAP含量处于贮期中的最低点；30～75 d mMAP的可溶性蛋白含量均高于真空包装。结果表明，mMAP与真空包装在一定贮藏期内可维持可溶性蛋白含量的相对稳定。

图3 不同包装方式对百合营养物质的影响Fig.3 Effects of different packaging methods on nutrients of lily

2.3 mMAP对百合呼吸强度和乙烯生成速率的影响

图4A是贮藏期百合呼吸强度的变化，随着贮藏时间的延长CK呼吸强度在30 d达到峰值后趋于下降，mMAP在60 d达到峰值后趋于下降，真空包装出现了两次呼吸峰，分别出现在15 d与60 d，第一次可能是真空包装的百合对低温环境的应激响应所致。CK在30 d具有呼吸峰，75 d失去商品价值；mMAP与真空包装百合在60 d的呼吸峰可能是百合休眠期即将结束，百合生理代谢加快的原因，百合休眠期结束发芽需要进行生长栽培，75 d有所下降是由于贮期时间过长，生理代谢功能不足导致；60 d时mMAP呼吸强度高于真空包装和CK，说明后期mMAP的百合生理活性较强。综合而言，mMAP出现呼吸峰值较其他两组晚30 d以上，因此判断mMAP可能延长了百合的休眠期。

如图4B是贮藏期百合乙烯生成速率的变化，CK在贮期30 d出现最大值，真空包装乙烯生成速率与呼吸强度相似在15 d出现峰值，mMAP在45 d出现峰值；三组对比，mMAP可推迟乙烯峰值至少15 d，60 d真空包装的乙烯生成速率迅速上升，可能是百合无氧呼吸所致；75 d时CK失去商品价值，其他两组乙烯生成速率均有所上升，mMAP显著低于真空包装（P<0.01）。因此，mMAP在贮藏前期可推迟乙烯峰，在贮藏后期可抑制乙烯生成速率的增加。

图4 不同包装方式对百合生理指标的影响Fig.4 Effects of different packaging methods on physiological indexes of lily

2.4 mMAP对百合MDA含量的影响

MDA含量反应膜脂受损害程度大小。图5 是贮藏期间百合MDA含量的变化，随着贮藏期延长其含量逐渐上升，贮藏期间真空包装MDA含量显著高于其他两组（P<0.05），其次是CK。真空包装在0～45 d上升幅度较大，CK与mMAP上升较为平缓，60 d时处理间含量对比差异明显，75 d时CK失去商品价值。之所以真空包装的MDA含量高于CK和mMAP组，可能是真空包装袋密封性太强，不利于百合有氧呼吸，造成生理性毒害作用，使得膜质受损程度增强，MDA含量增加，相比较CK，mMAP在满足百合有氧呼吸的条件下，尽可能降低呼吸强度，使得百合生理病变速度降低。综合可得，对比其他两组，mMAP可显著抑制MDA含量的增加（P<0.05）。

图5 不同包装方式对百合MDA含量的影响Fig.5 Effects of different packaging methods on lily MDA content

2.5 mMAP对百合酶促防御系统（SOD、POD、CAT、APX）的影响

SOD是活性氧代谢的关键酶，抗氧化能力的体现[20]。图6A是百合贮藏期间SOD酶变化，随着贮藏期延长先下降再上升又下降。30～45 d真空包装组百合SOD活性较高，45 d时与其他两组呈现显著性差异（P<0.05），随着百合休眠期的解除，60 d SOD活性均达到最大值，mMAP最高，其次为真空包装，CK与其他两组对比活性水平最低（P<0.05），75 d时mMAP SOD活性高于真空包装（P>0.05），说明贮藏后期mMAP的百合抗氧化防御能力较强。结果表明，贮藏前期真空包装的SOD活性较高，贮藏后期mMAP的SOD活性较高，差异不显著（P>0.05）。

图6 不同包装方式对百合酶促防御系统的影响Fig.6 Effects of different packaging methods on the enzymatic defense system of lily

POD参与果蔬相关酶的底物氧化，与抗逆性有关。图6B是贮藏期间POD活性变化，随着贮藏时间延长先上升后下降，可能是在逆境或衰老初期，机体增强了POD活性以抵抗生理性衰老，而在逆境后期或衰老后期，过多的H2O2抑制了POD活性[21]。贮藏期间，真空包装高于CK和mMAP（P<0.05），说明真空包装在贮藏中逐渐使百合处于不利环境，启动了植物防御系统，POD活性增加，随着贮藏期延长，长时间的逆境胁迫，POD活性较高，产生了伤害效应，表明真空包装不适合长时间贮藏。相比其他两组，CK百合的POD活性在15 d时出现峰值，mMAP在45 d出现，延迟了峰值30 d。因此可得，mMAP可延迟POD活性峰的出现，抑制贮藏后期POD活性的增加。

CAT可将机体多余的过氧化氢分解清除[22]。图6C是百合贮藏期间CAT活性变化，可见刚采摘的百合CAT活性较高，可能是此时生理防御性较强的原因；15 d时随着贮藏时间延长先上升后下降，60 d达到峰值，可能是百合休眠期即将结束，生理代谢增强所致；贮藏期 mMAP活性最高，其次为真空包装，研究表明CAT活性的增强可较好地调控植物体内H2O2的水平，从而延缓或者阻止细胞凋亡的发生[23]。75 d CAT活性均下降，也许是百合后期抗逆性降低的原因，mMAP组百合CAT活性高于真空包装。因此表明，mMAP可增强CAT活性，真空包装次之。

APX可清除有害物质H2O2，增强机体抗逆能力。图6D是百合贮藏期间APX活性变化，新采摘百合APX活性较高，随着贮藏时间的延长各处理百合APX活性先下降后升高。贮藏期间CK组百合APX活性始终较低，与其他两组相比差异较显著（P<0.05，60 d除外），表明真空包装和mMAP处理抑制APX活性的降低。和mMAP相比，真空包装在45 d前APX活性较高，但45 d后显著低于mMAP（P<0.05），表明真空包装只适合短期贮藏。mMAP在整个贮藏期间APX活性较高，尤其是贮藏后期。因此，真空包装不适宜长时间贮藏，mMAP可提高贮藏后期APX活性。

3 讨论

气调保鲜中真空包装应用性较广，它是将袋中的空气抽离，使得物体持久封存，隔绝微生物，以达到长久保鲜，延长贮藏期的目的，不仅用于加工食品与其他领域，在鲜切果蔬方面更为流行[24]。研究表明PPO与POD参与果蔬褐变进程，真空包装可降低PPO与POD编码基因NnPPOA/C与NnPOD1/2/3/4的表达量，可有效抑制鲜切莲藕的酶促褐变，提高果实硬度，防止褐变与VC氧化，使得鲜切菠萝保质期可延长7 d，且还应用于鲜切皇冠梨的贮藏保鲜[25−27]。本研究中，各处理对比，真空包装硬度始终最高，在贮藏45 d前营养物质含量较高，相比较CK其POD活性较强，但真空包装的百合膜质过氧化程度较高，贮藏45 d后百合易发生无氧呼吸产生刺鼻的酸败气味，增强乙烯生成速率，不适宜较长时间贮藏，真空包装百合贮藏后期的实验结果与真空包装保鲜马铃薯的研究结果有相似之处[28]。

果蔬衰老表现为呼吸增强、MDA含量升高、软化失水、变色、产生异味等，微环境气调包装可有效避免果蔬水分蒸发，通过一定比例的气体对果蔬营养成分及风味有一定保持效果，降低呼吸作用抑制果实生理代谢速率，提高果蔬抗氧化酶活性，增强抗逆性，降低膜质过氧化产物的累积，提高逆境防御能力，延缓果蔬的生理衰老，延长果蔬贮藏期，在南果梨、葡萄、猕猴桃、番茄等果蔬均有研究[29−33]。本文研究结果表明，与CK和真空包装相比，微环境气调包装中O2与CO2百分含量处于9.4%～15.5%与4.7%～10.8%，可抑制乙烯生成速率，阻止百合无氧呼吸，延长百合休眠期，延缓百合营养成分的损失并显著降低膜质氧化程度，使得POD活性抑制在较低范围，提高了SOD、APX及CAT活性，使得百合的防御酶体系有所增强。CK在60～75 d失去商品价值，真空包装大概在45 d开始膜质氧化程度加剧，因此相比较来看，mMAP延缓百合腐败速率及生理衰老进程，可延长保质期长达15～30 d，与微环境气调包装在蓝莓、樱桃中的结果相似[34−35]。

mMAP在适合气调的难贮易腐果蔬中的保鲜效果逐渐被认可，它的多功能、便携、安全且环保等优势将用作更多的果蔬采后保鲜与销售。本文在百合的贮藏保鲜研究表明，mMAP处理的百合延长休眠期，使其衰老较为缓慢，酶促防御能力得到了一定的提高，所有的感官与数据指标均显示，休眠期过后的百合CK失去商品价值，真空包装产生酸败，而mMAP在贮藏后期虽然也有霉变，但相对品质较高，从各个指标与文献资料来看，45～60 d是生理代谢与品质变化的拐点，是百合的休眠期，休眠期过后mMAP对百合生理代谢有一定促进作用。

4 结论

与CK相比，真空包装处理可提高百合的硬度，维持较高的营养成分含量，但增强了百合呼吸强度，促进乙烯生成速率，加快膜质氧化进程；mMAP与其他两组相比，维持一定水平含量的营养物质的同时，在贮藏初期抑制生理代谢速率，延缓了膜质过氧化的发生，提高百合相关抗氧化酶活性，较真空包装贮藏效果更佳。本研究为百合保鲜技术研究提供了参考，为目前百合采挖后实际贮藏方式提供了技术性支持。气调箱不仅可用作百合保鲜，也可用作其他小型易腐果蔬的保鲜，便于存放家用冰箱中，实用性较强。