真空预冷对鲜食莲子采后贮藏品质的影响

严 锐，韩延超，吴伟杰，陈杭君,，郜海燕,

（1.浙江农林大学农业与食品科学学院，浙江杭州 311200；2.浙江省农业科学院食品科学研究所，农业农村部果品产后处理重点实验室，浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室，中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室，浙江杭州 310021）

莲（Nelumo nuciferaGaertn.），睡莲科，多年生水生草本植物[1]，主要分布在我国湖南、湖北、浙江、江苏等区域。莲子中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素、氨基酸等营养物质，还含有多糖、黄酮类及生物碱等功能活性物质，具有抗氧化、防辐射、保护心血管、调节血脂、清热降火、滋阴补脾等功效[2]。鲜食莲子因口感脆嫩，风味独特，具有多种保健功效而受到广大消费者喜爱。

鲜食莲子生长季节性强，多采摘于高温高湿的7～9 月，采后田间热高，生理代谢旺盛，呼吸作用强，水分蒸发快，因而极易发生褐变腐败。预冷是果蔬采后前处理的重要环节，可迅速降低果蔬采后田间热，快速抑制呼吸作用，避免因其导致的品质下降[3]。真空预冷主要通过在真空条件下降低水的沸点，使果蔬表面或内部的水分迅速蒸发，从而带走田间热，实现降温的目的，它具有冷却速率快、冷却均匀、高效、清洁等优点[4−5]。陈颖等[6]研究表明当真空预冷终压为660～700 Pa，预冷终温为5 ℃和补水率为5%时，可较好保持荷兰豆的感官品质和营养品质，并延长贮藏期。Santana等[7]优化鲜切西兰花采后真空冷却工艺，当预冷压力200 Pa，补水率3%，预冷时间40 min时，其贮藏品质较好。张晓娟等[8]研究表明真空预冷终温5 ℃，补水率3%，处理量2.5 kg时，可有效抑制毛豆失水和丙二醛含量增加，从而延长毛豆贮藏期。此外，真空预冷技术还应用于蘑菇[9]、生菜[10]、卷心菜[11]等。研究表明，真空预冷技术不仅适用于比表面积较大的叶菜类，也适用于非叶类果蔬，如胡萝卜[12]、洋葱[13]、芒果[14]等。综上所述，真空预冷处理可有效延缓果蔬采后品质变化，但是真空预冷处理在鲜食莲子采后贮藏方面的研究尚未见报道。

本研究以鲜食莲子为试验材料，探讨了不同真空预冷压力和补水率处理对鲜食莲子贮藏品质的影响，以期为真空预冷在鲜食莲子贮藏技术中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜食莲子 杭州莲谊农业开发有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、丙酮、95%乙醇 分析纯，上海凌锋化学试剂有限公司。

JXM/YZ真空预冷机 山东杰西玛机械科技有限公司；TA.XT.plus物性测定质构仪 英国Stable Micro Systems公司；CR-400 手持色差仪 日本柯尼卡美能达公司；Bifugo stratos高速冷冻离心机美国Thermo公司；Cintra 404 紫外分光光度计 澳大利亚GBC公司；UV-9000 紫外-可见分光光度计 上海元析仪器有限公司；LB20T手持糖度计 广州市速为电子科技有限公司；MRC-250B智能人工气候箱 上海百典仪器设备有限公司；OXYBABY O2/CO2手持式气体分析仪 德国WITT公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理 莲蓬采摘后于半小时内运至厂房，及时去除莲房，挑选七至八成熟、无病虫害、无机械损伤的莲子，并在厂房内进行真空预冷实验。预冷结束后将莲子分装于PE盒内，并用保鲜袋挽口包装贮藏于4 ℃恒温箱。分别以降至终温6 ℃的鲜食莲子作为初始值，之后每3 d取样，每处理取120.0 g鲜食莲子进行色泽、硬度、呼吸速率测定后，去除莲子底部和顶端各约1 mm及莲子心，将莲子和莲皮分别用液氮冷冻，并存放在−80 ℃冰箱中，用于后续指标测定。

1.2.2 鲜食莲子真空预冷处理工艺 参考陶菲[15]的方法略有改动。将挑选好的鲜食莲子放入样品框内，样品框放入真空预冷机内部，将温度探头插入鲜食莲子内部并记录预冷过程中的温度变化，每分钟记录一次温度数值。

1.2.2.1 不同预冷终压对鲜食莲子预冷效果的影响 预冷终温设置为6 ℃，补水率为0%，预冷终压分别为500、750、1000 Pa，通过测定莲子降温曲线及预冷前后失重确定预冷终压。

1.2.2.2 不同补水率对鲜食莲子真空预冷效果的影响 预冷终温设置为6 ℃，预冷终压为750 Pa，补水率分别为0%、2%、4%、6%，以未预冷作为对照。通过测定莲子降温曲线、失重率、呼吸速率、褐变度、色泽、硬度、叶绿素和类胡萝卜素含量变化筛选出较好的补水率。

1.3 指标测定

1.3.1 失重率的测定 参考Santana等[7]方法。采用差量法，按如下公式计算：

1.3.2 呼吸速率的测定 参考程园等[16]方法略有改动。分别取各处理组莲子90.0 g，各自放入3 个自封袋中保存2 h，然后用O2/CO2手持式气体分析仪测定探针刺入密封袋中，测定CO2浓度，呼吸速率以每千克果实每小时释放的CO2体积表示，单位为mg/（kg·h）。

1.3.3 褐变度的测定 参考Sun[17]的方法略有改动。称取1.0 g莲子样品，液氮研磨，加入5 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲液（pH6.8）混匀，4 ℃、10000 r/min离心20 min。取上清液于410 nm处测定吸光值，计算褐变度。

1.3.4 色泽的测定 参考Zhu等[5]方法。用全自动色差仪测定鲜食莲子L*、a*、b*值，仪器采用标准白板校正。每个处理测定20 颗莲子，每颗莲子测定3 次，取平均值。

1.3.5 硬度的测定 参考于胜爽[18]的方法略有改动。随机选取20 颗莲子，采用TA.XT.plus物性测定质构仪进行测定，选取P6 探头（直径为6 mm），测前速度为1 mm/s，测中速度为1 mm/s，测后速度为1 mm/s，测定深度为5 mm。

1.3.6 叶绿素、类胡萝卜含量测定 参考郑州元等[19]方法略有改动。称取0.5 g样品，液氮研磨，加入10 mL丙酮：乙醇（1:1，v/v）溶液，室温下避光浸提3 h，过滤，滤液于663、645 和470 nm处测定吸光度。

式中：V-样品提取液总体积，mL；m-样品质量，g；Ca-叶绿素a浓度，mg/L；Cb-叶绿素b浓度，mg/L。

1.4 数据处理

所有数据平均测定3 次，采用Excel 2010 软件进行数据统计，Origin Pro 2017 软件进行数据图表制作，SPSS 24.0 软件的Duncan’s法进行数据显著性差异分析（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同预冷终压对鲜食莲子降温速率的影响

由图1 可知，在预冷前180 s内，真空泵不断将真空室内空气排出，压力下降缓慢，空气与鲜食莲子热量交换微弱，因此，莲子温度几乎没有下降。500、750 和1000 Pa处理组分别在240～660、180～600、280～600 s内降温速度较快，这是因为真空室内压力迅速下降至设定终压，莲子表面水分开始蒸发，从而导致温度大幅度下降。当真空室内温湿度与鲜食莲子温湿度趋于平衡时，莲子温度下降缓慢。预冷终压为500、750 和1000 Pa处理组所需的预冷时间分别为720、780 和1320 s，表明真空预冷终压越大，预冷时间越长。相同地，在草莓和土豆上也有相似的结论，如吴冬夏等[20]研究发现真空预冷压力越低，草莓的冷却速率越高，失水越小；丁伟华等[21]研究也发现土豆在真空预冷终压1000 Pa时的预冷时间比500 Pa时长。

图1 不同预冷终压的降温曲线Fig.1 Cooling curve of different pre-cooling final pressure

2.2 不同终压预冷前后鲜食莲子失重率变化

真空预冷主要依靠产品内部水分蒸发带走自身热量，在降温过程中会引起产品失水问题，鲜食莲子在预冷过程中的失重主要由水分蒸发造成。由图2可知，在不进行补水的情况下，预冷终压越大失重越小，终压为500 Pa的处理失重率为7.18%，与750和1000 Pa处理差异显著（P<0.05），但750 和1000 Pa处理之间差异不显著；终压为750 Pa的处理失重率为4.51%。综合考虑预冷过程中降温速率和失重率的结果，选择750 Pa的预冷终压较为合适。

图2 不同终压预冷前后失重率变化Fig.2 Change of weight loss rate before and after pre-cooling with different final pressures

2.3 不同补水率对鲜食莲子降温速率的影响

真空预冷前对果蔬进行补水，可增加果蔬内部或表面水分从而减少失重，提高冷却速率。在预冷终压750 Pa条件下，鲜食莲子预冷前进行补水的降温曲线如图3 所示，补水率为0%、2%、4%和6%的处理从初始温度降至6 ℃终温所需时间分别为840、780、540 和1080 s；补水率4%处理的预冷时间最短，而补水率6%处理时间最长。王勤等[22]研究发现进行适量补水的杨梅真空预冷效果好于不进行补水的。宣朝辉等[23]发现芒果补水率为16%时所需预冷时间比8%的长。这可能是果实表面附着水分过多造成的，因此补水率并不是越高降温越快，适宜补水可缩短预冷时间。

图3 不同补水率的降温曲线Fig.3 Cooling curve of different water replenishment rates

2.4 不同补水率预冷前后鲜食莲子失重率变化

由图4 可知，在预冷终压为750 Pa的情况下，随补水率的增加预冷过程中莲子的失重逐渐减小，补水率为0%的处理失重率达到4.62%，补水率6%处理的失重最小，仅为2.3%。预冷前对莲子进行补水有助于防止失水，补水率越高，预冷后失重越小；若莲子表面附着水分较多，在后续贮藏可能会促进微生物的生长和品质劣变。宣朝辉等[23]发现在一定补水范围内，补水率越大，芒果在预冷过程中的失重越小。经后期贮藏可知，鲜食莲子补水率在4%左右较为适宜。

图4 不同补水率预冷前后失重率变化Fig.4 Change of weight loss rate before and after pre-cooling with different water replenishment rates

2.5 不同补水率对鲜食莲子贮藏期失重率的影响

由图5 可知，在贮藏期间，鲜食莲子的失重率呈上升趋势，真空预冷处理失重始终低于对照组（未预冷处理）；在贮藏末期，补水率0%、2%、4%、6%处理和对照组的失重率分别为10.09%、8.28%、4.26%、6.96%和11.38%，且补水率4%处理显著（P<0.05）低于补水率0%、2%和6%处理。吴德慧等[24]研究发现在1～4 ℃温度下未预冷杭白菜的失水快于真空预冷的杭白菜。未经预冷的鲜食莲子降温速率慢，长时间内维持较高的呼吸速率，降低了细胞的持水能力，而预冷前补水则加强了细胞的持水能力，因此，补水率4%处理降低了莲子贮藏期间的失重。

图5 不同补水率对鲜食莲子贮藏期失重率的影响Fig.5 Effect of different water replenishment rates on weight loss of louts seeds during storage

2.6 不同补水率对鲜食莲子贮藏期呼吸速率的影响

呼吸速率是反映果蔬贮藏效果的重要指标，呼吸强度越大，营养物质消耗越快，从而加速果蔬衰老。由图6 可看出，在贮藏期间对照组鲜食莲子的呼吸速率呈降低的趋势，其他处理鲜食莲子的呼吸速率整体呈先升后降的趋势。预冷结束后，莲子呼吸速率从82.79 mg/kg·h迅速降至26.65 mg/kg·h（0%补水率）、17.54 mg/kg·h（2%补水率）、24.7 mg/kg·h（4%补水率）和29.45 mg/kg·h（6%补水率）。在贮藏期间，真空预冷处理的呼吸速率显著低于对照组（P<0.05），在贮藏9～15 d，补水率4%处理呼吸速率显著低于0%补水率处理（P<0.05）。陈杭君等[25]研究发现与冰水和冷库预冷相比，真空预冷可在2.5 h内将芦笋呼吸强度从305 mg CO2/（kg·h）降至60 mg CO2/（kg·h）。本研究结果与庄严等[26]研究结果类似，水芹经冰水预冷后呼吸速率显著低于未预冷水芹。真空预冷的低温抑制了鲜食莲子呼吸作用和生理代谢，延缓了衰老。

图6 不同补水率对鲜食莲子贮藏期呼吸速率的影响Fig.6 Effect of different water replenishment rates on respiration rate of louts seedsduring storage

2.7 不同补水率对鲜食莲子贮藏期褐变度的影响

褐变度能够反映果蔬的褐变程度，是酚类物质被酚酶氧化形成褐色聚合物的表现。由图7 可知，在贮藏期间，鲜食莲子褐变度呈上升趋势。补水率4%处理褐变程度变化相对较缓，始终低于其他补水处理组，且与补水率0%处理差异显著（P<0.05）。因此，补水率4%处理可以较好抑制贮藏期间莲子褐变。Johnson等[27]研究也表明，经真空预冷的鲜切芹菜可以维持较好的营养品质，减缓切面褐变程度。

图7 不同补水率对鲜食莲子贮藏期褐变度的影响Fig.7 Effect of different water replenishment rates on browning degree of louts seeds during storage

2.8 不同补水率对鲜食莲子贮藏期色泽的影响

色泽是衡量果蔬感官品质及货架期的重要指标。真空预冷对鲜食莲子色泽的影响见表1，L*、a*、b*值分别代表莲子的表面明亮、红绿和黄蓝程度，其中a*、b*值的绝对值越大则颜色越深。在贮藏过程中莲子L*值呈下降趋势，这是由于莲子失水导致颜色变暗，真空预冷处理L*值始终高于对照组，且补水率4%处理L*值显著高于对照组（P<0.05）。在贮藏期间莲子a*值逐渐上升，这可能是叶绿素脱镁形成叶绿酸导致的黄化，真空预冷处理a*值显著低于对照组（P<0.05），在贮藏前期，补水处理之间差异不显著，在9～15 d，补水率4%处理显著低于其他补水处理（P<0.05）。b*值在贮藏期间整体呈先降后升的趋势，真空预冷处理低于对照组，且补水率4%处理b*值显著低于其它补水处理（P<0.05）。Zhu等[5]研究发现与未预冷相比，经真空预冷的白菜、青菜和卷心菜均维持了较好的色泽，延缓了叶片黄化。Alibas等[28]研究发现与不预冷相比，真空预冷能更好的保持花椰菜的原有色泽，延缓硬度下降。等[29]研究发现真空预冷可以维持洋葱等的外观品质。补水率4%的真空预冷可维持鲜食莲子较好的外观色泽，这可能是真空预冷降低了莲子呼吸速率，且预冷前补水有利于延缓叶绿素降解，从而延缓莲子黄化。

表1 不同补水率对鲜食莲子贮藏期色泽的影响Table 1 Effect of different water replenishment rates on color difference of fresh lotus seeds during storage

2.9 不同补水率对鲜食莲子贮藏期硬度的影响

硬度是衡量果蔬品质和商品性的重要因素之一，果蔬贮藏期间的硬度与其呼吸作用、酶活性、细胞持水能力等密切相关。由图8 可知，鲜食莲子硬度整体呈先升后降的趋势，在贮藏前期呈上升趋势，可能是莲子还处于成熟阶段，营养物质积累；贮藏3 d后呈下降趋势，可能是呼吸作用减弱，生理活性下降所导致。在贮藏0～9 d各处理之间硬度变化不明显，在贮藏后期9～15 d真空预冷处理组显著高于对照组（P<0.05），补水率4%处理显著高于补水率0%处理（P<0.05）。这与张晓娟等[8]的研究结果相似，真空预冷较未预冷和冷库预冷延缓了毛豆硬度下降，维持了较好的保鲜效果。İlknur等[30]研究发现，相对于风冷和水冷，真空预冷能更好地延缓朝鲜蓟硬度下降及质量损失。由此说明，真空预冷可以有效抑制莲子硬度变化，且预冷前4%的补水可以增强细胞持水能力，延缓莲子软化。

图8 不同补水率对鲜食莲子贮藏期硬度的影响Fig.8 Effect of different water replenishment rates on hardness of louts seeds during storage

2.10 不同补水率对贮藏期莲皮叶绿素含量的影响

叶绿素是植物体内含量最为丰富的色素，是衡量叶菜类蔬菜品质的关键指标，它易受外界因素的影响而降解导致叶片黄化，是植物衰老的外在标志[31]。在贮藏期间，莲皮总叶绿素含量变化如图9A，整体呈先上升后下降的趋势，这可能是由于鲜食莲子采后生理活性较强，具有后熟能力。各真空预冷处理组含量始终高于对照组，补水率4%处理在贮藏9～15 d显著高于0%处理（P<0.05）。由图9B可知，莲皮叶绿素a含量呈先升后降的趋势，真空预冷处理组叶绿素a含量在贮藏期间显著高于对照组（P<0.05）；补水率4%处理在第9～15 d显著高于其他补水处理组。

图9 不同补水率对莲皮贮藏期叶绿素含量的影响Fig.9 Effect of different water replenishment rates on chlorophyll content of louts peel during storage

由图9C可知，叶绿素b含量变化与总叶绿素含量变化相似，在贮藏6～15 d补水率4%处理组含量显著高于对照组（P<0.05），在贮藏末期，各处理之间差异显著（P<0.05）。林永艳等[32]研究表明真空预冷可延缓青菜叶绿素含量下降。杨国华等[33]研究表明真空预冷可以有效延缓宁夏菜心叶绿素含量下降。Pratsanee等[34]研究也表明真空预冷可以延缓叶绿素降解，且适宜的预冷压力可以抑制叶绿体的溃解。综上所述，补水率4%的真空预冷可以有效延缓莲皮叶绿素的降解。

2.11 不同补水率对贮藏期莲皮类胡萝卜素含量的影响

类胡萝卜素是一类天然色素，具有抗氧化和抗衰老的作用。由图10 可知，在贮藏期间，莲皮类胡萝卜素含量变化趋势与叶绿素变化趋势相似，在第6 d达到峰值，较贮藏初期分别上升了9.59%（对照）、6.11%（0%）、8.06%（2%）、12.72（4%）、3.62（6%）；在贮藏末期，各处理组含量较初期分别降低了27.24%（对照）、17.71%（0%）、13.75%（2%）、0.23%（4%）和8.08（6%），补水率4%处理显著高于对照组和补水率0%处理（P<0.05）。本研究结果与安容慧等[35]研究结果类似，真空预冷结合低温可有效保持上海青叶绿素、类胡萝卜素、可溶性蛋白等含量，提高货架品质，延长保鲜期。因此，在真空预冷前进行4%补水可有效延缓莲皮类胡萝卜素含量的下降。

图10 不同补水率对莲皮类贮藏期胡萝卜素含量的影响Fig.10 Effect of different water replenishment rates on carotenoid content of louts peel during storage

3 结论

真空预冷可在极短时间内降低鲜食莲子的田间热和呼吸速率，不同预冷终压和补水率对鲜食莲子降温速率和失重有明显的差异，在预冷终压为750 Pa、补水率为4%的真空预冷条件下降温速率快，预冷效果较理想。与对照相比，终压750 Pa、补水率4%处理，可在贮藏过程中保持莲子较好的外观品质，明显降低失重和呼吸速率，抑制莲子褐变，维持较高的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量。综上所述，适宜的真空预冷终压和补水可以有效延缓鲜食莲子采后黄化和衰老，并延长鲜食莲子的保鲜期。