微环境气调对冰温贮藏下蓝莓果实品质及挥发性成分的影响

薛友林，于弘弢，张 鹏 ，贾晓昱，李江阔

（1.辽宁大学轻型产业学院，辽宁沈阳 110036；2.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所，天津 300384；3.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）

蓝莓（Vacciniumspp.）一般分为“矮丛蓝莓”和“高丛蓝莓”[1−2]。蓝莓含有丰富的营养物质[3−6]，具有美白皮肤[7]、保护视力[8]、延缓衰老[9]、抗击癌症[10−11]、保护心脏[12]等众多保健作用，其还可以抗菌消炎[13]，治疗一般的头疼脑热、咽喉肿痛以及在医药中发挥作用[14]。然而，由于蓝莓在高温多雨季节采收，且采收期较为集中，因此如何延缓蓝莓的劣变、保持其新鲜度对蓝莓产业的发展至关重要。

微环境气调贮藏基于自发气调贮藏（MA）技术，是指果蔬自身呼吸代谢调节贮藏环境的氧气和二氧化碳比例，减少果蔬自身有机物的消耗，进而使果蔬的营养品质得到较好维持的一种技术[15−18]。李天元等[19]以‘伯克利’蓝莓为试材，研究不同贮藏微环境气体调控对蓝莓果实的保鲜效果表明，贮藏微环境气体调控对于维持蓝莓好果率、硬度以及可滴定酸含量，抑制蓝莓的呼吸强度方面效果显著；张平等[20]对蓝莓进行了箱式气调的研究，认为贮藏蓝莓适宜的气体浓度为：CO210%~12%，O26%~9%，可比现有其它贮藏方法延长保鲜期30~40 d，但实验所用气调箱体积过大，具有不便于随身携带、销售的缺点，随着电商的快速发展，小型、便携的包装方式逐渐被人们认可。

目前国内外对不同气体微环境对冰温贮藏下蓝莓品质影响的研究较少，本课题组研制了一种便携式塑料气调箱用于贮藏蓝莓，并利用其研究3种不同微环境气调对蓝莓果实贮藏期间果实品质和挥发性成分的影响，为蓝莓产业的发展提供理论性指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

‘莱克西’蓝莓 采自贵州麻江，采收时挑选大小均匀、无病虫害、无机械损伤的蓝莓果实，经顺丰生鲜从贵州空运至天津，物流时间为1 d。

气调箱（规格：28 cm×22 cm×12 cm，内置2个篮筐） 宁波国嘉农产品保鲜包装技术有限公司；气调元件 宁波国嘉农产品保鲜包装技术有限公司。表1为蓝莓果实在0.0±1.0 ℃下按照操作规程入贮1周后，冷藏期间配备三种气调元件的气调箱内气体参考参数。

表 1 配备不同气调元件的气调箱内气体含量变化范围Table 1 Variation range of gas content in air-conditioning box equipped with different air-conditioning components

PAL-1 便携式手持折光仪 日本爱宕公司；916 Ti-Touch电位滴定仪 瑞士万通中国有限公司；Synergy H1 多功能微孔板检测仪 美国Biotek Instrument公司；Check Point Ⅱ便携式残氧仪 丹麦Dansensor公司；F-900乙烯测定仪 美国Felix公司；FHT-05水果硬度计 广州兰泰仪器有限公司公司；SPME Fiber固相微萃取手柄和50/30 μm PDMS/CAR/DVB固相微萃取纤维头 美国 Supleco公司；气相色谱-质谱联用仪 美国Thermo公司。

1.2 样品处理

蓝莓到达实验室后装入配套的篮筐内，每箱蓝莓重量2.4 kg，然后粘贴具有不同气体调节能力的气调元件（mMAP1、mMAP2和mMAP3），以不粘贴气调元件为CK，以上蓝莓均于0 ℃预冷24 h后放入冰温库−0.5±0.3 ℃贮藏，分别在第0、20、40、60和80 d时取样，进行指标测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 箱内气体成分 实验当天上午从冷库取出蓝莓，在进行其他实验前利用气体成分测定仪测定箱体内O2和CO2气体含量，三次重复。

1.3.2 腐烂率 每个处理随机选取400±1.0 g的蓝莓果实，将腐烂的果实挑出进行称重。

式中：X—腐烂率，%；M0—调查时腐烂果实质量，g；M—调查时总果质量，g。

1.3.3 果霜覆盖指数 各处理随机取50个果实进行果霜覆盖观察，根据覆盖面积情况进行打分，分为四级。0级：无果霜；1级：果霜覆盖面积为0~1/3；2级：果霜覆盖面积为1/3~2/3；3级：果霜覆盖面积为2/3~全果；4级：覆盖全果，果霜较厚。

1.3.4 硬度 采用水果硬度计测定，用直径为3.5 mm的圆柱形探头进行硬度测试，每个处理随机测定10次，结果取平均值。

1.3.5 可溶性固形物 参考颜廷才等[21]的方法，取100 g蓝莓打浆，均匀搅拌，纱布过滤得滤液，用手持折光仪测定滤液的可溶性固形物含量，记录测量值。每个处理测试重复6次，取平均值。

1.3.6 可滴定酸 采用自动电位滴定仪测定[22]，取20 g蓝莓匀浆液，以蒸馏水定容至250 mL，80 ℃水浴30 min，冷却至常温后使用脱脂棉过滤，取滤液20 mL和蒸馏水40 mL，采用自动电位滴定仪进行滴定，每个处理重复测定3 次，结果取其平均值。

1.3.7 维生素C（VC） 采用钼蓝比色法测定[23]，准确称取20 g样品匀浆液，加入草酸-EDTA溶液，定容至100 mL，过滤。吸取10 mL上清液于50 mL的容量瓶中，加人1.0 mL的偏磷酸-醋酸溶液，5%的硫酸2.0 mL，摇匀后，加入4.0 mL的钼酸铵溶液，以蒸馏水定容至50 mL，15 min后在705 nm下测定吸光度。

1.3.8 花色苷 采用pH示差法测定[24]，准确称取5 g样品匀浆液，用60%的乙醇酸性溶液（含有体积分数为0.2%的盐酸）定容至100 mL，摇匀，60 ℃水浴超声浸提30 min，取出放置至室温后过滤备用。各取样液1 mL，分别加入试管中，其中一个试管中加入pH为1.0的盐酸-氯化钠缓冲液9 mL，另一试管中加入pH为4.5的醋酸-醋酸钠缓冲液9 mL，摇匀，放置10 min，用紫外可见分光光度计分别以510和710 nm为吸收波长测定其吸光度，以1.00 mL 溶剂加入等量的缓冲溶剂作空白。

1.3.9 挥发性成分 采用顶空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱/质谱分析（GC-MS）联用法测定[25]，选用100 μm PDMS萃取头；气相色谱条件：HP-INNOWAX色谱柱（30 m×20.25 mm×0.25 μm）；程序升温：40 ℃保留2 min，然后以3 ℃/min升至140 ℃保留0 min，再以8 ℃/min升至210 ℃保留5 min。传输线温度为250 ℃。载气为He，流速1 mL/min，不分流。质谱条件：连接杆温度280 ℃，电离方式为EI，离子源温度200 ℃，质量扫描范围（m/z）35~350。通过检索NIST/WILEY标准谱库，进行定性分析，用峰面积归一法测算各挥发性成分的相对含量。

1.4 数据处理

实验中所有数据通过 Excel 2010 软件作图，SPSS 25.0邓肯式新复极差法进行显著性分析，SIMCA 14.1软件进行PCA、HCA和OPLS-DA等多元统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同微环境气调箱内气体成分的变化

如图1所示，表示的是在贮藏0~80 d期间使用不同气调元件的气调箱内O2和CO2含量的变化情况，贮藏20~80 d，mMAP1处理组O2含量维持在15.4%~18.2%，CO2含量维持在2.2%~4.5%；mMAP2处理组O2含量维持在13.1%~15.9%，CO2含量维持在4.5%~8.8%；mMAP3处理组O2含量维持在6.1%~13.4%，CO2含量维持在8.8%~14.8%。

图 3 不同处理蓝莓贮藏保鲜效果图Fig.3 Effect diagrams of blueberry storage and preservation with different treatments

2.2 不同微环境气调方式对蓝莓品质的影响

2.2.1 对蓝莓保鲜感官效果的影响 腐烂率和果霜覆盖指数是判断蓝莓果实贮藏品质最直观的指标。由图2和图3可知，各处理组腐烂率在贮藏期间整体均呈不断增加的趋的势，果霜覆盖指数呈下降的趋势。贮藏前20 d内，各组蓝莓果实的腐烂程度较低，在贮藏20 d时，对照组腐烂率为5.04%，与mMAP2组和mMAP组差异显著（P<0.05）；但各组之间果霜覆盖程度相近，差异不显著（P˃0.05）。第40 d时，对照组已经出现较为明显的品质下降，腐烂率达到9.37%，果霜覆盖指数下降到0.785，而微环境气调处理组中腐烂率最高的mMAP1组仅为5.12%，果霜覆盖指数仍为0.835。贮藏60 d后各组的蓝莓腐烂率均迅速上升，果霜覆盖指数开始迅速下降，其中变化幅度最大的是对照组。贮藏80 d时，mMAP1组、mMAP2组和mMAP3组的蓝莓腐烂率分别为20.23%、16.07%和9.80%，而对照组则为28.51%；果霜覆盖指数分别为0.655、0.815和0.885，而CK组为0.580，这说明微环境气调对维持蓝莓果实感官品质具有良好的效果，与对照组差异显著（P<0.05），其中mMAP3处理效果最佳。

图 4 不同处理组气调箱内蓝莓硬度的变化Fig.4 Changes of blueberry hardness in air-conditioned boxes with different treatment groups

硬度是衡量蓝莓果实品质的重要指标之一[26−27]。由图4可以看出，4种处理的蓝莓硬度随着贮藏时间的延长逐渐下降。对照组果实软化速度较快，贮藏到第20 d时就从开始的4.27 kgf下降到3.46 kgf，而微环境气调嫩能够延缓果实的软化，贮藏40 d时mMAP1、mMAP2和mMAP3处理组的果实硬度仍为3.51、3.73和3.85 kgf。到贮藏结束时，CK组、mMAP1、mMAP2和mMAP3处理组的硬度分别与贮藏初期相比分别下降了29.44%、23.10%、20.49%和16.09%。随着时间的增加，mMAP3处理组的硬度较其他三组处理的硬度更高，说明mMAP3处理组对延缓蓝莓果实硬度的降低有着更好的效果。

2.2.2 对蓝莓营养品质的影响 由表2可以看出，可溶性固形物（TSS）含量随着贮藏时间的延长呈现逐渐下降的趋势。在贮藏0~40 d期间，TSS迅速下降，与0 d相比，贮藏40 d时对照组下降1.27%，mMAP1、mMAP2和mMAP3处理组分别下降了1.02%、0.75%和0.54%。在贮藏后期，TSS含量下降趋势得到延缓，CK组、mMAP1组、mMAP2组和mMAP3组在贮藏至80 d时分别下降到10.98%、11.17%、11.45%和11.78%，因此可以看出蓝莓果实经微环境气体调控后，可维持较高的TSS含量。

可滴定酸含量变化呈现与TSS相似的趋势，在0~40 d期间，蓝莓果实的可滴定酸含量下降速度较快，与0 d相比，贮藏40 d时CK组下降0.21%，mMAP1、mMAP2和mMAP3处理组分别下降0.17%、0.14%和0.12%。在贮藏后期，可滴定酸含量下降趋势放缓，80 d时，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各组的可滴定酸含量分别下降了30.19%、25.47%、20.75%和17.92%，表明微环境气调能够较好地维持蓝莓果实的酸度。

表 2 贮藏期不同处理的蓝莓品质性状Table 2 Quality traits of blueberries in different treatments during storage periods

蓝莓果实的VC含量随贮藏时间的延长逐渐降低，0~20 d下降较快，相较于0 d，20 d时CK组下降了14.16 mg/100 g，mMAP1、mMAP2和mMAP3各组分别下降了10.00、7.50和4.16 mg/100 g。在贮藏中后期，蓝莓果实VC含量下降趋势逐渐放缓，贮藏80 d时mMAP1、mMAP2和mMAP3各组分别下降了42.31%、37.85%和32.29%，均低于对照组的46.75%，其中mMAP3组的下降速率较慢，与CK、mMAP1、mMAP2各组差异显著（P<0.05）。

花色苷含量随着贮藏时间的延长呈先上升后平稳的趋势。在0~20 d时花色苷含量迅速上升，这可能是因为蓝莓在采摘后的后熟作用，花色苷继续大量合成，同时有一部分蓝莓腐烂，花色苷通过氧化作用被消耗，这导致腐烂率较低的微环境气调处理组较对照组有更高的花色苷含量，在20 d时，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各组的花色苷含量相较于0 d分别增加7.99、14.11、17.50和21.86 mg/100 g。随着贮藏时间的增加，蓝莓果实花色苷含量的上升速度逐渐平缓。贮藏80 d，mMAP3处理组上升了72.91%，达到70.27 mg/100 g，高于其它3组，且差异显著（P<0.05），表明微环境气调可以增加蓝莓果实中的花色苷含量。

2.3 不同微环境气调方式对蓝莓挥发性物质成分的影响

如表3所示，醛类和萜类为蓝莓主要构成成分，相对含量分别为63.55%~84.41%和2.47%~17.20%。在贮藏期间蓝莓的醛类成分呈现出先降低后上升的趋势，冰温贮藏结合微气调处理可明显抑制醛类物质的生成，在第80 d CK组的醛类物质含量可高达84.41%，而三个微环境气调处理组的醛类物质含量分别为80.99%、78.32%和76.61%。萜类物质相对含量在贮藏期间大体呈现先上升后下降的趋势，CK组、mMAP1处理组和mMAP2处理组均在贮藏40 d时达到最高值，分别为8.32%、15.87%和14.59%，mMAP3处理组相较于其他三组萜类物质含量最高，在60 d时含量最高，达到17.20%。除此之外，在贮藏后期，从数据可以看出微环境气调处理组均可明显促进蓝莓的酯类物质和醇类物质的生成，同时能够抑制酮类物质的生成，其中酯类物质相对含量在mMAP2处理组贮藏60 d时达到最低值0.06%，贮藏80 d时mMAP1处理组的酯类物质相对含量最低，为1.75%；醇类物质相对含量在贮藏过程中的变化不大，CK组、mMAP1处理组和mMAP2处理组之间的差距不大，mMAP3处理组较其他三组相对含量较大，在80 d时达到了2.60%；贮藏80 d时，CK组、mMAP1处理组、mMAP2处理组和mMAP3处理组的酮类物质相对含量分别为4.83%、4.19%、4.00%和3.72%。

表 3 不同处理蓝莓挥发性物质相对含量Table 3 Relative content of volatile substances of blueberries in different treatments

2.4 对蓝莓品质及挥发性成分变化进行多元统计分析

利用主成分分析（PCA）对实验所测指标进行深入探讨能够使品质指标评价变得更为恰当而全面[28−29]。图5A显示了四种处理方式的得分图，得到主成分总贡献率为73.3%，从图5A可以看出mMAP处理组和CK组有明显的区分，CK组主要分布在十字交叉线的左下部分，而mMAP1、mMAP2、mMAP3组没有明显的区分。图5B为蓝莓品质指标的载荷图，与图5A的得分图结合来看，处在十字交叉线的相同位置，表明这个处理与蓝莓品质指标相关性越强，反之则越低，从图中可以看出mMAP3组与VC、可滴定酸、可溶性固形物、萜类物质、酯类物质和硬度相关性较高。

与PCA相比，HCA能够使人对实验的结果得到更加直观的感受[30−31]（图5C）。经HCA分析后，对照组与mMAP处理组之间形成了2个明显分组，同时mMAP3组与mMAP1组、mMAP2组之间也有2个明显分组，结合以上品质和挥发性成分的分析来看，mMAP3组处理要优于mMAP1、mMAP2两组，处理组优于CK组。

通过OPLS-DA分析（图5D），可将4组处理的差异指标确定为VC与萜类挥发性物质。VC成为特征指标的主要原因可能是，经过mMAP3处理能够有效抑制VC含量的损失，延缓了蓝莓果实的VC氧化过程，从而能够延缓VC含量的降低，有效保持蓝莓果实的营养成分，进而说明mMAP3处理具有更佳的维持果实品质的作用。萜类挥发性物质成为特征指标的主要原因可能是而由于mMAP3处理组能够有效地促进萜类挥发性物质的生成，故萜类挥发性物质也成为了mMAP3处理与其他处理间的特征差异指标。

图 5 不同处理方式的蓝莓品质变化PCA得分图（A）、载荷图（B）、聚类分析HCA树状图（C）和OPLS-DA分析S-Plot图（D）Fig.5 Quality changes of blueberries with different processing methods. PCA score graph (A), loading graph (B), cluster analysis HCA dendrogram (C) and OPLS-DA analysis S-Plot graph (D)

3 讨论

影响蓝莓在贮藏过程中品质下降的关键因素除机械损伤以外，环境贮藏条件也十分重要，目前大多数保鲜方法是在低温贮藏的基础上进行的改进与发展。Alsmairat等[32]利用不同比例浓度的O2和CO2对9个品种的蓝莓进行了8周的低温（0 ℃）贮藏实验，结果表明随着CO2浓度的增加，蓝莓果实的品质得到了显著提升。Giuggioli等[33]研究发现淀粉薄膜配合自发气调包装（MAP）共同使用有助于控制蓝莓果实收获后理化性质的变化，而且还可以提升食品包装行业的环境可持续性。

本研究表明，微环境气体调控处理能够使‘莱克西’蓝莓果实贮藏期间的品质特性和挥发性成分发生改变。从感官效果上来看，微环境气调处理组的蓝莓果实均要优于对照组，且mMAP3的腐烂率为四组中最低，果霜覆盖指数最高，感官效果维持状态最佳，说明微环境气调处理能够创造不利于果实霉变微生物繁殖的外部条件，达到抑制霉变果发生的效果，提高果实感官品质。在维持果实营养品质和生理品质方面，微环境气调处理在蓝莓整个贮藏过程中，能有效控制果实自身的营养品质和生理品质的变化程度。稳定的微环境气调贮藏条件能有效地使可溶性固形物含量、可滴定酸含量、VC含量、花色苷含量和硬度较CK组有所上升，在最大限度维持果实生命活力的基础上，降低果实自身的生理活动，减少自身损耗，从而达到维持自身营养品质和延长贮藏期的目的。杜方等[34]用低温方法贮藏蓝莓，发现冷藏过程可延缓VC、可滴定酸含量的下降，花色苷的含量在贮藏30 d内可延缓其下降，但是从45 d后花色苷含量下降，到60 d时下降幅度增大，而本研究中花色苷含量变化较为稳定，这表明微环境气体调控结合低温贮藏相比单独使用低温贮藏能够对花色苷含量起到更好的维持作用。Yan等[35]对“园篮”蓝莓进行0~60 d的0 ℃低温贮藏实验及0~8 d的25 ℃常温货架实验，结果表明随着时间的增加，冷藏可以有效地维持蓝莓的硬度、酸度以及可溶性固形物含量，对蓝莓挥发性成分方面的影响表现为乙酸乙酯含量波动较大，萜类化合物含量迅速下降。本文研究蓝莓果实挥发性成分变化发现，醛类物质和萜类物质为蓝莓贮藏期内产生的主要挥发性成分。在贮藏期间蓝莓的醛类物质含量呈现出先降低后上升的趋势，萜类物质则呈现与醛类物质相反的趋势，微环境气调对醛类物质和酮类物质有抑制生成的作用，对萜类物质、醇类物质和酯类物质有促进生成的作用。

4 结论

利用冰温技术结合微气调环境贮藏能够延缓蓝莓果实在贮藏期的品质下降，箱内O2含量维持在6.1%~13.4%，CO2含量维持在8.8%~14.8%的mMAP3处理组对蓝莓品质维持效果最佳，且能够起到抑制醛类物质生成以及促进萜类物质生成的效果，能够延长蓝莓贮藏期至80 d，说明较高含量的CO2气体环境对蓝莓贮藏具有积极作用。