低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片质构及理化特性的影响

解梦梦，赵武奇，贾梦科，孟永宏，高贵田，邓 红

（陕西师范大学 西安 710119）

猕猴桃是猕猴桃科（Actinidiaceae）猕猴桃属多年生藤本植物，因富含维生素C，被称为“VC 之王”[1-2]。鲜切水果是对新鲜水果进行分级、清洗、修整、去皮（去核）、切分、杀菌保鲜、包装等处理后[3]，经低温运输进入冷柜销售的即食或即用制品[4-5]。近年来，鲜切水果因具有品质新鲜、营养卫生、方便快捷和100%食用等优点而深受消费者青睐[6-7]。然而，新鲜猕猴桃经去皮、切分处理后，造成组织受损、营养成分流失和微生物侵染等问题，导致货架期缩短，商业价值降低[3]。杀菌保鲜技术成为鲜切水果加工的关键工序，其方法可分为热杀菌和非热杀菌[8]。热杀菌会破坏新鲜水果中的热敏性营养素（如维生素C、叶绿素、维生素E），降低营养价值且影响风味[7]。非热杀菌在杀菌的同时还可保留原有的口感、风味和营养成分，且不产生有毒有害物质[9]，成为食品杀菌保鲜研究的热点。目前，非热杀菌技术主要有臭氧杀菌[10]、紫外杀菌[11]、超高压杀菌[12]、脉冲强光技术[13]和低温等离子体技术[14]等。低温等离子体（Cold plasma，CP）技术因兼具高能电子辐射、臭氧氧化和紫外光解3 种作用而成为新兴的杀菌保鲜技术[8]。该技术具有杀菌效果好、破坏性小、不产生有毒有害物质、温度低、时间短、无残留等优点，广泛应用于果蔬的杀菌保鲜[15]。目前，等离子体技术在苹果[16]、草莓[17]、哈密瓜[18]、石榴[19]、胡萝卜[20]等的杀菌保鲜中应用效果显著。王卓等[21]研究发现低温等离子体在45 kV 电压下处理蓝莓50 s，可使其表面细菌和真菌数量下降，显著抑制蓝莓的腐烂，提高蓝莓贮藏期间的品质。Stefano 等[22]研究发现等离子体处理可使芒果表面的李斯特菌和大肠杆菌O157：H7 浓度下降2.5 lg（CFU/g），使香瓜表面的啤酒酵母菌浓度减少1 lg（CFU/g），使葡萄醋酸杆菌浓度降低2.5 lg（CFU/g）。林向阳等[23]利用介质阻挡放电（DBD）等离子体对鲜榨果汁进行杀菌处理，结果表明，随着橙汁温度及电压的升高，杀菌效果逐渐增强。Min 等[24]研究发现介质阻挡放电（DBD）等离子体能抑制莴苣表面的大肠杆菌O157：H7，对莴苣的物理和生物特性（如表面形态、颜色、呼吸速率或重量损失）没有影响。Matan 等[25]利用等离子体处理鲜切火龙果，结果表明，等离子体处理可抑制鲜切火龙果表面所有病原菌生长，从而使鲜切火龙果货架期延长至少15 d，对火龙果中总酚、粗蛋白、粗脂肪和粗纤维含量影响较小。可以看出，低温等离子体处理能延长果蔬保鲜期，对营养与感官品质影响较小，适用于鲜切果蔬的加工。目前，低温等离子体用于鲜切猕猴桃片的杀菌保鲜尚未见报道。本研究探讨低温等离子体对鲜切猕猴桃片质构及理化特性的影响，为低温等离子体技术用于鲜切猕猴桃片的杀菌保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“海沃德”猕猴桃，陕西佰瑞猕猴桃研究院；氯化钡、酚酞、草酸、氢氧化钠，天津天力试剂公司；盐酸、甲醇、PVPP、碳酸氢钠，洛阳昊华试剂公司；邻苯二甲酸氢钾、抗坏血酸、2，6-二氯酚靛酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸，天津盛奥化学试剂有限公司。试验所用试剂均为分析纯级。

1.2 仪器与设备

BK130/36 低温等离子体，美国PHENIX 科技有限公司；TA.XT.Plus 物性测试仪，英国Stable Micro System 公司；UV-1800 紫外分光光度计，日本岛津公司；WSC-S 色差仪，上海精密仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 鲜切猕猴桃片样品的制备 取成熟度一致、大小基本相同，且无病虫害与机械损伤的新鲜猕猴桃，去皮后，用切片机切成厚度为10 mm 的猕猴桃片作为样品。

1.3.2 低温等离子体处理 将制备的鲜切猕猴桃片样品装入处理盒（11.2 cm×7.7 cm×6 cm）中，每盒放样品90 g 左右，分为对照组和处理组。对照组样品不进行等离子体处理，处理组样品处理条件为：固定电压25 kV，处理时间分别为70，90，110，130，150 s；固定处理时间110 s，处理电压分别为5，15，25，35，45 kV。将对照组和处理组的样品置于4 ℃冰箱冷藏，每隔2 d 进行1 次质构及理化特性指标测定，连续测定5 次。

1.3.3 品质指标测定 色泽采用WSC-S 色差仪测定L*、a*、b*值；硬度和脆性通过物性测试仪的穿刺试验测定，采用5 mm 探头，测前、测试及返回速度均为1 mm/s；可溶性固形物（SSC）测定，采用手持折光仪；可滴定酸（TA）采用酸碱滴定法测定参照GB/T 12456-2008；VC 测定参照GB/T 5009.86-2016，采用2.6-二氯靛酚滴定法；叶绿素、总酚、可溶性糖、过氧化物酶（POD）活性及抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性的测定均参考曹建康等[26]方法。

1.4 数据处理

采用SPSS 18.0 进行方差分析，显著水平取0.05；采用Origin 8.5 软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片硬度及脆性的影响

果实硬度是衡量鲜切猕猴桃片贮藏期间品质好坏的主要影响因素之一，软化会导致其品质和经济价值降低。图1a 为不同处理时间对鲜切猕猴桃片硬度的影响，图1b 为不同处理电压对鲜切猕猴桃片硬度的影响。由图1a 及图1b 可以看出，未经等离子体处理的鲜切猕猴桃片在贮藏过程中，硬度显著下降（P<0.05）；处理组鲜切猕猴桃片的硬度随着处理电压或处理时间的增加呈先升高后降低趋势。由图1a 可知，贮藏6～8 d，处理组的硬度仍高于对照组。这可能是因为低温等离子体处理可抑制猕猴桃细胞壁水解酶活性，阻碍果胶、半纤维素、纤维素等的水解，同时促进木质素生成[21]，从而延缓鲜切猕猴桃片硬度的下降。

图1c 为不同处理时间对鲜切猕猴桃片脆性的影响，图1d 为不同处理电压对鲜切猕猴桃片脆性的影响。由图1c 及图1d 可知，未经低温等离子体处理的鲜切猕猴桃片脆性随着贮藏期的延长呈显著下降趋势（P<0.05）；处理组鲜切猕猴桃片的脆性随着处理时间或处理电压的增加呈先上升后下降的趋势。说明适当的等离子体处理电压或时间可以较好的维持猕猴桃片的脆性，保持较好的口感。

图1 不同等离子体处理对鲜切猕猴桃片硬度和脆性的影响Fig.1 Effect of plasma treatment on the hardness and brittleness of fresh-cut kiwi slices

2.2 低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片SSC、TA 及可溶性糖含量的影响

不同等离子体处理时间对鲜切猕猴桃片可溶性固形物（SSC）的影响如图2a 所示，不同等离子体处理电压对猕猴桃片SSC 的影响如图2b 所示。由图2a 及图2b 可知，未经等离子体处理的鲜切猕猴桃片SSC 呈先下降后上升趋势。贮藏前4 d，SSC 主要作为呼吸底物被消耗导致其呈下降趋势，4 d 后，鲜切猕猴桃片在成熟过程中呼吸强度增加，淀粉在淀粉酶作用下降解为单糖，果肉变软，导致其呈上升趋势[27]；处理组的SSC 基本维持在17%～18%之间，并且处理组SSC 高于对照组。说明低温等离子体处理可维持贮藏期内鲜切猕猴桃片中SSC 的稳定，原因可能是等离子体处理产生的臭氧可抑制猕猴桃的呼吸作用，从而减缓SSC 变化。

可滴定酸（TA）是影响果蔬风味品质的重要因素，猕猴桃中TA 主要是柠檬酸[27]。图2c 是不同处理时间对鲜切猕猴桃片TA 的影响，图2d 是不同处理电压对鲜切猕猴桃片TA 的影响。由图2c及图2d 可知，对照组TA 在贮藏前期呈显著下降趋势（P＜0.05），贮藏第8 天有所上升；等离子体处理组TA 基本稳定在1.5%～2%之间。对照组TA 在贮藏前期作为呼吸能源物质不断被分解[27]，因而呈下降趋势；贮藏后期，因微生物繁殖而引起猕猴桃片酸败，导致TA 有所回升。处理组TA 后期没有出现回升，说明等离子体处理抑制猕猴桃片表面微生物的繁殖，在一定程度上可延缓TA 下降。

猕猴桃中可溶性糖主要是果糖，其次是葡萄糖和蔗糖[28]，成熟的猕猴桃中可溶性糖主要是果糖和葡萄糖。不同处理时间对鲜切猕猴桃片可溶性糖含量的影响如图2e 所示，不同处理电压对鲜切猕猴桃片可溶性糖含量的影响如图2f 所示。由图2e 及图2f 可知，未经处理的鲜切猕猴桃片贮藏期间可溶性糖含量呈显著上升趋势 （P＜0.05）。这可能是因为蔗糖降解引起的葡萄糖和果糖等可溶性糖质量分数的升高[29]。由图2e 可知，经等离子体处理的猕猴桃片可溶性糖含量随处理时间的延长呈先上升后下降趋势。由图2f 可知，等离子体电压大于25 kV 时，处理组可溶性糖含量逐渐降低。这可能是因为等离子体电压大于25 kV 时，蔗糖的转化酶活性受到抑制，阻碍蔗糖降解，产生的葡萄糖和果糖量也减少，因而可溶性糖含量降低。

图2 不同等离子体处理对鲜切猕猴桃片SSC、TA 和可溶性糖的影响Fig.2 Effects of different plasma treatments on SSC，TA and soluble sugar content in fresh-cut kiwi slices

2.3 低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片中总酚、叶绿素及VC 含量的影响

酚类物质是猕猴桃中重要的一类抗氧化活性成分，其含量与抗氧化活性具有显著相关性[30]。有研究表明，酚类物质中羟基数目越多，其抗氧化活性就越强[31]。图3a、3b 分别是不同处理时间、电压对鲜切猕猴桃片中总酚含量的影响。由图3a 及图3b 可知，对照组总酚含量随贮藏期的延长呈显著上升趋势（P＜0.05），这可能是因为猕猴桃经鲜切处理，破坏了完整的组织结构，增大氧气与猕猴桃片的接触面积，刺激酚类物质的合成，因而总酚含量不断升高；处理组总酚含量显著低于对照组（P＜0.05），可能是因为等离子体处理产生的活性物质可以抑制酚类的合成和氧化，因而使得总酚含量低于对照组；随处理时间或电压的增加，处理组总酚含量先下降后上升，这可能是因为等离子体处理时间少于110 s 或电压小于25 kV 时，随着时间或电压的增大，对酚类合成的抑制作用增强，促进酚类氧化，使总酚合成量下降、氧化量上升，猕猴桃片中总酚含量降低；处理时间超过110 s 或电压大于25 kV 时，随着时间或电压的增大，猕猴桃片的结构损坏越严重，强烈刺激酚类的合成，猕猴桃片中总酚含量不断上升。因此，采用等离子体对鲜切猕猴桃片进行处理时，电压不易过高，处理时间不易过长。

图3 不同等离子体处理对鲜切猕猴桃片中总酚、叶绿素及VC 含量的影响Fig.3 Effects of different plasma treatments on total phenol，chlorophyll and VC content in fresh-cut kiwi slices

猕猴桃果肉中绿色主要来源于叶绿素（Chlorophyll，Chl），而Chl 对氧、光、热、酶、酸等条件敏感，在加工与贮藏过程中易发生降解而导致褪色，同时伴随果实的成熟与衰老[32-33]。图3c、3d分别是不同处理时间、电压对鲜切猕猴桃片中Chl含量的影响。由图可知，对照组鲜切猕猴桃片中Chl 含量随着贮藏期的延长逐渐下降，处理组Chl含量高于对照组。随着低温等离子体处理时间的延长或处理电压的增加，鲜切猕猴桃片中Chl 含量呈先上升后下降的趋势。这表明在低温等离子体处理时，适当的处理时间或处理电压，可以抑制叶绿素酶和脱镁螯合酶的活性，阻碍叶绿素降解，从而延缓果实成熟与衰老。

VC 含量是果蔬中重要的具有抗氧化活性的物质[34]，是衡量鲜切猕猴桃片营养品质的一个重要指标[35]。图3e、3f 分别是不同处理时间、不同处理电压对鲜切猕猴桃片中VC 含量的影响。由图可知，对照组VC 含量在贮藏期内呈下降趋势，这是因为猕猴桃片在成熟衰老过程中，抗坏血酸过氧化物酶（APX）含量增加，清除H2O2增多，促进VC 氧化还原反应，因而VC 含量会逐渐下降；处理组VC 含量显著高于对照组（P<0.05），这说明低温等离子体处理可显著抑制鲜切猕猴桃片中VC氧化分解，延缓贮藏期内VC 含量下降；随着低温等离子体处理时间或处理电压的增加，鲜切猕猴桃片VC 含量呈先上升后下降的趋势，25 kV、110 s 处理组VC 含量最高。

2.4 低温等离子体处理对猴桃鲜切片中POD 活性及APX 活性的影响

过氧化物酶（POD）是采后猕猴桃中的保护性酶类，可以清除自由基，从而降低自由基对细胞膜的损伤，达到延缓组织细胞衰老的目的[36]。不同处理时间、电压对猴桃鲜切片中POD 活性的影响如图4a、4b 所示。由图可知，对照组POD 活性随贮藏期的延长呈上升趋势，这因为随着贮藏期的延长，鲜切猕猴桃片中H2O2增多，导致细胞膜脂质过氧化，加速细胞衰老[35]，从而刺激POD 活性增强；处理组的鲜切猕猴桃片的POD 活性显著低于对照组（P<0.05），可能是因为低温等离子体处理时产生的活性粒子可以清除机体内产生的H2O2，延缓细胞衰老，从而使POD 活性下降；随着处理电压升高或处理时间延长，POD 活性呈先下降后上升的趋势，25 kV、110 s 处理组的POD 活性最低。

抗坏血酸过氧化物酶（APX）是VC 代谢的主要酶类[37]，可催化VC 和H2O2发生氧化还原反应，从而降低H2O2的毒害作用[35]。不同处理时间、电压对猴桃鲜切片中APX 活性的影响如图4c、4d 所示。由图可知，对照组鲜切猕猴桃片中APX 活性随着贮藏时间的延长逐渐升高，这是因为猕猴桃经切割处理后，完整性受到破坏，激发自身保护机制，增强对H2O2清除作用，造成APX 活性增加，并且在清除H2O2过程中，利用了VC，也导致VC含量减少[38]；处理组APX 活性显著低于对照组（P<0.05），说明等离子体处理对APX 活性有一定钝化作用；APX 活性随处理时间延长或处理电压升高呈先下降后上升的趋势，25 kV、110 s 处理组贮藏期内APX 活性最低，说明处理电压大于25 kV 或处理时间长于110 s 时，低温等离子体处理可能会损伤鲜切猕猴桃片的细胞结构，改变细胞膜的通透性，导致猕猴桃片中H2O2增多，APX 活性升高。

图4 不同等离子体处理对猴桃鲜切片中POD 及APX 活性的影响Fig.4 Effects of different plasma treatments on POD and APX activity in fresh-cut kiwi slices

2.5 低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片色泽的影响

由图5可知，对照组鲜切猕猴桃片贮藏期间L*值不断减小，a*值、b*值不断增大；贮藏第8 天，处理组L*值大于对照组，a*值、b*值均小于对照组。这可能是因为猕猴桃片经过鲜切处理后，原有的组织结构被破坏，植物细胞内酚类物质与氧气接触后发生氧化，POD、APX 及叶绿素降解酶活性增强，叶绿素降解，导致猕猴桃片的色泽变暗，L*值减小；同时，类胡萝卜素颜色逐渐显现，猕猴桃片绿色减少，黄色增多，a*、b*值增大。经过等离子体处理一段时间后，APX、POD 及叶绿素降解酶活性受到抑制，阻碍叶绿素降解，减少色泽损失，因此在贮藏第8 天，与对照组相比，处理组L*值更大，a*、b*值更小，色泽更加鲜绿。由图5a、5c、5e 可知，在电压一定时，随着处理时间的延长，L*值呈先升高后下降的趋势，a*值和b*值均呈先降低后升高的趋势。从图5b、5d、5f 可以看出，110 s、25 kV 处理组猕猴桃片L*值最高，a*值、b*值最低，色泽损失最小。

图5 不同等离子体处理对鲜切猕猴桃片色泽的影响Fig.5 The effect of different plasma treatments on the color of fresh-cut kiwi slices

3 结论

结果表明，低温等离子体处理对鲜切猕猴桃片中SSC、TA 及色泽的影响不显著（P>0.05）；处理组样品的硬度、脆性、可溶性糖、总酚、叶绿素、VC、POD 及APX 活性变化显著（P<0.05）。随着等离子体处理时间延长和处理电压升高，鲜切猕猴桃片的硬度、脆性、叶绿素及VC 含量先显著上升后下降（P<0.05）；总酚含量、POD 和APX 活性随处理电压升高和处理时间的延长呈先显著下降后上升（P<0.05）。在25 kV 电压下处理110 s 的鲜切猕猴桃片VC 含量最高，且显著高于对照组（P<0.05）；处理组样品中POD 和APX 活性均显著低于对照组（P<0.05）；等离子体处理能延缓猕猴桃片的色泽变化。适当的等离子体处理时间和处理电压可使鲜切猕猴桃片在一定贮藏期内较好的保持原有的色泽、口感与营养品质，保鲜效果良好且可适当延长货架期。因此，低温等离子体技术可用于鲜切猕猴桃片的非热杀菌保鲜处理。