精准温控贮藏对西兰花采后品质和生理变化的影响

张 鹏， 康丹丹， 贾晓昱， 李江阔,*， 魏宝东

(1.天津市农业科学院 农产品保鲜与加工技术研究所/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；2.沈阳农业大学 食品学院, 辽宁 沈阳 110866)

西兰花(BrassicaoleraceaL. var. italica)又称为绿菜花、青花菜， 号称“蔬菜皇冠”[1]。西兰花含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂类、维生素、矿物质及胡萝卜素等营养物质，此外还含有具有抗癌功效的二硫亚酮和萝卜硫素[2]。西兰花采后易黄化、发霉、腐烂。常温下的西兰花2～3 d即发生黄化，营养物质减少。西兰花花球表面易感染灰病原菌，出现褐色凹陷斑疤及黑色霉点，这在很大程度上影响了西兰花的外观以及内在品质[3]。研究表明，将采摘后的西兰花在0 ℃或5 ℃条件下冷藏，贮藏期可达34.7 d和17.4 d[4-5]。

冰温贮藏是接近果蔬冰点的低温冷藏，冰温贮藏可显著抑制西兰花贮藏期间乙烯生成速率的上升，延迟乙烯高峰的出现，提高西兰花过氧化物酶(peroxidase，POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和过氧化氢酶(catalase，CAT)等的活性，降低多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)的活性，进而延缓西兰花的衰老。冰温贮藏保鲜效果优于普通冷藏，目前在柿、西兰花果蔬保鲜方面均有研究[6-7]。相温技术是基于冰温技术之上的精准控温技术，温度控制区间进一步缩小，可将贮藏温度波动对果蔬引起的刺激降到极低水平。目前，相温技术在柿果、石榴、枣等水果保鲜中的应用已有一些研究[6,8-9]，但是在西兰花的贮藏保鲜中的应用未见报道。本研究以西兰花为实验材料，采用普通冰箱[(4.0±1.0)℃]、精准控温的冰温库[(-0.5±0.3)℃]和相温库[(-0.4±0.1)℃]3种环境贮藏，通过分析贮藏期间西兰花感官指标、颜色及气味、营养物质、生理指标和氧化衰老的变化，探究精准控温保鲜技术对西兰花采后生理与品质的影响，以期为西兰花精准温控保鲜技术的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

西兰花“优秀”购买于天津市红旗农贸市场(2019年3月20日采收于山东聊城沙镇)，采收当天运回天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室；30 μm PE微孔袋(长×宽为50 cm×40 cm)，国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)；体积分数为95%的乙醇，天津市汇杭化工科技有限公司；硫酸、钼酸铵、偏磷酸、醋酸、抗环血酸、草酸、乙二胺四乙酸，天津基准化学试剂有限公司；氢氧化钠、碳酸钙，天津市大茂化学试剂厂，所有试剂均为分析纯。SOD试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

BCD- 406WTPZV型冰箱，合肥美的公司；冰温库、相温库，国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)；CM- 700 d型色差计，日本柯尼卡美能达公司；TA.XT.plus型物性测定仪，英国SMS公司；PEN3型电子鼻，德国Airsense公司；CheckPoint型便携式气体测定仪，丹麦PBI Dansensor公司；2010型岛津气相色谱仪，北京科普生分析科技有限公司；PAL- BX/ACIDF5型糖酸一体机，日本ATAGO公司；TU- 1810型紫外- 可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；DVB/CAR/PDMS型固相微萃取萃取头，美国Supleco公司；Trace DSQ GC- MS型气相色谱- 质谱联用仪，美国Finnigan公司。

1.3 实验方法

1.3.1材料处理方法

西兰花采摘后运回实验室，挑选颜色和大小(300～400 g)一致，无病害、无损伤的西兰花球，4颗一组放入PE袋中密封，每个处理组24袋，每次检测做3次平行实验。将样品开袋预冷24 h后袋子扎口置于不同温度冷藏[(4±1.0) ℃]、冰温[(-0.5±0.3) ℃]、相温[(-0.4±0.1) ℃]条件下贮藏[10]，10 d为检测周期，每个周期对PE袋中的CO2与O2含量进行监测，并对各项指标进行取样检测。

1.3.2指标检测方法

1.3.2.1 CO2与O2含量监测

采用便携式气体测定仪定期测量PE袋内的CO2与O2含量。

1.3.2.2 感官评价方法

参考纪淑娟等[11]的方法对样品进行感官评价。评分内容包括色泽、气味、花球组织状态、颈部质地、整体水嫩程度、腐烂程度，每个指标满分10分。邀请10名接受过食品评定培训的同学作为评定员，在光线充足、无异味的20 ℃恒温实验室内，对各项感官指标打分测试，评分标准见表1。

1.3.2.3 腐烂率的测定

将西兰花整颗花球作为一个评价单位。如果有花蕾出现腐烂、霉斑现象，该花蕾所在花茎计为1个腐烂数。腐烂率计算方法见式(1)。

腐烂率=腐烂花茎数/总花茎数×100%。

(1)

1.3.2.4 黄化指数的测定

黄化指数可以描述西兰花的花蕾颜色由绿变黄的发生程度。黄化指数的测定方法见式(2)。

黄化指数=∑[(黄化级值×相应黄化级值花球数)/(总花球数×黄化最高级值)]×100%。

(2)

式(2)中黄化级值：0级(花球表面无黄化，花蕾坚挺)；1级(部分黄化，黄化面积占花球面积25%)；2级(花蕾变黄，黄化面积占花球面积26%～50%)；3级(花蕾变黄，黄化面积占花球面积51%～75%)；4级(花蕾变黄严重，黄化面积占花球面积76%～90%)；5级(花球几乎完全失绿，黄化面积占花球面积90%以上)。

1.3.2.5 硬度的测定

采用物性测定仪测定样品硬度。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。

1.3.2.6 呼吸强度测定

采用静置法测定[12]呼吸强度。取3个大小一致的西兰花球，分别置入可密闭保鲜盒，静置2 h后用便携式气体测定仪测定盒中CO2含量。

1.3.2.7 乙烯生成速率的测定

采用气相色谱仪测定[12]乙烯生成速率。取3个大小一致的西兰花球，分别置入可密闭保鲜盒，密封2 h后用20 mL注射器吸取20 mL气体于气相色谱仪上进行检测，每个处理均进行3次平行实验，单位为μL/(kg·h)。检测条件：氮气流量50 mL/min，氢气流量70 mL/min，空气流量500 mL/min，进样口温度120 ℃，柱温55 ℃，检测器温度160 ℃。

1.3.2.8 可溶性固形物的测定

参照林本芳等[12]的方法对可溶性固形物(soluble solids，TSS)进行测定，并略作修改。随机切取西兰花可食部分，搅拌均匀，打浆(或研磨)。用清洁的4层纱布包裹压滤汁液，用数字手持折射仪测定汁液，重复6次，计算结果，并取平均值。

1.3.2.9 叶绿素含量的测定

参考曹建康[13]的方法测定叶绿素含量，并稍有改动。均匀取样1 g，用体积分数为95%的乙醇定容至50 mL，置于棕色容量瓶中，避光静置24 h。过滤后取上清液在652 nm处比色(以95%乙醇为空白对照)，测得吸光度值，每个处理重复3次。

1.3.2.10 维生素C含量的测定

采用钼蓝比色法测定[14-15]维生素C(Vc)含量。均匀取样打浆，取匀浆20 g，用草酸- EDTA定容到100 mL，混匀后静置5 min，用定性滤纸过滤于250 mL锥形瓶中。取滤液10 mL，分别加入1 mL偏磷酸- 醋酸溶液、2 mL体积分数为5%硫酸溶液、4 mL钼酸铵溶液，混匀后用蒸馏水定容至50 mL容量瓶中，静置15 min后在705 nm处比色取得吸光值。

1.3.2.11 黄酮的测定

采用NaNO2- Al(NO3)3- NaOH法[13]测定样品中黄酮含量。

1.3.2.12 可溶性蛋白质含量的测定

采用考马斯亮蓝比色法[13]测定样品中蛋白质含量。

1.3.2.13 色度值的测定

a*、b*通常可描述正常视力的人肉眼可见的颜色。a*表示红绿，正值代表红色，负值代表绿色；b*表示黄蓝，正值代表黄色，负值代表蓝色。采用色差计对样品的色度进行测定[16]，西兰花按十字交叉法取对角线部位进行测定，每个处理组测定4颗，并取其平均值。

1.3.2.14 挥发性气体成分测定

采用顶空吸气法进行电子鼻分析。将样品放置于1 L烧杯中，用保鲜膜密封10 min，利用电子鼻Winmuster分析软件采集数据，并进行分析[17]。

1.3.2.15 相对电导率的计算

参考林本芳等[12]的方法对样品的电导率进行测定，并稍加改动。称取1.0 g西兰花样品，用10 mL去离子水冲洗3次后，置于50 mL试管中，加去离子水20 mL，用电导率仪测定样品电导率P0；25 ℃静置平衡3 h后，测定电导率P1；沸水浴保温10 min，测定电导率P2。相对电导率的计算方法见式(3)。

相对电导率=(P1-P0)/P2×100% 。

(3)

1.3.2.16 SOD和CAT活性的测定

采用SOD用试剂盒(羟胺法)和CAT用比色法[13]分别测定SOD和CAT的活性。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 精准温控贮藏对西兰花采后品质的影响

2.1.1不同温度贮藏对西兰花感官指标的影响

感官评分可以从色泽、气味、花球组织状态、颈部质地、整体水嫩程度、腐烂程度等方面对西兰花感官品质进行综合评价，不同处理西兰花贮藏期间的感官指标变化情况见图1。由图1(a)可知，随着贮藏时间的延长，西兰花感官评分逐渐降低，相比较其他2组，冷藏组西兰花感官评分下降速率较快，贮藏30 d后差异显著(P<0.05)，贮藏50 d下降到5分以下，在贮藏60 d失去商品价值；精准温控(冰温与相温)组感官评分始终保持在较高水平，贮藏70 d时感官色泽较佳，相温组西兰花感官评分略高于冰温组(P>0.05)。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

腐烂率是评价果蔬是否具有商品价值的重要指标。由图1(b)可知，随着贮藏时间的延长，不同处理西兰花腐烂率呈逐渐上升趋势，其中冷藏组上升最为迅速。贮藏20 d后，冷藏组西兰花腐烂率极显著高于其他两组(P<0.01)，贮藏60 d时冷藏组西兰花几乎全部腐烂，而精准温控(冰温与相温)组腐烂率较低(低于30%)，其中相温组腐烂率低于冰温组，但差异不显著(P>0.05)。该结果表明，精准温控(冰温与相温)贮藏均能够有效抑制西兰花的腐烂，相温贮藏效果更好。

花球黄化是西兰花采后品质劣变的主要标志，黄化程度越高，品质越差。由图1(c)可知，西兰花在采后30 d后逐渐黄化，冷藏组黄化指数极显著高于其他两组(P<0.01)，贮藏60 d时黄化指数达97%，失去商品价值；精准温控(冰温与相温)组在贮藏40 d后逐渐黄化，贮藏70 d时黄化指数不足40%，且相温组低于冰温组(P>0.05)。该结果表明，精准温控(冰温与相温)贮藏均可以有效抑制西兰花黄化，相温贮藏效果更佳。

西兰花采后容易失水变软，硬度是评价西兰花质地软化的指标。由图1(d)可知，相比较其他2组，冷藏组西兰花硬度下降幅度最大，精准温控(冰温与相温)组硬度始终保持在较高水平，与冰温组对比，相温组硬度较高(P>0.05)。该结果表明，精准温控(冰温与相温)贮藏可抑制西兰花硬度的降低，相温贮藏优于冰温贮藏。

2.1.2不同温度贮藏对西兰花颜色及气味的影响

不同处理组的西兰花在贮藏期间颜色的变化情况见图2。由图2(a)可知，不同处理组的西兰花a*呈现逐渐上升的趋势，说明随着贮藏时间的延长西兰花绿色逐渐变浅。在贮藏30～50 d期间，冷藏组西兰花a*值显著高于其他2组(P<0.05)，相温组略低于冰温组(P>0.05)，表明相温组延缓西兰花a*的升高。因此可得，在冷藏贮藏30 d后西兰花绿色明显变浅，而精准温控(冰温与相温)贮藏能够抑制西兰花颜色转变，相温抑制效果更佳。

由图2(b)可知，不同处理组的西兰花b*值整体呈现上升趋势，说明随着贮藏时间的延长西兰花黄色逐渐增加。在贮藏20～50 d期间，冷藏组西兰花b*值显著高于其他2组(P<0.05)，而相温组西兰花b*值低于冰温组，但差异不显著(P>0.05)，这与贮藏期间不同处理组的西兰花表观图片(图3)呈现的结果相一致。因此说明冷藏组的西兰花颜色更黄，相温贮藏延缓黄化现象效果更佳。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

图3 不同温度贮藏条件下西兰花的表观图片

电子鼻用于分析果蔬整体挥发性成分，而线性判别(LD)分析可以根据样品信息分布在空间的位置关系来判断不同处理之间的气味变化。基于LD分析不同处理西兰花整体挥发性成分的变化差异见图4。由图4可知，第一主成分贡献率达74.42%，第二主成分贡献率达12.23%，累积贡献率达86.65%，基本可代表样品所有特征信息。贮藏10～20 d期间，所有处理组集中在一个区域，处理间差异不明显；在贮藏30～60 d期间，冷藏组与精准温控(冰温与相温)组的椭圆距离无交叉，表明冷藏组与其他2组挥发性成分差异明显。贮藏10～40 d期间，冰温与相温组椭圆距离有交叉；贮藏50 d时3个处理有明显区分，说明3组挥发性成分差异显著；贮藏50～70 d期间挥发性成分的分布从横坐标的左侧分布到右侧，说明贮藏50 d是西兰花气味转变的拐点，贮藏70 d时相温组与冰温组挥发性成分差异显著。

1—相温； 2—冰温； 3—冷藏。

2.1.3不同温度贮藏对西兰花营养物质含量的影响

TSS是评价果蔬品质优劣的重要指标，不同处理组西兰花贮藏期间营养物质的变化情况见图5。

由图5(a)可知，随着贮藏时间的延长，西兰花TSS质量分数呈先升高后降低趋势，贮藏50 d时冷藏组显著低于其他2组(P<0.05)，贮藏60 d时冷藏组失去商品价值，相温组TSS质量分数显著高于冰温组(P<0.05)。叶绿素、Vc和可溶性蛋白是西兰花贮藏期间容易流失的3种营养物质。由图5(b)至(d)可知，随着贮藏时间的延长，西兰花叶绿素、Vc和可溶性蛋白质量分数均呈现逐渐降低的趋势。叶绿素与Vc在贮藏30 d后，冷藏组下降速率较快，说明在4 ℃环境下西兰花的叶绿素与Vc含量在采后30 d内较为稳定，30 d后营养流失较为严重；而精准温控(冰温与相温)组均保持了较高的叶绿素与Vc含量，其中相温组均高于冰温组，贮藏60 d时相温组Vc质量分数为46.53 mg·100 g-1，显著高于冰温组(37.70 mg·100 g-1)(P<0.05)。冰温与相温组的可溶性蛋白在贮藏期间呈现无规律性变化，冷藏组逐渐降低，而精准温控(冰温与相温)组均保持了较高的可溶性蛋白含量。本研究表明，相比较冷藏，精准温控(冰温与相温)贮藏可维持西兰花营养物质在较高水平，并且相温贮藏优于冰温贮藏。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

2.2 精准温控贮藏对西兰花采后生理变化的影响

2.2.1不同温度贮藏对西兰花产生气体含量的影响

贮藏环境中的气体含量变化直接影响着果蔬的保鲜效果。不同处理西兰花贮藏环境中的O2及CO2气体含量变化见图6。由图6可知，在整个贮藏期间，不同贮藏环境中O2的体积分数先降低后升高，CO2的体积分数先升高后降低；相比其他2组，相温组始终维持着最小的CO2和O2体积分数，且相温组西兰花CO2含量一直处于平稳变化状态，说明相温贮藏能够控制西兰花O2和CO2气体的释放。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

2.2.2不同温度贮藏对西兰花生理指标的影响

呼吸强度和乙烯的生成速率大小代表果蔬生理代谢活动的强弱。不同温度贮藏对西兰花生理指标的影响情况见图7。由图7(a)可知，不同处理组的西兰花呼吸强度呈先降低后升高的趋势，贮藏10 d时呼吸强度降低的原因可能因为低温抑制了生理相关的酶活性。冷藏组在贮藏50 d时达到呼吸峰值，相比其他2组差异显著(P<0.05)，贮藏60 d时失去商品价值；精准温控(冰温与相温)组在贮藏70 d时呼吸强度较大，且相温组[416.90 mg·(kg·h)-1]显著低于冰温组[463.79 mg·(kg·h)-1](P<0.05)。该结果表明，相比较冷藏组，精准温控(冰温与相温)贮藏可有效延缓西兰花呼吸强度上升，相温组抑制效果更佳。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

乙烯在果蔬的成熟进程中起重要作用。由图7(b)可知，冷藏组西兰花乙烯生成速率呈先降低后升高的趋势，在贮藏20～50 d时显著高于其他两组(P<0.05)，贮藏60 d失去商品价值；精准温控(冰温与相温)组西兰花乙烯生成速率均呈先升高后降的趋势，除贮藏 30 d外，相温组的乙烯生成速率均低于冰温组，贮藏70 d时，冰温组和相温组乙烯生成速率分别为83.37、63.07 μL·(kg·h)-1，差异显著(P<0.05)，因此说明精准温控(冰温与相温)贮藏均可显著抑制西兰花乙烯生成速率的升高，相温组抑制效果更佳。

2.2.3不同温度贮藏对西兰花氧化衰老的影响

相对电导率，SOD、CAT活性以及黄酮含量的变化是反映果蔬氧化衰老程度的重要指标。图8为不同贮藏温度对西兰花氧化衰老的影响情况。相对电导率可体现生物机体膜受损程度，其值越高，说明膜受损伤越严重。由图8(a)可知，随着贮藏时间的延长，不同处理组西兰花相对电导率呈逐渐上升趋势。冷藏组上升速率显著高于其他2组(P<0.05)；精准温控(冰温与相温)组在贮藏0～60 d期间西兰花相对电导率无明显上升趋势，贮藏70 d时稍有升高，且冰温组高于相温组(P>0.05)。本研究表明，精准温控(相温与冰温)贮藏可有效控制西兰花相对电导率的上升，相温组抑制效果更佳。

不同小写字母表示同一贮藏期内不同处理组间差异显著(P<0.05)。

SOD是活性氧代谢的关键酶，可有效清除机体损伤产生的有害自由基，减少机体受损。由图8(b)可知，西兰花采后SOD活性较高，随着贮藏时间的延长，不同处理组西兰花SOD活性呈先降低后升高的趋势，降低的原因可能与西兰花在低温环境下冷适应有关，升高的原因可能是因为启动低温胁迫的生理防御机制，使得机体抗氧化能力增强。贮藏20～70 d期间，精准温控(冰温与相温)组西兰花SOD活性均高于冷藏组(P>0.05)；贮藏70 d时，相温组SOD活性为1 588.55 U·g-1，显著高于冰温组(1 543.91 U·g-1)(P<0.05)，说明精准温控(冰温与相温)贮藏西兰花清除自由基能力优于冷藏组，相温贮藏更好。

CAT可将机体多余的过氧化氢分解，可降低机体受损伤程度[18]。由图8(c)可知，随着贮藏时间的延长，不同处理组西兰花CAT活性呈现先升高后降低的趋势，CAT活性增强可能与低温激发机体自我防御体系有关。贮藏40 d后CAT活性减弱，这可能是贮藏后期机体活性氧自由基累积较多消耗所致。整个贮藏期间，西兰花CAT活性按处理方式由高到低依次为：相温组、冰温组、冷藏组，贮藏70 d时，冰温组和相温组CAT活性分别为67.20、120.00 U·g-1，差异显著(P<0.05)，说明相比较冷藏而言，相温贮藏维持西兰花CAT活性在较高水平。

黄酮具有较强的抗氧化性，可以反映西兰花的抗氧化能力。由图8(d)可知，随着贮藏时间的延长，西兰花黄酮呈现先升高后降低的趋势，升高可能与低温环境下诱导西兰花防御体系增强有关，降低可能是防御能力下降所致。整个贮藏期间，西兰花黄酮质量分数按处理方式由高到低依次为：相温组、冰温组、冷藏组。贮藏20 d后冷藏组黄酮质量分数始终低于其他2组(P<0.05)，贮藏60 d时相温组黄酮质量分数为15.56 mg·100 g-1，显著高于冰温组(12.30 mg·100 g-1)，说明相温贮藏可保持西兰花黄酮含量处于较高水平，抗氧化能力强。

3 结 论

西兰花属于呼吸跃变型果蔬，采后常温条件下呼吸强度与乙烯释放速率较高，叶绿素加速分解伴随着西兰花衰老黄化。温度可有效控制西兰花呼吸强度和乙烯释放速率，延缓其黄化程度，抑制霉菌的生长繁殖，从而降低发霉腐烂速度[19-21]。本研究以冰箱冷藏[(4.0±1.0) ℃]为对比，探究冰温[(-0.5±0.3) ℃]与相温[(-0.4±0.1) ℃]两种精准温控方式对西兰花采后生理与生化品质的影响。结果表明：精准温控(冰温与相温)贮藏可以抑制西兰花呼吸强度和乙烯生成速率的升高，保持了较高的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和黄酮含量，延缓了相对电导率的增加，减少了可溶性固形物、叶绿素、维生素C和可溶性蛋白的营养损失，减缓了硬度的下降，进而降低了贮藏期间西兰花的腐烂与黄化程度，延长了贮藏期。对比冰温与相温贮藏，相温贮藏对西兰花生理代谢速率的调控、细胞膜损伤的抑制、抗氧化性的维持以及腐烂与黄化进程的减缓作用更佳。