二氧化氯处理对鲜食泡核桃保鲜效果的影响

董晓庆，朱守亮，张文娥，江 辉，潘学军

（1.贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；2.贵州省果树工程技术研究中心，贵州 贵阳 550025；3.贵州省果树蔬菜工作站，贵州 贵阳 550025；4.赫章县核桃产业发展事业局，贵州 赫章 553200）

核桃Juglans regia是世界四大干果树种之一[1]。原产于我国西南地区的泡核桃Juglans sigillata是核桃属Juglans植物的重要栽培种群，广泛分布于贵州、云南、西藏等地区[2]。泡核桃除了可干制食用外，其鲜果近几年在西南地区具有了一定的市场，深受消费者的青睐[3]。

核桃仁营养丰富，具有食、药两用的特点[4]。不经过干制处理而直接在市场上销售的鲜食核桃不但具有口感鲜嫩、风味独特、营养成分散失少的特点，而且部分营养指标（如维生素含量、氨基酸含量等）高于干制的核桃产品。但鲜食核桃采后具有水分含量大、呼吸速率高、酶活性高、不饱和脂肪酸含量丰富等特点，在贮藏过程中易出现核仁失水、哈败、霉变、青皮变质腐烂等不良现象，缩短了贮藏寿命，给核桃产业造成巨大的经济损失[5-6]。因此，研究鲜食核桃的保鲜技术十分必要。

二氧化氯（ClO2）作为一种A1级安全新型保鲜剂具有消毒杀菌、防腐保鲜等优点，已被成功应用于较多种类的果蔬保鲜中[7-8]。ClO2具有关闭果蔬表面气孔，减少果实的蒸腾失水[8]，阻碍蛋氨酸分解，抑制乙烯合成，减少营养物质消耗[9]，降低果实呼吸速率[10]，杀死果蔬表面的微生物等作用[11-12]。蒋柳庆[13]的研究结果表明，ClO2处理能够显著地提高‘西扶2号’青皮核桃的保鲜效果，延长贮藏保鲜期。ClO2与包装方法[9]、气调贮藏[14]、1-MCP[15]结合处理对鲜食核桃具有更好的保鲜效果。此外，与1-MCP[16]和CF保鲜剂[17]相比，ClO2在鲜食核桃保鲜上具有一定的效果。不同种类、品种及产地的果实的生长条件、内含物质等存在差异，关于ClO2的保鲜效果是否具有广谱性及其保鲜调控机理是否有所区别的研究鲜见报道。

‘黔核7号’泡核桃是由贵州大学核桃团队于1999—2013年从泡核桃实生群体中选育出的优质晚实泡核桃品种，其果实壳薄，仁色白、味香醇且略带回甜，品质上乘、营养价值高[2]。其主产区位于贵州省的毕节地区，由于交通运输条件相对落后，新鲜核桃无法快速运抵消费者手中，较大程度上限制了本地区鲜食核桃产业化的发展进程。基于此，探索鲜食泡核桃保鲜技术显得尤为迫切。本研究中以‘黔核7号’鲜果为材料，研究ClO2处理对鲜食泡核桃贮藏保鲜效果的影响，旨在为延长泡核桃鲜果贮藏期限，提高鲜核桃仁贮藏品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验对象为‘黔核7号’品种的鲜果，采自贵州省赫章县财神镇某农家果园（104°35′E，13°31′N）。树龄约40 a，采摘树冠外围，约九成熟、大小大致相同、品质均一、无机械损伤、青皮无褐变、无病虫害的果实。于采后4 h内运至贵州大学农学院采后生理实验室，将果实置于4 ℃冰箱预冷24 h。

主要仪器：TEL-7001果蔬呼吸测定仪（上海金枭仪器有限公司）、101-1AB型电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）、FA-2104分析天平（上海良平）、CP213电子天平（美国奥豪斯）、DK-98-II双列八孔恒温水浴锅（天津泰斯特）、2-JR冷冻离心机（美国TOMOS）、YG16W台式高速离心机（长沙平凡）、UV752紫外分光光度计（上海佑科）、BCD-197K海尔冰箱（海尔集团）、BD/BC-102C冷藏柜（浙江星星）、移液枪（德国Eppendorf公司）、DW-HL678型超低温冰箱（成都川弘科生物技术有限公司）。

1.2 鲜果预处理

将经过预冷的果实随机分成2组，每组300个，分别进行ClO2处理和对照处理。将装满400 mg/L（经预实验筛选出来的质量浓度）ClO2溶液的100 mL小烧杯置于24 L干燥器中，密闭熏蒸处理核桃12 h，作为ClO2处理组；将装满清水的100 mL小烧杯置于干燥器中，同样密闭熏蒸处理核桃12 h，作为对照处理。每个处理设置3个生物学重复，每个重复100个果实。处理结束后，立即将果实取出。每个重复取样10个，去除青皮，剥出核仁，将果实青皮、核仁、硬壳用自封袋分开装好，进行相关品质和生理指标的测定。其他样品放于4 ℃冰箱中冷藏，每6 d取样1次进行测定。

1.3 指标测定或计算

1.3.1 外观指标

称取鲜果贮前质量和贮后质量，重复测定3次，质量损失率为贮后损失的质量占贮前质量的百分比。参考王进等[16]的方法，将青皮变黑面积达到20%或者青皮开裂定义为烂果，腐烂率为腐烂果数量占果实总数量的百分比。

按照褐变面积（S褐），将褐变发生程度分5个褐变等级（i）：0级，无褐变；1级，0%＜S褐≤25%；2级，25%＜S褐≤50%；3级，50%＜S褐≤75%；4级，S褐＞75%。

I褐=∑(i×Ni)/(4×N总)。

式中：I褐为褐变指数；Ni为i级别果实数量；4为最高级数；N总为测定果实总数量。

1.3.2 生理生化指标

根据董晓庆等[18]的方法，使用CO2分析仪测定呼吸速率。采用烘干法[19]进行含水量的测定，含水量为烘后损失质量占烘前质量的百分比。采用考马斯亮蓝染色法[19]测定可溶性蛋白含量。参考曹建康等[19]的方法略加修改，使用盐酸-甲醇溶液提取上清液，测定上清液于280、325 nm波长处的吸光度值，以1 g样品在波长280 nm处的吸光度值表示总酚含量（OD280），以1 g样品在波长325 nm处的吸光度值表示类黄酮物质含量（OD325）。采用NBT比色法测定SOD活性，采用紫外吸收法测定CAT活性，采用愈创木酚比色法测定POD活性，采用儿茶酚（邻苯二酚）比色法测定PPO活性[19]。MDA含量的测定参考曹建康等[19]的方法进行。每个指标重复测定3次。

1.4 数据分析

用Origin Pro2021软件进行数据计算和绘图，用DPS软件进行数据统计分析。

随着放开市场准入、减税降费、推动产权保护等多项激发民间投资活力政策的逐步落实，全省民间投资始终保持良好的增长态势。1-10月，全省民间投资同比增长16.9%，增速较1-9月提高2.1个百分点，较去年同期提高5.1个百分点，对固定资产投资的贡献率达57.3%，贡献率较1-9月提高5.1个百分点。

2 结果与分析

2.1 ClO2处理对青皮核桃质量损失率和腐烂率的影响

ClO2处理后青皮核桃质量损失率和腐烂率的变化如图1所示。从图1可以看出，在贮藏期内，处理组和对照组青皮核桃的质量损失率和腐烂率均呈现上升的趋势。贮藏30 d时，处理组和对照组的质量损失率分别为6.95%和11.76%，其具有显著差异（P＜0.05）；处理组和对照组的腐烂率分别为20.8%和75.0%，两者具有极显著差异（P＜0.01）。

图1 ClO2处理后青皮核桃质量损失率和腐烂率的变化Fig.1 Effects of ClO2 treatment on mass loss rate and decay rate of fresh green walnut

2.2 ClO2处理对青皮核桃褐变指数的影响

ClO2处理后青皮核桃褐变指数的变化如图2所示。从图2可以看出，在贮藏0～6 d时，处理组与对照组的青皮褐变指数变化不显著（P＞0.05）。随着贮藏时长的延长，青皮褐变指数急剧上升，在贮藏30 d时，处理组和对照组的青皮褐变指数分别为0.28和0.92，差异极显著（P＜0.01）。

图2 ClO2处理后青皮核桃褐变指数的变化Fig.2 Effects of ClO2 treatment on browning index of

2.3 ClO2处理对青皮核桃和核仁呼吸速率的影响

ClO2处理后青皮核桃和核仁呼吸速率的变化如图3所示。从图3A可以看出，在贮藏0～18 d时，处理组与对照组青皮核桃的呼吸速率均下降，但处理组的降低明显低于对照组（P＜0.05）。在贮藏24 d时，两者均出现了呼吸高峰，处理组的呼吸强度为30.18 mg/(kg·h)，对照组为53.76 mg/(kg·h)，有极显著差异（P＜0.01）。从图3B可以看出，处理组和对照组核仁的呼吸速率在整个贮藏过程中均表现为下降趋势，无呼吸高峰的出现。贮藏30 d时，处理组和对照组核仁的呼吸强度分别为19.23和28.31 mg/(kg·h)，有显著差异（P＜0.01），处理组比对照组低27.63%。

图3 ClO2处理后青皮核桃（A）和核仁（B）呼吸速率的变化Fig.3 Effects of ClO2 treatment on respiration rate of fresh green walnut (A) and walnut kernel (B)

2.4 ClO2处理对青皮核桃和核仁含水量的影响

ClO2处理后青皮核桃和核仁含水量的变化如图4所示。从图4可以看出，在贮藏期内，处理组与对照组青皮核桃和核仁的含水量均表现出下降的趋势，但处理组含水量的下降趋势较缓。贮藏0～18 d时，处理组的青皮核桃含水量几乎保持不变，仅下降0.61%，对照组下降较快，下降了6.62%（图4A）。贮藏0～18 d时，与青皮核桃相比，核仁的含水量下降较多，处理组和对照组分别下降了4.01%和18.62%（图4B）。贮藏18 d后，青皮核桃和核仁的含水量均下降较快。贮藏30 d时，处理组和对照组青皮核桃的含水量分别下降了4.78%和18.32%，其含水量差异显著（P＜0.05）（图4A），核仁含水量分别下降了10.98%和33.55%，其含水量差异显著（P＜0.05）（图4B）。结果表明，ClO2处理能够有效抑制青皮核桃和核仁水分的散失，对青皮核桃水分散失的抑制效果更好。

图4 ClO2处理后青皮核桃（A）和核仁（B）含水量的变化Fig.4 Effects of ClO2 treatment on water content of fresh green walnut (A) and walnut kernel (B)

2.5 ClO2处理对青皮核桃核仁可溶性蛋白质含量的影响

ClO2处理后青皮核桃核仁可溶性蛋白质含量的变化如图5所示。从图5可以看出，处理组和对照组青皮核桃核仁的可溶性蛋白质含量在短暂上升后再下降，均在贮藏6 d时达到最高值，分别为16.55%和16.07%，差异不显著（P＞0.05）。随着贮藏时长的延长，处理组和对照组的可溶性蛋白质含量均下降，分别下降了31.67%和55.01%。贮藏30 d时，处理组与对照组的可溶性蛋白质含量分别为11.31%和7.23%，差异显著（P＜0.05）。

图5 ClO2处理后青皮核桃核仁可溶性蛋白质含量的变化Fig.5 Effects of ClO2 treatment on content of soluble protein of walnut kernel in fresh green walnut

2.6 ClO2处理对青皮核桃核仁总酚和类黄酮含量的影响

ClO2处理后青皮核桃核仁总酚含量的变化如图6所示。从图6可以看出，贮藏0～6 d时，处理组每克样品在波长280 nm处吸光度值（核仁总酚含量）出现了上升的趋势，达到最大值40.35后下降。对照组则相反，贮藏6 d时，吸光度值降到最低值33.07，然后升高到最大值36.78，再下降。贮藏30 d时，处理组和对照组吸光度值分别为30.97和27.12（P＜0.05）。

ClO2处理后青皮核桃核仁类黄酮含量的变化如图6所示。从图6可以看出，处理组与对照组每克样品在波长325 nm处吸光度值（核仁类黄酮含量）表现出了相同的变化趋势，在贮藏6 d时达到最大值，分别为5.46和5.01，有显著差异（P＜0.05）。随后，类黄酮含量下降，贮藏30 d时，处理组和对照组吸光度值分别为3.95和3.02，有显著差异（P＜0.05），处理组比对照组高23.54%。

图6 ClO2处理后青皮核桃核仁总酚和类黄酮含量的变化Fig.6 Effects of ClO2 treatment on content of total phenols and total flavonoids of walnut kernel in fresh green walnut

2.7 ClO2处理对青皮核桃核仁抗氧化酶活性的影响

从图7可以看出，处理组青皮核桃核仁的CAT活性为先升、后降的趋势，对照组CAT活性为先降、后升、再降的趋势，处理组CAT活性始终高于对照组。处理组CAT活性在贮藏24 d时出现峰值60.04 U/(g·min)，对照组在贮藏18 d时出现峰值30.11 U/(g·min)，差异极显著（P＜0.01）。

从图7可以看出，对照组青皮核桃核仁的POD活性呈现先升、后降的趋势，处理组的POD活性为下降、升高、再下降的趋势。对照组的POD活性在贮藏12 d时出现峰值11.89 U/(g·min)；处理组在贮藏12 d时出现最低值1.59 U/(g·min)，在贮藏18 d时出现峰值5.45 U/(g·min)。贮藏30 d时，处理组和对照组的POD活性分别为2.97、5.34 U/(g·min)，有显著差异（P＜0.05）。

从图7可以看出，处理组和对照组青皮核桃核仁的PPO活性随贮藏时长的延长均呈现上升、下降的趋势。在贮藏前期，对照组青皮核桃核仁的PPO活性快速升高，而处理组的PPO活性上升较缓慢，但均在贮藏18 d时达到最高值，分别为4.78和2.77 U/(g·min)，两者有显著差异（P＜0.01）。贮藏30 d时，处理组比对照组的PPO活性低52.4%，两者的PPO活性有显著差异（P＜0.01）。

图7 ClO2处理后青皮核桃核仁抗氧化酶活性的变化Fig.7 Effects of ClO2 treatment on antioxidant enzyme activities of walnut kernel in fresh green walnut

总体来看，与对照相比，ClO2处理降低了青皮核桃核仁的POD和PPO活性。

2.8 ClO2处理对青皮核桃核仁MDA含量的影响

ClO2处理后青皮核桃核仁MDA含量的变化如图8所示。从图8可以看出，处理组和对照组青皮核桃核仁的MDA含量随着贮藏时长的延长呈现逐渐上升的趋势，对照组的MDA含量上升较快。贮藏30 d时，对照组和处理组的MDA含量分别为8.25和6.01 mmol/g，对照组的MDA含量是处理组的1.42倍，两者有极显著差异（P＜0.01）。

图8 ClO2处理后青皮核桃核仁MDA含量的变化Fig.8 Effects of ClO2 treatment on MDA content of walnut kernel in fresh green walnut

3 结论与讨论

本研究结果表明，使用400 mg/L ClO2溶液密闭熏蒸处理‘黔核7号’泡核桃青皮果实12 h降低了其质量损失率、腐烂率和褐变率，降低了青皮核桃和核仁的呼吸强度，维持了较高的含水量，抑制了核仁中可溶性蛋白质、总酚、类黄酮的消耗，保持了较高的核仁SOD和CAT活性，降低了核仁POD和PPO活性，降低了膜脂过氧化程度，保证了鲜食泡核桃的核仁品质，提高了鲜食泡核桃的商品价值，延长了贮藏保鲜期。因此，ClO2作为一种成本低、无毒无害、应用广泛的果蔬杀菌防腐保鲜剂，能够使泡核桃鲜果保持较好的品质，提高其商品价值，ClO2溶液密闭熏蒸处理是泡核桃保鲜贮藏的有效方法。

试验结果表明，在4 ℃贮藏条件下，随着贮藏时长的延长，青皮核桃在外观上表现为失水皱缩，出现褐变与腐烂，使用400 mg/L ClO2溶液密闭熏蒸处理12 h能够降低青皮核桃的质量损失率和腐烂率，降低褐变发生的程度，保持了青皮核桃和核仁较高的含水量，使泡核桃鲜果的商品性状得以保持。ClO2处理可以提高果实的抗病能力和抗氧化能力[8]，对细胞质具有较强的凝聚作用，能有效杀死微生物[20]，从而减少果实的质量损失并降低腐烂率，保持较好的果实品质。

呼吸速率可反映生物体代谢活动的强度。本试验结果表明，青皮核桃在贮藏24 d时出现呼吸高峰，推测青皮核桃属于呼吸跃变型果实，这一结论与杨曦等[21]的研究结果一致。在贮藏过程中核仁呼吸强度一直处于下降趋势，未出现呼吸高峰，推测核仁可能属于呼吸非跃变型果实，该结果也被韩强等[9]的研究结果所证明。非跃变型果实的呼吸速率在整个贮藏过程中的变化幅度往往是比较小的，而本研究中核仁呼吸速率在贮藏过程中变化较大，因此应继续深入探讨核仁是否属于呼吸非跃变型果实。

采后鲜食核桃的生理代谢较强，较多的营养物质被氧化分解成乙烯、二氧化碳、自由基以及其他物质，加速了核仁的变质和营养物质流失。蛋白质是核桃核仁中仅次于脂肪的重要营养物质，其含量是评价核桃品质的重要指标之一。青皮核桃在贮藏一段时间后，其核仁可溶性蛋白质含量下降，ClO2处理抑制了微生物的繁殖，并参与和调节果实的氧化还原和代谢活动，使其营养物质含量在贮藏期间能够保持较高水平，该结果与孙雯[22]的研究结果相符。ClO2处理能够降低果实中营养物质的损失在甜樱桃[23]的保鲜研究中也得到了证明。

青皮核桃及其核仁褐变是核桃贮藏中最棘手的问题。总酚、类黄酮为果实体内的次生代谢物，具有一定的抗氧化能力，能有效抑制褐变的发生[24]。本研究结果表明，ClO2处理显著提高了青皮核桃核仁的总酚和类黄酮含量，减缓其降解速率，说明ClO2处理能够维持较高的核仁总酚和类黄酮含量。但植物中的酚类物质较易被POD和PPO氧化为邻醌类物质，醌类物质再聚合成棕色或者黑色物质，引起果实褐变的发生。本研究结果表明，鲜食核桃核仁贮藏过程中酚类物质的含量降低，酚类物质被POD和PPO氧化，ClO2通过抑制鲜食核桃核仁的POD与PPO活性从而减少了酚类物质氧化褐变的发生，这与Ma等[14]的研究结论一致。ClO2抑制褐变的主要可能机制：ClO2可将一些可溶性醌还原为无色儿茶酚或者其他无色加合物[25]；ClO2可能会氧化一些参与PPO活性位点的氨基酸或二硫键[26]；ClO2可能将一些氨基酸（如色氨酸和组氨酸）降解转化为简单的小碳链产物[27]；ClO2可能会攻击PPO和POD活性所必需酶上的功能性氨基酸残基，并引发其结构的变化，从而抑制褐变的发生[28]。但ClO2抑制果蔬PPO和POD相关酶促褐变的更深层次的潜在机制尚需深入探讨。

SOD、CAT等与氧化有密切关联的酶在果实生理调节中具有重要作用。本研究结果表明，ClO2处理能够提高SOD和CAT的活性，有效降低了氧化反应的速度，这与蔡琦玮等[29]的研究结论一致。ClO2可能抑制了核仁中自由基的生成，使得酶活性得到提升[8]。

MDA含量是评价植物膜脂过氧化程度的必要指标。由于膜脂质的过氧化反应，细胞膜的结构通常会发生改变，随后导致MDA含量的增加[24]。本试验中，ClO2处理后青皮核桃核仁的MDA含量显著低于对照组，表明ClO2处理可降低细胞膜脂过氧化的程度，减轻细胞膜受到的伤害，与冯叙桥等[30]的研究结论一致。

ClO2是一种高效的杀菌防腐保鲜剂，由于其具有强氧化性和抗菌性，且安全无毒，被广泛应用于果蔬保鲜中[6-7]。但是，ClO2在果蔬保鲜中的应用也存在一些局限，如ClO2粉末释放效率不高，在高浓度下不稳定，并且较高浓度的ClO2常会导致果蔬漂白。有研究结果表明，使用60 mg/L的ClO2溶液进行采前喷施使番茄果实产生了漂白现象[31]，释放速率50 μg/h固载ClO2缓释保鲜剂处理使葡萄发生了严重的漂白现象[32]。在本研究的预试验中对鲜食泡核桃进行了不同浓度的ClO2溶液处理，但未出现青皮核桃和核仁的漂白现象。本研究中重点关注了ClO2对鲜食泡核桃的感官品质和部分贮藏生理品质的影响，未对核仁的油脂相关指标（如酸价、碘值、过氧化值、皂化值等）进行测定。下一步将深入研究ClO2对鲜食泡核桃‘黔核7号’核仁其他相关品质的影响、ClO2对‘黔核7号’保鲜的分子机理及其调控的代谢途径等。