基于低压静电场协同低温对贵妃红桃保鲜效果的影响

吴玉婷，谢超，周卓颖，朱亚猛，史恬恬，王益男

1.浙江海洋大学食品与药学学院（舟山 316022）；2.浙江驰力科技股份有限公司（舟山 316000）

我国曾从美国引进早熟毛桃，其中有一品种称为贵妃红桃，其果实圆润，呈粉色，桃肉硬脆，果香非常浓郁，在毛桃中属于优良品种。红桃桃肉香甜可口，风味十足，含有粗纤维、磷、铁、钙、维生素B1等营养素[1-2]。然而红桃所含水分较高且皮薄，有利于微生物获得营养和水分，微生物的大量繁殖代谢会导致桃肉品质快速下降，在无特殊手段贮藏条件下，果实几天后就可能无法食用或失去加工利用价值[3-4]。因此，需要对红桃保鲜贮藏进行深入研究，利用新兴保鲜技术来有效延缓桃肉变质，为水果保鲜及深加工奠定一定基础。

低温贮藏是果蔬贮藏的常用手段，低温环境下微生物代谢和繁殖速度变慢，同时，果蔬自身呼吸速率降低[5-6]，在这些作用下，果蔬能够在贮藏过程中较长时间保持品质。该方法操作简便有效，但在实际应用中常常伴随着冷害现象[7]，而且设备能耗大，不符合节能减排要求，尤其应用于工厂作业时。辐照保鲜就是使用射线对果蔬进行定量定时的照射，加速微生物死亡来延缓果蔬变质，但较大量或者长期的辐射会破坏果肉中的维生素等营养物质[8-9]，且消费者对辐照食物具有排斥感，故辐照不是最适用的保鲜方法。气调贮藏是延长食物贮藏期的常用物理保鲜手段，其原理是改变食物所处环境中气体组成成分以抑制腐败微生物的生长，降低植物自身呼吸速度并减缓C2H4释放，在一定程度上能够维持营养量，从而延缓食物变质[10-11]，但该技术需要相关技术的结合使用来发挥最佳的保鲜效果。

低压静电场保鲜技术是一项新兴的保鲜技术，低压静电场能够产生离子驱动，使水蒸气发生一定的迁移和聚集，即水分子在同频共振后于阳极富集从而转化成液态水，使得空气中的水分减少，空气湿度变低。该项技术通常与低温相结合进行保鲜作用[12-13]，同时操控环境温度与湿度来抑制细菌的生长繁殖以达到更好的保鲜效果。杨亚丽等[14]发现SO2保鲜剂结合低压静电场处理能有效提高红梅杏采后贮藏品质并降低冷害程度；李海波等[15]通过对杨梅施加低压静电场进行保险处理，结果发现果实硬度得到有效保持，腐烂指数与失重率得到有效减缓。对于桃子的保鲜手段主要为低温保藏[16]、气调贮藏[17]及保鲜剂处理[18]，关于低压静电场保鲜的相关研究较少。试验以贵妃红桃为研究对象，分析比较低温贮藏和低压静电场协同低温冷藏对贵妃红桃品质和理化性质的影响，推动低压静电场在贵妃红桃贮藏保鲜中的研究。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

贵妃红桃（采自四川成都，采用七八成熟、大小大致相同、无明显虫害的健康桃子）。

邻苯二甲酸氢钾、3, 5-二硝基水杨酸（DNS）、乙酸锌、葡萄糖标准品、亚铁氰化钾、甲基红指示剂，均为上海麦克林生化科技有限公司。

设置试验组和对照组。将购得的贵妃红桃置于0～2 ℃冷库冷藏作为对照组；另一组对其施加低压静电场（输入电压220 V、输出电流5 mA），并将环境温度设定为0～2 ℃，作为试验组。

1.2 仪器设备

BX-2000低压静电场发射器（浙江驰力科技股份有限公司）；TGL16G低温高速离心机（常州市金坛勒普仪器有限公司）；SP 9890气相色谱仪器（鲁南瑞虹化工仪器有限公司）；NMI20-15型低场核磁共振仪（上海纽迈电子科技有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 呼吸强度的检测

呼吸强度（以CO2浓度计）由SP9890气相色谱仪测定。

1.3.2 丙二醛（MDA）的测定[18]

用三氯乙酸（TCA）提取后加硫代巴比妥酸（TBA）煮沸测定。

1.3.3 可溶性糖的测定

采用一般测定果蔬中可溶性糖含量的方法，具体参考NY/T 2742—2015水果及制品可溶性糖的测定35-二硝基水杨酸比色法[19]，该方法又称为3, 5-二硝基水杨酸比色法，是比较公认的果蔬类可溶性糖测定方法。

在测定前需要绘图制作标准曲线图，使用移液管按规范操作准确取得0～1.2 mL葡萄糖标准溶液于6支10 mL小试管中（每增加0.2 L取1次），滴加纯净水至刻度线2.0 mL，准确量取4.00 mL 3, 5-二硝基水杨酸，并与葡萄糖溶液混匀完全，将试管放置在水浴锅中（100 ℃）5 min，水浴加热结束后立即冷却至室温。用分光光度计测定6种浓度溶液的吸光度（540 nm处）并记录结果，以葡萄糖溶液浓度和吸光度作为X轴和Y轴，用Excel和Origin软件绘图并得出回归方程。

1.3.4 维生素C的测定[19]

采用2, 6-二氯靛酚滴定法，参考GB 5009.86—2016食品中抗坏血酸的测定测定。

1.3.5 失重率的测定

采用称重法并按式（1）计算。

1.3.6 硬度的测定

参照NY/T 2009—2011水果硬度的测定来测定水果硬度，可直接利用手持硬度仪进行测定。

1.3.7 腐烂率的检查[20]

检查腐烂率，当贵妃红桃表面有异常如霉变、褐色圆斑等生理病害时，均列为腐烂果实。

1.3.8 低场核磁共振样品制备

选取大小一致的红桃，将红桃果肉切成3.0 cm×3.0 cm×3.0 cm的立方体后进行横向弛豫时间的测定。在多脉冲回波序列下测定其衰减信号，其中，测量温度（32±0.01）℃，主频21 MHz，偏移频率237 853.1 Hz，90°脉冲时间18 μs，180°脉冲时间37.04 μs，重复时间6 000 ms，累加次数4，回波时间0.5 ms，回波个数18 000。每个样品重复操作测定3次。

1.4 数据统计及分析

利用Excel 2010与Origin Pro 9.1整理数据，同时绘制各数据图，最后分析各折线图结果。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏条件下贵妃红桃呼吸强度的变化

温度是影响贵妃呼吸速率的重要因素之一，低温冷藏能够降低水果呼吸强度[20]。而判断呼吸强度一般是测定一定时间内所检测到的CO2浓度。由图1可知，在贮藏试验过程中，2组贵妃红桃在同温度下的呼吸速率一致，均呈现先上升后下降趋势，试验组呼吸速率变化较为平缓。每条折线的最高点即是呼吸高峰，对照组在第18天出现呼吸高峰，而试验组的呼吸高峰相对对照组延迟6 d，对照组和试验组的呼吸最高峰值分别为62.24和44.50 mg CO2/（kg·h），结果表明低压静电场协同低温处理能在一定程度上抑制果实采摘后的呼吸作用，从而减缓营养物质的消耗。

图1 不同贮藏条件下贵妃红桃呼吸速率的变化趋势

2.2 不同贮藏条件下贵妃红桃中丙二醛（MDA）的变化

MDA是膜脂过氧化的代表性产物，MDA含量越高表明膜脂氧化越严重，而膜的完整性降低和功能性丧失是果实衰老初期的表现[18]，因此可用MDA含量判断果实衰老程度。由图2可知，在低温贮藏过程中，2组MDA含量都呈现不断上升趋势，而试验组MDA上升趋势相对更为平缓。在贮藏第36天时，对照组和试验组果实MDA值较初始值分别增长2.54和0.51 μmol/L。结果表明低压静电场的施加抑制果肉膜脂在贮藏过程中的过氧化，从而有效减缓MDA含量的上升。

图2 不同贮藏条件下贵妃红桃丙二醛的变化趋势

2.3 不同贮藏条件下贵妃红桃可溶性糖的变化

以标准溶液浓度和吸光度为X轴和Y轴，得到标准曲线图和回归方程，如图3所示。吸光度与标准溶液浓度呈线性相关，线性范围为0～0.12 mg/mL。

图3 标准糖溶液质量浓度与吸光度关系

可溶性糖含量反映果实的成熟度与口感风味[21]，在一定程度上能够体现果实的品质，所以将其作为一项指标进行研究。如图4所示，不同贮藏条件下贵妃红桃果肉的可溶性糖含量并非呈现单一的上升或下降趋势。对图4进行分析可得，2组可溶性糖含量均呈现先下降后上升再下降趋势，在贮藏期间初期2组果实可溶性糖含量变化趋势相近，由于淀粉等物质降解为可溶性糖，糖含量有所上升，贮藏中后期2组果实可溶性糖含量变化趋势表现出较大的差异，因果实呼吸作用消耗糖分，糖含量有所下降。贮藏36 d时，对照组和试验组可溶性糖含量分别下降至5.50%和6.70%。结果表明，低压静电场协同低温冷藏能够减缓红桃呼吸代谢从而减缓可溶性糖含量的下降。

图4 不同贮藏条件下贵妃红桃可溶性糖含量的变化趋势

2.4 不同贮藏条件下贵妃红桃中维生素C的变化

维生素C是水果的重要营养物质之一，有一定的抗氧化作用[22]，即延缓果肉因氧化质变，在果实贮藏过程中，维生素C氧化分解，所以可将其作为一个评价红桃品质变化的关键指标。由图5可得，2组红桃中维生素C含量都呈下降趋势。0～6 d内2组维生素C含量变化相差不大，6～36 d内试验组维生素C含量下降趋势相对对照组较为缓和，由此可见，低压静电场能够减缓维生素C的氧化，保持红桃果实营养物质，维持红桃果实高品质。

图5 不同贮藏条件下贵妃红桃VC含量的变化趋势

2.5 不同贮藏条件下贵妃红桃失重率的变化

桃肉中含有大量水分，随着贮藏时间推移，呼吸和蒸腾作用带走水分从而影响果实口感风味，当水分流失较多时，果皮会变皱从而影响观感，因此失重率可以作为评价红桃品质变化的一项重要指标。由图6可知，2组红桃均发生不同程度的质量损失现象，从失重率上升趋势可得，试验组水分流失速度较为缓和，贮藏至第36天时，试验组红桃失重率上升至1.15%，相较对照组红桃失重率少0.63%。结果表明低压静电场协同气调贮藏能减少样品水分和营养物质的流失。

图6 不同贮藏条件下贵妃红桃失重率的变化

2.6 不同贮藏条件下贵妃红桃硬度和腐烂率的变化

果实的硬度是判断果实品质好坏的重要指标，在贮藏过程中尽量保持桃子的硬度，在出仓库货架后可以正常后熟软化。后熟期间，果胶酶水解纤维素和原果胶使红桃硬度下降，发生软化现象[23-24]，其水解产物主要是果胶、果胶酸，两者皆为可溶性物质。软化过程中细胞壁结构的改变导致微生物更轻易地侵入繁殖，分解桃肉中的营养物质并产生有害代谢物，导致桃子腐烂[25]。由图7可得：2组果实硬度在贮藏期间不断下降，红桃最初硬度为5.32 kg/cm2，在36 d贮藏期内对照组果实硬度快速下降，最终达到2.07 kg/cm2；试验组果实硬度下降趋势缓和，最终降至5.17 kg/cm2。结果表明低压静电场协同低温冷藏能够有效保持桃果实硬度。

图7 不同贮藏条件下贵妃红桃硬度的变化

腐烂率能够直观地表明果蔬保鲜效果，贵妃红桃水分高，成熟的红桃果实比较柔软，容易受到机械损伤，易感染病菌而导致果实腐烂变质。由图8可得：对照组腐烂率不断上升并在贮藏36 d时达到45%；试验组果实在0～30 d内没有出现明显腐烂，在贮藏36 d时腐烂率仅为5%，说明低压静电场协同低温冷藏能有效延缓红桃腐败变质速率。

图8 不同贮藏条件对贵妃红桃腐烂率的影响

2.7 低场核磁共振结果分析

通过低场核磁共振测定新鲜红桃果肉T2弛豫时间图谱如图9所示，不同贮藏时间下红桃果肉T2弛豫时间图谱如图10所示，不同贮藏时间不同组峰面积变化如图11所示。结果发现各组图谱中均含有3个特征峰，分别为结合水、不易流动水和自由水。第1个峰代表结合水横向弛豫时间T21，这部分水通过偶极作用与果肉内大分子结合十分紧密；第2个峰代表不易流动水横向弛豫时间T22，这部分水存在于亚显微结构，流动性强于T21结合水；第3个峰代表自由水横向弛豫时间T23，这部分水流动性最强。对于贮藏0 d时的桃果肉，经过归一化处理后T21、T22、T23峰面积分别为139.840 122 8，1 200.371 039和4 811.180 721，峰占比分别为2.3%，19.5%和78.2%，说明成熟的红桃果肉中自由水占比最高，其次是不易流动水。贮藏前期各组T23弛豫峰信号幅值相近，而贮藏36 d对照组T23弛豫峰信号幅值明显下降，说明贮藏末期对照组果肉中水分急剧减少[26]；贮藏过程中T23峰面积占比不断增大，T22和T21峰面积有所减小，说明果肉中的水分发生迁移[26]，结合水和不易流动水向自由水转化，使得自由水占比增加。贮藏18 d时，试验组和对照组T23峰面积占比分别为81.5%和87.0%，贮藏36 d时试验组和对照组T23峰面积占比分别为90.4%和94.4%，结果表明低压静电场协同低温冷藏能够延缓红桃果肉中的水分迁移和水分流失，且这一作用在长期贮藏过程中较为明显。

图9 新鲜贵妃红桃横向弛豫时间（T2）反演图

图10 不同贮藏时间贵妃红桃横向弛豫时间（T2）反演图

图11 不同贮藏时间不同组峰面积变化

3 结论

试验通过不同的贮藏条件对贵妃红桃进行保鲜，比较得出在2 ℃环境中，将红桃装箱置于低压静电场（输入电压220 V、输出电流5 mA）能有效延长贵妃红桃贮藏期。结果表明：贮藏36 d后试验组呼吸速率高峰为第24天，相对对照组延迟6 d；可溶性糖、维生素C含量和硬度分别降至6.37%、5.67 mg/100 g和5.17 kg/cm2，均高于对照组；MDA和腐烂率上升至0.51 μmol/L和5%，均显著低于对照组（P＜0.05），贮藏过程中贵妃红桃保持良好的感官性状。通过低场核磁共振测定的桃果肉T2弛豫时间图谱，发现低压静电场作用能够延缓红桃贮藏过程中T23峰面积占比的增大，说明低压静电场协同低温冷藏能够延缓红桃果肉中的水分迁移和水分流失。研究结果表明，低压静电场协同低温冷藏能够有效维持红桃高品质，此保鲜贮藏方法简单易操作，且经济有效，所以在后续工厂商业利用中有较大的潜力。在深入探究最佳低温气调协同低压静电场贮藏条件上具有一定研究价值。