恒稳磁场辅助冷藏保鲜对蓝莓品质的影响

周宇益 杨 哪 孟 嫚 魏 建 徐学明

(1. 英都斯特〔无锡〕感应科技有限公司,江苏 无锡 214035;2. 江南大学食品学院,江苏 无锡 214122;3. 利诚检测认证集团股份有限公司,广东 中山 528436;4. TCL家用电器〔合肥〕有限公司,安徽 合肥 231299)

蓝莓(Vacciniumuliginosum)富含花青素、类黄酮、酚酸、维生素和抗氧化物酶,具有预防心血管疾病、癌症、组织炎症、促进视红素合成和抗衰老等功效[1]。然而,蓝莓在采后加工和贮藏过程中极易受到真菌感染和机械损伤,导致货架期缩短。磁场冷藏保鲜是近年来发展出来的一种食品贮藏新方法。由于果蔬中的水分子和有机物及生物大分子等均具有抗磁性,在外部磁场作用下会发生磁化和取向,从而影响果蔬水分蒸发;同时,果蔬中蛋白质合成、离子跨膜运输及生物遗传特性在磁场环境下发生改变,微生物生理代谢活性受到抑制。因此,静磁场环境可适于果蔬贮藏。Tang等[2]利用磁场辅助樱桃冷冻,10 mT静磁场下樱桃冰晶面积减少67%,失重率仅为4.79%,冷冻效果显著提升。利用静磁场及交变磁场进行樱桃番茄的低温保藏,磁场环境下,樱桃番茄冷却时间缩短16.7%,失重率下降,表皮色泽变化减少[3]。

目前,果蔬的贮藏保鲜主要以控温为主,通过低温减缓果蔬的呼吸作用和水分蒸发,磁场辅助冷藏保鲜应用于果蔬中的研究较少。研究以蓝莓为试材,在恒稳磁场环境下冷藏保鲜蓝莓,研究不同强度恒稳磁场下,蓝莓贮藏过程中品质变化,探究恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓品质的影响,为果蔬高品质冷藏保鲜提供新的参考手段。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

秘鲁蓝莓:品种为Ventura,七八成熟,市售;

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、丙酮、甲酸、氯化钾、醋酸钠、磷酸盐缓冲液、冰乙酸、乙醇、没食子酸、福林酚等:分析纯,国药集团化学试剂有限公司;

总超氧化物歧化酶测试盒:南京建成生物工程研究所有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

磁场辅助冷冻冷藏箱(恒稳磁场强度0～10 mT):MFF10型,英都斯特(无锡)感应科技有限公司;

电子分析天平:AL204型,瑞士Mettler Toledo仪器有限公司;

离心机:TGL-16B型,上海安亭科学仪器厂;

磁力搅拌器:C-MAG型,德国IKA公司;

紫外分光光度计:V-1800型,上海美谱达仪器有限公司;

电热恒温水浴锅:HWS-24型,上海一恒科学仪器有限公司;

电导率仪:DDS-307型,上海仪电科学股份有限公司。

1.2 方法

1.2.1 样品处理与贮藏 分别称取4份形状、大小均匀,表皮无损伤的100 g果实,洗净擦干后,分别置于0(对照组),3,6,10 mT强度的恒稳磁场下的冷藏箱中于4 ℃冷藏7 d,RH为90%。冷藏期间,定期取样,测定相关指标。

1.2.2 失重率测定 按式(1)计算蓝莓贮藏期间的失重率。

(1)

式中:

Ym——样品的失重率,%;

m0——样品的初始质量,g;

mt——贮藏第t天的样品质量,g。

1.2.3 腐烂率测定 按式(2)计算蓝莓贮藏期间的腐烂率。

(2)

式中:

Yn——样品的腐烂率,%;

n0——初始果实数量,个;

nt——贮藏第t天的果实腐烂数量(当果实腐烂面积超过25%即视为腐烂),个。

1.2.4 花青素含量测定 采用pH示差法[4]。以V丙酮∶V水∶V甲酸=80∶20∶0.2为提取液,取5 g蓝莓果实,加入10 mL提取液研磨成浆,混匀后4 ℃,5 000 r/min离心20 min。上清液经0.45 μm有机系滤膜过滤后,取1 mL加入pH 1.0的0.25 mol/L氯化钾缓冲溶液或pH 4.5的0.4 mol/L醋酸钠缓冲溶液4 mL,混合均匀后,测定样品在520,700 nm处的吸光度值。蓝莓贮藏期间的花青素含量计算公式如式(3)和式(4)所示。

A=(A520 nm,pH 1.0-A700 nm,pH 1.0)-(A520 nm,pH 4.5-A700 nm,pH 4.5),

(3)

(4)

式中:

A——吸光度值;

A520 nm,pH 1.0——样品在pH 1.0时,520 nm处的吸光度值;

A700 nm,pH 1.0——样品在pH 1.0时,700 nm处的吸光度值;

A520 nm,pH 4.5——样品在pH 4.5时,520 nm处的吸光度值;

A700 nm,pH 4.5——样品在pH 4.5时,700 nm处的吸光度值;

Yb——样品中花青素含量,mg/g;

ε——矢车菊花素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数,26 900;

L——比色皿光路长度,1 cm;

M——矢车菊花素-3-葡萄糖苷的摩尔质量,449.2 g/mol;

b——稀释倍数;

V——最终体积,mL。

1.2.5 总酚含量测定 取5 g样品研磨成浆,加入20 mL 60%的乙醇于40 ℃水浴超声提取30 min,5 000 r/min离心20 min。上清液经0.45 μm有机系滤膜过滤。参照李晓英等[5]的方法,以没食子酸为标准品测定总酚含量。

1.2.6 细胞膜透性测定 采用电导率法[6]。将蓝莓样品切成大小均匀薄片,取2 g置于试管中,加入20 mL去离子水,在真空干燥器中抽气浸泡20 min,弃去浸泡液,加入20 mL去离子水后,振荡30 min,测定电导率L1。将烧杯置于100 ℃下煮沸15 min,降至室温后,测定电导率Lt,重复测定3次。蓝莓贮藏期间的细胞膜相对电导率计算公式如式(5)所示。

(5)

式中:

Ln——样品的相对电导率,%;

L1——样品的初始电导率,mS/cm;

Lt——贮藏第t天的样品电导率,mS/cm。

1.2.7 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定 取1 g蓝莓样品,加入4 mL pH 7.8的磷酸盐缓冲溶液研磨成浆,在4 ℃、5 000 r/min下离心20 min。取上清液0.05 mL加入SOD试剂盒中试剂1号1.0 mL混合均匀,加入2号(0.1 mL)、3号(0.1 mL)和4号(0.1 mL),充分混合均匀后,于37 ℃下孵育40 min后,加入2 mL显色剂,室温下静置10 min,测定混合液在550 nm下的吸光度值。1 g样品在1 mL反应液中SOD抑制率达50%所需酶量为一个酶活性单位(U),每个样品重复测定3次。

1.2.8 丙二醛(MDA)含量 参照Shi等[7]的方法并改进,修改如下:在4 ℃、5 000 r/min下离心20 min,取上清液2 mL,加入2 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸溶液,混合均匀后降至室温,5 000 r/min离心20 min,重复测定3次。

1.3 数据分析

采用Origin 8.5制图,SPSS 22.0软件分析数据。

2 结果与分析

2.1 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓表观形态的影响

蓝莓贮藏3 d后,对照组蓝莓果皮表面出现褶皱,5 d后果皮褶皱愈加明显,果实出现瘫软,7 d后果实失水加剧,果实干瘪瘫软。10 mT恒稳磁场环境冷藏7 d后仅有3%的果皮表面出现褶皱,大部分蓝莓果实仍呈现饱满状态。这与单亮亮等[8]利用弱直流磁场处理蔬菜结果相似,3.6 mT磁场作用下,西葫芦、黄瓜和胡萝卜汁液流失减少,形态保持显著优于对照组。

2.2 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓失重率的影响

从图1可以看出,冷藏7 d时,对照组中蓝莓失重率达到6.04%,而随恒稳磁场强度增加,蓝莓失重率显著下降,3,6,10 mT恒稳磁场环境下的蓝莓失重率分别较对照组下降了27.98%,38.74%,55.63%。此外,在鲜切芒果[9]和香蕉[10]中也有类似的报道。这可能与磁场环境下,果实中自由离子和溶质分子受到洛伦兹力的作用,扩散和迁移速率减缓,细胞膜极性磷脂双分子层排列更加紧密有序,水分子跨膜扩散通量降低有关[11-12],表明恒稳磁场环境可有效降低蓝莓失重率。

图1 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中失重率的影响

2.3 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓腐烂率的影响

从图2可以发现,冷藏7 d时,对照组中蓝莓的腐烂率达到5.23%。而随恒稳磁场强度增加,蓝莓腐烂率显著下降,10 mT恒稳磁场环境下蓝莓的腐烂率仅为1.98%,蓝莓腐烂率降低62.14%。草莓中也有类似报道[13]。同时,黄色镰刀菌在静磁场环境下菌丝生长和分生孢子萌发受到抑制,真菌毒性降低[14]。表明恒稳磁场环境可有效抑制蓝莓中的病原菌和腐败菌增殖,延缓蓝莓腐烂。

图2 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中腐烂率的影响

2.4 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓花青素含量的影响

从图3可以发现,随贮藏时间延长,蓝莓中花青素含量逐渐下降。贮藏3 d,与对照组相比,10 mT恒稳磁场环境下,蓝莓中花青素含量提高了7.25%。贮藏第7天,蓝莓中保留的花青素含量为对照组的1.12倍。在豌豆和红酒中,磁场辅助贮藏可有效改善叶绿素、原色素含量变化[15-16]。恒稳磁场环境下,蓝莓中抗氧化物酶活性增强,氧化减少,活性成分降解减缓,有效提高了蓝莓冷藏保鲜品质。

图3 磁场环境对蓝莓冷藏过程中花青素含量的影响

2.5 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓总酚含量的影响

从图4可以发现,蓝莓冷藏过程中总酚含量呈先增加后减少的趋势,恒稳磁场环境下,随磁场强度增加,总酚含量变化减小。冷藏7 d时,10 mT恒稳磁场环境下蓝莓总酚含量为对照组的1.15倍,恒稳磁场环境可有效抑制蓝莓中多酚物质的降解。磁场冷藏保鲜环境下,黄瓜和葡萄中氧化酶活性下降,抗氧化物酶活性增强[17-18]。恒稳磁场环境下,蓝莓中多酚氧化酶活性受到抑制,促进过氧化氢酶和超氧化物歧化酶等抗氧化物酶合成,有效减少蓝莓中酚类物质的降解,消除蓝莓细胞中产生的过氧化氢和超氧自由基,有效减少细胞氧化损伤,实现蓝莓高品质冷藏保鲜。

图4 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中总酚含量的影响

2.6 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓细胞膜透性的影响

从图5可以发现,蓝莓贮藏期间相对电导率逐渐增加。与对照组相比,冷藏7 d时,3,6,10 mT恒稳磁场环境下,相对电导率分别下降7.72%,13.91%,19.87%。且与已有报道[19]相似,在黄瓜贮藏中交变磁场对电导率具有抑制作用。恒稳磁场环境下,蓝莓细胞膜有序性和紧密性提高,细胞内电解质泄露减少,果实抗逆性增强。

图5 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中相对电导率的影响

2.7 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓SOD活性的影响

从图6可以发现,与对照组相比,恒稳磁场环境下,SOD活性显著增加。冷藏7 d时,3 mT恒稳磁场环境下,SOD活性提高5.78%,而10 mT下,SOD活性增加11.33%。在脉冲电场处理大蒜、洋葱和生姜研究中,SOD和POD活性增强,提高了果蔬防御自由基氧化损伤的能力,有效抑制酶促褐变[20]。恒稳磁场影响蛋白质的电磁特性和氨基酸偶极矩,改变蛋白质的基因表达和生物分子合成[21-22]。恒稳磁场环境下,蓝莓组织液中产生微电流,影响SOD金属活性基团,酶活性增加,蓝莓的抗氧化能力增强,清除氧自由基,减少蓝莓的氧化损伤,提高蓝莓贮藏品质。

图6 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中SOD活性的影响

2.8 恒稳磁场冷藏保鲜对蓝莓MDA含量的影响

从图7可以发现,蓝莓冷藏过程中,MDA呈上升趋势,冷藏前3 d,对照组与恒稳磁场环境下蓝莓MDA差异较小。冷藏7 d时,3,6,10 mT恒稳磁场环境下,蓝莓MDA含量较对照组分别下降4.96%,10.74%,19.01%,蓝莓中脂质过氧化物含量显著降低。已有研究[23]表明,磁场处理葡萄,可有效抑制膜脂过氧化。在磁场作用下,化学反应中的塞曼分裂大于分子的超精细组装相互作用能,减少自由基形成[24]。恒稳磁场环境下,蓝莓果实中自由基减少,有效抑制MDA合成,减少脂质氧化,延长蓝莓贮藏时间。

图7 恒稳磁场环境对蓝莓冷藏过程中MDA含量的影响

3 结论

10 mT恒稳磁场环境下,恒稳磁场冷藏7 d后,蓝莓果实大部分仍呈现饱满状态。蓝莓失重率和腐烂率分别降低了55.63%和62.14%,细胞组织液相对电导率下降了19.87%,细胞膜透性减弱,蓝莓果实抗逆性增强。同时,恒稳磁场冷藏后,蓝莓中超氧化物歧化酶活性增强,丙二醛含量显著下降,脂质氧化减少,花青素及酚类物质氧化损伤减小,蓝莓营养物质及活性成分损失减小。通过研究恒稳磁场下蓝莓冷藏过程中的理化性质变化,为蓝莓的高品质冷藏保鲜提供了一种新的手段,但蓝莓等果蔬贮藏过程中氨基酸及多糖等营养物质的变化以及对微生物的影响仍有待进一步研究。