冷等离子体结合气调包装对杨梅贮藏品质的影响

熊小迪，刘 群，李 丽，李柏树，张李香，刘 涛,*

（1.中国检验检疫科学研究院，北京 100123；2.黑龙江大学现代农业与生态环境学院，黑龙江 哈尔滨 150080）

杨梅（Myrica rubra）为杨梅科杨梅属亚热带常绿果树，果实呈球形，口感酸甜，风味独特，营养丰富，深受消费者青睐。我国是杨梅生产的主要国家，目前我国杨梅栽培总面积约3.3万hm2，年产量超过100万t，全球杨梅经济栽培面积98%以上来自中国，居世界前列[1]。杨梅果肉表面裸露，果实柔软，在贮运过程中容易因机械损伤而产生品质劣变。不适宜的贮藏温度、高含水量和高呼吸作用导致杨梅果实采后失水严重、细胞膜解体以及细胞内容物渗漏，造成果实干枯、硬度减小和营养成分流失[2]。此外，微生物侵染、果蝇产卵和幼虫爬行均会造成果肉损伤，加速杨梅腐烂变质[3]。因此在杨梅采后运输、贮藏、加工过程中，开发适宜的杨梅保鲜处理技术具有重要意义。

目前常用的杨梅果实采后贮藏保鲜技术主要有气调贮藏保鲜、低温贮藏保鲜、化学药剂贮藏保鲜等[4]。自发气调贮藏保鲜由于操作简单、成本低廉、便于运输而被广泛应用于果蔬保鲜。通过改变包装袋内气体组分，可以抑制包装内霉菌等微生物生长和乙烯释放，延长果蔬贮藏期[5]。李江阔等[6]研究发现，在氧气体积分数低于2%的情况下，使用气调箱贮藏杨梅，20 d内杨梅依然能够保持良好的风味和口感。王宝刚等[7]在气调箱中充入15%CO2对杨梅进行保鲜处理，发现该条件不仅可以保持杨梅贮藏期间的固酸比、抑制病害发生，而且基本保持了杨梅原有的色泽和口感。低温贮藏虽然有利于降低水果的呼吸速率，延缓水果的衰老、软化和营养流失，但低温有可能会对水果造成冻伤且不能有效地抑制某些微生物的繁殖[8]。随着人们对绿色、天然、营养的追求，化学保鲜剂的应用逐渐受到限制。考虑到单一的保鲜技术无法兼顾水果的品质维持和微生物控制，越来越多的科研人员开始研究两种或多种技术的复合保鲜。孙娜等[9]利用气调包装和高压等离子体杀菌相结合的方式对杨梅进行保鲜处理，发现杨梅在10%O2、2%CO2和88%N2的气调包装条件下，采用70 000 V电压产生的高压等离子体处理，可以达到最好的贮藏效果。雷婷婷等[10]利用气态臭氧结合气调包装对处理后杨梅的品质进行探究，发现复合处理减缓了果实的软化和可溶性固形物含量的下降，提高了杨梅的保鲜效果。

等离子体被认为是除固态、液态、气态外的第4种物质形态，是原子或分子被电离后产生的离子化气体状态物质，可以分为高温等离子体和低温等离子体[11]。当电子温度远高于离子温度，体系处于非热平衡状态时，体系中的气体为轻度电离，放电温度接近室温，此时被称为冷等离子体[12]。冷等离子体技术作为一种新型的食品贮藏保鲜技术，对食品表面的微生物具有高效的杀灭作用[13]。冷等离子体是由空气或其他气源通过电离产生臭氧、自由电子、自由基、活性氧、氮氧化物、紫外光等多种活性基团和粒子，这些物质可破坏细胞结构，使细胞形态发生皱缩、细胞膜通透性增加[14]，胞外核酸和蛋白质释放量增加[15]，胞内活性氧（ROS）水平升高，细胞膜发生去极化[16]，最终导致微生物失活，达到杀灭微生物的目的[17]。冷等离子体技术不但具有杀菌效率高、处理时间短、处理温度低等特点[18]，还能够保持被处理食品的新鲜度和品质，在食品非热加工领域具有广泛的应用前景[19]。孙艳等[20]发现，冷等离子体对新鲜黄瓜表面的大肠杆菌具有显著的抑制作用，且能够较好地保持黄瓜的水分、糖度、酸度、色泽和VC含量。也有研究者利用等离子体技术处理新鲜甜瓜后发现，在杀灭微生物的同时，甜瓜的可溶性固形物、可滴定酸和干物质含量均未发生显著变化[21]。同样，冷等离子体处理后的胡萝卜，其可溶性固形物含量、pH、VC含量、糖度和酸度等理化性质也未观察到有明显的改变[22]。王卓等[23]发现，冷等离子体处理能使蓝莓表面细菌和真菌数量下降，可显著抑制贮藏期间腐烂的发生，抑制蓝莓硬度和VC 含量的下降，抑制贮藏后期可滴定酸含量的上升，提高抗氧化酶活力。当前利用冷等离子体技术对杨梅进行保鲜处理的报道不是很多，建立基于冷等离子体的杨梅保鲜复合处理方案，开发高效、绿色的保鲜技术，对于杨梅新型保鲜技术的开发和采后减损具有重要意义。

本研究以云南东魁鲜杨梅为试材，联合使用气调保鲜和冷等离子体处理技术，在冷藏条件下对处理后杨梅的品质指标（表面菌落总数、果实色泽、可溶性固形物含量、酸度、呼吸气体组分变化、好果率、超氧化物歧化酶活性等）进行测定，探究不同处理条件下杨梅采后贮藏品质的变化规律，以期为杨梅的贮藏保鲜提供理论基础和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

供试杨梅：品种为云南东魁鲜杨梅，产地为云南红河。挑选9成熟，颜色鲜艳，大小均匀，无机械损伤及病虫害的果实备用。

气调气体（10%O2+2%CO2+88%N2）：北京海瑞通达气体科技有限公司；超氧化物歧化酶（SOD）检测试剂盒：上海源叶生物科技有限公司；营养琼脂：北京陆桥技术股份有限公司。

1.1.2 仪器与设备

冷等离子体装置：苏州丰源宝农业科技有限公司；CR-10色差计：柯尼卡美能达（中国）投资有限公司；PAL-1 数显折光仪：日本爱拓公司；GMK-708 酸度计：韩国G-WON 公司；TD-4501 气体采样袋（4L-33 cm×30 cm，50 μm）：大连德霖气体包装有限公司；B6060 微生物培养箱，赛默飞世尔科技中国有限公司；恒温恒湿培养箱，德国MMM公司；Eppendorf Centrifuge 5417R高速冷冻离心机：艾本德（上海）国际贸易有限公司；Spectra Max i3 酶标仪：美谷分子仪器（上海）有限公司；OXYBABY®6.0 便携式气体分析仪：德国威特（WITT）气体技术公司。

1.2 方法

1.2.1 样品处理

将新鲜杨梅用清水洗净，浸泡约10 min，取出后吸干表面水分。将10 kg 果实分为8 组，1 组为对照组，其余7组为处理组，每组约1.2 kg杨梅果实。对照组杨梅直接放入TD-4501 气体采样袋中后充入空气，不做其他处理。处理组果实按照表1 进行处理：单独冷等离子体处理（处理1、处理2、处理3）的杨梅果实在冷等离子体处理保鲜机内按表中处理时间吹拂相应时间后置于TD-4501 气体采样袋中，并充入空气；单独气调处理的杨梅果实统一放入TD-4501气体采样袋中，并充入气调气体[24]；冷等离子体结合气调处理（复合处理1、复合处理2、复合处理3）的杨梅果实进行冷等离子体处理后置于TD-4501 气体采样袋内，充入气调气体。处理组及对照组杨梅果实均置于4 ℃恒温箱中贮藏20 d，对各组杨梅每隔4 d测定1 次果实表面菌落总数、色泽、可溶性固形物含量、酸度、好果率及超氧化物歧化酶活性；每天同一时间测定气调处理组气体采样袋内的氧气和二氧化碳体积分数。以上测定均重复3次，结果取平均值。

表1 杨梅的不同处理条件Table 1 Different treatment conditions of bayberry

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 菌落总数

参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》[25]进行测定，并作适当修改。取出约200 g 杨梅并切成小块，称取5 g杨梅果肉样品，加入5 mL 无菌水置于研钵中研磨，将研磨后的样品原液转移至无菌离心管中，用40 mL无菌水冲洗研钵，保证样品无残余。分别将样品原液制成10 倍系列稀释样品匀液。经预试验得出，稀释100 倍时，菌落数量方便计数，故吸取0.2 mL 100倍稀释液于营养琼脂培养皿内，利用平板涂布法将样液均匀涂抹于培养基表面，于25 ℃微生物培养箱中培养（48±2）h 后，对平板上的菌落进行计数，结果表示为：lg(CFU/g)。每组试验均进行3 次重复，结果取平均值。

实际菌落总数=观察到的菌落总数×稀释倍数×5

1.2.2.2 果实色泽

色泽是果实品质的一项重要指标，决定了果实的外观品质、营养价值和经济效益。云南东魁杨梅果实色泽的测定参照张凡华等[26]的方法，使用色差计分别对样品的L*、a*、b*值进行测定，其中L*表示亮度值，a*表示红绿值，b*表示黄蓝值。使用色差计前，先用白色校准板进行校准，校准后利用色差计对果实色泽进行测定，重复测定3次，结果取平均值。

1.2.2.3 果实可溶性固形物含量和酸度

参照李柏树等[27]的方法。杨梅取果肉榨汁，使用数显折光仪测定其可溶性固形物含量，具体操作方法为：取澄清果汁样品0.3 mL 滴入棱镜槽，按“START”键开始测量，3 s后读取测量结果，重复测定3 次，结果取平均值。利用酸度计测其酸度：取澄清果汁0.5 mL，加蒸馏水稀释至50 mL 后测定，重复测定3次，结果取平均值。

1.2.2.4 气调采样袋内氧气及二氧化碳的体积分数

参照罗政等[28]的方法，于每天16：00持便携式气体分析仪对气调采样袋内的气体进行检测，待仪器读数稳定后记录二氧化碳及氧气的体积分数。

1.2.2.5 好果率

参照高雪等[29]的方法测定。将出现霉斑、软烂等现象的果实视为坏果。好果率计算公式为：

1.2.2.6 超氧化物歧化酶（SOD）活性

称取0.4 g 杨梅果肉，剪碎，置于4 ℃预冷的研钵中，加入1 mL 预冷的磷酸盐缓冲液（pH 7.8），低温研磨至匀浆后转移至离心管，使用3 mL 磷酸盐缓冲液（pH 7.8）冲洗研钵并转入离心管，定容至4 mL，4 ℃条件下以10 000 r/min 离心20 min，上清液即为酶提取液，其余操作按SOD检测试剂盒说明书进行。

1.2.3 数据分析

采用Microsoft Excel 统计并整理相关数据，SPSS 23.0中Duncan检验法进行显著性差异分析，使用Origin Pro 9.0作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对杨梅菌落总数的影响

冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间菌落总数的影响如图1所示。随着贮藏时间的延长，新鲜杨梅采后菌落总数逐渐上升。单独冷等离子体处理组初始菌落总数显著低于对照组（P＜0.05），表明冷等离子体处理可有效降低杨梅的初始带菌量。此外，单独气调组一直保持较高的菌落总数，且同对照组之间无显著性差异。该结果表明，单独气调处理并不能抑制菌落总数的增长。复合处理组在贮藏期间菌落总数一直保持较低的水平，且延长等离子体处理时间可降低菌落总数，表明冷等离子体结合气调处理能够更好地抑制杨梅贮藏期间菌落总数的增长，且冷等离子体处理时间越长，抑制效果越明显。

图1 不同处理条件下杨梅菌落总数在4 ℃贮藏期间的变化Fig.1 Changes in total microbial colonies during storage at 4 ℃under different treatment conditions

2.2 不同处理方式对贮藏期间杨梅色泽的影响

冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间色泽的影响如表2所示。随着贮藏时间的延长，杨梅色泽保持稳定，无论是处理组还是对照组，L*值、a*值和b*值均无显著差异。这表明新鲜杨梅采后果实外观颜色变化较小，且冷等离子体处理、气调处理以及冷等离子体结合气调处理对杨梅贮藏期间的色泽无显著影响。

表2 不同处理条件下杨梅色泽在4 ℃贮藏期间的变化Table 2 Changes in color of bayberry during storage at 4 ℃under different treatment conditions

2.3 不同处理方式对杨梅可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物指果实中所有可溶解于水的化合物的总称，基本包含了水果中的大部分成分，因此也是评价水果品质的主要指标。可溶性固形物含量越高，代表杨梅的品质和口感越好。冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对杨梅冷藏期间可溶性固形物含量的影响如图2 所示。随着贮藏时间的延长，新鲜杨梅采后可溶性固形物含量逐渐下降。单独冷等离子体处理组和对照组杨梅可溶性固形物含量从第10 天起下降较快，单独冷等离子体处理8 min 的杨梅第20天可溶性固形物含量较第10天降低了1.12 个百分点；单独气调处理组和复合处理组杨梅可溶性固形物含量在整个贮藏期间下降较慢，且在第15天和第20天同对照组相比差异具显著性（P＜0.05）。以上结果表明，单独冷等离子体处理对贮藏期间杨梅的可溶性固形物含量无显著影响，而单独气调处理和复合处理均可延缓贮藏期间杨梅可溶性固形物含量的下降速度，且单独气调处理效果更好，这有利于维持杨梅的甜度。

图2 不同处理条件下杨梅可溶性固形物含量在4 ℃贮藏期间的变化Fig.2 Changes in soluble solid content of bayberry during storage at 4 ℃under different treatment conditions

2.4 不同处理方式对贮藏期间杨梅酸度影响

酸度是植物果实品质的重要性状之一，是影响果实风味的重要因素。对鲜食水果来说，高糖中酸是优良的品质指标。冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间酸度的影响如图3所示。随着贮藏时间的延长，新鲜杨梅采后酸度逐渐下降，各处理组与对照组相比均无显著性差异。该结果表明，冷等离子体处理、单独气调处理以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅采后酸度无显著影响，各组间杨梅果实酸度风味无明显差异。

图3 不同处理条件下杨梅酸度在4 ℃贮藏期间的变化Fig.3 Changes in acidity of bayberry during storage at 4 ℃under different treatment conditions

2.5 不同处理方式对贮藏期间杨梅好果率的影响

冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间好果率的影响如图4 所示。复合处理1、2、3组的杨梅贮藏20 d时，好果率保持较高水平，分别为94%、100%、100%，与单独处理组及对照相比差异显著（P＜0.05）。单独冷等离子体处理组好果率从贮藏第5天开始下降，贮藏10 d后好果率显著低于复合处理组（P＜0.05）。以上结果表明，冷等离子体结合气调处理更有利于维持杨梅的贮藏品质。

图4 不同处理条件下杨梅好果率在4 ℃贮藏期间的变化Fig.4 Changes in good fruit rate of bayberry during storage at 4 ℃under different treatment conditions

2.6 不同处理方式对贮藏期间杨梅气调采样袋内气体组分的影响

杨梅采后仍然维持着一定的有氧呼吸，对自身糖类等物质进行分解代谢，消耗氧气，释放二氧化碳，造成营养成分的流失和可食用价值的降低，气调袋内气体组分含量可从侧面反映杨梅呼吸作用的强弱程度。单独气调以及冷等离子体结合气调处理对杨梅贮藏期间气调采样袋内气体组分的影响如图5所示。随着贮藏时间的延长，处理组与对照组的氧气体积分数均逐渐下降，从最初9%～11%降至1%～2%，各组之间氧气体积分数无显著差异；而二氧化碳体积分数均呈现上升趋势，各复合处理组二氧化碳体积分数均明显低于单独气调处理组，各组二氧化碳体积分数从第17天开始出现显著性差异（P＜0.05）。复合处理3 二氧化碳体积分数上升最慢，在第20天时二氧化碳体积分数仅为21%，显著低于其他各处理组（P＜0.05）。以上结果表明，与单独气调处理相比，冷等离子体结合气调复合处理对采后杨梅的呼吸代谢具有抑制效果，有利于杨梅的采后保鲜贮藏。

图5 不同贮藏时间下杨梅气调采样袋中氧气和二氧化碳体积分数变化Fig.5 Changes in volume fraction of carbon dioxide and oxygen in modified air sampling bag at different storage time

2.7 不同处理方式对贮藏期间杨梅外观的影响

外观可反映水果品质，影响消费者的选择。冷等离子体、单独气调气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间外观变化的影响如图6 所示。由图6 可见，贮藏15 d 时，对照组与单独冷等离子体处理组的杨梅均出现发霉、腐烂的现象，外观出现明显褐变迹象，与单独气调处理和复合处理组有明显不同。单独气调处理组与复合处理组的杨梅外观均保持正常，颜色鲜艳，无发霉、腐烂、褐变，且冷等离子体结合气调处理更有利于保持杨梅颜色的正常，这表明气调处理有利于降低杨梅的腐烂和品质劣变，而气调处理联合冷等离子体处理对杨梅的保鲜效果较好，更有助于延长杨梅的贮藏期。

2.8 不同处理方式对杨梅超氧化物歧化酶活性的影响

SOD是水果抗氧化酶系统中非常重要的酶，对于活性氧自由基的清除及使其保持较低的氧化水平具有重要意义。单独冷等离子体、单独气调以及冷等离子体结合气调处理对新鲜杨梅冷藏期间SOD活性的影响如图7所示。随着贮藏时间的延长，各组SOD活性逐渐下降，表明杨梅果实氧自由基清除能力有所减弱，杨梅处于自然衰老过程。在复合处理中，当使用冷等离子体处理8 min时（复合处理3）可有效地抑制SOD 活性的下降，SOD 活性始终高于其他处理组。然而，复合处理1和复合处理2在抑制SOD活性下降方面和其他处理相比无明显差异，这表明冷等离子处理时间的选择对于SOD活性的抑制具有重要作用。以上结果表明，冷等离子体结合气调处理时，适宜的冷等离子体处理时间可有效地抑制SOD活性的下降，并提高杨梅果实氧自由基清除能力，从而延缓杨梅果实的氧化损伤。

图7 不同处理条件下杨梅超氧化物歧化酶活性在4 ℃贮藏期间的变化Fig.7 Changes in SOD activity of bayberry during storage at 4 ℃under different treatment conditions

3 讨论与结论

冷藏和气调处理是果蔬保鲜领域比较成熟的处理手段，对抑制微生物的侵染繁殖和降低因果蔬自身的生理代谢而造成的果实衰老具有重要的意义[30]。目前，单一的果蔬保鲜处理技术已经不能满足消费者对于果蔬品质及安全的多方面要求。两种或多种保鲜技术的结合使用已越来越多地被应用于延缓果蔬品质劣变和延长果蔬货架期[31]。本研究结合冷等离子体技术和气调处理技术，探究了冷藏条件下杨梅采后贮藏品质变化规律，以期为杨梅采后贮藏保鲜提供一种可行的技术方案。

果蔬采后因自然环境或运输贮存环境的影响通常会有初始的带菌量，利用冷等离子体技术消除果蔬表面微生物已有相关报道[32]。本研究表明，冷等离子体处理2 min可明显减少杨梅表面的微生物，而冷等离子体处理4 min 可实现微生物的完全消除。杨梅采后在自身呼吸作用和生理代谢影响下，会出现果实褐变、营养成分流失、品质下降等问题，通过对处理后的杨梅进行分析发现，冷等离子体处理并不会对杨梅的色泽、酸度产生显著影响，且冷等离子体结合气调处理可显著延缓可溶性固形物含量的下降速率和抑制果实的呼吸代谢，从而更有利于贮藏品质的保持和货架期的延长。采后果实在贮藏期间通常会伴随着活性氧的异常累积，导致细胞内部氧化水平的升高，从而造成果实的衰老腐烂。SOD是水果抗氧化酶系统中非常重要的酶，可有效清除活性氧自由基，保持体内活性氧平衡，对延缓水果衰老具有重要意义，因此其活性的高低可作为判定果实成熟衰老的重要标志[33]。对SOD活性进行测定发现，未经处理的杨梅果实SOD活性随着贮藏时间延长逐渐降低，而冷等离子体与单独气调处理均能抑制SOD 活性的降低，且冷等离子体结合气调处理抑制效果更好，更有利于杨梅果实氧自由基的清除和降低因氧化损伤而带来的品质劣变，这一结果与之前报道的冷等离子体处理鲜切猕猴桃[34]、新疆小白杏[35]等果蔬的酶活性变化趋势类似。

综上所述，冷等离子体对杨梅表面的微生物具有良好的抑制效果，且同处理时间呈现正相关关系，同时对杨梅果实外观、色泽、风味无显著影响；冷等离子体结合气调处理可以增加杨梅采后贮藏时间，有利于维持杨梅采后品质；间接冷等离子体处理结合气调冷藏处理操作便捷，便于大批量处理，安全无毒，减轻了对环境的破坏，为果蔬采后贮藏保鲜提供了新思路和理论参考。