不同臭氧处理对甜瓜采后生理影响的研究.pdf

不同臭氧处理对甜瓜采后生理影响的研究 白友强1，廖亮1，许建2，赵晓敏1，王智弘浩1，董子凡1，谢季云1，杜林笑1，马楠1，李丹1，李学文1（1.新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业职业技术学院园林科技学院，昌吉 831100） 摘要 ： 以哈密瓜西州蜜 17 号为实验材料，在低温（ 68 ， RH8085%）环境下对甜瓜分别采取不同臭氧浓度（ 2.14、 4.28、 6.42 mg/cm3）和不同间隔时间（ 12、 24、 48 h）处理，每次通入臭氧后进行密闭处理 40 min，研究不同臭氧处理对甜瓜在整个贮藏保鲜 42 d 中的变化。结果表明：臭氧处理能够有效延缓相对电导率的上升，可滴定酸和抗坏血酸平均每天仅下降 1.1%、 1.2%，臭氧对其下降起到了明显的抑制作用，同时降低了 23%的呼吸速率，推迟 7 d 出现呼吸高峰，腐烂指数仅为对照组的 6.8%。臭氧浓度 4.28 mg/cm3、处理间隔时间 24 h 可以最好的保持甜瓜果实采后品质，延长了低温贮藏时间。本文为甜瓜采后贮运保鲜提供了可行的方法。 关键词 ： 甜瓜，臭氧，贮藏，生理 Effects of different ozone treatments on postharvest physiological of melon BAY You-qiang,LIAO Liang, XU Jian,ZHAO Xiao-min,WANG Zhi-honghao,DONG Zi-fan,XIE Ji-yun,DU Lin-xiao,MA Nan,LI Dan, LI Xue-wen Abstract: In this paper, “Xizhoumi No.17”was used as material, and the experiment was carried out at 68 with RH8085%. The ozone concentration was 2.14、 4.28、 6.42 mg/cm3 and the interval was 12、 24、 48 h and for closed handling 40 min. The effects of different ozone treatments on the physiological of melon during the whole 42 d storage period was studied. The results showed that ozone treatment can delay the increase of conductivity, inhibit the decline of TA and VC whose average daily decline only of 1.1and1.2% respectictively. Ozone treatment also reduced the respiration rate by 23%， postphoned respiration peak by 7days, and its decay index was only 6.8% of the control. Ozone concentration of 2.14 mg/cm3and the interval of 24 h can best guarantee the quality and extend the low temperature storage time of melon fruit, which provides a feasible method for the storage， transportation and preservation of melon. Key words: melon; ozone; storage; physiological 收稿日期： 通讯作者：李学文 基金项目： “十二五”农村领域国家科技计划课题（ 2011BAD27B01-02） 作者简介：白友强（ 1992 -），男，硕士，工科硕士，研究方向为果品采后生理及保鲜 通讯作者：李学文，教授，博士，从事果蔬采后生理与贮藏保鲜教技术研究。 Email:xjndspsina.com. 网络出版时间：2017-08-03 10:42:51网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/11.1759.TS.20170803.1042.014.html甜瓜种植面积超过 100 万亩，产量近 250 万 t，是新疆重要园艺作物，在农业经济中占有重要地位。但甜瓜成熟期气温较高，果实生理活动旺盛、衰老快、病源微生物侵入等原因造成甜瓜品质迅速下降，腐烂严重，已成为制约甜瓜产业发展的关键技术难题，严重影响经济效益的发挥。王静等1、程俊佳等2多位学者现已通过热处理、壳聚糖等多种处理方式对甜瓜起到了较好的保鲜效果。 臭氧是不稳定的强氧化剂，具有杀菌、防腐、广谱、扩散性好、保鲜、无残留、无污染、容易制备、价格便宜等众多优势3-4，现在已经应用到果蔬保鲜、养殖、医疗、工业等多个领域5。目前对臭氧的研究已有一百多年的历史，自 2001 年美国 FDA 把臭氧列入可以直接接触食品的食品添加剂之一6之后，国内外对臭氧在食品中的研究不断增加，在果蔬贮藏方面很多学者发现低温环境下对草莓进行臭氧处理可以很好地抑制其可滴定酸的下降， 保持较好的草莓品质7；通过臭氧处理冬枣可以延缓贮藏期间抗坏血酸含量的下降8； Lin.L 等9通过臭氧处理宽皮桔发现臭氧可以延长果实衰老、降低呼吸；夏静等10发现臭氧处理后的金冠苹果减少了近 80%多的腐烂率；张晓娜通过适宜的臭氧浓度处理无花果后发现可以很好的保护细胞膜透性，减少其通透性，使得无花果保持更好地新鲜度11；而且现已发现一定的臭氧处理金桔可以延缓腐烂出现的时间，延长贮藏期12；上述研究对臭氧在果蔬贮藏方面的积极作用给予了肯定13，但是温度、湿度、 pH、接触的材质、果蔬种类、组织部位、浓度、处理间隔时间等众多因素14-16都会影响到臭氧在果蔬贮藏过程中的效果，而且高庆义等17、刘晋联等18、徐港明等19多位研究者都发现高浓度长时间或者较低浓度短时间气体熏蒸果蔬都会给果蔬带来一定的负面影响，致使达不到相应的贮藏保鲜效果。因此，针对不同果蔬选择合适的臭氧处理方式显得尤为重要。 本实验通过不同臭氧浓度（ 2.14、 4.28、 6.42 mg/cm3）和间隔处理时间（ 12、 24、 48 h）处理甜瓜，旨在分析各个生理指标差异及其规律，筛选出最适处理方式，以达到对甜瓜更好的保鲜贮藏，为臭氧在果蔬贮藏保鲜中的应用提供一定的理论基础。 1 材料与方法 1.1 材料与仪器 甜瓜西州蜜 17号，于 2016年 10月 1日采购于新疆乌鲁木齐市九鼎果品批发中心，挑选重量在 2.0 Kg左右，大小均一、无病害、无裂痕、无虫害、无机械损伤、可溶性固形物 1214%的甜瓜，套装发泡网分别装于标准甜瓜纸箱，每箱 4个运送到新疆农业大学食品科学与药学学院冷库，在 68 下预冷 12 h后进行臭氧处理。 10 g/h， JY1000 型臭氧发生器 徐州金源有限责任公司；雷磁 DDS-307 型电导率仪 上海仪电科学仪器股份有限公司； HY-805 型新小当家电子秤 永康市华鹰衡器有限公司； HT-03,0-5PPM 臭氧检测仪 北京恒泰利达科技有限公司。 1.2 实验方法 1.2.1 臭氧处理 臭氧共设 10个处理，将甜瓜装于 50 L具有上下两个通气口的塑料桶中，每个塑料桶装 10个甜瓜，每个桶为一种处理，每次处理前用密封盖封住塑料桶，通过不同臭氧浓度（ 2.14、4.28、 6.42 mg/cm3）和间隔处理时间（ 12、 24、 48 h）给每个处理充入臭氧，臭氧发生器在塑料桶下通气口充气的同时在上通气口用臭氧测定仪测定指定浓度的臭氧浓度， 到达指定臭氧浓度后停止充气并封住上下通气口，密封 40 min后拆掉密封盖，在低温（ 68 ，RH8085%）贮藏环境下贮藏 42 d。每次测取样品三次取平均值。每隔 7 d取样测定一次，贮藏后期每隔 14 d测一次，每次重复三次，共 6次。 表 1 不同臭氧处理组合 Table1 Different ozone treatment combinations 臭氧处理组合 表示 浓度（ mg/cm3） 间隔处理时间（ h) CK - - A1B12.14 12 A1B22.14 24A1B32.14 48 A2B14.28 12A2B24.28 24 A2B34.28 48A3B16.42 12 A3B26.42 24A3B36.42 48 注：下文间隔处理时间用t 表示。 1.2.2 甜瓜贮藏期间生理指标的测定方法 1.2.2.1 相对电导率的测定方法 参照张姣姣的方法20，采用直径（ 8 mm）打孔器打取甜瓜果肉，用锋利的刀片切取20 片相同厚度（ 2 mm）的薄片，测取煮前煮后的细胞膜透性，重复三次取平均值，单位： %。 1.2.3.2 可滴定酸含量的测定方法 采用氢氧化钠滴定法21，单位： %。 1.2.3.3 抗坏血酸含量的测定方法 采用 2,6-二氯酚靛酚法21， 取样 5.0 g 果实， 用 10 mL 2%的草酸冰浴研磨定容到 25 mL试管中，静止 10 min 后过滤取 5 mL 上清液用 2,6-二氯酚靛酚滴至微红色， 15 s 不褪色，计算其用量，单位： mg100g-1FW。 1.2.3.4 呼吸速率的测定方法 采用静置法测定20，单位： CO2mgkg-1h-1。 1.2.3.5 腐烂指数的测定方法 参照陈存坤等22进行测定。 1.3数据处理方法 采用 Excel 2010、 DPS7.05 软件进行数据显著性分析处理。 2 结果与分析 2.1 不同臭氧处理对甜瓜采后相对电导率的影响 果实相对电导率代表着细胞膜透性的大小， 相对电导率越大代表着细胞内营养物质的流失速度越快，果实营养品质下降加快，生理代谢活动不断增强，从而加速了果实衰老进程20、23。从表 1 可以看出随着贮藏时间的延长所有组相对电导率呈不断上升的趋势，除 A1B1、A2B3、 A3B2贮藏前 14 d 外，其他处理相对电导率都显著低于对照组（ p0.05） ；在 t48 h 下，除 28 d 外，随着臭氧浓度的增大，相对电导率先增大后减小， A1B3相对电导率值最小，第 42 d 仅为 25.81%。适宜的臭氧处理可以很好的保护细胞结构，减少细胞物质外流，有效抑制了相对电导率的上升24，并且随着间隔时间的增大，低臭氧浓度效果优于高臭氧浓度；综合各处理组之间比较得到最优处理为 A2B2，第28 d 时相对电导率仅为 CK 的 42.3%，但是由于贮藏后期果实代谢活动增强，促使果实组织乙烯、活性氧等有害物质不断增多，从而破坏磷脂，引起细胞膜透性变大25使得效果弱于其他处理组。 表 2 同臭氧处理对甜瓜相对电导率的影响 Table2 Effect of different ozone treament on the relative conductivity of melon fruits 处 相对电导率（ %） 理 贮藏天数（ d） 组 0 7 14 21 28 42 CK 12.061.03z15.622.81uv23.22.6no32.163.26hi48.693.1b50.793.4aA1B112.061.03z17.041.91stu24.092.72mno30.92.92ij32.282.99hi39.442.68eA1B212.061.03z14.40.97vwxy15.711.19uv21.72.89pq23.042.51op32.440.98hA1B312.061.03z12.983.25yz14.72082vw24.461.99lmno25.232.66klm25.812.76klA2B112.061.03z13.072.01xyz16.292.93tu19.612.54r24.572.37klmn352.74gA2B212.061.03z12.992.45xyz14.442.07vwx17.762.89s20.621.38qr42.162.03dA2B312.061.03z17.712.80st24.012.97mno30.441.42j34.853.35g44.691.18cA3B112.061.03z13.682.92wxy17.313.09st23.411.37no38.973.54e41.63.16dA3B212.061.03z16.832.88stu20.372.67qr20.981.55qr26.022.42k31.822.91hijA3B312.061.03z14.713.28vw17.591.91st25.852.43kl36.722.97f38.652.68e注：同组以及组和组之间所有数据进行比较，表中不同小写字母表示差异显著（ P0.05） ，相同字母的表示差异不显著。 2.2 不同臭氧处理对甜瓜采后可滴定酸含量的影响 可滴定酸（ TA）是果实组织的一种呼吸基质，是细胞生理生化代谢产物的供给者，随着贮藏时间延长， TA 含量会随之减少9。从表 2 中可以看出，在贮藏过程中，随着贮藏时间延长所有处理组 TA 的含量不断减少，总体呈不断下降的趋势；除 A3B3外，所有组的 TA含量在整个贮藏过程中高于 CK，明显抑制了 TA 含量的下降。 CK、 A1B1、 A1B2、 A1B3、A2B1、 A2B2、 A2B3、 A3B1、 A3B2、 A3B3处理到贮藏后期， TA 含量依次减少 0.64、 0.39、 0.56、0.60、 0.54、 0.47、 0.49、 0.52、 0.47、 0.72%； 2.14 mg/cm3下， TA 含量随着间隔时间的增大不断下降， t12t24t48 h;但是在 4.28、 6.42 mg/cm3下，随着间隔时间的增大 TA 含量先升高后下降， t24 h 下 TA 含量数值最高；在不同浓度下分别得到 A1B1、 A2B2、 A3B2为最优处理，均显著高于 CK（ p0.05） ，甚至起不到抑制 VC含量下降的效果。第 42 d 时， CK、A1B1、 A1B2、 A1B3、 A2B1、 A2B2、 A2B3、 A3B1、 A3B2、 A3B3处理 VC含量分别减少 58、 56、65、 68、 60、 51、 54、 57、 57、 57%； 2.14、 6.42 mg/cm3时，平均每天 VC含量的下降随间隔时间的增大而不断增大， t12t24t48 h,且各组之间有着显著性差异（ pA1B1A3B1， 且 042 d A2B2与各处理组之间有显著性差异 （ p0.05） ，甚至 VC含量低于 CK，这是因为甜瓜贮藏后期生理代谢活动快速升高而消耗大量营养物质所致27。 表 4 不同臭氧处理对甜瓜 VC含量的影响 Table4 Effect of different ozone treament on the Vc content of melon fruits 处 VC(mg/100g FM) 理 贮藏天数 (d) 组 0 7 14 21 28 42 CK 88.463.62a67.563.59jk63.772.27lm49.94.99s45.934.64t37.423.38A1B188.463.62a80.573.08fg72.394.01i66.993.9jk62.91l3.6mn38.823.9yzA1B288.463.62a84.423.13bcd74.883.04hi65.173.66kl33.673.26xy31.373.64YA1B388.463.62a86.083.68abc76.183.6h59.653.84o42.343.64vwx27.873.2ZA2B188.463.62a83.613.37cde61.933.06mno52.943.16qr50.543.8rs35.753.62A2B288.463.62a86.493.67ab78.883.13g67.773.31j53.013.21qr43.183.66uvwA2B388.463.62a78.863.3g63.333.34lm53.083.05q49.343.87s40.553.42xyzA3B188.463.62a81.913.67ef75.493.06h60.433.69no45.723.13t38.272.57zA3B288.463.62a83.513.38de74.453.2hi50.63.51qrs44.973.48tu38.073.96zA3B388.463.62a84.843.67bcd66.83.58p50.363.06t44.643.41tuv38.293.15z注：同组以及组和组之间所有数据进行比较，表中不同小写字母表示差异显著（ P0.05） ，相同字母的表示差异不显著。 2.4 不同臭氧处理对甜瓜采后呼吸速率的影响 呼吸速率是果蔬采后生理生化变化的重要指标之一， 呼吸速率的高低衡量着果实组织代谢和衰老进程的快慢，是评价果蔬贮藏效果的重要基准。从表 4 中可以看出， A1B1、 A1B2、A2B1、 A2B2、 A2B3、 A1B3、 A3B1、 A3B2、 A3B3各处理组 28 d 呼吸峰值分别为 6.44、 6.58、5.99、 5.23、 6.35、 6.91、 6.98、 7.14、 8.47 CO2mg.kg-1.h-1，相比 CK 6.81 CO2mg.kg-1.h-1分别减少 5、 3、 12、 23、 7%，增加 1、 2、 5、 24%，得到 A2B2相比 CK 呼吸速率减少最多，且较初始值仅增长了 4.21 CO2mg.kg-1.h-1；随着贮藏时期的延长，各组呼吸速率呈波动式上升至出现呼吸高峰，之后呈快速下降趋势， CK 于 21 d 出现呼吸高峰，而各处理组相比 CK推迟 7 d 至 28 d 出现呼吸高峰，并且 4.28 mg/cm3和 A1B1、 A1B2处理较 CK 显著降低了呼吸峰值（ p0.05） ；且随着贮藏时间的延长腐烂指数超过 CK，说明贮藏后期，臭氧对甜瓜无保鲜效果，这是因为贮藏后期果实硬度不断降低，果皮细胞间的通透性增大，致使病原菌更加容易的扩散到果肉组织中，同时臭氧顺着前期出现腐烂的地方对甜瓜产生不必要的伤害，致使腐烂加快30。 表 6 不同臭氧处理对甜瓜腐烂指数的影响 Table6 Effect of different ozone treament on decay indexof melon fruits 处 腐烂指数 理 贮藏天数 /（ d） 组 0 7 14 21 28 35 42 CK 0 0 0.208u0.234tu0.328op0.5ij0.625fghA1B10 0 0 0.031w0.5ij0.5ij0.661deA1B20 0 0 0.031w0.354no0.688d0.797bA1B30 0 0 0.25st0.375n0.75c0.891aA2B10 0 0 0.141v0.313pq0.484jk0.656defA2B20 0 0 0.016w0.275rs0.458kl0.609ghA2B30 0 0 0.275n0.375n0.438lm0.641efgA3B10 0 0 0.016w0.625fgh0.675d0.661deA3B20 0 0 0.167v0.292qr0.422m0.672deA3B30 0 0 0.313pq0.525i0.594h0.734c注：同组以及组和组之间所有数据进行比较，表中不同小写字母表示差异显著（ P0.05） ，相同字母的表示差异不显著。 3 讨论 P.E.Frederick 等25实验发现一定的臭氧处理抑制了果实的相对电导率，本实验通过不同臭氧处理甜瓜得到与此相似的结论，但是 A1B1、 A2B3、 A3B2贮藏前期相对电导率反而增长，这可能因为臭氧处理过于频繁或者臭氧浓度过高对果实组织造成伤害，正如高庆义等16发现不恰当的臭氧处理会损坏细胞结构，使细胞物质外流导致相对电导率增大。 t12 、 t24 h贮藏前 28 d，各处理组之间随臭氧浓度增加相对电导率先减小后增大，说明臭氧处理甜瓜在相同间隔时间下并不是浓度越大越好，最佳贮藏需要一个合适的臭氧浓度。 TA 含量的高低与甜瓜果实的风味和口感有着密切关系，为了适应外界环境和甜瓜自身生理生化代谢的消耗， TA 含量随着贮藏时间的延长而不断降低，适宜的臭氧处理显著地抑制了 TA 含量的下降， 这与张琦等31发现臭氧可以延缓树莓 TA 含量的下降和武杰等32发现臭氧可以很好地保持不同成熟度葡萄的 TA 含量一致。实验中 4.28 mg/cm3下 TA 含量最高，低浓度和 A2B3的TA 含量相对较低，这是因为臭氧对甜瓜的保鲜作用主要是实际接触浓度，但实际浓度受到众多因素的影响，低浓度和增大间隔时间使得实际接触浓度降低，在臭氧保持较高 TA 含量的同时，低浓度臭氧会使部分甜瓜果实 TA 分解13; 6.42 mg/cm3下虽然也抑制了 TA 含量的下降，但是抑制效果与其他处理无显著性差异，甚至低于 CK，这是因为高浓度的臭氧会对甜瓜组织造成一定的伤害，使甜瓜内部组织为了抵御外界的伤害而消耗部分 TA14。 随着果实的成熟和衰老，果实组织不断消耗 TA、 VC等众多营养物质，从而使得 VC含量不断降低，在贮藏前期不同臭氧处理明显抑制了 VC含量的下降，这与 A.G.Perez 等33发现 0.35 l/L 臭氧可以抑制 VC含量的下降和于弘慧等23发现适宜的臭氧处理可以有效地保持甜瓜 VC含量的结果一致，这是因为适宜的臭氧浓度和间隔处理时间可以对甜瓜果实组织产生抗氧化系统诱导作用，抑制了 VC的消耗26。但贮藏后期只有 A1B1、 A2B2、 A2B3处理组 VC含量高于 CK，其他处理与 CK 之间无明显差异（ p0.05） ，甚至起不到抑制 VC含量下降的效果，这是因为随着贮藏时间的进行，生命代谢活动不断加强，消耗营养物质速度不断加快，同时贮藏后期臭氧通过表皮组织不断渗透到细胞内部，破坏了抗氧化系统，氧化了内部的 VC，使得 VC含量快速下降27。甜瓜是一种典型的呼吸跃变型果实，臭氧可以分解消除呼吸代谢产生的乙烯、乙醛等有害气体，使呼吸速率变低，推迟果实后熟，保持更好的甜瓜品质4， 10。 实验发现不同臭氧处理推迟了 7 d 出现呼吸高峰， 且 4.28 mg/cm3和 A1B1、 A1B2处理降低了呼吸峰值，这与张晓娜10发现臭氧推迟无花果呼吸高峰，降低呼吸速率一致，同时也发现实验结果与刘晋联等18、陈存坤等22用臭氧处理哈密瓜结果相似。这是因为臭氧产生的负氧离子有很强的穿透能力，可以在细胞组织中降低代谢水平，同时臭氧可以分解代谢产物乙烯为 CO2、 H2O，抑制呼吸速率的上升，减缓甜瓜的后熟，减少营养物质的消耗26， 28-29。 腐烂主要因为果蔬随着贮藏期的延长， 果实生理代谢的进行以及外源微生物的侵染损坏了果实保护组织，使细胞壁一些物质得到破坏34，直接影响其可食性；不同臭氧处理都推迟了 7 d 出现腐烂，这与陈红兵等35发现正常金橘只有两个月的贮藏时间，而臭氧处理完可以达到三个月才出现腐烂的结果相似。 而且贮藏前 21 d， t48 h 处理组腐烂指数要高于 CK,可能因为臭氧处理间隔时间过长，实际接触浓度偏低起不到抑菌效果；但是正如 L.Palou 等30用臭氧处理接有病原菌的柠檬，前 6 周可以很好地抑制腐烂，但是从第 7 周失去抑制腐烂的效果一样，在不同臭氧处理甜瓜后期除了 A2B2外其他处理无法抑制甜瓜的快速腐烂，这是因为随着贮藏期的延长，呼吸代谢不断增强，有害气体不断增多，臭氧分解产生氧气促使生命活动加强36。 4 结论 本实验综合分析不同臭氧浓度和间隔处理时间对甜瓜采后生理的影响， 发现适宜的臭氧处理可以抑制 TA 和 VC含量的下降，有效延缓相对电导率的上升，降低呼吸速率、腐烂指数，推迟 7 d 出现腐烂和呼吸高峰；不同的臭氧浓度和间隔处理时间对甜瓜有着至关重要的影响，需要根据不同的果蔬来选择最适的结合方式，而且臭氧处理甜瓜 28d 前效果最好，到贮藏后期将无显著性保鲜效果，最后得到最适甜瓜采后低温臭氧处理为 4.28 mg/cm3，间隔时间为 24 h。 参考文献： 1 王静 ,李学文 ,廖新福， 等 . 热处理和壳聚糖涂膜对采后接菌哈密瓜生理生化特性的影响 J.西北植物学报 ,2012(2):318-323. 2 程俊嘉 . 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