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真空预冷及不同流通方式对上海青货架品质的影响

2021-07-29安容慧周宏胜罗淑芬张映曈张雷刚胡花丽李鹏霞

食品科学 2021年13期
关键词:预冷货架流通

安容慧,周宏胜,罗淑芬,张映曈,张雷刚,胡花丽,李鹏霞

(江苏省农业科学院农业设施与装备研究所,江苏 南京 210014)

上海青(Brassica rapaL. ssp.chinensis)属于十字花科芸苔属,富含维生素、糖和酸等多种营养成分,是餐桌上常见的绿叶蔬菜[1]。上海青的消费区域广、销售期长,每年产量与需求量巨大。但由于上海青采后带有大量的田间热,提高了其呼吸强度和微生物生长繁殖速度,加之其在流通过程中易受温度和振动的影响,使其在流通及货架销售过程中极易发生品质劣变,严重地缩短了流通及货架时间,常温货架期仅为1~2 d,是生鲜农产品中较难保鲜的一类产品[2]。

通常在流通前采用预冷的方法来快速去除采后叶菜的田间热并延长其货架期。常用的预冷方法有空气预冷、水预冷、冰预冷和真空预冷,其中真空预冷是国内外常见的叶菜预冷技术[3]。真空预冷通过降低真空室内的压力,使水的沸点降低从而蒸发吸走热量,达到快速降温的目的[4]。真空预冷冷却时间短、冷却效果均匀,能够快速去除采后叶菜存在的田间热,使叶菜温度快速降低,直至达到所需贮藏温度,还可以提升叶菜品质[5]。林永艳等[6]研究表明,真空预冷处理能够有效抑制青菜感官品质、叶绿素和抗坏血酸含量的下降。类似研究也证实,经过真空预冷的青菜叶绿素分解速度相对较慢,减缓了黄化进程[7]。虽然真空预冷可以维持采后叶菜较高的品质,但经过预冷后的叶菜还要通过流通才能进行货架销售,流通环境的温度及流通时长对叶菜的货架品质也有较大的影响,但目前还鲜有研究报道叶菜从采后预冷、流通到货架销售过程中的品质变化及衰老进程。因此,本实验以上海青为试材,研究了上海青经真空预冷-流通-常温货架这一流程的品质变化,以期为上海青的采后处理及流通条件提供理论与技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

上海青购买于南京众彩物流批发市场,采购后1 h内运至江苏省农业科学院农产品加工研究所农产品贮藏保鲜研究室,立即在室温下(24~25 ℃)挑选大小一致、色泽鲜艳、无黄叶和病害的上海青作为实验材料。

酚酞、蒽酮、抗坏血酸、盐酸萘乙二胺 国药集团化学试剂有限公司;2,6-二氯靛酚 上海源叶生物科技有限公司;乙酸锌、草酸、磷酸二氢钾、氢氧化钾、对氨基苯磺酸、考马斯亮蓝G-250 上海麦克林生化科技有限公司;无水葡萄糖、亚硝酸钠、亚铁氰化钾 西陇科学股份有限公司;无水乙醇 镇江久亿化学试剂有限公司;浓硫酸、甲醇 南京化学试剂股份有限公司。

1.2 仪器与设备

pH计、PL202-L型分析天平 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;1260高效液相色谱仪 美国安捷伦科技有限公司;A11 Basic液氮研磨器 广州艾卡仪器设备有限公司;3K15高速冷冻离心机 美国Sigma-Aldrich公司;UV-1102紫外-可见分光光度计 上海天美科学仪器有限公司;ZD/YH-F全功能微电脑垂直振动台 上海一华仪器设备有限公司;真空预冷机 佛山库乐冷藏科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

实验分为4 组处理:真空预冷+常温流通、不预冷(对照)+常温流通、真空预冷+低温流通和不预冷(对照)+低温流通。每组上海青处理量为5 kg,将上海青整齐摆放在铁架子上,用喷壶均匀喷雾补水,之后将其置于真空预冷室的中部,将温度传感器插入上海青菜心中心,开始预冷(初始温度为24~25 ℃、终压800 Pa、终温6 ℃、补水量6%);以不作预冷处理的上海青为对照。将处理后的上海青装入带孔食品袋中,每袋装5 颗,每组处理设3 个平行。然后将处理好的上海青装进泡沫箱中置于振动台上模拟流通(振动台模拟随机振动,模拟参数:频率为5、55 Hz(两个频率交替变换,各1 800 s,模拟公路平缓的陡坡),强度为15%~45%,扫频速率为每分钟1/2 个倍频程[8]),分别模拟常温(20±1)℃流通1 d和低温(4±1)℃流通3 d。再于常温(20±1)℃模拟货架,流通及货架期间均每天取样一次,取外部叶片避开主叶脉,迅速用液氮冷冻,置于-80 ℃冰箱保存,用于相关指标的测定。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素含量的测定

参考李合生[9]和韦友欢[10]等的方法,略有改动。称取0.2 g样品,加入10 mL体积分数95%乙醇溶液,避光常温浸提8 h,过滤后取上清液,以体积分数95%乙醇溶液为空白校零,测定上清液在470、474、485、642 nm和665 nm波长处的吸光度,重复测定3 次。叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶黄素质量浓度分别按公式(1)~(4)计算,然后通过上清液中各物质的质量浓度计算出其在上海青中的含量。

式中:ρ1为叶绿素a质量浓度/(mg/L);ρ2为叶绿素b质量浓度/(mg/L);ρ3为类胡萝卜素质量浓度/(mg/L);ρ4为叶黄素质量浓度/(mg/L)。

1.3.2.2 抗坏血酸含量的测定

参考GB 5009.86—2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸含量的测定》中的2,6-二氯靛酚滴定法[11]测定抗坏血酸含量。

1.3.2.3 叶酸含量的测定

叶酸含量的测定参考周恒勇等[12]的方法,略有改动。称取0.5 g样品置于50 mL离心管遮光,加入2.5 mL 0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 6.5),置于氮吹仪上吹扫15 s,之后在90 ℃下水浴10 min,取出在避光条件下放入冰浴中冷却,随后离心(10 000×g、15 min、4 ℃),取离心后的上清液过0.45 μm无机滤膜。

高效液相色谱条件:A相为0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 6.5),B相为甲醇;采集数据时间:22 min;色谱柱:C18柱(250 mm×4.6 mm,5 μm);柱温:30 ℃;流速:1 mL/min;检测器:紫外检测;波长:280 nm;进样量:20 μL;梯度洗脱程序(t(A相体积分数/B相体积分数)):0 min(0/100%)~3 min(0/100%)~8 min(30%/70%)~13 min(30%/70%)~17 min(0/100%)~22 min(0/100%)。

1.3.2.4 可滴定酸质量分数的测定

可滴定酸质量分数的测定参考Marsh等[13]的方法,略有改动。称取2.0 g样品,加10 mL蒸馏水,75~80 ℃水浴加热30 min并不断摇晃,之后取出冷却,定容至50 mL摇匀过滤,吸取滤液10 mL至锥形瓶,加入酚酞指示剂,用0.001 mol/L NaOH溶液滴定至溶液成淡红色,以30 s内不褪色为终点。记下NaOH用量。重复滴定3 次,取平均值。空白实验用蒸馏水代替上清液。

1.3.2.5 可溶性蛋白含量的测定

可溶性蛋白含量的测定参考Bradford[14]的方法,略有改动。称取0.5 g样品,加入5 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH 7.2)匀浆,离心(10 000×g、15 min、4 ℃),取上清液0.1 mL,加入0.9 mL蒸馏水和5 mL考马斯亮蓝G-250,混匀后于595 nm波长处测定吸光度。用0.1 mg/mL牛血清白蛋白作标准曲线。

1.3.2.6 可溶性糖含量的测定

可溶性糖含量的测定采用蒽酮法[15],略有改动。称取0.5 g样品,加5 mL体积分数80%乙醇溶液,研磨成匀浆,80 ℃水浴中浸提20 min并不断搅拌,冷却,离心(10 000×g、20 min、4 ℃),重复浸提、离心一次,合并离心后的上清液于25 mL容量瓶,用体积分数80%乙醇溶液定容得到提取液。取0.1 mL提取液,沿管壁缓缓加入5 mL蒽酮,混匀后100 ℃水浴加热10 min,冷却后于620 nm波长处测定吸光度。采用0.1 g/100 mL葡萄糖溶液作标准曲线。

1.3.2.7 亚硝酸盐含量的测定

参照GB 5009.33—2016《食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》[16]的盐酸萘乙二胺法测定亚硝酸盐含量。

1.4 数据处理与分析

所有数据均平行测定3 次,数据结果采用平均值±标准偏差表示,使用SPSS 24软件的Duncan’s法进行显著性分析(P<0.05为显著差异),并用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 真空预冷及不同流通方式对上海青表型的影响

表型变化可以直观反映上海青品质劣变及衰老进程,品质劣变及衰老严重影响其感官评价和商品价值[17]。由图1可知,经真空预冷后的上海青在不同流通方式下,其黄化进程均慢于对照组。经常温流通的真空预冷处理组和对照组在流通过程中均无黄化现象,对照组在货架第1天时出现轻微黄化,第2天时黄化程度加重,失去商品价值,而真空预冷处理组在货架第2、3天时出现轻微黄化现象;在低温流通中,对照组在货架第1天时出现轻微黄化现象,第2天时叶片大面积黄化,而经真空预冷的上海青在货架第2、3天时才出现轻微黄化现象。可见,真空预冷和低温流通可以延缓上海青外观品质的劣变、延长货架期。

图1 真空预冷及不同流通方式对上海青表型的影响Fig. 1 Effect of vacuum precooling and different circulation modes on the appearance of pakchoi

2.2 真空预冷及不同流通方式对上海青叶绿素含量的影响

叶绿素包含叶绿素a和叶绿素b,叶绿素的降解是叶片退绿转黄及衰老的主要因素[18]。由图2可知,随着流通及货架时间的延长,上海青叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量整体均呈下降的趋势,叶绿素a的损失率始终大于叶绿素b的损失率。经真空预冷的上海青叶绿素含量均高于对照组,是由于真空预冷可以快速降低组织的温度,有效减缓叶绿素的降解速率;与常温流通相比,低温流通明显减缓了上海青叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量的下降,在货架第2天时,低温流通的真空预冷处理组总叶绿素含量是对照组的2.28 倍。说明真空预冷处理可以维持上海青较高的叶绿素含量;相较于常温流通,低温流通可以减缓叶绿素下降的速率,这与上海青的表型变化情况基本一致,黄化程度越重,其叶绿素含量越低。

图2 真空预冷及不同流通方式对上海青叶绿素a(A)、叶绿素b(B)和总叶绿素(C)含量的影响Fig. 2 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the contents of chlorophyll a (A), b (B) and total chlorophylls (C) in pakchoi

2.3 真空预冷及不同流通方式对上海青类胡萝卜素和叶黄素含量的影响

类胡萝卜素是一类重要的天然色素,具有很强的抗氧化性和延缓衰老的作用[19]。如图3A所示,随着流通及货架时间的延长,上海青类胡萝卜素含量呈逐渐下降的趋势。经真空预冷后上海青类胡萝卜素含量均高于对照组;常温流通1 d后,在货架第2天时真空预冷处理组类胡萝卜素含量是对照组的1.79 倍,而低温流通3 d后,在货架第2天时真空预冷处理组类胡萝卜素含量是对照组的1.82 倍。可见,真空预冷及低温流通可以减缓类胡萝卜素含量的降低,延缓衰老。

图3 真空预冷及不同流通方式对上海青类胡萝卜素(A)和叶黄素(B)含量的影响Fig. 3 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the contents of carotenoid (A) and lutein (B) in pakchoi

叶黄素属于类胡萝卜素,它可以预防一些疾病,如白内障、贫血和癌症等[20]。如图3B所示,叶黄素含量随着时间的延长呈波动下降的趋势。经真空预冷处理的上海青在货架期叶黄素含量显著高于对照组(P<0.05);相比于常温流通,低温流通可以更有效减缓上海青叶黄素含量的下降,尤其在货架期第2天时,常温流通对照组叶黄素损失率达到60.36%(与流通0 d比较,下同),而低温流通对照组叶黄素的损失率为48.10%。可见,真空预冷和低温流通有利于上海青叶黄素的维持。

2.4 真空预冷及不同流通方式对上海青抗坏血酸和叶酸含量的影响

抗坏血酸和叶酸属于水溶性维生素,是维持人体健康不可缺少的营养物质,也是重要的抗氧化成分[21-22]。图4A显示,上海青抗坏血酸含量在流通及货架过程中呈快速下降的趋势,这是由于抗坏血酸不稳定,易被氧化和分解。在常温流通及货架期间,经真空预冷处理的上海青抗坏血酸含量显著高于对照组(P<0.05),尤其在货架第2天时,对照组抗坏血酸的损失率达到了79.95%,而真空预冷处理组抗坏血酸损失率为43.48%;与常温流通相比,低温流通明显减缓了抗坏血酸下降的速率。由此可见,真空预冷和低温流通可以使抗坏血酸维持在较高水平。

图4 真空预冷及不同流通方式对上海青抗坏血酸(A)和叶酸(B)含量的影响Fig. 4 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the contents of ascorbic acid (A) and folic acid (B) in pakchoi

人体中不能合成叶酸,需要从食物中获取,上海青含有大量的叶酸,但其叶酸含量会随着贮藏时间的延长而降低,常温流通的对照组贮藏后期叶酸含量稍有波动(图4B),这可能与叶片腐烂有关。经真空预冷处理的上海青,叶酸含量整体高于对照组,因为天然的叶酸极不稳定,容易受温度等因素的影响而氧化,采后快速预冷对叶酸含量的维持有很好的效果;在常温流通及货架期间,上海青叶酸含量急剧下降,流通过程中真空预冷处理组和对照组叶酸损失率分别为16.27%和10.63%;相较于常温流通,低温流通可以明显减缓上海青在流通期间叶酸含量下降的速率,可见叶酸受温度影响较大。因此,真空预冷结合低温流通可以有效地降低叶酸的损失,采购后及时食用或低温贮藏可以更好地利用叶酸。

2.5 真空预冷及不同流通方式对上海青可滴定酸质量分数的影响

可滴定酸含量对蔬菜的风味影响很大,是衡量蔬菜品质的重要指标之一。由图5可知,上海青可滴定酸的质量分数随着时间的延长呈先升高再下降的趋势。与对照组相比,真空预冷可以延缓上海青可滴定酸质量分数的变化,并能在货架期维持较高的可滴定酸质量分数;相较于常温流通,低温流通可以有效减缓上海青可滴定酸质量分数的变化,在低温流通货架第2天时,真空预冷处理组可滴定酸质量分数比对照组高0.04%。这说明真空预冷及低温流通可以减缓上海青可滴定酸质量分数的变化,并能在货架期维持可滴定酸在较高水平。

图5 真空预冷及不同流通方式对上海青可滴定酸质量分数的影响Fig. 5 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the content of titratable acid in pakchoi

2.6 真空预冷及不同流通方式对上海青可溶性蛋白和可溶性糖含量的影响

可溶性蛋白参与植物体内的能量代谢,其含量也在一定程度上反映了机体的抗氧化水平,与蔬菜的衰老密切相关[23]。从图6A可以看出,上海青可溶性蛋白含量随着时间的延长而逐渐下降。上海青经真空预冷处理后,其可溶性蛋白含量在流通和货架过程中均高于对照组;对于常温流通,在货架第2天,真空预冷处理组的可溶性蛋白含量是对照组的2.22 倍;与常温流通相比,低温流通明显减缓了上海青可溶性蛋白含量下降的幅度,并且缩小流通过程中真空预冷处理组和对照组之间的差距。但在随后的常温货架期,真空预冷处理组可溶性蛋白含量仍显著高于对照组(P<0.05)。由此可见,流通温度对可溶性蛋白含量影响很大,低温流通和真空预冷均有利于维持较高的可溶性蛋白含量。

图6 真空预冷及不同流通方式对上海青可溶性蛋白(A)和可溶性糖(B)含量的影响Fig. 6 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the contents of soluble protein (A) and soluble sugar (B) in pakchoi

可溶性糖是植物生长重要的能量供给物质,也是植物生长发育和基因表达的重要调节因子[24]。由图6B可知,在不同处理条件下,上海青可溶性糖含量呈现了不同的变化趋势。在常温流通及货架过程中,真空预冷处理组和对照组均呈先下降再上升的趋势,后期含量上升可能是叶片严重衰老,导致可溶性糖积累;低温流通的真空预冷处理组和对照组可溶性糖含量呈现出波动的变化趋势,这可能是因为在低温条件下可溶性糖的能量供给发生改变,启用了其他能量供给物质,但真空预冷处理组可溶性糖含量整体高于对照组。可见,上海青可溶性糖含量易受处理条件的影响,真空预冷和低温流通有利于维持较高的可溶性糖含量。

2.7 真空预冷及不同流通方式对上海青亚硝酸盐含量的影响

在人体内亚硝酸盐可以转化为亚硝胺类产物,亚硝胺积累到一定量会致癌,对人体有一定的毒害作用[25-26]。由图7可知,随着时间的延长,上海青亚硝酸盐含量整体呈升高的趋势,部分条件下后期会有波动。经过真空预冷的上海青亚硝酸盐含量一直处于较低水平;在常温流通及货架期间,对照组亚硝酸盐含量呈逐渐升高的趋势,经过真空预冷处理的上海青亚硝酸盐含量呈先升高再下降的趋势,在货架第2天时,真空预冷处理组和对照组亚硝酸盐含量分别为1.32 mg/kg和1.52 mg/kg;与常温流通相比,低温流通明显减缓了亚硝酸含量的上升速率,低温流通货架第2天对照组亚硝酸盐含量是真空预冷组的1.20 倍。可见,低温流通及真空预冷可以有效抑制亚硝酸盐积累。

图7 真空预冷及不同流通方式对上海青亚硝酸盐含量的影响Fig. 7 Effects of vacuum precooling and different circulation modes on the content of nitrite in pakchoi

3 讨 论

上海青叶片退绿转黄是其衰老的主要外在表现,而黄化的主要原因是叶绿素的降解,叶绿素较类胡萝卜素易降解,所以叶片绿色逐渐消退,显现出类胡萝卜素的黄色。本研究结果显示,叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素含量会随着流通及货架时间的延长而逐渐下降,真空预冷及低温流通可以有效抑制上海青叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素含量的下降,其外观品质明显优于常温流通,可以明显延长上海青的货架期。类似的研究表明,真空预冷能有效抑制青菜感官品质的下降,减缓叶绿素的分解,有效保持青菜的品质[7,27]。

上海青含有多种营养成分,如抗坏血酸、叶酸、可滴定酸、可溶性蛋白和可溶性糖等,在流通及货架期间各营养成分均有不同程度的损失,与上海青的衰老密切相关。本研究结果显示,随着流通及货架时间的延长,上海青抗坏血酸、叶酸和可溶性蛋白含量呈逐渐下降的趋势,可滴定酸质量分数呈先升高再下降的趋势,可溶性糖含量呈波动变化。虽然各营养物质表现出不同的变化趋势,但总体来看,采后上海青经真空预冷再低温流通可以显著抑制各营养成分的损失,维持其较好的品质,延缓衰老进程。类似的研究表明,真空预冷可以减缓菠菜、生菜和小白菜贮藏品质的下降,并抑制抗坏血酸含量的降低[28-29];真空预冷还可以维持西兰花较高的可滴定酸、抗坏血酸、可溶性蛋白和糖的含量,并在贮存期内较好地维持其感官特性[30-31]。可见,各营养成分的损耗严重影响着上海青的品质,真空预冷及低温流通可以维持较高的营养成分含量,并延长货架期。

叶菜容易富集亚硝酸盐,随着消费者对食品安全的重视,人们更加关注日常饮食中亚硝酸盐的摄取量。本实验结果显示,随着流通及货架时间的延长,上海青亚硝酸盐含量呈逐渐升高的趋势,但部分后期会稍有下降,可能由于蔬菜中亚硝酸盐的变化趋势随处理方式和蔬菜种类的不同而存在差异[32]。真空预冷及低温流通明显抑制了亚硝酸盐的积累,在货架的第2天亚硝酸含量仅为1.33 mg/kg,比对照组低0.27 mg/kg。曹晓倩等[33]的研究表明,在不同的放置条件下,叶菜的亚硝酸盐含量会随时间的延长而增加,低温可以抑制亚硝酸盐的积累。类似的研究也证实了青菜中亚硝酸盐含量随着贮藏时间的延长呈逐渐升高的趋势,真空预冷可以有效抑制亚硝酸盐含量的升高[6]。

综上,真空预冷可以快速去除上海青的田间热,维持其良好的货架品质;与对照和常温流通相比,真空预冷及低温流通可以更有效地保持上海青叶绿素、类胡萝卜素、叶黄素、抗坏血酸、可滴定酸、可溶性蛋白、可溶性糖和叶酸含量在较高水平,显著抑制亚硝酸盐的积累,维持货架品质。

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