陈 勇，张玉笑，郭衍银，王 亮，员丽苹，刘莎莎

(山东理工大学 农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049)

西兰花具有很高的营养价值和保健功能，特别是含有不饱和脂肪酸、维生素、抗氧化物质等多种可以延缓衰老的物质[1-2]。但西兰花常温下难以贮藏并迅速衰老，2～3 d花蕾松软黄化，营养物质损失严重，甚至丧失食用价值[3]。因此，西兰花的保鲜研究尤为重要。采后西兰花的衰老常常伴随着活性氧物质(Reactive oxygen species；ROS)的增加[4]，胁迫生物机能并对脂质、蛋白质及DNA等造成损伤[5]。

迄今为止，众多气调保鲜研究[6-7]集中于调节ROS产生、维持果蔬内氧化还原平衡性，减轻脂质过氧化，提高各种产品的品质以及贮藏期。据报道，在5 ℃下，3% O2+97% N2的传统气调(Controlled atmosphere, CA)处理能延长西兰花保鲜期至17 d[8]；Gajewski等[9]也指出，2% O2+5% CO2的低温处理能较好保持西兰花的色泽。但这种CA保鲜方式需要持续通入气体以保证果蔬一直贮藏于相应的大气环境中，不能移动，并且成本较高，难以在物流保鲜中实现。目前气调保鲜的研究以自发气调(Modified atmosphere packaging, MAP)居多，大部分重点都针对于包装材料的研究。Guo等[10]证明了高阻隔材料的MAP处理提高了莴苣的抗氧化能力，通过保护线粒体结构和维持电子传递链平衡来延缓品质的衰老。此外，类似的保鲜效果在聚丙烯微孔薄膜[11]、聚乙烯薄膜[12]以及30 μm FlexfreshTM生物聚合薄膜[13]等包装材料上得到了肯定。然而，各种微孔保鲜材料上的微孔大小以及数目才是MAP保鲜的核心内容，并决定了包装内外气体的传输速率，这使得MAP材料在应用上非常繁琐；同时各种包装材料的种类繁多且特性不一，难以制定统一的MAP保鲜标准；再者，若应用在物流运输中，由于MAP内的气体不断与外界交换，引起运输空间内的气体比例变化，最终影响MAP的保鲜效果。

主动自发气调(Active modified atmosphere packaging, AMAP)是指在密闭环境中，果蔬依靠充入环境中的初始气体进行生命活动，通过自身呼吸作用达到气体平衡以维持基础代谢的一种气调方式[14]。Jemni等[15]研究发现，在20 ℃的AMAP下，60 kPa CO2处理最有利于维持枣果的感官品质；Singh等[16]指出8±1 ℃下AMAP处理对青椒有良好保鲜效果；Oms-Oliu等[17]也证明了4 ℃下的AMAP(70% O2)处理较好地维持了甜瓜的硬度和嚼劲。

本研究采用O2/CO2AMAP处理，通过充入不同比例的初始O2/CO2气体，研究O2/CO2AMAP对西兰花保鲜效果以及ROS代谢的影响，以期为西兰花的物流保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

材料：西兰花花球采自山东省寿光市刘家茅坨村实验基地，采收形态一致的花球并立即运到山东理工大学农业工程与食品科学学院农产品贮藏实验室冷库内，3 ℃预冷12 h后，选取花球直径 13～14 cm、花球紧密、色泽鲜绿、无病虫害和机械伤的西兰花进行气调处理。

试剂：盐酸羟胺、氯化三苯基四氮唑、2,4-二硝基苯肼，上海展云化工试剂有限公司；硫脲、偏磷酸、冰醋酸、氢氧化钠、95%乙醇、丙酮、三氯乙酸、氯化钠，天津致远化学药剂有限公司；浓硫酸，国药集团化学试剂有限公司；2,6-二氯酚靛钠，上海索莱宝生物科技有限公司；核黄素、过氧化氢、EDTA-Na2、硫代巴比妥酸、对氨基苯磺酸、Triton-X100、愈创木酚、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠，天津市凯通化学试剂有限公司。所有试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-1750型紫外可见分光光度计，岛津国际贸易有限公司；iNose-cp型手持便携式O2/CO2分析仪，上海瑞玢国际贸易有限公司；GL-20G-2型台式多功能高速冷冻离心机，上海安亭仪器制造厂； RDL380P型气调包装机，罗迪波尔机械设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 试验设计

将预冷后的西兰花分为5组，每组50个西兰花，其中每个气密箱(302.9 mm × 243.8 mm × 259.1 mm)装5个西兰花，即每组10个气密箱。西兰花装箱时分散放入30 g干燥剂和20 g乙烯脱除剂，然后利用气调包装机置换充入初始O2/CO2气体。5组西兰花分别置换充入西兰花体积3.5倍左右的60% O2+40% CO2、70% O2+30% CO2、80% O2+20% CO2、90% O2+10% CO2和自然空气(CK)。所用密封膜为无孔聚乙烯(PE)材料(厚约0.05 mm；上海创发包装材料有限公司)。然后，气密箱置于10 ±0.5 ℃冷库中贮藏，每4 d取样1次，并进行相应指标的测定，3次重复。

1.3.2 指标测定

1.4 数据处理

所得数据使用SPSS 19.0软件进行LSD显著性分析及相关性分析，差异显著水平P≤0.05，并用Excel软件绘图。

2 结果与分析

2.1 O2/CO2自动自发气调对密封箱内O2和CO2含量的影响

图1表明，随着贮藏时间的延长，气密箱内的CO2的逐渐增加，O2随之降低。CK处理的O2在12 d时几乎全部耗尽并转变成CO2。在贮藏前期，90%O2+10% CO2处理的CO2含量增加最快，在8 d后也表现出较高的CO2水平，仅次于60% O2+40% CO2处理。80% O2+20% CO2处理的CO2水平在8～12 d内相对平稳，相比之下，70% O2+30% CO2处理在8 d后具有更加平稳的表现，表明在此阶段，呼吸水平相对较弱，代谢较为缓慢，有利于维持西兰花的贮藏品质。

(a)O2

(b)CO2图1 O2/CO2主动自发气调对密封箱内O2和CO2含量的影响Fig.1 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on oxygen and carbon dioxide contents in sealed container

2.2 O2/CO2主动自发气调对西兰花和H2O2 含量的影响

(a)O2

由图2(b)可知，各处理的H2O2含量呈先升高后下降趋势，其峰值出现的时间差异较大。其中，80% O2+20% CO2处理在8 d 出现峰值，而90% O2+10% CO2和CK处理出现在12 d，70% O2+30% CO2处理的峰值出现在第16 d且含量最低。

2.3 O2/CO2主动自发气调对西兰花SOD和POD活性的影响

(a)SOD

(b)POD图3 O2/CO2主动自发气调对西兰花SOD和POD活性的影响Fig.3 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the activities of SOD and POD in broccoli

在贮藏8 d后，70% O2+30% CO2处理展现出最高的POD活性，其次为80% O2+20% CO2处理，90% O2+10% CO2处理的POD活性则表现最低如图3(b)所示。

2.4 O2/CO2主动自发气调对西兰花MDA含量的影响

由图4可知，所有处理均呈现增加趋势。70% O2+ 30% CO2处理的MDA含量增幅最小，每日平均增量为8.28%。90% O2+ 10% CO2、80% O2+ 20% CO2、CK和60% O2+ 40% CO2处理的MDA含量日平均增长率分别为29.01%、16.46%、23.41%和35.29%。

图4 O2/CO2主动自发气调对西兰花MDA含量的影响Fig.4 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the content of MDA in broccoli

2.5 O2/CO2主动自发气调对西兰花叶绿素和VC含量的影响

在整个贮藏期间，西兰花叶绿素与VC含量均呈下降趋势(图5)，90% O2+ 10% CO2、60% O2+ 40% CO2和CK处理的叶绿素与VC含量下降速度较快，而70% O2+ 30% CO2和80% O2+ 20% CO2处理的叶绿素和VC含量显著高于其他处理(P<0.05)，且70% O2+ 30% CO2处理的含量最高。

(a)叶绿素

(b)VC图5 O2/CO2主动自发气调对西兰花叶绿素和VC活性的影响Fig.5 Effects of O2/CO2 active modified atmosphere packaging on the contents of chlorophyll and VC in broccoli

3 讨论

气调手段已被广泛应用到各种园艺产品的采后处理，而最佳的CA气体组合通常范围为1%～5% O2+适当高的CO2，超过12%的CO2则被认为是过量、有损伤的范围[22]。然而，Li等[23]证实常温下，杏鲍菇在2% O2+ 30% CO2处理下5 d内具有最佳品质；Li等[24]也指出15 ℃下，40% O2+ 60% CO2CA处理的西兰花在17 d是仍然具有商品性。这一事实表明园艺产品对高CO2气调的耐受性与果蔬品种及气体配比有关，该结果同样适于AMAP气调。本研究中，在没有内外气体交换的密闭气调箱内，果蔬自身呼吸代谢完全依靠于初始充入的气体。过高的初始O2比例如90% O2+10% CO2易造成西兰花急剧呼吸，进而过量积累CO2(图1)；而过高的初始CO2比例如60% O2+40% CO2因初期CO2基数含量很高，也会造成CO2的大量积累；只有合适的初始O2/CO2比例，才能更好地营造稳定的O2、CO2环境，因而利于西兰花品质的维持(图5)。

本课题组前期进行的O2/CO2CA研究表明，0 ℃、10 ℃和20 ℃时西兰花适宜的O2/CO2气调比例分别为60% O2+40% CO2、50% O2+50% CO2和40% O2+60% CO2，说明不同温度下适宜的气体比例不同[29]。本研究中，10 ℃下西兰花适宜的O2/CO2AMAP气体比例为70% O2+30% CO2，这主要是由于CA是持续充入恒定比例的O2/CO2气体(适宜气体为50% O2+50% CO2)，两者的差异主要是CA和AMAP两者不同处理方式所致。至于其他温度下适于西兰花AMAP保鲜的初始O2/CO2比例，需要进一步研究。

在对于物流保鲜环节，AMAP具有其他气调方式无可比拟的优势与可行性。只要是密闭、不透气的包装材料即可，既不受仪器设备和包装材料的限制，也不会因密集放置而降低保鲜效果，这在冷链设施不完备国家尤为适用。需要说明的是，本研究使用的容器大小为302.9 mm × 243.8 mm × 259.1 mm，是ISO 668: 2013(1CC)[30]物流标准的1/10，该容器规格可迅速应用于物流环节；为了避免物流运输中乙烯和过高相对湿度的影响，在气密箱内放置了适当的乙烯脱除剂和干燥剂。

总之，70%O2+30%CO2AMAP可有效维持密封箱内O2、CO2的平衡，通过增强SOD、POD等活性氧防御酶活性抑制ROS水平的增加，减轻膜脂过氧化程度，进而有效保持西兰花的贮藏品质。该研究成果可为西兰花的O2/CO2AMAP的物流保鲜提供依据。