保鮮冰箱間室氧分壓對果蔬的保鮮效果研究

薛誼 馬堅 李曉峰 朱小兵 曹建康 黃東 郭慧媛

1.中國農業大學食品科學與營養工程學院 北京 100083；2.海爾智家股份有限公司 山東青島 266000；3.西安交通大學能源與動力工程學院 陜西西安 710049

1 引言

果蔬含有豐富的營養物質，是人們日常生活中必不可少的食物。2019年我國水果產量達到2.74億噸，蔬菜產量達到7.21億噸[1]，具有很高的市場經濟效益。然而，新鮮果蔬含水量較高，在貯藏過程中會發生失水現象，失水、呼吸作用等還會導致果蔬營養品質的下降。因此研究果蔬采后保鮮已經成為了食品工業領域的一大熱點。

家用電冰箱的冷藏環境為果蔬提供了非常有效的保存與保鮮方式[2]。冰箱中的溫度、相對濕度及氣體成分是影響食品貯藏期間品質變化和預防腐敗的三大關鍵因素[3]，普通冰箱能夠實現控溫，但內部相對濕度較低，空載時相對濕度變化范圍是40%～70%[4]，無法達到果蔬的貯藏要求（一般為85%～90%）；頻繁開、關冰箱門也會造成冰箱內部氣體成分和濕度的波動，不利于果蔬的貯藏。

為此，發明精準控制保鮮冰箱，通過富氧膜分離（Membrane Separation Atmosphere，MSA）保鮮技術，實現冰箱的氧分壓和濕度調節。氧氣在富氧膜中滲透速率大于氮氣，能優先透過富氧膜，再通過泵排出密封抽屜，從而降低保鮮抽屜中的氧分壓。但是氧氣在排出密封抽屜的過程中，往往會帶走微量的水分，導致相對濕度下降。目前對保鮮冰箱的研究多集中于溫濕度對食品保鮮效果的研究[5]，對于保鮮冰箱中氣體成分及其與相對濕度綜合作用的研究較少，保鮮冰箱在降低氧分壓和濕度變化中取得保鮮效果最佳的條件仍未可知。

為了探究適宜的氧氣與濕度組成，以海爾新型保鮮冰箱（BCD-520WIGZU1）為研究對象，選取新鮮蔬菜（菠菜、生菜、黃瓜）和水果（草莓、藍莓、獼猴桃），通過測定貯藏期間果蔬失重率、硬度、可溶性固形物、維生素C、多酚的變化，評價三種不同參數（A1：氧分壓21%，相對濕度90%；A2：氧分壓18%，相對濕度88%；A3：氧分壓15%，相對濕度86%）的保鮮冰箱在果蔬保鮮效果上的差異。

2 材料和方法

2.1 材料與儀器

黃瓜、菠菜、生菜、藍莓、草莓、獼猴桃購買于北京市某超市，選擇新鮮、沒有機械損傷、成熟度一致的果實，購買后立即運回實驗室。

草酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛酚、鹽酸、甲醇、氫氧化鈉、氯化鋇、酚酞均為分析純。

BCD-520WIGZU1型保鮮冰箱，海爾智家股份有限公司；電子天平；勻漿機；離心機；硬度計；質構分析儀；便攜式手持折光儀；UV1240紫外可見光分光光度計。

2.2 實驗方法

2.2.1 樣品處理

藍莓、草莓、獼猴桃分別分裝于經紫外殺菌的自封袋（不密封，下同）中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屜中貯存20 d。菠菜、生菜分別包扎成捆，每捆質量250 g左右，黃瓜切分成4 cm的小段，分別放入無菌自封袋中，置于A1、A2、A3冰箱MSA抽屜中貯存20 d。

2.2.2 失重率的測定

將貯藏前的六種果蔬稱重，并記錄其原始重量W0（g）。放入A1、A2、A3三個冰箱的MSA抽屜中，記錄六種果蔬在5 d、10 d、15 d、20 d時的重量W（g）。失重率X（%）的計算公式為：

2.2.3 硬度的測定

水果硬度的測定采用張微等人[6]的方法：用果實硬度計測定，在果實中部四面對稱的部位去掉直徑為2 cm的表皮，用直徑1 cm圓形探頭進行打孔測定。

蔬菜硬度測定采用張鵬等[7]的方法：采用質構分析儀測定，P/2柱頭（Φ=2 mm），測前速率為5.0 mm/s，測試速率為2.0 mm/s，穿刺深度為2 mm，其中菠菜、生菜選取距跟部2 cm部位，黃瓜切成大小一致、邊長1 cm的方形進行測定。

2.2.4 可溶性固形物含量的測定

采用便攜式手持折光儀測定。在水果不同部位均勻取樣，放入料理機中勻漿，對勻漿液進行測定。

2.2.5 維生素C的測定

采用曹建康等[8]的2，6-二氯靛酚滴定法測定整個果蔬中的維生素C含量。

2.2.6 多酚的測定

參照曹建康等[8]的方法，用吸光度法進行測定：將果蔬切碎后加入預冷的1% HCl-甲醇溶液，于組織勻漿機充分勻漿，然后離心提取上清液直接于280 nm波長下比色。以每克鮮重果蔬組織在波長280 nm下的吸光度表示總酚含量，即OD280/g。

2.3 數據處理

采用SPSS 23.0進行數據分析，用LSD法進行顯著性檢驗，顯著性水平為0.05。實驗數據表示方法為平均值±標準差，采用EXCEL繪制折線圖。

3 結果與分析

3.1 間室氧分壓對果蔬失重率的影響

新鮮果蔬含水量很高，在貯藏過程中，由于呼吸作用和蒸騰作用，果蔬會發生不同程度的失水。失水會破壞果蔬的外觀和營養品質，因此失重率的變化是衡量果蔬新鮮程度的重要指標之一。貯藏環境中較低的氧分壓可以降低果蔬的呼吸強度，較高的濕度能降低蒸騰速率，從而減緩果蔬的失重。三種保鮮冰箱中貯藏的果蔬失重率如圖1所示。

由圖1可知，在20 d的貯藏期中，果蔬的失重率都有所上升，不同果蔬失重率略有差異。其中，菠菜和生菜的失重最為明顯，草莓、藍莓、獼猴桃和黃瓜的重量變化略小。對草莓、藍莓、獼猴桃三種水果，A1冰箱中的失重率最大，貯存效果最差；對菠菜、生菜、黃瓜三種蔬菜，A3冰箱中的失重率最大，貯存效果最差。原因可能是：從果蔬組織結構來看，具有高的比表面積的植物喪失水分速率大一些[9]，菠菜和生菜葉片大而薄，黃瓜切成小段也增加了比表面積，A3相對濕度低，不利于其水分的維持，因此菠菜、生菜、黃瓜在A3中貯存效果最差；而對草莓、藍莓、獼猴桃而言，比表面積較小，呼吸作用占主導，較大的氧分壓使其呼吸作用增強，因此在A1中貯存效果最差。

圖1 冷藏過程中果蔬的失重率變化

3.2 間室氧分壓對果蔬硬度的影響

果實硬度大小是衡量果實貯藏過程中及結束貯藏時果實品質好壞的重要指標之一[10]。通過判斷果蔬硬度值變化，可以判斷果實組織軟化的程度，進而衡量果實的新鮮程度[11]。從表1可以看出，藍莓、獼猴桃、生菜、黃瓜在三種冰箱中貯藏15 d后，硬度有不同程度的減小，在氧分壓高的A1中下降程度最大，而在A2、A3中下降程度較小。其中，獼猴桃硬度下降最明顯，在A1中硬度下降高達72%，而在A2、A3中僅下降54%和37%。藍莓、獼猴桃和生菜在A1中貯存15 d與在A2、A3中硬度變化之間存在顯著性差異（P＜0.05）。可以認為A1冰箱對果蔬貯藏期間硬度的下降影響最大，A2、A3影響較小。

表1 冷藏過程中果蔬硬度的變化（單位：105 Pa）

3.3 間室氧分壓對果蔬可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物是影響果實感官品質的重要指標[12]。果蔬采后貯藏前期，其中的大分子物質，如淀粉和纖維素等分解，可溶性固形物積累量大于消耗量，含量呈增加趨勢，隨著貯藏時間延長，消耗逐漸超越積累，可溶性固形物含量減少[13]。

如表2所示，草莓、生菜、黃瓜在經過15 d的貯存后，果實中可溶性固形物含量均有所下降，其中A3組的可溶性固形物含量顯著高于A1和A2（P＜0.05），變化最小。例如黃瓜在A1冰箱貯藏15 d后可溶性固形物下降達18%，而在A3中僅下降13%。

表2 冷藏過程中果蔬可溶性固形物含量的變化（單位：%）

而獼猴桃在貯藏15 d后可溶性固形物含量增加，A1中含量顯著高于A2和A3（P＜0.05）。根據顏廷才等人[14]的研究，獼猴桃采收時不完全成熟，在貯藏期間開始后熟，其中的淀粉轉為可溶性糖，可溶性固形物含量增加，在貯藏45 d時才達到最高含量。后熟過程中淀粉和纖維素等大分子物質的分解需要在果蔬中酶的催化下完成，A2、A3氧分壓較低，抑制了酶活性，因此不利于可溶性固形物的積累。

3.4 間室氧分壓對果蔬維生素C 含量的影響

維生素C是果蔬中很重要的一類營養物質，是一種高效的抗氧化劑。果蔬采后由于機械損傷、貯藏環境中氧氣作用等，導致維生素C含量下降。由表3可知，六種果蔬在貯藏15 d后維生素C含量大幅度下降，除草莓和獼猴桃，其他果蔬維生素C含量下降程度超過50%。對草莓和藍莓，A3中的維生素C損失最小，A1次之，A2最大；對獼猴桃和生菜，A2中的維生素C損失最小。獼猴桃在A2中的維生素損失約為30%，而在A1中的損失接近40%；對菠菜和黃瓜，A1中的維生素C損失最小。

表3 冷藏過程中果蔬維生素C含量的變化（單位：mg/100 g）

3.5 間室氧分壓對果蔬多酚含量的影響

果蔬中的酚類物質包括水解單寧、縮合單寧和復雜多酚等[15]，具有抗氧化、清除自由基等功能，也是果蔬中重要的一類抗氧化物質。由表4可知，藍莓、草莓中多酚含量很高，菠菜、生菜、黃瓜中多酚含量較少。果蔬中的酚類物質會因貯藏環境的不同而發生不同程度的損失。A1、A2、A3冰箱中貯藏15 d后的藍莓、菠菜、生菜的多酚含量之間沒有顯著性差異；A1冰箱中貯藏15 d后的草莓多酚含量顯著低于A2和A3中（P＜0.05），A1中多酚下降率達36%；與對照組相比較，A1、A3中黃瓜多酚含量下降率均超過70%，而A2冰箱中多酚的下降僅為63%，A2冰箱中貯藏15 d后的黃瓜多酚含量顯著高于A1、A3中（P＜0.05）。

表4 冷藏過程中果蔬多酚含量的變化（單位：OD280/g）

4 結論

本研究發現，保鮮冰箱間室氧分壓及相對濕度對不同果蔬的理化性質的影響有所不同。總體看來，具有較低氧分壓（15%、18%）及相對濕度（86%、88%）的保鮮冰箱對草莓、藍莓、獼猴桃、菠菜、生菜、黃瓜的保鮮效果優于常氧高濕型（氧分壓21%，濕度90%）保鮮冰箱。保鮮冰箱間室中，較低的氧分壓能夠抑制果蔬的呼吸，緩解果蔬中營養物質的損失，使果蔬的硬度、可溶性固形物、維生素C、多酚得到最大程度的保留。濕度變化對于果蔬的貯藏品質也有重要影響，低氧型保鮮冰箱的相對濕度較低，對于菠菜、生菜這種比表面積大的果蔬，不能最大限度保留其水分，因此貯藏這類果蔬時應以提高濕度為主，來提高果蔬的貯藏質量。不同的氧氣含量及濕度對其他果蔬保鮮的效果有待于進一步研究。