微環境氣調對冰溫貯藏下藍莓果實品質及揮發性成分的影響

薛友林，于弘弢，張 鵬 ，賈曉昱，李江闊

（1.遼寧大學輕型產業學院，遼寧沈陽 110036；2.天津市農業科學院農產品保鮮與加工技術研究所，天津 300384；3.國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津），農業農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室，天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384）

藍莓（Vacciniumspp.）一般分為“矮叢藍莓”和“高叢藍莓”[1?2]。藍莓含有豐富的營養物質[3?6]，具有美白皮膚[7]、保護視力[8]、延緩衰老[9]、抗擊癌癥[10?11]、保護心臟[12]等眾多保健作用，其還可以抗菌消炎[13]，治療一般的頭疼腦熱、咽喉腫痛以及在醫藥中發揮作用[14]。然而，由于藍莓在高溫多雨季節采收，且采收期較為集中，因此如何延緩藍莓的劣變、保持其新鮮度對藍莓產業的發展至關重要。

微環境氣調貯藏基于自發氣調貯藏（MA）技術，是指果蔬自身呼吸代謝調節貯藏環境的氧氣和二氧化碳比例，減少果蔬自身有機物的消耗，進而使果蔬的營養品質得到較好維持的一種技術[15?18]。李天元等[19]以‘伯克利’藍莓為試材，研究不同貯藏微環境氣體調控對藍莓果實的保鮮效果表明，貯藏微環境氣體調控對于維持藍莓好果率、硬度以及可滴定酸含量，抑制藍莓的呼吸強度方面效果顯著；張平等[20]對藍莓進行了箱式氣調的研究，認為貯藏藍莓適宜的氣體濃度為：CO210%~12%，O26%~9%，可比現有其它貯藏方法延長保鮮期30~40 d，但實驗所用氣調箱體積過大，具有不便于隨身攜帶、銷售的缺點，隨著電商的快速發展，小型、便攜的包裝方式逐漸被人們認可。

目前國內外對不同氣體微環境對冰溫貯藏下藍莓品質影響的研究較少，本課題組研制了一種便攜式塑料氣調箱用于貯藏藍莓，并利用其研究3種不同微環境氣調對藍莓果實貯藏期間果實品質和揮發性成分的影響，為藍莓產業的發展提供理論性指導。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘萊克西’藍莓 采自貴州麻江，采收時挑選大小均勻、無病蟲害、無機械損傷的藍莓果實，經順豐生鮮從貴州空運至天津，物流時間為1 d。

氣調箱（規格：28 cm×22 cm×12 cm，內置2個籃筐） 寧波國嘉農產品保鮮包裝技術有限公司；氣調元件 寧波國嘉農產品保鮮包裝技術有限公司。表1為藍莓果實在0.0±1.0 ℃下按照操作規程入貯1周后，冷藏期間配備三種氣調元件的氣調箱內氣體參考參數。

表 1 配備不同氣調元件的氣調箱內氣體含量變化范圍Table 1 Variation range of gas content in air-conditioning box equipped with different air-conditioning components

PAL-1 便攜式手持折光儀 日本愛宕公司；916 Ti-Touch電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司；Synergy H1 多功能微孔板檢測儀 美國Biotek Instrument公司；Check Point Ⅱ便攜式殘氧儀 丹麥Dansensor公司；F-900乙烯測定儀 美國Felix公司；FHT-05水果硬度計 廣州蘭泰儀器有限公司公司；SPME Fiber固相微萃取手柄和50/30 μm PDMS/CAR/DVB固相微萃取纖維頭 美國 Supleco公司；氣相色譜-質譜聯用儀 美國Thermo公司。

1.2 樣品處理

藍莓到達實驗室后裝入配套的籃筐內，每箱藍莓重量2.4 kg，然后粘貼具有不同氣體調節能力的氣調元件（mMAP1、mMAP2和mMAP3），以不粘貼氣調元件為CK，以上藍莓均于0 ℃預冷24 h后放入冰溫庫?0.5±0.3 ℃貯藏，分別在第0、20、40、60和80 d時取樣，進行指標測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 箱內氣體成分 實驗當天上午從冷庫取出藍莓，在進行其他實驗前利用氣體成分測定儀測定箱體內O2和CO2氣體含量，三次重復。

1.3.2 腐爛率 每個處理隨機選取400±1.0 g的藍莓果實，將腐爛的果實挑出進行稱重。

式中：X—腐爛率，%；M0—調查時腐爛果實質量，g；M—調查時總果質量，g。

1.3.3 果霜覆蓋指數 各處理隨機取50個果實進行果霜覆蓋觀察，根據覆蓋面積情況進行打分，分為四級。0級：無果霜；1級：果霜覆蓋面積為0~1/3；2級：果霜覆蓋面積為1/3~2/3；3級：果霜覆蓋面積為2/3~全果；4級：覆蓋全果，果霜較厚。

1.3.4 硬度 采用水果硬度計測定，用直徑為3.5 mm的圓柱形探頭進行硬度測試，每個處理隨機測定10次，結果取平均值。

1.3.5 可溶性固形物 參考顏廷才等[21]的方法，取100 g藍莓打漿，均勻攪拌，紗布過濾得濾液，用手持折光儀測定濾液的可溶性固形物含量，記錄測量值。每個處理測試重復6次，取平均值。

1.3.6 可滴定酸 采用自動電位滴定儀測定[22]，取20 g藍莓勻漿液，以蒸餾水定容至250 mL，80 ℃水浴30 min，冷卻至常溫后使用脫脂棉過濾，取濾液20 mL和蒸餾水40 mL，采用自動電位滴定儀進行滴定，每個處理重復測定3 次，結果取其平均值。

1.3.7 維生素C（VC） 采用鉬藍比色法測定[23]，準確稱取20 g樣品勻漿液，加入草酸-EDTA溶液，定容至100 mL，過濾。吸取10 mL上清液于50 mL的容量瓶中，加人1.0 mL的偏磷酸-醋酸溶液，5%的硫酸2.0 mL，搖勻后，加入4.0 mL的鉬酸銨溶液，以蒸餾水定容至50 mL，15 min后在705 nm下測定吸光度。

1.3.8 花色苷 采用pH示差法測定[24]，準確稱取5 g樣品勻漿液，用60%的乙醇酸性溶液（含有體積分數為0.2%的鹽酸）定容至100 mL，搖勻，60 ℃水浴超聲浸提30 min，取出放置至室溫后過濾備用。各取樣液1 mL，分別加入試管中，其中一個試管中加入pH為1.0的鹽酸-氯化鈉緩沖液9 mL，另一試管中加入pH為4.5的醋酸-醋酸鈉緩沖液9 mL，搖勻，放置10 min，用紫外可見分光光度計分別以510和710 nm為吸收波長測定其吸光度，以1.00 mL 溶劑加入等量的緩沖溶劑作空白。

1.3.9 揮發性成分 采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和氣相色譜/質譜分析（GC-MS）聯用法測定[25]，選用100 μm PDMS萃取頭；氣相色譜條件：HP-INNOWAX色譜柱（30 m×20.25 mm×0.25 μm）；程序升溫：40 ℃保留2 min，然后以3 ℃/min升至140 ℃保留0 min，再以8 ℃/min升至210 ℃保留5 min。傳輸線溫度為250 ℃。載氣為He，流速1 mL/min，不分流。質譜條件：連接桿溫度280 ℃，電離方式為EI，離子源溫度200 ℃，質量掃描范圍（m/z）35~350。通過檢索NIST/WILEY標準譜庫，進行定性分析，用峰面積歸一法測算各揮發性成分的相對含量。

1.4 數據處理

實驗中所有數據通過 Excel 2010 軟件作圖，SPSS 25.0鄧肯式新復極差法進行顯著性分析，SIMCA 14.1軟件進行PCA、HCA和OPLS-DA等多元統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同微環境氣調箱內氣體成分的變化

如圖1所示，表示的是在貯藏0~80 d期間使用不同氣調元件的氣調箱內O2和CO2含量的變化情況，貯藏20~80 d，mMAP1處理組O2含量維持在15.4%~18.2%，CO2含量維持在2.2%~4.5%；mMAP2處理組O2含量維持在13.1%~15.9%，CO2含量維持在4.5%~8.8%；mMAP3處理組O2含量維持在6.1%~13.4%，CO2含量維持在8.8%~14.8%。

圖 3 不同處理藍莓貯藏保鮮效果圖Fig.3 Effect diagrams of blueberry storage and preservation with different treatments

2.2 不同微環境氣調方式對藍莓品質的影響

2.2.1 對藍莓保鮮感官效果的影響 腐爛率和果霜覆蓋指數是判斷藍莓果實貯藏品質最直觀的指標。由圖2和圖3可知，各處理組腐爛率在貯藏期間整體均呈不斷增加的趨的勢，果霜覆蓋指數呈下降的趨勢。貯藏前20 d內，各組藍莓果實的腐爛程度較低，在貯藏20 d時，對照組腐爛率為5.04%，與mMAP2組和mMAP組差異顯著（P<0.05）；但各組之間果霜覆蓋程度相近，差異不顯著（P?0.05）。第40 d時，對照組已經出現較為明顯的品質下降，腐爛率達到9.37%，果霜覆蓋指數下降到0.785，而微環境氣調處理組中腐爛率最高的mMAP1組僅為5.12%，果霜覆蓋指數仍為0.835。貯藏60 d后各組的藍莓腐爛率均迅速上升，果霜覆蓋指數開始迅速下降，其中變化幅度最大的是對照組。貯藏80 d時，mMAP1組、mMAP2組和mMAP3組的藍莓腐爛率分別為20.23%、16.07%和9.80%，而對照組則為28.51%；果霜覆蓋指數分別為0.655、0.815和0.885，而CK組為0.580，這說明微環境氣調對維持藍莓果實感官品質具有良好的效果，與對照組差異顯著（P<0.05），其中mMAP3處理效果最佳。

圖 4 不同處理組氣調箱內藍莓硬度的變化Fig.4 Changes of blueberry hardness in air-conditioned boxes with different treatment groups

硬度是衡量藍莓果實品質的重要指標之一[26?27]。由圖4可以看出，4種處理的藍莓硬度隨著貯藏時間的延長逐漸下降。對照組果實軟化速度較快，貯藏到第20 d時就從開始的4.27 kgf下降到3.46 kgf，而微環境氣調嫩能夠延緩果實的軟化，貯藏40 d時mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組的果實硬度仍為3.51、3.73和3.85 kgf。到貯藏結束時，CK組、mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組的硬度分別與貯藏初期相比分別下降了29.44%、23.10%、20.49%和16.09%。隨著時間的增加，mMAP3處理組的硬度較其他三組處理的硬度更高，說明mMAP3處理組對延緩藍莓果實硬度的降低有著更好的效果。

2.2.2 對藍莓營養品質的影響 由表2可以看出，可溶性固形物（TSS）含量隨著貯藏時間的延長呈現逐漸下降的趨勢。在貯藏0~40 d期間，TSS迅速下降，與0 d相比，貯藏40 d時對照組下降1.27%，mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組分別下降了1.02%、0.75%和0.54%。在貯藏后期，TSS含量下降趨勢得到延緩，CK組、mMAP1組、mMAP2組和mMAP3組在貯藏至80 d時分別下降到10.98%、11.17%、11.45%和11.78%，因此可以看出藍莓果實經微環境氣體調控后，可維持較高的TSS含量。

可滴定酸含量變化呈現與TSS相似的趨勢，在0~40 d期間，藍莓果實的可滴定酸含量下降速度較快，與0 d相比，貯藏40 d時CK組下降0.21%，mMAP1、mMAP2和mMAP3處理組分別下降0.17%、0.14%和0.12%。在貯藏后期，可滴定酸含量下降趨勢放緩，80 d時，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各組的可滴定酸含量分別下降了30.19%、25.47%、20.75%和17.92%，表明微環境氣調能夠較好地維持藍莓果實的酸度。

表 2 貯藏期不同處理的藍莓品質性狀Table 2 Quality traits of blueberries in different treatments during storage periods

藍莓果實的VC含量隨貯藏時間的延長逐漸降低，0~20 d下降較快，相較于0 d，20 d時CK組下降了14.16 mg/100 g，mMAP1、mMAP2和mMAP3各組分別下降了10.00、7.50和4.16 mg/100 g。在貯藏中后期，藍莓果實VC含量下降趨勢逐漸放緩，貯藏80 d時mMAP1、mMAP2和mMAP3各組分別下降了42.31%、37.85%和32.29%，均低于對照組的46.75%，其中mMAP3組的下降速率較慢，與CK、mMAP1、mMAP2各組差異顯著（P<0.05）。

花色苷含量隨著貯藏時間的延長呈先上升后平穩的趨勢。在0~20 d時花色苷含量迅速上升，這可能是因為藍莓在采摘后的后熟作用，花色苷繼續大量合成，同時有一部分藍莓腐爛，花色苷通過氧化作用被消耗，這導致腐爛率較低的微環境氣調處理組較對照組有更高的花色苷含量，在20 d時，CK、mMAP1、mMAP2和mMAP3各組的花色苷含量相較于0 d分別增加7.99、14.11、17.50和21.86 mg/100 g。隨著貯藏時間的增加，藍莓果實花色苷含量的上升速度逐漸平緩。貯藏80 d，mMAP3處理組上升了72.91%，達到70.27 mg/100 g，高于其它3組，且差異顯著（P<0.05），表明微環境氣調可以增加藍莓果實中的花色苷含量。

2.3 不同微環境氣調方式對藍莓揮發性物質成分的影響

如表3所示，醛類和萜類為藍莓主要構成成分，相對含量分別為63.55%~84.41%和2.47%~17.20%。在貯藏期間藍莓的醛類成分呈現出先降低后上升的趨勢，冰溫貯藏結合微氣調處理可明顯抑制醛類物質的生成，在第80 d CK組的醛類物質含量可高達84.41%，而三個微環境氣調處理組的醛類物質含量分別為80.99%、78.32%和76.61%。萜類物質相對含量在貯藏期間大體呈現先上升后下降的趨勢，CK組、mMAP1處理組和mMAP2處理組均在貯藏40 d時達到最高值，分別為8.32%、15.87%和14.59%，mMAP3處理組相較于其他三組萜類物質含量最高，在60 d時含量最高，達到17.20%。除此之外，在貯藏后期，從數據可以看出微環境氣調處理組均可明顯促進藍莓的酯類物質和醇類物質的生成，同時能夠抑制酮類物質的生成，其中酯類物質相對含量在mMAP2處理組貯藏60 d時達到最低值0.06%，貯藏80 d時mMAP1處理組的酯類物質相對含量最低，為1.75%；醇類物質相對含量在貯藏過程中的變化不大，CK組、mMAP1處理組和mMAP2處理組之間的差距不大，mMAP3處理組較其他三組相對含量較大，在80 d時達到了2.60%；貯藏80 d時，CK組、mMAP1處理組、mMAP2處理組和mMAP3處理組的酮類物質相對含量分別為4.83%、4.19%、4.00%和3.72%。

表 3 不同處理藍莓揮發性物質相對含量Table 3 Relative content of volatile substances of blueberries in different treatments

2.4 對藍莓品質及揮發性成分變化進行多元統計分析

利用主成分分析（PCA）對實驗所測指標進行深入探討能夠使品質指標評價變得更為恰當而全面[28?29]。圖5A顯示了四種處理方式的得分圖，得到主成分總貢獻率為73.3%，從圖5A可以看出mMAP處理組和CK組有明顯的區分，CK組主要分布在十字交叉線的左下部分，而mMAP1、mMAP2、mMAP3組沒有明顯的區分。圖5B為藍莓品質指標的載荷圖，與圖5A的得分圖結合來看，處在十字交叉線的相同位置，表明這個處理與藍莓品質指標相關性越強，反之則越低，從圖中可以看出mMAP3組與VC、可滴定酸、可溶性固形物、萜類物質、酯類物質和硬度相關性較高。

與PCA相比，HCA能夠使人對實驗的結果得到更加直觀的感受[30?31]（圖5C）。經HCA分析后，對照組與mMAP處理組之間形成了2個明顯分組，同時mMAP3組與mMAP1組、mMAP2組之間也有2個明顯分組，結合以上品質和揮發性成分的分析來看，mMAP3組處理要優于mMAP1、mMAP2兩組，處理組優于CK組。

通過OPLS-DA分析（圖5D），可將4組處理的差異指標確定為VC與萜類揮發性物質。VC成為特征指標的主要原因可能是，經過mMAP3處理能夠有效抑制VC含量的損失，延緩了藍莓果實的VC氧化過程，從而能夠延緩VC含量的降低，有效保持藍莓果實的營養成分，進而說明mMAP3處理具有更佳的維持果實品質的作用。萜類揮發性物質成為特征指標的主要原因可能是而由于mMAP3處理組能夠有效地促進萜類揮發性物質的生成，故萜類揮發性物質也成為了mMAP3處理與其他處理間的特征差異指標。

圖 5 不同處理方式的藍莓品質變化PCA得分圖（A）、載荷圖（B）、聚類分析HCA樹狀圖（C）和OPLS-DA分析S-Plot圖（D）Fig.5 Quality changes of blueberries with different processing methods. PCA score graph (A), loading graph (B), cluster analysis HCA dendrogram (C) and OPLS-DA analysis S-Plot graph (D)

3 討論

影響藍莓在貯藏過程中品質下降的關鍵因素除機械損傷以外，環境貯藏條件也十分重要，目前大多數保鮮方法是在低溫貯藏的基礎上進行的改進與發展。Alsmairat等[32]利用不同比例濃度的O2和CO2對9個品種的藍莓進行了8周的低溫（0 ℃）貯藏實驗，結果表明隨著CO2濃度的增加，藍莓果實的品質得到了顯著提升。Giuggioli等[33]研究發現淀粉薄膜配合自發氣調包裝（MAP）共同使用有助于控制藍莓果實收獲后理化性質的變化，而且還可以提升食品包裝行業的環境可持續性。

本研究表明，微環境氣體調控處理能夠使‘萊克西’藍莓果實貯藏期間的品質特性和揮發性成分發生改變。從感官效果上來看，微環境氣調處理組的藍莓果實均要優于對照組，且mMAP3的腐爛率為四組中最低，果霜覆蓋指數最高，感官效果維持狀態最佳，說明微環境氣調處理能夠創造不利于果實霉變微生物繁殖的外部條件，達到抑制霉變果發生的效果，提高果實感官品質。在維持果實營養品質和生理品質方面，微環境氣調處理在藍莓整個貯藏過程中，能有效控制果實自身的營養品質和生理品質的變化程度。穩定的微環境氣調貯藏條件能有效地使可溶性固形物含量、可滴定酸含量、VC含量、花色苷含量和硬度較CK組有所上升，在最大限度維持果實生命活力的基礎上，降低果實自身的生理活動，減少自身損耗，從而達到維持自身營養品質和延長貯藏期的目的。杜方等[34]用低溫方法貯藏藍莓，發現冷藏過程可延緩VC、可滴定酸含量的下降，花色苷的含量在貯藏30 d內可延緩其下降，但是從45 d后花色苷含量下降，到60 d時下降幅度增大，而本研究中花色苷含量變化較為穩定，這表明微環境氣體調控結合低溫貯藏相比單獨使用低溫貯藏能夠對花色苷含量起到更好的維持作用。Yan等[35]對“園籃”藍莓進行0~60 d的0 ℃低溫貯藏實驗及0~8 d的25 ℃常溫貨架實驗，結果表明隨著時間的增加，冷藏可以有效地維持藍莓的硬度、酸度以及可溶性固形物含量，對藍莓揮發性成分方面的影響表現為乙酸乙酯含量波動較大，萜類化合物含量迅速下降。本文研究藍莓果實揮發性成分變化發現，醛類物質和萜類物質為藍莓貯藏期內產生的主要揮發性成分。在貯藏期間藍莓的醛類物質含量呈現出先降低后上升的趨勢，萜類物質則呈現與醛類物質相反的趨勢，微環境氣調對醛類物質和酮類物質有抑制生成的作用，對萜類物質、醇類物質和酯類物質有促進生成的作用。

4 結論

利用冰溫技術結合微氣調環境貯藏能夠延緩藍莓果實在貯藏期的品質下降，箱內O2含量維持在6.1%~13.4%，CO2含量維持在8.8%~14.8%的mMAP3處理組對藍莓品質維持效果最佳，且能夠起到抑制醛類物質生成以及促進萜類物質生成的效果，能夠延長藍莓貯藏期至80 d，說明較高含量的CO2氣體環境對藍莓貯藏具有積極作用。