臭氧处理对采后西兰花贮藏品质的影响

张慧杰，纪海鹏，张晓军，董成虎，于晋泽，陈存坤，3，张学杰，张娜，3，*，胡云峰，*

（1.天津科技大学食品工程与生物技术学院，食品营养与安全省部共建教育部重点实验室，天津300457；2.国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津），农业部农产品贮藏保鲜重点实验室，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津300384；3.天津国嘉农产品保鲜生产力促进有限公司，天津300384；4.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081）

西兰花（Brassica oleracea L.var.botrytis L.）又名花椰菜、绿花菜，属十字花科被子植物门，原产于西欧地中海地区[1-2]。它富含蛋白质、维他命、矿物质、胡萝卜素等营养物质[2]，因此有“蔬菜皇冠”的美誉[3]。此外，它还含有天然抗氧化成分，如多酚和黄酮类化合物，具有清除自由基、抗氧化和抗衰老的功能[4-5]。然而，西兰花采后呼吸代谢旺盛，在贮藏过程中容易出现黄化、褐变、褪色、老化、腐烂变质等问题，导致营养流失，功能减退[6-8]。传统的防腐剂和保鲜剂虽然能够延长西兰花的贮藏期，维持西兰花的储藏品质，但是由于存在二次残留而被人们所诟病。因此需要一种绿色安全的防腐保鲜措施解决采后西兰花的保鲜问题[9]。

臭氧是一种强氧化性气体，且分解后没有残留，已经被美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）列入安全绿色保鲜气体[10]。有研究表明，臭氧处理对于草莓[11]，猕猴桃[12]，青椒[13]等果蔬均具有较好的保鲜作用，然而只有少数学者研究了臭氧水对鲜切西兰花的保鲜作用[8，14-16]，臭氧气体保鲜采后西兰花的研究较少。

基于此，本试验采用国家农产品自主研发的臭氧保鲜装置，研究不同浓度臭氧处理对于采后西兰花贮藏品质的影响，以期望寻找最适宜的臭氧保鲜浓度，填补臭氧气体保鲜采后西兰花的空白，为其他相关臭氧气体保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

试验用西兰花于2019 年3 月1 日在市场购买，当天运送至国家农产品保鲜工程研究中心（天津）实验室，选择大小一致、无黄化、无机械损伤、花蕾密集、无病虫害的绿色西兰花作为试验材料。挑选后的西兰花放置于（4±0.5）℃冷库内预冷16 h。

磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、草酸、碳酸氢钠：天津科威公司；邻苯二酚、乙二胺四乙酸、丙酮、抗坏血酸：天津光复公司；3，5-二硝基水杨酸、葡萄糖、酒石酸钾钠、氢氧化钠、盐酸、酚酞：成都科龙化学试剂厂；2，6－二氯酚靛酚滴定法：上海盈公生物科技有限公司；所有试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

FA1004 型上皿电子天平：上海天平仪器厂；3-30K高速冷冻离心机：德国Sigma 公司；UV-1780 紫外可见分光光度计：日本岛津公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计与处理方法

预冷后的西兰花随机均匀分成4 组，每组约（30±1）kg，装入1 m3的臭氧柜中，用不同浓度梯度的臭氧分别处理 4 组西兰花，浓度分别是 0（CK）、2.14（T1）、6.43（T2）、10.72 mg/m3（T3）进行处理，每 4 d 处理 1次，每次0.5 h。处理后西兰花于（4±0.5）℃的冷库中进行贮藏。贮藏期间每4 d 取样1 次测定相关指标，每个指标重复3 次。

1.2.2 试验指标与方法

1.2.2.1 可滴定酸（titratable acidity，TA）含量的测定

TA 含量的测定采用NaOH 滴定法[11]，结果以%计。

1.2.2.2 叶绿素的测定

采用丙酮提取法[17]，采用分光光度法进行检测，结果以mg/g 计。

叶绿素 a：ρa=12.72A663-2.59A645

叶绿素 b：ρb=22.88A645-4.67A663

总叶绿素 ρ=ρa+ρb

式中：ρ 为叶绿素的质量浓度，mg/L；V 为提取液总体积，mL；m 为样品质量，g。

1.2.2.3 VC含量的测定

采用2，6－二氯酚靛酚滴定法[18]滴定法进行测定，结果以mg/100 g 计。

1.2.2.4 还原糖的测定

采用3，5－二硝基水杨酸法[19]分光光度法进行测定，结果以%计。

1.2.2.5 多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）的测定

采用比色法[20]测定，结果以U/g 计。

1.2.2.6 1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase，ACS）活性的测定

采用上海酶联的酶联免疫吸附测定试剂盒进行提取，用酶标分析仪Rayto RT-6100 进行检测，结果以U/g 计。

1.2.2.7 1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase，ACO）活性的测定

采用上海酶联的酶联免疫吸附测定试剂盒进行提取，用酶标分析仪Rayto RT-6100 进行检测，结果以U/g 计。

1.2.2.8 色差

用精密色差仪进行测定[21]。

1.3 数据统计分析

采用 Excel.2016、SPSS、Origin 软件进行数据处理及分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度臭氧处理对TA含量的影响

不同浓度臭氧处理对TA 含量的影响见图1。

图1 不同浓度臭氧处理对采后西兰花TA 含量的影响Fig.1 Effect of different concentrations of ozone on TA content of postharvest broccoli

可滴定酸是影响西兰花风味品质的重要因素，同时作为果实的呼吸底物及合成其他物质的原料来发挥作用[22]。从图1 可以看出，在整个期间，可滴定酸的含量在臭氧处理组中呈现先上升后下降的趋势，而对照组呈现下降趋势。不同浓度的臭氧处理对采后西兰花TA 含量的影响效果不同，T3 处理的TA 含量在整个贮藏期均高于其他处理组，且明显高于对照组（P＜0.05），这表明高浓度的臭氧处理能够使采后西兰花的TA 含量维持在较高水平，有利于采后西兰花贮存。

2.2 不同浓度臭氧处理对叶绿素含量的影响

不同浓度臭氧处理对叶绿素含量的影响见图2。

图2 不同浓度臭氧处理对采后西兰花叶绿素含量的影响Fig.2 Effect of different concentrations of ozone onchlorophyllcontent of postharvest broccoli

叶绿素是评价采后西兰花品质的关键指标之一[23]，从图2 可以看出，臭氧处理组在贮藏初期降低了采后西兰花的叶绿素含量，这可能是因为臭氧的强氧化性，对叶绿素产生了降解作用。而在贮藏中期，臭氧处理组明显促进了其叶绿素含量的升高，与CK 组相比，一直维持在较高水平，这可能是由于西兰花对于臭氧的氧化应激反应所致。从整个贮藏期来看，T3 处理能够对西兰花的叶绿素含量降低进行快速应激反应，并在贮藏中后期叶绿素含量均高于T1、T2 和CK组，表明T3 处理能够促进叶绿素的生成，利于采后西兰花的贮藏。

2.3 不同臭氧处理对VC含量的影响

不同臭氧处理对VC含量的影响见图3。

图3 不同浓度臭氧处理对采后西兰花VC 含量的影响Fig.3 Effect of different concentrations of ozone on VC content of postharvest broccoli

VC是果蔬中抗氧化的关键物质，也是重要的营养物质[24]。从图3 可以看出，随着贮藏时间的增长，臭氧处理组和对照组均呈现先上升后下降的趋势。3 个臭氧处理组中VC的含量要高于对照组，尤其是T3 处理组，在整个贮藏期的VC含量均明显优于CK 组（P＜0.05），这表明臭氧处理有利于VC含量的累积和保持，相对高浓度的臭氧处理对采后西兰花的VC含量具有更好的促进和累积作用。

2.4 臭氧处理对采后西兰花还原糖的影响

臭氧处理对采后西兰花还原糖的影响见图4。

图4 不同浓度臭氧处理对采后西兰花还原糖的影响Fig.4 Effect of different concentrations of ozone on reducing sugar content of postharvest broccoli

还原糖是生物中小分子的糖类物质，是生物体能量代谢的关键来源[25]。从图4 可以看出，还原糖在西兰花中的含量相对较少，且在贮藏初期迅速下降至更低的水平。与CK、T1 和T2 处理组相比，T3 处理组中的还原糖含量略高，这可能与高浓度臭氧的氧化应激有关，但总体上处理组和对照组之间没有显著性差异（P＞0.05）。

2.5 臭氧处理对采后西兰花色差的影响

臭氧处理对采后西兰花色差的影响见图5。

图5 不同浓度臭氧处理对采后西兰花色差的影响Fig.5 Effect of different concentrations of ozone on color difference a of postharvest broccoli

西兰花的外观品质是评估其市场价值的依据之一。a 值表示红绿[26]，a 值越小果品越绿，反之越红。在整个贮藏期间，色差的变化不大，说明贮藏时间对西兰花护绿效果影响不大。在贮藏第5 天时，各处理组的a 值均呈下降的趋势，这可能是由于后熟过程中营养物质不断转化和积累叶绿素，其中a 值最小的是T3 处理组，与 CK 处理组相比，a 值下降了 1.48。此时 T3 处理组西兰花色泽最绿。而且在贮藏期间，T3 处理组a 值始终最小，由此得出结论，T3 处理组其护绿效果较好。

2.6 臭氧处理对采后西兰花PPO的影响

臭氧处理对采后西兰花PPO 的影响见图6。

图6 不同浓度臭氧处理对采后西兰花PPO 的影响Fig.6 Effect of different concentrations of ozone on PPO activity of postharvest broccoli

多酚氧化酶是造成果实酶促褐变的主要原因[27]。由图6 可知，在整个贮藏期间，PPO 的活性为先上升后下降的变化趋势，在第10 天达到峰值。这可能是由于在贮藏前期西兰花容易受褐变影响。与CK 组相比，T1、T2 和T3 处理组的PPO 活性较低，这说明臭氧处理对采后西兰花PPO 活性具有一定的抑制作用，且在臭氧处理组中，T3 对于采后西兰花PPO 活性抑制作用最明显（P＜0.05），呈现 T3＜T2＜T1＜CK 的变化趋势，这说明西兰花PPO 活性与臭氧浓度有关，T3 处理效果较好。

2.7 不同浓度臭氧处理对ACS和ACO活性的影响

不同浓度臭氧处理对ACS 和ACO 活性的影响见图7。

乙烯是果蔬内部自发产生的气体催熟剂，ACS（ACC 合成酶）和ACO（ACC 氧化酶）是乙烯合成的关键限速酶[28]，ACS 催化SAM（腺苷蛋氨酸）生成ACC（1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶），ACO 氧化ACC 生成乙烯[29]。ACS 和ACO 的酶活与乙烯合成呈正相关，乙烯含量增加，加速果蔬后熟[30]。如图7 所示，随着贮藏期的延长，臭氧处理后ACS 和ACO 的活性变化趋势较为相似，均呈现先上升后下降；对照组相比与处理组，这两种酶的活性整体下降趋势较为平缓。T3 处理组相 T1 和 T2 处理组，ACS 和 ACO 的酶活性较低，明显低于CK 组（P＜0.05），臭氧可能通过抑制与乙烯合成的相关酶的活性而促进采后西兰花的保鲜，且在一定范围内，高浓度的臭氧处理比低浓度的臭氧处理抑制乙烯合成的效果更好。

图7 不同浓度臭氧处理对采后西兰花ACS 和ACO 活性的影响Fig.7 Effects of different concentrations of ozone on ACS and ACO activity of postharvest broccoli

3 讨论与结论

试验结果表明，低温协同间歇臭氧处理对采后西兰花的保鲜效果明显优于低温贮藏，这可能是由于臭氧激活了超氧化物歧化酶/抗坏血酸-谷胱甘肽循环酶[31]，提高了果蔬的抗氧化能力[32]，从而使处理组的营养品质高于对照组。臭氧的刺激作用有效减缓可滴定酸、糖类物质的消耗，维持西兰花的颜色，抑制采后西兰花褐变和乙烯合成的相关酶的活性。对照组与试验组的变化趋势较为相似，说明无关臭氧贮藏，西蓝花都经历同样的生理过程。但相比对照组，试验组可滴定酸、还原糖、VC等营养物质含量下降相对缓慢，证明低温协同臭氧更易于抑制西蓝花的代谢，从而减缓了西蓝花营养物质的降解。在3 组处理组中，以臭氧浓度为10.72 mg/m3（T3）的处理组贮藏效果最好，在一定范围内，高浓度臭氧与西蓝花的品质成正比。因此，浓度为10.72 mg/m3的臭氧处理更有利延长西蓝花的贮藏期。