近冰点贮藏对小白杏采后品质和抗氧化能力的影响

崔宽波，范新光，杨忠强，李忠新，曹建康，姜微波,*

（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083；2.新疆农业科学院农业机械化研究所，新疆 乌鲁木齐 830091）

新疆是我国极具地方优势的杏产区，由于独特的地理条件，杏产量和品质居全国之首。小白杏是新疆南部地区主栽品种之一[1]，以其果实成熟期早、酸甜可口深受人们喜爱，小白杏是呼吸跃变型果实，采收时间短，采后在常温下会迅速完熟软化和发生腐烂变质，严重影响了杏果实的商品价值[2]；因此，研究小白杏贮藏保鲜技术及采后抗氧化能力的变化具有重要的现实意义。

近冰点贮藏是将果蔬贮藏在果实的生物结冰点温度附近的一种非冻结保鲜技术[3]。近冰点贮藏技术在不破坏细胞结构基础上，能大幅度抑制果实的呼吸作用和微生物生长，进而抑制果蔬的采后代谢，减少营养物质的损失，延长果蔬贮藏期[4]，显着提高其食用品质[5]。近冰点贮藏技术已经在鲜切西蓝花[5]、蓝莓[6]、磨盘柿[7]、绿芦笋[8]、青豆[9]等多种果蔬上进行应用研究，均表现出较好的贮藏效果。然而迄今为止鲜有关于小白杏近冰点贮藏的报道。

研究表明，杏是一种对低温比较敏感的水果，不适温度下贮藏容易造成生理代谢失调和细胞膜结构损伤[10-11]，主要表现为果肉开始呈絮状发绵，出汁率下降，同时果皮褐变，风味尽失，丧失商品的食用价值。然而近冰点贮藏的温度接近果实的生物结冰点，所以精准稳定地控温是杏果实近冰点贮藏的首要条件。商业冷库的温度波动可以控制在±2 ℃，仍无法满足近冰点贮藏控温需要。本实验用近冰点冷藏设备对小白杏果实进行探究性贮藏实验，以研究近冰点贮藏小白杏果实的可行性，为进一步探讨近冰点贮藏在杏果实保鲜中应用的可行性和优越性提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小白杏果实采自新疆吐鲁番当地果园，选取成熟度为中熟的果实（硬度7 kg/cm2、可溶性固形物质量分数18%），放入塑料筐内立即运回新疆农业科学院机械化研究所的保鲜实验室。挑选无病虫害、无机械损伤，且大小、颜色、外观一致的杏进行处理。

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、乙醇、Folin-Ciocalteu试剂、碳酸钠溶液、亚硝酸钠溶液、氯化铜溶液等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

阿贝折光仪 上海精密科学仪器有限公司；SC-10精密色差仪 苏州欣美和仪器有限公司；GY-2硬度计浙江仪器有限公司；Rc-4温度记录仪 江苏精创电气股份有限公司；GC-7890F气相色谱仪 上海天美生物仪器有限公司；ICS-1100离子色谱仪 美国赛默飞公司；TU-1810APC紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；DDS-307电导仪 上海右一仪器有限公司。

近冰点贮藏设备由本实验室自制（图1）。该设备的工作原理为：在传统的冷藏库中，设计带有温度传感器和控制器的近冰点贮藏室，能够精确显示和控制贮藏室中的温度，将装好框的杏摆放在近冰点贮藏室内，顶端风扇将冷藏库中的冷气吹入冰点贮藏室内，在内部风扇的作用下，使室内温度均匀，顺着气流的方向在两侧换气扇将气体排出；该设备能精确、稳定地控制贮藏的冰点温度，可以控制温度波动范围在冰点温度±0.3 ℃范围内。

图1 近冰点贮藏设备Fig.1 Schematic diagram of near freezing temperature storage system

1.3 方法

1.3.1 果实的处理

挑选后的杏果实用厚度为40 μm的聚乙烯袋包装，置于塑料框内，5 ℃预冷24 h，分成3 组，每组20 kg。分别在近冰点温度和0～1 、4～6 ℃下进行保鲜实验，贮藏期间每隔14 d取样测量各指标，直至小白杏腐烂率超过35%终止实验。

1.3.2 小白杏果实生物结冰点的测定

小白杏生物结冰点采用温度记录仪测定，将记录仪的探头完全刺入小白杏果实果肉中，将果实放入－18 ℃的冷冻室中，记录仪检测温度，每10 s自动记录一次温度，将数据导入计算机。

1.3.3 呼吸强度和乙烯释放速率的测定

呼吸强度和乙烯释放速率的测定采用Ma Lin等[12]的方法，稍有改进。选择0.5 kg的小白杏在常温下（20 ℃）放入2 L的密闭容器中2 h，收集1 mL的顶气，利用气相色谱仪进行测定。乙烯释放速率用外标法进行测定，单位为μL/（kggh）。呼吸强度以每千克小白杏每小时所累积释放的CO2质量计，单位为mg/（kggh）。

1.3.4 色度、硬度、可溶性固形物质量分数的测定

杏的色度采用色差仪测定；果实硬度采用硬度计测定；可溶性固形物质量分数采用阿贝折光仪测定。

1.3.5 腐烂率、细胞膜透性和丙二醛含量的测定

腐烂率是已腐烂的杏的个数占总个数的比例，当杏的腐烂表面积大于1 mm2时，记为腐烂的杏。细胞膜透性的测定参考文献[13]。丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的测量采用Zhang Zhengke等[14]的方法，结果以鲜质量计。

1.3.6 总酚、总黄酮含量和抗氧化能力的测定

总酚的提取采用Liu Hui等[15]的方法，总酚含量的测定采用Folin-Ciocalteu比色法，以没食子酸为标准，计算多酚提取液中的总酚含量，单位为mg/g。总黄酮含量的测定采用分光光度法[16]，以芦丁为标准，计算多酚提取液中的总黄酮含量，单位为mg/g。抗氧化能力测定包括4 种抗氧化实验，其中2,2’-连氮基双（3-乙基苯丙噻唑啉）-6-磺酸（2,2’-azino-bis-(3-ethylbenzothizoline)-6-sulfonic acid，ABTS）自由基清除能力的测定参考文献[17]，1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力的测定参考文献[18]，铜离子还原能力（cupric ion reducing antioxidant capacity，CUPRAC）的测定参考文献[19]，铁离子还原能力（ferric reducing/antioxidant power，FRAP）的测定参考文献[20]。所有结果以鲜质量计。

1.3.7 有机酸种类和含量的测定

有机酸的提取采用Mikulic-Petkovsek等[21]的方法。利用离子色谱仪测定有机酸种类和含量，采用标准物质的保留时间和峰面积进行确定和量化。有机酸含量结果以鲜质量计。

1.4 数据处理

实验每隔14 d取样1 次进行测试分析，每组实验均设3 次平行，所有数据利用Excel整理并制图，采用SPSS 18.0软件对测定的数据进行方差分析，利用邓肯氏多重比较对差异显着性进行分析，P＜0.05表示差异显着。

2 结果与分析

2.1 小白杏近冰点贮藏温度的确定

图2 小白杏的冻结曲线Fig.2 Freezing curves of Xiaobai apricots

从图2可以看出，初始贮藏阶段，小白杏温度随着贮藏时间的延长不断下降，下降至－5.5 ℃后，又回升至－2.3 ℃，并且维持稳定一段时间，温度回升是杏冻结形成的潜热导致，回升后的温度即为冰点温度（－2.3 ℃）；因此为了避免杏在贮藏过程中由于温度波动受到冷害影响，近冰点的贮藏温度一般都比冰点温度稍高一些，实验选择的近冰点贮藏温度为－1.5～－2.0 ℃。

2.2 近冰点贮藏对小白杏贮藏期间呼吸强度和乙烯释放速率的影响

图3 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间呼吸强度（A）和乙烯释放速率（B）的影响Fig.3 Effects of different storage temperatures on respiration intensity (A)and ethylene production rate (B) of Xiaobai apricots

果实的呼吸强度和乙烯生成量与果实的抗病性和耐贮性有密切联系[22]。由图3A可知，在贮藏前28 d，4～6 ℃贮藏和0～1 ℃贮藏组小白杏的呼吸强度均不断升高，在贮藏28 d时出现呼吸高峰，近冰点贮藏组在贮藏42 d时出现呼吸高峰，较0～1 ℃和4～6 ℃贮藏组推迟了14 d，并且近冰点贮藏组的呼吸高峰值显着低于0～1 ℃和4～6 ℃贮藏组的峰值（P＜0.05），说明近冰点贮藏有效抑制了小白杏贮藏期内冷害的发生，从而避免了冷害引起的呼吸强度升高。

由图3B可知，4～6、0～1 ℃贮藏组分别在贮藏28、42 d时出现了乙烯释放高峰，而近冰点贮藏组乙烯的上升趋势被抑制，没有明显的呼吸高峰出现。说明近冰点贮藏能有效地抑制小白杏乙烯的释放，推迟乙烯高峰的出现，从而延缓果实的衰老，并延长小白杏的贮藏期。

2.3 近冰点贮藏对小白杏色度、硬度和可溶性固形物质量分数的影响

图4 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间L*（A）、a*（B）、b*值（C）的影响Fig.4 Effects of different storage temperatures on L* (A), a* (B) and b* (C) values of Xiaobai apricots

果实的表皮颜色是水果适时采收的重要指标之一。由图4A可知，在贮藏过程中，3 个温度贮藏组的L*值都呈现不断上升的趋势，说明贮藏过程中杏果皮的光泽亮度不断增加，近冰点贮藏组与0～1、4～6 ℃贮藏组L*值有显着差异（P＜0.05）；a*值在贮藏期间均不断增加，表明在贮藏期间小白杏不断由绿到红，与0～1 ℃和4～6 ℃贮藏相比，近冰点贮藏推迟了小白杏由绿变红的过程；b*值增加表明果实由蓝变黄，随着贮藏时间的延长，近冰点贮藏组的小白杏b*值呈现缓慢增加的趋势，贮藏42 d时近冰点贮藏的小白杏b*值显着低于4～6 ℃贮藏的b*值（P＜0.05）。

图5 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间硬度（A）和可溶性固形物质量分数（B）的影响Fig.5 Effects of different storage temperatures on fi rmness (A) and total soluble solids content (B) of Xiaobai apricots

硬度是评价果蔬质地品质的一个重要指标。由图5A可知，在整个贮藏过程中，小白杏的硬度整体呈现下降趋势。近冰点贮藏组小白杏的硬度高于0～1 ℃和4～6 ℃贮藏组，贮藏结束时，近冰点贮藏84 d的硬度为2.5 kg/cm2，而0～1 ℃贮藏56 d的硬度为1.85 kg/cm2，4～6 ℃贮藏42 d的硬度为1.2 kg/cm2；说明近冰点贮藏可减缓杏硬度的下降，抑制果实软化，有利于小白杏在贮藏期间保持较好的质地。

可溶性固形物质量分数是衡量杏果实贮藏品质好坏的指标之一。由图5B可知，小白杏在贮藏过程中，可溶性固形物质量分数在贮藏前期不断增加，在贮藏后期逐步下降，在贮藏期间，近冰点贮藏组的可溶性固形物质量分数显着高于0～1 ℃贮藏组（P＜0.05），近冰点贮藏84 d的可溶性固形物质量分数为19%，而0～1 ℃贮藏56 d的可溶性固形物质量分数为17%，4～6 ℃贮藏42 d的可溶性固形物质量分数为16%。这说明近冰点贮藏可以抑制可溶性固形物质量分数的降低，即能抑制贮藏期间大分子物质的降解和组织的衰老。

2.4 近冰点贮藏对杏腐烂率、细胞膜透性和MDA含量的影响

图6 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间腐烂率（A）、细胞膜透性（B）和MDA含量（C）的影响Fig.6 Effects of different storage temperatures on decay incidence (A),membrane permeability (B) and malondialdehyde content (C) of Xiaobai apricots

从图6A可以看出，近冰点温度贮藏的小白杏28 d后才开始腐烂，而0～1 ℃贮藏的小白杏14 d就开始腐烂。近冰点贮藏的小白杏的腐烂率显着低于0～1 ℃贮藏的腐烂率（P＜0.05）。贮藏期结束时，近冰点贮藏84 d的小白杏腐烂率为21%，0～1 ℃贮藏56 d腐烂率为42%，而4～6℃贮藏42 d的腐烂率高达50%。

细胞膜透性可以在一定程度上反映细胞受伤害和果品的衰老程度，细胞膜对维持细胞微环境和正常代谢起着重要作用[23]。由图6B可知，小白杏在采后贮藏过程中，其细胞膜透性呈现不断增加的趋势。近冰点贮藏84 d达到63%，0～1 ℃贮藏56 d就达到了62%，而4～6 ℃贮藏42 d的小白杏细胞膜透过率已经达到65%。说明近冰点贮藏能维持膜透性的稳定性，保持细胞膜的完整性。

MDA是生物膜系统脂质过氧化的产物之一，其含量表示脂质过氧化程度和膜系统伤害程度[24]。由图6C可知，随着贮藏时间的延长，小白杏中的MDA含量不断积累，呈不断上升的趋势，与其他两组相比，近冰点贮藏组均保持较低的MDA水平，说明近冰点贮藏能显着抑制小白杏贮藏期间MDA的积累（P＜0.05），延缓了衰老。

2.5 近冰点贮藏对杏中总酚、总黄酮含量和抗氧化能力的影响

图7 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间总酚（A）、总黄酮（B）含量的影响Fig.7 Effects of different storage temperatures on total phenolic (A)and total fl avonoid (B) contents of Xiaobai apricots

如图7A、B所示，在小白杏贮藏期间，总酚和总黄酮含量在贮藏期间呈现先上升后下降的趋势，在中间存在一个峰值。0～1 ℃和4～6 ℃贮藏在28 d出现峰值，而近冰点贮藏在56 d才出现总酚含量的峰值，近冰点贮藏推迟了峰值的出现；近冰点贮藏的总黄酮含量的峰值在贮藏42 d出现，比0～1 ℃贮藏组延迟了14 d，近冰点贮藏组在贮藏后期一直保持较高的总酚和总黄酮含量。

图8 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间抗氧化能力的影响Fig.8 Effects of different storage temperatures on antioxidant capacity of Xiaobai apricots

本实验采用ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、CUPRAC和FRAP 4 种抗氧化能力综合评价小白杏在贮藏期间的抗氧化能力，如图8所示，4 种抗氧化能力曲线与总酚、总黄酮含量变化趋势类似，这与Fan Xinguang等[25]的研究趋势相同。在贮藏42 d时，近冰点贮藏和0～1 ℃贮藏的ABTS自由基清除能力同时出现峰值，但近冰点贮藏组的峰值比0～1 ℃贮藏组峰值高8.2%；近冰点、0～1 ℃贮藏组的DPPH自由基清除能力峰值出现在贮藏的第28天，但近冰点贮藏组峰值比0～1 ℃贮藏组高11%；近冰点贮藏的CUPRAC峰值出现在贮藏的第42天，较0～1 ℃贮藏组推迟了14 d；近冰点贮藏组FRAP峰值出现在贮藏的第42天，比0～1 ℃贮藏组推迟28 d。在贮藏后期，近冰点贮藏的ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、CUPRAC和FRAP都比0～1 ℃贮藏组高。近冰点贮藏84 d的ABTS＋•清除能力、DPPH自由基清除能力、CUPRAC和FRAP比0～1 ℃贮藏56 d时分别高7.8%、20.0%、22.6%、7.5%。

2.6 近冰点贮藏对杏中主要有机酸含量的影响

有机酸是细胞渗透调节的基质，稳定的基质能够抵御细胞受外界病害干扰，在水果贮藏过程中起到重要的作用[26]。小白杏中苹果酸和柠檬酸是最主要的有机酸，由图9可知，小白杏在贮藏期间都呈现出不断减少的趋势，近冰点温度贮藏对苹果酸减少有明显的抑制作用，在贮藏56 d时，近冰点贮藏组小白杏中苹果酸和柠檬酸的含量分别比0～1 ℃贮藏条件组高11.6%和9.5%。

图9 不同贮藏温度对小白杏贮藏期间苹果酸（A）和柠檬酸（B）含量的影响Fig.9 Effects of different storage temperatures on malic acid (A) and citric acid (B) contents of Xiaobai apricots

3 讨 论

高雪等[5]研究发现冰点贮藏比4 ℃贮藏更有利于降低鲜切西兰花的乙烯释放速率，减少MDA的积累，保持西兰花的质地，延缓营养物质的损失，提高鲜切西兰花贮藏品质，这与本实验结果保持一致。一般来说，果蔬衰老与其腐烂率升高和硬度、可溶性固形物质量分数的降低有关[27-28]。本实验结果表明，近冰点贮藏比0～1 ℃和4～6 ℃贮藏能显着延缓小白杏衰老的进程，表现为近冰点贮藏能抑制腐烂率的增加、硬度和可溶性固形物质量分数的降低。近冰点贮藏使小白杏能够在贮藏后期保持较高的总酚和总黄酮的含量，并推迟其峰值出现的时间。评价种抗氧化能力的4 个指标（ABTS自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、CUPRAC和FRAP）的变化趋势与总酚和总黄酮含量的变化趋势一致；这可能是因为总酚、总黄酮含量和抗氧化能力呈正相关关系[29-30]。

有学者研究认为，杏是一种冷敏型水果，杏在0 ℃的低温条件下贮藏15～20 d会发生冷害，从而丧失商品价值，同时遭受冷害的杏果实极易受到病原菌的危害继而引起侵染性病害，造成杏果实大量腐烂[10-11]。但在本实验过程中，小白杏在近冰点贮藏过程中，没有发现明显的腐烂现象，这与杏果实品种有关。小白杏果实中较高可溶性固形物质量分数使生物结冰点低于其他杏品种，也使其具有更高的寒冷耐受能力。

综上所述，近冰点贮藏可以有效抑制小白杏的呼吸强度和乙烯释放速率，保持较高的主要有机酸含量，抑制贮藏后期总酚含量、总黄酮含量的下降，保持较高抗氧化能力，抑制MDA的积累和细胞膜透性的增加，降低果实腐烂率。近冰点贮藏84 d后的小白杏仍能保持较好的品质。因此，近冰点贮藏是一种有效延长小白杏贮藏期、提高贮藏品质的保鲜方法。近冰点冷藏技术作为一种安全有效、便于实施的保鲜技术，可以推广至其他具有冷耐受性的果蔬产品。将冰点技术与保鲜剂、自发气调贮藏等多种保鲜方式相结合，进行多元贮藏技术的开发将是下一步的研究方向。