溫度對水芹貯藏品質的影響與貨架期預測模型的建立

馬佳佳+劉鳳軍+牟建梅+徐瑤

摘要：溫度是影響水芹采后貯藏期的關鍵環境因子，研究水芹在不同溫度下貯藏的品質變化規律，包括呼吸強度、褐變程度、色素變化、過氧化進程，并建立水芹在4～25 ℃下褐變度變化的貨架期預測模型。結果表明，貯藏溫度對水芹品質的影響大于貯藏時間，10 ℃以下貯藏有利于水芹品質的保持，呼吸作用較弱，褐變程度較低，過氧化產物少，葉綠素的降解速度相對較慢。方差分析結果表明，貯藏溫度對水芹過氧化產物丙二醛含量和褐變度有極顯著的影響，對葉綠素含量變化的影響不顯著?；谒酆肿兌茸兓⒌呢浖芷陬A測模型：SL=[SX（]ln（B/B0）〖〗1.18×106 exp（-[SX（]3.81×104〖〗RT[SX）]）[SX）]，該模型可以大致預測在4～25 ℃之間的水芹貨架壽命，相對誤差在±15%以內。

關鍵詞：水芹；貯藏溫度；品質；貨架期；預測模型

中圖分類號： TS255.3文獻標志碼：

文章編號：1002-1302（2016）08-0376-03

水芹是多年水生宿根草本植物，含有多種氨基酸、維生素、揮發油、水芹素等活性營養成分，除具有清熱解毒、利尿除濕、抗炎降壓和降脂抗敏等多種生理功能外[1-2]，還具有改善污水水質等環保功能[3]。水芹因自身的生理與結構特性使其在采后30～50 h內出現黃化褐變，尤其是在切根之后短時間內出現褐變[4]，給產品貯藏、加工、運銷帶來了極大的困難。而且水芹組織含水量高，水分活度接近1.0，當失水6%～9%時，出現萎焉破壞其正常代謝，導致外觀品質和總量的損失，更主要的是引起水芹的生理傷害，最終影響抗病性和耐藏性[5]。因此，研究水芹的保鮮貯藏技術對改善水芹品質、延長貨架壽命具有重要的經濟和社會意義。

溫度是影響水芹貯藏壽命長短的重要因素之一，研究水芹在不同貯藏溫度下的呼吸強度、褐變度、葉綠素含量、膜脂過氧化程度來評定水芹在貯藏期的品質變化，并建立基于水芹褐變度變化的貨架期預測模型，為合理選擇水芹的保鮮方式提供指導性的建議。

1材料與方法

1.1試驗材料及試劑

新鮮水芹由江蘇省蘇州市生元水生蔬菜技術研究中心提供。丙酮，無水乙醇，95%乙醇，氫氧化鈉，草酸，TCA，均為分析純。

1.2試驗方法

將新鮮收獲的水芹去根清洗晾水，稱取100 g左右于PE密封保鮮袋中，在冰水中冷卻3 min后置于人工氣候箱中，設置不同的溫度4、10、15、20、25 ℃下貯藏，定期測定水芹的貯藏品質。

1.3指標測定

1.3.1呼吸強度采用靜置法測定。

1.3.2褐變度稱取靠近水芹根部的組織10 g左右，加入40 mL 95%乙醇榨成勻漿，在4 000 r/min下離心15 min，取上清液后再在4 000 r/min下離心15 min，在420 nm下測定D值。褐變度=40×D/m，式中：m為樣品質量，g。

1.3.3丙二醛（MDA）采取硫代巴比妥酸法，稱取5 g水芹樣品，加入10%三氯乙酸（TCA）50 mL，榨成勻漿后在4 000 r/min 下離心15 min；取上清液2 mL，加入2 mL 6 mg/mL（用10% TCA配制）硫代巴比妥酸溶液，于沸水浴上反應15 min，迅速冷卻后再在4 000 r/min下離心15 min。取上清液分別測定450、532、600 nm波長處的吸光度。

MDA濃度C（μmol/L）=6.45×（D532 nm-D600 nm）-0.56×D450 nm；MDA含量（nmol/g）=（C×提取液體積×稀釋倍數）/樣品質量。

1.3.4葉綠素含量將葉片剪碎稱取0.1 g水芹樣品，加入浸提劑（丙酮 ∶[KG-3]乙醇=1 ∶[KG-3]1）10 mL，浸提24 h后在645、663 nm 波長下檢測。葉綠素總量（mg/g）=（20.2D645 nm+802D663 nm）×V/（1 000×m），式中：V為提取液體積，mL；m為葉片鮮質量，g。

2結果與分析

2.1溫度對貯藏期間水芹呼吸強度的影響

由圖1可知，在13 d的貯藏期內，不同溫度下貯藏的水芹隨著時間延長呼吸強度呈現先下降后上升的趨勢，貯藏前期輕微的失水有利于抑制呼吸，低溫減緩水分流失速度，出現呼吸強度拐點的時間有所延長；在貯藏后期環境的不利條件（主要是切根損傷和微生物侵染）引起水芹組織呼吸加快以促進傷口愈合，且水分損失的脅迫和衰老失鮮過程的加快，兩者共同作用使水芹的呼吸作用增強。

在25 ℃下保存的水芹貯藏壽命短，8 d內腐爛嚴重，在貯藏終止時，呼吸強度達到鮮樣的1.24倍。高溫使呼吸代謝相關酶的活性增強，同時因底物充足，代謝旺盛引起的自然損耗過程加劇。相反，在低溫下呼吸代謝比較平緩，呼吸強度值相對較小。4、10 ℃下貯藏的水芹在6 d后出現呼吸強度最低值，可見水芹呼吸強度和貯藏溫度與時間存在臨界值，為實際應用提供參考，即低于10 ℃的貯藏環境在6 d內均可采取抑制水芹呼吸代謝的措施，為保鮮爭取了時間[6-7]。

2.2溫度對貯藏期間水芹褐變度的影響

由圖2可知，在水芹貯藏過程中，褐變度隨著貯藏時間增加而上升。溫度越低，褐變度越小，反之越大，低溫下延長水芹貯藏時間的褐變度較高溫下短時間貯藏的偏低，表明貯藏溫度的影響大于貯藏時間。鮮切水芹由于根部切割導致細胞內容物如氧化酶釋放出來，直接與底物如酚類物質接觸發生各種生理生化反應引起質量褐變，對褐變起主要作用的多酚氧化酶最適溫度范圍是25～30 ℃，低溫環境在一定程度上減弱了該酶的活性，產生的酶促褐變反應較弱。除了酶促褐變，水芹組織中還存在非酶褐變，在貯藏前期，溫度升高，組織中的氨基酸和還原性糖相互作用產生美拉德反應，均導致25 ℃下褐變度大于低溫[6，8-9]。

2.3溫度對貯藏期間水芹MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產物之一，不僅反映細胞膜的氧化程度，而且可使生物膜酶蛋白發生交聯失活，使得膜透性增強，功能受損。由圖3可知，貯藏期間不同溫度下的水芹MDA含量的變化呈現先下降后上升再下降的趨勢，由不同溫度下對應的貯藏期得到的MDA含量平均值從大到小依次為20 ℃>25 ℃>15 ℃>10 ℃>4 ℃。

對水芹進行鮮切之后，由于根保護作用的缺失，組織細胞膜的傷害程度突然加速，導致膜透性一下子增強，各種酶與底物的區域化分布被破壞，反映在水芹鮮樣的MDA含量較高。隨著貯藏進行，MDA含量有所降低，是因為水芹本身有抵抗不良環境的防御系統，對組織有損傷和修復的平衡機制。隨著組織呼吸代謝和衰老的進行，在貯藏至13 d時，不同溫度下貯藏的MDA含量再次達到最高值，表明組織受傷的程度大，已經不利于產品的保鮮。貯藏后期MDA含量的降低表明水芹組織已經嚴重不新鮮[6，8-9]。

2.4溫度對貯藏期間水芹葉綠素含量的影響

由圖4可知，在貯藏初期葉綠素含量均處于增加的趨勢，說明采收之后的水芹葉綠素合成沒有及時終止，而是處于穩定的上升階段。不同溫度下貯藏的水芹葉綠素含量表現出不同時間的先上升后下降的變化。

對于綠色蔬菜而言，綠色的消退意味著品質的下降。由圖4可知，低溫（4 ℃）下葉綠素降解速度慢，貯藏至13 d開始下降明顯；10 ℃貯藏的在6～13 d時下降較快；15、20 ℃貯藏時在8～13 d時下降量最多；25 ℃貯藏的在2～6 d下降急劇。根據水芹在不同溫度下降解的趨勢，低溫只能延緩葉綠素降解的速度，并不能減少葉綠素降解量，低溫貯藏的水芹在短期內食用，色素的損失可以忽略，而25 ℃下貯藏的水芹對貯藏時間的要求較高，因為葉綠素受熱分解和氧化加快，不宜長期貯藏；在10～20 ℃下，一般貯藏至6 d后葉綠素含量下降明顯，水芹的品質劣變速度凸顯。

2.5水芹在不同溫度下貯藏品質的方差分析及差異比較

由表1和表2方差分析的結果可知，貯藏溫度對水芹過氧化產物MDA含量和褐變度有極顯著影響，對葉綠素含量變化的影響不顯著。在貯藏溫度≥常溫時，與準低溫和低溫條件下MDA含量有顯著差異，溫度上升，過氧化物酶的活性增強，它的過氧化產物含量自然升高，說明低溫和常溫貯藏對MDA含量變化有明顯的溫度界限。由褐變度的平均值可知，低溫能夠明顯抑制水芹褐變的發生，低溫貯藏是抑制褐變的有效措施，有利于組織新鮮狀態和商品性狀的保持。在不同貯藏溫度下，水芹葉綠素含量的變化并不明顯。

2.6基于貯藏期水芹褐變度變化的貨架期預測模型的建立[10]

在食品保藏和加工過程中，其品質變化都遵循一級反應模式，其中一級反應動力學模型應用廣泛。公式如下：

[JZ（]B=B0×eKb×t。[JZ）][JY]（1）

式中：t為食品的貯藏時間，d；B0為食品的初始品質指標值；B為食品貯藏t d時的品質指標值；Kb為食品品質變化速率常數。

一級化學反應動力學模型可以描述水芹在貯藏過程中品質的變化，而反應速率常數Kb是溫度的函數，因此運用 Arrhenius 方程可以預測水芹在不同貯藏條件下的貨架壽命。公式如下：

3結論與討論

研究鮮切水芹在貯藏20 d內不同溫度下的品質變化規律，呼吸強度基本呈現先下降后上升的趨勢，貯藏后期樣品因環境的不利條件（切根損傷和微生物侵染）和水分損失的脅迫導致水芹呼吸增強。10 ℃以下貯藏能夠抑制呼吸代謝，明顯減緩呼吸作用進程。褐變度是隨著貯藏時間增加而上升，包含了多酚氧化酶引起的酶促褐變和美拉德反應作用的非酶褐變，使得25 ℃下貯藏的褐變度較低溫下大。水芹MDA含量的變化呈現先下降后上升再下降的趨勢，MDA含量降低是水芹對組織的損傷和修復的平衡機制發揮作用的過程，隨著組織呼吸代謝和衰老的進行，貯藏至13 d過氧化產物達到最高峰。水芹葉綠素在貯藏期呈現先穩定合成后下降的變化趨勢，低溫延緩葉綠素降解的速度，并不能減少葉綠素降解量，貯藏溫度對葉綠素含量的影響較小。

方差分析結果表明，貯藏溫度對水芹過氧化產物MDA含量和褐變度有極顯著影響，對葉綠素含量變化的影響不顯著。通過一級化學反應動力學模型和Arrhenius方程共同建立了基于水芹在不同溫度下貯藏的褐變度變化的貨架期預測模型：

高的擬合精度。通過驗證相對誤差在±15%內，該模型可以大致預測在4～25 ℃溫度之間的水芹貨架壽命。

參考文獻：

[1]莊言，張婷，韓永斌，等. 冰水預冷及貯藏溫度對水芹貯藏品質的影響[J]. 食品科學，2013，34（24）：279-284.

[2]郭肖，孔德章，曹玉洪，等. 不同產地水芹黃酮含量及 PAL 酶活性的差異研究[J]. 長江蔬菜，2014（2）：32-34.

[3]王旭明，匡晶. 水芹菜對污水凈化的研究[J]. 農業環境保護，1999，18（1）：34.

[4]李延清，張艷芬，王宇鵬，等. 溧陽白芹貯藏期間品質及生理生化特性的變化[J]. 食品科學，2007，28（11）：570-575.

[5]王煒，李鵬霞，黃開紅，等. 溧陽白芹產業發展與貯藏研究現狀[J]. 保鮮與加工，2009，9（1）：20-23.[HJ1.75mm]

[6]王繼勝，周剛，徐國友，等. 采前噴施赤霉素對溧陽白芹保鮮效果的影響[J]. 中國蔬菜，2007（增刊1）：41-43.

[7]張烜. 水芹菜的硅窗袋保鮮研究[D]. 無錫：江南大學，2006：23-33.

[8]徐國友，王繼勝，周剛，等. 不同的追肥種類對溧陽白芹產品冷藏保鮮效果的影響[J]. 上海蔬菜，2008（1）：108-109.

[9]周剛，郁志芳，王繼勝，等. 使用不同材質刀具對溧陽白芹保鮮貯藏效果的影響[J]. 上海蔬菜，2007（6）：115-116.[ZK）]

[10]佟懿，謝晶. 鮮帶魚不同貯藏溫度的貨架期預測模型[J]. 農業工程學報，2009，25（6）：301-305.