机械损伤在果蔬采前和采后都很常见，被视为外力引起的塑性变形。采前机械损伤规律较难寻找，可控性难度大，相关研究报道少见，而果蔬的机械损伤主要集中在采收以后，尤其是采后运输过程[1]。在我国，运输过程中造成的果蔬损失率高达20% 以上，而发达国家果蔬的运输损失率低于5%，尤其是美国，运输损失率仅在3% 以下[2]。新鲜水果在运输过程中遭受的机械损伤会导致组织结构受到破坏，加快新陈代谢，进而影响果实的品质。造成水果损失的损伤有时并不是立即可见，但在后续贮藏过程阶段会很明显。
草莓果肉芳香、色泽鲜艳、鲜美多汁，被誉为“水果皇后”，是一种广受欢迎并且需求量很高的水果。它不仅富含碳水化合物、膳食纤维、微量元素等营养素，还富含花青素、类黄酮等天然抗氧化剂，具有很高的营养价值[3]。所有这些化合物都是对人类健康和疾病预防十分有益[4]。然而，草莓表皮组织在运输振动中极易受机械损伤而腐烂变质，这极大地影响了其采后贮存和销售。已有一些研究者研究运输振动和包装方式对草莓品质的影响[5]，但很少有关于保鲜方式对振动损伤后草莓果实生理品质影响的研究。
低压静电场(low voltage electrostatic field，LVEF)是一种无毒无污染，无残留并且安全有效的物理保鲜方法，在灵武长枣[6]、爱媛橙[7]、杨梅[8]、红梅杏[9]等果品上有着良好的保鲜效果。本文模拟草莓的公路运输，通过测定硬度、失重率、可溶性固形物、丙二醛等相关品质指标的变化，来评估低温贮藏低压静电场对振动损伤草莓果实的保鲜效果，以期为草莓的贮运和保鲜提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
草莓，品种为“红颜”，采摘自无锡醉红颜生态草莓园。挑选无机械损伤、大小均匀、成熟度一致的草莓果实为实验材料，将其放置于泡沫箱中(外径595 mm×435 mm×90 mm，内径550 mm×390 mm×65 mm，壁厚20 mm)，立即运往实验室。
硫代巴比妥酸、无水乙醇、FeCl3、甲醇，北京伊诺凯科技有限公司；红菲咯啉、三氯乙酸，阿拉丁试剂、浓盐酸、NaOH、85%磷酸，国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
7000型液压振动系统，美国Lansmont公司；低压静电场装置，无锡博亚电子科技有限公司；DDS-11A电导率仪，天津市塞得利斯实验分析仪器制造厂；UV-1800紫外分光光度计，日本岛津国际贸易公司；PAL-BX/ACIDF5糖酸度一体机，日本ATAGO公司；GY-5B数显水果硬度计，杭州艾普仪器设备有限公司；GY53 W顶空气体分析仪，SYSTECH；HWS-12恒温水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；LC-LX-HR165A高速冷冻离心机，上海一恒科学仪器有限公司。
1.3 振动试验处理
将泡沫箱固定于振动试验台，模拟草莓运输的振动过程。设计PSD随机振动参数[5](ASTM D4169)，振动1 h来模拟10 h的公路运输。振动结束后立即测定草莓的品质和生理指标，同时将剩余草莓样品置于PET盒中，分为2组：(1)对照组(无LVEF 处理，8盒)，(2)实验组 (LVEF处理，8盒)。2组样品均贮存在同一冰箱，温度为(4±1) ℃，相对湿度为85%～95%，每天取样测定其生理指标。低压静电场处理装置如图1所示，该装置由1个发电机和2个平行的矩形铜电极组成，上下两极板间距离为11 cm，输出电压为500 V，在整个贮藏期间始终为工作状态。
图1 低压静电场处理草莓样品示意图
Fig.1 Schematic diagram of strawberry samples treated by low voltage electrostatic field
1.4 草莓品质指标测定
1.4.1 硬度的测定
草莓果实的硬度用GY-5B型数显水果硬度计测量，在草莓的赤道部位选取等距离的3个位置进行测定，每组3个平行，结果取其平均值。
1.4.2 失重率的测定
将每组中的6个草莓固定作为失重率的测量对象并在分析天平上称重，每组3个平行，定时测量每组草莓的质量，计算其失重率。
1.4.3 可溶性固形物的测定
用糖酸度一体机进行测量，称取25 g可食部分样品，放入研钵中捣碎，用纱布挤出汁液测定，记录糖酸度计上的数据为可溶性固形物含量值，每次操作均重复3次，结果取平均值。
1.4.4 呼吸强度的测定
呼吸强度的测定参照王兢业[10]的方法，并稍作修改。将已称重的草莓放入密闭容器，使用顶空气体分析仪，测量1 h内CO2的增加量。以每小时每千克草莓(鲜重)在呼吸代谢过程中释放的CO2的质量表示。
1.4.5 抗坏血酸含量的测定
抗坏血酸含量采用分光光度计法[11]进行测定。
1.4.6 丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的测定
MDA含量采用余易琳等[12]的方法进行测定。
1.4.7 细胞膜通透性的测定
细胞膜通透性采用ZHOU等[13]的方法进行测定。
1.4.8 花青素含量的测定
花青素含量按照曹建康等[14]的方法进行测定。
1.5 数据分析
所有实验重复3次，采用Excel 2019对数据进行整理，Origin 2018进行绘图，并利用IBM SPSS Statistics 26软件对数据进行统计分析，实验数据以平均值±标准差表示，数据间的差异显著性采用单因素ANOVA检验方法，P<0.05为差异显著。
2 结果与分析
2.1 低温贮藏下低压静电场对振动损伤草莓硬度和失重率的影响
硬度是反映草莓果实新鲜状态的一个重要指标。由图2-a可知，经LVEF处理的振动损伤草莓果实的硬度与对照组差异明显，2组在整个贮藏期间硬度的变化趋势表现一致，均是先上升后下降。损伤后草莓硬度上升与邓红军[1]的研究结果一致，不同的是在其研究中，UV-C处理组草莓果实的硬度低于对照组，这可能是由于不同的处理方式造成的。在整个贮藏期间，LVEF处理组草莓果实的硬度始终高于对照组，对照组在第2天达到最大值，而LVEF处理组的草莓果实的硬度在第3天达到最大值；对照组和LVEF处理组分别在第2天和第3天之后硬度的下降，可能与果实细胞壁物质的降解有关。贮藏至第5天时，LVEF处理组草莓果实的硬度比对照组高20%。结果表明，LVEF处理可以有效维持振后草莓果实的质地属性，延缓其衰老。
果实采后失水直接影响果实的新鲜度。如图2-b所示，对照组和LVEF处理组草莓果实的失重率在其贮藏期间变化趋势一致，均逐渐增大，对照组的质量损失速率明显快于LVEF处理组(P<0.05)。在第1天时，对照组的失重率比LVEF处理组的失重率高102%，贮藏至第5天时，对照组的失重率是LVEF处理组的1.21倍。振动引起的细胞内损伤是造成水分流失的主要原因，从而加速了果实的枯萎[15]。实验表明，LVEF处理能有效减少振动损伤草莓果实水分的流失，抑制其失重率的增加。
a-硬度;b-失重率
图2 低压静电场处理对振动损伤草莓硬度和失重率的影响
Fig.2 Effect of low voltage electrostatic field treatment on firmness and weight loss of strawberry damaged by vibration
注：图中不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)
2.2 低温贮藏下低压静电场对振动损伤草莓呼吸强度和可溶性固形物的影响
如图3-a所示，振动损伤草莓在贮藏期间的呼吸强度先下降后上升。在贮藏0～2 d，对照组和LVEF处理组损伤草莓的呼吸强度有所下降，这可能是由于草莓经过振动处于高度活跃的生理状态，此时呼吸强度较高；振动后，损伤草莓置于低温和静电场环境，草莓的新陈代谢变慢，所以贮藏前期损伤草莓的呼吸强度降低。之后，随着贮藏时间的延长，损伤草莓的呼吸强度开始上升。在整个贮藏期间，LVEF处理的损伤草莓的呼吸强度始终低于对照组。结果表明，LVEF处理可显著抑制损伤草莓的呼吸强度，从而减轻损伤对草莓造成的不利影响。
图3-b显示了对照组和处理组的草莓可溶性固形物含量的变化。在贮藏期间，对照组草莓的可溶性固形物的含量持续下降；而LVEF处理组在贮藏前2 d可溶性固形物含量有所上升，之后开始下降。贮藏至第5天时，对照组和LVEF处理组的可溶性固形物含量分别为8.87%和10.30%。可溶性固形物含量与果实中糖和有机酸的含量直接相关，其含量的下降主要是由于果实的新陈代谢和呼吸消耗。在整个贮藏期间，LVEF处理组草莓的可溶性固形含量始终高于对照组(P<0.05)，这与DURAN等[16]的研究结果一致，说明LVEF处理能有效延缓草莓可溶性固形物的下降，保持草莓风味。
a-呼吸强度;b-可溶性固形物
图3 低压静电场处理对振动损伤草莓呼吸强度和 可溶性固形物的影响
Fig.3 Effect of low voltage electrostatic field treatment on respiratory intensity and total soluble solids of strawberry damaged by vibration
2.3 低温贮藏下低压静电场对振动损伤草莓细胞膜完整性的影响
MDA是胁迫下植物器官膜脂过氧化的主要产物之一，其含量通常用来判断细胞膜脂过氧化的程度。MDA含量越高，细胞损伤越严重[17]。如图4-a所示，总体来说，振动损伤草莓的MDA含量在贮藏期间持续上升，但LVEF处理组草莓果实的MDA含量在0～1 d有着轻微下降。在整个贮藏期间，LVEF处理草莓的MDA含量始终低于对照组(P<0.05)。贮藏5 d 后，对照组和LVEF处理组的草莓的MDA含量分别为10.31 mol/kg和8.51 mol/kg，对照组MDA含量较初始值的增加量是LVEF处理组的1.97倍。研究结果与SHU等[18]的发现一致，LVEF处理减轻了草莓因机械损伤导致的细胞膜脂氧化，对延缓草莓采后衰老有积极作用。
相对电导率是细胞膜结构完整性的重要表征之一, 电导率的大小能够表示出果实细胞膜的通透性。由图4-b可知，振动损伤草莓的相对电导率在贮藏期间的变化趋势与MDA含量的变化一致，经LVEF处理的草莓的相对电导率显著低于对照组(P<0.05)。贮藏结束时，对照组草莓的相对电导率比LVEF处理组高41%。草莓采后贮藏期间细胞膜的通透性变大，会使得底物与酶接触加重，从而降低细胞结构的完整性，最终导致果实软化甚至细胞死亡[19]。试验表明，LVEF处理能显著抑制草莓细胞膜通透性的升高，对保护草莓细胞膜结构完整性具有积极作用。
a-MDA含量;b-相对电导率
图4 低压静电场处理对振动损伤草莓MDA含量和 相对电导率的影响
Fig.4 Effect of low voltage electrostatic field treatment on MDA content and relative conductivity of strawberry damaged by vibration
2.4 低温贮藏下低压静电场对振动损伤草莓花青素和抗坏血酸含量的影响
草莓中含有丰富的抗坏血酸，不仅是人体所需的营养物质，还具有极强的还原性，在消除活性氧过程中起着重要作用。如图5-a所示，振动损伤草莓果实的抗坏血酸含量在贮藏期间先上升后下降。对照组草莓的抗坏血酸损失速率明显快于LVEF处理组(P<0.05)，分别从初始的0.69 g/kg降至0.59 g/kg和0.66 g/kg。在整个贮藏期间，LVEF处理组的草莓的抗坏血酸含量始终高于对照组，LVEF处理显著提高了草莓果实抗坏血酸的保有率，抑制了抗坏血酸的还原。
花青素是草莓果实中重要的抗氧化剂，有利于抵御活性氧对植物组织的伤害，同时也是草莓果实呈鲜红色的主要原因[18]。如图5-b所示，随着贮藏时间的延长，草莓中花青素的含量不断增加。LVEF处理的草莓在贮藏前2 d花青素含量高于对照，这可能是由于LVEF处理促进了花青素的积累，提高了损伤草莓的抗氧化能力；而在贮藏后期，LVEF处理的损伤草莓的花青素含量低于对照组，这可能由于此时对照组的损伤草莓处于更高的成熟度[20]。花青素含量过高，这意味着它们可能会变黑，失去光泽的红色。
a-抗坏血酸含量;b-花青素含量
图5 低压静电场处理对振动损伤草莓抗坏血酸和 花青素含量的影响
Fig.5 Effect of low voltage electrostatic field treatment on ascorbic acid and anthocyanin content of strawberry damaged by vibration
3 讨论与结论
振动是运输过程中水果损坏的主要原因。草莓在运输过程中极易受机械损伤，由此造成的损伤有时并不立即可见。与表面损伤损伤不同，内部损伤主要是看不见的伤口，会导致受害果实在贮藏期间迅速发生劣变，特别是硬度、外观、质量和糖酸的变化[21]。在本研究中，遭受振动损伤的草莓果实表现出质量恶化，LVEF处理则能更好地保持了草莓的硬度，降低了草莓果实的质量损失，提高了可溶性固形物的保有率，并且有效抑制了损伤草莓的呼吸强度。呼吸会消耗大量的有机物，呼吸强度是反映果实贮藏性能的重要指标[22]。张浩宇等[6]认为，LVEF处理对呼吸强度的抑制与呼吸链中的电子传递有关，并且推断LVEF处理通过减弱电子传递的速率来降低果实的呼吸强度。
损伤的物理证据是细胞破裂，当果实受到压力时，单个细胞会变形，导致细胞壁延伸并最终破裂。细胞破裂会刺激大量的活性氧的产生，导致显著水平的膜脂过氧化[23]。MDA是膜损伤的主要指标，反映了细胞膜的损伤程度。损伤加速了草莓果实的膜脂过氧化水平，LVEF处理抑制了损伤草莓MDA含量的积累，有助于保护草莓果实的细胞膜功能，最终保持了草莓果实的品质。
综上所述，LVEF处理可以有效减轻机械损伤对草莓果实产生的不利影响，通过保持细胞膜结构的完整，从而使损伤草莓表现出优于对照组的品质特性。LVEF对果实细胞结构完整性的保护，可能是与磷脂酶D、脂肪酶和脂氧合酶的活性有关，具体的调节机制还需要更进一步研究。
[1] 邓红军. 短波紫外线和热处理对采后草莓损伤生理和品质的调控作用[D].杭州：浙江大学, 2014.
DENG H J.The regulatory effect of UV-C and heat treatment on the wound physiology and quality in postharvest strawberry fruit[D].Hangzhou:Zhejiang University, 2014.
[2] 田津津, 李立民, 张哲, 等.公路运输过程中机械振动对草莓贮藏品质的影响[J].制冷学报, 2016, 37(4):87-94.
TIAN J J, LI L M, ZHANG Z, et al.Effects of mechanical vibration on the storage quality of strawberry during road transportation[J].Journal of Refrigeration, 2016, 37(4):87-94.
[3] AFRIN S, GASPARRINI M, FORBES-HERNANDEZ T Y, et al.Promising health benefits of the strawberry:A focus on clinical studies[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(22):4 435-4 449.
[4] LIU C H, ZHENG H H, SHENG K L, et al.Effects of melatonin treatment on the postharvest quality of strawberry fruit[J].Postharvest Biology and Technology, 2018, 139:47-55.
[5] 张壹钦, 郜海燕, 韩延超, 等.振动胁迫下PVA基微孔减振包装对草莓品质的影响[J].中国食品学报, 2019, 19(11):215-222.
ZHANG Y Q, GAO H Y, HAN Y C, et al.Effect of PVA-based microporous vibration-damping packaging on strawberry quality under vibration stress[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2019, 19(11):215-222.
[6] 张浩宇, 刘慧燕, 杨亚丽, 等.低压静电场对灵武长枣低温贮藏品质及呼吸强度的影响[J].食品工业, 2021, 42(1):211-215.
ZHANG H Y, LIU H Y, YANG Y L, et al.Effect of low voltage electrostatic field on low temperature storage quality and respiratory intensity of zizphus jujuba mill cv.Lingwu Changzao[J].The Food Industry, 2021, 42(1):211-215.
[7] 何定芬, 谢超, 史恬恬, 等.低压静电场处理对爱媛橙常温贮藏品质的影响[J].浙江海洋大学学报(自然科学版), 2020, 39 (6):532-537.
HE D F, XIE C, SHI T T, et al.Effects of low voltage electrostatic field treatment on Eyuan orange storage quality during normal temperature storage[J].Journal of Zhejiang Ocean University (Natural Science), 2020, 39(6):532-537.
[8] 李海波, 谢超, 梁瑞萍, 等.基于低压静电场技术(LVEF)协同低温对舟山杨梅保鲜过程中品质的影响[J].食品工业科技, 2020, 41(7):265-270.
LI H B, XIE C, LIANG R P, et al.Effect of low voltage electrostatic field combined with low temperature on quality of Zhoushan bayberry during fresh-keeping[J].Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(7):265-270.
[9] 杨亚丽, 刘慧燕, 杨文丽, 等.保鲜剂结合低压静电场处理对红梅杏贮藏品质的影响及其相关性分析[J].食品与机械, 2020, 36(4):120-125;206.
YANG Y L, LIU H Y, YANG W L, et al.Effects of preservatives combined with low-voltage electrostatic field on the storage quality of Prunus armeniaca L.and the analysis of its relative correlation[J].Food and Machinery, 2020, 36(4):120-125;206.
[10] 王兢业. 1-MCP与壳聚糖/纳米SiO2复合涂膜处理对草莓冷藏品质和生理代谢影响[D].扬州:扬州大学, 2019.
WANG J Y.Effects of 1-MCP and chitosan/nano-SiO2composite coating on cold storage quality and physiological metabolism of strawberry[D].Yangzhou:Yangzhou University, 2019.
[11] 罗冬兰, 曹森, 马超, 等.生物保鲜纸处理对百香果采后贮藏品质的影响[J].食品与发酵工业, 2022, 48(16):156-162.
LUO D L, CAO S, MA C, et al.Effects of biological preservative paper treatment on the storage quality of passion fruit[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(16):156-162.
[12] 余易琳, 徐丹, 任丹, 等.纳米纤维素/壳聚糖复合涂膜在红桔保鲜中的应用[J].食品与发酵工业, 2020, 46(2):135-141.
YU Y L, XU D, REN D, et al.Effects of nanocrystal cellulose /chitosan composite coatings on red tangerine preservation[J].Food and Fermentation Industries, 2020, 46(2):135-141.
[13] ZHOU R, LI Y F, YAN L P, et al.Effect of edible coatings on enzymes, cell-membrane integrity, and cell-wall constituents in relation to brittleness and firmness of Huanghua pears (Pyrus pyrifolia Nakai, cv.Huanghua) during storage[J].Food Chemistry, 2011, 124(2):569-575.
[14] 曹建康, 姜微波, 赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版社, 2007.
CAO J K, JIANG W B, ZHAO Y M.Physiological and Biochemical Experiment Guidance of Postharvest Fruits and Vegetables [M].Beijing:China Light Industry Press, 2007.
[15] WEI X P, XIE D D, MAO L C, et al.Excess water loss induced by simulated transport vibration in postharvest kiwifruit[J].Scientia Horticulturae, 2019, 250:113-120.
[16] DURAN M, ADAY M S, ZORBA N N D, et al.Potential of antimicrobial active packaging ‘containing natamycin, nisin, pomegranate and grape seed extract in chitosan coating’ to extend shelf life of fresh strawberry[J].Food and Bioproducts Processing Transactions of the Institution of Chemical Engineers Part C, 2016,98:354-363.
[17] LIN Y F, CHEN M Y, LIN H T, et al.Phomopsis longanae-induced pericarp browning and disease development of longan fruit can be alleviated or aggravated by regulation of ATP-mediated membrane lipid metabolism[J].Food Chemistry, 2018, 269(15):644-651.
[18] SHU P, MIN D D, AI W, et al.L-arginine treatment attenuates postharvest decay and maintains quality of strawberry fruit by promoting nitric oxide synthase pathway[J].Postharvest Biology and Technology,2020, 168:111253.
[19] 王静宇, 赵薇, 马孟雨, 等.草莓采后生理变化及其保鲜技术研究进展[J].安徽农业科学, 2021, 49(6):39-42.
WANG J Y, ZHAO W, MA M Y, et al.Advances in pos-tharvest physiological changes and preservation techniques of strawberry[J].Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2021, 49(6):39-42.
[20] MOUSAVI S R, RAHMATI-JONEIDABAD M, NOSHAD M.Effect of chia seed mucilage/bacterial cellulose edible coating on bioactive compounds and antioxidant activity of strawberries during cold storage[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 190:618-623.
[21] GU S T, XU D Y, ZHOU F H, et al.Repairing ability and mechanism of methyl jasmonate and salicylic acid on mechanically damaged sweet cherries[J].Scientia Horticulturae,2022, 292: 110567.
[22] 杨涛, 郜海燕, 张润光, 等.加压氮气对草莓采后生理及贮藏品质的影响[J].农业工程学报, 2020, 36(15):282-290.
YANG T, GAO H Y, ZHANG R G, et al.Effects of pressurized nitrogen on strawberry postharvest physiology and storage quality[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2020, 36(15):282-290.
[23] FERREIRA M D, SARGENT S A, BRECHT J K, et al.Strawberry fruit resistance to simulated handling[J].Scientia Agricola, 2008, 65(5):490-495.