辣椒(Capsicum annuum L.)是一种茄科植物的果实,因富含辣椒素而具有独特的辛辣味,其营养物质丰富,尤其是维生素C含量在蔬菜中稳居首位。辣椒凭借其辛辣风味和营养价值,深受消费者喜爱,成为菜肴中不可或缺的一部分。小米辣(Capsicum frutescens L.),又称为“小米椒”,是辣椒的一种,广泛用于中国及东南亚地区的菜肴中[1]。小米辣外形小巧,成熟时多呈红色,口感辛辣浓烈,常用于调味、增香或制作腌制品。然而,采后小米辣在贮存过程中容易受温度、湿度等环境因素的影响,受病原菌污染而腐烂,进而导致品质劣变和营养成分的损失,显著降低其市场价值和食用品质[2]。
目前,国内辣椒采后保鲜主要采用低温贮藏、气调包装和辐照处理等常规技术,但针对小米辣这一特色品种的专用保鲜技术研究相对匮乏。现有研究采用1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)结合主动气调技术,可有效延缓鲜切小米辣品质劣变并显著延长货架期[3],而对完整果实采后品质维持的系统性研究尚显不足。相比之下,国际上在辣椒保鲜领域已取得显著进展,能够通过臭氧水雾化处理[4]以及可食用涂层技术[5],实现了红辣椒的稳定保鲜效果。然而,这些传统保鲜方法仍存在明显局限性:化学药剂潜在残留风险、设备投入成本较高以及技术稳定性不足等问题,使其难以兼顾采后减损与绿色安全的双重需求。
近年来,电解水技术作为一种新型的保鲜技术,因其绿色经济、高效广谱、安全无污染且能维持食品感官与营养品质等优势,逐渐成为研究和业界的关注焦点。微酸性电解水(slightly acidic electrolyzed water,SAEW)是通过电解含氯水溶液生成的低酸度、高氧化还原电位的水溶液,已被证实在食品保鲜中具有显著的杀菌抑菌、抑制酶促褐变、抗氧化、加速微生物灭活和延缓衰老等多重功效[6]。目前研究表明,SAEW对香葱[7]、糯玉米[8]、海鲈鱼[9]、龙眼[10]等生鲜食品均展现出良好的保鲜效果,既能有效抑制微生物生长,又能维持其营养成分和口感品质,但针对小米辣等辛辣果蔬采后品质劣变的系统研究尚属空白。因此,将SAEW引入小米辣采后处理,为构建绿色、高效、低损耗的小米辣保鲜体系提供新思路。
本研究旨在探讨SAEW对小米辣贮藏品质及保鲜效果的影响。通过对比不同SAEW质量浓度处理组和对照组小米辣在贮藏过程中的菌落总数、外观品质、营养成分及防御相关酶活性的变化规律,明确SAEW对小米辣保鲜的关键作用因素。研究结果不仅能够为小米辣的采后保鲜提供安全有效的技术手段,还从理论层面揭示SAEW的保鲜作用机理,为其在食品保鲜领域的广泛应用提供理论依据和实践参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
小米辣采购于江苏省南京市江宁区众彩物流果品批发市场,采购后立刻运送到江苏省农业科学院农业设施与装备研究所,挑选形态大小均一、成熟度一致、无明显机械损伤和病虫害的样品为实验材料。
氢氧化钠、硫酸、无水乙醇、磷酸氢二钠、磷酸,国药集团化学试剂有限公司;酚酞、L-抗坏血酸、冰乙酸、福林酚、碳酸钠、愈创木酚、甲硫氨酸、氮蓝四唑、乙酸钠、昆布多糖,上海麦克林生化科技有限公司;过氧化氢,南京化学试剂股份有限公司;EDTA-Na2、核黄素,西陇化工股份有限公司;偏磷酸、钼酸铵,源叶生物科技有限公司;以上试剂皆为分析纯。
1.2 仪器与设备
“赐绿得”CLD-35L-Ⅲ次氯酸水生成器,南京氯盾科技有限公司;ZXMP-A1430恒温恒湿箱,上海智城分析仪器制造有限公司;多参数分析仪,上海仪电科学仪器有限公司;CR-400全自动色差仪,日本Konica Minolta公司;Tissuelyser-64多样品快速研磨仪,上海净信实业发展有限公司;HH-420数显恒温水浴锅,上海析牛莱伯仪器有限公司;H3-16KR台式高速冷冻离心机,湖南可成仪器设备有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;PAL-1便携式数显折光仪,日本ATAGO(爱拓)公司;TMS-PRO质构仪,美国FTC公司;PEN3电子鼻,德国AIRSENSE公司。
1.3 实验方法
1.3.1 SAEW的制备
采用微酸性次氯酸水生成器,以NaCl溶液和自来水为原料制备SAEW。使用pH计测定其pH值,同时通过标准碘量法测定其有效氯浓度,测定结果显示,SAEW的pH值为6.19,有效氯质量浓度为453 mg/L。实验中所需要的样品质量浓度以453 mg/L的SAEW为母液加入自来水进行稀释。
1.3.2 不同质量浓度SAEW处理
挑选符合实验要求的小米辣样品随机分成5组,每组3个平行。将各组小米辣分别浸泡在质量浓度为0(CK)、25、50、75、100 mg/L的微酸性电解水中,浸泡时间15 min。浸泡后取出,自然风干表面水分,装入普通超市连卷袋(PE材质、厚度9.375×10-8 m、规格20 cm×25 cm),每袋放置40根(约180 g),置于温度为22 ℃,湿度为90%～95%的恒温恒湿箱中,贮藏周期设定为8 d。贮藏期间,每隔2 d从各组中随机选择3袋小米辣,测定菌落总数、腐烂指数、色泽、硬度、失重率、可挥发性气体成分和可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量,随后将剩余小米辣用液氮冷冻用于其他相关指标的测定。
1.3.3 指标测定
1.3.3.1 菌落总数的测定
菌落总数参照GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定。
1.3.3.2 腐烂指数的测定
参照胡静静[11]的方法稍作修改,将小米辣划分为以下等级,0级:正常好果,无腐烂现象;1级:腐烂面积占果实面积0%～10%;2级:腐烂面积占果实面积10%～30%;3级:腐烂面积占果实面积30%～50%;4级:腐烂面积占果实面积50%～100%。
1.3.3.3 色泽的测定
使用色差仪测定样品的色泽参数(L*、a*值),测量前用标准白板校正仪器。测定时随机选取小米辣表面2个部位,每次选取5根小米辣,取平均值,以评估颜色变化。
1.3.3.4 硬度的测定
参考王雨行[12]的方法稍作修改,将小米辣切成约1 cm长的环状。使用质构仪(具体参数设定如下:力量感元100 N,形变量60%,测试速度为60 mm/min,触发力为0.15 N,取最大测定值,单位为N)进行硬度测定,每次选取10根小米辣,记录数值。
1.3.3.5 失重率的测定
使用电子天平分别称量初始重量和取样时的重量计算失重率。
1.3.3.6 可挥发性气体成分的测定
准确称取5 g小米辣置于锥形瓶中,用保鲜膜封口,于55 ℃温度下孵育1 h,随后使用电子鼻进行测定[13]。取45～55 s处1～3个稳定信号作为分析时间点。
1.3.3.7 TSS含量的测定
将试样放入研钵中磨碎后压出汁液,加蒸馏水稀释,用便携式手持折光仪测定。
1.3.3.8 可滴定酸(titratable acid,TA)的测定
采用NaOH滴定法[14],空白实验用蒸馏水代替上清液。
1.3.3.9 抗坏血酸含量的测定
采用钼蓝比色法稍作修改[15],反应体系为0.5 mL偏磷酸-乙酸溶液、1 mL体积分数5%的硫酸溶液和2 mL钼酸铵。
1.3.3.10 总酚含量的测定
取样品0.5 g,加入体积分数80%的乙醇匀浆,4 ℃条件下10 000 r/min离心15 min。取上清液加入少量蒸馏水和0.5 mL Folin试剂,25 ℃反应3 min后加入1 mL饱和Na2CO3溶液,继续反应1 h,于760 nm测定吸光值。
1.3.3.11 过氧化物酶(peroxidase,POD)活性的测定
根据YINGSANGA等[16]的方法测定,取样品0.5 g加入0.1 mol/L PBS匀浆,10 000 r/min离心15 min后取上清液用于测定。反应体系为2 mL 0.05 mol/L的愈创木酚、1 mL体积分数0.2% 的H2O2溶液。
1.3.3.12 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性的测定
取1.3.3.11节所述上清液,加入蒸馏水稀释,然后分别向管中加入0.3 mL甲硫氨酸、0.3 mL氮蓝四唑、0.3 mL核黄素和0.3 mL EDTA-Na2。将试管置于4 000 lx光强下反应30 min,于560 nm波长处测定各管的吸光度。
1.3.3.13 苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)活性的测定
参考曹建康等[17]的方法加以优化进行测定,称取1 g样品,加入2 mL提取缓冲液[含40 g/L聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone,PVP)、2 mmol/L EDTA和5 mmol/L β-巯基乙醇]离心后收集上清液。取2支试管,分别加入0.5 mL酶液和经煮沸10 min的失活酶液,37 ℃保温60 min后于290 nm波长处测定吸光值。
1.3.3.14 几丁质酶(chitinase,CHI)与β-1,3-葡聚糖酶(β-1, 3-glucanase,GLU)活性的测定
CHI活性采用Sloarbio几丁质酶活性检测试剂盒进行测定,GLU活性按照宋茜[2]的方法进行测定,以每秒钟分解昆布多糖产生10-9 mol葡萄糖为一个酶活单位U,结果以U/g表示。
1.4 数据处理与分析
以上指标均重复测定3次,数据采用“平均值±标准差”表示,使用SPSS 24软件进行显著性分析(P<0.05为差异显著),并用Origin 21.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 不同质量浓度SAEW处理对小米辣外观品质的影响
外观品质是反映小米辣新鲜程度的直观指标[18]。如图1所示,不同质量浓度SAEW处理的小米辣在贮藏期间呈现出显著的外观品质差异:在贮藏前期(0～2 d),各处理组与对照组差异不显著,果实整体保持新鲜饱满;从贮藏第4天起,对照组和低质量浓度(25、50 mg/L)处理组中有部分小米辣果实表面开始出现黑斑,果柄处产生少许白色菌丝;高质量浓度组(100 mg/L)果柄处也开始出现白色霉菌生长。随着贮藏时间的延长,情况逐渐加剧,部分果实开始出现内部软烂,表面颜色变淡并伴随有异味,果柄也出现脱落。75 mg/L的SAEW处理较好地维持了小米辣的感官品质:在整个贮藏周期内,果实饱满,果皮光滑,软化或腐烂较少,个别果实的果柄出现褐变,但面积较少,整体上保持较完好,可见75 mg/L的SAEW处理组能够有效延缓小米辣的品质劣变,延长其贮藏期。
图1 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣外观品质的影响
Fig.1 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the appearance quality of chili peppers during postharvest storage
2.2 不同质量浓度SAEW处理对小米辣菌落总数的影响
菌落总数作为衡量果蔬安全性及货架期的重要指标,直观反映了微生物的生长繁殖状况。不同质量浓度SAEW处理的小米辣在贮藏期间菌落总数的变化情况如图2所示。所有处理组的菌落总数随贮藏时间持续增长。75 mg/L SAEW与对照组相比显著抑制小米辣菌落总数增长,其菌落总数始终最低,100 mg/L处理组的抑菌效果仅次于75 mg/L,说明中高质量浓度(75 mg/L)的抑菌效果更优,过高质量浓度(100 mg/L)的增效有限。而25～50 mg/L处理组抑制作用不显著,且25、50 mg/L处理组间无显著差异,表明低质量浓度SAEW的抑菌作用相近。
图2 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣菌落总数的影响
Fig.2 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the total number of bacterial colonies of chili peppers during postharvest storage
注:图中不同小写字母表示同一贮藏时间各处理组样品的差异显著性(P<0.05)(下同)。
2.3 不同质量浓度SAEW处理对小米辣腐烂指数的影响
腐烂指数是评估果蔬贮藏期品质劣变程度的核心指标。不同质量浓度SAEW处理对小米辣果柄和果实腐烂指数的影响分别见图3-A和图3-B:果柄在贮藏2～4 d腐烂较少,第6天腐烂指数显著升高,至贮藏结束时CK的腐烂指数达到83.13%,75 mg/L处理组显著低于对照组,其他处理组则与对照组无显著差异。而果实在贮藏前6 d变化较小,第8天时腐烂指数显著上升。贮藏结束时,低质量浓度处理组及100 mg/L处理组的腐烂指数与CK无显著差异,均显著高于75 mg/L处理组。综合表明,75 mg/L SAEW能最有效延缓果柄和果实的腐烂进程。
A-果柄;B-果实
图3 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣腐烂指数的影响
Fig.3 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the decay index of chili peppers during postharvest storage
2.4 不同质量浓度SAEW处理对小米辣色泽的影响
色泽作为衡量果蔬商品价值的关键指标,直接影响消费者购买意愿。小米辣的亮度值(L*)与红度值(a*)越高,越容易被判定为优质产品[19]。不同质量浓度SAEW处理对小米辣贮藏期间色泽(L*、a*值)的影响如图4-A和图4-B所示。各组小米辣的L*值均随贮藏时间延长有不同程度降低,但不同处理组之间没有显著差异(0～6 d)。贮藏结束时,4个SAEW处理组无显著差异,其中75 mg/L处理组数值最大,为40.34,显著高于对照组。可见,75 mg/L处理组能较好地维持小米辣的亮度。小米辣的a*值随贮藏时间延长呈现逐渐降低的趋势,但贮藏前6 d不同处理组间没有显著差异。第8天时,75 mg/L处理组显著高于对照组、50、100 mg/L处理组,但与25 mg/L处理组水平相当。
A-L*值;B-a*值
图4 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣色泽的影响
Fig.4 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the color of chili peppers during postharvest storage
2.5 不同质量浓度SAEW处理对小米辣硬度的影响
果实硬度是评判果实采后品质与商品价值的重要指标之一,直接反映其组织细胞结构完整性和贮藏稳定性。如图5所示,在硬度变化方面,各处理组均呈现逐渐下降趋势。贮藏前期(0～4 d),所有处理组的硬度保持稳定,组间无显著差异。贮藏后期(6～8 d),各处理组果实硬度持续下降。第6天时,75 mg/L处理组硬度显著高于CK组和50 mg/L处理组。贮藏结束时,75 mg/L处理组硬度保持最高(24.27 N),显著高于CK组(21.09 N)及其他处理组(25 mg/L:22.32 N;50 mg/L:21.23 N;100 mg/L:23.34 N)。
图5 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣硬度的影响
Fig.5 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the firmness of chili peppers during postharvest storage
2.6 不同质量浓度SAEW处理对小米辣失重率的影响
失重率能够反映果蔬采后水分保持能力,直接反映其贮藏过程中的生理活性与品质稳定性[20]。不同质量浓度SAEW对小米辣失重率的影响如图6所示。随着贮藏时间的延长,小米辣的失重率逐渐升高。第8天时,CK、25、50 mg/L处理组失重率分别为2.86%、2.83%、3.1%,3组无显著差异,表明低质量浓度SAEW对水分损失的抑制效果有限。75 mg/L处理组表现出最优效果(2.17%),100 mg/L处理组(2.49%)次之。
图6 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣失重率的影响
Fig.6 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the weight loss rate of chili peppers during postharvest storage
2.7 不同质量浓度SAEW处理对小米辣可挥发性气体成分的影响
可挥发性气体成分是衡量果蔬风味品质的关键指标,其种类和含量变化直接反映果实贮藏期的生理状态和品质衰变程度。本研究通过电子鼻检测贮藏结束时小米辣果实的挥发性物质,并用主成分分析(principal component analysis,PCA)对数据进行降维处理,所有检测指标可综合转化为2个主成分(PC1和PC2),如图7-A所示,其累积方差贡献率达96.3%(PC1:84%;PC2:12.3%)。由图7-B可知,75 mg/L处理组的样点与0 d的样点距离最近,其他处理组则与0 d距离较远。这表明贮藏结束时75 mg/L处理组能较好地保持果实的风味,而其他处理组的小米辣辛辣气味丧失严重,并产生异味,主要表现为大量硫化物和氮氧化合物的增加(特别是CK和100 mg/L处理组)。PCA结果直观表明,用75 mg/L SAEW处理小米辣能更好地保持果实的风味物质。
A-载荷图;B-得分图
图7 PCA因子载荷图和得分图
Fig.7 PCA factor loading plot and score plot
2.8 不同质量浓度SAEW处理对小米辣TSS和TA含量的影响
在果蔬贮藏过程中,TSS和TA含量是反映果蔬内部品质变化的关键指标。其中,TSS作为果实采后呼吸代谢的底物,通常随着贮藏时间的延长而减少。TA则参与果实风味调节与生理代谢,其含量变化直接影响果实口感与保鲜期。图8-A数据显示,各处理组TSS含量均呈现下降趋势,除第2天和第8天外,75 mg/L处理组均显著高于对照组。特别是第4天时,75 mg/L处理组的TSS含量较对照组提高34.21%,其他3个处理组与对照组之间则无显著差异。
A-TSS;B-TA
图8 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣TSS和TA含量的影响
Fig.8 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on TSS and TA content of chili peppers during postharvest storage
如图8-B所示,贮藏期间各处理组小米辣TA含量均逐渐下降。贮藏开始时,小米辣果实TA含量为0.44%。贮藏至第8天,75 mg/L处理组的TA含量下降最少,为0.35%,显著高于对照组以及25、50、100 mg/L处理组,并且该4组之间无显著差异。
2.9 不同质量浓度SAEW处理对小米辣抗坏血酸和总酚含量的影响
小米辣富含抗坏血酸、总酚等功能性成分,不仅具有抗氧化性,还在增强免疫力等方面发挥重要作用。抗坏血酸是一种强抗氧化剂,在贮藏过程中常因氧化作用而降解;总酚则是果蔬抗氧化系统的关键组分,其含量与果实的抗氧化能力直接相关。
在抗坏血酸含量变化方面,各处理组均呈现随贮藏时间延长缓慢下降的趋势(图9-A)。贮藏前期(0～4 d),各处理组之间没有明显差异。第6天,75 mg/L SAEW处理组的抗坏血酸含量显著高于对照组,4个处理组之间则无显著差异。第8天时,75 mg/L SAEW处理组的抗坏血酸含量为78.35 mg/100 g,显著高于对照组,是对照组CK的1.04倍。25 mg/L处理组抗坏血酸含量为75.95 mg/100 g,仅次于75 mg/L处理组,但与对照组之间无显著差异。
A-抗坏血酸;B-总酚
图9 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣抗坏血酸和总酚含量的影响
Fig.9 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the ascorbic acid and total phenol contents of millet chili peppers during postharvest storage
总酚含量呈现出先上升后下降的趋势(图9-B),其中0～4 d时各处理组之间无明显差异。第6天时,75 mg/L SAEW处理组的总酚含量为1.80 mg/g,显著高于对照组及其他处理组;其中25、50、100 mg/L处理组的总酚含量相当,3组间差异不显著。贮藏结束时,50 mg/L处理组含量最低,且显著低于对照组、75、100 mg/L处理组。
2.10 不同质量浓度SAEW处理对小米辣抗病相关防御酶活性的影响
小米辣易发生腐烂变质使果实表面细胞损伤,进而破坏细胞内部的膜结构,导致过氧化物不断积累。POD作为一种抗氧化酶,可以清除活性氧。由图10-A可知,小米辣POD活性随贮藏时间的延长持续升高,且各处理组均在第8天达到峰值。其中75 mg/L处理组最高,为218.5 U/g,显著高于对照组;100 mg/L处理组最低,为192 U/g,与对照组无显著差异。
A-POD;B-SOD;C-PAL;D-CHI;E-GLU
图10 不同质量浓度SAEW处理对贮藏期间小米辣POD、SOD、PAL、CHI以及GLU活性的影响
Fig.10 Effect of different mass concentrations of SAEW treatments on the enzymatic activities of POD, SOD, PAL, CHI, and GLU of chili peppers during postharvest storage
SOD广泛存在于需氧代谢细胞中,可清除
从而防止膜脂过氧化,减轻细胞膜伤害。图10-B显示了不同质量浓度SAEW处理对小米辣SOD活性的影响:随贮藏时间延长呈现先上升后下降的趋势。在整个贮藏期间,75 mg/L处理组的SOD活性始终显著高于对照组,其中第6天和第8天表现最优。贮藏结束时,75 mg/L处理组的SOD活性为207.9 U/g,显著高于其他3组处理,但该3组处理之间无显著差异。
由图10-C可知,各组小米辣的PAL活性在贮藏0～4 d内基本保持稳定,到第6天急剧上升至峰值后开始下降。贮藏第2天时,75 mg/L 处理组的PAL活性显著高于其他所有处理组,而其他处理组之间无显著差异;贮藏第8天时,CK、25、100 mg/L 3组处理的PAL活性无显著差异,其中50 mg/L处理组显著低于CK,但与另外2组无明显差异;75 mg/L处理组则显著高于其他3组。以上结果表明,微酸性电解水处理对PAL活性的影响呈现显著的浓度依赖性,低质量浓度(25～50 mg/L)未能有效触发防御响应;高质量浓度(100 mg/L)可能引发过度氧化损伤,抑制酶蛋白合成。
图10-D探究了不同SAEW质量浓度处理对采后小米辣中CHI活性的影响,结果显示,随着处理质量浓度的增加,各处理组的CHI活性呈现先升高后降低的趋势。贮藏第2天,25 mg/L处理组CHI活性最高,75 mg/L处理组次之,另外2组与对照组无显著差异。贮藏4～8 d,75 mg/L处理组的CHI活性均显著高于对照组以及其他处理组,分别为对照组的1.25、1.07、1.15倍。贮藏结束时,50、100 mg/L处理组与对照组之间无差异,25 mg/L则显著高于对照组。
如图10-E所示,不同质量浓度SAEW处理的小米辣中, GLU活性随贮藏时间的延长呈现出先升高后降低的趋势,其中100 mg/L处理组的GLU活性在贮藏期间始终最低,可能是有效氯浓度超出细胞抗氧化能力阈值导致。贮藏结束时,75 mg/L处理组的GLU活性最高,25、50 mg/L处理组次之,3组均显著高于100 mg/L处理组。其中25、75 mg/L处理组显著高于CK,50 mg/L处理组与CK无明显差异。
2.11 PCA
为系统揭示不同质量浓度SAEW处理对小米辣贮藏品质的影响,采用PCA法对小米辣贮藏期间的15个品质指标进行降维处理和综合评估(图11)。PCA结果显示前2个主成分(PC1和PC2)累计贡献率达73.47%,能够充分表征小米辣贮藏品质的主要变化趋势。在载荷矩阵中,TSS、a*值、腐烂指数、失重率、总酚含量、CHI和GLU活性在PC1和PC2有较高载荷,贡献率大,表明这些指标是影响小米辣贮藏品质的关键因素。
图11 PCA因子载荷图
Fig.11 PCA factor loading plot
将指标数据标准化后,以F1、F2代表所有指标在主成分权重的综合得分值,各主成分特征向量为:
F1=0.126X1+0.128X2+0.132X3+0.134X4+0.108X5+0.122X6+0.126X7+0.12X8+0.061X9+0.05X10-0.073X11+0.006X12+0.042X13+0.034X14+0.026X15
F2=0.021X1-0.09X2-0.011X3-0.022X4+0.067X5-0.069X6-0.009X7-0.059X8+0.063X9+0.198X10+0.178X11+0.156X12+0.17X13+0.231X14+0.234X15
同时选取PC1和PC2的方差贡献率α1(47.63%)、α2(25.84%)作为权数,计算综合评分Y=0.476 3F1+0.258 4F2,该值越高表明品质越优。由图12可知,各处理组综合得分整体上呈现下降的趋势,反映出果实品质随时间逐渐劣变。值得注意的是,75 mg/L SAEW处理组在贮藏2～4 d出现短暂上升,随后逐渐下降,但直至贮藏结束仍以0.4的得分显著高于其他处理组,其中对照组仅为0.1。
图12 小米辣贮藏保鲜效果综合评分
Fig.12 Comprehensive score of storage and preservation effect of chili peppers
3 讨论
SAEW作为一种环境友好型保鲜剂,其在果蔬采后品质调控中的应用日益受到关注。然而,针对小米辣等辛辣果蔬,SAEW的适宜处理质量浓度及保鲜机制尚缺乏系统性研究。本研究通过设定SAEW质量浓度梯度,系统考察了其对小米辣贮藏期间品质动态变化的影响,并深入解析其作用机制。结果表明,75 mg/L SAEW为最优处理质量浓度,能显著延缓小米辣贮藏期间的品质劣变进程,其保鲜效应主要体现在以下3个方面:首先,SAEW有效抑制了小米辣的腐烂进程:75 mg/L SAEW处理组显著降低了小米辣果实的腐烂指数,较对照组降幅达71.88%。这与JIA等[21]在红枣保鲜中的观察一致,该研究发现SAEW处理能显著抑制枣果实病害指数。腐烂抑制的机制可能涉及SAEW有效降低细胞壁降解酶的活性,延缓果实软化,从而减缓果实腐烂速度。其次,SAEW显著维持了小米辣的感官品质和商品属性。与对照组相比,75 mg/L SAEW处理能更好地保持小米辣的色泽,并有效减缓其质量损失。这与HUANG等[22]在采后橄榄上的研究结论相符,即SAEW处理可提升贮藏性能和品质保持效果,延长货架期。失重率的降低可能与SAEW形成的微润湿环境有关,该环境有助于减少水分蒸发。值得注意的是,不同果蔬对SAEW的最适响应浓度存在差异,例如黄丽萍等[23]的研究中表明,质量浓度为120 mg/L SAEW更有利于维持蓝莓的硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量。在本研究中,低质量浓度SAEW(25、50 mg/L)在贮藏前期(0～4 d)对延缓品质劣变效果有一定的作用,75 mg/L处理效果最佳,但当把SAEW质量浓度提高至100 mg/L后反而对果实的贮藏品质有负面影响。最后SAEW有效保留了小米辣的关键营养成分:实验数据证明,75 mg/L SAEW处理显著提高了贮藏末期小米辣的抗坏血酸和总酚含量,显著优于对照组。这很可能归因于SAEW处理抑制了致病微生物的生长繁殖,从而减缓了采后果蔬的营养成分降解过程[24]。
为进一步阐明SAEW延缓小米辣品质劣变的机制,本研究测定了小米辣菌落总数和抗病相关防御酶活性。结果表明,75 mg/L SAEW处理组在贮藏结束时的菌落总数较对照组显著降低了9.91%;同时,该处理组的关键防御酶活性显著提升,其中PAL活性增幅最大(70.06%),而POD、SOD、CHI、GLU分别较对照组提高了12.34%、15.57%、14.67%、13.05%。以上结果表明,SAEW对小米辣的保鲜作用源于其对外源微生物的抑制作用以及与内源防御网络的协同调控,具体机制如下:首先,在外源微生物抑制方面,SAEW处理显著降低了细菌总数,其效果与DING等[25]在樱桃番茄中的研究相当,此效应主要归因于SAEW中次氯酸(HCLO)的强氧化性,其有效氯成分能够破坏微生物细胞膜结构,从而抑制腐败菌和致病菌的繁殖,延缓果实的腐烂[26]。其次,在内源防御系统方面,SAEW主要通过以下2个层面激活小米辣自身的抗病防御反应:a)增强抗氧化防御体系:75 mg/L SAEW处理显著提高了POD、SOD和PAL等关键抗氧化酶的活性,这与LI等[27]在芝麻发芽研究中观察到的SAEW效应类似,该研究指出SAEW通过提高PAL活性促进酚类化合物合成,从而增强抗氧化活性。此外,本研究中PAL活性的大幅提升,可能对维持总酚含量进而提升整体抗氧化状态起重要作用。b)诱导病程相关蛋白:75 mg/L SAEW处理同时显著诱导了CHI和GLU等病程相关蛋白的活性。CHI和GLU能够分别水解病原真菌细胞壁的主要成分几丁质和β-1,3-葡聚糖,直接降解病原菌,从而增强植物对病原菌入侵的抵抗力,发挥重要的防御和抗病功能[28]。
综上所述,75 mg/L SAEW处理通过协同调控外源微生物生长与果实内源防御系统,实现对小米辣贮藏品质的高效保护,为开发绿色、安全的果蔬保鲜技术提供了理论依据与实践参考。
4 结论
本研究在(22±1) ℃贮藏条件下,系统分析了不同质量浓度SAEW对小米辣采后品质的影响。基于微生物控制、理化品质维持及抗病防御酶系统激活等多维度评估,75 mg/L SAEW处理可显著优化小米辣的采后贮藏特性,通过协同抑制腐败微生物增殖和提升POD、SOD等关键防御酶活性,延缓果实硬度下降及保持营养成分,实现采后品质的综合提升。本研究不仅为小米辣的高效保鲜提供了可靠的理论依据和实践指导,也进一步证实了SAEW在辛辣类果蔬保鲜中的应用潜力,为其在农产品采后保鲜领域的推广提供了科学支撑。
[1] 安庆, 谭书明, 谭翊.辣椒的特性及综合利用研究[J].中国调味品, 2008, 33(12):20-26.AN Q, TAN S M, TAN Y.Pepper properties and utilization research[J].China Condiment, 2008, 33(12):20-26.
[2] 宋茜. 辣椒炭疽菌侵染对采后辣椒生理代谢的影响[D].柳州:广西科技大学, 2024.SONG Q.Effects of Colletotrichum capsici infection on physiological metabolism of postharvest pepper[D].Liuzhou:Guangxi University of Science and Technology, 2024.
[3] 赵丽丽, 李怡晴, 徐梦瑶, 等.1-MCP结合主动气调保鲜对鲜切小米辣贮藏品质的影响[J].食品工业科技, 2025, 46(17):373-385.ZHAO L L, LI Y Q, XU M Y, et al.Effect of 1-MCP combined with controlled atmosphere preservation on the storage quality of freshly cut Capsicum frutescens[J].Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(17):373-385.
[4] SASMITA E, RESTIWIJAYA M, YULIANTO E, et al. Effect of ozone technology applications on physical characteristics of red cayenne pepper (Capsicum frutescens L.) preservation[J]. Journal of Physics: Conference Series, 2019, 1217(1):012007.
[5] MINH N P, VAN TUAN T, TUYEN T T, et al.Application of guar gum as edible coating to prolong shelf life of red chili pepper (Capsicum frutescens L.) fruit during preservation[J].Journal of Pharmaceutical Sciences and Research, 2019, 11(4):1474-1478.
[6] ISSA-ZACHARIA A.Application of slightly acidic electrolyzed water as a potential sanitizer in the food industry[J].Journal of Food Quality, 2024, 1:5559753.
[7] 焦贺, 孟敌, 韩颖, 等.微酸性电解水对采后香葱抑菌特性及贮藏品质的影响[J].食品科学, 2024, 45(9):197-203.JIAO H, MENG D, HAN Y, et al.Effect of slightly acidic electrolyzed water treatment on microbial growth inhibition and storage quality of postharvest chives[J].Food Science, 2024, 45(9):197-203.
[8] WANG C F, LIU H R, LIU C X, et al.Effects of slightly acidic electrolyzed water on the quality and antioxidant capacity of fresh red waxy corn during postharvest cold storage[J].Frontiers in Plant Science, 2024, 15:1428394.
[9] 蓝蔚青, 张炳杰, 周大鹏, 等.超声联合微酸性电解水处理对真空包装海鲈鱼冷藏期间品质变化的影响[J].食品科学, 2022, 43(5):62-68.LAN W Q, ZHANG B J, ZHOU D P, et al.Effect of ultrasonic combined with slightly acidic electrolyzed water treatment on quality changes of vacuum-packaged sea bass (Lateolabrax japonicas) during refrigerated storage[J].Food Science, 2022, 43(5):62-68.
[10] 唐金艳, 孙钧政, 李美玲, 等.酸性电解水对采后龙眼果实贮藏期间活性氧代谢的影响[J].食品科学, 2022, 43(15):185-190.TANG J Y, SUN J Z, LI M L, et al.Effect of acidic electrolyzed water on reactive oxygen species metabolism in harvested longan fruits during storage[J].Food Science, 2022, 43(15):185-190.
[11] 胡静静. 红泡椒软腐病致病菌Pectobacterium aroidearum的控制技术研发[D].济南:齐鲁工业大学, 2024.HU J J.Control technology of soft rot caused by the Pectobacterium aroidearum in red pickled pepper[D].Jinan:Qilu University of Technology, 2024.
[12] 王雨行. 基于冷激-臭氧-自发气调包装三效协同的辣椒采后贮藏保鲜关键技术研究[D].保定:河北农业大学, 2022.WANG Y X.Development of novel technologies for postharvest treatment and storage of chili peppers using the combined shock-ozone-spontaneous modified atmosphere package[D].Baoding:Hebei Agricultural University, 2022.
[13] 严娟, 蔡志翔, 张明昊, 等.利用电子鼻评价桃果实香气[J].植物遗传资源学报, 2021, 22(1):274-282.YAN J, CAI Z X, ZHANG M H, et al.Evaluation of aroma in peach fruit by electronic nose[J].Journal of Plant Genetic Resources, 2021, 22(1):274-282.
[14] 黄伟坤. 食品检验与分析[M].北京:中国轻工业出版社, 1995.HUANG W K.Food Inspection and Analysis[M].Beijing:China Light Industry Press, 1995.
[15] 徐茂军, 马卫兴, 华士川.钼蓝比色法测定食品中的还原型维生素C[J].食品与发酵工业, 1993,19(5):38-41.XU M J, MA W X, HUA S C.Determination of vitamin C in food by molybdenum blue spectrophotometry[J].Food and Fermentation Industries, 1993,19(5):38-41.
[16] YINGSANGA P, SRILAONG V, KANLAYANARAT S, et al.Relationship between browning and related enzymes (PAL, PPO and POD) in rambutan fruit (Nephelium lappaceum Linn.) cvs.Rongrien and See-Chompoo[J].Postharvest Biology and Technology, 2008, 50(2-3):164-168.
[17] 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.Postharvest Physiology and Biochemistry Experiments of Fruits and Vegetables[M].Beijing:China Light Industry Press, 2007.
[18] 孙小静, 苏丹, 陆敏, 等.基于主成分分析法研究自发气调包装对鲜食小米椒的保鲜效果[J].保鲜与加工, 2025, 25(3):55-64.SUN X J, SU D, LU M, et al.Effects of spontaneous modified atmosphere packaging on the preservation of fresh edible Capsicum annuum L.based on principal component analysis[J].Storage and Process, 2025, 25(3):55-64.
[19] SOYSAL Y, AYHAN Z, E
TÜRK O, et al.Intermittent microwave-convective drying of red pepper:Drying kinetics, physical (colour and texture) and sensory quality[J].Biosystems Engineering, 2009, 103(4):455-463.
[20] GHAOUTH A, ARUL J, PONNAMPALAM R, et al.Use of chitosan coating to reduce water loss and maintain quality of cucumber and bell pepper fruits[J].Journal of Food Processing and Preservation, 1991, 15(5):359-368.
[21] JIA L L, LI Y, LIU G S, et al.Acidic electrolyzed water improves the postharvest quality of jujube fruit by regulating antioxidant activity and cell wall metabolism[J].Scientia Horticulturae, 2022, 304:111253.
[22] HUANG Z L, CHEN Y M, FENG S J, et al.Slightly acidic electrolyzed water enhances the storability and quality maintenance of Chinese olive fruit during storage[J].Food Quality and Safety, 2025, 9:fyaf003.
[23] 黄丽萍, 靳学远, 李勇, 等.微酸性电解水对蓝莓保鲜效果的影响[J].食品与机械, 2022, 38(10):134-138.HUANG L P, JIN X Y, LI Y, et al.Effects of slightly acidic electrolyzed water on blueberry sterilization process and storage quality[J].Food &Machinery, 2022, 38(10):134-138.
[24] 赵安琪, 安容慧, 王馨渝, 等.真空预冷中雾化微酸性电解水处理对鸡毛菜低温流通及其货架期品质的影响[J].食品科学, 2023, 44(3):218-227.ZHAO A Q, AN R H, WANG X Y, et al.Effect of atomized slightly acidic electrolyzed water treatment during vacuum precooling on the quality of postharvest Chinese little greens during low temperature circulation and shelf life[J].Food Science, 2023, 44(3):218-227.
[25] DING T, GE Z, SHI J, et al.Impact of slightly acidic electrolyzed water (SAEW) and ultrasound on microbial loads and quality of fresh fruits[J].LWT-Food Science and Technology, 2015, 60(2):1195-1199.
[26] 刘帮迪, 谢浩鹏, 张敏, 等.电解水技术在果蔬采后保鲜和商品化处理中的研究应用进展[J].农业工程学报, 2022, 38(22):229-245.LIU B D, XIE H P, ZHANG M, et al.Review on the research and application of electrolytic water technology in postharvest preservation of fruits and vegetables[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2022, 38(22):229-245.
[27] LI Y J, LIU S K, HAO J X, et al.Antioxidant benefits and potential mechanisms of slightly acidic electrolyzed water germination in sesame[J].Foods, 2023, 12(22):4104.
[28] QU G F, WU W N, BA L J, et al.Melatonin enhances the postharvest disease resistance of blueberries fruit by modulating the jasmonic acid signaling pathway and phenylpropanoid metabolites[J].Frontiers in Chemistry, 2022, 10:957581.