辣椒(Capsicum annuum L.)，又叫海椒、辣子、秦椒等，为茄科辣椒属一年生或多年生蔬菜。辣椒喜温，起源于拉丁美洲，适宜的种植温度为20～30 ℃，现在世界各地均普遍栽培[1]。辣椒是夏秋季节的重要蔬菜之一，也是常见的调味品，可以鲜食、泡制也可以干制[2]。其风味独特，营养丰富，富含VC、类胡萝卜素等多种对人体有益的生物活性物质[3-5]，深受消费者喜爱。朝天椒(Capsicum annuum var. conoides)是辣椒的变种，鲜食具有较强的季节性，适当的贮藏可以延长其保鲜期和货架期，实现错季销售。
自发气调包装(modified atmosphere packaged,MAP)是一种被广泛使用的保鲜方法[6-7]，主要通过对O2和CO2及湿度的调控来调节微环境从而达到延长蔬菜贮藏时间的目的。失水和衰老腐烂是影响蔬菜保鲜效果的主要因素，适当的提高空气湿度可以保持蔬菜中的水份，但是湿度过高容易引起腐烂；适当提高CO2浓度可以抑制蔬菜呼吸作用、降低损耗、推迟衰老、延长贮藏时间，但是过高则可能导致CO2伤害。新鲜果蔬只有在合适的气体和湿度环境中才能达到良好的保鲜效果，包装膜材料的透气、透湿性能又与膜自身特性和贮藏环境温湿度条件密切相关[8]。因此，找寻合适的包装膜材料，并搭配适宜的贮藏温湿度，成为MAP保鲜技术的关键。
目前有不少关于果蔬MAP的研究[9-11]，但是蔬菜种类、品种、成熟度等均对保鲜贮藏有较大的影响。辣椒在MAP贮藏保鲜方面的研究不多[12]，且主要集中在甜椒[13]、线椒[14]等类型上，而有关朝天椒自发气调包装的报道较少。本试验结合不同透气性的聚乙烯包装袋和(9±0.5) ℃低温贮藏技术，研究O2和CO2透过量等包装膜性能对红熟期朝天椒冷藏30 d的动态保鲜效果，探究红熟期朝天椒MAP冷藏的最适O2和CO2浓度，选择最适的贮藏方案，延长朝天椒的冷藏保鲜期，以期为朝天椒的贮藏保鲜提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器设备
1.1.1 材料
试验材料为‘瑞丽’朝天椒，2019年7月23日上午采于四川省自贡市荣县乐德镇天宫庙村朝天椒种植基地。采收后将材料迅速运回实验室，在10 ℃冷库中预冷12 h备用。
聚乙烯(polethylene，PE)包装袋：尺寸为20 cm×20 cm，购于四川兴达塑料有限公司。
1.1.2 仪器与设备
氧气/二氧化气体分析仪(CheckMateⅡ)，丹麦Dansensor公司；电子天平(JA31002)，上海精天电子仪器有限公司；包装膜透气性测定设备(Gas-Transmission-Tester GTT)，德国Brugger公司。
1.2 实验方法
1.2.1 样品处理
将材料从冷库中取出，用干净的毛巾清洁表面，随后挑选红熟期、外观良好、健康无病、无机械损伤、大小基本一致的辣椒果实进行装袋，每袋35个辣椒。共设置5个不同厚度的PE包装处理，塑料网袋包装作为对照(表1)。每个处理均装16袋，密封后贮藏在(9±0.5) ℃、相对湿度80%～90%冷库中。包装袋O2和CO2透过量采用Gas-Transmission-Tester GTT测定，测试温度为23 ℃。包装贮藏当天记为第0天，并分别于第0，10，20，30天对样品进行测定观察，1袋为1个重复，每次测定各处理均设置4个重复。
表1 试验设置和包装膜测定参数
Table 1 Test setup and the measured parameters of packaging films
编号试验处理包装袋O2透过量/[cm3·(m2·24 h·0.1 MPa)-1]包装袋CO2透过量/[cm3·(m2·24 h·0.1 MPa)-1]CK塑料网袋--APE包装袋,厚度0.01 mm21 360±1 54076 080±4 558BPE包装袋,厚度0.02 mm10 867±46241 867±2 031CPE包装袋,厚度0.025 mm8 087±65031 520±2 471DPE包装袋,厚度0.045 mm4 080±35216 566±1 415EPE包装袋,厚度0.065 mm1 865±1557 214±639
1.2.2 指标测定
1.2.2.1 O2和CO2浓度
采用氧气/二氧化碳气体分析仪测定包装袋内O2和CO2浓度，结果以百分比表示。
1.2.2.2 色差
使用色差仪测定辣椒腰部果皮部位L*值、a*值和b*值，每个果子测定2个数据点，每个处理测定20个辣椒果实，结果取平均值。
1.2.2.3 果皮硬度
采用P/2探头穿刺辣椒中间部位，测定辣椒果皮硬度，测定速度为1 mm/s，穿刺位移为5 mm，果皮硬度定义为3～5 mm位移力的平均值，每个处理测定20个辣椒果实，结果取平均值。
1.2.2.4 相对电导率
参考KIM等的方法[15]，并稍作改进，称取约30 g样品，擦净后浸没在250 mL超纯水中，于1 h后测定浸泡液电导率，随后将样品放入-20 ℃冰箱冷冻，再放置在室温融化，如此反复冻融，至溶液电导率不再发生变化后进行读数记录相对电导率计算如公式(1)所示：
相对电导率
(1)
1.2.2.5 失重率
采用称重法测定样品失重率，失重率计算如公式(2)所示：
失重率
(2)
1.2.2.6 腐烂率
统计每处理中产生腐烂的辣椒果实总数与辣椒果实总数之间的比值,腐烂率计算如公式(3)所示：
腐烂率
(3)
1.2.2.7 腐烂指数
参考李娟娟[16]的方法，并稍作改进，以辣椒表面出现病斑和水渍状腐烂作为果实腐烂的判别依据，按腐烂面积大小划分为5级，最高为4级，如表2所示。
表2 辣椒果实腐烂级数划分标准
Table 2 The standards of decay grade on pepper
腐烂级数/级辣椒果实腐烂程度0果实无伤斑,无腐烂1果实有1～3个小腐烂斑点2果实腐烂面积小于等于总面积的1/33果实腐烂面积大于总面积的1/3,小于2/34果实腐烂面积大于总面积的2/3
腐烂指数计算如公式(4)所示：
腐烂指数
(4)
1.3 数据分析
试验数据使用Excel 2018处理，试验结果均以平均值±标准误(SE)表示。显著性分析使用SPSS 20.0进行，显著水平为P≤0.05。
2 结果与分析
2.1 气体成分
各处理包装袋中的O2和CO2体积分数变化如图1所示，包装处理后袋内O2浓度迅速下降，各处理包装袋O2和CO2的透气性参数越大则其内部O2浓度越高，其中最高处理为A，最低处理为E，且随贮藏时间延长维持相对稳定，但在第30天各处理均出现显著降低，可能是辣椒开始大量腐烂，导致呼吸强度陡然变高。除去第30天，A、B、C、D、E处理的O2浓度范围分别是14.68%～16.13%，11.43%～13.45%，9.30%～11.43%，5.90%～8.82%，2.32%～7.21%。
在整个贮藏期间，各处理的CO2浓度均较稳定，其中E处理的CO2浓度最高，并显著高于其他处理，C、D、E处理的CO2浓度均显著高于A和B处理(除30天)。第1～30天，各处理CO2浓度呈现E>D>C>B>A的趋势，变化规律与O2浓度相反。其中E的CO2浓度稳定维持在10.57%～12.55%，D的CO2浓度在4.83%～6.78%，C的CO2浓度在4.07%～5.95%，B的CO2浓度在2.80%～5.43%，A的CO2浓度在1.83%～3.45%。此外，各处理30 d内CO2浓度波动较小，而O2浓度波动相对较大，可能是由于包装膜O2的透过率远远小于CO2透过率，造成辣椒对O2的消耗量在包装环境内测试数据波动较大。
a-O2;b-CO2
图1 不同包装辣椒在贮藏期间O2和CO2的浓度
Fig.1 Changes of O2 and CO2 concentration in different packaging bags of pepper during storage
2.2 色差
对不同包装处理辣椒的果皮色差进行测定，其L*值和a*值如图2所示。在贮藏期间，不同包装处理对辣椒果皮颜色变化有一定的影响，但各处理的L*值和a*值变化趋势不相同。其中，L*值基本呈下降趋势。第30天时，各处理的L*值均低于第0天，且包装膜透气性参数越小其L*值越高，表现为E>D>C>CK>B>A，其中A、B处理的L*值显著低于CK和其他处理。可能是因为包装膜对O2的透过率低于某一阈值后，会限制辣椒的氧化反应，延缓其亮度的降低速率。ÖZKAYA等[17]也发现包装处理后贮藏可以显著降低油桃的多酚氧化酶活性，有效抑制其褐变。
各处理a*值的变化有一定差异，其中CK、A、E处理的a*值呈现先升后降的趋势，B呈现先降后升趋势，C的a*值逐渐上升。第30天时，C、D的a*值和第0天相比略微上升，分别为49.37和49.57，CK与第0天比略下降，但变化不显著，A、B、E处理a*值均显著比第0天时低，分别为46.67、47.73、46.62。综合各处理L*值和a*值的变化发现，D处理对辣椒的颜色保护效果最好，其次是C，且两者之间没有显著差异。
色泽是影响蔬菜外观的重要因素，尤其是L*值和a*值。有多项研究表明蔬菜的表面亮度会随着贮藏时间的增加而下降[18-19]，这与本试验研究结果一致。此外，郭嘉明等[20]发现荔枝果皮a*值与其失重率、褐变指数、感官评定值等指标呈显著线性相关。a*值越高，颜色越红，a*值的高低直接影响红色蔬菜的外观。辣椒的红色主要来自于类胡萝卜素，陈学红等[21]发现在5 ℃和25 ℃贮藏的绿芦笋汁的类胡萝卜素含量均呈先升后降趋势，但25 ℃的转折高峰比5 ℃早，表明适宜贮藏的环境会延迟其高峰出现，本试验A和E处理的a*值在第20天后迅速降低，可能相较CK而言是不太适宜贮藏的环境，加速了辣椒果实衰老，导致类胡萝卜素提前降解。
a-L*值;b-a*值
图2 不同包装辣椒在贮藏期间的L*值和a*值
Fig.2 The L* and a* of pepper in different packing bags during storage
2.3 硬度
对贮藏期间不同处理的辣椒果皮硬度进行测定，结果如图3所示。各处理辣椒的硬度随贮藏时间的延长整体呈下降趋势。其中，CK和E处理辣椒的硬度在第10天就显著比0天低；A、B、D处理则在第20天才发生显著降低；C在第10天后发生显著降低，但是贮藏后期降低缓慢，第30天时C处理硬度最高，且显著高于其他处理，为794.25 g；E处理硬度最低，为469.56 g。
图3 不同包装辣椒在贮藏期间的硬度
Fig.3 The firmness of pepper in different packing bags during storage
硬度的降低可能是因为，随着贮藏时间的延长，果实趋向成熟甚至走向衰老死亡，此时细胞壁中的果胶、纤维素等物质逐渐被分解。杨瑞平等[22]发现辣椒在贮藏期间纤维素酶活性上升，果实硬度不断下降。HARMAN等[23]认为贮藏过程中控制气体可以有效延缓猕猴桃的原果胶分解，从而维持一定的硬度。试验中A和E处理的硬度在20 d后迅速降低，这一变化与其a*值变化相似，表明其a*值迅速降低可能是由果实迅速衰老导致的。
2.4 电导率
相对电导率反应组织细胞膜受损情况，受损越严重则电子泄露越多，相对电导率越高。对贮藏期间不同处理辣椒的相对电导率进行测定，结果如图4所示。在贮藏期间，各处理辣椒的相对电导率整体呈上升趋势。其中，CK的相对电导率在第10天就发生显著增加，C、D、E处理在第20天发生显著增加，A、B处理在第30天显著增加。第30天时，C处理的相对电导率最低，为4.10，E处理的相对电导率最高，且显著高于其他处理，为11.74，约是C处理的3倍。细胞膜透性在一定程度上可以反应蔬菜的衰老情况[24]，谷会等[25]研究冷激处理对牛角椒品质的影响，在24 d贮藏期内各处理的相对电导率不断上升，趋势与本试验结果一致。
图4 不同包装辣椒在贮藏期间的相对电导率
Fig.4 The relative electrical conductivity of pepper in different packing bags during storage
2.5 失重率
对各处理的失重率进行测定，结果如图5所示。CK在贮藏期间水分流失最严重，从第10天开始就出现显著失水，第30天失重率高达22.0%。包装处理后有效降低了辣椒的水分流失，贮藏期间各处理失重率均没有显著变化，且各处理间没有显著差异，第30天时C和D处理失重率最低，仅为0.6%，与CK相差约37倍。包装可以保持较高的空气相对湿度，从而有效抑制辣椒的水分流失，但是不同包装处理间的失重率没有显著差异，这与MANOLOPOULOU等[26]的研究结果一致。
图5 贮藏期间不同包装处理下辣椒的失重率
Fig.5 The weight loss rate of pepper in different packaging bags during storage
2.6 腐烂率与腐烂指数
对不同处理辣椒的腐烂率及腐烂指数进行统计，由图6可知，各处理辣椒腐烂率和腐烂指数的变化趋势基本一致，均随贮藏时间的延长呈上升趋势。除C、D外，其他各处理辣椒的腐烂率和腐烂指数均在20 d后出现了显著增加，在第30天时，E处理的腐烂率和腐烂指数最高，且显著高于其他处理，分别为85.00%和0.73，其次是CK(分别为61.43%和0.41)。D处理的腐烂率和腐烂指数最低，分别为37.86%和0.23，其次是C(分别为39.29%和0.24)，C、D处理均显著低于其他处理，但两者之间没有显著差异。
MAP包装为辣椒营造了一个低O2高CO2的环境，从而抑制了蔬菜的呼吸强度，降低腐烂，延长贮藏时间[27]，但是CO2浓度过高会产生气体伤害，李娟娟等[28]认为辣椒对CO2十分敏感，超过2%就会发生CO2伤害，进而导致腐烂。然而POLDERDIJK等[29]将辣椒分别在3%CO2、3%O2和0%CO2、21%O2两种气体环境下贮藏15 d，结果表明与0%CO2、21%O2的贮藏相比，3%CO2、3%O2的贮藏降低了果实的腐烂发生率，说明3%CO2没有对辣椒造成伤害。可见不同类型和品种的辣椒对CO2的耐受能力可能存在较大差异。在本试验中E处理的腐烂率和腐烂指数显著比CK高，而其他处理均低于CK，说明E处理可能对辣椒产生了CO2伤害，其他处理则没有这种现象，由于E的CO2浓度在10.57%～12.55%，D的CO2浓度在4.83%～6.78%，推测对辣椒产生伤害的CO2临界值可能处于6.78%～10.57%，表明朝天椒能耐受较高浓度的CO2。
a-腐烂率；b-腐烂指数
图6 不同包装辣椒在贮藏期间的腐烂率和腐烂指数
Fig.6 The decay rate and decay index of pepper in different packaging bags during storage
3 结论
本文研究了不同O2和CO2透气性参数的聚乙烯包装膜对朝天椒低温贮藏保鲜效果的影响。结果表明，不同O2和CO2透气性的聚乙烯包装膜对朝天椒贮藏品质有明显的影响。与CK相比，MAP包装处理可以维持微环境中较高的相对空气湿度，有效降低失重率，防止果实失水皱缩。除E处理可能产生了CO2伤害，加速了朝天椒的腐烂劣变外，A、B、C、D包装处理均可以抑制相对电导率的增加，降低其腐烂率和腐烂指数，保持较高的外观品质，延长贮藏期。B、C、D包装处理可以延缓果皮硬度的降低，C、D处理则可以略微增加果皮a*值。综合各项指标表明，C和D处理比其他处理对辣椒的保鲜效果好。两者之间比较发现，C处理对相对电导率升高和果皮硬度下降的抑制效果均显著比D好。D的腐烂指数和腐烂率比C低，a*值比C处理高，但差异均不显著。综合比较认为，在低温条件下贮藏30 d，C和D包装处理均可以使朝天椒保持较好的商品性，延长贮藏时间，其中C的效果最好，说明朝天椒气调贮藏较适宜的O2和CO2贮藏环境分别为9.30%～11.43%和4.07%～5.95%。
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