高静压处理对绿芦笋生理特性及贮藏品质的影响

（1.中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工重点实验室，北京 100193；2.河北科技师范学院，河北昌黎 066600）

摘要：为深入了解高静压（high hydrostatic pressure，HHP）对绿芦笋的保鲜效果，以绿芦笋为原料，探讨了HHP处理对绿芦笋采后生理及贮藏品质的影响。经20、50、100 MPa各保压2 min处理的样品置于相对湿度90%、温度4 ℃的冷库中贮藏15 d。贮藏期间定期测定绿芦笋的呼吸强度、丙二醛含量、细胞膜渗透率、叶绿素变化、嫩茎硬度、总酚含量和质量损失率以及色泽的变化。结果表明：与对照组相比，HHP处理可以有效降低贮藏期间绿芦笋呼吸强度，延缓嫩茎中叶绿素降解，较好保持了绿芦笋的硬度和色泽。研究结果为HHP用于嫩茎蔬菜的保鲜贮藏提供了依据。

芦笋属多年生宿根性草本植物，通常以嫩茎为食用器官。芦笋嫩茎中含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质、维生素及多种活性成分，被认为是营养平衡的药食兼用植物之一，对预防高血压、高血脂、癌症等疾病均有效果 [1-2]。近年来，随着食补理念的增强，这些药食兼用果蔬的需求量在国内外市场中均快速增加。中国绿芦笋种植面积和产量也快速增长，据联合国粮食及农业组织统计，2014年我国芦笋产量达到700万 t，居世界首位。然

而，绿芦笋采后呼吸代谢旺盛，容易衰老，具体表现为嫩茎徒长，木质化进程加快，伴随着感官和营养品质的急剧下降，商品价值逐渐丧失 [3]，给绿芦笋的保鲜流通带来困难。

目前，应用于绿芦笋的保鲜方法主要有气调保鲜 [4]，采用6-苄氨基嘌呤 [5]等外源物质处理以及减压贮藏 [6]等物理保鲜方法。虽然这些方法都可不同程度地延缓绿芦笋的品质劣变，延长货架期，但人们对新的绿芦笋采后保鲜方法的探索从未停止。高静压（high hydrostatic pressure，HHP）加工技术又称超高压加工技术，是将食品原料包装后密封于超高压容器中，在一定压力下加工适当时间，杀灭细菌等微生物，同时使食品中的酶、蛋白质和淀粉等生物大分子改变活性、变性或糊化，又可较好地保持果蔬原有的营养、色泽和风味的一种新型食品加工技术 [7]。研究表明，HHP也可作为一种最少加工技术应用于果蔬保鲜。王庆新 [8]利用HHP处理茭白，研究发现HHP有应用于微加工茭白货架期保鲜的可能性，然而，HHP对果蔬生理活性和贮藏品质的影响尚未完全明确。本实验通过将HHP作为一种采后保鲜手段，探索其对绿芦笋生理特性及贮藏品质的影响。

1 材料与方法

绿芦笋品种为UC157F2，购于天津市静海县绿芦笋种植基地。绿芦笋为当天采集，于3 h内运输至实验室并进行处理。选取笋尖无开散、无畸形、无机械损伤及病虫害的绿芦笋。

HHP.L2-600/2HHP杀菌设备天津市华泰森淼生物工程技术有限公司；GC7890F气相色谱安捷伦科技有限公司；UV-1800紫外分光光度计岛津企业管理（中国）有限公司；FE30/EL30实验室电导率仪梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；QL-901快速混匀器海门市其林贝尔仪器制造有限公司；Ta-XT2i/50物性分析仪美国STableMicro Systems公司；CM-700d分光测色计日本柯尼卡-美能达控股株式会社。

取长度（23±2） cm、直径（10±1） mm的绿芦笋洗净后，置于10号自封袋中，放入HHP处理仓，设定压力为20、50、100 MPa，保压时间为2 min，于室温（25 ℃）条件下处理样品。处理后的绿芦笋用尼龙纱布擦干表面水分，每500 g分为一捆，放入相对湿度90%、温度4 ℃的冷库中贮藏。对照组为未经HHP处理的样品。贮藏期间，于第1、3、5、7、10、15天采样，进行指标测定。

参考曹建康等 [9]方法适当调整。称取（50±0.5）g绿芦笋，用尼龙布擦干样品表面水分，放置于经空气平衡的1.4 L储气盒中，密封30 min，顶空抽取1.0 mL气体样品，用于气相色谱测定。GC7890F气相色谱配置火焰离子化检测器、不锈钢填充柱（Porapak80-100，2 m×2 mm）和CO 2转化炉，载气N 2。CO 2检测条件：进样温度120 ℃，柱温60 ℃，检测温度360 ℃。利用面积外标法计算CO 2含量，每个样品重复3 次，单位为mg/（kg·h）。

按照Li Wenxiang等 [6]的方法采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛含量，单位为mmol/g；按照王庆新 [8]、姚佳 [10]等的方法采用电导率仪测定绿芦笋细胞膜相对渗透率。

不同处理均选择粗细、鲜嫩程度尽量一致的原料用TA.XT2i/50型物性测定仪测定其硬度值，探头型号A/CKB，测试前速率2.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测试后速率2.0 mm/s，破裂测试距离5 mm。在每根绿芦笋从顶尖测量的15 cm处进行测定，记录每次的最大力值，重复10 次。

根据Li Wenxiang等 [12]的方法测定叶绿素含量；参考Abid [13]、Tsao [14]等的方法，采用蒽酮比色法检测总酚含量。

采用Konica Minolta CM-700d分光测色计测定色泽。结果以L值（明/暗）、a值（红/绿）和b值（黄/蓝）表示。

采用Microcal Origin 8.0软件作图，用SPSS软件进行方差分析，P＜0.05为显著性，P＜0.01为极显著性。

2 结果与分析

降低果蔬呼吸强度是延长果蔬采后贮藏期的有效手段之一，此过程与细胞膜渗透率和呼吸链相关酶活有关 [15]。图1显示不同HHP处理对绿芦笋呼吸强度的影响。未经HHP处理的对照组呼吸强度第3天开始增加，第12天达到最高峰，随后开始下降。曹慧娟 [16]研究了不同保鲜方法对绿芦笋采后生理品质的影响，其贮藏过程中对照组呼

吸强度变化趋势与本实验相似，其峰值在第15天出现。与对照组相比，HHP处理的绿芦笋呈现较高呼吸强度，第3天呼吸强度达到最大值，此现象可能是HHP引发机体愈伤和修复反应。第6天以后HHP处理组的呼吸强度保持相对平稳。总的来说，HHP处理改变了呼吸强度变化趋势，呼吸强度的降低表明HHP处理有利于延缓绿芦笋的生理代谢。HHP处理的绿芦笋在贮藏后期呼吸强度降低的原因可能是高压造成了细胞膜物理损伤，以及引发的蛋白质变性或聚集改变了呼吸链相关酶的生理功能，进而影响了呼吸代谢 [17]。Pongprasert等 [18]研究也表明，细胞膜的损伤与机体呼吸代谢和衰老进程直接相关此外，呼吸代谢的正常进行离不开线粒体等亚细胞器上的相关酶的作用，而HHP处理可能改变细胞内源酶的活性 [19]。Candelario-Rodríguez等 [20]研究了超高压处理芒果采后生理及品质的影响，结果表明90 MPa、9 min处理的芒果贮藏期间呼吸强度呈下降趋势，贮藏至第14天时呼吸强度比对照组降低了74.1%。

图1 HHP处理对绿芦笋呼吸强度的影响
Fig.1 Effect of HHP treatment on respiratory rate of green asparagus spears

2.2 HHP处理方式对绿芦笋丙二醛含量和细胞膜相对渗透率的影响

图2 HHP处理对绿芦笋丙二醛含量（a）和细胞膜相对渗透率（b）的影响
Fig.2 Effect of HHP treatment on MDA content and relative cell membrane permeability of green asparagus spears

丙二醛作为膜脂过氧化的典型产物，可改变氨基酸结构，诱发氧化自由基，损害细胞膜结构，导致生理代谢紊乱，对细胞器和细胞质膜造成伤害 [21]。随着贮藏时间延长，果蔬机体衰老加剧，细胞膜受到破坏，组织内丙二醛含量积累，浓度呈上升趋势。由图2a可知，对照组丙二醛含量在贮藏过程中呈现上升趋势，而3 组HHP处理的样品丙二醛含量在整个贮藏过程中上升速度相对缓慢，说明HHP处理可有效抑制丙二醛含量增加，延缓绿芦笋衰老。3 组HHP处理中，50 MPa处理2 min对丙二醛含量增加的抑制效果最佳。

细胞膜相对渗透率是反映植物膜系统状况的重要生理生化指标。植物在受到逆境或损伤时，细胞膜易发生破裂，导致胞质的胞液外渗使相对电导率增大 [22]。由图2b可知，4 组处理绿芦笋细胞膜相对渗透率在整个贮藏过程中呈上升趋势。对照组在整个贮藏过程中，细胞膜相对渗透率增长迅速，从初始的16.48%最后增长至42.23%，增加了25.75%。与对照组相比，3 组HHP处理细胞膜相对渗透率整个贮藏过程增长缓慢，20、50、100 MPa各增长了5.11%、5.36%、6.67%。可见20 MPa和50 MPa处理能较好抑制细胞膜相对渗透率。

由图2可知，绿芦笋在贮藏过程中，丙二醛含量和细胞膜相对渗透率不断增长。随着丙二醛含量不断累积，其会损伤核酸和膜脂蛋白生成Shiff碱，丙二醛的积累可能造成自由基代谢紊乱，膜结构损伤，最终导致膜透性增加。通过2 项指标测定，表明HHP可以抑制丙二醛生成速率，维持细胞膜结构完整性，延缓绿芦笋衰老。

图3 HHP处理对绿芦笋质量损失率的影响
Fig.3 Effect of HHP treatment on weight loss of green asparagus spears

图4 HHP处理对绿芦笋贮藏期间表观变化的影响
Fig.4 Effect of HHP treatment on appearance of green asparagus spears

新鲜的绿芦笋嫩茎含水量约90%。随着贮藏时间延长，高压组与对照组含水量不断减少，且对照组水分减少较快。由图3和图4可知，第1天时，20 MPa和50 MPa处理样品与鲜样相似，质量损失率分别为1.75% 和1.71%，但100 MPa处理样品出现笋尖发软，中部表皮轻微失水皱缩，质量损失率为2.51%；第7天时，鲜样整体轻微失水萎蔫，20 MPa样品基部皱缩，50 MPa样品良好，100 MPa笋尖发蔫，中部表皮失水皱缩；第15天时，鲜样整体萎蔫，基部失水最为严重，20 MPa样品笋尖发软，基部严重失水，50 MPa基部失水皱缩，100 MPa失水最为严重，整根笋茎已发黄变干。贮藏至第15天，鲜样与20、50、100 MPa样品质量损失率分别为24.09%、20.49%、18.09%和32.91%。

随着贮藏时间延长，绿芦笋硬度降低。图5表明，贮藏过程中绿芦笋肉质逐渐发软，表皮变硬，导致质构测定过程中，切刀切破或斩断样品表皮的力增大，因此最大力值越大，硬度越低。未经HHP处理的对照组在整个贮藏过程中最大力值逐渐增大，表明绿芦笋在贮藏过程中硬度逐渐降低，此现象符合果蔬的衰老特征。果蔬衰老过程中多聚半乳糖酸酶和果胶甲酯酶被激活，导致细胞壁降解，硬度下降 [11]。20、50、100 MPa处理的绿芦笋贮藏初期最大力值上升缓慢，6 d以后，50 MPa处理的绿芦笋最大力值明显低于其他2 组HHP处理，因此，在4 组处理中，50 MPa处理2 min的样品在整个贮藏期较好地保持了绿芦笋硬度，贮藏至第15天时与其他3 组存在显著性差异（P＜0.05）。Kato等 [23]研究表明HHP处理的胡萝卜与未处理的原料硬度相近；Castro等 [24]研究发现HHP （100、200 MPa，10、20 min）处理对红椒和青椒的硬度影响不大，100 MPa和200 MPa高压处理后柿子椒的质地得到保护。Arroyo等 [25]研究指出，在350 MPa或更高压力下，莴苣、番茄和花椰菜的质构能得到较好保持，而超高压处理后番茄出现部分剥皮现象。综上所述，果蔬种类不同，HHP对其质构的影响程度不同，但仍未确定是否与细胞膜损坏或蛋白质结构变化有关。

图5 HHP处理对绿芦笋硬度的影响
Fig.5 Effect of HHP treatment on hardness of green asparagus spears

图6 HHP处理对绿芦笋叶绿素（a）和总酚（b）含量的影响
Fig.6 Effects of HHP treatment on chlorophyll (a) and total phenol (b) contents of green asparagus spears

由图6a可知，对照组在贮藏前期叶绿素降解速度缓慢，贮藏后期降解速度加快；3 组HHP处理中不难看出50 MPa处理2 min较好保留了绿芦笋叶绿素降解。50 MPa处理2 min的样品0～10 d内叶绿素缓慢降解，10 d以后叶绿素含量急剧减少。在整个贮藏过程中，与对照组相比，HHP处理组较好保留了叶绿素含量，此结果与郑倩等 [26]的研究一致。原因可能是HHP处理在一定程度上抑制了与果蔬品质相关的脂氧合酶、过氧化物酶和多酚氧化酶等的活性 [27]；减缓内囊体膜解体的过程，从而降低了叶绿素降解速度 [28]。

由图6b可知，第1天3 组HHP处理组总酚含量都高于对照组，这可能是因为HHP处理增加了总酚提取量，这与Roldán-Marín等 [29]的研究结果一致。与对照组相比，3 组HHP处理在贮藏过程中总酚变化趋势相似，贮藏初期总酚含量有所降低，贮藏中期含量变化缓慢，贮藏后期总酚含量又开始降低。对照组样品贮藏前期总酚含量几乎没有变化，贮藏后期总酚含量快速降低。在第15天时，3 组HHP中20 MPa和50 MPa处理样品总酚含量保持较好，其与对照组相比存在显著性差异（P＜0.05），表明适当HHP处理有助于贮藏期间绿芦笋总酚的保留。

图7 HHP处理对绿芦笋色泽L（A）、a（B）和b（C）的影响
Fig.7 Effect of HHP treatment on color parameters of green asparagus spears

如图7A可知，HHP处理后绿芦笋贮藏过程中L值逐渐增大，表面亮度增强，原因可能是HHP处理致使细胞裂解，贮藏初期，叶绿体逐渐向外扩散叶绿素，渗漏至细胞间隙，致使样品表面产生更加明亮的绿色 [30]。贮藏至第15天，20、50、100 MPa处理样品L值分别升高至62.22、64.06和58.98，与贮藏初期相比分别上升了8.83%、5.34%和10.31%。Krebbers等 [31]研究表明婉豆在500 MPa保压1 min后，颜色比未处理前更鲜亮，消费者接受程度增加。对照组绿芦笋随着贮藏时间延长，L值呈下降趋势，贮藏至第15天，L值下降至58.98，与贮藏初期相比下降了11.69%。a值表示颜色的红绿，a值越小，颜色越偏绿。如图7B所示，随着贮藏时间延长，a值逐渐上升，绿芦笋的绿色逐渐消褪，此现象与叶绿素含量变化相一致（图6a）。经HHP处理后，绿芦笋的a值与对照组相比较高，表明绿芦笋的鲜绿程度有所下降。贮藏至第15天，鲜样、20、50、100 MPa处理样品a值分别为-6.98、-6.55、-6.04和-4.99，分别上升了20.86%、28.57%、22.56%和35.11%。b值表示颜色的黄蓝，b值越大，颜色越偏黄。由图7C可知，随着贮藏时间延长，b值升高，表明绿芦笋逐渐发黄，这可能与叶绿素降解有关。在整个贮藏过程中，对照组样品b值增长幅度较大，贮藏至第15天时，b值增长至37.4，与初始值相比上升了7.35%。3 组HHP处理组，在前10 d上升比较缓慢，之后100 MPa处理b值增长速度加剧，其他2 组处理仍然缓慢增长，贮藏至第15天，20、50 MPa和100 MPa处理绿芦笋b值分别增长至35.98、35.65和36.98，与初始值相比分别上升了2.13%、6.42%和8.22%。

3 结论

本实验采用20、50、100 MPa压力的HHP处理采后绿芦笋，分析了绿芦笋贮藏期间生理代谢及品质变化。结果表明，HHP处理可以有效抑制贮藏期间绿芦笋的呼吸强度，降低丙二醛含量累积和细胞膜渗透率，减少绿芦笋水分散失，延缓嫩茎中叶绿素降解，较好保持了绿芦笋的硬度和色泽，但贮藏期间总酚含量降低。HHP可造成细胞膜物理损伤，这种损伤可能是导致呼吸代谢速率降低的重要原因。此外，本研究还发现HHP处理对于绿芦笋中不同酶类的活性有不同影响，这些酶的激活、钝化或灭活可能与HHP处理后绿芦笋的品质密切相关，未来可以进一步对其进行深入研究。

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Effect of High Hydrostatic Pressure Processing on Postharvest Physiology and Storage Quality of Green Asparagus Spears

FENG Haihong 1,2, YI Jianyong 1, BI Jinfeng 1,*, ZHOU Linyan 1, LIU Xuan 1, LI Jun 2
(1. Key Laboratory of Agro-Products Processing, Ministry of Agriculture, Institute of Agro-Products Processing Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China; 2. Hebei Normal University of Science and Technology, Changli 066600, China)

Abstract：Changed in the postharvest physiology and storage quality of green asparagus treated by high hydrostatic pressure (HHP) were investigated for a better understanding of the effect of HHP in preserving the quality of asparagus. Green asparagus were treated by high hydrostatic pressure at various pressure levels (20, 50 and 100 MPa, respectively) for 2 min and then stored at 4 ℃ and 90% relative humidity for 15 days. During the storage, the changes in respiration rate, malondialdehyde (MDA) content, relative cell membrane permeability, chlorophyll content, firmness, weight loss and color were determined. The results showed that compared with untreated samples, high hydrostatic pressure processing exhibited significantly decreased respiration rate, chlorophyll degradation, and maintained higher firmness and better color. These results reinforce the application of high hydrostatic pressure processing to preservation of green asparagus.

Key words：respiration rate; relative cell membrane permeability; firmness; color

冯海红, 易建勇, 毕金峰, 等. 高静压处理对绿芦笋生理特性及贮藏品质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(22): 224-229. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622034. http://www.spkx.net.cn

FENG Haihong, YI Jianyong, BI Jinfeng, et al. Effect of high hydrostatic pressure processing on postharvest physiology and storage quality of green asparagus spears[J]. Food Science, 2016, 37(22): 224-229. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201622034. http://www.spkx.net.cn

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31301528）

作者简介：冯海红（1989—），女，硕士研究生，研究方向为果蔬精深加工技术。E-mail：godlovefenghaihong@163.com

*通信作者：毕金峰（1970—），男，研究员，博士，研究方向为果蔬精深加工与副产物综合利用技术。

高静压处理对绿芦笋生理特性及贮藏品质的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结 论

3 结论