孙志文 1，吕凤艳 1，郭衍银 1，*，王兆全 2
（1.山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东 淄博 255049；2.潍坊昌邑市检验检测中心，山东 潍坊 261300）
摘 要：为研究O 2/CO 2气调环境下CO 2对西兰花叶绿素降解及保鲜效果的影响，在固定O 2为50%的前提下，分别设置CO 2体积分数为20%、30%、40%和50%，同时以自然大气为对照，对5 ℃贮藏条件下西兰花的总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量，叶绿素还原酶、脱镁叶绿素酶活性，乙醇、乙醛和抗坏血酸含量进行了定期测定。结果表明：过低或过高的CO 2体积分数都会对西兰花贮藏品质造成不利影响，CO 2体积分数过高易造成西兰花无氧呼吸生成乙醇、乙醛；CO 2体积分数过低则造成西兰花叶绿素还原酶、脱镁叶绿素酶活性升高，导致叶绿素迅速降解，引起西兰花黄化和抗坏血酸的损失。本实验条件下，50% O 2+40% CO 2处理可有效延缓西兰花叶绿素降解，且不会造成乙醇、乙醛的积累，达到很好的保鲜效果。
关键词：西兰花；二氧化碳；氧气；品质；气调；保鲜
西兰花（Brassica oleracea L.）因营养丰富，富含维生素、类黄酮及多种抗氧化成分，深受消费者青睐，消费市场日益扩大。但西兰花极不耐贮藏，常温条件下2～3 d即出现黄化，严重影响其经济价值和食用价值 ［1］。鉴于此，国内外对西兰花保鲜进行了大量研究。如研究温度 ［2］、气调 ［3-5］、1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP） ［6］等对西兰花保鲜效果的影响，并取得了一定效果。
花球黄化是西兰花贮藏过程中最为严重的问题，主要是叶绿素降解所致 ［7-8］，因此，如何控制黄化是采后保鲜西兰花的研究热点。郭衍银等 ［9］研究指出，气体条件对西兰花黄化有重要影响，O 2含量高时容易黄化，而增加CO 2则可延缓黄化进程，但具体机制尚需进一步研究。为此，本研究在固定O 2含量为50%的基础上，逐步提高CO 2含量，研究不同气体比例对西兰花叶绿素降解及保鲜效果的影响，以期为西兰花保鲜及其他绿色果蔬颜色控制提供理论依据。
1.1 材料与试剂
西兰花于2015年4月28日采收自山东省寿光蔬菜示范园。西兰花采收后迅速运回山东理工大学农业工程与食品科学学院冷库，3 ℃预冷12 h。然后，选取形态一致、无病虫害、无机械损伤的西兰花进行气调处理。
2，4-二硝基苯肼、95%乙醇、浓硫酸、丙酮、偏磷酸、冰醋酸、氯化钠、2，6-二氯酚靛酚、碳酸氢钠、草酸、抗坏血酸、磷酸盐、丙酮、己烷、聚乙二醇辛基苯甲醚、三羟甲基氨基甲烷；所有试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
DW-FW351型低温冰箱 中科美菱低温科技有限责任公司；GL-20G-2型台式多功能高速冷冻离心机 上海安亭仪器制造厂；UV-1750型紫外-可见分光光度计岛津国际贸易有限公司；BCD-206TMZL型冷藏冷冻箱青岛海尔股份有限公司；YB型电子天平 上海力能电子仪器公司；AL-1D4型精密分析天平 梅特勒-托利多仪器有限公司；DHG-9070A型电热鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；XMTD-4000型电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗仪器厂；VarianCP-3800型气相色谱 美国安捷伦科技公司；MR-07825-00型O 2/CO 2测定仪 美国FBI Dansensor公司；LDZ-15气体流量计天津凯隆仪表科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 实验设计
将预冷后的西兰花分为5 个处理，每处理15 个西兰花。将每个处理的西兰花分别放入1.2 m×0.6 m×0.8 m的气调箱内，并分别持续通入O 2/CO 2体积百分比为20% CO 2+50% O 2、30% CO 2+50% O 2、40% CO 2+ 50% O 2、50% CO 2+50% O 2和自然大气（对照）。通气时采用纯度99.9%的钢瓶O 2和CO 2，使用LDZ-15流量计进行气体比例测量和调整，并使用O 2/CO 2测定仪进行定期校正。西兰花于5 ℃、相对湿度不小于95%的条件下贮藏，当30%西兰花出现黄化或腐烂或异味时，即终止贮藏。
1.3.2 指标测定
叶绿素a、b及总含量测定：参照邹琦 ［10］介绍的方法测定；叶绿素还原酶、脱镁叶绿素酶活性测定：参照Zhang Xuelian等 ［11］方法测定，其中叶绿素还原酶活性单位以单位时间生成的植基叶绿素表示（nmol/（min·g））；乙醇和乙醛含量测定：采用静态顶空气相色谱法 ［12］测定；VC含量测定：采用2，4-二硝基苯肼法比色法 ［13］测定。贮藏期间每隔6 d测定1 次，各指标测定时，分别将每处理的2 个西兰花花球剪碎混合后测定，每个指标3 次重复。
1.4 数据处理
所得数据使用SPSS 13.0软件进行LSD显著性分析，并用Excel软件作图。
2.1 O 2/CO 2气调对西兰花叶绿素a、b及总叶绿素含量的影响
图1 O
2/CO
2气调对西兰花总叶绿素（A）、叶绿素a（B）、b（C）含量的影响
Fig.1 Effects of O
2/CO
2controlled atmospheres on the total chlorophyll （A）， chlorophyll a （B）， chlorophyll b （C） contents of broccoli during storage
叶绿素是西兰花呈现绿色的主要物质，随着叶绿素含量的损失，西兰花逐渐呈现出黄化现象。图1A表明，随着贮藏时间的延长，西兰花总叶绿素含量基本呈现下降趋势，但各处理下降趋势不同。随着CO 2体积分数的增加，总叶绿素含量下降呈减缓趋势，对照组下降最快，18 d内下降了68.75%，而50% O 2+20% CO 2、50% O 2+ 30% CO 2、50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理30 d内分别下降了56.25%、40.63%、14.06%和10.94%，表明CO 2对叶绿素降解具有很好的抑制作用。
叶绿素b含量变化与总叶绿素变化趋势相似（图1A），基本呈下降趋势。但叶绿素a含量变化与叶绿素b稍有区别，即50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理在0～12 d呈现稍有上升，之后下降（图1B），这可能与叶绿素b转化为叶绿素a有关。
2.2 O 2/CO 2气调对西兰花叶绿素还原酶和脱镁叶绿素酶活性的影响
叶绿素还原酶具有转化叶绿素b到叶绿素a的作用，而脱镁叶绿素酶则是将叶绿素a降解为脱镁叶绿素 ［14-15］。图2A表明，贮藏期间西兰花叶绿素还原酶活性呈下降趋势，且随着CO 2体积分数的增加，其活性随之降低，表明CO 2具有抑制叶绿素还原酶活性并阻止叶绿素b转化为叶绿素a的作用。在整个贮藏期间，50% O 2+ 20% CO 2、50% O 2+30% CO 2、50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理30 d内分别下降了37.54%、55.26%、65.74%和67.51%，而对照在18 d内仅下降了17.50%。同时发现，当CO 2增加到一定程度后，再增加CO 2体积分数，西兰花叶绿素还原酶活性变化不大，如整个贮藏期间50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理的叶绿素还原酶活性无显著差异。
与叶绿素还原酶活性变化趋势相反，脱镁叶绿素酶活性随着贮藏时间的延长而上升（图2B），但随着CO 2体积分数增加，其活性呈降低趋势。如对照在18 d、50% O 2+20% CO 2在30 d内脱镁叶绿素酶活性分别上升了2.64、1.79 倍，而50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理30 d内仅上升了20.89%和13.43%。
图2 O
2/CO
2气调对西兰花叶绿素还原酶（A）和脱镁叶绿素酶（B）活性的影响
Fig.2 Effects of O
2/CO
2controlled atmospheres on the chlorophyllase （A）and Mg-dechelatase （B） activity of broccoli during storage
2.3 O 2/CO 2气调对西兰花乙醇和乙醛含量的影响
图3 O2/CO2气调对西兰花乙醇（A）和乙醛（B）含量的影响
Fig.3 Effects of O2/CO2 controlled atmospheres on the ethanol （A） and acetaldehyde （B） content of broccoli during storage
气调贮藏过程中，如果CO 2比例过高，果蔬容易发生无氧呼吸产生乙醇、乙醛等异味物质 ［16-17］，严重影响果蔬的商品和食用价值。图3表明，O 2/CO 2气调贮藏的前18 d内，西兰花乙醇、乙醛含量基本稳定在一定水平，但随着CO 2体积分数的增加，其含量稍有上升。18 d之后，50% O 2+50% CO 2处理的乙醇、乙醛含量迅速上升，12 d内分别上升了44.25%和55.45%，表明过高的CO 2可导致西兰花呼吸异味现象。
2.4 O 2/CO 2气调对西兰花抗坏血酸含量的影响
图4 O2/CO2气调对西兰花抗坏血酸含量的影响
Fig.4 Effects of O2/CO2 controlled atmospheres on the ascorbic acid content of broccoli during storage
西兰花含有丰富的抗坏血酸，其含量的高低可作为评价贮藏效果的有效指标 ［18］。随着贮藏时间的延长，西兰花抗坏血酸含量均呈下降趋势（图4），但各处理下降速率存在极大不同。其中，对照下降速率最快，18 d内下降了72.36%；50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理下降最慢，30 d内分别下降了34.04%和31.68%，且两者不存在显著差异。同时可以看出，50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理的抗坏血酸含量在贮藏前期（0～18 d）基本没有下降，之后才出现下降现象，18～30 d内就下降了29.70%和29.47%，表明这两个处理在贮藏前期对西兰花抗坏血酸具有很好的维持作用。
西兰花贮藏过程中的黄化现象，主要是叶绿素降解所致。叶绿素b在叶绿素还原酶的作用下还原生成叶绿素a ［14］，叶绿素a在脱镁叶绿素酶作用下脱去植醇生成脱镁叶绿酸a ［19］，脱镁叶绿酸a经过系列反应最终生成非荧光叶绿素代谢产物 ［20］。因此，叶绿素还原酶和脱镁叶绿素酶活性的高低直接关系到叶绿素的降解进程。本实验中，随着CO 2体积分数的增加，叶绿素还原酶和脱镁叶绿素酶活性均受到明显抑制，有效阻止了西兰花的黄化进程，表明CO 2利于西兰花的绿色保持。Veierskov等 ［21］则指出，CO 2利于绿色保持，但这种作用只有在CO 2高于20%才有效，且CO 2对叶绿素的抑制具有量的效应，本研究结果也验证了这一点，50% O 2+40% CO 2和50% O 2+50% CO 2处理均能有效维持叶绿素含量，而50% O 2+20% CO 2、50% O 2+30% CO 2处理的叶绿素含量则存在不同程度的下降。
贮藏果蔬如果处于低O 2或高CO 2环境下，会产生无氧呼吸 ［22］，并在丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶的作用下生成乙醛、乙醇，是贮藏果蔬产生异味的原因之一 ［17，23-24］。本实验中，除50% O 2+50% CO 2处理西兰花在贮藏后期（18 d后）乙醇、乙醛显著升高外，其余处理虽然CO 2增加到40%，乙醇、乙醛含量也没有显著升高，这可能与本研究同时提高O 2体积分数至50%有关。也就是说，高比例O 2可能具有缓解高CO 2伤害的作用 ［25］，但具体机理需要进一步研究。
总之，适宜的O 2/CO 2气调可有效延缓西兰花叶绿素降解，阻止西兰花黄化；在CO 2含量较高的情况下，提高O 2含量可有效缓解西兰花无氧呼吸，降低乙醇、乙醛的积累；在5 ℃条件下，50% O 2+40% CO 2可有效延缓西兰花叶绿素降解，抑制乙醇、乙醛生成，并能很好地保存西兰花营养价值。
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Effect of CO 2Concentration in O 2/CO 2Controlled Atmosphere on Chlorophyll Degradation and Quality Preservation in Chilled Broccoli
SUN Zhiwen
1， LÜ Fengyan
1， GUO Yanyin
1，*， WANG Zhaoquan
2
（1. School of Agricultural Engineering and Food Science， Shandong University of Technology， Zibo 255049， China；2. Inspection and Testing Center of Changyi City， Weifang 261300， China）
Abstract：In order to study the effect of CO 2concentration in O 2/CO 2controlled atmosphere on chlorophyll degradation and quality preservation in chilled broccoli， fresh broccoli were in atmospheres consisting of 50% O 2and CO 2at four different concentration levels of 20%， 30%， 40% and 50% or air and then stored at 5 ℃. During storage， the contents of total chlorophyll， chlorophyll a， chlorophyll b， ethanol， acetaldehyde and ascorbic acid， and the activities of chlorophyllase and Mg-dechelatase were regularly determined. The results showed that too low or too high CO 2proportion in controlled atmospheres had a disadvantageous effect on the storage quality of broccoli. Too high CO 2could accumulate the contents of ethanol and acetaldehyde through anaerobic respiration. However， too low CO 2could promote the activities of chlorophyllase and Mg-dechelatase， leading to rapid degradation of chlorophyll， yellowing and ascorbic acid loss in broccoli. Under the experimental condition in this study， 50% O 2+ 40% CO 2treatment could effectively retard chlorophyll degradation and avoid the accumulation of ethanol and acetaldehyde and therefore have an ideal effect on quality maintenance of stored broccoli.
Keywords：broccoli； carbon dioxide； oxygen； quality； controlled atmosphere； storage
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201618049
中图分类号：S635.3；TS205.7
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）18-0313-05
引文格式：
孙志文， 吕凤艳， 郭衍银， 等. O 2/CO 2气调中CO 2对西兰花叶绿素降解及保鲜作用［J］. 食品科学， 2016， 37（18）: 313-317. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618049. http://www.spkx.net.cn
SUN Zhiwen， LÜ Fengyan， GUO Yanyin， et al. Effect of CO 2concentration in O 2/CO 2controlled atmosphere packaging on chlorophyll degradation and quality preservation in chilled broccoli［J］. Food Science， 2016， 37（18）: 313-317. （in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618049. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2015-12-10
基金项目：山东理工大学青年教师发展支持计划项目（4072-115008）；国家自然科学基金面上项目（31671900）
作者简介：孙志文（1989—），男，硕士研究生，研究方向为农产品贮藏与加工。E-mail：sunzhiwen951@126.com
*通信作者：郭衍银（1976—），男，副教授，博士，研究方向为农产品贮藏与加工技术。E-mail：guoyy@sdut.edu.cn