电生功能水和静电场处理对草莓采后生理的影响

第22卷第3期
2006年3月农业工程学报
T r ansactions of the CSA E V ol.22　N o.3M ar.　2006
电生功能水和静电场处理对草莓采后生理的影响
王　愈1,2,郝建雄2,李里特2※
(1.山西农业大学食品科学与工程学院,太谷030801;　2.中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100083)
摘　要:以“星都2号”草莓果实为试材,研究电生功能水及静电场(-50kV/m )处理对冷藏草莓(贮藏温度为0℃,相对湿度为85%～90%)果肉最大破断应力、呼吸强度、乙烯释放量及细胞膜透性变化的影响。

试验结果表明:电生功能水处理明显抑制了草莓的乙烯释放,降低了草莓果实的呼吸强度,而静电场处理也一定程度地降低了果实的乙烯释放量,但对果实呼吸强度无明显的影响。

二者均可保持贮藏期间草莓最大破断应力,延缓果肉细胞相对电导率的上升,从而有效地抑制采后草莓果实的衰老过程。

相比较而言,电生功能水处理效果优于静电场。

关键词:电生功能水;静电场;草莓;采后生理
中图分类号:S 663.9;Q 945.6+6 文献标识码:A 文章编号:1002-6819(2006)03-0184-04
王　愈,郝建雄,李里特.电生功能水和静电场处理对草莓采后生理的影响[J ].农业工程学报,2006,22(3):184-187.
Wang Yu,Hao J ian xiong,Li Lite.Effects of electrolyzed fun ctional w ater and electrostatic field tr eatm ent on pos th arvest phys iology of straw berry fruit [J ].Tr ans action s of the CSA E ,2006,22(3):184-187.(in Chinese w ith English ab stract )
收稿日期:2005-08-01　修订日期:2005-12-13基金项目:北京市自然科学基金资助项目(6062016)
作者简介:王　愈(1968-),男,山西太谷人,博士生,主要从事农产品贮藏与加工方面的研究。

北京市海淀区清华东路17号　中国农业
大学212信箱,100083。

Em ail :sxtgw y @
※通讯作者:李里特(1948-),教授,北京　中国农业大学食品科学与营养工程学院,100083
0　引　言
草莓(Fr agar ia ananassa Duch.)属非呼吸跃变型水果,色香味俱佳,含有多种营养物质,深受人们青睐。

但由于草莓果实柔软多汁,果皮薄,而且采后极易发病腐烂,因此耐贮运能力极差,一般贮藏1～2d 即变色变软[1]。

电生功能水又称电解水或离子水,是通过电解添加了少量食盐的水生成的一种高效低毒的新型消毒杀菌剂,对多种细菌和霉菌均有杀灭效果[2,3]。

电生功能水经急性口投毒性试验和细胞毒性试验、染色体异常试验均表现了较高的安全性,且其中的有效成分极易分解,残效极低,对环境几乎没有污染[4,5]。

所以电生功能水是一种低毒、无残留的理想的杀菌剂,将其用于果蔬保鲜是一项有意义的尝试。

日本富田氵尺雄曾进行电生功能水在室
温下对桃保鲜的初步研究[6]
,但未就电生功能水对果蔬的生理影响进行深入研究。

自1963年M urr 发现模拟电场对鸡足草生长有影响[7]。

40多年以来,全世界众多科学家致力于研究植物的电磁生物效应,先后发现静电场处理的植物种子、细胞、幼苗、根系的生长特性因电场的作用发生改变[8,9]。

将静电场应用于果蔬保鲜,是随着生物电磁理论研究的深入受到启示而发展起来的全新研究领域。

有报道指出,静电场对桃、番茄、蓝莓果等具有保鲜作用,不仅具有高效、节能的特性,而且对环境没有污染[10-12]。

本文研究电生功能水和静电场处理对冷藏草莓生理特性的影响,以期为草莓的贮藏保鲜,以及电生功能水和静电场在果品蔬菜保鲜方面的广泛应用提供理论依据。

1　材料与方法
1.1　试材
草莓于2005年5月18日采自北京大兴区东研伐村草莓圃,品种为“星都2号”。

选择大小一致、无机械损伤、无病虫害、成熟
度一致(果实表面着80%左右鲜红色)的果实,采后迅速运回中国农业大学试验冷库,预冷12h ,进行不同处理后入机械冷库中贮藏(贮藏温度为0℃,相对湿度为85%～90%)。

1.2　试验设计及方法
试验共设3个处理,每个处理取20kg 草莓,第1组用高压静电场(-50kV /m )处理,第2组用电生功能水处理,第3组作为对照。

高压静电场处理每天1h 。

静电发生装置使用泄漏试验变压器(T D M 2.5/60型,北京互感器二厂),用表面平整光洁的不锈钢板组成平行极板,表面涂布绝缘漆(如图1所示)。

电生功能水由中国农业大学中日食品研究中心实验室研制的电生功能水发生装置制取。

电生功能水pH 值2.5±0.1,氧化还原电位1150±20mV ,有效氯浓度为100±10mg /L 。

草莓果实经电生功能水浸泡10min 晾干后入库贮藏。

果实贮藏过程中,每3d 测定草莓果实呼吸强度、乙烯生成量、果肉细胞相对电导率及果肉最大破断应力,在贮藏草莓出现水渍状斑点,已基本失去新鲜度时,结束测试。

测试果肉破断应力,是要以其最大破断应力来表示草莓果实的硬度。

试验重复3次,数据处理采用SPSS 10.0软件。

图1　高压静电场处理果实设备示意图
Fig.1　F acilities of electr ostatic field for fr uit tr eatment 1.3　测定方法
1.3.1　呼吸强度和乙烯释放量的测定
呼吸强度和乙烯释放量的测定参照Jiang 等(1994)的方法并稍作修改[13]。

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称取草莓果实500g,置于经空气平衡的2L玻璃真空干燥
器中,密闭30min(乙烯释放量测定需密闭1～2h),顶空取1mL 气体进行测定,气相色谱仪(G C7890F型,上海天美)配置F ID检测器和不锈钢填充柱(po ra pak80-100型),柱长2m,内径2mm,载气N2,进样温度120℃,柱温60℃,检测温度360℃(乙烯释放量测定检测温度为150℃)。

根据CO2和乙烯标准曲线计算果实释放出的CO2和乙烯含量,呼吸强度以每千克果实单位时间内释放出的CO2量进行计算,单位为mL・kg-1・h-1,乙烯释放量以每千克果实单位时间释放量进行计算,单位为 L・kg-1・h-1。

1.3.2　果肉破断应力的测定
将果实对半切开后,取一半平放于流变仪(R T-2002D.D 型,日本RHEOT ECH公司)载物台上测定果肉破断应力,重复5次,取平均值。

压头直径3mm,载物台上行速度6cm/min,用Y okog aw a记录仪记录试验结果,果肉破断应力用kPa表示。

1.3.3　果肉细胞相对电导率的测定
参照冯双庆的方法并稍作修改[14]从果实中部用直径14.5 mm的打孔器打孔,取果肉圆片10片,重5g,放入100mL三角瓶中,加100mL二次蒸馏水,充分搅拌后,放入真空干燥器中,在真空度为0.004M Pa条件下抽空1h,然后将水倒掉,在三角瓶中,重新加入100mL二次蒸馏水,振荡1h后测定初始电导率值。

测定完初始电导率值后的样品,加热到100℃,并保持沸腾5 min,迅速冷却后,测定其最终电导率值。

相对电导率=初始电导率/最终电导率。

2　结果与分析
2.1　草莓贮藏效果观察及其保鲜机理分析
通过观察草莓贮藏过程中外观变化得知,经电生功能水和高压静电场处理的,贮藏18d草莓仍然新鲜饱满,果实鲜红色,部分果面还没有全部转红,萼片鲜绿色;而对照组草莓在第18d 时,果实已经不新鲜,整个果面变成浓红色,萼片已经变为灰绿色,果实表面部分组织开始解体。

以草莓果实出现感官能明显观察到的水渍状斑点为限作为保鲜草莓的结束期,对照可贮藏18d,经庙压静电场处理可延长2d,功能水处理延长4d。

从感官表现来看,高压静电场处理和电生功能水处理的保鲜效果均明显好于对照。

致于功能水和高压静电场处理提高果蔬保鲜效果的机理,两者有共同之处,即两种处理均改变果实细胞膜电位,电功能酸性水由于具有低pH值、高氧化还原电位以及有效氯离子浓度,通过对果蔬的浸泡,改变了果实的细胞膜电位[3,5];Gr oss D, Br ay man A A,M iller M W等对电场下植物细胞和动物细胞进行了研究,均认为电场改变了植物细胞膜电位[15,16]。

可见,草莓受电生功能水和静电场处理后,果实细胞膜电位受到调整,但两种处理保鲜效果也有所不同,在本试验中,功能水处理的效果要好于静电处理,这可能是由于适宜膜电位的问题,对草莓而言,功能水能更好地调控果实细胞膜,维持了膜的稳定性,是否对其它果蔬的保鲜也是如此,还需进一步试验。

2.2　电生功能水和高压静电场处理对草莓呼吸强度的影响
草莓采收后,在0℃贮藏过程中,呼吸强度逐渐下降,贮藏后期,又有较大的升高。

功能水处理明显降低了贮藏期间草莓果实的呼吸强度,如图2所示,贮藏第3、6、9、12d时分别比对照果实降低了48.2%、55.5%、60.1%、62.3%。

既使到草莓果实贮藏第15d时,功能水处理果实的呼吸强度也比对照果实低24.0%。

而在整个贮藏过程中,静电场处理对草莓的呼吸强度没有显著影响,在贮藏后的第3d还比对照要高,贮藏第6、9、15d虽比对照低,
但未达显著水平。

到果实贮藏第18d时,由于遭受微生物侵染使果实表面出现水渍状斑点,导致了果实呼吸强度升高。

图2　电生功能水和高压静电场处理对草莓果实
呼吸强度的影响
Fig.2　Effect of electro lyzed functio nal w ater and
electr ostatic field tr eatment on r espiration
r ate o f st raw berr y fr uit
王颉等曾对静电场下番茄、鸭梨、苹果等几种呼吸跃变型果实的采后生理进行了研究,发现静电场处理不仅能够改变一些呼吸跃变型果实的呼吸高峰大小,而且能够推迟一些果实呼吸高峰出现的时间[10,11,17]。

而本研究发现静电场对非呼吸跃变型的草莓呼吸强度的影响并不显著,这一差异的原因可能在于不同呼吸类型果实内部生理特性不同,呼吸强度变化的差异只是果蔬多种呼吸途径变化的综合反映,进一步研究应当围绕静电环境中两种呼吸类型果蔬的不同变化深入研究。

2.3　电生功能水和高压静电场处理对草莓乙烯释放量的影响
功能水处理后的草莓从贮藏开始直至结束,一直未检测到乙烯生成,说明功能水处理明显地抑制草莓的乙烯释放。

其它两组处理的草莓采收后在0℃条件下贮藏过程中乙烯释放并没有释放高峰的出现,表现出典型非跃变型果实的特征。

乙烯释放量在整个贮藏期逐渐下降,前期下降较快,中后期则平缓下降。

静电场处理在贮藏中后期明显降低了乙烯释放量,如图3所示,在贮藏第6、9d分别比对照降低了71.4%和49.9%,贮藏前期反而还比对照果实乙烯释放高,其原因有待深入研究。

图3　高压静电场处理对草莓果实乙烯释放量的影响
F ig.3　Effect o f electr ostat ic field tr eatment o n
ethylene pr o ductio n o f stra wber ry fruit
2.4　电生功能水和高压静电场处理对草莓果肉细胞相对电导率的影响
果肉组织相对电导率是衡量果实细胞膜透性的主要指标。

果实趋向衰老时,细胞膜透性增强,相对电导率增加。

如图4所示,3种处理方式下草莓果实相对电导率的变化,贮后1～9d上升缓慢,从第10d起,则急速上升。

功能水处理显著抑制了冷藏草莓相对电导率的上升,贮藏第3d后就一直低于对照,在贮后9、12、15、18d分别比对照降低了14.2%、19.4%、30.0%、24.4%,静电场处理贮藏从第3d后也一直低于对照,在贮后9、12、15、18d分别比对照降低了7.6%、14.0%、20.8%、6.1%。

2.5　电生功能水和高压静电场处理对草莓果实硬度的影响
试验结果如图5所示,贮藏期间以果肉最大破断应力测试
185
　第3期王　愈等:电生功能水和静电场处理对草莓采后生理的影响
的草莓硬度变化表明:3种处理方式下草莓果实硬度在贮藏1～9d 下降缓慢,从第10d 起急速下降,功能水处理显著抑制了冷藏草莓果肉硬度的下降,贮藏第3d 后就一直高于对照,在贮后9、12、15、18d 分别比对照高10.2%、26.9%、38.4%、56.3%,静电场处理贮藏从第3d 后也一直高于对照,在贮后9、12、15、18d 分别比对照高7.5%、14.4%、18.8%、21.3%。

图4　电生功能水和高压静电场处理对草莓果肉细胞
相对电导率的影响
F ig .4　Effect of elect ro ly zed functional wa ter and
electr ostatic field tr eatment o n r elativ e electric co nductiv ity of str awber ry
fruit
图5　电生功能水和高压静电场处理对草莓果肉硬度的影响
F ig .5　Effect of elect ro ly zed functional wa ter and
electr ostatic field tr eatment o n firmness
of str aw berr y fr uit
3　结　论
1)电生功能水处理草莓有效地抑制了果实的乙烯释放量,降低了果实的呼吸强度;经-50kv /m 静电场处理,冷藏草莓的乙烯生成也受到了抑制,呼吸强度也有所下降,但静电场对草莓呼吸强度无显著影响。

静电场处理能耗很小,电生功能水处理成本也低,用这两种方法处理均提高了草莓的保鲜效果,延长了保鲜期,具有广阔的应用前景。

2)电生功能水和静电场处理均有利于保持草莓果实的硬度,贮藏结束时,功能水和静电场处理分别比0℃冷藏草莓以最大破断应力表示的硬度高35.0%和21.5%。

3)电生功能水和静电场处理均可以控制果实相对电导率的增加,对草莓果实的成熟衰老具有一定的抑制作用。

贮期结束时,电生功能水和静电场处理的草莓相对电导率分别比0℃冷藏
草莓降低了24.4%和6.1%。

综上,在草莓贮藏保鲜方面,无论是感官品质,还是生理指标,采用电生功能水处理的效果要优于高压静电场处理。

另外,观测贮藏期间草莓硬度和相对电导率的变化发现,贮藏1～9d 均变化缓慢,加速变化是从第10d 开始的,因此贮藏一段时间后对草莓再进行电生功能水或高压静电场处理,能否取得更好的保鲜效果,今后需要进一步研究。

贮藏期间草莓硬度和相对电导率的变化呈显著负相关,对照0℃贮藏草莓两者的相关系数为-0.9873,功能水处理时为-0.9853,静电场处理时为-0.9969,两者相关性如此显著的机理,也是今后研究的一个方向。

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186农业工程学报2006年　
Effects of electrolyzed functional water and electrostatic field treatment on postharvest physiology of strawberry fruit
Wang Yu 1,2,Hao Jianxiong 2,Li Lite 2※
(1.College of Food Science and Eng ineer ing ,Shanx i A g ricultur e University ,Snanx i Pr ovince ,T aigu 030801,China ;
2.Colleg e of Food Science and N utr itional Eng ineer ing ,China A gr icultur e Univ ersity ,Beij ing 100083,China )
Abstract :Effect of electr olyzed functional wat er and electr osta tic field on po sthar vest phy siolog y of str aw ber r y fr uit (Fr ag ar iax ananassa Duch cv .X indu 2),m ature st raw berr y w ere treat ed immediately w ith electr olyzed functional w ater and electro static field (-50kV /m )ever y day after har vest ,and then sto red at 0℃,90%relative humidity for 18day s.T he r esults sho w t ha t respir atio n ra te and ethylene pro duction o f str awber ry fr uits ar e inhibited significant ly by electr olyzed funct ional w ater tr eatment.But ther e is only a slig ht decrease of ethylene pro ductio n and no o bv io us effect s on respir atio n r ate by electr ostatic field tr eatment.M o reo ver ,electr o ly zed funct ional w ater and electr ostat ic field t reatm ent also delay the decline o f firmness and incr ease o f r ela tiv e elect ric conduc-tiv ity o f str aw ber ry fr uit dur ing stor age .A ll r esults sugg est that electr olyzed functional w ater a nd electr ostatic field tr eatment are effectiv e for pr olo ng ing t he shelf-life o f st raw berr y fr uit during stor age a nd the for mer is bet ter.
Key words :electr olyzed functional w ater ;electr ostatic field ;str aw ber r y ;po stharv est phy siolog y
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　第3期王　愈等:电生功能水和静电场处理对草莓采后生理的影响。