高压静电场对草莓贮藏效果的影响.docx
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高压静电场对草莓贮藏效果的影响
高压静电场对草莓贮藏效果的影响
张亮
指导老师：
王强
（陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000）
摘要：
以草莓果实为原料，研究了电场强度50、100、150KV/m分别处理1h、2h后，在14-18℃左右的条件下贮藏7d，分别测定果实腐烂指数、失重率、果实硬度，可溶性固形物含量、呼吸速率。
结果表明，与对照相比，高压静电场处理后，降低了草莓的腐烂指数，各处理中以100KV/m2h的腐烂指数最低，比对照低16.03个百分点；草莓果实的呼吸强度为0.5mgCO=/g·h，果实硬度为2.47×105Pa、可溶性固形物含量为7.3，处理和对照之间失重率差异性不大。
高压静电处理后的草莓更有耐贮性，贮藏期延长。
关键词：
高压静电场；草莓；贮藏
草莓属蔷薇科，果实系浆果，含丰富的维生素C和营养元素，其钙、磷、铁的含量比苹果和葡萄高2-4倍，素有“水果皇后”的称号。
由于草莓上市的成熟期短，上市集中，又不耐贮存，限制了草莓的远销和大规模生产。
因此，延长草莓果实贮藏期，保持了其商品价值，是草莓生产和发展中亟待解决的问题。
目前，生产上常用的果品贮藏保鲜方法主要有自然低温冷却贮藏、冷藏和气调贮藏。
100多年前人工制冷技术的发明带来了果品蔬菜贮藏技术的巨大变革，上个世纪20年代F.Kidd和C.West发现低氧和高二氧化碳可以抑制种子的呼吸作用，从而奠定了果品气调贮藏的理论基础。
随着科学技术的发展，电磁工程学与生物工程技术和农产品贮藏保鲜技术之间发生了日益紧密的联系。
近年来，一些学者从食品贮藏保险领域出发，结合物理学、物理化学和植物生理学提出了一向边缘科学研究手段——微能技术的新概念，即利用诸如电场、磁场、电磁波、音波、压力场等微弱能源，对食品贮藏保鲜过程进行节能、高效、高品质的处理。
高压静电场对果品采后生理的影响即属此研究领域。
李里特等（1998）研究表明[1]高压静电场处理能降低蔬菜的呼吸强度，抑制水分损失，延迟蔬菜的采后衰老过程。
方胜等（1997）的研究表明[2]在一定条件下高压静电场能抑制番茄的呼吸作用，保持硬度。
李里特[3]等对高压静电场下果品保鲜机理进行了初步的分析，提出了高压静电场能改变果蔬的内部生理代谢。
研究表明[4]在电场强度80Kv/m下处理后贮藏的红星苹果，三个月后其硬度、可溶性固性物含量分别比对照提高10%和1.8%，呼吸强度降低约10％[5]四川红橘用150Kv/m高压静电场每天处理30min,储藏40d后，其好果率49.7％，色泽保持得光亮鲜艳，对照好果率是35％.水蜜桃初步的静电处理实验也显示硬度和好果率比对照高[6]。
采用150Kv/m高压电场处理荔枝也获得了成功[7]，同对照比，果实延长了4d的保鲜期，除颜色稍有变深外，仍有保持硬度和味道鲜美的特色。
其他还有常温静电贮藏30d的鸭梨，腐烂率比对照低30%，常温贮藏30d的西瓜，腐烂指数比对照低80%[8]。
对青椒（9）、柑橘、黄瓜、红薯、甜瓜等也有明显的效果。
对草莓贮藏技术的研究报道较多，主要有高分子涂膜[10]，辐射贮藏[11]，低温贮藏[12]，气调贮藏，化学保鲜法。
但是，这些方法往往设备投资较大，增加贮运成本，有的还造成药物残留，影响人体健康。
由于静电场处理进行贮藏保鲜具有操作简便、经济实用、无毒无害、对果蔬和环境不残留污染，容易在生产中推广等优点，因此近年来利用高压静电场处理来延长果蔬的贮藏期越来越受到广泛关注。
本试验在前人研究的基础上探索高压静电场对草莓贮藏效果的影响，为高压静电场在草莓贮藏保鲜方面的应用提供理论依据。
1材料与方法
1.1试验材料与仪器
1.1.1试验材料
草莓品种属于红实美，采自甘肃省庆阳市西峰区温泉乡温室草莓大棚，统一于上午采摘着色均匀、大小相近、成熟度一致（八分熟）的果实。
1.1.2试验仪器与药品
电子天枰、GY-1型果实硬度计、WYT（0-80%）手持糖量计、呼吸室、自制高压静电场；NaOH、草酸、BaCl2、酚酞试剂
1.2材料的预处理
将采摘的草莓整齐地分装塑料保鲜盒中，每盒的重量及果实个数参见表1-1，将封装好的草莓在电场强度为50KV/m、100KV/m、150KV/m下分别各处理1h和2h，以不经电场处理为对照，其中以100KV/m2h处理的为8盒，对照8盒，其他每组3盒，共29盒。
于当天对新鲜草莓各项基础指标进行测定，以后每天用一定强度静电场处理1次,每1d测定形态指标，每2d进行生理生化指标的测定。
处理组分如表1。
表1材料预处理与分组
电场强度
（kV/m）
处理时间
（h）
处理组分
CK
-
A
B
C
D
E
F
G
50
1
A
B
C
2
A
B
C
100
1
A
B
C
2
A
B
C
D
E
F
G
150
1
A
B
C
2
A
B
C
1.3测定方法
1.3.1腐烂指数测定
参照文献[13]的方法。
安果实腐烂面积大小将果实分为4级：
0级，无腐烂；1级，腐烂面积小于果实面积的10%；2级，腐烂面积占果实面积的10%-30%；3级，腐烂面积占果实面积的30%。
按下式计算腐烂指数：
腐烂指数（%）=
100%
1.3.2失重率测定
用天平称重法[13]。
各处理内部和对照内部分别取平均值。
失重率（%）=[（贮藏前果实质量-贮期测定果实质量）/贮前果实质量]
100%
1.3.3果实硬度测定
用GY-1型果实硬度计进行测定[13]。
每个处理取1个果实，每个处理内部共取3个果实，每果取2个对称部位测定，重复6次，取平均值。
1.3.4可溶性固形物测定
用WYT（0-80%）手持糖量计测定[13]。
每组取一个果实，取3个值的平均值。
1.3.5呼吸速率
静置法[13]。
配制0.4mol/LNaOH溶液，取已配制好的NaOH20ml于培养皿中，然后将其放于呼吸室底部，将装草莓的保鲜盒打开，放在呼吸室搁板上，迅速盖好顶盖，静置1h。
另设置1组对照，在呼吸室中不放入草莓，其他处理一样。
1h后取出培养皿，加入饱和BaCl2,滴2滴酚酞，用0.1mol/L的草酸滴定。
滴至红色刚刚消失为止，记下草酸溶液体积。
测3组，取平均值。
呼吸速率[mgCO2/（g•h）]=
2结果分析
2.1高压静电场对草莓贮藏中腐烂指数的影响
表2高压静电场对草莓贮藏中腐烂指数的影响
电场
强度
（kV/m）
处理
时间
（h）
腐烂指数（%）
贮藏1d
贮藏2d
贮藏3d
贮藏4d
贮藏5d
贮藏6d
贮藏7d
CK
-
0
0
1.07
5.87
30.53
45.44
70.85
50
1
0
0
0
6.07
26.67
35.30
63.57
2
0
0
0
5.29
24.58
36.41
62.18
100
1
0
0
0
2.05
23.43
32.15
54.82
2
0
0
0
3.57
22.86
33.73
50.26
150
1
0
0
0
7.15
27.47
36.92
65.70
2
0
0
0
5.83
25.11
34.28
64.09
高压静电场处理对草莓果实腐烂指数有一定程度的影响。
由表2可以看出，贮藏第3d对照的草莓腐烂指数为1.07个百分点。
而各处理间及处理内部草苺腐烂指数为0。
但贮藏第5d对照的草莓腐烂指数达到30.53%，而处理的草莓腐烂指数为24.58%左右，各个处理间及各处理内部腐烂指数差异差异性不显著。
到贮藏第7d，对照的腐烂指数与各个处理间差异性非常显著，其高达70.85%。
此时，各处理间的腐烂指数差异性也很显著，其中，100KV/m处理的草莓腐烂指数为54.82%、50.26%，而用50KV/m和150KV/m处理的草莓腐烂指数分别为63.57%、62.18%和65.70%、64.09%。
各处理内部因为处理时间的长短引起草莓腐烂指数的大小各不相同。
但是在所有的处理中以100kV/m2h处理的草莓腐烂指数最低。
这表明高压静电场处理草莓可抑制草莓的腐烂，延长采后寿命，其中以100KV/m2h处理的效果较好。
附照片：
处理前（第3d）
处理后（第5天）
2.2高压静电场对草莓贮藏中果实失重率的影响
表3高压静电场对草莓贮藏中果实失重率的影响
电场强度
（kV/m）
处理时间
（h）
失重率（%）
贮藏2d
贮藏4d
贮藏6d
贮藏7d
CK
-
0.11
0.42
0.46
0.53
50
1
0.18
0.36
0.41
0.50
2
0.16
0.43
0.45
0.57
100
1
0.07
0.37
0.48
0.53
2
0.14
0.35
0.51
0.54
150
1
0.12
0.41
0.44
0.51
2
0.09
0.39
0.46
0.56
由表3可以看出，在贮藏过程中各个处理和对照的失重率均呈上升趋势。
在贮藏第7d对照与50KV/m/、100KV/m、150KV/m处理的草莓失重率分别为0.50%和0.57%、0.53%和0.54%、0.51%和0.56%、0.53%。
对照与处理间失重率相差不大，并且各处理内部失重率基本不存在差异，其可能原因是本试验用的草莓均用塑料保鲜盒密封，并且在14-18摄氏度的室内贮藏，因而对照与各处理的草莓失重率均较小且相差不大。
2.3高压静电场对草莓贮藏中果实硬度的影响
表4高压静电场对草莓贮藏中果实硬度的影响
电场强度（kV/m）
处理时间
（h）
果实硬度（Pa）
贮藏0d
贮藏2d
贮藏4d
贮藏6d
CK
-
2.63×105
2.57×105
2.38×105
2.01×105
50
1
2.71×105
2.67×105
2.56×105
2.39×105
2
2.65×105
2.60×105
2.53×105
2.28×105
100
1
2.64×105
2.59×105
2.46×105
2.40×105
2
2.70×105
2.56×105
2.54×105
2.47×105
150
1
2.69×105
2.61×105
2.47×105
2.32×105
2
2.67×105
2.60×105
2.51×105
2.30×105
果实硬度是草莓主要品质指标之一。
由表4可以看出，随着草莓贮藏时间的延长，其果实硬度呈下降趋势。
贮藏后第4d50KV/m1h和2h、100KV/m1h和2h、150KV/m1h和2h处理和对照的果实硬度分别为2.56×105Pa和2.53×105Pa、2.46×105Pa和2.54×105Pa、2.47×105Pa和2.51×105Pa、2.38×105Pa。
从贮藏后第4d到第6d，50KV/m、100KV/m、150KV/m处理的果实硬度呈缓慢下降，其中以100KV/m处理的果实硬度下降较缓慢，在贮藏第6d100KV/m处理的果实相对硬度比对照高0.39×105Pa和0.46×105Pa。
说明高压静电场对草莓果实硬度下降有一定的抑制作用，其中以100KV/m处理的草莓硬度保持较好。
2.4高压静电场对草莓贮藏中可溶性固形物含量的影响
表5高压静电场对草莓贮藏中可溶性固形物含量的影响
电场强度
（kV/m）
处理时间
（h）
可溶性固形物（%）
贮藏0d
贮藏2d
贮藏4d
贮藏6d
CK
-
7.8
7.1
7.4
7.2
1
8.1
7.6
8.2
7.7
50
2
7.4
7.0
7.5
7.3
1
7.5
7.2
7.4
7.6
100
2
7.4
7.1
7.5
7.7
1
6.9
6.4
7.3
7.4
150
2
7.1
6.9
7.1
7.3
草莓果实的含糖量影响着果实的品质，含糖量与果实贮藏期间草莓衰老代谢密切相关。
由表5结果可以看出，草莓果实在贮藏后0-2d可溶性固形物含量呈下降趋势，在贮藏后3-6d可溶性固形物含量呈上升趋势。
经过高压静电场处理的草莓，其中可溶性固形物含量均高于对照，其中以100KV/m处理的相对可溶性固形物含量在贮藏第2d、4d和第6d分别高于对照0.02、0.07、0.03和0.03、0.07、0.06个百分点。
同样，在100kV/m电场强度处理1h的比处理2h的也高。
这说明高压静电场能抑制草莓果实可溶性固形物含量的降低，并且处理1h比2h能更好的保持草莓果实的可溶性固形物含量。
2.5高压静电场对草莓贮藏中呼吸速率的影响
表6高压静电场对草莓贮藏中呼吸速率的影响
电场强度
（kV/m）
处理时间
（h）
呼吸速率（mgCO2/g·h）
贮藏0d
贮藏2d
贮藏4d
贮藏6d
CK
-
0.05
0.06
0.07
0.06
100
1
0.05
0.04
0.05
0.05
2
0.05
0.04
0.04
0.05
呼吸速率是衡量果实采后衰老状态的重要指标，抑制呼吸速率，可以更好地保持果实在贮藏期间的品质，延长贮藏期。
由表6可以看出，静电场处理草莓后，其呼吸速率呈先缓慢下降、然后又缓慢上升趋势，而对照呼吸速率变化为升降的趋势，并且对照和处理在第6d均高于贮藏开始时期。
而贮藏第7d，由于腐烂比较严重，有微生物的呼吸作用，不能真实的反映草莓果实的呼吸速率。
随贮藏期的延长，经过100KV/m处理的草莓呼吸速率明显低于对照，其中以100KV/m处理的草莓呼吸速率在贮藏第6d比对照低0.01mgCO2/（g•h）,而处理1h和2h的相对呼吸速率都变化比较平稳，差别不大。
说明用100kV/m高压静电场强度可抑制草莓的呼吸速率,而处理1h和2h对呼吸强度抑制的效果基本一致。
3结论
经过100KV/m2h处理的草莓，各项测量指标最好。
只有失重率与对照相比差别不大。
在贮藏过程中，各处理和对照草莓的果实硬度随贮藏时间延长均呈下降趋势，在可测定的时间范围内，草莓果实的可溶性固形物含量呈现出先下降，后上升的趋势。
但100KV/m处理后的草莓的果实硬度、可溶性固形物相对含量均比对照高。
在贮藏过程中，经高压静电场处理后草莓的相对呼吸速率均低于对照。
但是，同一电场强度下，除草莓果实可溶性固形物的含量外，其他各指标测定结果在同一电场强度下，没有随时间的不同而呈现有规律的变化。
4讨论
自从1963年Murr发现模拟电场对鸡足草生长的影响，近40年来，有关高压静电场生物效应的研究工作十分活跃，主要研究领域涉及促进种子萌发，影响植物生长等。
高压静电场保鲜是近10年来发展起来的微能贮藏保鲜方法，生物本身存在一个巨大的静电场中，其电荷分布，排序以及运动都有一定的规律性。
如果改变自然环境的静电场，将给生物带来什么样的影响，会有什么生物效应其应用前景日益受到果品蔬菜贮藏界的广泛关注。
有关高压静电场处理对果品采后品质的影响也有一些研究，表明高压静电场具有保鲜作用，但其对果实采后品质的影响是否具有普遍规律，高压静电场影响果实采后品质的机理还不清楚。
21世纪是以绿色生产理念的时代，低成本，无污染，无残留的农业生产是以后发展的主攻方向。
物理农业是目前以及今后农业生产发展的主要模式，而高压静电场属于此领域。
本试验利用自制的高压静电场保鲜试验台，由于设备的简陋，只设置了50kV/m、100kV/m和150kV/m的电场强度处理草莓果实，并且由于试验时间的紧迫性，在测定生理生化指标时只选用了用100kV/m处理过的草莓果实。
在试验操作和数据处理方面，也难免存在一些人为误差。
在今后的试验中，继续探究不同场强、不同处理时间对不同果蔬采后生理的影响，确定适宜的电场强度和处理时间。
将高压静电场用运于从果蔬苗期生产到果实贮藏的整个过程，确定高压静电场在这整个过程中对果蔬品质的影响。
并且开发可用于生产的高压静电场保鲜设备。
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