《Postharvest Biology and Technology》:Hypobaric treatment combined with nitric oxide fumigation preserves apricot fruit quality during storage: From laboratory optimisation to pilot-scale evaluation
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•开发了一种多功能低压熏蒸装置。•低压可增强气体在果实中的渗透,提高熏蒸效果。•确定的最佳参数为40 μL L?1 NO、50 kPa和45分钟•HYT-NO处理维持了杏果实的采后质量。•中试试验表明,HYT-NO处理具有规模化应用的潜力。引言杏(Prunus armenia
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开发了一种多功能低压熏蒸装置。
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低压可增强气体在果实中的渗透,提高熏蒸效果。
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确定的最佳参数为40 μL L?1 NO、50 kPa和45分钟
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HYT-NO处理维持了杏果实的采后质量。
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中试试验表明,HYT-NO处理具有规模化应用的潜力。
引言
杏(Prunus armeniaca L.)以酸甜均衡的风味和宜人的香气著称。其果肉富含多种营养成分,包括维生素、多酚和黄酮类化合物,具有较高的营养价值,深受消费者喜爱(Bai et al., 2025)。新疆杏的产量和种植面积位居全国之首,年产量占全国总产量的60%以上。该作物被认为是新疆地区提高农业生产力和增加农民收入的重要支柱产业之一。杏是一种典型的跃变型果实,收获期较短,采后生理代谢迅速,表现为呼吸速率升高。在室温下贮藏时,果实极易因成熟而软化、褐变和腐烂(Dai et al., 2026, Hua et al., 2022)。因此,不当的采后处理会导致大量果实损失,严重制约杏产业的高质量发展。低温贮藏可有效延缓果实衰老,但长期低温暴露易引发冷害,导致果肉褐变和风味损失(Fan et al., 2021, Zhu et al., 2018);气调贮藏也存在实际局限性。该技术要求专用设备并需定期维护,且贮藏气氛失衡可能促进厌氧呼吸和异味产生,限制了其在中小规模生产者中的适用性(Wood et al., 2022)。尽管化学防腐剂被发现具有一定的有益效果,但其使用伴随着化学残留风险和消费者接受度低的问题(Zhang et al., 2024)。鉴于上述局限性,探索绿色环保、高效的一体化保藏设备和技术的应用潜力,或可提供改善采后处理的一条互补途径,但其技术和经济可行性仍需进一步验证。
熏蒸技术因其操作简便、处理量大和安全性能良好而得到认可,被认为在果蔬采后保藏中具有广泛的应用前景(Zhang et al., 2025)。作为绿色信号分子,NO具有高度的脂溶性,便于穿透细胞膜,从而在葡萄、桃和芒果等多种果实中发挥保藏效果(Khan et al., 2023, Li et al., 2026a, Saini et al., 2024, Sati and Pareek, 2026, Zhang et al., 2019)。然而,NO被发现表现出显著的浓度依赖性效应,偏离最佳剂量范围会导致处理果实氧化劣变的加剧。在桃中,Zhu等(2006)以5、10和15 μL L?1进行NO熏蒸试验,报告在5和10 μL L?1时有益,而15 μL L?1处理无类似益处。Li等(2026b)和Zhu等(2008)也在草莓和猕猴桃中报告了浓度依赖性反应,表明超出有效范围的浓度可能降低保藏效果。有效的熏蒸需要气密性良好的箱体和准确的气体剂量。Radziejewska-Kubzdela等(2014)强调了基于真空的采后技术中设备设计和过程控制的重要性。Zhao和Xie(2004)综述了压力梯度在多孔果蔬组织真空渗透过程中促进液体质量传递的作用,为压力辅助输送提供了一般机制背景。更直接地,Zhang等(2026b)报告大气压NO熏蒸导致西梅果实渗透不均,而低压熏蒸增强了NO渗透并促进了更均匀的分布。这些发现表明,精确的压力调控和气体输送对于实现一致的熏蒸至关重要。
目前,采后保藏技术越来越多地通过协调应用互补处理来开发。Kan等(2025)表明,低压贮藏对草莓质量的影响具有压力依赖性,在30 kPa下贮藏相比大气压贮藏水分流失更低,质量保持更好。这些发现凸显了在应用低压技术时优化压力条件的重要性。此外,压力梯度可增强多孔果实组织内的质量传递,尽管该机制主要在真空渗透系统中得到研究(Guillemin et al., 2008)。Zhang等(2026b)进一步证明,协调应用低压处理和NO熏蒸相比大气压熏蒸,改善了西梅果实中熏蒸剂的渗透和分布。在这种一体化系统中,低压处理可促进熏蒸剂运输,而NO有助于调节采后生理过程。Liu等(2019)和Rahman等(2022)的研究表明,结合互补的采后处理可能比相应的单一处理更好地保持质量。这些发现支持了低压处理和熏蒸的潜在互补功能。然而,大多数相关研究仍局限于小规模实验室装置,缺乏对该组合技术的系统化中试评估。为弥补这一差距,本研究采用了一个系统框架,包括设备开发、工艺优化和中试验证,以新疆'小白'杏为实验材料。然后通过对实验室优化到中试验证的逐步推进,研究了低压NO熏蒸技术,为其在杏保藏中的潜在应用提供了依据。
章节摘要
减压熏蒸装置的设计
低压熏蒸保藏装置的整体配置及其物理装置的详细信息分别如图1和图S1所示。该装置主要由真空系统、制冷系统、加湿系统、熏蒸系统、回收系统和可编程逻辑控制系统组成。熏蒸系统配置为可根据需要连接各种便携式标准气瓶。在运行过程中,进气电磁阀
低压系统的稳定性测试
真空箱的气密性测试结果如图2a、b所示。在20,000 Pa时,低压熏蒸装置在120分钟内保持压力稳定(图2a)。然而,在2,000 Pa时,90分钟后压力上升至2,800 ± 40 Pa(图2b)。这些结果表明该装置在20,000 Pa时保持了良好的气密性。然而,不同条件下的压力保持能力有所不同。因此,在后续实验中,处理压力根据
低压熏蒸设备的开发与运行稳定性评估
目前,大多数采后果实保藏研究使用简单设备进行小规模实验室试验。这些设备仅适用于处理小批量样本,缺乏适用于中试规模运行的设备使得大规模批量处理困难。为帮助解决上述瓶颈问题,我们创造性地设计了一种集低压处理、快速预冷、温度和
结论
本研究开发了一个集真空预冷、低压贮藏和熏蒸于一体的多功能平台,实现了对关键环境参数的精确控制。发现低压熏蒸可促进NO在果实组织中的均匀分布,提高熏蒸剂效率,并缩短处理时间。通过单因素和响应面优化,确定了'小白'杏的最佳参数为40 μL L?1 NO、50 kPa和45分钟。该处理
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邢亚歌1:审稿与编辑、撰写初稿、可视化、软件、方法论、数据整理、概念化。张玉1:审稿与编辑、撰写初稿、可视化、形式分析、数据整理、概念化。孙振凯:方法论、形式分析、数据整理。袁玉瑶:形式分析、数据整理。孟玉坤:方法论、数据整理。张浩:方法论。吴斌:审稿与编辑、监督、资源,
利益冲突声明
作者声明不存在可能被认为影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了中央引导地方科技发展资金新疆维吾尔自治区项目(ZYYD2024ZY06);"新疆天山英才"培养计划(2022TSYCLJ0040);新疆维吾尔自治区重点研发专项(2022B02026);以及新疆维吾尔自治区研究生创新计划项目(XJ2026G039)的支持。
邢亚歌|张玉|孙振凯|袁玉瑶|孟玉坤|张浩|吴斌|王继德