低氧控气（controlled atmosphere，CA）对切分留兰香采后品质的影响

《Food Innovation and Advances》：Effect of low-oxygen controlled atmospheres on the postharvest quality of cut spearmint

　　

在本研究中，研究人员评估了低O2浓度对留兰香（Mentha spicata）在5 °C贮藏期间品质变化的影响。将切分留兰香茎持续暴露于1%、5%和10%氧气及空气（CTRL）的控气（CA）环境中，于10 L容器内以10 mL min?1流速通气，低温贮藏14天。于贮藏0、6、9和14天取样，检测物理特性（失重率、硬度、叶表色泽）、植物化学特性（总酚含量、二苯基苦基肼（DPPH）抗氧化活性、维生素C含量）、异味代谢物（乙醛、乙醇、氨含量）及挥发性组分。低O2处理显著增加了失重与绿色丧失（a*值上升）。CA处理（1%和5% O2）有利于控制生物活性成分流失。乙醇含量随O2降低而升高，乙醛与氨含量无变化。所有CA处理下薄荷香气轮廓维持至贮藏第9天。低O2处理有益于维持切分留兰香芳香品质，但未能延缓外观品质劣变。

研究背景与立项依据

留兰香（Mentha spicata）属唇形科芳香草本，鲜叶与茎含以香芹酮（carvone）、柠檬烯（limonene）和β-月桂烯（β-myrcene）为代表的单萜与倍半萜类精油，兼具风味、抗菌、抗氧化及药用价值，并富含多酚、维生素与类胡萝卜素。随着全球对生鲜烹饪香草需求上升，鲜切香草产业面临采后萎蔫、褐变、黄化、叶片下卷（epinasty）与脱落等障碍，其中乙烯在黄化、下卷与脱落中起关键作用。低温结合包装内气氛调节（modified-atmosphere packaging，MAP）可延缓呼吸、叶绿素降解、氧化酶活性和乙烯合成，从而延长货架期，但低O₂亦可能诱导发酵代谢物积累而产生异味。已有研究指出留兰香在0 °C比胡椒薄荷更敏感于褐变，且在0 °C托盘覆PVC膜可贮21天，但关于控气（CA）中气体组成对5 °C下切分留兰香采后行为的作用尚缺乏系统数据。为此，研究人员以5 °C冷藏为背景，设置梯度低O₂的CA处理，明确其对留兰香外观、生物活性与香气的影响，为鲜切香草MAP设计提供依据。该文发表于《Food Innovation and Advances》。

主要技术方法概括

研究人员以意大利普利亚商业化采收的留兰香切茎（10–15 cm，6–10对展开叶，约50 g/托盘）为材料，置于10 L容器中以10 mL min^?1分别通入湿润空气（CTRL）及1%、5%、10% O₂（氮调）混合气，5 °C黑暗贮14天，每处理3容器×3托盘重复，于0、6、9、14天取样。物理指标用Instron 3343测Kramer切力（硬度），光谱扫描仪测CIE Lab*色空间并计算色差ΔE与色调角；化学指标包括HS-SPME-GC-MS（50/30 μm DVB/CAR/PDMS纤维，40 °C平衡）分析挥发性组分，HPLC测抗坏血酸（AA）与脱氢抗坏血酸（DHAA）之和的总维生素C，Folin–Ciocalteu法测总酚、DPPH法测抗氧化活性，顶空GC-MS测乙醛与乙醇、酚-次氯酸盐法测氨；统计采用IBM SPSS两因素ANOVA、Pearson相关、Jamovi做PCA与聚类分析。

研究结果

低O₂控气对品质属性的影响

两因素ANOVA显示处理对O₂可得性、失重、L、a、b、ΔE及乙醛有显著主效应，贮藏时间对所有指标均显著，交互项仅对a、总维生素C、氨、乙醛显著。外观上1% O₂黄化最快，14天各处理均现褐变；硬度由~250 N升至~350 N（失水与纤维化致切力增加，但O₂处理不显著）；L下降、a上升、b*下降、色调角减小，表明绿色丧失。PCA（前两轴78.6%）中PC1代表贮藏时间推进（ΔE升、明度与色调降），PC2区分O₂处理，10% O₂末期生理轨迹异于CTRL与更低O₂组。

低O₂控气对植物化学属性的影响

总酚、DPPH与总维生素C受时间主效应显著，处理主效应不显著。D0–D9总酚（~600→~400 mg GAE/100 g FW）与DPPH（~1400→~1000 mg TE/100 g FW）下降，但1%与5% O₂组在D9后回升至~600与~1000；总维生素C在1%、5% O₂下D6–D14由~55微升至~60 mg/100 g FW。研究人员将此关联于低O₂稳定ERF-VII（如RAP2.12）→增强糖酵解与巴斯德效应（Pasteur effect）→底物水平磷酸化供能并上调次生代谢，同时丙酮酸由TCA循环转向乙醇发酵。

低O₂控气对异味属性的影响

氨含量前6天<5 μg·g^?1，D14升至~25 μg·g^?1，以CTRL与10% O₂最高，1%/5% O₂最低（~15 μg·g^?1）；乙醛在CTRL中D9–D14骤增至~0.09 μmol·g^?1，低O₂组平缓；乙醇在D14呈低O₂组更高。PCA（46.7%+26.8%）显示PC1正载总酚/DPP/AA、负载氨，PC2分异乙醇与AA，D14样本沿PC1右移伴随发酵产物累积。机制上低O₂促丙酮酸脱羧（PDC）→乙醛→乙醇（ADH），氨来自蛋白分解，谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合酶参与解毒。

低O₂控气对挥发性香气的影响

SPME-GC-MS检出34种挥发物，单萜占44%（D-香芹酮、D-柠檬烯、β-月桂烯、1,8-桉叶素等），倍半萜16%，柠檬烯衍生物40%。HCA分三簇：簇1为AIR D10/D14（先进衰老），簇2为中后期过渡，簇3含D0及1%/5%/10% O₂多数样本，紧邻新鲜态。PCA与热图表明低O₂ MAP维持β-蒎烯、柠檬烯、桧烯及1,8-桉叶素、β-月桂烯强度，而AIR与10% O₂损失烃类单萜、升氧代单萜与(E)-2-己烯醛、1-辛烯-3-醇、D-香芹酮等降解标记；所有CA处理香气轮廓维持至D9。

讨论与结论翻译

讨论指出，低O₂并未延缓留兰香外观劣变（失重、黄化、褐变、硬度升），但1%与5% O₂通过缺氧信号（RAP2.12稳定）激活发酵与次生代谢，使总酚、DPPH与维生素C在贮后期回升，且抑制氨累积；乙醇随O₂降低而升，乙醛仅在AIR末期暴发，说明发酵通路在低O₂下受控而不致早期异味；香气活性单萜保留至D9，证明低O₂ CA利于化学与芳香品质而非外观。结论部分原文意译如下：

本研究描述了5 °C下低O₂控气结合低温贮藏中切分留兰香采后品质变化。结果显示低O₂的益处在于较低O₂可得性可能触发氧化应激反应；低O₂处理下留兰香维持了生物活性成分，挥发性香气维持至贮藏第9天，但处理未改善物理属性（失重、硬度与色泽）。总体而言，低O₂ MAP可维持该切分烹饪香草的化学品质，但需结合CO₂优化研究以改善视觉外观。