李 玉 秦 文 李 杰 郭元照(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院,四川 雅安 625014)
佛手瓜(Sechium edule),葫蘆科佛手瓜屬栽培種,多年生攀緣性草本植物,又名萬年瓜、拳頭瓜、隼人瓜[1],其從根塊到莖葉全株均可食用[2]。但由于佛手瓜產(chǎn)量大(45~60t/hm2)、供應時間短,難以滿足周年供應的需要,加之日常食用的嫩瓜表層保護組織發(fā)育尚不完全,且采后由于生長和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)移,果實容易變形發(fā)生組織纖維化,種子易發(fā)生“胎萌”現(xiàn)象[3,4]。目前國內(nèi)外對佛手瓜的貯藏還僅限于傳統(tǒng)的溝藏、窖藏、機械冷藏等方式[4],果實容易發(fā)生病害和冷害,對于其他科學合理的貯藏保鮮方法還沒有系統(tǒng)的報道,故研究佛手瓜的采后處理及相關(guān)貯藏技術(shù)具有減少貯運損耗、延長供應期的現(xiàn)實意義。
氣調(diào)(controlled atmosphere,CA)、臭氧(ozone)和1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)處理是近幾年果蔬貯藏常用的3種保鮮方法,國內(nèi)外學者對其從作用機理到多種果蔬的保鮮應用研究頗多[5-7]。氣調(diào)貯藏主要是通過調(diào)控貯藏環(huán)境中O2和CO2濃度以降低果蔬的呼吸速率來實現(xiàn)對果蔬的保鮮[8];臭氧則利用其強氧化性對果蔬進行消毒殺菌、對有害氣體降解來延緩果蔬的衰老[9];1-MCP作為乙烯抑制劑,不可逆地作用于乙烯受體,從而阻斷與乙烯的正常結(jié)合,抑制其所誘導的與果實后熟相關(guān)的一系列生理生化反應來達到延長果蔬貯藏期的目的[10]。目前已有學者[11]研究發(fā)現(xiàn),Brimex20TM與300nL/L 1-MCP聯(lián)合使用可有效降低佛手瓜果實在低溫貯藏條件(10℃,75%~80%RH)下的失水率和發(fā)芽率,進一步延長了果實的貯藏期??梢?-MCP處理對佛手瓜具有一定的保鮮作用,但目前關(guān)于將氣調(diào)和臭氧應用在佛手瓜貯藏保鮮方面和3種保鮮方法對佛手瓜果實貯藏品質(zhì)影響的研究還未見相關(guān)報道。
為尋找延長佛手瓜果實保鮮期的有效方法,揭示新鮮佛手瓜采后貯藏期間品質(zhì)的變化規(guī)律,試驗采用機械冷藏分別與上述3種保鮮方法相結(jié)合,對比不同復合保鮮方法的試驗結(jié)果,篩選出最優(yōu)保鮮方法,旨為改善佛手瓜貯藏保鮮技術(shù)提供理論依據(jù)。
1.1.1 材料與試劑
佛手瓜:花后10d的綠皮無刺佛手瓜,大小一致,色澤均勻,成熟度基本相同,無機械損傷和病蟲害。于2014年10月12日10:00~12:00采自四川省滎經(jīng)縣港森農(nóng)業(yè)有限公司的有機蔬菜種植基地;
氫氧化鈉、氯化鋇、乙醇、2,6-二氯酚靛酚、濃硫酸、核黃素、聚乙烯吡咯烷酮、抗壞血酸等:分析純,成都市科龍化工試劑廠;
鹽酸、丙酮:分析純,四川西隴化工股份有限公司;
三氯乙酸:分析純,廣東光華科技股份有限公司;
蒽酮:分析純,天津市科密歐化學試劑有限公司;
硫代巴比妥酸:分析純,上??曝S化學試劑有限公司;
安喜培(AnsiP○R-S):主要成分為1-MCP,每20L空間中有效濃度為900nL/L,臺灣利統(tǒng)股份有限公司。
1.1.2 主要儀器設(shè)備
電子天平:BS210S型,精確至0.000 1g,北京賽多利斯天平有限公司;
氣調(diào)箱(配有檢測箱):SC-508型,天津森羅科技發(fā)展有限公司;
臭氧發(fā)生器:GSK-III型(低壓電解法,臭氧產(chǎn)生量200mg/h),廣州寶昱電子科技有限公司;
質(zhì)構(gòu)儀:TA.XT PLUS型,英國SMS公司;
電導儀:DDS-11A型,上海儀電科學儀器有限公司;
高速冷凍離心機:Heraeus Multifuge X3R型,美國Thermo公司;
掃描型紫外/可見分光光度計:UV-3000型,上海美譜達有限公司;
電熱恒溫水浴鍋:HWS24型,上海一恒科技有限公司;
電熱恒溫鼓風干燥箱:DHG-9245A型,上海一恒科技有限公司。
通過前期試驗對不同保鮮方法的處理濃度進行梯度篩選后得出每種保鮮方法的最佳處理參數(shù),再分別采用以下3種方法(A、B、C)對鮮果進行處理:
(1)A方法:用氣調(diào)機將貯藏環(huán)境氣體濃度控制為5%O2+5%CO2+90%N2。
(2)B方法:采用臭氧檢測系統(tǒng)控制貯藏箱中臭氧濃度為5mg/L,熏蒸果實1h,處理后打開箱口排除臭氧,自然通風2h,每隔5d進行一次臭氧熏蒸處理。
(3)C方法:將1片用無菌水浸濕的安喜培(規(guī)格為25cm×20cm,有效濃度為900nL/L)放在裝有佛手瓜果實的密閉20L貯藏箱中,每隔30d更換一次安喜培;對照組為冷藏處理。將上述各處理組和對照組果實裝入貯藏箱中置于(9±1)℃、相對濕度90%~95%的冷藏庫內(nèi)。以上處理重復3次,每組貯藏30個果實,貯藏期間每隔15d隨機取3個果實打漿后測定相關(guān)指標。
1.3.1 腐爛指數(shù) 參照文獻[12]。
1.3.2 Vc含量 采用2,6-二氯靛酚法[8]。
1.3.3 葉綠素含量 采用 Arnon法[7]。
1.3.4 纖維素含量 采用酸性洗滌劑法[6]。
1.3.5 呼吸強度 采用靜置法[7]。
1.3.6 相對電導率 采用 DDS-11A 型電導儀測定[9]。
1.3.7 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸(TBA)法[8]。
1.3.8 CAT、POD與SOD活性的測定 參照文獻[7]。
數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進行統(tǒng)計處理,利用鄧肯式多重比較對差異顯著性進行比較分析;采用Origin 8.0軟件進行繪圖分析。
2.1.1 對腐爛指數(shù)的影響 由表1可知:對照組在貯藏30d時果實開始出現(xiàn)腐爛,腐爛指數(shù)為1.14%。處理組A與B均在貯藏60d時出現(xiàn)明顯腐爛現(xiàn)象,第75天時腐爛指數(shù)均已超過1%,而C組果實此時才開始腐爛,腐爛指數(shù)僅為0.53%,與其他各組差異顯著(P<0.05),說明1-MCP能夠有效抑制佛手瓜的腐爛,對抑制果實后熟衰老有顯著的作用。貯藏末期的對照組果實腐爛指數(shù)高達8.87%,腐爛較為嚴重,不適于再延長貯藏期,而處理組腐爛率均明顯低于對照組(P<0.05),可在此基礎(chǔ)上適當延長果實的貯藏期。
2.1.2 對Vc含量的影響 Vc是衡量綠色蔬菜類保鮮效果的重要指標。蔬菜成熟階段VC含量較高,貯藏階段易被氧化分解,失去生理活性,同時植物組織中含有的抗壞血酸氧化酶能催化VC的氧化,因此新鮮的果蔬放置一段時間后,VC的含量會逐漸降低[13]。由表1可知,隨著貯藏時間的延長,各組果實Vc含量均呈下降趨勢,但處理組果實的Vc含量始終高于對照組,說明不同保鮮處理方式能在一定程度上影響佛手瓜果實Vc含量的變化。在貯藏期的前15d,各組果實Vc含量保持較高的水平,貯藏30d時,A、B、C處理組和對照組果實Vc含量相比初始值13.27mg/100g分別下降了15.54%,19.17%,9.54%,21.30%,其中 C組果實 Vc含量下降幅度最小,其次是A處理組,對照組下降幅度最大。貯藏90d時,C組佛手瓜果實的Vc含量為6.59mg/100g,與其他各組差異顯著(P<0.05),且C處理組果實Vc含量在整個貯藏期內(nèi)一直保持最高的水平。說明1-MCP處理可有效防止佛手瓜果實在貯藏過程中Vc的流失,有利于保持果實的營養(yǎng)價值,這與居益民等[14]報道的1-MCP對獼猴桃Vc含量影響的研究結(jié)果一致。
2.1.3 對纖維素含量的影響 由表1可知,在整個貯藏期內(nèi),佛手瓜果實纖維素含量隨貯藏時間的延長不斷升高,在貯藏15d時,A、B和C組果實纖維素含量已分別上升到1.51%,1.64%,1.47%,3個處理組與對照組的纖維素含量形成顯著差異(P<0.05);貯藏90d時,對照組果實纖維素含量達到了4.24%,分別是 A、B和 C組的1.19,1.71,2.17倍,各組數(shù)據(jù)差異性顯著(P<0.05)。此外,果實的硬度與纖維素含量之間存在一定的相關(guān)性,以C處理組和對照組的硬度與纖維素含量做相關(guān)性分析,所得相關(guān)系數(shù)分別為0.944 8和0.943 9,二者存在極顯著的相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。說明果實纖維素含量越高,其硬度越大,果實老化越嚴重。比較測定結(jié)果發(fā)現(xiàn),各處理組纖維素含量的增加幅度依次為:1-MCP<臭氧<氣調(diào)。
2.1.4 對葉綠素含量的影響 由表1可知,貯藏期間不同處理組果實隨貯藏時間的延長其葉綠素含量不斷下降。在貯藏前15d,各處理組葉綠素含量差異不顯著(P>0.05),貯藏30d時,對照組果實葉綠素含量下降到0.61mg/kg,分別是 A、B、C組的74.39%,68.54%,57.01%,且處理組與對照組差異顯著(P<0.05)。貯藏90d時,C組果實葉綠素含量為0.27mg/kg,分別是 A、B和對照組的2.07,1.69,3.37倍,各組差異顯著(P<0.05)??梢?-MCP處理能有效延緩躍變型果蔬的成熟衰老進程,推遲其色澤的轉(zhuǎn)變。有研究[15]表明,無論是躍變型還是非躍變型果實,葉綠素的降解都需要乙烯的參與,而1-MCP正是通過與乙烯受體結(jié)合,阻斷了乙烯對果實色澤的不利效應。同時,1-MCP也可以有效保持菠菜、生菜、蔓韭、抱子甘藍、芝麻菜、青菜中的葉綠素含量,防止黃化的發(fā)生,從而有效保持產(chǎn)品的商品性狀[16]。
呼吸是造成采后蔬菜品質(zhì)下降最主要的原因,與果蔬產(chǎn)品品質(zhì)的變化、貯藏壽命、貯藏中的生理病變有著密切的聯(lián)系,果實呼吸強度越大、呼吸作用越旺盛,成熟衰老變化就越快[17]。圖1顯示,不同處理組貯藏期間果實呼吸強度均發(fā)生明顯的變化。貯藏15d時,處理組A、B與對照組果實的呼吸強度均達到了最大值,分別為13.43,16.94,18.35mg CO2/(kg·h),各組差異顯著(P<0.05),之后各組呼吸強度均開始下降;60d時,各組果實呼吸強度均達到了最低值,75d時出現(xiàn)一個較低的高峰。C處理組果實在貯藏30d才達到呼吸高峰(15.378mg CO2/(kg·h)),說明1-MCP處理可以推遲貯藏果實呼吸高峰出現(xiàn)的時間,降低呼吸速率的峰值??赡苁怯捎谝蚁┡c其受體的結(jié)合受抑制,因而阻斷了其誘導的生理生化反應的結(jié)果。佛手瓜果實在貯藏期間出現(xiàn)的這一呼吸特征與朱瑛[3]和 Cadena-Iňiguez等[11]的研究結(jié)果相符,再次印證了佛手瓜屬于呼吸躍變型果實的結(jié)論;呼吸強度后期的再次升高則是由果實腐爛導致的,與2.1.1中果實腐爛情況一致??傮w而言,佛手瓜果實在整個貯藏期內(nèi)始終保持著相對較低的呼吸強度,新陳代謝較慢,這與閩嗣潘等[18]研究得出佛手瓜在蔬菜產(chǎn)品中為低呼吸強度,在貯藏期間內(nèi)部生理生化反應弱的結(jié)論一致。
表1 佛手瓜果實貯藏期間品質(zhì)的變化Table 1 The quality changes of chayote fruit during storage time
表1 佛手瓜果實貯藏期間品質(zhì)的變化Table 1 The quality changes of chayote fruit during storage time
同列字母不同表示存在組間差異顯著(P<0.05)。
貯藏時間/d 處理組 腐爛率/% Vc含量/(10-2 mg·g-1) 纖維素含量/% 葉綠素含量/(mg·kg-1)A 0 13.27±1.51 1.18±0.39 1.59±0.09 0 B 0 13.27±1.51 1.18±0.39 1.59±0.09 C 0 13.27±1.51 1.18±0.39 1.59±0.09對照 0 13.27±1.51 1.18±0.39 1.59±0.09 A 0 12.40±0.08b 1.51±0.08b 1.06±0.26a 15 B 0 12.28±0.09b 1.64±0.24ab 1.27±0.16a C 0 12.82±0.16a 1.47±0.20b 1.25±3.49a對照 0 11.87±0.12c 1.75±0.36a 0.92±0.09a A 0 11.21±0.14b 1.66±0.03b 0.82±0.14b 30 B 0 10.73±0.22c 1.62±0.07b 0.89±0.25b C 0 12.01±0.21a 1.62±0.07b 1.07±0.17a對照 1.14±0.09 10.44±0.19c 2.03±0.29a 0.61±0.19c A 0 10.04±0.28b 1.77±0.12b 0.42±0.06b 45 B 0 9.84±0.29b 1.73±0.07bc 0.59±0.07a C 0 10.81 ±0.11a 1.65±0.09c 0.98±0.05a對照 2.31±0.29 8.48±0.22c 2.62±0.43a 0.13±0.04c A 0.94±0.08 8.23±0.28c 2.41±0.33b 0.17±0.07c 60 B 0.82±0.07 9.08±0.19b 1.81±0.07c 0.28±0.12b C 0 9.95±0.23a 1.72±0.05c 0.47±0.18a對照 3.38±0.32 7.42±0.19d 2.81±0.29a 0.14±0.02c A 1.77±0.44b 6.34±0.13b 2.78±0.26b 0.15±0.02bc 75 B 1.41±0.19c 6.09±0.26b 2.18±0.36c 0.18±0.03b C 0.53±0.06d 8.23±0.22a 1.90±0.12d 0.34±0.10a對照 5.76±0.59a 5.44±0.30c 3.32±0.29a 0.12±0.04c A 3.36±0.64b 4.55±0.30c 3.55±0.49b 0.13±0.01b 90 B 2.99±0.32c 5.70±0.33b 2.48±0.13c 0.16±0.03b C 1.13±0.23d 6.59±0.18a 1.95±0.03d 0.27±0.12a對照 8.87±0.64a 3.48±0.24d 4.24±0.76a 0.08±0.03c
圖1 處理方式對佛手瓜果實呼吸速率的影響Figure 1 Effects of different treatments on the respiratory rate of Sechium edule
細胞膜在植物組織的新陳代謝過程中具有重要作用,細胞膜透性的高低可以代表細胞膜的完整程度和穩(wěn)定性,一定程度上反映了細胞受傷害的情況;相對電導率是反映組織細胞膜透性的重要標志,細胞膜相對電導率越高說明細胞膜受損的程度越大[19]。由圖2可知,隨貯藏時間的延長佛手瓜果實組織相對電導率呈先下降后上升的趨勢。貯藏30d時,各處理組果實的相對電導率均達到最低值,其中A、B和對照組果實的相對電導率分別為3.31%,2.56%,5.46%,而 C組果實相對電導率低至1.76%,各組差異極顯著(P<0.01)。之后隨著貯藏時間的延長各組果實的相對電導率隨之增大,說明細胞膜脂遭到破壞,透性增大,物質(zhì)外滲,果實衰老加快。貯藏90d時,各組相對電導率大小排序為處理組C<B<A<對照組。在整個貯藏期內(nèi),C組果實的相對電導率始終低于其他處理組,說明1-MCP處理可有效維持果實組織細胞膜完整性,抑制膜脂過氧化,延緩果實衰老。同時,郝曉玲等[20]研究得出,1-MCP處理可以明顯延緩梨棗細胞膜透性的增加,其中0.5mg/L的1-MCP處理作用最明顯。
圖2 處理方式對佛手瓜果實相對電導率的影響Figure 2 Effects of different treatments on the relative conductivity of Sechium edule
MDA是超氧自由基作用植物體后引起膜系統(tǒng)脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物,它能與蛋白質(zhì)、氨基酸殘基或核酸反應生成希夫堿,降低膜的穩(wěn)定性,促進膜的滲漏,其含量的增加是膜脂過氧化加強、膜受傷而加劇衰老的表現(xiàn);此外,MDA可降低SOD的活性,加劇膜脂過氧化作用,其含量的高低是衡量植物體衰老程度的指標之一[21,22]。它的存在使細胞膜系統(tǒng)受損,干擾了蛋白質(zhì)的合成和脫氧核糖核酸的作用,引發(fā)細胞膜的降解和細胞正常功能的喪失[23]。由圖3可知,隨著貯藏時間的延長,各處理組果實 MDA含量呈上升趨勢,但上升幅度有較大差異,依次為C<A<B<對照組。貯藏15d后,各組果實MDA含量開始迅速上升,30d時,A、B、C組果實 MDA含量分別達到2.419,2.584,1.503μmol/g,遠低于對照組的3.288μmol/g。貯藏90d時,A、B、C組果實的MDA含量的增長幅度分別為對照組的80.94%,75.25%,59.95%,與對照組差異極顯著(P<0.01)。結(jié)果表明,處理組均可有效抑制果實 MDA積累,提高果實的耐貯性,其中1-MCP處理的效果最好,其次是臭氧處理。
圖3 處理方式對佛手瓜果實MDA含量的影響Figure 3 Effects of different treatments on the MDA content of Sechium edule
CAT是植物體內(nèi)重要的活性氧代謝酶之一,它能催化植物體內(nèi)積累的H2O2分解為水和分子氧,從而減少H2O2對果蔬組織可能造成的傷害[24]。由圖4可知,在貯藏前期,各組佛手瓜果實CAT酶活呈上升的趨勢,貯藏15d時達到最大值,這與貯藏前期細胞活性較大有關(guān)。之后隨貯藏時間的延長,各組果實CAT酶活性均呈下降趨勢,說明果實組織在走向衰老,細胞內(nèi)自由基代謝平衡被破壞。在貯藏30d時,C組果實CAT活性與同期其他組相比,差異性達到極顯著水平(P<0.01)。在整個貯藏期內(nèi),處理組的CAT酶活均高于對照組,可見臭氧與氣調(diào)處理在一定程度上均可抑制CAT酶活的下降,但是1-MCP處理組相比其他兩處理組能更有效地誘導果實CAT酶活的升高,減少有害物質(zhì)的積累,延緩果實的衰老。同時,Hassan等[25]研究發(fā)現(xiàn)低溫條件(5℃)下與對照組相比,0.5g/m31-MCP熏蒸8h可顯著提高香菜葉中CAT酶的活性,與本試驗得出的結(jié)論一致。
圖4 處理方式對佛手瓜果實CAT含量的影響Figure 4 Effects of different treatments on the MDA content of Sechium edule
POD是一種廣泛存在于動植物組織中的氧化還原酶類,也可將細胞代謝產(chǎn)生的H2O2分解成H2O和O2;同時POD催化H2O2氧化酚類物質(zhì)形成醌,會引起褐變導致產(chǎn)品品質(zhì)下降[23]。由圖5可知,隨貯藏時間的延長,所有處理組的佛手瓜果實POD活性均出現(xiàn)兩個高峰。在貯藏30d時,各組果實POD酶活達到最大,但對照組值明顯低于三處理組(P<0.05),POD活性在貯藏初期快速上升可能是由于采摘傷害的脅迫,果蔬膜系統(tǒng)的完整性受到破壞,細胞壁加快裂解,POD活性得以增加[26]。在貯藏75d后,各組果實POD活性又出現(xiàn)了一個較低的高峰,C組明顯高于同期其他處理組,差異性達到了極顯著水平(P<0.01)。貯藏后期的各組POD酶活相對較低,說明機體自由基大量產(chǎn)生,加劇了果實的衰老。
圖5 處理方式對佛手瓜果實POD酶活的影響Figure 5 Effects of different treatments on the POD activity of Sechium edule
SOD是植物細胞中清除自由基最為重要的酶類之一,能催化超氧陰離子自由基發(fā)生歧化反應,使生成無毒的O2和低毒的H2O2,從而解除氧自由基對細胞的毒害作用[27]。由圖6可知,各組佛手瓜果實SOD酶活在貯藏前期呈升高趨勢,貯藏30d時,各組果實SOD酶活均達到峰值,其中對照組峰值為1.025U/g,處理組果實酶活力明顯高于對照組(P<0.05),分析這是由于此前采摘后佛手瓜果實中含量過高,刺激誘導SOD活性上升所致。之后隨貯藏期的延長,SOD活性開始下降。貯藏結(jié)束時,A、B、C組的SOD酶活分別是對照組的1.32,2.11,2.42倍,與對照組差異顯著(P<0.05)。結(jié)果表明,3種處理均不同程度地保持了SOD酶活,降低佛手瓜果實的過氧化傷害,延長了佛手瓜的保鮮期,其中以1-MCP處理組效果最佳,其次是臭氧處理。
圖6 處理方式對佛手瓜果實SOD活性的影響Figure 6 Effects of different treatments on the SOD content of Sechium edule
佛手瓜采后的耐貯藏性及后熟品質(zhì)直接影響其商業(yè)價值,而果實在采后貯藏期間的各項生理生化指標能很好地反映出品質(zhì)的變化。試驗采用氣調(diào)、臭氧和1-MCP 3種方法處理佛手瓜果實后,將其置于溫度為(9±1)℃,相對濕度90%~95%環(huán)境中貯藏。試驗結(jié)果表明:
(1)對照組果實在貯藏90d時已出現(xiàn)嚴重腐爛現(xiàn)象,不利于再長期貯藏;3種處理方法在不同程度上均可以較好地保持佛手瓜果實的品質(zhì),可進一步延長佛手瓜果實的貯藏期。
(2)濃度為900nL/L的1-MCP處理相比其他處理能更有效地防止果實中Vc的流失和葉綠素的降解,抑制活性氧代謝系統(tǒng)保護酶活力的降低,延緩果實的成熟衰老進程,有利于佛手瓜在貯藏期間品質(zhì)的保持。
(3)本研究發(fā)現(xiàn),貯藏過程中各組果實的POD均出現(xiàn)了兩個酶活高峰,有學者在研究甜櫻桃[28]和桐柏大棗[29]氣調(diào)貯藏期間的生理生化變化時也出現(xiàn)了POD酶活雙高峰的現(xiàn)象,但并未深入探究,產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因還有待于進一步研究;此外,本試驗只是用單一的處理方法在低溫條件下對佛手瓜果實進行保鮮研究,可進一步探討幾種保鮮方法共同組合使用的復合保鮮方法在佛手瓜或其他果蔬上的應用研究。
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