吳富旺 ,何業(yè)懿 ,黃嬋嬋 ,陳慧敏 ,汪躍華
(1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院,廣東佛山528231;2.佛山市生鮮食品貯運(yùn)加工科技創(chuàng)新平臺(tái),廣東佛山528231)
香蕉是熱帶、亞熱帶的主要水果之一,風(fēng)味香甜,富含多種微量元素和維生素,不僅為人體健康提供營(yíng)養(yǎng),而且能清熱解毒和利尿消腫,深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)。2014年,我國(guó)香蕉種植面積39.55萬(wàn)hm2、總產(chǎn)量1 179.19萬(wàn)t,而廣東種植面積12.78萬(wàn)hm2、產(chǎn)量426.3萬(wàn)t,種植面積和產(chǎn)量均居全國(guó)首位[1]。
由于香蕉生長(zhǎng)于高溫高濕環(huán)境,在采后貯藏運(yùn)輸過(guò)程中極易發(fā)生機(jī)械傷害、異常成熟和腐爛等現(xiàn)象,從而造成極大的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前香蕉保鮮技術(shù)主要有氣調(diào)貯藏和化學(xué)防腐劑保鮮,但氣調(diào)貯藏設(shè)備要求較高,化學(xué)防腐存在毒性殘留[2]。隨著人們生活質(zhì)量的提高,對(duì)自身健康狀況和食品安全問(wèn)題越來(lái)越重視,開(kāi)發(fā)安全綠色保鮮劑已成為現(xiàn)代農(nóng)產(chǎn)品貯藏技術(shù)開(kāi)發(fā)的迫切要求。
植物精油作為一種天然、安全、高效的新型果蔬防腐保鮮劑,能夠有效控制果蔬常見(jiàn)采后病害,從而延緩果蔬衰老和保持營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。研究表明,丁香酯和丁香精油能夠有效抑制蘋(píng)果腐爛率、呼吸強(qiáng)度和褐變指數(shù)的增加以及硬度的下降,延緩果實(shí)衰老,從而保持良好的品質(zhì)和風(fēng)味[3]。吳新等研究發(fā)現(xiàn),香芹酚、肉桂醛、紫蘇醛、沉香萜醇和異硫氰酸稀丙酯在適宜處理濃度下,能顯著抑制草莓腐爛,起到防腐保鮮的作用[4]。此外,宋姝婧等人用薰衣草精油、紅百里香精油、迷迭香精油、松紅梅精油、羅勒精油處理櫻桃番茄時(shí)發(fā)現(xiàn),在適宜的濃度下能起到抑制果實(shí)品質(zhì)劣變和延長(zhǎng)貯藏期的作用;其中,紅百里香精油的效果尤為顯著[5]。由此推測(cè),植物精油在減少香蕉腐爛和延緩果實(shí)成熟中可能同樣具有一定的作用。
鑒于目前有關(guān)植物精油在香蕉保鮮中的應(yīng)用較少,本研究選取丁香花蕾油、香芹酚、檸檬醛、薄荷精油等13種植物精油,釋緩處理香蕉果實(shí),利用色差儀測(cè)定常溫貯藏過(guò)程中香蕉果皮色度的變化,從而快速篩選對(duì)延緩香蕉果實(shí)成熟起保鮮作用的植物精油,為研發(fā)綠色安全香蕉保鮮劑提供技術(shù)支持。
供試香蕉品種為巴西蕉(Musa spp.,AAA group cultivar‘Brazil’),采摘于廣東省廣州市南沙區(qū),成熟度為7~8成熟,采后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室去軸落梳,再切分成單個(gè)蕉指。挑選大小均勻、無(wú)病蟲(chóng)害和機(jī)械傷的蕉指用自來(lái)水清洗并去其干花,晾干備用。
(1)儀器。儀器采用CR-400型色差儀(柯尼卡美能達(dá)公司)
(2)試劑。供試精油如表1所示。其中,百里香酚以5 mL 80%無(wú)水乙醇助溶。
表1 供試精油
以不加植物精油為空白對(duì)照,每個(gè)處理取20個(gè)蕉指,將蕉指放入23 L的密閉容器內(nèi),在密閉容器內(nèi)放入一裝有濾紙的培養(yǎng)皿,用移液槍將植物精油滴加在濾紙片上,精油不與水果接觸,立即密閉緩釋。處理18 h后,打開(kāi)密閉容器大約40 min,直至揮發(fā)精油完全后蓋上容器。處理后的第6天,將香蕉取出并裝入0.02 mm的PE保鮮袋,封口保濕。處理后的蕉指放置于24℃室溫下貯藏,處理后于第0天起,每隔3 d測(cè)定香蕉的色度并拍照記錄,通過(guò)分析香蕉色度的數(shù)據(jù)及觀察香蕉表皮顏色的變化情況篩選具有保鮮效果的精油。
采用Excel 2013軟件處理數(shù)據(jù)和SigmaPlot 10.0軟件進(jìn)行繪圖,圖表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。
4種精油不同濃度的保鮮作用對(duì)香蕉果實(shí)色度影響分別如圖1、2所示。
圖1 植物精油的保鮮對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅰ
圖2 植物精油的保鮮對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅱ
由圖 1 可看出,低濃度的丁香花蕾油(10 μL/L)、檸檬醛(10 μL/L)、薄荷精油(15 μL/L)和高濃度的香芹酚(6 μL/L)處理香蕉后,具有一定延緩果實(shí)色度下降的作用;在貯藏后期,對(duì)照組香蕉色度的H、L和C值均低于處理組香蕉。由圖2可以看出,高濃度的丁香花蕾油(20 μL/L)、檸檬醛(20 μL/L)、薄荷精油(30 μL/L)和低濃度的香芹酚(2 μL/L)處理香蕉后,果實(shí)色度與對(duì)照相比,無(wú)明顯的差異。其中,15 μL/L薄荷精油處理的香蕉果實(shí)色度與對(duì)照組香蕉果實(shí)色度的差異性最顯著。
4種精油不同濃度的藥害和催熟作用對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響分別如圖3、4所示。
圖3 植物精油的藥害和催熟作用對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅰ
圖4 植物精油的藥害和催熟作用對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅱ
由圖3可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),植物精油異硫氰酸烯丙基和己醛處理的香蕉果皮色度的H、L和C值均呈下降趨勢(shì),并且數(shù)值均低于對(duì)照組,表現(xiàn)出加速品質(zhì)劣變特征。其中,10 μL/L異硫氰酸烯丙基處理組最為顯著,貯藏3 d后,H、L和C值均已急劇下降,且果皮顏色轉(zhuǎn)為褐色;5 μL/L異硫氰酸烯丙基處理組貯藏3 d后,果實(shí)兩端也轉(zhuǎn)變?yōu)楹稚?,并逐漸向果實(shí)中部擴(kuò)展;經(jīng)己醛處理的香蕉果實(shí)與異硫氰酸烯丙基處理結(jié)果相類似,果皮在貯藏3 d后也逐漸發(fā)生褐變與軟化,并在貯藏后期(9 d)發(fā)生嚴(yán)重腐爛。由圖 4可明顯看出,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),大蒜精油(10、20 μL/L)和丁香葉油(10、20 μL/L)處理香蕉的色度變化與對(duì)照組香蕉一致,也呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì),且果實(shí)后熟過(guò)程從21 d縮短至15 d,表現(xiàn)出提前成熟的現(xiàn)象。
圖5 植物精油處理對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅰ
圖6 植物精油處理對(duì)香蕉果實(shí)色度的影響Ⅱ
由圖5、6可知,植物精油枯茗醛、百里香酚、1-辛烯-3-醇、丁香酚及肉桂醛高濃度處理和低濃度處理的香蕉果實(shí)與對(duì)照組香蕉相比,呈現(xiàn)出一致的成熟進(jìn)程,并且果實(shí)色度之間無(wú)明顯的差異。其中,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),果皮色度的H值呈逐漸下降趨勢(shì);L和C值在貯藏過(guò)程中保持較高水平,但在貯藏后期,不同處理均出現(xiàn)不同程度的下降。
目前,有關(guān)植物精油在香蕉防腐保鮮中的應(yīng)用研究鮮有報(bào)道。香蕉常溫貯藏后熟過(guò)程中,會(huì)先后出現(xiàn)乙烯釋放高峰和呼吸高峰,果皮逐漸轉(zhuǎn)黃,果肉變軟等現(xiàn)象。利用果皮色度(H、L和C值)作為成熟評(píng)價(jià)指標(biāo),監(jiān)控果皮由綠轉(zhuǎn)黃的趨勢(shì),能對(duì)香蕉后熟過(guò)程進(jìn)行有效地預(yù)測(cè)[6]。
(1) 本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),10 μL/L丁香花蕾油、10 μL/L檸檬醛、15 μL/L薄荷精油、6 μL/L香芹酚處理香蕉后,能夠延緩果實(shí)色度下降。說(shuō)明它們?cè)谝欢ǔ潭壬夏軌蛞种迫~綠素的降解,對(duì)香蕉起到保鮮的作用。其中,15 μL/L薄荷精油處理的香蕉在所有處理組中保鮮效果最為顯著。但是,高濃度的丁香花蕾油(20 μL/L)、檸檬醛(20 μL/L)、薄荷精油(30 μL/L)和低濃度的香芹酚(2 μL/L)處理香蕉后,果實(shí)色度與對(duì)照組之間并無(wú)明顯的差異,說(shuō)明不同植物精油對(duì)香蕉保鮮的適宜處理濃度不盡相同。CHANJIRAKUL K等進(jìn)行木莓保鮮時(shí)發(fā)現(xiàn),茶樹(shù)精油處理的適宜濃度為100 μL/L,而異硫氰酸烯丙基處理只需5 μL/L,且保鮮效果優(yōu)于茶樹(shù)精油[7]。同樣,同一植物精油在不同水果保鮮中的處理濃度也存在差異性。120 μL/L的丁香精油處理能對(duì)櫻桃番茄起到較好的防腐保鮮效果[8];而0.5%(5 000 μL/L)丁香精油處理才能有效減少冬棗低溫貯藏后轉(zhuǎn)移貨架期的腐爛率[9]。因此,應(yīng)用精油進(jìn)行果實(shí)保鮮時(shí),必須篩選適宜的處理濃度。否則,濃度過(guò)高會(huì)對(duì)果實(shí)產(chǎn)生傷害,造成果面凹陷、變褐,腐爛加重有關(guān)[10]。
(2)本研究發(fā)現(xiàn)異硫氰酸烯丙基(5 、10 μL/L)和已醛(50、100 μL/L)處理后的香蕉果實(shí)由于果皮表面發(fā)生褐變,并且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸擴(kuò)展,導(dǎo)致色度的H、L和C值急劇下降,表現(xiàn)出嚴(yán)重的藥害現(xiàn)象。目前,有關(guān)高濃度植物精油對(duì)果實(shí)產(chǎn)生藥害的機(jī)理仍不清楚,可能與植物精油破壞果實(shí)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)酚類物質(zhì)的外泄和加速過(guò)氧化作用[10]。有研究表明,高濃度的植物精油還能引起蛋白質(zhì)、脂類和核酸等生物大分子以及葉綠素的降解[11]。不適宜的植物精油處理濃度會(huì)造成果實(shí)的異常成熟。本研究發(fā)現(xiàn)大蒜精油(10、20 μL/L)和丁香葉油(10、20 μL/L)處理的香蕉果實(shí)的后熟過(guò)程從21 d縮短至15 d,表現(xiàn)出提前成熟的現(xiàn)象。GHOSH等通過(guò)抑制差減雜交實(shí)驗(yàn)(SSH)表明,植物精油單帖物質(zhì)牻牛兒醇可通過(guò)調(diào)控乙烯信號(hào)途徑基因從而促進(jìn)番茄果實(shí)的成熟衰老[12]。由此推測(cè),大蒜精油和丁香葉油可能同樣參與乙烯信號(hào)途徑的調(diào)控,從而加速香蕉果實(shí)的后熟過(guò)程。
(3)本研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn),丁香酚(10、20 μL/L)、肉桂醛(10、20 μL/L)、枯茗醛(0.3‰、0.6‰)、百里香酚(13、26 mg/L)及1-辛烯-3-醇(10、20 μL/L)等常用植物精油,在香蕉常溫貯藏過(guò)程中也沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的保鮮作用。而它們?cè)谝恍┕弑ur中卻具有一定的防腐保鮮、延緩成熟和保持品質(zhì)的作用[13-15]。這可能是由其處理濃度不恰當(dāng)而導(dǎo)致。
當(dāng)前有關(guān)植物精油在果蔬保鮮中的作用機(jī)制研究仍不夠深入,隨著果蔬采后生物學(xué)的發(fā)展,特別是在香蕉果實(shí)成熟過(guò)程中轉(zhuǎn)錄調(diào)控方面的研究深入,有助于揭示植物精油的作用機(jī)理。
本實(shí)驗(yàn)表明,1)10 μL/L丁香花蕾油、6 μL/L香芹酚、10 μL/L檸檬醛、15 μL/L薄荷精油對(duì)香蕉具有一定的保鮮效果。其中,15 μL/L薄荷精油保鮮效果較為顯著。而高濃度的丁香花蕾油(20 μL/L)、檸檬醛(20 μL/L)、薄荷精油(30 μL/L)和低濃度的香芹酚(2 μL/L)對(duì)香蕉果實(shí)無(wú)明顯的保鮮作用。2)異硫氰酸烯丙基(5、10 μL/L)和己醛處理(50、100 μL/L)對(duì)香蕉具有一定的藥害作用,加速果實(shí)品質(zhì)劣變;丁香葉油(10、20 μL/L)和大蒜精油(10、20 μL/L)處理能夠促進(jìn)香蕉果實(shí)提前成熟。3)丁香酚(10、20 μL/L)、肉桂醛(10、20 μL/L)、枯茗醛(0.3‰、0.6‰)、百里香酚(13、26 mg/L)及 1- 辛烯 -3- 醇(10、20 μL/L)等常用植物精油同樣也沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的香蕉保鮮作用。