(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點實驗室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

樹莓(RubusidaeusL.)又稱懸鉤子、覆盆子、木莓等,其果實果皮極薄且果實組織嬌嫩,在貯藏過程中易受機械損傷及微生物侵染,從而發(fā)生腐爛變質(zhì),不耐貯運[1]。成熟的樹莓果實在常溫下貯藏僅一天就顏色加深,果實變軟且有漿液流出,口感不佳,失去商品價值,這在很大程度上限制了鮮樹莓市場供應(yīng)。

鈣是組成植物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)物質(zhì),對于維持細(xì)胞膜功能與細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)非常重要[2]。采后鈣處理可以使鈣離子與細(xì)胞壁中的果膠結(jié)合,減少細(xì)胞壁的透性,防止果實軟化,從而提高果實抗性,保持果實硬度[3]。CaCl2無毒、無臭、味微苦,是果實采后鈣處理常用的鈣鹽。駿棗[4]、獼猴桃[5]、皇冠梨[6]、楊桃[7]等CaCl2保鮮的研究表明,CaCl2處理能夠保持果實質(zhì)地,使果實保持較高的總酚、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)及VC等含量,減少生理失調(diào)和腐爛,從而延緩衰老,提高果實的貯藏品質(zhì)。在采后低溫貯藏條件下,CaCl2處理相較于氣調(diào)處理[8]更便于操作與運輸,與山梨酸鉀、那他霉素等[9-10]保鮮劑處理相比,CaCl2處理能夠以較低的成本有效地維持果實品質(zhì)。近年來,對于樹莓保鮮方面的研究較少[11-13],目前尚未見到采后CaCl2處理對低溫貯藏紅樹莓保鮮效果影響的相關(guān)報道。因此,本試驗以采后紅樹莓果實為材料,研究不同濃度CaCl2處理對其低溫貯藏過程中品質(zhì)的影響,以期為紅樹莓的貯藏保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

秋果型“澳洲紅”紅樹莓 于2018年10月5日采自遼寧省撫順市東部山區(qū)一果園;隨機從樹上選取顏色、大小一致,無機械損傷及病蟲害且?guī)в泄墓麑?。此時,果實處于全著色期,顏色為淡紅,果實較硬,花托不易與果實分離。采摘的果實置于PET保鮮盒內(nèi)當(dāng)天立即運回實驗室進行處理。CaCl2天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司;氫氧化鈉 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;硫代巴比妥酸 合肥巴斯夫生物科技有限公司;濃鹽酸、草酸 錦州古城生物科技有限公司;過氧化氫 天津市天利化學(xué)試劑有限公司;DTT、愈創(chuàng)木酚、2,6-二氯酚靛酚鈉鹽 生工生物工程(上海)股份有限公司;三氯乙酸、鄰苯二酚、標(biāo)準(zhǔn)抗壞血酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;以上試劑 均為分析純。

MS-TS分析天平 梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司;渦旋儀 北京佳源興業(yè)科技有限公司;超低溫冰箱 青島海爾特種電器有限公司;HH-6水浴鍋 金壇市杰瑞爾電器有限公司常州國宇儀器制造有限公司;L6S紫外可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司制造;TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro公司;TGL-16冷凍離心機 湖南湘立科學(xué)儀器有限公司;GC-7820氣相色譜儀 山東魯南瑞虹儀器公司;電磁爐 廣東美的生物電器制造有限公司;PHSJ-4F 上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 CaCl2處理 實驗分為4組,實驗組分別采用濃度為1%、2%及4%的CaCl2溶液對紅樹莓果實浸泡3 min,對照果實用蒸餾水浸泡3 min,每組處理有(1500±10) g果實,分三次浸泡。將處理的果實自然晾干表面水分后,于0 ℃中貯藏。貯藏期間每隔2 d進行硬度、呼吸強度以及TSS含量的測定,同時隨機另取(100±5) g果實用液氮速凍,于-80 ℃超低溫冰箱中貯存,用于其它生理指標(biāo)測定。

1.2.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.2.1 硬度測定 參照郜海燕等[14]的方法,采用質(zhì)構(gòu)儀進行測定,選用直徑為50 mm的探頭,參數(shù)設(shè)定為:前測試速度5 mm/s,測試速度為1 mm/s,后測試速度為5 mm/s;形變量30%。每次從每處理中隨機選取12個紅樹莓進行測定,計算平均值,單位kg/cm2。

1.2.2.2 丙二醛(MDA)含量測定 采用硫代巴比妥酸法[15],將果實以TCA溶液研磨成勻漿,離心并收集上清液。向上清液中加入TBA溶液,離心并保存上清液,測定其在450、532和600 nm波長處的吸光度值。單位為μmol/g。

1.2.2.3 呼吸速率測定 將60 g紅樹莓置于干燥潔凈的250 mL燒杯中,于室溫(20 ℃)下密閉1 h,然后用注射器收集1 mL頂空氣體樣品,隨后將其注入氣相色譜儀(FID)的進樣口。柱箱溫度、檢測器溫度及轉(zhuǎn)化爐溫度分別為100、160、380 ℃;載氣(N2、H2、AIR)流速分別為0.05、0.05、0.1 MPa,每處理重復(fù)測定三次,以mL CO2/(kg·h)表示[16]。

1.2.2.4 TSS及TA含量測定 利用折光儀測定TSS含量[15],將果實研磨成勻漿,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,定容至刻度,搖勻,靜置30 min后過濾,收集濾液。采用氫氧化鈉滴定法測定TA含量,折算系數(shù)以檸檬酸計[15]。

1.2.2.5 VC含量測定 以2,6-二氯酚靛酚滴定法[15],將果實以草酸溶液研磨成勻漿后,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中并定容至刻度,搖勻,提取10 min,過濾收集濾液備用。單位為mg/100 g。

1.2.2.6 PPO活性和總酚含量測定 總酚含量采用紫外可見分光光度計法[15],將果實以HCl-甲醇溶液研磨成勻漿,轉(zhuǎn)入20 mL刻度試管中,定容至刻度,于4 ℃避光提取20 min,過濾,收集濾液待用。在波長280 nm處的吸光度值表示總酚含量,即OD280。

PPO活性利用比色法[15]測定其在波長420 nm處的吸光度值,將果實以提取緩沖液研磨成勻漿,于4 ℃、12000×g離心30 min,收集上清液即為酶提取液,以每克果肉鮮重每分鐘吸光度變化值增加1為1個活性單位,單位以U/g表示。

1.2.2.7 POD活性及CAT活性測定 采用愈創(chuàng)木酚法[15]測定紅樹莓組織中POD活性,測定反應(yīng)體系在波長470 nm處的吸光度值,每隔1 min測定一次,連續(xù)測定,至少獲取6個點的數(shù)據(jù)。記錄反應(yīng)體系在470 nm處的吸光度變化值為U/g。參照曹建康[15]等采用過氧化氫法測定紅樹莓果實的CAT活性,在240 nm處每隔30 s測定一次樣品的吸光度變化,至少選取6個點,單位為U/g。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本文各項指標(biāo)均重復(fù)測定三次,采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進行分析,用SPSS進行差異顯著性分析,并用Sigmaplot進行作圖。P<0.05表示差異顯著,P<0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度CaCl2處理對果實硬度影響

由圖1可知,不同濃度CaCl2處理的紅樹莓果實硬度均隨著貯藏時間的延長而下降。其中,4% CaCl2處理的果實硬度下降最快,其次是對照,1%和2% CaCl2處理的果實硬度下降較慢。在貯藏第10 d,1%和2% CaCl2處理的果實硬度分別比對照高16.25%和20.65%,而4% CaCl2處理的果實硬度則比對照低15.38%,各處理與對照果實之間均有顯著性差異(P<0.05)。在貯藏第12 d,對照和4% CaCl2處理的果實已經(jīng)軟化腐爛,失去商品價值,而1%及2% CaCl2處理的果實還保存完好,其中2% CaCl2處理果實硬度是1% CaCl2處理果實硬度的1.07倍,兩處理間有顯著性差異(P<0.05)。上述結(jié)果表明,采后CaCl2處理可延緩紅樹莓果實低溫貯藏期間硬度的下降,其中以2% CaCl2處理的效果最好,而4% CaCl2處理則加速了果實軟化。

圖1 CaCl2處理對紅樹莓果實硬度影響Fig.1 Effects of CaCl2 treatmenton firmness of red raspberry fruit

2.2 不同濃度CaCl2處理對果實MDA含量

MDA含量反映果實在貯藏過程中膜脂的過氧化程度[17]。如圖2所示,各處理果實的MDA含量在貯藏期間均呈現(xiàn)上升趨勢。在整個貯藏期間,1%和2% CaCl2處理的果實MDA含量低于對照,而4% CaCl2處理的果實MDA含量則高于對照。在貯藏第10 d,1%和2% CaCl2處理的果實MDA含量分別比對照低7.84%和12.81%;而4% CaCl2處理的果實MDA含量比對照高3.32%,各處理與對照果實之間均有顯著性差異(P<0.05)。在第12 d,2% CaCl2處理的果實MDA含量比1% CaCl2處理的果實MDA含量低9.87%,2% CaCl2處理與1% CaCl2處理之間有顯著性差異(P<0.05)?？梢?適宜濃度的CaCl2處理能夠有效抑制采后紅樹莓果實中MDA含量增加,延緩細(xì)胞膜脂氧化的速度,其中以2% CaCl2處理效果最佳,而4% CaCl2處理則有相反效果。

圖2 CaCl2處理對紅樹莓果實MDA含量的影響Fig.2 Effects of CaCl2 treatmenton MDA contents of red raspberry fruit

2.3 不同濃度CaCl2處理對紅樹莓果實呼吸強度的影響

紅樹莓為非呼吸躍變型果實[18]。如圖3所示,在貯藏期間,各處理組的果實呼吸強度呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。對照和CaCl2處理的果實呼吸強度在貯藏前4 d呈下降趨勢,而后逐漸上升。在整個貯藏期間,2% CaCl2處理的果實呼吸強度最低。在貯藏第10 d,對照果實的呼吸強度與4% CaCl2處理的果實呼吸強度差異不顯著(P>0.05),而1%和2% CaCl2處理的果實呼吸強度分別比對照低25.21%和45.12%,與對照有顯著性差異(P<0.05)?？梢?1%和2% CaCl2處理均能抑制果實呼吸強度升高,以2% CaCl2處理效果較好;而4% CaCl2處理則相反。在貯藏后期,4% CaCl2處理的果實呼吸強度與對照沒有差異甚至高于對照,可能是由于過高濃度的鈣處理會改變胞內(nèi)鈣濃度,造成膜傷害,加速了果實的衰老進程,使果實腐爛變質(zhì),從而導(dǎo)致呼吸強度增加[19]。

圖3 CaCl2處理對紅樹莓果實呼吸強度的影響Fig.3 Effects of CaCl2 treatmenton respiration rate of red raspberry fruit

2.4 不同濃度CaCl2處理對果實TSS含量和TA含量的影響

TSS含量能夠直接反映果實的成熟度及貯藏品質(zhì)[20]。由圖4A可知,各組TSS含量均呈現(xiàn)下降趨勢。在第10 d,1%和2% CaCl2處理的果實的TSS含量分別比對照高6.5%和8.6%;而4% CaCl2處理的果實TSS含量則比對照低6.46%,均與對照果實有顯著性差異(P<0.05)?？梢?1%和2%濃度的CaCl2處理減緩了TSS含量的下降,而4% CaCl2處理則相反。在第12 d,2% CaCl2處理的果實TSS含量是1% CaCl2處理的果實TSS含量的1.04倍?？梢?適宜濃度的CaCl2處理能夠維持紅樹莓果實TSS含量,其中以2% CaCl2處理效果最佳。

TA含量的變化反映了果實中營養(yǎng)物質(zhì)的消耗程度[21]。由圖4B可知,各處理的紅樹莓果實TA含量在貯藏期間均呈下降趨勢,其中1%和2% CaCl2處理的果實TA含量明顯高于對照,而4% CaCl2處理的果實TA含量則低于對照,其呼吸強度高于其他處理組,對于營養(yǎng)物質(zhì)的消耗程度更大。在第10 d,1%和2% CaCl2處理的果實分別是對照的1.54倍和1.64倍。在第12 d,2% CaCl2處理的果實TA含量比1% CaCl2處理的果實TA含量高5.50%,具有顯著性差異(P<0.05)。由此可知,1%和2% CaCl2處理能夠有效延緩果實貯藏期間TA含量的下降,而4% CaCl2處理則相反,其中以2% CaCl2處理效果最好。

圖4 CaCl2處理對紅樹莓果實TSS含量和TA含量的影響Fig.4 Effects of CaCl2 treatment on TSS contentand TA content of red raspberry fruit

2.5 不同濃度CaCl2處理對果實VC含量的影響

VC是果實中一種重要的抗氧化劑,同時也是維持果實的生理活動必需的營養(yǎng)成分[22]。由圖5可見,在整個貯藏期間,各處理組果實的VC含量整體呈下降趨勢。在貯藏前10 d,2% CaCl2處理的果實VC含量高于1% CaCl2處理的果實VC含量,其次是對照,以4% CaCl2處理的果實VC含量最低。在楊桃[23]、棗[24]及甜櫻桃[25]等果實上的研究發(fā)現(xiàn),適宜濃度的鈣處理可以抑制抗壞血酸氧化酶(AAO)活性,而過高濃度的鈣處理則有相反效果。本研究發(fā)現(xiàn)低濃度的鈣處理可以延緩果實VC含量的下降,而過高濃度的鈣處理則加速了其含量下降,推測可能由于鈣處理濃度過高,造成膜傷害,刺激質(zhì)膜上鈣離子通道的打開,鈣離子大量進入胞質(zhì)溶液,導(dǎo)致胞內(nèi)鈣離子濃度過量,通過啟動CaM活性,激活A(yù)AO活性,加速VC氧化分解[23],其具體機制還需進一步研究。在第10 d,1%和2% CaCl2處理的果實VC含量分別是對照果實VC含量的1.26倍和1.31倍,4% CaCl2處理的果實VC含量比對照低25.86%,均與對照有顯著性差異(P<0.05)。在第12 d,2% CaCl2處理的果實VC含量與1% CaCl2處理的果實VC含量無顯著差異(P>0.05)?？梢?適宜濃度的CaCl2處理可使果實保持較高的VC含量,其中2% CaCl2處理效果最好。

圖5 CaCl2處理對紅樹莓果實VC含量的影響Fig.5 Effects of CaCl2 treatmenton VC content of red raspberry fruit

2.6 不同濃度CaCl2處理對果實PPO活性和總酚含量的影響

在果實后熟衰老、采后貯藏和受到機械損傷時,PPO與底物接觸,迅速升高,使果肉組織發(fā)生褐變[19]。從圖6A中可知,各處理紅樹莓果實的PPO活性均呈先上升后下降的趨勢。在整個貯藏期間,1%和2% CaCl2處理的果實PPO活性顯著低于對照(P<0.05),而4% CaCl2處理的果實PPO活性則高于對照。在貯藏第8 d,各處理的果實PPO活性達到高峰,其中1%和2% CaCl2處理的果實PPO活性分別比對照低28.57%和42.86%;而4% CaCl2處理果實的PPO活性比對照高22.22%,各處理間具有顯著性差異(P<0.05)。在第12 d,2% CaCl2處理的果實PPO活性比1% CaCl2處理果實PPO活性低16.67%,差異不顯著(P>0.05)?？梢?適合濃度的CaCl2處理能夠抑制果實PPO活性的升高。

總酚屬于多酚類物質(zhì)[26],有較強抗氧化能力,與果實的組織褐變、成熟衰老密切相關(guān)。由圖6B可知,紅樹莓果實中的總酚含量隨著貯藏時間的延長而逐漸下降。在第10 d,4% CaCl2處理的果實總酚含量比對照低8.24%。在第12 d,2% CaCl2處理的果實總酚含量比對照貯藏第10 d的果實總酚含量高5.48%,具有顯著性差異(P<0.05)?？梢?2% CaCl2處理可有效延緩果實中總酚含量的降低。

圖6 CaCl2處理對紅樹莓果實PPO活性和總酚含量的影響Fig.6 Effects of CaCl2 treatment on PPO activityand total phenols content of red raspberry fruit

上述結(jié)果表明,適宜濃度的CaCl2處理顯著地抑制了紅樹莓果實PPO活性的升高和總酚含量的下降,從而減輕果實褐變,以2% CaCl2處理最好,4% CaCl2處理則有相反效果。

2.7 不同濃度CaCl2處理對果實POD活性和CAT活性的影響

POD和CAT可以共同作用阻止過量的活性氧對細(xì)胞膜的傷害,其酶活力與果實衰老程度密切相關(guān),是抗氧化過程的關(guān)鍵酶[27]。從圖7A中可知,各處理的果實POD活性在第8 d達到高峰,其中以2% CaCl2處理的果實POD活性最高,是對照的1.69倍,而4% CaCl2處理果實的POD活性比對照低43.91%,均與對照有極顯著性差異(P<0.01)。

如圖7B所示,在整個貯藏期間,不同濃度CaCl2處理果實和對照果實的CAT活性高峰均出現(xiàn)在第6 d。1%和2% CaCl2處理果實的CAT活性在貯藏過程中均高于對照,其中2% CaCl2處理果實CAT活性最高。在第6 d時,2% CaCl2處理果實的CAT活性為757.219 U/g,是對照果實的1.41倍;4% CaCl2處理果實的CAT活性最低,僅是對照果實的71.18%,2%和4% CaCl2處理果實均與對照果實存在顯著性差異(P<0.05)?？梢?適宜濃度的CaCl2處理提高了果實的POD和CAT活性,使其保持較高的抗氧化能力,以2% CaCl2處理效果最佳,而4% CaCl2處理則具有相反效果。

圖7 CaCl2處理對紅樹莓果實POD活性和CAT活性的影響Fig.7 Effects of CaCl2 treatment on POD activityand CAT activity of red raspberry fruit

3 討論與結(jié)論

紅樹莓為漿果類果實,果實嬌嫩易碎,不耐貯藏。果實硬度、TSS含量、TA含量及VC含量是評定果實貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)[28]。本研究結(jié)果表明,適宜濃度的CaCl2處理能夠抑制采后低溫貯藏下紅樹莓果實的硬度和TSS含量的降低,延緩TA含量和VC含量的下降,與柿[29]、李[30]及桑葚[31]果實上的研究結(jié)果一致。PPO活性和總酚含量能夠反映果實衰老和褐變程度[32]。本研究表明適宜濃度的CaCl2處理能夠延緩紅樹莓果實總酚含量下降,抑制PPO活性的升高,防止組織褐變,這與鈣處理對臍橙[33]荔枝[34]、青棗[35]的研究結(jié)果一致?？梢?適宜濃度的CaCl2處理能使低溫貯藏的紅樹莓果實保持較高的貯藏品質(zhì)。

呼吸強度的大小與果實采后貯藏時間密切相關(guān),呼吸強度越大,果實的耐貯性越小[36]。非呼吸躍變型果實的采后呼吸強度一般呈下降趨勢[37-38]。以往研究表明,紅樹莓是非呼吸躍變型果實。本研究中紅樹莓果實的呼吸強度在采后貯藏期間呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,推測貯藏后期果實呼吸強度上升可能與病原菌侵染引起果實腐爛有關(guān)[39]。宋虎衛(wèi)[40]等在枇杷、Irene Luna-Guzmán[41]等在哈密瓜以及李金雨[23]等在楊桃果實上的研究表明,采后氯化鈣處理能夠抑制果實貯藏期間的呼吸強度。本研究結(jié)果顯示,適宜濃度CaCl2處理的果實呼吸強度始終低于對照果實的呼吸強度,表明鈣處理可以抑制采后紅樹莓果實的呼吸強度,與前人研究結(jié)果一致。

果實在成熟衰老過程中,隨著活性氧產(chǎn)生能力的增強和保護系統(tǒng)清除能力的下降,活性氧代謝失調(diào),從而導(dǎo)致活性氧積累,膜脂過氧化加劇,MDA含量升高[42-43]。活性氧中H2O2因存活能力強,在體內(nèi)能擴散,對植物體系造成的危害是關(guān)鍵性的[43]。POD和CAT是植物體內(nèi)主要清除H2O2的主要酶,能夠把植物體內(nèi)積累的H2O2分解為水和分子氧[44],其活性升高可以降低果實體內(nèi)活性氧的積累,使果實細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)保持完整[45]。本研究發(fā)現(xiàn)采后適宜濃度CaCl2處理能夠提高紅樹莓果實POD和CAT活性,抑制MDA含量的積累,在水蜜桃[46]、藍莓[47]、草莓[48]上也得到了一致結(jié)果?？梢?適宜濃度的鈣處理在一定程度上可以提高紅樹莓的抗氧化能力,穩(wěn)定采后紅樹莓果實膜結(jié)構(gòu)和維持膜的完整性。

本研究中1%和2% CaCl2處理的紅樹莓果實保持了較好的貯藏品質(zhì),貯藏時間較對照延長了2 d,而4%的CaCl2處理則具有反作用效果,促進了紅樹莓果實品質(zhì)的劣變。綜合各項生理指標(biāo)來看,在實際應(yīng)用中,推薦采用2% CaCl2處理對紅樹莓果實進行低溫貯藏或運輸。本研究發(fā)現(xiàn)適宜濃度的鈣處理處理能有效延緩果實軟化,提高抗氧化活性,延緩果實成熟衰老進程,但其生理機理及分子機制尚不清楚,還需深入研究。另外,還可進一步研究CaCl2復(fù)合其他保鮮劑或物理處理對紅樹莓果實貯藏保鮮的影響,以期找到紅樹莓果實的最佳保鮮方法。