李文硯,周彩霞,盧美瑛,黃麗君,韋 優(yōu),卓福昌,周 婧
(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,廣西 崇左 532415)
蛋黃果(Lucuma nervosa A.DC.)屬山欖科蛋黃果屬多年生常綠果樹,因其果肉含水量較少、呈粉質(zhì)狀,酷似煮熟的雞蛋黃,故得名蛋黃果[1]。蛋黃果原產(chǎn)于古巴和南美洲熱帶地區(qū),在世界各熱帶地區(qū)均有栽培,在我國海南、廣東、廣西、云南、福建等地有種植。蛋黃果樹姿優(yōu)美,果形美觀,果皮正黃色,果肉營養(yǎng)豐富,富含植物多糖、淀粉、粗蛋白、VC 以及多種人體必需的氨基酸和微量元素等[2],具有幫助消化、降脂減壓、美容養(yǎng)顏等功效,備受消費者喜愛。除鮮食外,蛋黃果還可被加工成果醬、奶油、飲料和果酒等[3],是極具開發(fā)潛力的熱帶亞熱帶水果。
蛋黃果屬后熟型熱帶亞熱帶水果,室溫(≥25 ℃)條件下只能存放5 d 左右,溫度越高,果實所需后熟時間越短,進而加速果實變軟、腐敗,致使蛋黃果的生產(chǎn)和發(fā)展受到限制。因此,延長蛋黃果果實采后后熟時間,保持良好的生理品質(zhì)是蛋黃果生產(chǎn)和開發(fā)中亟需解決的問題。目前國內(nèi)外尚未見關(guān)于蛋黃果果實保鮮技術(shù)的研究報道,但已對多種水果(如草莓[4-5]、楊梅[6]、油桃[7]、香蕉[8])及蔬菜(如番茄[9-10]、黃瓜[11-12]、蘑菇[13-14])開展相關(guān)保鮮研究,方法主要有物理保鮮(氣調(diào)保鮮、低溫冷藏、輻射保鮮等)、化學(xué)保鮮(防腐劑保鮮、可食性涂膜保鮮等)和生物保鮮(生物拮抗保鮮、基因工程保鮮等)[15]。氣調(diào)技術(shù)雖有貯藏保鮮的效果,但不同水果氣調(diào)技術(shù)所需條件有較大差異,需進行大量試驗,較耗時耗工;低溫保鮮技術(shù)雖簡單易操作,可達到蛋黃果保鮮效果,但不當?shù)牡蜏貤l件會導(dǎo)致蛋黃果實后續(xù)不發(fā)生后熟,進而不能食用;輻照保鮮雖高效、無污染,但儀器設(shè)備的花費較高;防腐劑存在對人體產(chǎn)生毒副作用隱患的可能;生物拮抗貯藏及基因工程保鮮具有操作復(fù)雜、花費較高的特點;可食性涂膜劑保鮮是通過阻隔外界環(huán)境,抑制水果呼吸和細菌生長等,進而延長水果保鮮期,具有安全、無毒、操作簡單、成本低廉的特點。因此,鑒于上述原因,本文選擇保鮮效果較佳的水楊酸(SA)、茶多酚(TP)、殼聚糖(CS)以及羧甲基纖維素鈉(CMC)開展蛋黃果的保鮮研究,篩選保鮮效果最佳的可食性涂膜類型,以期為蛋黃果產(chǎn)業(yè)的進一步生產(chǎn)和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
1.1.1 材料與試劑
試驗于2019 年1 月及2020 年1 月各開展1 次,以確保試驗結(jié)果的可重復(fù)性。試驗用果為蛋黃果“仙桃1 號”[16](廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所蛋黃果生產(chǎn)區(qū),22°20′13″N,106°47′3″E),選擇成熟度一致(顏色一致)、大小適中(直徑63~67 mm)、無病蟲和機械損傷的新鮮果實,從樹上剪下后立刻送至實驗室,將果實表面灰塵擦拭干凈后備用。本試驗中所用試劑有:SA,河南鄭州格貝斯食品添加劑有限公司;TP、CS、CMC 均購自浙江一諾生物科技有限公司;植物總酚ELISA 試劑盒,上海江萊生物科技有限公司。
1.1.2 儀器與設(shè)備
YP-B 型電子天平,蒲春計量儀器有限公司;GY-4型手持式數(shù)顯果實硬度計,艾德堡儀器有限公司;CT-3031 型數(shù)字電導(dǎo)率儀,深圳市柯迪達電子有限公司;TG-16E 型高速離心機,博科集團;722N 型可見分光光度計,上海儀電控股公司;HH-6 型數(shù)顯恒溫水浴鍋,鴻澤實驗科技有限公司;BLO-50 型制冰機,中山永沃機械有限公司;DZF-6090 型真空干燥箱,曉曉儀器設(shè)備有限公司;LRH150B 型恒溫振蕩培養(yǎng)箱,聚創(chuàng)環(huán)保集團;LDZX-75L 型高壓滅菌鍋,申安醫(yī)療器械廠。
1.2.1 最佳保鮮處理及濃度的篩選
通過查閱國內(nèi)外文獻,分別配制SA、TP 和兩種可食性涂膜CS 和CMC 不同濃度梯度水溶液浸泡處理蛋黃果果實,SA 水溶液濃度梯度為0.05、0.10、0.20 g·L-1;TP 水溶液濃度梯度為1.0、1.5、2.0 g·L-1;CS 水溶液濃度梯度為5.0、10.0、15.0 g·L-1;CMC 水溶液濃度梯度為5.0、10.0、15.0 g·L-1。以清水為對照(CK),將上述處理分別浸泡蛋黃果果實20 min,撈出晾干后于室溫(≥25 ℃)存放20 d,每個處理重復(fù)5 次,每天拍照觀察不同處理的保鮮效果,以篩選最佳保鮮處理及濃度。
1.2.2 篩選出的保鮮處理最佳浸泡時間的選擇
將篩選出的最優(yōu)保鮮處理及濃度設(shè)置3 種不同的浸泡時間,分別為10、20、30 min,每組處理重復(fù)5 次。撈出晾干后,置于室溫條件(≥25 ℃)貯藏20 d,以清水為對照,觀察不同浸泡時間的保鮮效果。
1.2.3 測定項目與方法
以清水浸泡處理為對照,將篩選出的最佳保鮮處理、最佳濃度及最佳浸泡時間處理蛋黃果果實,重復(fù)5 次。撈出晾干后,置于室溫條件(≥25 ℃)貯藏20 d,每4 d 檢測果實失水率(%)、果肉硬度(N·cm-2)、電解質(zhì)滲透率(%)、丙二醛(MDA)(nmol·g-1FW)、超氧化物歧化酶(SOD)(U·g-1FW)、多酚氧化酶(PPO)(U·g-1FW)及總酚(mg·g-1DW)的含量變化。
1.2.3.1 果實失水率和硬度
每天定時稱量每組蛋黃果的質(zhì)量,并記錄;果實硬度采用GY-4 型手持式硬度計進行檢測,挑取每個試驗組中的蛋黃果各5 個,由果尖部位向下插入測量硬度并記錄數(shù)據(jù),單位為N·cm-2。
1.2.3.2 相對電導(dǎo)率
參照曾雯等[17]的方法測定:稱取0.2 g 果肉,切碎后裝入具塞試管中,加入10 mL 去離子水,充分振蕩后于室溫下浸提4 h,使用CT-3031 型數(shù)字電導(dǎo)率儀測電導(dǎo)率C1,再沸水浴20 min,冷卻后測得電導(dǎo)率C2,相對電導(dǎo)率(%)按公式(1)進行計算。
1.2.3.3 MDA 含量
參照Liu 等[14]方法測定并改進:稱取果肉0.1 g 加入1 mL TCA(5%)提取液冰浴勻漿,8 000×g,4 ℃離心10 min,取上清液,置冰上待測。測定步驟:①吸取0.3 mL 含0.67% TBA 的TCA(10%)混合于1.5 mL離心管中,再加入0.1 mL 樣本,混勻;②95 ℃水浴中保溫30 min(蓋緊),置于冰浴中冷卻,10 000×g、25 ℃離心10 min;③吸取200 μL 上清液于微量石英比色皿,分別測定532 nm 和600 nm 處的吸光值,記為A532和A600,ΔA=A532-A600。MDA 含量(nmol·g-1FW)按公式(2)進行計算。
MDA 含量(nmol·g-1FW)=[ΔA×V反總/(ε×d)×109]/(W×V樣/V樣總)=25.8×ΔA/W (2)其中:V反總為反應(yīng)體系總體積,mL;ε 為丙二醛摩爾消光系數(shù),其值為155×103L·mol-1·cm-1;d 為比色皿光徑(1 cm);V樣為加入樣本體積,mL;V樣總為加入提取液體積,mL;W為樣本質(zhì)量,g。
1.2.3.4 SOD 活性
參照Liu 等[14]方法測定:首先,將0.1 mL 酶提取物與2.4 mL 50 mmol·L-1磷酸鹽緩沖液(pH 7.8)、0.2 mL 130 mmol·L-1蛋氨酸、0.2 mL 750 mol·L-1NBT、0.2 mL 100 mol·L-1EDTA 和0.1 mL 20 mmol·L-1核黃素混合。將反應(yīng)混合物置于4 000 lx 輻照度下,25 ℃持續(xù)60 min。在560 nm 處測定反應(yīng)混合物的吸光度。SOD的一個單位(U)定義為抑制NBT 光還原初始速率50%所需要的酶量。
1.2.3.5 PPO 活性
參照Liu 等[14]方法測定:首先,將0.1 mL 酶提取物與4 mL 0.1 mol·L-1磷酸鹽緩沖液(pH 7.0)和1 mL 50 mmol·L-1兒茶酚混合。記錄420 nm 處反應(yīng)混合物的吸光度,3 min 內(nèi)每間隔30 s 記錄1 次,以每分鐘增加0.01 OD 值定義為一個酶活單位(U)。
1.2.3.6 總酚含量
使用植物總酚ELISA 試劑盒提取,具體操作步驟如下:將樣本烘干至恒重,粉碎,過40 目篩后,稱取0.1g,加入2.5 mL 提取液,60 ℃振蕩提取2 h。以10 000 × g、25 ℃下離心10min 后取上清液,用提取液定容至2.5mL,待測。分光光度計預(yù)熱30 min,調(diào)節(jié)波長至760 nm,蒸餾水調(diào)零。按照試劑盒說明書進行操作。分別將對照管和測定管混勻,25 ℃靜置10 min,于微量石英比色皿測定760 nm 處吸光值,ΔA=A測定-A對照。
標準曲線:y=5.615x+0.001 2,R2=0.999 4,總酚含量按照公式(3)進行計算。
其中:V樣總為加入提取液體積,mL;V反總為反應(yīng)總體積,mL;V樣為反應(yīng)中樣品體積,mL;W為樣品質(zhì)量,g。
1.2.4 數(shù)據(jù)處理
所有數(shù)據(jù)均重復(fù)測定5 次,采用SPSS17.0 軟件計算標準偏差(Standard Deviation,SD)并作圖分析。
經(jīng)過20 d 的對比觀察發(fā)現(xiàn),SA、TP 水溶液及兩種可食性涂膜劑CS 和CMC 的保鮮效果均較清水對照好,其中經(jīng)CMC 涂膜處理的蛋黃果果實光澤度增加,室溫存放20 d 后仍保持完好狀態(tài),保鮮效果最佳;CS 處理的保鮮效果次之,能維持較完好狀態(tài),但第20 天開始果實出現(xiàn)腐敗斑點;SA 和TP 處理的保鮮效果相對較差,分別于第16 天和第12 天開始出現(xiàn)霉斑。最終篩選出保鮮效果最佳的可食性涂膜劑為CMC,濃度為10.0 g·L-1,具體保鮮效果見圖1。
圖1 不同處理對蛋黃果采后保鮮效果的影響Fig.1 Effects of different treatments on preservation of postharvest Lucuma nervosa fruits
為進一步明確蛋黃果浸泡最佳時間,本試驗用10.0 g·L-1CMC 分別處理蛋黃果10、20、30 min,觀察蛋黃果的外觀變化。從圖2 可以看出,貯藏20 d 時,10.0 g·L-1CMC 處理20 min 和30 min 的蛋黃果保鮮效果均較好,而處理10 min 的果實保鮮效果稍差。考慮時間成本,CMC 處理的最佳浸泡時間為20 min。
圖2 CMC 不同處理時間對蛋黃果采后保鮮效果的影響Fig.2 Effects of different CMC treatments times on preservation of postharvest Lucuma nervosa fruits
從圖3A 可以看出,貯藏16 d 內(nèi),10.0 g·L-1CMC浸泡20 min 處理組蛋黃果的果實失水率上升速度雖低于對照組,但差異并不顯著,直至貯藏第20 天,兩者之間差異顯著(P<0.05);從圖3B 可以看出,10.0 g·L-1CMC 處理組的果實硬度始終高于對照組,貯藏第8 天即達到差異顯著水平(P<0.05);比較對照組和處理組蛋黃果果實電解質(zhì)滲透率結(jié)果(圖3C)發(fā)現(xiàn),10.0 g·L-1CMC 處理組蛋黃果的電解質(zhì)滲透率始終低于對照組,貯藏第8 天及之后兩者之間達到差異顯著水平(P<0.05);比較對照組和處理組蛋黃果果實的MDA 含量(圖3D)發(fā)現(xiàn),貯藏期間MDA均呈逐漸上升的趨勢,且10.0 g·L-1CMC 處理組蛋黃果果實MDA 含量上升速度始終低于對照組。上述結(jié)果均表明,10.0 g·L-1CMC 溶液可有效抑制蛋黃果后熟衰老進程。
圖3 10.0 g·L-1 CMC 浸泡處理蛋黃果后生理指標的變化Fig.3 Changes in physiological indicators in 10.0 g·L-1 CMC-treated Lucuma nervosa fruits
如圖4A 所示,10.0 g·L-1CMC 處理的蛋黃果果實SOD 活性前8 天緩慢上升,之后呈下降趨勢,對照組SOD 活性前4 天緩慢上升,之后呈迅速下降的趨勢,貯藏4 d 后,處理組和對照組之間差異達顯著水平(P<0.05);如圖4B 所示,對照組和10.0 g·L-1CMC處理的蛋黃果果實PPO 活性均呈現(xiàn)上升趨勢,且貯藏期間處理組的PPO 活性始終低于對照組,在第12天達到差異顯著水平(P<0.05);如圖4C 所示,對照組和處理組蛋黃果果實的總酚含量均呈現(xiàn)先上升后逐漸下降的趨勢,峰值均出現(xiàn)在第8 天,且貯藏期間10.0 g·L-1CMC 處理組蛋黃果果實的總酚含量始終高于對照組,第4 天達到差異顯著水平(P<0.05)。上述結(jié)果表明,與對照組相比,10.0 g·L-1CMC 處理可有效穩(wěn)定抗氧化酶類的活性,提高酚類物質(zhì)的含量,降低氧化酶類的活性,進而延緩蛋黃果的衰老進程,達到延長保鮮期的目的。
圖4 10.0 g·L-1 CMC 處理蛋黃果后酶活性及總酚含量的變化Fig.4 Changes in enzymes activities and total phenols contents in 10.0 g·L-1 CMC-treated Lucuma nervosa fruits
蛋黃果是近年來新興的熱帶亞熱帶水果,其特殊的口味和口感逐漸受到消費者喜愛[3]。但蛋黃果屬后熟型水果,極易受溫度影響,當貯藏溫度高于25 ℃時會加速蛋黃果后熟進程,進而造成果實腐爛、霉變,使蛋黃果的長距離運輸成為難題。近幾年,本課題組一直致力于蛋黃果的采后保鮮研究,根據(jù)前人研究結(jié)果并經(jīng)綜合考慮,最終選擇安全無污染、耗能低、花費低、易操作的SA[5,18]、TP[19]、CS[14,20]、CMC[21]4 種效果較佳的保鮮處理開展蛋黃果的保鮮研究,比較了不同濃度SA、TP、CS、CMC 處理對蛋黃果采后貯藏品質(zhì)的差異。
本研究結(jié)果中,由于蛋黃果果實水分含量低,貯藏前16 天,10.0 g·L-1CMC 處理的果實失水率雖然始終低于對照組,但兩者之間差異并不顯著。由于貯藏期間果實細胞膨壓和細胞壁多糖的結(jié)構(gòu)和組成發(fā)生了生化變化,導(dǎo)致果實硬度顯著下降,硬度的下降通常被認為是果實品質(zhì)下降或微生物腐敗的標志[4]。本研究結(jié)果中,貯藏期間,CMC 涂膜的蛋黃果果實硬度緩慢下降,對照組果實硬度在第8 天后呈急劇下降的趨勢,這種整體呈現(xiàn)下降的趨勢與前人對草莓[5]和蘑菇[14]的研究結(jié)果類似。膜透性通常由電解質(zhì)滲透率來反映[22]。本研究中,對照組和CMC 處理組蛋黃果果實電解質(zhì)滲透率隨貯藏時間的延長而增加,表明細胞膜透性逐漸降低,但CMC 涂膜處理的蛋黃果果實電解質(zhì)滲透率于第8 天后顯著低于對照組(P<0.05),這可能與CMC 的抗氧化活性有關(guān)。脂質(zhì)過氧化是細胞膜中多不飽和脂肪酸氧化的結(jié)果,會產(chǎn)生許多降解產(chǎn)物,MDA 是其中一種產(chǎn)物,被廣泛認為是脂質(zhì)過氧化的生物標志[22]。本研究結(jié)果中,隨著貯藏時間的延長,對照組和CMC 處理組蛋黃果果實MDA 含量均逐漸增加,于第8 天后,對照組和處理組之間MDA 含量差異顯著(P<0.05),表明CMC 涂膜處理可有效降低果實的氧化損傷,保護細胞膜免受自由基傷害,延緩衰老。
抗氧化酶類如SOD 在果實成熟過程中起著重要的抗氧化作用。本研究結(jié)果中,CMC 涂膜處理的蛋黃果果實SOD 活性在貯藏4~8 d 緩慢增加,之后劇烈下降,但CMC 涂膜處理的果實SOD 活性下降速度顯著低于對照組(P<0.05),這與他人研究結(jié)果相似[5,14]。PPO 是酶促褐變的關(guān)鍵酶之一。本研究結(jié)果中,CMC涂膜處理的蛋黃果果實PPO 活性在貯藏第12 天后與對照組達到顯著差異水平(P<0.05),說明CMC 涂膜可有效抑制蛋黃果的PPO 活性,從而降低酶促褐變。果實中積累的酚類物質(zhì)具有較強的抗氧化能力,可以通過抑制氧化鏈反應(yīng)的啟動來延緩脂質(zhì)過氧化[14]。本研究結(jié)果中,對照組和處理組蛋黃果果實總酚含量均呈現(xiàn)先緩慢上升后逐漸下降的趨勢,但貯藏期間CMC 涂膜處理的蛋黃果果實總酚含量始終顯著高于對照組(P<0.05),說明CMC 涂膜極大刺激了酚類物質(zhì)的積累,積累的酚類表現(xiàn)出抗氧化活性,進而維持膜的完整性,減緩果實褐變。
綜上,可食性涂膜具有安全無污染,使用方便,成本低,用量少的優(yōu)勢,符合無公害農(nóng)業(yè)發(fā)展要求,也成為近年來在果蔬保鮮研究中的主要方向。越來越多的研究結(jié)果表明,CMC 涂膜在果蔬保鮮研究中具有顯著效果,如張秀玲等[23]研究了CMC 復(fù)合涂膜對油豆角保鮮效果較好;張方艷等[24]得出二氧化氯(ClO2)復(fù)合CMC 處理的獼猴桃比單獨應(yīng)用ClO2的保鮮效果更好;刁小琴等[25]研究得出,pH 為5 的CMC 涂膜處理的馬鈴薯可有效減緩其衰老進程,延長貨架期。
本研究結(jié)果得出,在應(yīng)用的SA、TP、CS 及CMC 4種保鮮處理中,蛋黃果保鮮效果最佳的是可食性涂膜CMC,篩選到的最佳濃度為10.0 g·L-1,浸泡處理時間為20 min,撈出晾干后可在室溫(≥25 ℃)下存放20 d,仍保持較好的光澤度和完整性,各項生理指標均優(yōu)于對照,進一步證明CMC 在蛋黃果保鮮中的作用,該研究結(jié)果也可為其他果蔬的保鮮研究提供參考。