EBR處理對甜櫻桃貯藏期間品質 及生理特性的影響

周 慧,王 愈,王云香,李文生,王寶剛,3,*

(1.北京市林業果樹科學研究院,北京 100093;2.山西農業大學,山西晉中 030801;3.果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室,北京 100097)

甜櫻桃為薔薇科李屬櫻桃亞屬,被譽為“春果第一枝”[1],其果實色澤鮮艷,風味獨到,營養豐富,深受廣大消費者青睞[2]。甜櫻桃屬于典型的核果類果實,采后易發生果肉褐變、腐爛變質等現象,極其不耐貯藏,給消費者和市場供應都帶來了極大的限制[3-4]。因此,研究適宜的甜櫻桃貯藏保鮮技術是當務之急。目前國內外研究和應用較為深入的延緩甜櫻桃果實采后品質劣變的保鮮技術有氣調貯藏[5]、輻射處理[6]、涂膜處理[7]、1-MCP處理[8]、冷庫貯藏[9]等,但長期在低溫逆境條件下貯藏會出現果實凹陷、果肉褐變等癥狀。

油菜素內酯(Brassinosteroids,BRs)是一種普遍存在于植物中的天然激素[10]。不僅對植物的生長發育發揮重要的調節作用[11],還可以通過提高植物的抗氧化系統來增強抗低溫逆境能力[12]。李園園[13]等研究表明,2,4-表油菜素內酯處理草莓可以延緩果實硬度、可溶性固形物和VC含量的下降,增加了總酚、花色苷的積累。此外,表油菜素內酯處理能夠顯著降低青椒[14]和桃果實[15]等果蔬采后冷害的發生。Zhu等[16]發現2,4-表油菜素內酯處理過的柑橘在貯藏50 d后腐爛率顯著低于對照組。然而,迄今尚未見到將油菜素內酯用于甜櫻桃果實貯藏相關的研究。本實驗以“先鋒”甜櫻桃果實為實驗材料,用不同濃度的2,4-表油菜素內酯(5、10 μmol/L)浸泡甜櫻桃10 min,研究甜櫻桃在貯藏期間品質及生理特性的變化,為油菜素內酯處理在甜櫻桃果實貯藏保鮮中的應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜櫻桃 品種“先鋒”采自北京市林業果樹科學研究院實驗基地;2,4-表油菜素內酯 上海源葉生物科技有限公司;氫氧化鈉、硫代巴比妥酸、2,4-二硝基苯肼、鄰苯二酚、愈創木酚 (分析純)天津市精科精細化工研究所;磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉 (分析純)、北京化工廠;磷酸緩沖液、H2O2溶液、草酸溶液、硫脲溶液、1%鹽酸-甲醇溶液、氮藍四唑、PVP、DTT、EDTA-Na2、三氯乙酸、無水乙醇、冰醋酸、磷酸、硫酸、核黃素、福林酚試劑 北京拜爾迪生物技術有限公司。

TU-1810型紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司;809型自動電位滴定儀 瑞士萬通;3K15型高速冷凍離心機 SIGMA公司;TP3012型精密天平 丹佛儀器(北京)有限公司;BSA224S-CW型電子天平 北京賽多利思科學儀器有限公司;DK-S24型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實驗設備有限公司;PAL-1型數字手持折光儀 日本ATAGO公司;DW-40L262型海爾立式低溫冰箱 青島海爾特種電器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品預處理 甜櫻桃“先鋒”果實采后立即運回北京市林業果樹科學研究院實驗室,挑選成熟度一致、剔除腐爛果、畸形果、大小和色澤相近、無機械損傷的果實用于實驗。

不同濃度的2,4-表油菜素內酯(5、10 μmol/L)浸泡甜櫻桃10 min,對照是蒸餾水浸泡,自然晾干后,每組每次分別選用600個果實,各重復3次。將處理后的甜櫻桃用透明塑料盒(大小為20 cm×12 cm×8 cm)進行分裝,再將透明塑料盒置于紙箱中保鮮處理。在(0±0.5) ℃,濕度為85%～90%的冷庫中貯藏60 d,每隔15 d取樣檢測相關生理生化指標。

1.2.2 指標及測定方法 果柄和果肉褐變指數的測定參照王春生等[17]方法。每次取樣觀察腐爛情況并統計腐爛率,果實面積可見柄斑面積大于0.5 cm2即視為發病。

計算公式:

硬度測定采用硬度計(Penetrometer FT02,Italy)探頭直徑為6 mm;可溶性固形物含量測定采用手持糖度計(ATAGO PAL-1,Japan);可滴定酸含量測定采用瑞士萬通(Metrohm)804型標準型自動電位滴定儀進行滴定[18];維生素C含量測定采用2,4-二硝基苯肼比色法[19]。丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸比色法[20];總酚含量測定采用福林酚比色法[21];花色苷含量測定采用pH示差法[22];甜櫻桃果皮色差測定采用手持色差儀分別在果實陰、陽兩面均勻取兩個點進行測定;甜櫻桃果肉色差測定采用采后手持色差儀,每個甜櫻桃削去一小塊薄薄的果皮(厚約1 mm)在果肉上取點進行測定;多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、脂氧和酶(LOX)活性采用比色法[23]測定。

1.3 數據分析方法

各指標均做3次重復,運用Excel 2013軟件對實驗數據進行繪圖及分析,差異顯著性檢驗(p<0.05為顯著水平)用鄧肯式多重比較方法完成。

2 結果與分析

2.1 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間腐爛率、果柄及果肉褐變、丙二醛含量的影響

隨著貯藏時間的延長,甜櫻桃果實的腐爛率呈逐漸上升的趨勢。在整個貯藏過程中對照組的腐爛率明顯高于EBR處理組(見圖1A),在貯藏60 d時對照組腐爛率比5 μmol/L EBR腐爛率高50%。這與Zhu[24]等在棗果實上的研究結果一致。

丙二醛含量高低可以反映細胞膜膜脂過氧化的程度,貯藏15～45 d,5 μmol/L EBR處理和10 μmol/L EBR處理丙二醛含量呈下降趨勢,這可能與可溶性糖含量的上升有關,因為可溶性糖類對MDA含量反應有干擾作用,貯藏45 d后,果實MDA含量呈逐漸上升的趨勢,但在整個貯藏的過程中對照組上升的斜率明顯大于5 μmol/L EBR處理組和10 μmol/L EBR處理組(見圖1B),說明兩處理組有效抑制了MDA含量的升高,在貯藏60 d時,對照組的丙二醛含量分別比5 μmol/L EBR處理組、10 μmol/L EBR處理組高31.0%和30.4%。

甜櫻桃可以根據果柄的褐變程度估測果實的新鮮程度。隨著貯藏時間的延長,甜櫻桃的果柄褐變指數逐漸增加,但在整個貯藏過程中,EBR處理的果實褐變指數明顯低于對照(見圖1C)。在貯藏結束時(60 d),對照組褐變指數分別比5 μmol/L EBR處理組、10 μmol/L EBR處理組高22.0%和17.1%,兩處理間不存在顯著差異(p>0.05)。

果實采后褐變是影響果實外觀品質和貯藏壽命的重要因素。隨著貯藏時間的延長,甜櫻桃果實的褐變指數逐漸增加,在整個貯藏過程中對照組的褐變指數最高(見圖1D),在貯藏60 d時對照組褐變指數分別比5 μmol/L EBR處理組、10 μmol/L EBR處理組高38.2%和8.4%。

圖1 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間腐爛率、果柄及果肉褐變、丙二醛含量的影響Fig.1 Effect of EBR treatment on decay incidence,browning and malondialdehyde content of sweet cherry during storage

2.2 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間果皮及果肉色差變化的影響

L*值表示色澤明亮度,L*值越大,代表亮度越高。由圖2A可知,貯藏過程中甜櫻桃果皮亮度L*值呈先上升再下降的趨勢,貯藏30 d后,L*值下降,甜櫻桃不再鮮艷,這可能與甜櫻桃果實品質的下降有關,貯藏后期5 μmol/L EBR保持櫻桃表面顏色的效果最明顯,與對照相比,5、10 μmol/L EBR都延緩了甜櫻桃表面顏色的鮮艷程度。

圖2 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間果皮及果肉色差變化的影響Fig.2 Effect of EBR treatment on color of peel and pulp during storage of sweet cherry

a*值表示色度中的紅綠色差指標,正值代表紅色程度,正值越大,紅色越深,由圖2B可知,在貯藏過程中a*值呈現逐漸上升的趨勢,在貯藏后期甜櫻桃果皮的顏色逐漸加深,在45～60 d貯藏過程中a*值上升尤其明顯,貯藏結束時對照的a*值比其他兩組的處理a*值高。

三組果肉隨貯藏時間延長的L*值與a*值變化趨勢如圖2C、2D所示。在整個貯藏過程中,L*值隨著時間的延長呈下降的趨勢,說明甜櫻桃果肉亮度逐漸變暗。在貯藏后期45～60 d時,對照組和10 μmol/L EBR處理組下降趨勢明顯,而5 μmol/L EBR處理組下降緩慢。在60 d時,對照的L*值最低,5 μmol/L EBR處理的L*值最高。由此可知,EBR處理可以緩解甜櫻桃的顏色變暗。

隨著貯藏時間的延長,甜櫻桃果肉在衰老的過程中紅色逐漸加深,因此a*值呈逐漸上升的趨勢。在貯藏30 d時10 μmol/L EBR處理a*值最高,但在貯藏45 d-60 d時對照組的a*值迅速上升,在貯藏60 d時對照的a*值最高,5 μmol/L EBR處理和10 μmol/L EBR處理不存在明顯差異,但a*值都低于對照組。

2.3 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間硬度、可溶性固形物、可滴定酸、VC含量的影響

果實硬度變化是果實成熟衰老的特征之一。隨著貯藏時間的延長,果實的硬度呈現先上升后下降的趨勢。5 μmol/L EBR處理組在貯藏30～60 d過程中起到了較好延緩果實硬度下降的效果,10 μmol/L EBR在貯藏30～45 d時延緩了果實硬度的下降(見圖3A)。兩處理之間無顯著差異(p>0.05)。

隨著貯藏時間的延長,果實可溶性固形物呈現下降的趨勢,貯藏后期45 d-60 d時對照組果實的可溶性固形物含量下降幅度較大(見圖3B),5 μmol/L EBR處理和10 μmol/L EBR處理有效延緩果實可溶性固形物含量下降,保證果實的風味。

圖3 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間硬度、可溶性固形物、可滴定酸、VC含量的影響Fig.3 Effect of EBR treatment on firmness,soluble solids,titratable acidity and VC content of sweet cherry during storage

果實含酸量是影響果實風味的一項重要指標。貯藏期間果實的可滴定酸含量逐漸下降,與對照相比,5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR處理組均顯著緩解果實可滴定酸含量的下降,5 μmol/L EBR處理效果最好。兩處理組存在顯著差異(p<0.05),在貯藏60 d時,5 μmol/L EBR處理組可滴定酸含量明顯高于對照組和10 μmol/L EBR處理組的可滴定酸含量(見圖3C)。

VC具有抗氧化作用,是果實營養價值的一個重要指標。隨著貯藏時間的延長,果實VC含量呈下降趨勢(見圖3D)。EBR處理顯著抑制了果實VC含量的下降(p<0.05),其中,5 μmol/L EBR處理效果最佳。

2.4 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間總酚及花色苷含量的影響

酚類物質屬于次生代謝物,由于其具有一定抗氧化能力常常作為保護物質參與植物組織抗病反應。0～15 d時,5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR的酚類物質均呈現不同程度的下降,對照組變化趨勢不明顯,隨著貯藏時間的延長,總酚含量呈現緩慢上升再下降的趨勢,對照組下降趨勢最明顯,在貯藏后期(60 d)時,5 μmol/L EBR總酚含量最高(見圖4A)。

花色苷與櫻桃的色澤發育、品質和風味的形成、成熟衰老的過程、組織褐變、抗逆性和抗病性代謝等作用有著密切的關系,隨著貯藏時間的延長,甜櫻桃花色苷含量呈現逐漸上升的趨勢,在貯藏15～30 d時,10 μmol/L EBR上升的趨勢最明顯,在30～60 d時10 μmol/L EBR花色苷含量明顯高于5 μmol/L EBR且低于對照組,在整個貯藏過程中對照組相比于5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR的花色苷含量值最高(見圖4B),結果表明,5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR兩組處理都可以延緩甜櫻桃花色苷含量的上升,其中,5 μmol/L EBR處理效果更明顯。

圖4 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間總酚及花色苷含量的影響Fig.4 Effect of EBR treatment on total phenolic and anthocyanin contents of sweet cherry during storage

2.5 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間PPO、POD活性的影響

多酚氧化酶(PPO)與果蔬褐變相關,果蔬貯藏中降低PPO的活性有助于減少自身酚類物質轉化為醌類物質。如圖所示,在貯藏0～15 d內5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR處理組PPO活性呈下降的趨勢,15～45 d內對照和所有處理組PPO活性呈上升的趨勢,到60 d貯藏結束時5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR處理的PPO活性呈下降趨勢,其中5 μmol/L EBR下降趨勢最顯著達到最低點,與對照差異顯著(p<0.05)(見圖5A)。結果表明,5 μmol/L EBR處理甜櫻桃可以顯著降低櫻桃PPO活性,提高保鮮效果。

圖5 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間PPO、POD活性的影響Fig.5 Effect of EBR treatment on PPO and POD activities during storage of sweet cherry

過氧化物酶(POD)是廣泛存在于植物組織內的一種酶類,它在植物生長的各個階段不斷發生變化,與植物許多生理生化代謝過程都有密切關系。如圖所示,在貯藏0～15 d內對照及各處理組的PPO活性呈下降的趨勢,15～45 d內對照和

所有處理的POD活性呈上升的趨勢,到60 d貯藏結束時對照和各處理的POD活性呈下降的趨勢,其中5 μmol/L EBR處理的活性下降趨勢最顯著達到最低點(見圖5B),與對照差異顯著(p<0.05)。結果表明,5 μmol/L EBR處理組可以顯著降低甜櫻桃POD活性,提高保鮮效果。

2.6 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間CAT、SOD活性的影響

過氧化氫酶(CAT)屬于血紅蛋白酶,它能催化植物體內積累的過氧化氫分解為水和分子氧,從而減少H2O2對果蔬組織可能造成的氧化傷害。從圖中可以看出,在貯藏0 d～30 d時對照組和10 μmol/L EBR處理組SOD活性呈下降趨勢,其中對照組最為明顯。在30 d～45 d時CAT活性呈上升趨勢,在整個貯藏過程中5 μmol/L EBR處理組CAT活性處于較高水平(見圖6A)。5 μmol/L EBR與對照組之間差異顯著(p<0.05)。結果說明:5 μmol/L EBR處理組可以提高甜櫻桃CAT活性,這與李園園[13]等在草莓果實上的研究結果一致。

超氧化物歧化酶(SOD)是細胞內一種重要的抗氧化酶,能夠降低自由基的含量,同時能夠加強細胞系統對活性氧或其他過氧化物自由基的抗性,降低毒害作用。從圖中可以看出,0～15 d各個處理組的SOD活性趨于平緩,在貯藏30 d時5 μmol/L EBR和10 μmol/L EBR處理組的SOD活性呈上升的趨勢,而對照組下降趨勢最明顯,在整個貯藏過程中5 μmol/L EBR處理組SOD活性處于較高水平(見圖6B)。5 μmol/L EBR處理組與對照組之間差異顯著(p<0.05)。結果表明:5 μmol/L EBR處理組可以提高甜櫻桃SOD活性,增加其抗氧化能力,這與李園園[13]等在草莓果實上的研究結果一致。

圖6 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間CAT、SOD活性的影響Fig.6 Effect of EBR treatment on CAT and SOD activity during storage of sweet cherry

2.7 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間LOX活性的影響

脂氧合酶(LOX)是與果實成熟衰老密切相關的一種酶,其主要促進不飽和脂肪酸生成氫過氧化物,直接或者間接地促進了植物組織的衰老過程。由圖可知,在整個貯藏過程中各處理組的LOX活性呈上下波動的趨勢,在貯藏15 d時對照組和10 μmol/L EBR處理組LOX活性呈上升的趨勢,而5 μmol/L EBR處理組呈下降的趨勢,在貯藏15 d后對照組和10 μmol/L EBR處理組LOX活性呈下降再上升的趨勢,在整個貯藏期內5 μmol/L EBR處理組LOX活性處于較低水平,5 μmol/L EBR處理組與對照組之間差異顯著(p<0.05).結果說明5 μmol/L EBR處理組可以降低甜櫻桃LOX活性,保持較好的貯藏保鮮效果。

圖7 EBR處理對甜櫻桃貯藏期間LOX活性的影響Fig.7 Effect of EBR treatment on LOX activity during sweet cherry storage

3 結論

5 μmol/L EBR處理甜櫻桃可以有效延緩果實硬度、可溶性固形物含量的下降及甜櫻桃顏色變化,減輕果柄、果肉的褐變及腐爛的發生,抑制MDA含量的升高;抑制多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、脂氧合酶(LOX)活性,提高過氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性;延緩了櫻桃品質變化和衰老,從而較好的保持了果實在貯藏和貨架期間的品質和風味。