葡萄糖酸鈣采前處理對鮮棗果實低溫貯藏品質及活性氧代謝的影響

李君蘭，楊瀾，吳瀟霞，孟文芬，袁靜，禹興海，馮久海

(河西學院 農業與生物技術學院，甘肅 張掖，734000)

棗樹具有抗旱、抗風沙、耐寒、耐鹽堿、耐瘠薄，適應性強等特點[1]，是一種生態效益和經濟效益兼備的優良樹種。在我國不僅分布面積廣，且擁有全世界99%的棗種質資源。果實因其味甜、肉質厚、有較高的營養價值及食療功能而受到消費者青睞。但棗果采后易失水皺縮、軟化、褐變和腐爛，常溫下保鮮期僅3～5 d，貨架期較短，是造成鮮棗果實商品性喪失和損失的主要原因，已成為其市場拓展的限制因素，也是當前鮮棗果實在冷鏈集散和流通中急需解決的關鍵問題。因此，研究鮮棗的采后保鮮技術，延長其貯藏運輸壽命和貨架期，具有重要的經濟意義。

隨著植物鈣調素(calmodulin,CaM)的發現與研究，人們認識到鈣不僅是植物生長發育所必需的營養元素之一，在植物生理活動中，既起著結構成分的作用，也具有酶的輔助因素功能，而且作為信號物質，與CaM一起調節植物體內許多生理生化過程[2-6]。果實缺鈣會導致一些生理性病害發生和貯藏性變劣，棗缺鈣會引起裂果病[7-8]，是一種生理失調病，由于鈣含量的缺少，會降低細胞壁的彈性及破壞膜結構的穩定性進而降低了果實的抗裂性。鈣在延緩果實的成熟、衰老和控制生理病害方面有較好的效果。據資料報道，常用的鈣鹽主要在蘋果[9]、茄子[10]、梨[11]、枇杷[12]、獼猴桃[13]和靈武棗[14]等果蔬保鮮上。而且鈣對貯藏效果的研究僅僅局限于在果實采摘后利用無機鈣浸鈣研究的基礎上，關于在采摘前運用有機鈣噴灑鈣處理的研究報道較少。本實驗以甘肅省張掖市臨澤縣栽種的鮮食紅棗品種“蜂蜜罐”為試驗材料，通過采前多次噴灑葡萄糖酸鈣處理果實，探討外源鈣采前處理對冷藏鮮棗果實品質劣變進程的作用機制，并分析品質劣變與活性氧代謝的關系，以期為進一步研究鮮棗果實采后低溫貯藏品質劣變進程中調控生理生化機理和貯運保鮮技術奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料處理

試驗材料為紅棗品種“蜂蜜罐”。2017年10月5號采摘于甘肅省張掖市甘州區林業局西城驛林場。棗樹的樹齡均為5年以上盛果期樹種，其他田間施肥、灌溉和病蟲害管理統一不變。采摘前將棗樹每10株為一小區，共劃分為4個區域，實驗從白露時節開始，在傍晚時分每7 d用0.1 mol/L的葡萄糖酸鈣溶液均勻噴灑棗樹及果實，以棗樹果實及葉面全部濕潤為止。第0天噴灑1次的果實記為處理1；在第0天和第7天噴灑2次的果實記為處理2；在第0天、第7天和第14天噴灑3次的果實記為處理3；以不噴灑葡萄糖酸鈣溶液的果實記為對照CK。棗果實著色面積達到50%～70%時人工采摘，當日運回實驗室。選取成熟度一致、無傷病、無畸形、單果重量8～9 g左右的果實為實驗材料。裝入帶有若干小孔(孔徑為0.2 cm)的泡沫飯盒，每盒質量約為300 g左右，置于0±0.5 ℃的冷庫中貯藏，每10 d取樣1次并進行各項指標測定。

1.2 檢測項目及方法

1.2.1 硬度、失重率和腐爛指數測定

果實硬度：用GY-1型果實硬度計(四平市興科儀器儀表廠)測定。隨機取若干個鮮棗，在每個果實最大橫徑處將硬度計垂直于被測表面，在均勻力的作用下將壓頭壓入果肉內5 mm處，以此時指針的讀數作為鮮棗的硬度。單果重復4次，測定10個果實的硬度，取平均值，單位kg/cm2。

果實失重率計算如公式(1)所示：

(1)

果實腐爛指數：將果實按腐爛面積大小分為4級。0級，無腐爛； 1級，皺縮、軟化和腐爛面積小于果實面積的10%； 2級，皺縮、軟化和腐爛面積占果實面積的10%～30%； 3級，皺縮、軟化和腐爛面積大于果實面積的30%。按公式(2)計算腐爛率：

(2)

1.2.2 鮮棗果肉營養成分測定

維生素C測定采用鉬藍比色法，結果用mg/100g(FW)來表示；可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法，測定結果用mg/g(FW)表示；葉綠素含量的測定采用丙酮比色法，測定結果用mg/g表示；多酚含量測定采用高錳酸鉀法[15]，結果以百分數表示。

1.2.3 相對電導率和丙二醛(MDA)含量的測定

用相對電導率(%)表示果實細胞膜透性大小，用DDJ-308A型電導率儀(上海精科儀器有限公司)測定。測定方法參照林河通等[16]的方法，其計算如公式(3)所示：

(3)

丙二醛(malonic dialdehyde, MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法。

H2O2含量測定參照BRENNAN[17]的Ti4+還原法。稱取鮮棗果肉組織4 g，加入5 mL經-20 ℃預冷的丙酮、石英砂研磨成勻漿，于4 ℃、12 000 r/min離心20 min。取1 mL上清液，加入100 μL 20%的四氯化鈦溶液和200 μL濃氨水，混勻反應5 min后離心10 min。沉淀部分用經-20 ℃預冷的丙酮洗滌3次除去植物色素，最后將沉淀溶于3 mL、1 mol/L H2SO4溶液中，并在415 nm處測定溶液的吸光度值，用30%分析純H2O2溶液制作標準曲線，空白用預冷的丙酮。樣品中H2O2含量以μmol/g(FW)表示。

1.3 統計分析

實驗數據用Origin 8.5(OriginLab Inc，美國)作圖，統計處理，差異顯著性(Duncan′s)分析采用DPS 7.05數據分析軟件，每個樣品重復3次，結果以平均值±標準差表示。差異不顯著，P>0.05；差異顯著，P<0.05；差異極顯著，P<0.01。

2 結果與分析

2.1 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗硬度、失重率和腐爛率的影響

果實硬度是評價果實貯藏品質的重要指標，對果實貯藏品質有重要影響。采前葡萄酸鈣處理對鮮棗果實硬度的影響如圖1-a所示。隨著貯藏時間延長，鮮棗果實的硬度逐漸下降。與對照相比，處理組的硬度下降較慢，貯藏到40 d后，處理2的硬度高出對照、處理1和處理3分別為1.48、1.15和1.08倍，處理2與處理1和處理3之間出現了顯著性差異，處理1和處理3在50 d時，果實硬度變化沒有顯著性差異，表明采前葡萄糖酸鈣處理及不同處理次數對棗果硬度變化有顯著的影響。該結論與邢尚軍等[18-20]的研究結果相似。

鮮棗采后成熟衰老最明顯的變化是果肉組織迅速軟化和質地改變，失水萎蔫是其主要的特征，果實細胞的保水力與細胞中可溶性物質和親水性膠體的含量有關。采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實失重率的影響如圖1-b所示。隨存放時間的延長失重率逐漸升高，與CK相比，貯藏40 d時候，隨葡萄糖酸鈣處理次數的增加，失重率下降緩慢，且差異極顯著，處理3的果實失重率最低。表明采前葡萄糖酸鈣噴灑及噴灑次數能夠抑制采后鮮棗果實的失重率。與GHULAM等[21]的結果一致。

采前葡萄酸鈣噴灑處理對鮮棗腐爛率的影響如圖1-c所示。鮮棗果實采后腐爛主要是侵染性病害引起的，采前葡萄糖酸鈣噴灑均能有效地降低低溫貯藏期間果實的軟化和腐爛。處理組與CK組之間對比發現，隨貯藏時間延長，CK組果實腐爛率增加極顯著，處理組的軟化和腐爛率也略有增加。其原因可能是鈣通過影響細胞內pH值而間接影響酶活性或是影響細胞壁向外分泌酶起作用[22]。也可能是鈣防止果實軟化的細胞壁、細胞膜及各種鈣調節的生理反應綜合作用的結果。但是處理1、處理2和處理3之間的差異不顯著，即葡萄糖酸鈣噴灑次數對果實腐爛率的影響不顯著。表明采前葡萄糖酸鈣處理鮮棗能夠抑制果實的生理性病害，但對其侵染性病害可能沒有抑制作用。

圖1 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實硬度(a)、失重率(b)和腐爛率(c)的影響

Fig.1 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on fruit firmness (a), weight loss (b) and rotting rate (c) of fresh jujube

2.2 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實營養成分的影響

維生素C(VC)含量的高低是鮮棗品質好壞的重要指標之一。由圖2-a可以看出，采前葡萄糖酸鈣噴灑處理組及CK組在采摘后0 d，鮮棗VC含量未表現出顯著性的差異，但是隨貯藏時間的延長，處理組和CK組果實的VC含量均呈下降趨勢，在0～20 d時CK組的VC含量高于處理1和處理2但低于處理3，在貯藏30～50 d時,VC含量低至處理組以下。處理3的抗壞血酸含量始終高于CK和處理1、處理2。葡萄糖酸鈣噴灑次數對VC含量的影響：隨貯藏時間的增加，差異性越顯著(P<0.01)。經過50 d的貯藏后，CK的Vc含量下降了43.78%，處理1、處理2和處理3 VC含量分別下降了35.14%、33.91%和32.84%。結果表明,采前葡萄糖酸鈣噴灑處理有延緩VC下降的作用。

采后鮮棗果肉色澤受葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷、類黃酮及酚類物質含量的綜合變化影響[23]。采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實葉綠素含量的影響如圖2-b所示。采摘0 d時，各處理組之間和CK組葉綠素的含量有極顯著性差異，葡萄糖酸鈣處理次數對葉綠素含量降低有抑制作用，噴灑次數越多，抑制作用越強，由高到低的順序是處理3>處理2>處理1>CK，隨冷藏時間的延長，葉綠素的含量逐漸降低，說明采前噴灑葡萄糖酸鈣處理能延緩鮮棗果肉的葉綠素含量降低。這可能是由于采前鈣處理減少了MDA(圖3-b)、活性氧等有害物質對葉綠體膜的破壞，維持了葉綠體結構的穩定性或是由于鈣處理抑制了葉綠素降解酶的活性，保護了細胞膜的完整性，從而有助于延遲鮮棗果實的衰老。

許多可溶性蛋白是構成果蔬中酶的重要組成部分,參與果蔬多種生理生化代謝過程的調控,與果蔬生長、衰老、抗逆性以及抗病性等密切相關。采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實可溶性蛋白質含量的影響如圖2-c所示。采摘后0 d時，CK組和處理組之間可溶性蛋白質含量沒有顯著性差異。低溫下冷藏30 d時，CK、處理1、處理2和處理3的可溶性蛋白質含量逐漸上升，之后CK開始迅速下降，處理組下降則較為緩慢，由快到慢的順序依次為處理2>處理1>處理3，且差異顯著。且棗裂果現象減輕(實驗數據未顯示)。原因可能是果實的蛋白質含量高有利于較好地控制果皮的強度和伸展性進而避免裂果的發生[24]。綜上所述，采前葡萄糖酸鈣噴灑能較好的保持鮮棗果肉中可溶性蛋白質的含量?？扇苄缘鞍鬃鳛橹参镏械挠袡C滲透保護物質之一，有助于適當保持植物的滲透勢，同時可以穩定和保護生物大分子的結構和功能[25]，高濃度的可溶性蛋白可以使細胞維持較低的滲透勢，幫助果實抵抗低溫脅迫環境帶來的傷害。有研究者認為，植物在逆境條件下體內某些正常蛋白合成往往會受到抑制，同時誘導出一些新的蛋白或使原有蛋白含量明顯增加[26]。但是葡萄糖酸鈣噴灑次數對可溶性蛋白質的影響并未表現出規律性變化。其原因有待進一步研究。

酚類物質是植物體內分布最為廣泛的次生代謝物質，它不僅是參與酶促褐變反應的必要底物，而且也是植物防御體系的重要部分。是評價果實中抗氧化物質含量的重要指標[27]，采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實多酚含量的影響如圖2-d所示。采摘后0 d，CK組和處理組以及處理組之間多酚物質含量均存在顯著性差異，處理組均高于CK組。之后在整個冷藏過程中，CK組的多酚含量變化基本呈先上升后下降趨勢，處理組沒有明顯的的下降趨勢。貯藏10 d以后，在同一貯藏時間下，多酚含量為處理3>處理2>處理1>CK。說明葡萄糖酸鈣噴灑及噴灑次數對鮮棗果實采后多酚含量下降有顯著的抑制作用。這可能與鈣處理能果實褐變[18]，減少了酶促褐變過程中酚類物質消耗，抑制鮮棗低溫貯藏有關。

圖2 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實維生素C(a)、葉綠素(b)、可溶性蛋白(c) 和多酚含量(d)的影響

Fig.2 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on ascorbic acid (a), chlorophyll(b),soluble protein (c),polyphenol content(d) and of fresh jujube

2.3 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實相對電導率和丙二醛(MDA)的影響

細胞膜對物質具有選擇性透過的能力，當細胞膜遭到破壞時，膜透性增大，使得電解質外滲，以致植物細胞浸提液的電導率增大。而細胞膜結構的損傷與膜脂過氧化產物的積累有關，膜脂過氧化是低溫誘導氧化損傷的一個重要表征，MDA含量是反映膜氧化損傷程度的公認指標[28-29]。能與膜結構上的蛋白質和酶結合、交聯而使之失活，破壞膜的結構。采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實相對電導率的影響如圖3-a所示。在貯藏0 d時，CK組與處理組的相對電導率有顯著性差異，CK的相對電導率最大。處理組之間果實相對電導率沒有顯著性的差異，之后隨鮮果貯藏時間的延長，相對電導率逐漸上升，處理組和對照CK組之間出現了極顯著性差異，由低到高的排列順序為處理3<處理2<處理1

采前葡萄糖酸鈣處理對果實MDA的影響如圖3-b所示。在鮮棗果實采摘后貯藏0 d時，CK組與處理組及處理組之間MDA的含量有明顯差異，之后隨貯藏時間延長，MDA含量不斷上升；其變化幅度由大到小的排列順序是CK>處理1>處理2>處理3，且存在顯著性的差異。說明采前葡萄酸鈣處理能抑制鮮棗果肉細胞膜相對滲透率和MDA上升，維持細胞膜結構完整作用顯著，使鮮棗膜脂氧化程度顯著降低。Ca2+是一種膜保護劑，通過維持細胞壁和細胞膜結構與功能的穩定，保持果實硬度，降低腐爛。膜結構損傷導致液泡中的鈣流入細胞質，引起運輸Ca2+和Ca2+-ATP酶的反向傳遞系統功能受到破壞，進入胞質的Ca2+難以流出[30]。因此可以認為采前葡萄糖酸鈣的多次噴灑對破壞膜結構及其功能的因素有一定的拮抗作用。

圖3 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實相對電導率(a)和丙二醛(b)的影響

Fig.3 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on the relative electric conductivity (a) and malondialdehyde content (b) of fresh jujube

2.4 葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實H2O2和含量的影響

圖4 采前葡萄糖酸鈣處理對鮮棗果實H2O2(a)和的產生速率(b)的影響

3 結論