不同保鮮劑對茭白后熟衰老進程的影響

鄒小欠,段依夢,張衛華,楊婷婷,杜傳來,*,羅海波

(1.安徽科技學院食品工程學院,安徽鳳陽 233100;2.南京師范大學金陵女子學院,江蘇南京 210097)

茭白(Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf)又名篙瓜、白筍等,屬禾本科宿根性多年水生草本植物,由于其色澤潔白、質地脆嫩且營養豐富深受人們的喜愛[1]。茭白可食用部位含水量高達93%,具有組織脆嫩,不耐貯藏等特性,采后2～3 d就會出現變黃、變軟、腐爛、發霉等現象,失去食用價值[2]。中國是蔬菜生產大國,蔬菜的栽培面積和產量均占世界第一,但蔬菜采后損失巨大,損耗率高達25%～30%,其根本原因是保鮮技術不夠完善[3]。我國主要在乙烯等激素對茭白成熟衰老的調控、果實細胞壁糖類的降解和成分變化等方面進行研究[4-5]。

化學保鮮劑對果蔬具有顯著的保鮮效果[6-7]。Ca2+和1-甲基環丙烯(1-MCP)處理可有效延長果蔬貯藏時間和提高其貯藏品質。研究發現,采用Ca2+浸泡豐香草毒和番茄果,可顯著延長其貯藏期和提高保鮮效果[8-9]。1-MCP是一種使用濃度低、處理時間短、安全無毒的乙烯抑制劑,它能夠抑制果蔬采后乙烯合成,阻止或延緩乙烯發揮作用,從而延緩果蔬采后衰老進程,提高果蔬貯藏期品質,延長貨架期,陳丹生等[10]用1-MCP處理采后蘋果,發現1-MCP可以減弱果實的呼吸強度。Porat等[11]發現1-MCP能顯著減弱乙烯對甜橙的不良影響。1-MCP能抑制油桃果實中乙烯的生成,延緩果實硬度降低[12]。二氧化氯(ClO2)具有極強的殺菌能力,廣泛應用于殺菌、防腐、除臭、保鮮等領域。目前,已有一些應用ClO2來保鮮完整果蔬的研究報道,如龔宇同等[13]用不同濃度的ClO2保鮮劑處理大久保桃,發現該保鮮劑能夠調節桃果實的呼吸強度,對桃果實果肉硬度有較好的保持作用,并且桃子果實的成熟衰老過程明顯受到抑制[13]。新鮮的蘑菇用適當濃度ClO2噴淋后,不易腐爛并可以保持其品質,防止褐變,顯著延長蘑菇貨架期[14],但關于使用Ca2+、1-MCP和ClO2保鮮劑調控茭白后熟衰老機制的研究報道較少。

本論文研究不同保鮮劑(Ca2+、1-MCP和ClO2)處理對茭白在低溫貯藏期間MDA含量、失重率、可溶性固形物含量、呼吸強度和細胞膜透性的影響,旨在為延長茭白貯藏期、提高其貯藏品質和促進茭白產業的可持續發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮茭白 為5月上旬成熟的安徽省滁州市鳳陽縣產地露天茭白,采收后立即運回實驗室,于(1±0.5) ℃冰箱中預冷12 h;草酸、氯化鋇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、石英砂、氯化鈣、二氧化氯、1-MCP、氫氧化鈉 國藥集團化學試劑有限公司。

WYZ-I型植物油折光儀 成都泰華光學有限公司;HWS6型智能恒溫恒濕箱 浙江東南儀器有限公司;DDB305型電導率儀 上海盛磁儀器有限公司;L550型多功能離心機 湖南湘儀實驗室儀器有限公司;UV5100型紫外可見分光光度計 上海元析儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 Ca2+處理 將挑選好的茭白隨機分成4組。其中3組分別置于濃度為0.5%、1.0%和2.0%的Ca2+溶液中浸泡40 min,撈出吹干。對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨裝好,置于濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中貯藏,每組處理重復3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進行各項指標測定。

1.2.2 1-MCP處理 將挑選好的茭白隨機分成4組。其中3組分別置于1-MCP氣體濃度分別為0.1、1.0和10.0 mL/m3的密封空間處理24 h。對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨裝好放在濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中保存,每組處理重復3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進行各項指標測定。

1.2.3 二氧化氯處理 將挑選好的茭白隨機分成4組。其中3組分別置于濃度為2.5、5.0和10.0 mg/L溶液中浸泡40 min陰干后,對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨裝好,放在濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中保存,每組處理重復3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進行各項指標測定。

1.3 指標測定

1.3.1 MDA含量的測定 采用硫代巴比妥酸法測定[15]。隨機稱取茭白樣品2.0 g于碾缽中,加入5%三氯乙酸(TCA)5.0 mL在冰浴上研磨勻漿,轉移至離心管3000 r/min離心10 min。取上清液2 mL,加0.67%硫代巴比妥酸(TBA)2.0 mL,混勻后于100 ℃水浴30 min,冷卻后再次離心棄去沉淀,分別測定上清液在450、532和600 nm處的吸光值,根據公式C(μmol·L-1)=6.45(D532-D600)-0.56D450計算出MDA濃度及茭白中的含量,單位:μmol·g-1FW。

1.3.2 失重率的測定 選用差量法進行測定[16],公式如下:

失重率%=(貯藏前茭白重量=貯藏后茭白重量)×100/貯藏前茭白重量

1.3.3 可溶性固形物含量的測定 參考《NY/T 2637-2014水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定》的折射儀法測定[17]。

1.3.4 呼吸強度的測定 采用靜止法測定[16]。用移液管吸取0.01 mol/L NaOH溶液20 mL于培養皿中,立即放入干燥器中,把待測的茭白樣品(500 g)放在隔架上,密閉1 h,將培養皿中的NaOH用漏斗小心地移入250 mL三角瓶中,用重蒸餾水沖洗培養皿3～4次,再加入飽和BaCl2溶液5 mL和酚酞2滴,用1/44 mol/L草酸滴定至終點,以不放樣品的空白組為對照,操作同上,呼吸強度單位:CO2mg·kg-1·h-1。

1.3.5 細胞膜透性的測定 采用電導儀測定電導率法測定[15]。取10個茭白樣品,在每個茭白的中部,用打孔器打孔,共取10片小圓片,用去離子水沖洗3次,放入盛有20 mL去離子水的三角瓶中靜置1 h,用電導率儀測定滲出液的電導率L0,加熱微沸5 min,冷卻后再測定滲出液的電導率L1,以(L0/L1)×100表示相對電導率。

1.4 數據處理

試驗每個處理均重復3次,結果表示為3次測 定平均值,并用統計軟件SPSS 19.0進行顯著性分析(p<0.05),用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 Ca2+處理對茭白貯藏期衰老進程的影響

2.1.1 Ca2+處理對茭白MDA含量的影響 從圖1可知,茭白MDA初始值為0.082 μmol/g,隨著貯藏時間的延長,MDA含量不斷增加。對照組的MDA含量與Ca2+處理組有顯著差異(p<0.05),說明Ca2+處理能夠顯著(p<0.05)抑制茭白中MDA的產生。Ca2+處理后的茭白MDA含量增加趨勢相對平穩,其中1.0% Ca2+處理的MDA含量增量最低,第35 d時1.0% Ca2+處理組的MDA含量低于其它濃度組。綜上,1.0% Ca2+處理組的效果最佳,能夠顯著抑制MDA含量的增加(p<0.05)。

圖1 Ca2+處理對茭白MDA含量的影響

2.1.2 Ca2+處理對茭白失重率的影響 如圖2所示,在1 ℃低溫貯藏過程中,隨著貯藏時間的延長,茭白采后蒸發失水,失重率總體呈上升趨勢。對照組的失重率顯著(p<0.05)高于Ca2+處理組的失重率,第7 d后失重率快速上升,可能是由于蒸發失水嚴重,衰老在加速。貯藏35 d時,對照組的茭白失水率最大,高達2.41%,茭白已經發黃干燥衰老,喪失商品價值。貯藏第14 d后,1.0% Ca2+處理組的失重率最低且整個貯藏過程較為穩定,明顯優于0.5%和2.0% Ca2+處理組。

圖2 Ca2+處理對茭白失重率的影響

2.1.3 Ca2+處理對茭白可溶性固形物的影響 如圖3所示,在1 ℃貯藏期間,1.0%與2.0% Ca2+處理組的可溶性固形物含量變化平穩,而其他兩處理組波動較大。第0～14 d時,對照組和0.5% Ca2+處理組可溶性固形物含量下降較快,在貯藏14～21 d時,對照組的可溶性固形物含量上升,可能是測量時水浴溫度過高或者是茭白未成熟所導致的。1.0% Ca2+組的可溶性固形物含量減少最慢,最接近初始值5.2%,效果最好。

圖3 Ca2+處理對茭白可溶性固形物含量的影響

2.1.4 Ca2+處理對茭白呼吸強度的影響 由圖4可知,隨著貯藏時間的延長,各組樣品呼吸強度不斷下降,對照組的呼吸強度下降速度最慢,呼吸強度最大。在1 ℃貯藏0～7 d時,用Ca2+處理的3組樣品呼吸強度下降速度最快,其中,1.0% Ca2+處理組的呼吸強度最低。因此,1.0% Ca2+處理茭白能較好的降低茭白的衰老的程度。

圖4 Ca2+處理對茭白呼吸強度的影響

2.1.5 Ca2+處理對茭白細胞膜透性的影響 由圖5可知,隨著貯藏時間的延長,4組樣品的相對電導率均不斷上升,說明其細胞膜透性在不斷增大。在貯藏過程中,對照組相對電導率最大,細胞膜透性最高;0.5% Ca2+處理組的相對電導率最低,其細胞膜透性最小,貯藏14 d后其相對電導率有一定升高趨勢,但仍低于其他三組。由此可見,Ca2+處理茭白可減緩茭白細胞膜透性的增加,其中,0.5% Ca2+處理茭白效果最佳,1.0% Ca2+處理次之。

圖5 Ca2+處理對茭白細胞膜透性的影響

綜上所述,Ca2+濃度為1.0%時能夠較好的調控茭白的后熟衰老進程。

2.2 1-MCP處理對茭白貯藏期衰老進程的影響

2.2.1 1-MCP處理對茭白MDA含量的影響 由圖6可知,在1 ℃貯藏期間,隨著貯藏時間的延長,各組樣品的MDA含量不斷增加,其中對照組MDA含量增加最快。在1-MCP 處理的樣品中,1-MCP濃度越大,樣品MDA含量越低且增加速度越慢。其中,10.0 mL/m31-MCP處理組的MDA含量最低,抗膜脂氧化效果最好,從而有效的延緩了茭白的衰老。

圖6 1-MCP處理對茭白MDA含量的影響

2.2.2 1-MCP處理對茭白失重率的影響 如圖7所示,隨著貯藏時間的延長,各組樣品的失重率總體呈上升趨勢。其中,對照組失重率最大且上升速度最快。貯藏35 d時,對照組的失重率為2.36%,其他各組均在1.25%以下。在貯藏第14 d時,1.0 mL/m31-MCP處理組失重率顯著(p<0.05)上升,可能因為茭白本身物理因素影響或者是溫度影響。與對照組相比,經過1-MCP處理的樣品顯著(p<0.05)降低了茭白的失重率,有利于茭白水分的保持。

圖7 1-MCP處理對茭白失重率的影響

2.2.3 1-MCP處理對茭白可溶性固形物的影響 由圖8所示,在1 ℃貯藏期間,隨著貯藏時間的延長,各組樣品可溶性固形物含量總體呈下降趨勢。0～7 d時,對照組可溶性固形物含量下降速度較快,與1-MCP處理組有極顯著差異(p<0.01),表明1-MCP保鮮劑對茭白有抑制可溶性固形物的作用。在貯藏過程中,與10.0 mL/m31-MCP和0.1 mL/m31-MCP處理組相比,1.0 mL/m31-MCP處理組的可溶性固形物含量下降速度最慢,抗衰老效果最好。

圖8 1-MCP處理對茭白可溶性固形物含量的影響

2.2.4 1-MCP處理對茭白呼吸強度的影響 由圖9可知,在貯藏過程中,隨著貯藏時間的延長,各組茭白呼吸強度呈下降趨勢。在貯藏期間,對照組的呼吸強度顯著高于1-MCP處理組。0～7 d時,1-MCP處理組的呼吸強度下降速度最快,7～35 d時,1-MCP處理組的呼吸強度下降速度減緩,說明1-MCP能顯著(p<0.05)抑制茭白的呼吸作用。其中,1.0 mL/m31-MCP處理對抑制茭白的呼吸強度效果最優,能有效延緩茭白衰老的進程,保鮮效果最好。

圖9 1-MCP處理對茭白呼吸強度的影響

2.2.5 1-MCP處理對茭白細胞膜透性的影響 由圖10可知,隨著貯藏時間的延長,樣品相對電導率不斷上升,這表明茭白細胞膜透性在不斷的上升。濃度1.0 mL/m31-MCP處理組相對電導率維持在較低水平并且上升速度最為緩慢,而其它處理的細胞膜透性則一直處于較高水平,其中對照組細胞膜透性最高,由此可見,1-MCP處理條件下可減緩茭白細胞膜透性的增加,其中濃度為1.0 mL/m31-MCP處理組的電導率上升最為緩慢,表現最優。

圖10 1-MCP處理對茭白細胞膜透性的影響

綜上所述,1-MCP濃度為1.0 mL/m3時能夠較好的調控茭白的后熟衰老進程。

2.3 ClO2處理對茭白貯藏期衰老進程的影響

2.3.1 ClO2處理對茭白MDA含量的影響 由圖11可知,茭白在貯藏期間MDA含量持續增加,其中,與ClO2處理組相比,對照組MDA含量顯著(p<0.05)上升。表明ClO2保鮮劑對抑制茭白在貯藏期間MDA含量的上升具有顯著效果。在冷藏過程中,5.0 mg/L ClO2處理組MDA含量最少且上升速度最慢,因此,5.0 mg/L ClO2處理茭白效果最優。

圖11 ClO2處理對茭白MDA含量的影響

2.3.2 ClO2處理對茭白失重率的影響 如圖12所示,在貯藏過程中各組茭白失重率均不斷上升,其中,ClO2處理組失重率均低于對照組,前7 d,ClO2處理組與對照組沒有顯著差異。貯藏35 d后,對照組失水率達到了2.36%,2.5 mg/L ClO2處理組和5.0 mg/L ClO2處理組失重率無顯著差異(p>0.05),10.0 mg/L ClO2處理組失重率為0.91%。因此,濃度為10.0 mg/L的ClO2處理組失重率最低,保水效果最好。

圖12 ClO2處理對茭白失重率的影響

2.3.3 ClO2處理對茭白可溶性固形物的影響 由圖13可知,在貯藏過程中,隨著貯藏時間的延長,各試驗組茭白的可溶性固形物總體呈下降趨勢。與ClO2處理組相比,對照組可溶性固形物含量較低,表明ClO2溶液具有一定的抑制茭白可溶性固形物含量降低的作用。在各ClO2處理濃度中,10.0 mg/L ClO2處理組的可溶性固形物含量最高,對茭白貯藏保鮮效果最佳。

2.3.4 ClO2處理對茭白呼吸強度的影響 如圖14所示,隨著貯藏時間的延長,各組呼吸強度不斷下降。0～7 d時,ClO2處理組呼吸強度下降速度最快。與ClO2處理組相比,對照組的呼吸強度最大。不同濃度的ClO2處理組間的下降趨勢相同,無顯著差異(p>0.05)。在貯藏期間維持在一個相對較低的水平,并且呼吸強度逐漸降低,ClO2處理組在整個貯藏期間呼吸強度都低于對照組,其中,2.5和5.0 mg/L的ClO2處理組的呼吸強度相對較低。

圖14 ClO2處理對茭白呼吸強度的影響

2.3.5 ClO2處理對茭白細胞膜透性的影響 由圖15可知,隨著貯藏時間的延長,各組茭白的相對電導率不斷增加。ClO2處理組相對電導率總體上低于對照組,貯藏28～35 d時,10.0 mg/L ClO2相對電導率較高,與對照組的相對電導率無顯著差異(p>0.05)?？赡苡捎谌芤簼舛冗^大致使細胞膜損傷。2.5 mg/L ClO2和5.0 mg/L ClO2處理的茭白相對電導率其值較低,增長趨勢較穩定,其中,2.5 mg/L ClO2處理組的相對電導率最低。

圖15 ClO2處理對茭白細胞膜透性的影響

綜合各指標考慮,ClO2濃度為5.0 mg/L時能夠較好的調控茭白的后熟衰老進程,提高茭白貯藏期品質。

3 結論與討論

衰老是蔬菜生命周期的最后階段,是在正常環境下自然地發生機能衰退、逐漸終止生命活動的過程[18]。衰老原因很復雜,受內外多種因素調控。吳愛現等[19]采用1%、3%、5%的3種濃度的氯化鈣(CaCl2)溶液浸泡豐水梨果實15 min,發現濃度為1%和3% Ca2+處理可降低梨果實貯藏期間呼吸強度,抑制可溶性固形物、果實硬度的下降,降低果實爛果率,5%鈣處理在果實貯藏的前21 d保鮮效果良好。石鳳[20]通過采前噴Ca2+、采后1-MCP處理京白梨,發現采前噴Ca2+、采后1-MCP處理可以抑制果實硬度下降,推遲PG活性高峰出現,能夠延長果實的后熟軟化時間。本試驗中,采后用不同濃度的Ca2+浸泡的茭白MDA含量、呼吸強度和細胞膜透性上升速度顯著減緩,且較好的抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,表明茭白采后用Ca2+處理能夠有效抑制茭白后熟衰老機制。王韋華等[16]研究了采后 10 μL/L 1-MCP和 1.25 mg/L乙烯利(ET)處理對茭白常溫(25 ℃)貯藏期間呼吸代謝和細胞超微結構的影響,發現采后1-MCP處理可顯著抑制茭白采后呼吸代謝和活性氧產生,從而有效保持能量代謝平衡和細胞結構的完整性,延緩茭白組織的衰老和品質劣變。本試驗中,與對照組相比,茭白采后用1-MCP處理均能較好抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,減緩MDA含量、呼吸強度和細胞膜透性的增長,能夠延長茭白后熟衰老的時間。研究表明,采后1-MCP處理茭白能夠有效延緩茭白采后衰老進程,提高茭白貯藏期品質。韓強等[21]研究0和80 mg/L ClO2處理結合不同包裝方法(鋁箔熱封和鋁箔真空包裝)對新疆核桃仁保藏的效果,發現真空包裝結合低濃度二氧化氯的處理方法可有效抑制鮮核桃仁的腐爛和呼吸強度,延緩褐變,有效保持貯藏期核桃仁的品質。本試驗中,采后用不同濃度的ClO2處理茭白能夠降低細胞呼吸速率,減緩茭白的后熟衰老。

綜上,茭白采后用Ca2+、1-MCP和ClO2處理對茭白后熟衰老都有積極作用,各組中效果較好的濃度分別為1.0% Ca2+、1.0 mL/m31-MCP和5.0 mg/L ClO2。由于保鮮劑的種類和濃度的不同導致對茭白各指標的影響也不盡相同。綜合評定各檢測指標,1-MCP保鮮劑處理效果較好,Ca2+處理效果次之,其中濃度為1.0 mL/m3的1-MCP處理效果最好。