氯化鈣對機械傷番茄果實生理特性的影響

劉 瑤,左進華,鄭秋麗,高麗樸,史君彥,王 清

(北京市農林科學院蔬菜研究中心,農業農村部蔬菜產后處理重點實驗室, 果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室,農業農村部華北地區園藝作物生物學 與種質創制重點實驗室,農業農村部都市農業(北方)重點實驗室,北京 100097)

番茄(LycopersicumesculentumMill),屬茄科番茄亞屬草本植物,又名西紅柿[1],因其色澤艷麗、酸甜可口[2],同時含有大量的營養物質,因此受到消費者的廣泛青睞。但由于番茄果實較軟,在運輸期間容易受到損傷,影響其貯藏時間和貯藏品質,同時番茄在貯藏期間也極易受到病害的侵染[3],導致其腐爛、變質,因此如何有效延長具有機械損傷的番茄貯藏期,保持其在貯藏期間的感官品質和營養價值對番茄產業的發展具有重要意義。

果蔬在運輸期間造成的機械損傷主要分為外部損傷和內部損傷。外部損傷主要指果蔬在運輸過程中出現的擠壓、沖擊和沖擊磨損;內部損傷主要包括果蔬表層的劃痕和各種其他形式的內部損傷,如擠壓和裂紋[4]。番茄的機械損傷大多數是由于在運輸過程中的振動從而引起的碰撞和擠壓。為了減少番茄在運輸過程中產生機械損傷所造成的經濟損失,亟需一種高效、簡便的處理方法延長具有機械損傷番茄的貯藏時間。有研究表明,適當處理可以延長機械損傷果蔬的保鮮時間,如王云香等[5]運用腐胺處理具有機械損傷的青椒,將青椒的貯藏時間延長至18 d;胡云峰等[6]將切分的青椒置于臭氧中處理,可保持第6 d青椒的色、味、品質。也有研究表明,氯化鈣處理可延長果蔬的貯藏時間,同時保持貯藏品質,如楊巍等[7]用氯化鈣和抗壞血酸結合處理鮮切蘋果,有效抑制了蘋果的褐變;陳娟娟等[8]運用氯化鈣和水楊酸結合處理辣椒可維持在貯藏期間辣椒營養成分;王穎等[9]將楊桃表面用氯化鈣和殼聚糖進行涂膜處理,有效提高了楊桃的保鮮效果。但用氯化鈣處理機械損傷番茄的研究卻鮮有報道。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

因此,本實驗為研究氯化鈣處理對具有機械傷的番茄果實生理特性的影響,采用1 mmol/L氯化鈣處理具有機械損傷的番茄,將處理后的番茄于20 ℃貯藏,研究其在貯藏期間生理品質和抗氧化酶活性的變化,以期為氯化鈣在番茄貯藏保鮮上的應用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試番茄 采收于北京順義小湯山基地,選取粉紅期的番茄進行采摘,采收后立即運回實驗室,所選取的番茄均為無病蟲害、無損傷、成熟度基本相同;0.03 mm PE膜 北京華盾雪花有限公司;氯化鈣、高錳酸鉀 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;30%過氧化氫 分析純,西隴化工有限公司;三氯乙酸、石英砂、丙酮、聚乙二醇(6000)、氫氧化鈉 分析純,北京化工廠;聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、濃鹽酸、甲醇、愈創木酚、苯丙氨酸 天津市科密歐化學試劑有限公司;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 分析純,天津市永晟精細化工有限公司。

CR-300色差計 日本Konica Minolta公司;UV-1800紫外分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;TGL-16G-A高速冷凍離心機 廣州晟龍實驗儀器有限公司;HH-6型數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;GY-4-J型數顯水果硬度計 浙江托普儀器有限公司;IKA A11 basic分析研磨機 德國艾卡。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理及貯藏 將挑選好的番茄果實采用高處墜落法模擬機械損傷,從距離地面50 cm的高處進行墜落處理[5]。將未破裂的番茄果實隨機分為兩組,每組50個,預實驗發現,經過1 mmol/L CaCl2處理效果最佳,因此,一組番茄在1 mmol/L CaCl2中浸泡10 min作為CaCl2處理組,另一組在蒸餾水中浸泡10 min作為CK組,將晾干后的番茄裝入0.03 mm厚度的PE保鮮袋中折口包裝,每袋裝入5個番茄果實,置于20 ℃黑暗貯藏12 d,每3 d進行觀察并測定相關的生理生化指標。實驗重復3次,所測得的數據取平均值。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 感官評價 由經過標準培訓的10名人員組成品評小組,對不同實驗的番茄果實進行評判,根據果型、色澤、氣味、滋味和手感進行逐一評分,感官評分越高,說明該番茄的質量越好。評分1～3分為不可接受,4～7分為品質一般,8～10分為商品價值較高,其中感官5分時,為番茄最低商品價值[10]。

1.2.2.2 腐爛率 采用稱重法來測評番茄果實的腐爛率,該標準以番茄局部長霉、腐爛、流水等全部計入腐爛果實質量[11],如式(1)所示:

式(1)

1.2.2.3 硬度 使用GY-40J型數顯水果硬度計進行測定,選取6個果實,測定赤道位置硬度,探頭直徑為0.7 cm[12],取其平均值。

1.2.2.4 色度 采用CR-300色差計測定,每組選取5個番茄果實,在番茄果實的赤道位置用記號筆劃3個標記圈,作為測定色差的專用測點,每3 d對固定的點進行測定,得到L*、a*、b*值,a*值越大,表明樣品為紅色,a*值為負,表明樣品為綠色;b*值越大,表明樣品為黃色[13]。

1.2.2.5 維生素C含量 維生素C(VC)含量采用鉬酸銨比色法[15]。向1 g番茄樣品中,加入5 mL草酸-EDTA于4 ℃、13000×g離心20 min,取2 mL清液中依次加入3 mL草酸-EDTA、0.5 mL偏磷酸乙酸、1 mL 5%硫酸、2 mL 5%鉬酸銨,將混合液于80 ℃加熱10 min,冷卻后定容至10 mL,測定760 nm處的吸光值,如式(2)所示:

式(2)

式中,cVC濃度=80.131×OD760+1.5749,做出標準曲線,mg/L;V比色體積、V總體積、V加樣量,mL;m為樣品重量,g。

1.2.2.6 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[14]。取磨樣后的番茄組織1 g,準確量取5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)與番茄樣品混合并置于4 ℃、13000×g離心20 min,將2 mL上層清液與2 mL 6.7 g/L的硫代巴比妥酸(TBA)混合煮沸20 min,冷卻后測定混合液450、532和600 nm處的吸光值,計算公式如式(3)所示:

MDA含量(mmol/g)={[6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450]×V提取液}/(V樣品×m×1000×1000)

式(3)

式中,V提取液為樣品提取液總體積,mL;V樣品為測定時所取樣品提取液體積,mL;m為樣品質量,g。

1.2.2.7 多酚氧化酶、過氧化物酶、抗壞血酸過氧化物酶活性 番茄果實的PPO、POD、APX活性測定均參照曹建康等[16]的方法測定,測定番茄果實在420、470和290 nm處的吸光值。

1.3 數據處理

基礎數據整理采用Excel 2010統計分析軟件,所有數據為3次重復實驗的平均值和標準誤差,利用Origin 9.0分析與作圖,利用IBM SPSS Statistics 22軟件對數據進行差異顯著性檢驗(P<0.05為差異顯著)。

2 結果與分析

2.1 氯化鈣處理對機械傷番茄感官的影響

感官評價是消費者購買蔬菜最直觀的評價,新鮮的番茄果型端正、色澤新鮮潔凈、軟硬適度、手感光滑[10]。如圖1所示,番茄在貯藏期間感官評分呈下降趨勢,CaCl2處理的番茄感官評分始終高于CK,在貯藏第6 d后,差異顯著(P<0.05)。貯藏第9 d,CK組的番茄感官評分低于3分,此時已完全失去商品價值,而CaCl2處理組的番茄在貯藏第12 d,感官評分仍處于較高水平,仍具有商品價值。結果表明,經過CaCl2處理的具有機械損傷番茄,可保持在貯藏期間較高的感官品質,延長貨架期。

圖1 CaCl2處理對番茄感官品質的影響Fig.1 Effect of CaCl2 treatment on sensory quality of tomato 注:與CK相比,*表示差異顯著(P<0.05), **表示差異極顯著(P<0.01),圖2～圖9同。

圖2 CaCl2處理對番茄腐爛率的影響Fig.2 Effect of CaCl2 treatment on decay rate of tomato

2.2 氯化鈣處理對機械傷番茄腐爛率的影響

隨著貯藏時間的延長,番茄的腐爛率升高,腐爛率可以較為直觀地展現番茄的商品價值。由圖2可知,貯藏第3 d后,CK組番茄的腐爛率大幅度上升,在貯藏第6 d,CK組番茄腐爛率達到43.12%,貯藏末期達到90.18%,番茄的腐爛率高于40%時失去商品價值[27]。因此,CK組貯藏6 d后,番茄完全失去商品價值。經過CaCl2處理的番茄在貯藏末期腐爛率為5.28%,此時仍具有較高的商品價值,且在貯藏3 d后,CK組和CaCl2處理組的番茄差異極顯著(P<0.01)。因此,經過CaCl2處理的番茄在貯藏期間保持了較高的商品價值,有效維持番茄的外觀品質。

2.3 氯化鈣處理對機械傷番茄硬度的影響

硬度是評價果蔬成熟與衰老程度的重要指標,可較為直觀地反映出番茄商品價值[17]。如圖3所示,在貯藏期間CaCl2處理組和CK組的番茄硬度均呈下降趨勢,在貯藏末期,CK組番茄硬度與初值相比下降了29.96%,而CaCl2處理組番茄的硬度下降了25.79%。由此表明,經過CaCl2處理可以延緩機械損傷番茄硬度的改變,保持番茄在貯藏期間的品質特性,延緩其采后衰老。

圖3 CaCl2處理對番茄硬度的影響Fig.3 Effect of CaCl2 treatment on firmness of tomato

2.4 氯化鈣處理對機械傷番茄色度的影響

色澤是果實重要的感官品質之一[18],新鮮的番茄色澤新鮮潔凈,而失去商品價值的番茄色澤較差、無光澤、表皮黑暗且具有皺紋[10]。如圖4所示,在貯藏期間CK組和CaCl2處理組的L*值均呈下降趨勢,表明番茄在受到機械損傷后,表皮亮度下降,但經過1 mmol/L CaCl2處理番茄下降相對緩慢,在貯藏12 d時,差異顯著(P<0.05),此時處理組L*值比對照組高4.62%。a*值為正,表明樣品為紅色,b*值越大,表明樣品為黃色。在貯藏期間,番茄果實的a*值呈上升趨勢,且貯藏第3 d后,CK組的a*值始終高于處理組,且在貯藏第6 d差異顯著(P<0.05)。在貯藏期間,處理組番茄的b*值始終高于CK組。由此說明,CaCl2處理具有機械損傷的番茄可延緩其轉紅。

圖4 CaCl2處理對番茄色度的影響Fig.4 Effect of CaCl2 treatment on color of tomato

2.5 氯化鈣處理對機械傷番茄維生素C(VC)含量的影響

維生素C是番茄重要的抗氧化物質[8],還是其重要的營養指標。如圖5所示,貯藏前3 d,VC含量快速下降,可能是由于采后植株失去了營養來源。隨著貯藏時間的延長,CaCl2處理組和CK組番茄的VC含量均下降,但處理組始終高于CK組,在貯藏末期,CK組VC含量下降至初值的67.45%,而CaCl2處理組番茄的VC含量下降至初值的70.59%。研究表明,鈣可以調控果蔬的呼吸速率和一些基礎的生命活動,從而延緩衰老[19],本實驗結果顯示,適量的CaCl2處理番茄可以延緩其VC含量的下降,從而延緩衰老,延長貯藏時間,與郝浩永等[18]的結果相似。

圖5 CaCl2處理對番茄VC含量的影響Fig.5 Effect of CaCl2 treatment on vitamin C content of tomato

2.6 氯化鈣處理對機械傷番茄丙二醛(MDA)含量的影響

丙二醛是植物組織膜質過氧化的主要產物,其含量的多少反映膜損傷的程度[20]。由圖6可知,番茄在貯藏期間丙二醛含量逐漸升高,但CK組始終高于CaCl2處理組,且貯藏3d后,差異極顯著(P<0.01)。貯藏末期CK組番茄的MDA含量比CaCl2處理組高32.8%,表明具有機械損傷的番茄經過1 mmol/L CaCl2處理后,可以抑制其在貯藏期間MDA含量的積累,抑制番茄組織過氧化反應,延長貯藏期。

2.7 氯化鈣處理對機械傷番茄多酚氧化酶(PPO)活性的影響

PPO是影響酶促反應的關鍵酶,其在氧存在的條件下可將酚類底物催化成醌,并進一步聚合成黑色素[21],使果蔬發生褐變。由圖7所示,隨著貯藏時間的延長,CaCl2處理組和CK組番茄的PPO活性呈先上升后下降趨勢,在貯藏第3 d達到最高值,此時CaCl2處理組的PPO活性是CK組的1.43倍,且在貯藏期間CaCl2處理組的活性始終高于CK組,差異顯著(P<0.05)。由此說明,經過CaCl2處理具有機械損傷的番茄可以促進傷口的愈合,增加植物對病原體的抗性[22],延長貨架期。

圖7 CaCl2處理對番茄多酚氧化酶活性的影響Fig.7 Effect of CaCl2 treatment on PPO activity of tomato

2.8 氯化鈣處理對機械傷番茄過氧化物酶(POD)活性的影響

POD作為一種重要的氧化還原酶類,其活性的變化作為果實后熟衰老的一種重要指標[23]。如圖8所示,在貯藏期間,CaCl2處理組和CK組番茄呈下降趨勢,與孫婭等[28]的處理雙孢菇結果相似。經過CaCl2處理的番茄POD活性始終高于CK組,且在第9和第12 d差異極顯著(P<0.01)。在貯藏第12 d,處理組和CK組的POD活性達到最低值,與初值相比,此時的POD活性分別下降了38.66%和47.69%。由此說明,經過CaCl2處理的具有機械損傷的番茄,可以延緩POD活性的下降,緩解衰老與腐爛的發生。

圖8 CaCl2處理對番茄過氧化物酶活性的影響Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on POD activity of tomato

2.9 氯化鈣處理對機械傷番茄抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的影響

圖9 CaCl2處理對番茄抗壞血酸過氧化物酶活性的影響Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on APX activity of tomato

APX是以抗壞血酸為電子供體的專一性很強的過氧化物酶,其在植物細胞中可用來催化抗壞血酸和H2O2發生氧化還原反應,用以提高植物細胞的抗氧化還原系統,保護細胞不被破壞[24]。由圖9可知,在貯藏期間,APX隨著貯藏時間的延長逐漸下降,且在第12 d差異顯著(P<0.05)。由此說明,用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄會降低其氧化損傷,增強APX的活性,保護番茄組織細胞,延長保鮮時間。

3 結論與討論

用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄果實,可以有效緩解其在貯藏期間腐爛發生,使其保持較高的感官品質,延長貨架期,維持較高的硬度和色度,郝浩永等[18]、陳莉等[25]均有相關報道。氯化鈣處理可以有效延緩貯藏期間VC含量的下降,延緩MDA含量的積累,同時,提高POD、APX和PPO的活性,延緩貯藏期間的衰老[26],與本文研究結果一致。因此運用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄果實,可以有效延緩其在貯藏期間的腐爛,延長貯藏期和保鮮期,為具有機械傷番茄的貯藏保鮮提供理論依據。