核桃青皮乙醇提取物對(duì)采后無(wú)花果的保鮮效果

劉 偉,曹文利,薛雨菲,楊永興,楊 茜,李 芳,孔令明,*

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830021)

無(wú)花果(FicuscaricaL.)作為一種藥食同源的果品,擁有較高的營(yíng)養(yǎng)與藥用價(jià)值[1-2]。由于無(wú)花果中水和糖的含量高,外表皮極易受到機(jī)械損傷,使無(wú)花果易被微生物侵染,出現(xiàn)軟化、褐變、腐爛等現(xiàn)象,常溫條件下通常只能貯藏3～5 d[3-4],導(dǎo)致難以遠(yuǎn)銷(xiāo),經(jīng)濟(jì)效益受到了嚴(yán)重影響,因此無(wú)花果采后保鮮成為亟待解決的問(wèn)題和研究熱點(diǎn)。許多學(xué)者研究表明一些化學(xué)藥劑可對(duì)無(wú)花果貯藏保鮮起到有效作用,如二氧化氯、1-甲基環(huán)丙烯、氯化鈣、二氧化硫等[5-11]。應(yīng)鐵進(jìn)等[12]發(fā)現(xiàn)3% CaCl2處理能使無(wú)花果果實(shí)呼吸強(qiáng)度和乙烯釋放量明顯降低,并能較好地維持超氧化物歧化酶(SOD)活性,抑制丙二醛(MDA)的生成。Celia等[10]發(fā)現(xiàn)用25(μL·h)/L SO2熏蒸處理可抑制鏈格孢菌、根霉菌、葡萄孢菌和青霉菌對(duì)無(wú)花果的侵害,減少病原微生物在果實(shí)表面的萌發(fā)。Karabulut等[13]發(fā)現(xiàn)高濃度的ClO2霧化處理一段時(shí)間后能保持無(wú)花果品質(zhì)的同時(shí)降低其腐爛率和微生物侵染的機(jī)率。化學(xué)保鮮劑的使用會(huì)存在一定殘留、長(zhǎng)期使用會(huì)產(chǎn)生抗藥性的問(wèn)題,但目前將天然植物提取物用于無(wú)花果貯藏的報(bào)道很少。張合亮等[14]通過(guò)對(duì)比不同濃度無(wú)花果葉醇提取物對(duì)無(wú)花果的保鮮效果,得出濃度為5% 的無(wú)花果葉醇提物保鮮效果最佳。

表1 試驗(yàn)分組情況

核桃,學(xué)名胡桃(JuglansregiaL.),喬木。新疆作為我國(guó)核桃的第二大產(chǎn)區(qū),種植歷史悠久,新疆核桃的產(chǎn)量和品質(zhì)也位居我國(guó)前列,截止到2017年新疆核桃的種植面積達(dá)到39萬(wàn)公頃,年產(chǎn)量83萬(wàn)噸,但核桃青皮作為副產(chǎn)物對(duì)其的利用方式單一,利用率低,造成一定的資源浪費(fèi)。核桃青皮提取物的抗氧化、抑菌活性也被多次證實(shí)。王剛霞等[15]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)15 mg/mL的核桃青皮乙醇提取物對(duì)果蔬采后5種主要的病原微生物的抑制率在79.72%以上,隨著核桃青皮乙醇提取物濃度的增加,對(duì)這5種主要病原微生物的孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)均有良好的抑制作用,可運(yùn)用于果蔬采后的病害防治。

通過(guò)課題組前期的研究發(fā)現(xiàn),利用醇提法得到的核桃青皮提取物對(duì)微生物的抑制率高于堿提法,3%的核桃青皮醇提物和5%的核桃青皮醇提物能夠有效抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖[16]。同時(shí)核桃青皮提取物中的活性物質(zhì)具有較好的殺蟲(chóng)、抑制真菌活性[17-18],但目前還沒(méi)有直接將其作為天然植物保鮮劑用于無(wú)花果采后保鮮的報(bào)道。

本文以“新疆早黃”無(wú)花果為材料,研究核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果采后保鮮的影響,分別以0.3 mol/L CaCl2和清水處理作為陽(yáng)性對(duì)照和陰性對(duì)照組,測(cè)定貯藏期間無(wú)花果的生理生化指標(biāo),以期為核桃青皮提取物應(yīng)用于無(wú)花果保鮮提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

無(wú)花果 “新疆早黃”品種,于2018年8月16日采摘于新疆阿圖什市,挑選八成熟(泛綠微黃)、無(wú)損傷、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí),用聚苯乙烯多孔塑料周轉(zhuǎn)箱(規(guī)格:41 cm×27 cm×19 cm)分格擋包裝,內(nèi)裝兩個(gè)冰袋,密封,當(dāng)天運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室備用;核桃青皮(品種:溫-185) 購(gòu)于新疆阿克蘇,購(gòu)置的新鮮核桃手工剝下青皮,平鋪在紙上,在自然晾曬干后用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎,過(guò) 60目篩,粉末置于塑料密封袋中低溫避光保存;氯化鈣、氫氧化鈉 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;酚酞、氯化鋇、草酸 上海源葉生物科技有限公司;使用試劑 均為分析純。

GY-4型果實(shí)硬度計(jì) 浙江省建德市梅城電化分析儀器廠;PL2002型電子天平 上海市海特勒-托利多儀器有限公司;WYT-J型手持糖量計(jì) 深圳市三利化學(xué)品有限公司;TDL-5-A型低速臺(tái)式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;TU-1810PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司;KQ-250DE型數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;SHB-III型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司;FW-100型高速萬(wàn)能粉碎機(jī) 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 保鮮液的配制 參照曹文利等[16]的制備方法,以乙醇濃度為70%(體積分?jǐn)?shù))、料液比為1∶40 (g/mL)、提取時(shí)間為80 min、超聲溫度為60 ℃、超聲功率為100 W的條件進(jìn)行超聲提取,旋蒸后得核桃青皮浸膏。將提前制備好的核桃青皮浸膏用無(wú)菌水溶液配制成濃度為100 mg/mL的溶液作為實(shí)驗(yàn)原液,再稀釋成濃度梯度不同的核桃青皮乙醇提取物。化學(xué)保鮮劑以無(wú)菌水配置濃度為0.3 mol/L的CaCl2為保鮮溶劑。

1.2.2 無(wú)花果處理 將無(wú)花果分別置于體積分?jǐn)?shù)不同的核桃青皮乙醇提取物溶液內(nèi),共480個(gè)果實(shí),每組處理60個(gè)果實(shí),按表1的分組情況進(jìn)行浸果處理5 min,自然條件晾干后不同條件貯藏,依據(jù)無(wú)花果表形變化常溫1 d取一次樣,低溫(0±2) ℃,6～7 d取一次樣,測(cè)定指標(biāo)。試驗(yàn)分組情況見(jiàn)表1。

1.2.3 指標(biāo)的測(cè)定

1.2.3.1 失重率的測(cè)定 采用稱(chēng)重法測(cè)定,按下式計(jì)算:

失重率(%)=(處理時(shí)果實(shí)質(zhì)量-貯藏后果實(shí)重量)/處理時(shí)果實(shí)質(zhì)量×100

1.2.3.2 硬度的測(cè)定 圍繞無(wú)花果果實(shí)赤道軸,等間距選取3點(diǎn),用數(shù)顯手持硬度計(jì)從果皮內(nèi)向果肉1 cm處測(cè)定,取其平均值。

1.2.3.3 可滴定酸含量、維生素C含量、呼吸速率的測(cè)定 參照《果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》[19]。

1.2.3.4 可溶性固形物含量的測(cè)定 用紗布將無(wú)花果果肉擠出果汁滴加在數(shù)顯手持糖度計(jì)檢測(cè)鏡上,讀取讀數(shù),即為樣品液中可溶性固形物的含量。重復(fù)三次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel 2013統(tǒng)計(jì)處理本次試驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息,運(yùn)用OriginPro 8.5進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)樣本圖表的制作。利用SPSS 21.0進(jìn)行顯著性分析(P<0.05表示差異顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)失重率的影響

水分的流失和能量物質(zhì)的消耗是采后無(wú)花果失重的主要原因,這不僅直觀反映出果實(shí)的新鮮程度,還使果實(shí)降低了商品價(jià)值[20]。圖1是不同溫度下無(wú)花果果實(shí)失重率的變化,伴隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),失重率上升趨勢(shì)越來(lái)越大。常溫環(huán)境下,每日測(cè)定失重率,可看出在保鮮的第3 d,A組、B組、C組、D組失重率分別達(dá)到16.53%、13.9%、12.98%、9.92%;4 d后,C組、D組與對(duì)照果實(shí)的失重率相差較大(P<0.05);5 d后常溫組腐爛率急劇上升,已無(wú)貯藏意義。在低溫貯藏期間,每隔5 d測(cè)定一次失重率,在18 d之前,C1組、D1組的失重率始終低于對(duì)照組,且差異性顯著(P<0.05),對(duì)照組的失重率在第30 d時(shí),達(dá)到最大值為15.11%,B1組、C1組、D1組的失重率分別為10.83%、10.09%、7.58%。核桃青皮乙醇提取物與0.3 mol/L CaCl2處理的無(wú)花果失重率均低于對(duì)照組,說(shuō)明核桃青皮乙醇提取物處理能夠降低無(wú)花果的失水速度,減少營(yíng)養(yǎng)流失,且提取物濃度增大,這種趨勢(shì)越明顯。

圖1 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)失重率的影響

2.2 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)硬度的影響

硬度是體現(xiàn)水果保鮮品質(zhì)的重要指標(biāo)。如圖2所示是不同保鮮處理在不同溫度下無(wú)花果果實(shí)硬度的變化,可以看出無(wú)花果的硬度跟隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈不同程度的下降走勢(shì)。常溫環(huán)境時(shí),C處理組、D處理組的硬度相比對(duì)照組均有很大程度延緩,在貯藏期前后,對(duì)照組果實(shí)硬度整體下降74.69%,B、C和D處理組果實(shí)硬度分別下降了5.96、5.23和5.09 N。低溫條件下,C1和D1處理組較于對(duì)照組均能顯著延緩果實(shí)硬度的下降(P<0.05),其中C1處理組在貯藏至第12 d時(shí),硬度為8.85 N,高于D1處理組7.85 N與對(duì)照組相比差異性顯著(P<0.05)。整體來(lái)看,在常溫環(huán)境下,D處理組延緩硬度下降的效果最佳;低溫環(huán)境時(shí),D1處理組保鮮效果最佳,其次是C1處理組。表明核桃青皮乙醇提取物能夠在常溫和低溫條件下延緩果實(shí)硬度的下降。

圖2 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)硬度的影響

2.3 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)可滴定酸含量的影響

無(wú)花果中的可滴定酸(Total acid,TA)主要包括檸檬酸和酒石酸[3],是保持果實(shí)風(fēng)味與口感不可或缺的物質(zhì),更能阻止病原菌的侵染進(jìn)程。時(shí)間隨貯藏延長(zhǎng),一部分酸轉(zhuǎn)化成糖,一部分被用來(lái)供應(yīng)果實(shí)采后的呼吸代謝消耗[21]。由圖3可知,無(wú)花果可滴定酸的含量在果實(shí)貯藏期間整體呈下降趨勢(shì)。常溫下對(duì)照組可滴定酸含量由初始的0.22%下降到第5 d的0.18%左右,下降最快,C、D處理組與對(duì)照組差異顯著(P<0.05),且各處理組在第3 d均出現(xiàn)了高峰,可能是果實(shí)內(nèi)部已出現(xiàn)了酸敗,導(dǎo)致酸含量上升。低溫條件下對(duì)照組TA含量由起始的0.19%下降到第30 d的0.14%左右,其他處理組的TA含量下降相對(duì)較慢,其中,C1、D1處理組顯著高于A1組(P<0.05)。這表明核桃青皮乙醇提取物保鮮處理能有效減緩了果實(shí)有機(jī)酸的解離程度,從而提高無(wú)花果的貯藏期限。

圖3 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)可滴定酸含量的影響

圖4 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)維生素C含量的影響

圖5 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)呼吸速率的影響

2.4 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)維生素C含量的影響

無(wú)花果中維生素C(Vitamin C,VC)的含量很高,作為無(wú)花果的一大賣(mài)點(diǎn),它擁有對(duì)生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)的清除作用,保護(hù)細(xì)胞免遭氧化損害[22]。由圖4可知,VC含量隨時(shí)間延長(zhǎng)以及成熟度、貯藏條件等其他因素的影響呈不斷下降的趨勢(shì)。常溫貯藏環(huán)境時(shí),對(duì)照組無(wú)花果的VC含量為61.50 mg/100 g,貯藏末期時(shí),B、C、D處理組無(wú)花果的VC含量分別比初期低了47.21%、44.34%、41.58%。在低溫貯藏環(huán)境下,VC含量的變化為平緩下降趨勢(shì),其中D1處理組下降的速度最慢,B1和C1處理組在12～24 d時(shí)下降速度大致相同,A1對(duì)照組下降的速度最快。表明核桃青皮乙醇提取物處理可以保持維生素C含量,延緩無(wú)花果營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的流失,對(duì)延緩果實(shí)衰老起到一定的作用,并且核桃青皮乙醇提取物含量越高，營(yíng)養(yǎng)流失越慢。

2.5 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)呼吸速率的影響

圖6 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)可溶性固形物含量的影響

根據(jù)呼吸速率可估計(jì)果蔬的貯藏潛力,呼吸強(qiáng)度大則會(huì)加速果蔬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗,呼吸強(qiáng)度弱則果蔬品質(zhì)能更好的維持,提高其商品價(jià)值[23]。由圖5可知,呼吸強(qiáng)度變化在不同溫度下均呈現(xiàn)呼吸高峰。在常溫下貯藏時(shí),A對(duì)照組無(wú)花果呼吸強(qiáng)度比其他處理組的高,并在第1 d時(shí)出現(xiàn)呼吸高峰,峰值為58.12 mg CO2/(kg·h),受溫度的影響,無(wú)花果代謝速率隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而一直呈下降趨勢(shì),變化趨勢(shì)與魏佳等[24]得到的結(jié)論相似,在相同代謝時(shí)期內(nèi),經(jīng)CaCl2化學(xué)處理組的無(wú)花果的呼吸強(qiáng)度最低,其次是5%核桃青皮乙醇提取物處理組。低溫貯藏時(shí),各處理組均在第12 d時(shí)到達(dá)呼吸高峰,A1、B1、C1、D1四組的呼吸峰值依次分別為28.74 mg CO2/(kg·h),26.35 mg CO2/(kg·h),26.89 mg CO2/(kg·h)和22.91 mg CO2/(kg·h),貯藏后期,A1對(duì)照組的呼吸速率保持最高的狀態(tài),與5%核桃青皮乙醇提取物處理組果實(shí)有顯著差異(P<0.05),與3%降解產(chǎn)物處理組無(wú)顯著差異(P>0.05)。研究說(shuō)明低溫貯藏比常溫貯藏的效果好,且5%核桃青皮乙醇提取物處理對(duì)無(wú)花果貯藏期間抑制果實(shí)呼吸強(qiáng)度有顯著效果。

2.6 核桃青皮乙醇提取物對(duì)無(wú)花果果實(shí)可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物(total soluble solids,TSS)含量可反映果蔬營(yíng)養(yǎng)成分在貯藏過(guò)程的損失情況[25]。由圖6可以看出,常溫環(huán)境時(shí)可溶性固形物含量呈略微上升又逐漸下降趨勢(shì),變化不顯著。可能是果實(shí)采后有一段后熟階段,果實(shí)中的物質(zhì)發(fā)生一系列代謝活動(dòng)轉(zhuǎn)化成糖,而后糖又隨呼吸作用的消耗而逐漸降低[26]。常溫對(duì)照組在第1 d測(cè)定時(shí)出現(xiàn)最高值為20.80%。低溫條件時(shí),無(wú)花果在跟隨貯藏時(shí)間的變化期間TSS含量呈現(xiàn)無(wú)明顯規(guī)律變化,含量在15.80%～19.60%范圍內(nèi)波動(dòng),猜測(cè)是低溫環(huán)境使果實(shí)當(dāng)中的酶活性降低,代謝活動(dòng)減緩,對(duì)無(wú)花果的呼吸速率有所抑制,從而減少無(wú)花果果實(shí)可溶性固形物含量的損失。

3 討論與結(jié)論

本文研究了不同保鮮處理的無(wú)花果在常溫和低溫(0±2) ℃條件下的生理生化變化,實(shí)驗(yàn)表明三種不同的處理方法都有助于無(wú)花果貯藏保鮮。在不同溫度條件下實(shí)驗(yàn)組呼吸速率都低于對(duì)照組。無(wú)花果為呼吸躍變型果實(shí)[27],在低溫條件下呼吸強(qiáng)度出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在0～12 d呼吸速率增加,說(shuō)明無(wú)花果進(jìn)入呼吸躍變,在第12 d達(dá)到峰值,在12～30 d隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呼吸速率降低。由于采后無(wú)花果繼續(xù)成熟,TA含量繼續(xù)積累,在0～12 d出現(xiàn)上升的趨勢(shì),隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)果實(shí)完全成熟后開(kāi)始衰老,有機(jī)酸被分解,同時(shí)呼吸作用消耗了底物和能量,使TA含量出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)[28]。在貯藏過(guò)程中無(wú)花果的失重量較大,但是TSS含量變化不大,并且出現(xiàn)了略微上升后下降的趨勢(shì),考慮是在前期果實(shí)出現(xiàn)后熟的情況,果實(shí)中的淀粉被分解,在貯藏后期果實(shí)完全成熟呼吸作用,消耗了大量的能量,最終導(dǎo)致果實(shí)中TSS含量變化不大。無(wú)花果腐敗主要有兩個(gè)方面的原因:第一是果實(shí)自身在采后繼續(xù)發(fā)生呼吸作用消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì);二是由于細(xì)菌和真菌的入侵[14]。核桃青皮乙醇提物對(duì)果實(shí)的呼吸速率有一定的抑制作用,降低了能量消耗,同時(shí)具有良好的抑菌性,從而達(dá)到了對(duì)無(wú)花果的保鮮作用。

呼吸速率是反映果蔬貯藏保鮮中最重要的指標(biāo),失重率和硬度能夠反映果蔬在貯藏保鮮過(guò)程中果實(shí)形態(tài)的保持,TA、VC、TSS的含量能夠反映果蔬貯藏保鮮過(guò)程中果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和口感的優(yōu)劣,通過(guò)對(duì)比呼吸速率、果實(shí)形態(tài)保持、果實(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和口感三個(gè)方面,得出實(shí)驗(yàn)組對(duì)無(wú)花果果實(shí)的保鮮效果。

目前,對(duì)無(wú)花果的貯藏保鮮主要使用一些化學(xué)試劑,雖然核桃青皮提取物不及0.3 mol/L CaCl2對(duì)無(wú)花果的保鮮作用,但也能起到有效的保鮮作用。隨著生活水平的提高,消費(fèi)者對(duì)食品的安全性要求越來(lái)越高,相比于化學(xué)保鮮劑,核桃青皮提取物更具有安全性;其次新疆作為核桃的主產(chǎn)區(qū),核桃青皮通常作為廢料被處理,因此將核桃青皮提取物作為保鮮劑,價(jià)格更低廉且更容易獲得。因此,進(jìn)一步探究核桃青皮乙醇提取物對(duì)果蔬的保鮮作用和機(jī)理,將核桃青皮乙醇提取物作為一種新型的植物保鮮劑運(yùn)用在無(wú)花果的保鮮和儲(chǔ)運(yùn)中,具有一定的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。綜合考慮,可在低溫(0±2) ℃條件下,將5%核桃青皮乙醇提取物用于無(wú)花果的貯藏保鮮。