屈 魏,高 萌,冉 昪,李 歡,舒雪瑤,饒景萍*
(西北農林科技大學園藝學院,陜西 楊凌 712100)
獼猴桃因富含維生素、礦物質、膳食纖維等而被譽為營養成分最突出的水果之一[1]。近年來隨著生活水平的提高,獼猴桃已成為人們日常餐桌必備水果之一,亞洲新興市場已經形成[2];但存在采收期集中、市場壓力大的突出問題。采收期對獼猴桃的貯藏性有很大的影響。獼猴桃果實采收成熟度低不僅影響其品質,也會導致其冷敏性高,易發生冷害;而采收過晚,果實易軟化,導致貯藏期、貨架期均變短。獼猴桃屬呼吸躍變型果實,采收后易軟化,營養損耗快[3],低溫能有效延長其貯藏期,但獼猴桃為冷敏性果實,低溫條件下很容易誘發冷害,造成出庫后大量腐爛變質[4]。掛樹預貯作為一種新興貯藏方式,已經在石榴[5]、葡萄[6]、柑橘[7]等水果上成功地應用。與常規采收相比,適當地延遲采收既可以減輕集中上市帶來的運輸等壓力,又能很好地調節鮮果的供應期,重要的是可以降低果實的冷敏性,是一項很有實踐應用價值的技術[8]。而掛樹預貯對獼猴桃采后品質以及耐貯性、冷敏性的影響目前尚不清楚。本實驗選用秦嶺北麓產區的主栽品種‘徐香’果實為材料,通過不同時間的掛樹預貯,比較其采后生理、品質變化及冷敏性特點,探討掛樹預貯對獼猴桃果實的耐貯性和耐冷性的影響,以期為延長獼猴桃果實采收期和上市期、降低采后損失提供有效參考。
‘徐香’果實采自陜西省周至縣廣濟鎮一管理良好的果園,對照組果實(可溶性固形物質量分數(soluble solid content,SSC)6.5%~7.5%)采于2018年10月10日,隨后每隔7 d采果一次。均在采收后2 h內運回西北農林科技大學園藝學院采后實驗室,散去田間熱。挑選大小均勻、果形端正、色澤相近、無病蟲害及機械損傷、成熟度相對一致的果實作為試材。
甘露醇 深圳市鑫科化實驗儀器有限公司;三氯乙酸 上海山浦化工有限公司;乙二胺四乙酸、乙酰水楊酸、碘化鉀、檸檬酸、檸檬酸鈉、淀粉 廣東光華科技股份有限公司;核黃素 北京奧博星生物科技有限公司;3,5-二硝基水楊酸 上海鼓臣生物技術有限公司。
3K15 型高速冷凍離心機 美國Sigma公司;PAL-1手持式糖度計、PAL-ACID水果酸度計 日本Atago公司;7001型CO2分析儀 美國Telaire公司;UV-1800型紫外-可見分光光度計 安徽科大中佳公司;BCD-236DT型冰箱 青島海爾股份有限公司;Trace GC Ultra型氣相色譜儀 美國Thermo Scientific公司;DDS-320電導率儀 上海康儀公司;GY-4型硬度計 杭州綠博公司;CR-400型色差儀 日本Konica Minolta公司。
1.3.1 樣品處理
以不同的掛樹預貯時間作為不同的處理,分別記為處理I、II、III、IV(具體見表1)。每個處理設置3 個重復,每個重復取44 kg果實。于采收當天從各處理的每個重復中隨機取20 個果實測定干物質質量分數,其余果實入(0.0±0.5)℃、相對濕度(90±5)%的冷庫貯藏。貯藏過程中從第0天起,每隔10 d取樣。在冷庫中直接測定呼吸速率和乙烯釋放速率(每個重復隨機取15 個果實),取樣出冷庫后進行硬度、果肉亮度、可滴定酸質量分數、相對膜透性的測定,并用液氮速凍留樣保存于-80 ℃的超低溫冰箱中用于后續淀粉質量分數、淀粉酶活力、丙二醛含量、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)及過氧化氫酶(catalase,CAT)活力的測定;同時,每重復取30 個果實移至20 ℃室溫條件下,放置5 d后統計其冷害指數并拍照觀察。在冷庫中各重復另固定100 個果實,待處理組果實和對照組果實的硬度平均降至20 N/cm2左右時出庫,統計其冷害率、質量損失率、腐爛率、VC含量,出庫后在20 ℃室溫條件下放置,每天測定記錄硬度,并統計硬度降至7.84~9.80 N/cm2的時間,即貨架期,貨架期結束時(可食用狀態下)測定SSC含量并進行感官評價。

表1 果實樣品采收及處理設置Table 1 Fruit harvest and treatment settings
1.3.2 果實相關指標的測定
1.3.2.1 品質指標的測定
干物質質量分數采用烘干法測定;SSC使用手持式糖度計測定;可滴定酸質量分數用水果酸度計測定;果實肉色澤用色差儀測定,將果實沿赤道橫切后測果肉L*值,L*值代表果實肉亮度,能反映果實褐變及成熟衰老情況[9]。VC含量的測定參照李軍[10]的鉬藍比色法,結果以每100 g鮮質量中還原型VC質量表示,單位為mg/100 g;淀粉酶活力的測定參照Bonghi等[11]的方法,淀粉質量分數的測定參照曹建康等[12]的方法。感官評價為不同時期采收的果實實出庫后,常溫下后熟至硬度適宜食用狀態時,小組成員(由9 人固定組成)按照表2對外觀、口感、風味、質地進行感官評價打分,比較出不同采收期的果實實在食用品質方面的差異。評價時,每個處理取18 個獼猴桃,切開后隨機放于編碼的白色盤內,每人一份。

表2 獼猴桃感官評價標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of kiwifruit
1.3.2.2 貯藏性指標測定
果肉硬度用硬度計測定。質量損失率參照王瑋[13]的方法測定,腐爛率參考胡苗等[14]的方法測定,質量損失率和腐爛率的具體計算分別見公式(1)、(2)。

呼吸速率和乙烯釋放速率的測定參照董曉慶等[15]的方法,分別使用CO2分析儀和氣相色譜儀測定,單位分別為mg/(kg·h)和μL/(kg·h)。
1.3.2.3 冷害及抗氧化指標測定
冷害指數的測定參照馬秋詩等[16]的方法,冷害率的計算具體見式(3)。

相對膜透性參照姚丹等[17]的方法,使用電導率儀測定;丙二醛含量及超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)活力的測定參照曹建康等[12]的方法,以每分鐘每克果肉反應體系對氮藍四唑光化還原的抑制達50%為1 個SOD活力單位(U),單位為U/(g·min);以每克果肉1 min內OD240nm值變化0.01為1 個CAT活力單位,單位為U/(g·min)。
采用Excel 2010軟件進行數據處理,結果以平均值±標準差表示。用SigmaPlot 12.5軟件制圖,用SPSS 20.0軟件的單因素方差分析進行顯著性比較,P<0.05表示差異顯著。

圖1 掛樹預貯對獼猴桃果實干物質質量分數(A)和L*值(B)的影響Fig.1 Effect of tree-hanging pre-storage on dry matter content (A)and L* value (B) of kiwifruit
如圖1A所示,采收當天處理I~IV組比對照組果實干物質質量分數分別高2.06%、3.15%、4.16%、4.69%,但對照組與各處理組間無顯著性差異(P>0.05)。表明獼猴桃成熟后,干物質質量分數不會隨著掛樹時間的延長而顯著變化。L*值的下降程度可以直觀地反映果實在貯藏過程中由于色素聚集或是酶促褐變所引起的果實肉變暗的程度,L*值越低,代表褐變越嚴重,果實衰老進程越快[16]。圖1B中,采收時對照組和處理I組的亮度顯著高于處理II、III、IV組(P<0.05)。在0 ℃冷藏期間果實肉亮度變化表現為前中期亮度快速下降,到后期趨于緩慢,且對照組和I組亮度差異不大。在整個貯藏過程中,處理IV組的亮度均顯著低于其他組(P<0.05),至70 d時比對照組低5.5%。這表明掛樹預貯時間過長,易造成獼猴桃果肉變暗。
果實的硬度和SSC不僅是果實的品質指標,同時也是反映其耐貯性的重要指標[14]。由圖2A可知,果實采收時間越晚,果實硬度越小。冷藏期間果實硬度均呈倒S型下降趨勢,即前期啟動階段軟化緩慢,中期快速軟化,后期又趨于緩慢。處理組果實表現為掛樹時間越長,快速軟化出現時間越早,軟化速率越快。從入庫到硬度降至20 N/cm2,處理I組果實貯藏了100 d,而處理II、III、IV的貯藏期分別為90、80、70 d,且貯至70 d時,對照組果實硬度顯著高于各處理組(P<0.05)。這說明適度掛樹預貯可保持較長貯藏期,過度掛樹則會很大程度地縮短貯藏期。

圖2 掛樹預貯對獼猴桃果實冷藏過程中硬度(A)和可食用狀態下SSC(B)的影響Fig.2 Effect of tree-hanging pre-storage on hardness (A) and soluble solid content (B) of kiwifruit
SSC能直接反映果實的成熟度和品質狀況,果實成熟過程中隨著淀粉等大分子物質的降解,SSC逐漸增加,各處理組獼猴桃采收時SSC如表1所示。與對照組相比,各處理組的SSC均明顯增加。在貯藏前期,果實SSC均迅速上升,到后期變化趨于緩慢直至穩定。對照組果實的SSC達到穩定所用時間最長,掛樹越長的果實越早達到穩定。圖2B為可食硬度下不同掛樹期果實的SSC比較,對照組與其他處理組差異不顯著(P<0.05),各處理組之間差異也不明顯。這說明獼猴桃后熟后SSC達到的穩定值不會因掛樹時間的不同而發生明顯變化。
可滴定酸是果實風味構成的重要物質之一。如圖3A所示,采收和貯藏過程中各處理組的可滴定酸質量分數顯著低于對照組,且掛樹時間越長其果實可滴定酸質量分數越低,貯藏70 d時,處理I、II組間無顯著性差異,但顯著高于處理III、IV組(P<0.05)。

圖3 掛樹預貯對獼猴桃果實冷藏過程中可滴定酸質量分數(A)和出庫時VC含量(B)的影響Fig.3 Effect of tree-hanging pre-storage on titratable acid content (A)during storage and ascorbic acid content (B) at the end of storage of kiwifruit
圖3B為不同掛樹果實在出庫時的VC含量比較,對照及處理I~IV組獼猴桃果實的VC含量分別為59.72、60.57、54.94、54.61、53.13 mg/100 g,此時處理I組的VC含量顯著高于其他處理組(P<0.05),但與對照組無顯著差異,處理II、III、IV組之間無顯著差異,說明適當掛樹預貯(處理I)有利于獼猴桃果實營養物質的保持。

圖4 掛樹預貯對獼猴桃果實冷藏過程中淀粉質量分數(A)和淀粉酶活力(B)的影響Fig.4 Effect of tree-hanging pre-storage on starch content (A) and amylase activity (B) of kiwifruit
未成熟果實中存在大量的淀粉,在果實成熟過程中淀粉在淀粉酶作用下逐漸轉化成可溶性糖。如圖4A所示,采收時對照組果實淀粉質量分數最高,處理IV組淀粉質量分數最低。對照組和處理組淀粉質量分數均在貯藏前期迅速下降,對照組與處理I~IV組果實淀粉完全降解所用時間分別為100、80、70、70、50 d,表現為掛樹期越長淀粉完全降解所用時間越短。
由圖4B可知,對照組的淀粉酶在貯藏50 d時出現活力高峰,各處理組的淀粉酶活力峰值均較對照組提前,特別是處理IV組淀粉酶活力在貯藏0 d時最高。處理I、II組的淀粉酶活力峰均高于對照組,但僅處理II組與對照組差異顯著(P<0.05)。

圖5 掛樹預貯對獼猴挑果實冷藏過程中呼吸速率(A)和乙烯釋放速率(B)的影響Fig.5 of tree-hanging pre-storage on respiration rate (A) and ethylene release rate (B) of kiwifruit
獼猴桃為呼吸躍變型果實,呼吸作用是其采收后重要的生理活動。如圖5A所示,對照組和處理組果實在貯藏過程中均呈現出明顯的呼吸高峰,但呼吸峰出現的時間不同,對照組的呼吸峰出現最晚,在貯藏40 d時出現,且呼吸峰值最大;與對照組相比,各處理組的呼吸峰出現時間提前,但呼吸峰值降低。對于處理組I~III,采收越晚(掛樹期越長),獼猴桃果實的呼吸峰值出現越早,峰值越低,處理IV組果實呼吸峰值出現時間和峰值幾乎與處理III組一致。綜上說明掛樹預貯可降低呼吸強度。乙烯是致熟激素,它促進果實的后熟衰老進程。各采收期果實乙烯釋放速率如圖5B所示,對照組和處理組的乙烯高峰出現時間與呼吸速率幾乎一致,即各掛樹預貯處理的獼猴桃果實乙烯釋放高峰均提前,且峰值均低于對照組峰值,僅處理IV組的乙烯釋放峰組與對照組達到顯著性差異(P<0.05)。

圖6 掛樹預貯對獼猴桃果實出庫時質量損失率(A)和腐爛率(B)的影響Fig.6 Effect of tree-hanging pre-storage on mass loss rate (A) and decay incidence (B) of kiwifruit
果實采后在(0.0±0.5)℃貯藏過程中質量不斷減少,出庫時的質量損失率如圖6A所示,對照組與處理I~IV組的質量損失率分別為2.47%、1.75%、1.46%、1.26%、1.13%。對照組的質量損失率顯著高于各處理組,各處理組間,處理I、II組又顯著高于處理III、IV組(P<0.05)。果實出庫時腐爛率如圖6B所示,對照組與處理I~IV組的腐爛率依次為12.67%、10.67%、9.33%、18.33%、17.00%。處理III、IV組的腐爛率最高,處理I、II組腐爛率顯著低于對照組和其他處理組,且這兩組間無顯著差異(P>0.05),這說明適當掛樹預貯既有利于保持獼猴桃果實的質量,又可以降低其腐爛率。
延長貨架期或調整果實上市時間是延遲采收的重要目的之一。果實的貨架期如圖7A所示,對照組與處理I~IV組的貨架時間依次為9、8、7、6、6 d。對照組與處理I組之間的貨架時間無顯著性差異,但均顯著長于其他3 個處理組(P<0.05)。感官評價是對出庫后,后熟達到食用品質的獼猴桃果實進行外觀、口感、質地和風味等品質進行鑒定打分,比較出不同采收期的果實在食用品質方面的差異,結果如圖7B所示。處理I組和對照組果實的感官評分最高,二者無顯著性差異,均顯著高于處理II、III、IV組(P<0.05),說明與其他預貯處理相比,處理I有利于保持獼猴桃果實的整體口感和風味。

圖7 掛樹預貯對獼猴挑果實貨架期時間(A)和可食用狀態下感官得分(B)的影響Fig.7 Effect of tree-hanging pre-storage on shelf life (A) and sensory evaluation score (B) of kiwifruit

圖8 0 ℃貯藏70 d后于室溫后熟5 d的獼猴桃果肉組織Fig.8 Symptoms of chilling injury in pulp tissue of control and treated kiwifruits stored at 0 ℃ for 70 days and then post-ripened at 20 ℃ for 5 days
獼猴桃果實的冷害癥狀在低溫貯藏期間不明顯,在室溫模擬貨架期時,冷害癥狀開始逐漸顯現[16],本實驗獼猴桃冷害癥狀與其相符。由圖8可以看出,獼猴桃果實冷害主要表現為皮下果實肉組織呈現出水漬狀斑塊(如箭頭所指),并伴隨著輕微的木質化和褐化。處理II、III、IV組果實經過0 ℃貯藏70 d后果實肉水漬化面積明顯大于處理I組,并出現出較明顯的木質化和褐化,而處理I組果實的上述冷害癥狀在相同的冷藏時間下最輕。

圖9 掛樹預貯對獼猴桃果實冷害指數(A)和出庫時冷害率(B)的影響Fig.9 Effect of tree-hanging pre-storage on chilling injury index (A)and chilling injury rate (B) of kiwifruit
圖9A為在0 ℃貯藏不同時間后于20 ℃條件下放置5 d時獼猴桃果實的冷害指數,對照組和處理I組在60 d時才出現冷害,此時處理I組的冷害指數顯著低于其他處理組(P<0.05),其余處理表現為掛樹時間越長,果實在0 ℃貯藏時冷害出現時間越早,冷害指數也越高。在整個冷藏過程中,處理I組的冷害指數始終低于對照組及其他處理組。由圖9B可知,出庫時,對照組及各處理組的冷害率依次為16%、11.66%、24.11%、35%、42.5%。處理I組的冷害率顯著低于對照組及其他各處理組(P<0.05)(圖8B)。由此可見,適當掛樹預貯(處理I)有利于減輕獼猴桃果實的冷害,過度晚采會加重冷害,且采收時間越晚,冷害越嚴重。
如圖10所示,獼猴桃果實相對細胞膜透性與丙二醛含量均隨著貯藏時間延長而上升。在貯藏前期,對照組及各處理組間相對膜透性和丙二醛含量差異不大,貯藏50 d時各處理組間出現顯著差異(P<0.05),此后處理I組的相對膜透性和丙二醛含量最低(P<0.05)。處理IV組達到出庫硬度時(70 d),處理I組的相對細胞膜透性較對照組和處理II、III、IV組分別低10.02%、22.14%、32.70%、37.22%,丙二醛含量分別低8.19%、20.13%、26.37%、31.43%。結果表明,適當掛樹預貯(處理I)有利于降低獼猴桃果實的相對膜透性和丙二醛含量,而過度晚采會提高相對膜透性并加速丙二醛的積累。

圖10 掛樹預貯對獼猴桃果實冷藏過程中相對膜透性(A)和丙二醛含量(B)的影響Fig.10 Effect of tree-hanging pre-storage on relative membrane permeability (A) and malondialdehyde content (B) of kiwifruit

圖11 掛樹預貯對獼猴桃果實冷藏過程中SOD(A)和CAT(B)活力的影響Fig.11 Effect of tree-hanging pre-storage on SOD (A) and CAT (B)activities of kiwifruit
從圖11A可以看出,處理組與對照組果實在貯藏期間SOD活力的變化趨勢一致,剛入冷庫時SOD活力處于較低水平,且各組差異不大,之后呈迅速上升的趨勢。但相比對照組,處理組果實達到SOD活力峰值的時間更短,并且采收越晚,SOD活力高峰出現的時間越早。對照組果實SOD活力在貯藏70 d時達到高峰,處理I~IV組分別在60、50、40、40 d時達到SOD活力高峰。處理I組的SOD活力高峰顯著高于對照組及其他處理組(P<0.05)。圖11B顯示,獼猴桃果實的CAT活力在開始時較低,隨著貯藏時間的延長,CAT活力逐漸降低,處理I組和對照組果實在貯藏的第60天CAT活力均達到高峰,其他處理組的果實CAT活力分別在50 d(處理II和III組)和40 d(處理IV組)達到高峰,之后又下降,處理I組的CAT活力峰值高于對照組及其他處理組,并且差異顯著(P<0.05)。
本實驗以正常采收期的獼猴桃果實作為對照組,以不同的掛樹預貯時間作為不同的處理,探究掛樹預貯對獼猴桃果實的耐貯性和冷敏性的影響。硬度的保持可以降低果實軟化率、延長貯藏期[18]。冷藏過程中對照組及處理I組的果實與其他處理組相比,硬度一直較高。故處理I有效保持了果實較長的貯藏期,減緩了果實的軟化腐爛。淀粉酶催化淀粉水解,淀粉的降解是獼猴桃果實軟化的主要原因之一[19]。對照組及處理I組的淀粉酶活力在采收時(貯藏0 d)低于其他處理組,并且峰值出現的時間也晚于其他處理組,與其他處理相比,對照和處理I組減緩了淀粉的降解,延緩了果實的軟化。研究表明,在低溫貯藏條件下,獼猴桃果實軟化衰老伴隨著果實硬度和果肉亮度的下降、質量損失率和腐爛率的上升,以及呼吸高峰和乙烯釋放高峰的出現[20-23]。處理I組雖然掛樹預貯1 周,但其仍能在0 ℃條件下貯藏100 d,并且其出庫時的腐爛率顯著低于對照組及處理III、IV組,感官得分及貨架期與對照組無顯著性差異。表明適當晚采(SSC介于7.5%~8.0%)可以較好地保持獼猴桃果實的耐貯性和品質,有利于降低其采收期和上市集中的壓力,而過度晚采耐貯性和品質都會顯著下降。
冷敏型植物在低溫脅迫下,細胞膜結構最先損傷,隨著膜功能喪失活性氧代謝失調,啟動膜脂過氧化,生成丙二醛,進一步加劇冷害[24]。相對細胞膜透性和丙二醛含量的高低能反映逆境條件下細胞膜損傷程度。本實驗中,處理I組獼猴桃果實的相對細胞膜透性和丙二醛含量最低,說明冷害使其膜結構受損程度較輕,膜脂過氧化程度低于對照組及其他處理組,進而抗冷能力更高。冷敏植物在低溫脅迫下,呼吸速率的提高可能預示著冷害即將發生,且冷害發生前期伴隨著大量乙烯生成[25]。本實驗中冷害出現較早的處理組(III、IV)的呼吸速率高峰出現時間均早于對照組,這可視為冷刺激誘導的自我保護反應[26],處理I組雖然呼吸峰出現時間早于對照組,但其冷害出現時間與對照組相同,且出庫時冷害率最低,說明處理I組果實的抗逆性強,這是多個保護機制共同協調的結果。研究表明,衰老的獼猴桃伴隨著自由基水平的升高[27],SOD和CAT作為植物體內兩種極為重要的抗氧化酶,它們與過氧化物酶、抗壞血酸過氧化物酶等協同作用,來防御活性氧、過氧化氫或過氧化物自由基對細胞膜系統的傷害,從而減少自由基對有機體的傷害。本實驗中,處理I組的SOD、CAT活力在中期和后期明顯高于對照組及其他處理組,說明掛樹預貯7 d能抑制獼猴桃果實的膜脂過氧化,從而減輕冷害的發生。可溶性固形物能通過調節細胞滲透勢降低冰點,提高果實耐冷性[28],其中糖分代謝除了供能還參與脅迫下活性氧清除的信號傳導和基因調控,誘導果實抗性[29]。處理I組獼猴桃采摘時的SSC介于7.5%~8.0%,高于對照組,故其抗冷性也明顯強于對照組。處理II、III、IV組的抗冷性弱于對照組、處理I組,可能與果實的衰老有關。本研究表明果實的抗冷性不僅與SSC有關,而且還與果實細胞的衰老程度有關,果實的衰老程度越高,其細胞內的抗氧化酶等抗逆系統的功能也越弱。在果實完成掛樹后熟的前期,SSC為影響其抗冷性強弱的主要因素,而隨著掛樹時間的延長,果實的衰老程度成為影響其抗冷性的主要影響因素,故適當晚采可以延緩獼猴桃果實冷害的發生,而過度晚采則會加重其冷害。
綜上所述,獼猴桃在0 ℃冷藏,處理I(SSC介于7.5%~8.0%時采收)可以在降低果實出庫時質量損失率和腐爛率的同時,保持較長的貨架期;其相對細胞膜透性和丙二醛含量在冷藏中后期最低,SOD、CAT活力在中期和后期顯著高于對照組及其他處理組,出庫時冷害率也最低,故處理I可以有效延緩果實冷害的發生。在品質方面,掛樹預貯可以提高獼猴桃果實SSC,降低可滴定酸質量分數,提高淀粉降解速率。其中處理I組在冷藏過程中具有較高的果肉亮度,在出庫時具有較高的VC含量,在可食用狀態下感官評分較高。可見處理I(掛樹預貯7 d)在保持果實較好的耐貯性和品質的同時也降低了其冷敏性,可以為生產提供參考,而掛樹預貯期過長,不僅縮短果實貯藏期、貨架期,降低品質,還會提高其冷敏性。