1-MCP和60Co-γ輻照處理對自發氣調包裝大五星枇杷貯藏品質的影響

曹 森 耿方靜 巴良杰 馬 超 吉 寧 王 瑞 譚國霞

(1貴陽學院,貴州貴陽 550005;2貴州省果品加工工程技術研究中心,貴州貴陽 550005)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)為薔薇科枇杷屬植物,其果實不僅具有較高的營養價值和經濟價值,還有止咳潤肺、健胃清熱等保健功效,是我國南方特有的珍稀水果[1-2]。但由于枇杷果皮薄、含水率高,采收期處于高溫多濕的環境,易出現褐變、長霉、腐爛等現象[3-4],常溫貨架期短,不耐貯藏,阻礙了枇杷產業的健康可持續發展。

目前枇杷保鮮主要采取低溫貯藏復合化學保鮮劑處理技術[5],何志剛等[6]研究貯藏溫度及氣體成分對枇杷的保鮮效果,發現6～8℃為枇杷適宜的貯藏溫度。1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作為乙烯受體抑制劑,能夠減少果蔬組織對乙烯的敏感性,從而推遲果蔬成熟和衰老[7]。由于1-MCP具有高效、安全等優點,已廣泛應用于果蔬采后貯藏的相關研究[8]。馬佳佳等[9]報道1-MCP處理減緩了冷藏過程中枇杷營養物質的下降速度,延緩了枇杷的褐變及衰老進程。但果實采后病害也會加速縮短枇杷的貯藏期和貨架期,而目前關于采后病害抑制的研究較少。60Co放射源產生的γ射線可降低果蔬中的微生物數量,延緩果實的代謝速度,從而確保果蔬貯藏品質,延長果實貯藏期。目前,已有1-MCP和60Co-γ技術在果蔬貯藏保鮮中的相關報道,且效果顯著[10]。但1-MCP結合60Co-γ輻照處理對枇杷果實貯藏品質影響的研究尚鮮見,本研究通過1-MCP結合60Co-γ輻照對枇杷進行復合處理,在低溫(6℃)貯藏下,探討復合處理對枇杷貯藏保鮮的有效性,以期為枇杷貯藏保鮮提供新的技術支持和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

枇杷(大五星),貴州省開陽縣實驗基地;1-MCP,美國陶氏益農公司;PE 20保鮮膜(厚度0.02 mm),國家農產品保鮮工程技術研究中心。

1.2 主要儀器與設備

精準控溫保鮮庫(±0.5℃,相對濕度90%±5%),國家農產品保鮮工程技術研究中心;60Co-γ靜態輻照源,貴州省農科院輻照中心;TA.XT.Plus質構儀,英國SMS公司;PBIDansensor便攜頂空分析儀,丹麥丹圣公司;GC-14氣相色譜儀,日本島津公司;PAL-1型迷你數顯折射計,日本ATAGO;pHS-25型數顯酸度計,上海虹益儀器儀表有限公司;TGL-16A臺式高速冷凍離心機,長沙平凡儀器儀表有限公司;UV-2550紫外分光光度計,日本Shimazhu公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果實采收與處理 2019年5月24日上午,在貴州省開陽縣實驗基地采收八到九成熟的枇杷用冷鏈車運至(20±2℃,運輸途中盡可能避免顛簸,運輸時間為90 min)實驗室,挑選無病蟲害、無機械損傷、顏色一致的枇杷分裝于襯有PE 20保鮮膜的周轉筐內,分裝后的枇杷果實分4組進行不同處理(每組3個平行,每個平行120個果實):對照組(CK)、1μL·L-11-MCP熏蒸組、1.5 kGy60Co-γ輻照組、1μL·L-11-MCP熏蒸復合1.5 kGy60Co-γ輻照組。1-MCP熏蒸溫度20±1℃,熏蒸時間10 h。1.5 kGy60Co-γ輻照處理用重鉻酸銀劑量計進行劑量跟蹤,實測劑量為1.53 kGy。處理結束后立刻進行低溫貯藏,貯藏溫度為6±0.5℃,所有自發氣調保鮮膜均為扎口方式。貯藏期間,每隔10 d對4組枇杷鮮果各指標進行分析檢測,貯藏時間40 d。

1.3.2 腐爛指數測定 依據鄭小林等[11]的方法測定。根據枇杷表面霉變及腐爛程度共計5級,其中,0級:無生霉及腐敗;1級:生霉及腐爛面積≤1/4;2級:1/4＜生霉及腐爛面積≤1/2;3級:1/2＜生霉及腐爛面積≤3/4;4級:3/4＜生霉及腐爛面積≤1。按照公式計算腐爛指數:

1.3.3 木質素含量測定 木質素含量根據Femenia等[12]的方法測定。

1.3.4 硬度測定 參照曹森等[13]的方法,采用質構儀(P/2探頭)對帶皮枇杷果實赤道中間位置進行測定,穿刺深度為6 mm,測前速度為2 mm·s-1,測中速度為1 mm·s-1,測后速度為2 mm·s-1。

1.3.5 呼吸強度和乙烯生成速率的測定 呼吸強度采用靜置法測定[14]。乙烯生成速率依據張鵬等[15]的方法測定。

1.3.6 相對電導率的測定 參照周冉冉等[14]的方法,略有改動。隨機取8個果實,用內徑10 mm的打孔器取16個果肉連皮圓柱。先用去離子水洗滌3次,再加入50 mL蒸餾水震蕩20 min,測定其電導率;煮沸10 min殺死細胞后冷卻至室溫,再測定電導率。按照公式計算枇杷果實的相對電導率:

1.3.7 可滴定酸含量及可溶性固形物含量的測定可滴定酸 (titratable acid,TA)含量參照GB/T 12456-2008[16]進行測定。可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量采用折光儀法,用迷你數顯折射儀進行測定。

1.3.8 苯丙氨酸解氨酶和脂氧合酶活性的測定 苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)活性參照蘇苗等[17]的方法測定,脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)活性定參照王寶春[18]的方法測定。

1.3.9 多酚氧化酶和過氧化物酶活性的測定 多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性測定采用鄰苯二酚比色法[19],過氧化物酶(peroxidase,POD)活性采用愈創木酚比色法測定[19]。

1.4 數據分析

采用OriginPro 2017軟件對數據進行統計分析;采用SPSS 19.0 Duncan氏新復極差法進行差異顯著性分析(P＜0.05為差異顯著)。

2 結果與分析

2.1 枇杷貯藏期腐爛指數的變化

腐爛指數的變化能夠直觀反映貯藏期間枇杷的貯藏效果。由圖1可知,整個貯藏期間,CK組枇杷的腐爛指數均高于其他組,且1-MCP+60Co-γ組均低于其他處理組。貯藏10 d時,不同組的枇杷腐爛指數無顯著差異(P＞0.05)。貯藏期20 d時,不同組枇杷的腐爛指數從小到大依次為1-MCP+60Co-γ組＜60Co-γ組＜1-MCP組＜CK組,貯藏30～40 d時,單獨使用1-MCP處理的枇杷腐爛指數低于單獨使用60Co-γ處理組。在貯藏期40 d時,1-MCP組、60Co-γ組、1-MCP+60Coγ組的腐爛指數分別為22.86%、25.72%、17.95%,均顯著低于CK組(36.24%,P＜0.05)。因此,1-MCP熏蒸、60Co-γ輻照及二者復合處理均能夠抑制枇杷貯藏期間腐爛指數的增加,且復合處理對枇杷腐爛指數的抑制效果最好。貯藏前期,60Co-γ處理效果好于1-MCP處理,可能與60Co-γ處理能夠降低枇杷表面的微生物有關[20]。貯藏后期1-MCP處理效果反而好于60Co-γ處理,可能是由于1-MCP能夠更好地抑制果實的衰老進程[21]。

2.2 枇杷貯藏期硬度和木質素含量的變化

由圖2可知,枇杷在貯藏期間,木質素含量和硬度均呈上升趨勢,這與尚艷雙等[22]的研究結果一致。貯藏10 d時,不同組枇杷果實的木質素含量及硬度均無顯著差異(P＞0.05),可能是由于貯藏時間短,不同處理組的枇杷果實衰老程度相差不大。從貯藏10 d開始,CK組的木質素含量和硬度均開始快速上升。貯藏30～40 d內,不同組枇杷的木質素含量從小到大依次為1-MCP+60Co-γ組＜1-MCP組＜60Co-γ組＜CK組,此時不同組枇杷的硬度大小關系和木質素含量一致。貯藏40 d時,1-MCP組、60Co-γ組、1-MCP+60Co-γ組枇杷的木質素含量分別為1.87%、2.13%和1.56%,分別比CK組低0.34、0.08、0.65個百分點。說明1-MCP+60Co-γ組能更好地抑制枇杷木質素含量和硬度的上升。有研究表明低溫貯藏能夠降低枇杷腐爛率,但會導致枇杷果肉木質化,口感變差[23],這也可能是貯藏期間枇杷硬度上升的主要原因。所以抑制枇杷木質素含量的上升,保持適宜的口感是解決冷藏枇杷果肉木質化的關鍵問題。

2.3 枇杷貯藏期呼吸強度和乙烯生成速率的變化

呼吸強度是反映果實貯藏效果的重要指標。乙烯影響果蔬的呼吸作用,也是調控果蔬成熟與衰老的關鍵因子。由圖3可知,枇杷果實的呼吸強度在貯藏0～20 d時,不同處理間無顯著差異(P＞0.05)。貯藏30～40 d時,CK組枇杷果實的呼吸強度顯著高于其他處理組(P＜0.05),而其乙烯生成速率與1-MCP組以及60Co-γ組無顯著差異(P＞0.05),1-MCP+60Co-γ組枇杷的乙烯生成速率低于其他處理組。在貯藏30～40 d時,不同組枇杷果實的呼吸強度和乙烯生成速率從小到大依次為1-MCP+60Co-γ組＜60Co-γ組＜1-MCP組＜CK組。說明輻照處理和1-MCP處理均可以降低枇杷果實的呼吸強度和乙烯生成速率,這與曹森等[24]研究輻照結合1-MCP對藍莓呼吸強度和乙烯生成速率結果相一致。比較發現,1-MCP結合60Co-γ處理對維持果實的呼吸強度和乙烯生成速率的作用效果優于單獨60Co-γ或1-MCP處理。

2.4 枇杷貯藏期相對電導率的變化

由圖4可知,枇杷果實的相對電導率在貯藏期間呈上升趨勢,主要是由于隨著枇杷果實細胞衰老,膜透性增加,電解質外滲[25]。貯藏10～20 d,不同組的枇杷果實電導率從小到大依次為1-MCP+60Co-γ組＜1-MCP組＜60Co-γ組＜CK組。在貯藏30 d時,1-MCP組、60Co-γ組、1-MCP+60Co-γ組、CK組的枇杷相對電導率分別為52.31%、49.43%、43.85%和61.24%。貯藏期40 d時,1-MCP組、60Co-γ組和1-MCP+60Co-γ組的枇杷電導率分別比CK組低12.50、14.53、24.42個百分點,且存在顯著差異(P＜0.05),但3個處理組間無顯著差異(P＞0.05)。因此,不同處理均能夠抑制枇杷果實相對電導率的上升,其中1-MCP聯合60Co-γ處理效果更好。

2.5 枇杷貯藏期TA含量和TSS含量的變化

TA和TSS是構成枇杷果實品質的重要物質[26]。由圖5可知,枇杷果實的TA和TSS含量在整個貯藏期間呈下降趨勢。在貯藏10 d時,不同組枇杷果實TA含量和TSS含量均無顯著差異(P＞0.05)。在貯藏20～30 d期間,1-MCP+60Co-γ組及60Co-γ組枇杷果實的TA含量和TSS含量均高于其他處理組。貯藏30～40 d時,CK組枇杷果實的TA和TSS含量均低于其他處理組。貯藏40 d時,不同組枇杷果實的TA含量從低到高依次為CK組＜1-MCP組＜60Co-γ組＜1-MCP+60Co-γ組,而此時各組枇杷果實的TSS含量大小關系與TA含量一致,且CK組TA和TSS含量與60Co-γ組、1-MCP+60Co-γ組均存在顯著差異(P＜0.05),而與1-MCP組無顯著差異(P＞0.05)。從貯藏期開始至貯藏40 d時,1-MCP組、60Co-γ組、1-MCP+60Co-γ組、CK組的枇杷果實TA含量分別降低0.24、0.20、0.16和0.25個百分點,TSS含量分別降低了1.40、1.22、1.07和1.54個百分點。由此可見,1-MCP、60Co-γ和1-MCP+60Co-γ處理均可減少枇杷貯藏期間TA和TSS的消耗,其中,1-MCP結合60Co-γ處理效果更好。

2.6 枇杷貯藏期酶活性的變化

由圖6可知,整個貯藏期間,枇杷果實的PAL、LOX、PPO和POD活性總體均呈上升趨勢。貯藏10 d時,不同處理組枇杷果實的PAL、LOX及POD活性均無顯著差異(P＞0.05),而CK組枇杷果實的PPO活性顯著高于其他組(P＜0.05)。貯藏30 d時,不同組枇杷果實的4種酶活性從低到高依次為1-MCP+60Co-γ組＜1-MCP組＜60Co-γ組＜CK組。貯藏40 d時,1-MCP組、60Co-γ組和1-MCP+60Co-γ組枇杷果實的PAL活性分別比CK組低11.34%、8.21%和13.03%;LOX活性分別比CK組低3.81%、2.09%、6.03%;PPO活性分別比CK組低4.25%、1.84%、7.96%;POD活性分別比CK組低4.60%、3.35%、6.94%,其中CK組枇杷果實的PAL活性與其他組間存在顯著差異(P＜0.05);CK組的PPO活性與1-MCP組和1-MCP+60Co-γ組均有顯著差異(P＜0.05),但與60Co-γ組無顯著差異(P＞0.05);而不同組枇杷果實的LOX活性和POD活性均無顯著差異(P＞0.05)。由此可見,60Co-γ輻照和1-MCP處理均能夠不同程度地抑制枇杷貯藏期酶活性的上升,且在貯藏期后期,單獨使用1-MCP優于單獨使用輻照處理,二者聯合使用效果最好。

3 討論

1-MCP作為果蔬保鮮劑,可通過抑制乙烯和受體的結合與信號傳導,延緩果蔬的生理代謝,從而提高果蔬的貯藏品質[7]。Xie等[27]研究表明,1-MCP可以推遲梨果實在貯藏過程中乙烯合成量和呼吸強度峰值的時間,并有效降低果實的乙烯合成量和呼吸強度;馬佳佳等[21]報道1-MCP處理能夠維持枇杷在冷藏過程中的營養物質,從而推遲枇杷褐變與其衰老進程。本研究結果表明,單獨使用1-MCP處理能夠保持枇杷果實的貯藏品質,這與前人研究結果相一致。并且關于貯藏期枇杷腐爛指數、木質素和硬度的變化,單獨使用1-MCP優于單獨60Co-γ輻照處理。

枇杷貯藏期間酶活性的變化也可以反映其貯藏效果。PAL與果蔬抗病抗逆有關,影響組織呈色及褐變[28]。LOX在果蔬膜脂氧化過程中起重要作用,影響果蔬的衰老[13]。PPO能催化多酚類氧化成醌類化合物,從而導致果蔬發生褐變[13]。POD也是影響果實衰老的重要指標[13]。本研究表明輻照和1-MCP處理均能夠不同程度抑制枇杷貯藏期酶活性的上升,其中在貯藏期后期,單獨使用1-MCP優于單獨使用輻照處理,并且二者聯合使用效果最好,這與曹森等[24]研究60Co-γ輻照結合1-MCP在藍莓上的酶活性作用效果一致,但其相關機理仍需進一步深入探究。

陳曦等[29]研究表明,適宜劑量的60Co-γ輻照處理可以延長園藍藍莓果實的貯藏期,維持其更好的貯藏品質。本試驗結果表明,與CK相比,單獨使用輻照處理能夠延緩果實的生理代謝,這與前人研究輻照處理在其他果蔬保鮮上的作用結果相一致[29-30]。且本研究還發現,單獨使用輻照處理對抑制枇杷果實TA含量和TSS含量的下降優于單獨使用1-MCP。另外,采后病害影響枇杷的貯藏期,并且貯藏期間枇杷往往出現木質化使果實品質劣變[5]。本研究發現,1μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ輻照復合處理能更好地抑制果實腐爛指數和木質素含量的上升,貯藏40 d時,1 μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ輻照復合處理的枇杷腐爛指數僅為17.95,說明二者復合處理對枇杷貯藏保鮮具有更好的效果,這可能由于1-MCP能夠影響果實乙烯的生成[6],60Co-γ輻照處理可以降低果實表面的微生物[9],從而達到延長枇杷貯藏期,保持枇杷較好貯藏品質的效果。至于相關機理還有待進一步探索。

4 結論

本研究發現,1μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ輻照復合處理對自發氣調包裝枇杷的保鮮效果最好,能夠有效抑制果實腐爛指數和木質素含量的上升,保持枇杷果實更好的硬度,降低枇杷的呼吸強度、乙烯生成速率和相對電導率,延緩枇杷TA和TSS含量的下降,抑制枇杷果實PAL、LOX、PPO和POD活性的上升。貯藏40 d時,1-MCP組、60Co-γ組、1-MCP+60Coγ組、CK組枇杷果實的腐爛指數分別為22.86%、25.72%、17.95%和36.24%。本研究結果有助于降低采后枇杷果實的劣變,為采后枇杷的貯藏保鮮提供了參考依據。