氯化鈣與1-MCP對西州蜜甜瓜采后貯藏品質的影響

李自芹,李文綺,賈文婷,李宇輝,劉成江

(1.新疆農墾科學院,新疆石河子 832000;2.石河子質量與計量檢測所,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】西州蜜甜瓜屬于葫蘆科,是甜瓜的一個栽培品種,主要分布在新疆、海南[1]。西州蜜甜瓜屬于呼吸躍變型果實,采后貯藏過程中易發(fā)生后熟和軟化,易腐爛變質,貨架期較短,不利于西州蜜甜瓜的穩(wěn)定消費[2],尋找一種切實有效的采后西州蜜甜瓜保鮮處理方法顯得尤為重要。鈣是瓜果必須的一種營養(yǎng)物質,能調節(jié)果實體內的生理生化過程,還可以調節(jié)果實中的氧化還原酶活性,果實在缺鈣的時候,會產生生理病害[3]。【前人研究進展】賈曉輝等[4]認為,庫爾勒香梨萼端黑斑病是一種由于果實品質下降和N/Ca、K/Ca失調、缺鈣導致的病害。果實適量添加鈣含量,可以抑制果實采后衰老、腐爛等,提高果實的耐貯性,改善果實品質[5]。1-甲基環(huán)丙烯(即1-methyl- cylclopropene,1-MCP)通過阻斷果實中的乙烯與受體的蛋白結合,進而抑制乙烯誘導果實的成熟和衰老[6]。1- MCP具有穩(wěn)定、高效、無毒的特點,有助于果蔬增強自身抵抗逆境的能力,延長貨架期。目前,水蜜桃[7]、百香果[8]、黃冠梨[9]、香蕉[10]、青棗[11]、豇豆[12]和油菜[13]等果蔬上都已應用。【本研究切入點】Ca和1-MCP分別處理西州蜜甜瓜,各自均具有延緩瓜的衰老,延長其貯藏期的作用,但同時采用Ca和1-MCP 處理西州蜜甜瓜,研究其對果實貯藏品質和貯期病害的影響報道較少。需研究氯化鈣與1-MCP對西州蜜甜瓜采后貯藏品質的影響。【擬解決的關鍵問題】以西州蜜甜瓜作為材料,采用氯化鈣、1-MCP處理西州蜜甜瓜,分析不同處理果實腐爛率、失重率、硬度、可溶性固形物、原果膠、POD酶、CAT酶活性指標的變化和呼吸強度生理指標的變化,檢測相關指標分析適宜西州蜜甜瓜果實貯藏的保鮮劑,為延長西州蜜甜瓜的貯藏期限、保持西州蜜甜瓜的貯藏品質提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 西州蜜甜瓜

供試的西州蜜甜瓜于 2021年9月采于新疆第六師103團,運至新疆農墾科學院農產品加工研究所冷庫,選用形狀均勻,無害蟲、疾病和機械損傷的西州蜜甜瓜作為材料。

1.1.2 儀器與設備

SKG1246破壁料理機、GY-4型數(shù)顯水果硬度計、3051H型呼吸強度測定儀 、P901酸度計、TD-45糖度計、YP4002電子天平、分析天平、VORTEX-6旋渦混合器、GL-5250A磁力攪拌器、PoPette手動單道可調移液器、TraceGC1300氣象色譜儀、紫外分光光度計 由上海精密實驗設備有限公司提供;高速離心機(上海安亭科學儀器廠);CaCl2(分析純)、1-甲基環(huán)丙烯,由新疆沃德生物科技有限責任公司提供。

1.2 方 法

1.2.1 樣品處理

CaCl2質量分數(shù)為0.5%,1%,1.5%,2%;1-甲基環(huán)丙烯濃度為0.5、1、1.5、2 μL/L均能不同程度的保持西州蜜甜瓜的貯藏品質,篩選確定最佳濃度:CaCl2質量分數(shù)為1.5%,1-甲基環(huán)丙烯濃度為1 μL/L。

將篩選好的西州蜜甜瓜,分四組,每組選西州蜜甜瓜100個,預冷24 h后,分別用CaCl2質量分數(shù)為1.5%,1-甲基環(huán)丙烯濃度為1 μL/L;和1.5%CaCl2、1 μL/L1-甲基環(huán)丙烯復合(聯(lián)合)處理,無處理的西州蜜甜瓜作為對照組CK。

處理后的西州蜜甜瓜單果套發(fā)泡網后裝入紙箱,每個箱子固定裝4個瓜。

對照組(CK)和處理組的西州蜜甜瓜均置于保鮮庫中(保鮮庫已用果蔬熏蒸消毒劑密閉熏蒸消毒并通風4 h以上),保持保鮮庫溫度為23℃,濕度為85%～90%。冷庫貯藏49 d,每7 d測定1次指標。

1.2.2 果實腐爛率

參照祁巖龍[14]的方法:每個處理選取大小均勻、無機械傷和病蟲害的西州蜜甜瓜100個,在保鮮庫存放,每7 d觀察并統(tǒng)計1次,按西州蜜甜瓜的自然腐爛程度設5個腐爛級別,記錄瓜的腐爛狀況:0級:果實完好,無任何腐爛;1級:瓜表面輕微腐爛且腐爛面積占瓜表面積的1%～10%;2級:瓜表面腐爛面積占瓜表面積的11%～25%,大部分仍可食用;3級:瓜表面腐爛面積占瓜表面積的26%～40%;4級:瓜表面腐爛面積超過瓜表面積40%以上,無商品性。

1.2.3 果實失重率

失重率采用稱重法測定[14]。失重率=(mo-m)/mo×100%,其中,mo、m分別代表西周蜜瓜的初始質量(g)和貯藏一段時間后的質量(g)。

1.2.4 果實呼吸強度

用呼吸測定儀(3051H型)測定[14]。每次隨機取12個果實,分四組,每組3個西州蜜甜瓜,稱重后迅速放置于2 L的呼吸桶密閉3 h,每組重復3次取平均值,并計算呼吸速率(CO2mg/(kg·h))。

1.2.5 果實硬度

用GY-4型數(shù)顯水果硬度計[14],每次隨機取12個果實,分四組,分四組測定西州蜜甜瓜,取赤道對稱四側部位去皮的果肉進行測定,取平均值作為該果實的硬度,每組處理測定3個果實取平均值(kg/cm2)。

1.2.6 果實可溶性固形物

采用TD-45數(shù)顯糖度計[14],取12個西州蜜甜瓜,分四組,每組測定3個果實,去皮以后于破壁料理機中榨汁,紗布過濾所得濾液,糖度計開機后,在滴液口滴入0.2～0.3 mL純凈水蓋遮光蓋校準,校準后在滴液口滴入樣品0.2～0.3 mL遮光蓋測量,讀取讀數(shù),每次測量重復3次取平均值(%)。

1.2.7 原果膠含量

參照紀淑娟等[15]方法,以每克鮮重中原果膠的毫克數(shù)表示(mg/(g·FW))。

1.2.8 過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性

愈創(chuàng)木酚法測定西州蜜甜瓜的POD活性[16]。CAT的測定采用分光光度法[12]。每種處理選取3個西州蜜甜瓜,按照生長軸縱剖8份,取對角線2份,切碎、混勻作為初始樣品,準確稱取2.0 g,用液氮急凍后放入5 mL提取液,在冰浴條件下快速研磨,冷凍離心機4℃、12 000 r/min離心20 min,上清液即為待測酶液。

1.3 數(shù)據處理

用Excel軟件進行繪圖,用SPSS進行統(tǒng)計分析,以P<0.05 作為差異顯著的標準。

2 結果與分析

2.1 果實腐爛率的變化

研究表明,隨著貯藏時間的延長,西州蜜甜瓜的腐爛率呈上升趨勢。在0～7 d,各處理組果實均沒有腐爛現(xiàn)象,到第14 d,除CaCl2與1-MCP復合的果實未發(fā)生腐爛,其余各處理組均發(fā)生不同程度的腐爛。第21 d,CaCl2與1-MCP復合的果實腐爛率為9%,均低于CaCl2和1-MCP單獨處理,是對照組(CK)腐爛率的25.7%。各處理組和對照組的西州蜜甜瓜在貯藏后期腐爛率上升,可能是由于溫度較高時西州蜜甜瓜代謝旺盛引起的,而CaCl2和1-MCP復合有效地抑制了西州蜜甜瓜的新陳代謝過程。圖1

圖1 果實腐爛率變化

2.2 果實失重率變化

研究表明,在貯藏28 d時,經CaCl2和1-MCP單獨處理的果實,失重率分別為10%和9%,CaCl2和1-MCP復合處理的果實失重率為7%,CK 的失重率最大為13%。CaCl2和1-MCP復合處理的果實不但能有效減少腐爛率,還能有效控制果實水分的流失。 圖2

圖2 果實失重率變化

2.3 果實呼吸強度的變化

研究表明,各處理組西州蜜甜瓜果實的呼吸強度均低于對照組(CK),并且對照組(CK)的呼吸強度在14 d時有明顯的呼吸躍變現(xiàn)象出現(xiàn),CaCl2和1-MCP處理也出現(xiàn)了輕微的躍變現(xiàn)象,其中CaCl2和1-MCP復合處理的西州蜜甜瓜呼吸強度最低(P<0.05),且未出現(xiàn)呼吸峰值,CaCl2和1-MCP復合處理較好的抑制了西州蜜甜瓜的呼吸強度,減少了由于呼吸作用對果實有機成分的消耗,保持了西州蜜甜瓜的食用品質和貯藏性。圖3

圖3 果實呼吸強度變化

2.4 果實硬度的變化

研究表明,在整個貯藏過程中,各處理組和對照組(CK)果實硬度均呈下降的趨勢,對照組果實硬度下降趨勢較各處理組較快(P<0.05),由最初的14.5 kg/cm2下降至第28 d的6 kg/cm2,并且從第14 d開始呈現(xiàn)加速下降趨勢。在各處理組中,3種處理果實硬度均存在差異,CaCl2處理組果實硬度下降速度最快,1-MCP處理次之,CaCl2和1-MCP復合處理組果實硬度下降最慢(P<0.05),較好的抑制了西州蜜甜瓜的后熟軟化進程。圖4

圖4 果實硬度變化

2.5 果實可溶性固形物的變化

研究表明,前7 d,各處理組果實可溶性固形物含量緩慢上升,從第7 d到貯藏結束,對照組和CaCl2處理組變化趨勢一致,呈下降趨勢,1-MCP處理組呈緩慢上升又下降的趨勢,CaCl2和1-MCP復合處理組在整個貯藏過程中,可溶性固形物呈緩慢上升趨勢。CaCl2和1-MCP復合處理組的果實可溶性固形物含量始終高于對照(P<0.05)。CaCl2和1-MCP復合處理,能有效保持西州蜜果實的可溶性固形物含量,延緩果實的衰老。圖5

圖5 果實可溶性固形物變化

2.6 原果膠含量的變化

研究表明,在貯藏過程中,對照組(CK)與各處理組原果膠的含量不斷下降,對照組原果膠含量由最初的20 mg/g下降到第28 d的6.5 mg/g,并在7～14 d呈快速下降趨勢。各處理組中,原果膠含量下降趨勢與對照組(CK)相同,原果膠含量下降速度較對照組慢,其中CaCl2和1-MCP復合處理組較其他處理組下降速度最慢(P<0.05)。CaCl2和1-MCP復合處理組抑制了果膠物質與纖維素分離形成溶于水的果膠,減少了果實的松弛、軟化和硬度下降。圖6

圖6 原果膠含量變化

2.7 過氧化物酶(POD)活性的變化

研究表明,隨著西州蜜甜瓜的成熟,各處理組過氧化物酶(POD)活性整體呈先上升后下降趨勢,對照組POD酶活性變化最大(P<0.05),從最初的15 U,上升到第14 d的28 U,隨后開始下降,CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP復合處理POD酶活性較對照普遍較低,CaCl2和1-MCP復合處理POD酶活性最低(P<0.05),CaCl2和1-MCP處理對西州蜜甜瓜有效抵御了外界刺激和病原菌侵染等不利因素,也防止了果實的褐變。圖7

圖7 過氧化物酶(POD)活性變化

2.8 過氧化氫酶(CAT)活性的變化

研究表明,CAT 酶活性隨貯藏時間的延長總體呈先上升后下降的趨勢,在貯藏前21 d,對照組CAT 酶活性一直在迅速升高,且一直高于其他處理組,從21 d到28 d貯藏結束,對照組CAT 酶活性又迅速下降,在貯藏前14 d時,CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP復合處理組CAT 酶活性均緩慢上升,從第14 d后呈緩慢下降趨勢,下降幅度較小,CaCl2和1-MCP復合處理組CAT 酶活性較對照組保持在相對穩(wěn)定的范圍。圖8

圖8 過氧化氫酶(CAT)活性變化

3 討 論

果實的腐爛率直接反映果蔬在貯藏條件下的保鮮效果[17]。呼吸作用是果蔬生命活動的基本代謝過程,也是甜瓜采后最為重要的生理活動[18]。果實硬度是衡量果實成熟度和貯藏品質的重要指標之一[19],在果實的成熟和衰老過程中,果實的硬度會逐漸降低[20]。通過測定果實的硬度,可以了解果實的成熟程度或者后熟軟化程度[21]。可溶性固形物含量是西州蜜甜瓜果實口感的主要特征指標,能直接反映果實的成熟程度和品質狀況[22]。原果膠在西州蜜甜瓜中是一種非水溶性的物質[23],過氧化物酶(POD)在西州蜜甜瓜的成熟和衰老過程中,以H2O2作為受體催化底物氧化的酶,對H2O2、酚類、醛類等物質具有清除作用[24]。當果實受到外部刺激、病原菌侵染、貯藏環(huán)境變化等情況時,果實中的過氧化物酶活性就會做出相應的反映[25]。CAT 酶是西州蜜甜瓜防御體系的關鍵酶之一,屬于酶類清除劑,可促使H2O2分解為O2和H2O,清除西州蜜甜瓜體內的H2O2,使西州蜜甜瓜組織細胞避免遭受H2O2的侵害[26]。鈣是構成細胞壁的重要元素,有拮抗乙烯催熟與抑制細胞壁物質水解酶活性的作用,能夠延緩果實軟化[27]。李俊豪等[28]用不同濃度的CaCl2處理樣本處理梨,果實的呼吸強度、乙烯釋放量均有所降低,并且躍變期有所推遲,躍變峰值也顯著降低。增加外源鈣,有助于抑制果實的后熟、維持細胞壁結構的穩(wěn)定性,李天來等[29]處理網紋甜瓜,結果顯示,5 mmol /L 的硝酸鈣較1、3 mmol / L的硝酸鈣對乙烯釋放量與呼吸強度有更強的抑制作用。鈣具備抑制后熟與維持細胞壁結構穩(wěn)定作用的同時,也是細胞信號重要的傳導物質,過多的增加鈣又會促進果實后熟生理代謝中信號的傳導[30]。1-MCP能夠阻斷乙烯與受體的正常結合,從而抑制乙烯的催熟作用,并能減少由后熟所導致的乙烯進一步釋放[31]。

4 結 論

1.5% CaCl2與1 μL /L 1-MCP 均能降低西州蜜甜瓜貯藏過程中呼吸強度,并能有效抑制躍變現(xiàn)象,推遲果實的后熟,延緩果實的軟化;將 1.5% CaCl2與1 μL /L的1-MCP復合使用,對果實后熟的抑制作用較單獨使用時更強,且更穩(wěn)定,能更好地延緩果實軟化,保持果實的貯藏品質。