復配保鮮劑與美極梅奇酵母處理對火龍果品質的影響

黎曉媚,何雪梅,李靜,王艷華,陳瑜嫻,孫健,李麗

1(桂林理工大學 化學與生物工程學院,廣西 桂林,541006)2(廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所,廣西 南寧,530007)3(廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西 南寧,530007)4(廣西壯族自治區農業科學院,廣西 南寧,530007)

火龍果又稱紅龍果、仙人掌果等,屬于仙人掌科三角柱屬植物,原產于美洲,是具有高營養特性的新興水果,火龍果的市場潛力大、經濟效益高[1]。火龍果中的維生素、甜菜苷、多酚類物質具有清除自由基、抗氧化作用[2]。由于運輸和貯存溫度、時間和霉菌侵染的影響,加速了火龍果腐爛,嚴重阻礙火龍果產業的發展[3]。因此,亟需研究安全、高效的火龍果采后保鮮方法,發展火龍果產業。

火龍果的保鮮方法主要有低溫保鮮、氣調保鮮、咪鮮胺保鮮等[4-5]保鮮方法,低溫保鮮在一定程度上維持了果蔬的感官和營養品質,但過度低溫會損傷其質地,產生異色。氣調保鮮是調節果蔬自身的新陳代謝,使其維持休眠狀態,達到維持果蔬商業品質的目的,但氣調保鮮適用于大型企業,成本相對較高[6]。二氧化氯、咪鮮胺等化學保鮮方法使用后在果蔬表面的殘留量大、易產生耐藥性,對人體健康有危險[7]。

生物防治是替代化學殺菌劑的方法之一,美極梅奇酵母屬于拮抗酵母,營養需求低,能夠抑制病原菌生長,無致敏孢子生長、真菌毒素產生以及無耐藥性等優點,具有一定的應用潛力。美極梅奇酵母已經被應用于柑橘、芒果、蘋果、葡萄等水果采后保鮮[8-9]。

復配保鮮是近年來的熱點保鮮方法,常見納他霉素與山梨酸鉀、殼聚糖、1-甲基環丙烯和植物精油等復配[10-11],在火龍果、櫻桃[12]、雙孢菇[13]等果蔬保鮮上應用。目前,關于復配保鮮劑以及美極梅奇酵母對火龍果的保鮮報道尚少,本研究采用復配保鮮劑和美極梅奇酵母處理火龍果,測定其生理生化指標,對比兩者對火龍果品質的影響,旨在為火龍果貯藏保鮮提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與方法

1.1.1 材料與設備

以品種為“紅寶龍”的紅皮紅肉火龍果為實驗材料,采摘于廣西壯族自治區隆安縣火龍果基地,2 h內運回實驗室,于(15±1)℃預冷12 h,去除田間熱。

試劑:復配保鮮劑又稱復配食品添加劑(納他霉素、乙二胺四乙酸二鈉、果膠,廠家已配制好),上海利統生化制品有限公司;美極梅奇酵母(Metschnikowiapulcherrima,菌株編號:CICC32343),是前期實驗室從柑橘葉片分離的酵母,將平板上單菌落酵母放置于酵母膏胨葡萄糖培養基復蘇24 h,后將種子液接種至液體培養基于180 r/min、28 ℃培養箱擴培48 h。將發酵液在4 ℃,10 000×g,離心20 min,棄去上清液,并用無菌水重懸2次,棄去無菌水上清液,沉淀物則為酵母懸液,用血球計數板計數,并將濃度稀釋為108cells/mL。

1.1.2 儀器與設備

CT3質構儀,上海人和科學儀器有限公司;CM-3600A分光測色計,柯尼卡美達(中國)投資有限公司;Sigma 3-18KS高速冷凍離心機,北京博勱行儀器有限公司;H1650R離心機,長沙高新技術產業開發區湘儀離心機儀器有限公司;UV-6100紫外/可見分光光度計,上海元析儀器有限公司;UV-1800紫外可見分光光度計,上海美析儀器有限公司;YP臺式電子稱,上海佑科儀器儀表有限公司;PAL-1/2/3便攜式水果測糖儀,日本Atago愛拓;HH-2數顯恒溫水浴鍋,常州普天儀器制造有限公司。

1.1.3 試驗方法

參照張鵬等[14]研究1-MCP結合400 mg/L納他霉素處理富士蘋果品質的方法,本試驗將采用質量濃度為400 mg/L的復配保鮮劑對火龍果進行處理。試驗挑選無機械損傷、大小均勻的火龍果,用75%(體積分數)乙醇將果皮噴灑消毒,隨機分為3組,每組33個。對照組:蒸餾水浸泡,記作CK;復配保鮮組:將火龍果浸泡于質量濃度為400 mg/L的溶液中,記作復配保鮮劑;美極梅奇酵母(Metschnikowiapulcherrima)組:將火龍果浸泡于濃度為108cells/mL的溶液中,記作M.pulcherrima。每組浸泡8 min,充分晾干,裸果放置于貨架上,于(25±2)℃和(75±5)%相對濕度下貯藏,每2 d對3個處理組的火龍果進行測試,周期為10 d,每次測定3次重復,取其平均值。

1.2 測試項目及方法

火龍果失重率、腐爛率參照巴良杰等[15]方法測定。參考劉瑞玲等[16]方法測硬度,用CT3型質構儀測試,探頭直徑為6 mm(TA41探頭),對火龍果赤道處進行穿刺。用分光測色計測定果皮a*值,對火龍果的無鱗片赤道處進行掃描。將果肉打漿,用便攜式水果測糖儀測定可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量。

維生素C含量、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量參照曹建康等[17]方法測定。維生素C采用2,6-二氯酚靛酚進行滴定。MDA含量分別于450、532、600 nm測定吸光值。相對電導率參考李靜等[18]方法進行。總黃酮含量參照玉新愛[19]的方法。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、過氧化物酶(peroxidase,POD)、抗壞血酸過氧化氫酶(ascorbate peroxidase,APX),根據試劑盒說明書及實際情況進行測定。SOD、CAT、POD和APX活性分別在波長為560、240、470、410、290 nm測吸光值。

1.3 數據統計

試驗均重復3遍,結果用平均值±標準誤差表示;使用SPSS 25.0軟件進行單因素檢驗(Duncan法,顯著水平P<0.05);采用Origin 2021軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 失重率和腐爛率的變化

果實的自主代謝會引起果實質量的損失,失重率過高會影響果實的銷售品質[20]。由圖1-a可知,3個處理組的失重率呈上升趨勢。貯藏至10 d時,CK組、復配保鮮劑組和M.pulcherrima的失重率組分別從0增加至14.048%、12.917%和16.202%,復配保鮮劑組的失重率顯著低于CK組和M.pulcherrima組的失重率(P<0.05)。M.pulcherrima組的失重率最高,且與CK組存在明顯差異性,這可能是開始時酵母在果皮上附著不穩定,生長繁殖的速度略慢,導致前幾天的重量損失較快;在8～10 d期間,M.pulcherrima組的失重增長率為38.041%,低于CK組的失重增長率為39.125%,這可能是酵母在貯藏后期起保鮮的作用。與CK組和M.pulcherrima組相比,復配保鮮劑能夠較好地減少果實質量的損失。

a-失重率;b-腐爛率圖1 兩種保鮮劑對火龍果失重率和腐爛率的影響Fig.1 Effects of two preservatives on weight loss and decay rate of dragon fruit注:不同小寫字母表示組內差異顯著(P<0.05),下同。

火龍果在貯藏、銷售中,由于自身代謝和貯藏條件中病原菌感染等原因,火龍果的腐爛速度會加速。腐爛率是評價火龍果品質的重要指標。由圖1-b可知,火龍果在前4 d內的腐爛率均為0。在6～12 d期間,火龍果的腐爛率呈現上升趨勢,且CK組的腐爛率顯著高于2個處理組(P<0.05)。10 d時,CK組的腐爛率高達77.50%,復配保鮮劑和M.pulcherrima組的腐爛率分別為66.43%、68.57%。綜上說明,復配保鮮劑和M.pulcherrima組能較好地抑制火龍果腐爛率上升。

2.2 果皮a*值和果實硬度的變化

a*值代表果皮的紅綠度,a*值越高表示果皮越紅[18]。由圖2-a可知,a*值在貯藏期內逐漸下降。復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的a*值分別在2、4 d出現峰值;從0～10 d,3個處理組的a*值降幅分別為13.557%、7.262%、8.505%,CK的a*值下降幅度較大,復配保鮮劑組的a*值下降幅度最小;在8～10 d內,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的a*值顯著高于CK組的a*值(P<0.05)。可知,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組在一定程度上減緩a*值的下降速度。

果實的細胞壁、細胞膜等生理狀態決定果蔬的質構品質,因此其可量化的指標(硬度或黏性等)會因為果實的成熟、衰老等發生變化[21]。由圖2-b可知,火龍果硬度總體呈現下降的趨勢。貯藏2 d時,CK組的硬度與2個處理組的硬度之間存在明顯的差異性(P<0.05);但在貯藏4 d時,CK組的硬度下降幅度為12.85%,這是復配保鮮劑組硬度下降的6倍,M.pulcherrima組硬度下降的4倍。貯藏至10 d,復配保鮮劑組的硬度分別高于CK組42.012%和M.pulcherrima組67.887%(P<0.05),這可能是復配保鮮劑防御微生物侵害在貯藏后期起明顯作用。

2.3 TSS、維生素C和總黃酮含量的變化

由圖3-a可知,火龍果TSS含量呈現下降的趨勢。0～6 d,3個處理組的TSS含量下降幅度分別為8.44%、1.86%、3.97%,CK組的降幅較大。貯藏6～8 d,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的TSS含量顯著高于CK組(P<0.05),貯藏10 d時,火龍果的TSS含量略有上升,CK組的TSS顯著高于2個處理組的TSS含量(P<0.05)。復配保鮮劑和M.pulcherrima在一定程度上可以延緩TSS含量下降。

a-可溶性固形物;b-維生素C含量;c-總黃酮含量圖3 兩種保鮮劑對火龍果的TSS、維生素C和總黃酮含量的影響Fig.3 Effects of two preservatives on TSS, vitamin C, and total flavonoid content of dragon fruit

隨著貯藏時間的延長,果實自身代謝會消耗維生素C含量。由圖3-b可知,火龍果的維生素C含量均呈現下降的趨勢。CK組的維生素C含量在2 d時顯著高于復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的維生素C含量,但4 d后,CK組的維生素C含量下降幅度較大。0～10 d,3個處理組的維生素C含量降幅分別為77.562%、67.009%、75.253%,在4～10 d期間,復配保鮮劑組的維生素C含量均顯著高于CK組和M.pulcherrima組的維生素C含量(P<0.05),且6～10 d期間,復配保鮮劑組的維生素C含量均維持于4.907～4.763 mg/100 g,可見復配保鮮劑能減緩維生素C含量的降低速度,保持火龍果的營養品質。

由圖3-c可知,火龍果的總黃酮含量呈現上升趨勢。貯藏0～6 d,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的總黃酮含量顯著高于CK組(P<0.05),M.pulcherrima組的總黃酮含量分別在4 d和8 d出現峰值,且均高于CK組和復配保鮮劑組的總黃酮含量。在貯藏期內,復配保鮮劑組的總黃酮含量逐漸上升,在10 d時出現峰值,并顯著高于CK組和M.pulcherrima組,這可能是復配保鮮劑在貯藏后期產生一定的保鮮效果。

2.4 相對電導率和MDA含量變化

果蔬在衰老過程中,細胞質膜功能下降,膜通透性增加,細胞內容物外滲,引起提取液的相對電導率增加,相對電導率的變化反應果蔬的衰老程度[22]。由圖4-a可知,復配保鮮劑組的相對電導率在4 d時顯著高于CK組和M.pulcherrima組(P<0.05)。6 d時,3組的相對電導率達到峰值,但各組之間的差異性不大(P>0.05)。貯藏10 d,3個處理組的相對電導率分別為39.291%、49.636%、57.951%,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的相對電導率略高于CK組,但差異不大,這可能是火龍果在衰老過程中,膜通透性變化不大,細胞內容物外滲速度相差不大而引起的。

a-相對電電導率;b-MDA含量圖4 兩種保鮮劑對火龍果的相對電導率和MDA含量的影響Fig.4 Effects of two preservatives on the relative conductivity and MDA content of dragon fruit

膜脂過氧化的主要產物是MDA,其含量變化反映著細胞膜脂過氧化的程度。由圖4-b可知,在貯藏期間,火龍果的MDA含量呈現上升趨勢。貯藏2 d時,CK組和復配保鮮劑組的MDA含量顯著高于M.pulcherrima組(P<0.05);從0～10 d,3個處理組的MDA含量分別增加了35.322%、17.842%、27.623%,CK組的MDA含量增長率較大,復配保鮮劑組的增長率最小;在貯藏10 d時,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的MDA含量均顯著低于CK組,且復配保鮮劑組最低,可知復配保鮮劑可以減少MDA含量的積累。

2.5 酶活性變化

由圖5-a可知,SOD活性在貯藏期內呈先上升后下降的趨勢。復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的SOD活性分別在2 d和4 d顯著高于CK組的SOD活性(P<0.05)。在6 d時,SOD活性從低到高依次為CK<復配保鮮劑0.05)。說明復配保鮮劑和M.pulcherrima在一定程度保持較高的SOD活性。

由圖5-b可知,CAT活性整體呈現先上升后下降的趨勢。CK組和M.pulcherrima組的CAT活性在2 d時出現峰值,3個處理組的CAT活性的差異性不大(P>0.05);復配保鮮劑組的CAT活性在6 d出現峰值,且與CK組存在顯著性差異(P<0.05)。貯藏10 d時,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的CAT活性分別高于CK組的30.971%、22.983%。復配保鮮劑可以延遲CAT活性峰值的出現,且在貯藏末期保持較高的CAT活性。

由圖5-c可知,火龍果的POD活性呈現下降的趨勢。貯藏2 d和10 d時,3組的POD活性下降幅度差異性不大(P>0.05);4～8 d時,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的POD活性均顯著高于CK組的POD活性(P<0.05),8 d時,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的POD活性分別高于CK組的23.181%、25.916%。說明復配保鮮劑組和M.pulcherrima組在一定程度上可維持較高的火龍果POD活性。

由圖5-d可知,火龍果APX活性整體呈現下降的趨勢。貯藏0～6 d,各組的APX活性降幅分別為44.791%、41.586%、58.032%,M.pulcherrima組的APX活性顯著低于CK組和復配保鮮劑組(P<0.05)。6～8 d,CK組的APX活性降幅達到42.649%,顯著高于復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的APX活性降幅(P<0.05)。從2 d到6 d,復配保鮮劑組的APX活性均顯著高于M.pulcherrima組的APX活性;貯藏10 d時,復配保鮮劑組的APX活性高于M.pulcherrima組,但與CK的差異性不大(P>0.05)。可知,復配保鮮劑在一定時間內維持較高的APX活性。

3 結果與討論

復配保鮮劑中的納他霉素是多烯類抗菌素,果膠是果實提取物[11],酵母從柑橘葉片分離的,與化學合成物相比,復配保鮮劑和酵母都是綠色安全的保鮮方法。巴良杰等[3]研究了納他霉素對火龍果品質的影響,驗證了納他霉素能較好保持火龍果的品質。田亞琴等[8]研究了美極梅奇酵母對芒果的抑菌效果,驗證了酵母對芒果炭疽菌有一定的拮抗作用。王淑培[9]研究了酵母對柑橘采后酸腐病的控制效果,表明酵母在常溫和低溫下均能抑制柑橘酸腐病的發病率。試驗結果顯示,復配保鮮劑組的失重率、腐爛率和MDA含量分別低于CK組的8.049%、14.286%、21.277%,較好地減緩失重率、腐爛率和MDA含量的上升速度,與相關保鮮論文結論相類似。M.pulcherrima組的腐爛率顯著低于CK組的腐爛率,但其失重率高于CK組的失重率,原因可能是開始時酵母在果皮表面附著不穩定,生長繁殖需要一定的時間,果實水分蒸發速度大于酵母生長速度,導致火龍果質量損失偏大。復配保鮮劑組和M.pulcherrima組能抑制果皮a*值、TSS含量的下降速度,且復配保鮮劑組延緩維生素C含量下降、保持較高的總黃酮含量,這與徐超等[23]研究馬鈴薯塊莖的類黃酮變化一致。硬度是反應果實衰老程度的重要指標之一,火龍果的硬度逐漸下降,且在貯藏末期,復配保鮮劑組的火龍果硬度顯著高于CK組,這與劉瑞玲等[16]研究的火龍果硬度變化一致。

SOD、CAT、POD、APX等抗氧化酶能夠清除細胞代謝產生的自由基,減少氧脅迫,提高果實的抗病能力[24-25]。在貯藏期間,SOD、CAT活性均出現先上升后下降的趨勢,復配保鮮劑和M.pulcherrima在一定程度保持較高的SOD活性,延遲CAT活性峰值的出現,并在末期保持較高的CAT活性。POD、APX活性均呈現逐漸下降的趨勢,在8 d時,復配保鮮劑組和M.pulcherrima組的POD、APX活性均顯著高于CK組,且在貯藏10 d時復配保鮮劑組的APX活性較高。火龍果的抗氧化酶活性的變化與黃瓜采用熱處理技術后的SOD、CAT、POD活性變化相似[26]。復配保鮮劑和M.pulcherrima在一定時間上提高火龍果的SOD、CAT、POD、APX等酶的活性,延緩火龍果的衰老進程。復配保鮮劑的保鮮效果優于M.pulcherrima保鮮效果,這可能是M.pulcherrima酵母在火龍果表皮缺少營養時,生長速度變慢導致。

4 結論

本試驗表明,復配保鮮劑和M.pulcherrima處理可以抑制火龍果腐爛率的增加,減緩a*值、硬度的下降速度,維持較高維生素C、TSS和總黃酮含量,提高抗氧化酶的活性,其中,復配保鮮劑處理比M.pulcherrima酵母處理的整體效果更好,復配保鮮劑更適宜火龍果保鮮應用。但是,復配保鮮劑處理對火龍果的能量代謝和相關酶基因表達調控還需進行深入研究。