郭東起,侯旭杰,*
(1.塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300;2.南疆特色農(nóng)產(chǎn)品深加工兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,新疆 阿拉爾 843300)
冬棗是新疆環(huán)塔里木盆地種植的優(yōu)良的棗樹品種,以其鮮食可口、皮脆、肉質(zhì)細(xì)嫩、汁多無(wú)渣,甘甜清香、肉厚核小、可食率高、營(yíng)養(yǎng)豐富等而著稱。冬棗為鮮食棗品,不易干制,且冬棗呼吸強(qiáng)度大,采后極易失水、皺縮、酒軟和霉?fàn)€[1]。常溫下冬棗放置2 d~3 d 就會(huì)失水、軟化、霉?fàn)€。由于缺乏有效的貯藏保鮮技術(shù)而嚴(yán)重制約了冬棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,影響了正常的市場(chǎng)供應(yīng),造成種植戶經(jīng)濟(jì)上的損失。因此,冬棗采后的貯藏保鮮一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
涂膜保鮮是一種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的保鮮方法,涂膜保鮮在果實(shí)表層形成一層透明薄膜,類似于單果包裝,具有一定的氣調(diào)作用,可以降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度,減少水分蒸發(fā),有效延長(zhǎng)果實(shí)的貨架期,且不需特殊設(shè)備,費(fèi)用低廉,其市場(chǎng)前景廣闊。以纖維素作為成膜物質(zhì),用來(lái)保鮮水果蔬菜的研究報(bào)道已不少見[2-4],但纖維類涂膜劑的防腐效果不很理想,我國(guó)當(dāng)前的水果貯藏保鮮仍以化學(xué)殺菌劑處理為主,長(zhǎng)期使用殺菌劑,病原菌易產(chǎn)生抗藥性,降低防腐效果。此外,化學(xué)藥劑的使用劑量難以嚴(yán)格控制,且殘效期較長(zhǎng),殘留量較高,易危害人體健康,其安全性一直受到人們的關(guān)注。隨著有機(jī)食品的逐漸興起,人們對(duì)于無(wú)公害、無(wú)污染、優(yōu)質(zhì)果蔬的需求迅速增加。因此,尋求一種安全有效的保鮮技術(shù)是很有必要的。應(yīng)用微生物進(jìn)行果蔬采后病害的生物防治已受到重視,將成為未來(lái)果蔬采后病害防治中替代化學(xué)農(nóng)藥最具潛力的措施[5-6],已報(bào)道的應(yīng)用于產(chǎn)后病害生物防治的酵母菌及類酵母菌有許多種,但由于環(huán)境的不確定性,直接應(yīng)用拮抗微生物防治,效果往往不如化學(xué)殺菌劑,應(yīng)用受到限制。如何提高拮抗微生物成活率,達(dá)到較好的保鮮效果,成為生物保鮮研究的重點(diǎn)[7-8]。
本試驗(yàn)以羧甲基纖維素可食性膜作為美極梅奇酵母菌的載體,研究生物涂膜劑對(duì)冬棗貯藏生理及品質(zhì)的影響,以期研究出一種天然、無(wú)毒、高效的生物涂被保鮮劑,適應(yīng)新疆無(wú)公害冬棗的生產(chǎn)的要求,同時(shí)為新疆鮮棗的保鮮提供借鑒。
1.1.1 試驗(yàn)原料及拮抗酵母菌
冬棗:農(nóng)十四師224 團(tuán)昆侖棗業(yè)提供,選擇成熟度一致(7~8 成熟)、大小均一、無(wú)病蟲害及無(wú)機(jī)械損傷的果實(shí)當(dāng)天運(yùn)回并貯藏在實(shí)驗(yàn)室冷庫(kù)[恒溫(0±2)℃,相對(duì)濕度85%~90%]預(yù)冷,待用;拮抗酵母菌種:美極梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima),實(shí)驗(yàn)室從新疆冬棗的表面篩選出的拮抗酵母菌,生工生物工程(上海)有限公司鑒定。
1.1.2 主要試劑
羧甲基纖維素(CMC)為食用級(jí);抗壞血酸、冰乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀、碘酸鉀、草酸、碘化鉀(AR)、過(guò)氧化氫、2,6-二氯靛酚等,以上試劑均為分析純。
1.1.3 主要試驗(yàn)儀器
ZHWY-200B 恒溫培養(yǎng)振蕩器:上海智誠(chéng)分析儀器制造有限公司;GXH-3010F 型便攜式紅外線分析器:北京市華云分析儀器研究所有限公司;VYT-1 手持折光儀:成都泰華光學(xué)公司;GY-1 果實(shí)硬度計(jì):杭州托普儀器有限公司;FA/JA2004N 電子天平:上海精密科學(xué)儀器有限公司。XB-K-25 血球計(jì)數(shù)板:浙江省玉環(huán)縣求精醫(yī)用儀器廠;冷凍離心機(jī)(GL-20G-Ⅱ):上海安亭科學(xué)儀器廠。
1.2.1 美極梅奇酵母的活化及菌懸液配制[9]
在無(wú)菌操作條件下,從美極梅奇酵母菌YDP 斜面上用接種環(huán)挑取兩環(huán)菌種,接種到500 mL 裝300 mL PDA 液體培養(yǎng)基的三角瓶?jī)?nèi),28 ℃,140 r/min 振蕩培養(yǎng)24 h 后,離心(6 000 r/min,15 min)收集菌體,并用無(wú)菌的生理鹽水(0.85%NaCl)洗滌酵母菌體兩次,最后用無(wú)菌的生理鹽水洗下酵母菌,制成酵母菌菌懸液,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),計(jì)算出美極梅奇酵母菌菌懸液的濃度,并用無(wú)菌的生理鹽水調(diào)整至所需濃度,冰箱保存待用。
1.2.2 生物活性涂膜保鮮劑的制備[10-11]
稱取10g 羧甲基纖維素(CMC),放入1 000 mL 無(wú)菌水中室溫下浸泡8 h,然后攪拌溶解,再加入美極梅奇酵母1×108CFU/mL 菌懸液,攪拌均勻成生物涂膜保鮮劑。
所配制成的生物涂膜保鮮劑含1%CMC,20%美極梅奇酵母1×108CFU/mL 菌懸液。
1.2.3 羧甲基纖維素對(duì)美極梅奇酵母的生長(zhǎng)的影響
配制含1%CMC 的PDA 液體培養(yǎng)基,115 ℃滅菌20 min,以PDA 液體培養(yǎng)基作為對(duì)照,美極梅奇酵母的起始濃度為1×105CFU/mL,28 ℃,140 r/min 振蕩培養(yǎng),在12、24、36 h 采用血球計(jì)數(shù)板法測(cè)量美極梅奇酵母的數(shù)量。每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù),試驗(yàn)重復(fù)2 次。
1.2.4 涂膜處理
本試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)組處理;①1%CMC 涂膜保鮮劑處理;②生物活性涂膜保鮮劑處理;③清水處理作為對(duì)照(CK)。冬棗浸泡在相應(yīng)的涂膜劑中,保持1 min,自然晾干,鮮棗表面形成一層透明光亮的保護(hù)膜。處理完畢后封入聚乙烯保鮮袋中于(0±2)℃,相對(duì)濕度85 %~90%冷庫(kù)貯藏。每個(gè)處理400 個(gè)果實(shí),每隔10 d測(cè)定相應(yīng)的指標(biāo),每個(gè)指標(biāo)重復(fù)測(cè)量3 次,求平均值,以觀察冬棗貯藏過(guò)程中各指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化情況。
腐爛指數(shù)參照Fallik[12]等的方法,并略作改動(dòng)將果實(shí)腐爛程度分為5 個(gè)等級(jí),0 級(jí):無(wú)腐爛;一級(jí):果實(shí)出現(xiàn)1~3 個(gè)小爛斑;二級(jí):果實(shí)腐爛面積在1/4~1/2 之間;三級(jí):果實(shí)腐爛面積在1/2~3/4 之間;四級(jí):果實(shí)腐爛面積>3/4。然后按下面的公式計(jì)算腐爛指數(shù):
腐爛指數(shù)=∑(級(jí)數(shù)×對(duì)應(yīng)果實(shí)腐爛數(shù)量)/該組果實(shí)總數(shù);失重率采用稱重法測(cè)定;果肉硬度采用硬度計(jì)測(cè)定;可溶性固形物含量采用手持折光儀測(cè)定;可滴定酸含量用酸堿滴定法測(cè)定;呼吸強(qiáng)度采用便攜式紅外線分析器測(cè)定;維生素C 含量的測(cè)定用2,6-二氯靛酚滴定法測(cè)定。采用SPSS13.0 版國(guó)際通用軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算最小顯著差異(LSD)比較差異顯著性(α=0.05)。
CMC 對(duì)美極梅奇酵母菌的生長(zhǎng)的影響,見表1。
表1 CMC 對(duì)美極梅奇酵母菌的生長(zhǎng)的影響Table 1 Effects of CMC on Metschnikowia pulcherrima growth
拮抗酵母菌在涂膜劑中的生長(zhǎng)情況直接影響其抑制病原菌的能力,通過(guò)在不同時(shí)間測(cè)定美極梅奇酵母菌在培養(yǎng)基中的數(shù)量,研究CMC 是否對(duì)其的生長(zhǎng)有抑制作用。從表1 可知,在不同的測(cè)定時(shí)間,羧甲基纖維素對(duì)美極梅奇酵母菌的生長(zhǎng)沒有顯著影響,處理組與對(duì)照組之間酵母菌生長(zhǎng)情況差異不顯著(p>0.05),這表明1%CMC 對(duì)美極梅奇酵母菌的生長(zhǎng)繁殖沒有顯著影響。
不同涂膜處理對(duì)冬棗腐爛指數(shù)的影響,見圖1。
圖1 不同涂膜處理對(duì)冬棗腐爛指數(shù)的影響Fig.1 Effect of different treatment on the decay index of Winter Jujubes
果實(shí)的腐爛率是判斷貯藏效果最直觀的感官性狀,腐爛指數(shù)越大,表明果實(shí)腐爛率越高,果實(shí)腐爛越嚴(yán)重。由圖1 可知,冬棗在涂膜保鮮貯藏期間腐爛指數(shù)逐漸增加,且對(duì)照組腐爛指數(shù)增加幅度大,速度快,貯藏60 d 后對(duì)照組的腐爛指數(shù)已經(jīng)達(dá)到1.62,冬棗失去商品價(jià)值,而生物涂膜處理組的腐爛指數(shù)僅為1.05,其腐爛指數(shù)比對(duì)照組的低0.57。統(tǒng)計(jì)分析表明,貯藏60 d 時(shí),處理組與對(duì)照組之間及處理組之間腐爛指數(shù)呈顯著性差異(P<0.05),結(jié)果表明,CMC 和美極梅奇酵母菌涂膜處理的有機(jī)結(jié)合表現(xiàn)出較好的保鮮效果,尤其具有明顯的防腐、防霉作用,這是因?yàn)樯锿磕けur劑在冬棗表面形成的薄膜不僅能阻止(或減少)水分、氣體(O2、CO2)或溶質(zhì)的遷移,還可以發(fā)揮拮抗酵母菌的抑制冬棗表面病原真菌的作用,對(duì)冬棗起到保護(hù)作用,從而抑制了冬棗貯藏過(guò)程中的失水、軟化和霉?fàn)€,延長(zhǎng)了冬棗貯藏保鮮期。
水分是影響果實(shí)新鮮度、脆度和口感的重要成分,與果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)密切相關(guān)。但果實(shí)采后水分容易蒸發(fā),果實(shí)大量失水,降低了果實(shí)的品質(zhì)。果實(shí)失重率可以反映果實(shí)的商品價(jià)值。失重率越大,表示果實(shí)的水分和營(yíng)養(yǎng)成分流失越大,即保鮮的效果越差。
冬棗皮薄多汁,在貯藏期間,極易發(fā)生失水皺皮[3],另外由于呼吸作用和新陳代謝的消耗,造成棗果失重,影響感官品質(zhì)和貯藏效果。因此抑制冬棗失重對(duì)冬棗貯藏保鮮具有重要的意義。不同涂膜處理對(duì)冬棗失水率的影響,見圖2。
圖2 不同涂膜處理對(duì)冬棗失水率的影響Fig.2 Effect of different treatments on the weightless rates of Winter Jujubes
如圖2 所示,冬棗的失重率在貯藏前期增加緩慢,但在貯藏后期,對(duì)照處理組與各涂膜處理組的冬棗失重率都呈快速增加的趨勢(shì),且對(duì)照組的失重率與涂膜保鮮劑處理組差異顯著(P<0.05)。原因?yàn)榻?jīng)保鮮劑處理的冬棗表面的薄膜可以抑制水分的散發(fā)和棗果的呼吸作用,降低了失水量和新陳代謝的消耗量,從而降低了失重率。結(jié)果表明:生物涂膜處理的冬棗光亮飽滿,失重率較小,貯藏第60 天時(shí),其失重率為22.60%,保鮮效果最佳。
The final QF as defined by the lines above is 0.9908 for the negative branch and 0.9773 for the positive one.
果實(shí)的硬度是指果肉抗壓力強(qiáng)弱程度,果肉抗壓力愈強(qiáng),果實(shí)的硬度就愈大。果實(shí)硬度的大小可以反應(yīng)貯藏過(guò)程中果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣,衡量冬棗貯藏質(zhì)量的重要指標(biāo)。不同涂膜處理對(duì)冬棗硬度的影響,見圖3。
圖3 不同涂膜處理對(duì)冬棗硬度的影響Fig.3 Effect of different treatments on the firmness of Winter Jujubes
由圖3 可知,冬棗硬度隨著貯藏期的延長(zhǎng)而降低,這種變化趨勢(shì)在不同的處理中基本一致。引起這一變化的原因主要是:在貯藏過(guò)程中,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),冬棗果實(shí)中原果膠被酶分解,原果膠與纖維素的結(jié)合能力降低,在果實(shí)細(xì)胞間的黏接作用下降,從而影響果實(shí)組織的強(qiáng)度和密度。原果膠被酶分解,形成可溶性果膠,其酯化度和聚合度都變小,使冬棗組織松弛,果實(shí)變軟,其硬度相應(yīng)降低。貯藏60 d 時(shí),對(duì)照組的冬棗的硬度從貯藏前的14.12 kg/cm2下降到4.96 kg/cm2,下降了9.16 kg/cm2。涂膜處理的冬棗硬度在貯藏期呈緩慢下降趨勢(shì)。生物涂膜處理的冬棗硬度下降幅度最小,貯藏60 d 時(shí)其硬度為7.45 kg/cm2,與貯藏前比下降了5.78 kg/cm2。統(tǒng)計(jì)分析表明,生物涂膜處理與對(duì)照之間冬棗硬度呈顯著性差異(P<0.05)。結(jié)果表明,生物涂膜處理可以確保冬棗冷藏期間的硬度品質(zhì)。
棗果中可溶性固形物主要是可溶性糖,其含量高低可作為評(píng)價(jià)果實(shí)質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。不同涂膜處理對(duì)冬棗可溶性固形物含量的影響,見圖4。
圖4 不同涂膜處理對(duì)冬棗可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effect of different treatments on t the soluble solid contents of Winter Jujubes
由圖4 可知,在整個(gè)貯藏過(guò)程中,冬棗的可溶性固形物含量沒有明顯的變化,保持在21.93%左右,從貯藏期開始先上升,20 d~40 d 之間變化幅度很小,40 d后,呈下降趨勢(shì)。可能是由于剛采摘的棗果還未完全成熟,在后熟過(guò)程中,淀粉等大分子物質(zhì)分解成了可溶性的小分子物質(zhì)等,代謝總量小于降解總量,使得可溶性固形物的含量有所升高。隨著冬棗貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),其降解總量開始小于代謝總量,導(dǎo)致可溶性固形物含量又開始下降。涂膜處理的冬棗在貯藏末期保持較高的可溶性固形物的含量,特別是生物涂膜處理組的冬棗可溶性固形物的變化最為平緩,貯藏60 d 可溶性固形物的含量高達(dá)22.12 %,而對(duì)照組僅為15.22%??赡苡捎谏锿磕┰诙瑮椀谋砻嫘纬赡?,一方面對(duì)氧氣等物質(zhì)的進(jìn)出以及微生物的侵入有一定的阻礙作用,另一方面,美極梅奇酵母菌抑制了霉菌的生長(zhǎng),從而減少了某些微生物對(duì)糖類等可溶性固形物的消耗。統(tǒng)計(jì)分析表明,貯藏60 d 時(shí),涂膜處理和對(duì)照的可溶性固形物含量呈顯著性差異(P<0.05),處理組之間差異不顯著(P>0.05)。說(shuō)明涂膜處理可有效延緩冬棗可溶性固形物的降解,提高冬棗的貯藏品質(zhì)。
可滴定酸含量對(duì)水果的風(fēng)味有很重要的影響,是衡量果實(shí)貯藏質(zhì)量,鑒別果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。未成熟棗果中含酸量高,隨著果實(shí)的成熟,含酸量逐漸下降。不同涂膜處理對(duì)冬棗可滴定酸含量的影響,見圖5。
圖5 不同涂膜處理對(duì)冬棗可滴定酸含量的影響Fig.5 Effect of different treatments on the titrable acidity contents of Winter Jujubes
由圖5 可知,在貯藏初期各組的可滴定酸含量呈上升趨勢(shì),可能由于采收早,棗果實(shí)成熟度較低,其有機(jī)酸含量較高的原因。而貯藏20d 后,各處理的可滴定酸含量呈下降趨勢(shì),可能因?yàn)闂椀挠袡C(jī)酸一部分用作呼吸底物被消耗,另一部分在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化為糖分,但1%CMC 涂膜處理及生物涂膜處理組的冬棗果實(shí)在貯藏后期出現(xiàn)酸含量升高趨勢(shì),其原因是由于該處理形成的膜較厚,使果實(shí)處于無(wú)氧呼吸而產(chǎn)生乳酸,導(dǎo)致酸含量出現(xiàn)二次上升現(xiàn)象。
VC是衡量果實(shí)品質(zhì)高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)。果實(shí)采后貯藏過(guò)程中VC含量隨著貯藏期的延長(zhǎng)而不斷下降,主要是因?yàn)閂C在中性和堿性條件下很容易被氧化。VC含量降低到一定程度時(shí),自由基會(huì)積累,會(huì)對(duì)細(xì)胞組織產(chǎn)生損害而加快衰老速度。而冬棗的VC含量很高,如何防止其在貯藏期間VC的降解,使果實(shí)能夠保持較高的VC含量格外重要。不同涂膜處理對(duì)冬棗VC含量的影響,見圖6。
圖6 不同涂膜處理對(duì)冬棗VC含量的影響Fig.6 Effect of different treatments on the VCcontents of Winter Jujubes
由圖6 可知,在貯藏初期VC含量均有所增加,然后又逐漸下降。在貯藏20 d 時(shí)出現(xiàn)高峰期,表明這個(gè)時(shí)間冬棗達(dá)到成熟期,VC的含量達(dá)到最大。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),涂膜組和對(duì)照組的VC含量均明顯減少,但涂膜處理組的冬棗VC含量降低的速率均小于對(duì)照組。統(tǒng)計(jì)分析表明,60 d 時(shí),處理組和對(duì)照組的VC含量呈顯著性差異(P<0.05),其中,生物涂膜處理的冬棗VC含量變化平緩,貯藏到60 d 時(shí),果實(shí)VC含量達(dá)218.17mg/100g。而對(duì)照組的VC含量為156.36mg/100g,VC已大部分損失掉。結(jié)果表明,涂膜處理可以有效延緩冬棗VC的降解。
呼吸強(qiáng)度是衡量呼吸作用強(qiáng)弱和組織新陳代謝快慢的一個(gè)重要指標(biāo),可以作為判斷產(chǎn)品貯藏潛力的依據(jù),呼吸強(qiáng)度越大,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗得越快,貯藏壽命就越短。對(duì)于棗果究竟是屬于呼吸躍變型果實(shí)還是非呼吸躍變型果實(shí),一直以來(lái)都是研究者們爭(zhēng)論的熱點(diǎn),目前較一致的看法是棗果屬于非呼吸躍變型果實(shí)。不同涂膜處理對(duì)冬棗呼吸強(qiáng)度的影響,見圖7。
如圖7 所示,冬棗在采后貯藏中未檢測(cè)到明顯的呼吸高峰,支持了棗果屬于非呼吸躍變型果實(shí)的觀點(diǎn),隨著貯藏時(shí)間的延遲,冬棗呼吸強(qiáng)度呈上升趨勢(shì),涂膜處理的冬棗呼吸強(qiáng)度低于對(duì)照,主要是由于CMC在冬棗的表面形成一層比較均勻的膜,使冬棗處在一個(gè)微環(huán)境中,限制了O2的進(jìn)入和提高了冬棗周圍的CO2含量,從而有效的抑制了冬棗的呼吸強(qiáng)度。統(tǒng)計(jì)分析表明,生物涂膜組與對(duì)照組之間果實(shí)呼吸強(qiáng)度呈顯著性差異(P<0.05),結(jié)果表明,涂膜能夠有效的抑制冬棗呼吸強(qiáng)度,延緩冬棗的成熟與衰老,貯藏60 d 時(shí),生物涂膜處理組的冬棗呼吸強(qiáng)度最低為1.40 mg/kg·h,抑制效果最佳。
圖7 不同涂膜處理對(duì)冬棗呼吸強(qiáng)度的影響Fig.7 Effect of different treatments on the respiration intensity of Winter Jujubes
羧甲基纖維素(CMC)在果皮表面形成的一層薄膜,降低棗果呼吸強(qiáng)度和蒸騰作用,減少了水分的散失。同時(shí)可延緩冬棗果肉硬度下降及VC的降解,延長(zhǎng)冬棗的貯藏期。但單一使用纖維素作為成膜物質(zhì),其防腐效果較弱,如果與其它抑菌物質(zhì)復(fù)配成復(fù)合膜,這種情況則會(huì)得到改善。用于果蔬產(chǎn)后病害生物防治中拮抗酵母菌,因其能有效地利用貧乏營(yíng)養(yǎng)快速增殖,干燥情況下可在果蔬表面定殖并存活相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,能耐受低溫等不良環(huán)境而備受人們的關(guān)注,拮抗酵母菌的防治果蔬腐生性病原菌引起的產(chǎn)后病害的效果在水果保鮮上已得到證實(shí)[5-6]。以CMC 為載體,美極梅奇酵母菌與病原菌爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)空間,從而抑制有害菌的生長(zhǎng),協(xié)同增強(qiáng)了涂膜對(duì)冬棗的保鮮作用。
本試驗(yàn)表明,將美極梅奇酵母菌包埋于CMC 膜中,將涂膜保鮮和生物保鮮有機(jī)地結(jié)合在一起,可有效降低冬棗失重率和腐爛率,減緩冬棗的硬度、可滴定酸含量、可溶性物含量及VC含量變化,抑制冬棗呼吸強(qiáng)度的增大。因此,該生物涂膜劑對(duì)冬棗有很好的保鮮效果。
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