馬蓉,徐方旭,馮敘橋,2,程蕾
1(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧 沈陽,110866)2(渤海大學(xué)食品科學(xué)研究院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧錦州,121013)
水果蔬菜是人們在日常飲食中獲得維生素、礦物質(zhì)和有機(jī)酸的重要來源。果蔬具有水分含量大,不易貯藏的特點(diǎn)。每年我國因貯藏條件不當(dāng)、技術(shù)落后等特點(diǎn)造成較高的損失,運(yùn)用一定手段保持果蔬采后新鮮十分必要[1]。番茄(Solanum lycopersicum L.),又名西紅柿、洋柿子,是茄科茄屬的半直立或蔓生多年生草本植物。其果實(shí)酸甜可口,富含豐富的番茄紅素以及 Vc,具有很高的營養(yǎng)價(jià)值,深受消費(fèi)者的喜愛[2]。番茄水分含量大、果皮薄軟,不宜貯藏,果實(shí)的后熟與衰老受乙烯催熟作用調(diào)控。乙烯的催熟作用是導(dǎo)致番茄果實(shí)成熟與衰老的最主要原因,抑制乙烯效應(yīng)的發(fā)揮就能很好地抑制果實(shí)因后熟而造成的腐爛變質(zhì),進(jìn)而減少經(jīng)濟(jì)損失[3]。
1-MCP(1-methylcyclopropene)作為一種新型的乙烯效應(yīng)抑制劑,能有效地抑制呼吸躍變型果實(shí)的呼吸作用等乙烯效應(yīng),從而減緩與果實(shí)后熟相關(guān)的一系列生理生化反應(yīng),使果實(shí)貯藏時(shí)間和貨架期大大延長[4]。番茄屬于典型的呼吸躍變型果實(shí),是研究乙烯效應(yīng)抑制劑效果的理想材料。Sisler等[5]研究發(fā)現(xiàn),1-MCP的8種結(jié)構(gòu)相似物均有抑制果蔬后熟的作用,但處理效果有一定的差異。付琳等[6]研究了1-MCP的兩種結(jié)構(gòu)相似物對番茄采后常溫貯藏的影響,發(fā)現(xiàn) 1-OCP(1-octylcyclopropene,1-辛基環(huán)丙烯)和 1-PentCP(1-pentylcclopropene,1-戊基環(huán)丙烯)同樣起到了抑制番茄果實(shí)后熟的作用。程蕾等[7]比較了1-PentCP與1-MCP處理對番茄采后常溫貯藏品質(zhì)的影響,結(jié)果也表明,1-PentCP能夠有效地延緩番茄果實(shí)采后常溫貯藏過程中的衰老。付琳[6]與程蕾[7]的研究均表明1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物能有效保持番茄在常溫(20℃)貯藏的條件下的貯藏品質(zhì),而在傳統(tǒng)的低溫貯藏條件下,1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物處理對番茄果蔬品質(zhì)的影響是否因?yàn)榈蜏刭A藏有更好的效果,還有待進(jìn)一步的研究。在低溫條件下貯藏果蔬,乙烯效應(yīng)作用緩慢、呼吸速率低,本身有利于保持果蔬的采后品質(zhì),若與乙烯抑制劑結(jié)合處理,有可能達(dá)到更好的貯藏效果。馮敘橋等[8]研究了1-OCP處理在低溫貯藏下對芒果品質(zhì)的影響,結(jié)果顯示1-OCP能比在常溫下更好地保持芒果的貯藏品質(zhì)。為了研究1-OCP處理對番茄低溫貯藏保鮮效果的影響,本文使用了Sisler等[5]報(bào)道的8種1-MCP結(jié)構(gòu)類似物中與1-MCP分子大小差異最大的結(jié)構(gòu)類似物1-OCP作為乙烯效應(yīng)抑制劑,并以1-MCP處理作為參照,探討了1-OCP處理對青熟期番茄采后低溫[(3±1)℃]貯藏效果的影響。
供試青熟期番茄“粉太郎”,產(chǎn)自遼寧省沈陽市于洪區(qū)馬三家子鎮(zhèn),于2012年4月25日采收,當(dāng)日運(yùn)回沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。挑選大小、顏色、色澤一致,無機(jī)械損傷和病蟲害的果實(shí),隨機(jī)分成5組,每組56個(gè)果,置于5個(gè)體積為0.125 m3的塑料帳篷內(nèi)進(jìn)行下面的處理。
1.2.1 1-MCP處理
量取一定體積的1-MCP乙醚溶液滴于培養(yǎng)皿中,迅速置于3個(gè)塑料帳內(nèi)并密封,使其濃度為0.8 μL/L。在室溫下處理20 h。處理完成后,進(jìn)行分裝,之后先在8~10℃條件下預(yù)冷1 h,然后轉(zhuǎn)入(3±1)℃的低溫培養(yǎng)箱中貯藏。
1.2.2 1-OCP處理
分別量取一定體積的1-OCP乙醚溶液滴于培養(yǎng)皿中并迅速置于塑料帳內(nèi),使其濃度為0.4、0.8、1.2 μL/L,密封帳子,在室溫下處理20 h。處理完成后,進(jìn)行分裝,之后先在8~10℃條件下預(yù)冷1 h,然后轉(zhuǎn)入3±1℃的低溫培養(yǎng)箱中貯藏。
1.2.3 對照組
果實(shí)不經(jīng)過藥品熏蒸,直接放入塑料帳子內(nèi),在室溫的條件下存放20 h,處理完成后,進(jìn)行分裝,之后先在8~10℃條件下預(yù)冷1 h,然后轉(zhuǎn)入(3±1)℃的低溫培養(yǎng)箱中貯藏。
硬度采用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測定,測定時(shí)每組隨機(jī)抽取3個(gè)果實(shí),每個(gè)果實(shí)在經(jīng)線和緯線上分別取2個(gè)點(diǎn),測定之后取平均值;番茄可溶性固形物的含量用手持式折光儀進(jìn)行測定;可溶性糖采用蒽酮比色法[9];Vc 含量的測定,采用 2,6-二氯靛酚法[9];單寧含量的測定采用高錳酸鉀滴定法[9]。SOD酶活性的測定采用NBT還原法[10];MDA含量的測定按照陳建勛的方法進(jìn)行[10]。
果實(shí)的硬度是果蔬的重要屬性之一,它是判斷果蔬貯藏效果的重要指標(biāo)[11]。由圖1可以看出,隨著番茄貯藏時(shí)間延長,各組果實(shí)硬度均呈下降的趨勢,其中對照組番茄果實(shí)的硬度下降得的最為明顯,經(jīng)過0.8 μL/L 1-MCP處理的果實(shí)硬度下降速度最慢,而濃度為1.2 μL/L的1-OCP處理的果實(shí)硬度下降速度也比較緩慢。在貯藏第16天時(shí),對照組的果實(shí)硬度為11.69 kg/cm2,此后下降迅速,到貯藏第28天時(shí),硬度降至5.39 kg/cm2。0.8 μL/L 1-MCP和1.2 μL/L的1-OCP對于維持果實(shí)硬度的效果較好,在貯藏后期雖然有加快的趨勢,但仍比其他組果實(shí)硬度高,在貯藏第28d時(shí),硬度分別為10.4 kg/cm2和9.35 kg/cm2,與對照組差異顯著(P<0.05)。
圖1 1-MCP和1-OCP處理對番茄果實(shí)硬度的影響Fig.1 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on firmness of tomato fruit
可溶性固形物是果實(shí)中糖分、有機(jī)酸、果膠等物質(zhì)變化的綜合表現(xiàn)[12]。果蔬采后可溶性固形物含量的多少,是判斷果蔬后熟與風(fēng)味的重要指標(biāo)之一[13]。在貯藏初期,隨著果實(shí)后熟過程中有機(jī)物質(zhì)的積累,番茄果實(shí)中的可溶性固形物呈現(xiàn)上升的狀態(tài),到了貯藏后期,由于呼吸消耗等作用,可溶性固形物呈現(xiàn)下降的趨勢,但經(jīng)過處理的果實(shí)中可溶性固形物的上升和下降的速度均比照對照組緩慢,其中濃度為0.8 μL/L 1-MCP和1.2 μL/L 1-OCP處理對維持番茄果實(shí)可溶性固形物含量的效果最好。對照組果實(shí)在貯藏第16 d,其可溶性固形物含量達(dá)到了最大值3.866%,處理組果實(shí)可溶性固形物含量高峰出現(xiàn)在第20 d,此時(shí)的含量為3.876% ~3.974%。在貯藏第28 d時(shí),對照組果實(shí)的可溶性固形物含量迅速下降,此時(shí)含量為3.434%,而0.8 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)可溶性固形物含量為3.769%,1.2 μL/L 1-OCP處理組果實(shí)可溶性固形物含量為3.7%,二者均比對照下降緩慢(圖2)。
可溶性糖含量的減少是果實(shí)走向衰老的標(biāo)志之一,在貯藏時(shí),降低可溶性糖的消耗是很必要的[13]。由圖3可以看出,處理組番茄果實(shí)能夠顯著(P<0.05)抑制可溶性總糖含量的減少,其中0.8 μL/L 1-MCP和1.2 μL/L 1-OCP處理明顯推遲了可溶性總糖的消耗。青熟期番茄隨著貯藏時(shí)間的延長而趨于轉(zhuǎn)色,果實(shí)中淀粉等不溶性糖轉(zhuǎn)化為可溶性糖,可溶性總糖的含量迅速上升,后期果實(shí)的呼吸作用大量消耗果實(shí)中可溶性糖類物質(zhì),故可溶性糖含量又迅速下降。在貯藏第16天時(shí),對照組果實(shí)可溶性總糖含量最高,此時(shí)含量為9.69%,之后迅速下降,到了貯藏后期(第28天),可溶性總糖的含量為5.06%。經(jīng)過0.8 μL/L 1-MCP 和 1.2 μL/L 1-OCP 處理的番茄果實(shí)的可溶性糖含量上升速度較對照組緩慢,在貯藏第20 d可溶性糖含量最高,此時(shí)可溶性糖含量分別為8.56%和9.02%。在貯藏后期(第28d),1.2 μL/L 1-OCP處理果實(shí)中的可溶性糖含量下降速度明顯加快,但仍比對照組下降緩慢,而0.8 μL/L 1-MCP處理的番茄果實(shí)可溶性糖含量為7.08%,1.2 μL/L 1-OCP處理的番茄果實(shí)可溶性糖含量為6.13%,二者均抑制了可溶性總糖的下降。
圖2 1-OCP和1-MCP處理對番茄可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on soluble solids content of tomato fruit
圖3 1-OCP和1-MCP處理對番茄可溶性糖含量的影響Fig.3 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on soluble sugar of tomato fruit
番茄中富含Vc,其含量也是影響番茄貯藏品質(zhì)的重要因素[14]。番茄中Vc含量的測定結(jié)果(圖4)表明,對照組和處理組果實(shí)中Vc含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這可能由于在貯藏初期,后熟作用使果實(shí)中Vc的合成繼續(xù)進(jìn)行,此時(shí)Vc的含量上升,而隨著貯藏時(shí)間的延長,呼吸作用增強(qiáng),使得合成Vc所需的底物不足,造成Vc含量的下降[15]。1-OCP同樣具有延緩番茄果實(shí)中Vc含量下降的作用。從貯藏第12天開始,各組果實(shí)中Vc含量上升速度加快。對照組在貯藏第16天出現(xiàn)Vc含量高峰,此時(shí)Vc的含量為 21.6 mg/100 g。0.8 μL/L 1-MCP 和1.2 μL/L 1-OCP處理均顯著(P<0.05)推遲了Vc含量高峰的出現(xiàn)時(shí)間,Vc的含量分別為24.38 mg/100 g和23.91 mg/100 g。在貯藏第28天時(shí),對照組果實(shí)中Vc含量迅速下降,而處理組的果實(shí)Vc含量下降速度較緩慢,對照組的果實(shí)此時(shí)Vc含量下降到了11.28 mg/100 g,而用1-MCP處理的果實(shí)Vc含量保持的最好,為21.70 mg/100 g。1-OCP處理具有類似的效果,其中以濃度1.2 μL/L的1-OCP處理效果較好,在第28天時(shí),果實(shí)的Vc含量為18.8 mg/100 g。
圖4 1-OCP和1-MCP處理對番茄Vc含量的影響Fig.4 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on Vc content of tomato fruit
番茄中的可溶性單寧是其口感澀味的主要來源,也是體現(xiàn)番茄成熟度的重要指標(biāo)[16]。由圖5可以看出,無論是對照組還是處理組的果實(shí),可溶性單寧的含量均隨著貯藏時(shí)間的延長而減少。與對照組的果實(shí)相比,經(jīng)過處理的果實(shí)可溶性單寧含量下降速度較慢,其中以0.8 μL/L 1-MCP 和1.2 μL/L 1-OCP 處理效果最佳。在貯藏第28天時(shí),對照組的單寧含量為0.016%,而0.8 μL/L 1-MCP處理的果實(shí)單寧含量為0.025 4%,1.2 μL/L 1-OCP處理的果實(shí)單寧含量為0.022 5%,2種處理均顯著地(P<0.05)抑制了單寧含量的下降,即延緩了后熟。
SOD可以清除果實(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的自由基,保護(hù)組織和細(xì)胞不受損傷[17]。SOD活性的大小也可以反應(yīng)果蔬貯藏品質(zhì)的好壞。從圖6可以看出,番茄果實(shí)在采后低溫貯藏過程中,其SOD的活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。1.2 μL/L 1-OCP 和0.8 μL/L 1-MCP處理的番茄果實(shí)均能推遲SOD峰值、延緩SOD活性的下降。在貯藏開始前16天,對照組果實(shí)中SOD活性上升速度快且含量高,而處理組果實(shí)上升速度慢且含量低,而后處理組果實(shí)SOD活性上升速度有所提高,在第16天時(shí),對照組果實(shí)中SOD活性達(dá)到峰值為48.54 U/g,此后其活性迅速下降,低于處理組。在貯藏第 20 天時(shí),0.8 μL/L 1-MCP 和 1.2 μL/L 1-OCP處理組果實(shí)中SOD活性達(dá)到高峰,其中0.8 μL/L 1-MCP處理組果實(shí)SOD活性為54.9 U/g,1.2 μL/L 1-OCP果實(shí)SOD活性為51.6 U/g。在貯藏第28天時(shí),對照組果實(shí)SOD活性下降到18.34 U/g,而0.8 μL/L 1-MCP 和1.2 μL/L 1-OCP 果實(shí) SOD 活性為46.9 U/g和39.1 U/g,與對照組相比差異顯著(P<0.05)。
圖5 1-OCP和1-MCP處理對番茄可溶性單寧含量的影響Fig.5 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on tannin content of tomato fruit
圖6 1-OCP和1-MCP處理對番茄SOD活性的影響Fig.6 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on SOD activity of tomato fruit
MDA是細(xì)胞內(nèi)部膜脂過氧化作用的產(chǎn)物,MDA累積不但破壞細(xì)胞功能,還能對細(xì)胞產(chǎn)生一定毒害作用,在貯藏過程中,抑制MDA含量的增加是很有必要的[17]。通過圖7可以看出,對照組和處理組番茄果實(shí)中MDA含量均隨著貯藏時(shí)間的延長而呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。對照組果實(shí)中的MDA始終處在較高的水平且上升速度較快,0.8 μL/L 1-MCP和1.2 μL/L 1-OCP處理組的果實(shí)中的MDA的含量上升較為緩慢。對照組果實(shí)MDA含量高峰出現(xiàn)在貯藏第20 d,此時(shí)MDA含量為155.6 nmol/g FW,處理組果實(shí)MDA含量高峰均出現(xiàn)在貯藏第24 d,此時(shí)MDA含量為123.2~142.5 nmol/g FW。0.8 μL/L 1-MCP和1.2 μL/L 1-OCP處理的番茄果實(shí)含量最低,分別為123.2 nmol/g FW和133.9 nmol/g FW。在貯藏后期第28天時(shí),對照組果實(shí)MDA含量為135.3 nmol/g FW,0.8 μL/L 1-MCP 和 1.2 μL/L 1-OCP 處理的番茄果實(shí)MDA含量為111.1 nmol/g FW和125.8 nmol/g FW,與對照組差異顯著(P<0.05)。
圖7 1-OCP和1-MCP處理對番茄MDA含量的影響Fig.7 Effect of treatment with 1-MCP or 1-OCP on MDA content of tomato fruit
1-MCP是乙烯作用抑制劑,能夠有效抑制與果蔬后熟相關(guān)的生理生化反應(yīng)。目前,國內(nèi)外應(yīng)用1-MCP在果蔬保鮮方面研究較多,例如對蘋果、鱷梨、草莓的研究[18-20]。對于 1-MCP的類似物方面研究較少,F(xiàn)eng等[21]以鱷梨和番茄為研究對象,研究了1-MCP及與其分子質(zhì)量差異較小的1-ECP、1-PCP對果蔬采后乙烯效應(yīng)的抑制作用,結(jié)果表明抑制效果與分子大小和結(jié)構(gòu)有關(guān),而本實(shí)驗(yàn)采用的與1-MCP分子質(zhì)量差異最大的1-OCP處理果實(shí),結(jié)果顯示1-OCP與1-MCP同樣可以抑制與果蔬后熟相關(guān)的生理生化反應(yīng),延緩果蔬的衰老。
本實(shí)驗(yàn)中,無論是對照組還是處理組,果實(shí)硬度隨貯藏時(shí)間的延長而減小,處理組果實(shí)硬度的下降速度比對照組慢,說明經(jīng)過處理的果實(shí)能夠很好抑制果實(shí)硬度的下降,有利于保持果實(shí)的貯藏品質(zhì),尤其以濃度為0.8 μL/L的1-MCP和1.2 μL/L的1-OCP效果最佳,但是使用濃度為0.4μL/L的1-OCP處理對于維持果實(shí)硬度下降方面效果并不理想。
果實(shí)的可溶性固形物、可溶性糖以及Vc含量均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,這可能是由于本實(shí)驗(yàn)采用的果實(shí)為青熟期番茄,雖然貯存條件是低溫[(3±1)℃],但其仍會繼續(xù)成熟,果實(shí)中各種物質(zhì)的合成仍會持續(xù),使得在貯藏初期可溶性固形物、可溶性糖以及Vc的含量上升,而到了貯藏后期,呼吸作用增強(qiáng),大量消耗果實(shí)中的有機(jī)物質(zhì),使得這3種物質(zhì)的含量下降。對照組和處理組果實(shí)的可溶性固形物、可溶性糖以及Vc含量的最高值分別出現(xiàn)在貯藏第16天和第20天,說明1-OCP與1-MCP能夠很好的抑制果實(shí)的成熟,延緩果實(shí)衰老。在貯藏第20天后,對照組果實(shí)的可溶性固形物、可溶性糖以及Vc的含量下降的速度要明顯快于處理組,這說明1-OCP與1-MCP能夠很好的抑制果實(shí)因后熟作用而造成的品質(zhì)下降。
果實(shí)中可溶性單寧的含量會隨著貯藏時(shí)間的延長而氧化或轉(zhuǎn)化成不溶性物質(zhì),進(jìn)而含量會減少[13]。這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致??扇苄詥螌幒康亩嗌伲梢耘袛喙麑?shí)的成熟度。本實(shí)驗(yàn)中對照組可溶性單寧含量下降的速度要明顯快于處理組,利用乙烯抑制劑處理果實(shí)能夠很好的延緩果實(shí)的后熟。
SOD的含量可以反應(yīng)果蔬貯藏的品質(zhì)。在貯藏前16d,處理組果實(shí)中SOD的含量比對照組低,上升速度慢,此后對照組果實(shí)中SOD含量迅速下降,而處理組下降緩慢,說明處理組果實(shí)能夠很好維持果實(shí)中SOD的含量,保持果實(shí)貯藏品質(zhì)。另外,使用濃度為0.8 μL/L 的1-MCP和1.2 μL/L 的1-OCP處理的番茄果實(shí),SOD的含量高峰照其他組推遲了4 d,這更有利于番茄果實(shí)貯藏品質(zhì)的保持。
在抑制細(xì)胞中MDA的積累方面,使用0.8 μL/L的1-MCP和3種濃度的1-OCP處理,均能推遲果實(shí)中MDA含量高峰的出現(xiàn),且在貯藏期間,處理組果實(shí)中MDA的含量以及上升速度都低于對照組,說明使用乙烯抑制劑處理,能夠有效的抑制果實(shí)品質(zhì)的下降。
1-MCP及其結(jié)構(gòu)類似物效用的發(fā)揮,與處理時(shí)間、處理濃度、處理后貯藏溫度等有關(guān)[22]。研究表明,在低溫貯藏的條件下,增加處理濃度,可以達(dá)到和常溫貯藏同樣的效果。另外,低溫貯藏果蔬可以更好的抑制果蔬呼吸作用以及乙烯的效應(yīng),更有利于降低因果蔬后熟腐爛造成的經(jīng)濟(jì)損失。若采取溫度的控制與乙烯抑制劑結(jié)合的方法,可以達(dá)到更好的保鮮效果,具有很好的開發(fā)利用前景。
在利用乙烯抑制劑處理低溫貯藏果蔬方面,應(yīng)注意控制溫度的恒定來避免冷害的發(fā)生。解靜[23]研究了1-MCP對番茄冷害的影響,結(jié)果顯示在冷藏過程中變化溫度,使用1-MCP處理會加重番茄的冷害發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)在28d的貯藏過程中,冷藏番茄果實(shí)未發(fā)生冷害變軟的跡象,這可能與冷藏溫度恒定以及在貯藏前預(yù)冷的方法有關(guān),對于在28 d后繼續(xù)貯藏番茄果實(shí)是否會發(fā)生冷害現(xiàn)象,還有待進(jìn)一步的研究。
在1-OCP處理對番茄低溫貯藏保鮮方面,1-OCP與1-MCP的保鮮效果類似,均能抑制果蔬后熟,但照1-MCP的效果還是有一定的差距。尤其是濃度為0.4 μL/L的1-OCP處理后,在貯藏第28天時(shí),貯藏效果有低于對照的趨勢。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示的1-OCP處理最佳濃度是1.2 μL/L,而對于更高的濃度的處理是否會達(dá)到同1-MCP一樣的效果以及濃度升高是否會造成果實(shí)冷害現(xiàn)象的發(fā)生還有待研究。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在低溫條件下,使用1-MCP和1-OCP處理的番茄能夠有效地抑制果實(shí)硬度的下降,降低了Vc的流失,很好地維持了可溶性總糖的含量,抑制了可溶性固形物含量的下降,在控制MDA含量方面也有很好的效果。另外,使用乙烯抑制劑處理能夠推遲果實(shí)中SOD含量高峰出現(xiàn)的時(shí)間,減緩了果實(shí)中SOD 下降的速度。[c2]
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