1-MCP結(jié)合生物保鮮劑對富士蘋果貯后 貨架品質(zhì)和生理變化的影響

張 鵬,秦 驊,李江闊,*,顏廷才,李博強(qiáng)

(1.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津),天津市農(nóng)產(chǎn)品采后 生理與貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津 300384; 2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧沈陽 110866; 3.中國科學(xué)院植物研究所資源植物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100093)

富士蘋果(MalusdomesticaBorkh. cv. Red Fuji)富含礦物質(zhì)和維生素,是人們最常食用的水果之一[1]。但采后的蘋果仍然是一個生命體,在成熟和衰老的過程中，依然會有一系列的生理活動,如果實(shí)軟化、各種營養(yǎng)物質(zhì)含量變化等[2]。由于蘋果屬于典型的呼吸躍變型果實(shí),采后品質(zhì)下降嚴(yán)重,因此需要研究出適用的保鮮方法,減緩品質(zhì)的下降。

ξ-聚賴氨酸(ξ-polylysine)是一種白色鏈球菌的代謝產(chǎn)物,具有抑菌的廣譜性、高效性及無毒副作用的特點(diǎn)[3],是一種天然的防腐劑,同時還具有熱穩(wěn)定性、水溶性好等優(yōu)點(diǎn)。因此,ξ-聚賴氨酸十分適合作為食品防腐劑。在水果保鮮方面,已有在藍(lán)莓[4]和櫻桃[5]中應(yīng)用的相關(guān)報道,ξ-聚賴氨酸能夠有效地減緩呼吸強(qiáng)度和乙烯生成速率,抑制脂氧合酶(LOX)的增長,有效地減緩VC含量的降低,減緩其腐爛率等[7]。實(shí)驗(yàn)前期進(jìn)行了500、1000、1500 mg/L ξ-聚賴氨酸三種濃度篩選,優(yōu)選出ξ-聚賴氨酸最佳處理濃度為1000 mg/L[6]。納他霉素稱游鏈霉素(Natamycin)是一種重要的多烯類抗菌素,能夠?qū)Ｒ恍缘匾种平湍妇兔咕?因此廣泛應(yīng)用于各類加工食品中[8]。近年來,納他霉素在果蔬保鮮上已有相關(guān)研究,如林本芳等[9]研究了納他霉素對西蘭花冷藏品質(zhì)的影響,周文麗等[10]研究納他霉素在葡萄中的作用效果,郭園園等[11]研究了納他霉素對青皮核桃的保鮮效果。實(shí)驗(yàn)前期開展了納他霉素在蘋果保鮮中的研究表明,1-MCP結(jié)合納他霉素能夠延緩蘋果營養(yǎng)成分的降低,維持較好的香氣成分,并且使用800 mg/L的效果最好[12]。

1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作為一種乙烯抑制保鮮劑[13],研究先后報道了1-MCP處理對番茄、李子、香蕉、藍(lán)莓、芒果等果蔬生理的影響[14-18]。盡管1-MCP在蘋果中運(yùn)用的研究已經(jīng)有很多,但1-MCP結(jié)合生物保鮮劑研究并不多見,特別是1-MCP結(jié)合不同的生物保鮮劑(ξ-聚賴氨酸、納他霉素)在蘋果保鮮中的對比研究未見報道。本研究以富士蘋果為試材,研究1-MCP處理,并結(jié)合ξ-聚賴氨酸、納他霉素噴霧處理,研究貯后貨架期富士蘋果的品質(zhì)和生理的變化,并基于電子鼻技術(shù)，探究不同處理間蘋果貯后貨架風(fēng)味物質(zhì)差異,從而確定最佳處理組合。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

富士蘋果 采自北京平谷蘋果示范園,采收當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理;1-MCP(便攜式包裝) 國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津);ξ-聚賴氨酸試劑、納他霉素試劑 浙江新銀象生物工程有限公司。

精準(zhǔn)溫控庫(-0.5±0.3) ℃ 國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津);TA.XT.Plus物性儀 英國SMS公司;PAL-1便攜式手持折光儀 日本Atago公司;916 Ti-Touch電位滴定儀 瑞士萬通中國有限公司;Check PiontⅡ便攜式殘氧儀 丹麥Dansensor公司;島津2010氣相色譜儀 美國Finnigan公司;TU-1810紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 試材處理方法 將富士蘋果每10 kg裝入襯有微孔袋的紙箱內(nèi),而后將1袋1-MCP(便攜式包裝)用蒸餾水浸濕后，立即放入微孔袋內(nèi)扎口存放(每袋1-MCP處理10 kg水果,揮發(fā)后包裝內(nèi)實(shí)際濃度為1 μL/L),以未加1-MCP作為對照(CK),將CK組、1-MCP組果實(shí)均置于(-0.5±0.3) ℃精準(zhǔn)溫控庫下貯藏10個月后取出。然后將1-MCP處理果實(shí)進(jìn)行生物保鮮劑處理,將1000 mg/L的ξ-聚賴氨酸水溶液用噴霧器均勻地噴灑到經(jīng)1-MCP處理的果實(shí)表面,自然晾干,記作1-MCP+ξ-PL;將800 mg/L的納他霉素水溶液用噴霧器均勻地噴灑到經(jīng)1-MCP處理的果實(shí)表面,自然晾干,記作1-MCP+NATA。

以上處理蘋果做常溫(28±1) ℃ 裸果貨架實(shí)驗(yàn),每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.2.2 測定指標(biāo)與方法

1.2.2.1 可溶性固形物(total soluble solids,TSS) 采用折光儀測定。

1.2.2.2 可滴定酸(titratable acid,TA)含量 使用電位滴定儀法[19]。

1.2.2.3 果實(shí)硬度 采用英國產(chǎn)TA.XT.PLus物性測定儀測定,果實(shí)在胴部帶皮測定,每個處理重復(fù)12次,取其平均值。測試參數(shù)為深度10 mm,P/2探頭(Φ=2 mm),測試速度為2 mm/s。

1.2.2.4 呼吸強(qiáng)度 采用靜置法測定;將4個果實(shí)置于密封保鮮盒內(nèi),密閉3 h后測定頂空CO2含量,每個處理重復(fù)3次。

1.2.2.5 乙烯生成速率 采用氣相色譜法測定[20]。島津2010氣相色譜儀程序升溫法測定,FID檢測器,檢測器溫度160 ℃,DB-5毛細(xì)管柱,程序升溫為46 ℃保留0.5 min,以1.50 ℃/min升至60 ℃,再以30 ℃/min升至120 ℃,進(jìn)樣口溫度150 ℃,載氣為N2,流速14 mL/min,采用面積外標(biāo)法計算,乙烯標(biāo)樣的體積分?jǐn)?shù)為50 μg·mL-1。

1.2.2.6 多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性 采用兒茶酚比色法測定[21]。1 g樣品于預(yù)冷的研缽中,加入適量0.05 moL/LpH7.8的磷酸緩沖液(總用量20 mL),冰浴研磨成勻漿,4 ℃ 10000 r/min離心10 min,上清液即為酶提取液。取3.9 mL 0.05 moL/L pH7.8的磷酸緩沖液,然后加入1 mL 0.1 moL/L兒茶酚和1.0 mL酶提取液,37 ℃水浴保溫10 min,迅速放入冰浴中立即加入2 mL 20%的三氯乙酸終止反應(yīng),在420 nm下測定吸光度值,以磷酸緩沖液代替酶液為對照調(diào)零。

1.2.2.7 過氧化氫酶(catalase,CAT) 采用紫外吸收法測定[22]。取3 g果肉,加入10 mL預(yù)冷的pH7.5 0.05 mol/L的磷酸緩沖液(內(nèi)含5 mmol/L二硫蘇糖醇和2% PVP)，在冰浴中研磨成勻漿,12000×g 4 ℃下離心20 min,收集上清液立即用于CAT 酶活測定。CAT反應(yīng)體系包括粗酶液200 μL和3 mL 20 mmol/L H2O2,在240 nm處測定2 min內(nèi)的樣品吸光度。

1.2.2.8 脂氧合酶(lipoxygenase,LOX) 參考徐昌杰[23]的方法測定。底物為10 mmol/L的亞油酸鈉,取蘋果2 g,冰浴研磨,加入0.05 mol/L磷酸緩沖液(pH7.0),并使最終體積為20 mL,于4 ℃下15000 r/min離心30 min,上清液為LOX的提取液。加入亞油酸鈉25 μL,pH7.0磷酸緩沖液2.775 mL,30 ℃溫育,加200 μL酶液后20 s開始計時,記錄 234 nm 處測定1 min內(nèi)吸光度,重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件制圖,采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,差異顯著性采用鄧肯氏新復(fù)極差法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對富士蘋果貯后貨架TSS含量的影響

由圖1可知,不同處理富士蘋果TSS含量在整個貨架期間整體呈現(xiàn)下降趨勢,對照組TSS含量均顯著低于其他處理(p<0.05)。貨架10 d時,1-MCP+ξ-PL處理的TSS含量最高,其次為1-MCP+NATA組,二者均顯著高于1-MCP處理組(p<0.05)。貨架15 d時,1-MCP+ξ-PL處理的TSS含量最高,顯著高于1-MCP+NATA組(p<0.05),在整個貨架期間TSS含量下降可能是由于在貨架期間TSS充當(dāng)了蘋果生理活動的能量物質(zhì)被消耗[24],也可能是果實(shí)品質(zhì)的下降所導(dǎo)致。以上分析表明,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理在延緩貨架后期TSS含量的降低方面,優(yōu)于單獨(dú)使用1-MCP處理,起到了增效的作用。其中,1-MCP結(jié)合ξ-聚賴氨酸的效果最好,其次為1-MCP結(jié)合納他霉素處理。

圖1 不同處理對富士蘋果TSS含量的影響Fig.1 Effects of different treatments on TSS content in Fuji apple注:不同小寫字母表示4組處理間差異顯著

2.2 對富士蘋果貯后貨架TA含量的影響

可滴定酸是影響果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的重要因素,對于蘋果果實(shí)來說,保持較好的酸度,是衡量蘋果價值的重要指標(biāo)。由圖2可知,在整個貨架期間,對照組TA含量顯著低于其他處理組(p<0.05)。貨架5 d時，1-MCP處理組、1-MCP+ξ-PL處理組TA含量顯著高于對照組(p<0.05),1-MCP+NATA處理組最高(p<0.05)。貨架10 d時,1-MCP+ξ-PL處理的TA含量最高,其次為1-MCP+NATA、1-MCP、CK,且均達(dá)顯著性差異(p<0.05)。貨架15 d時,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理組TA含量均高于單獨(dú)使用1-MCP處理組,且差異顯著(p<0.05),而1-MCP+ξ-PL處理的蘋果TA含量也顯著大于1-MCP+NATA處理組(p<0.05)。因此,使用1-MCP處理、1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理后,能夠有效地減緩TA含量的降低,保持較好的口感。從整個貨架時間來看，1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理延緩TA含量降低方面作用效果優(yōu)于單獨(dú)使用1-MCP處理,其中1-MCP+ξ-PL 效果最好。

圖2 不同處理對富士蘋果TA含量的影響Fig.2 Effects of different treatments on TA content of Fuji apple

2.3 對富士蘋果貯后貨架果實(shí)硬度的影響

從圖3可以看出,在貨架期間,各個處理的果實(shí)硬度均呈下降趨勢,其中對照組果實(shí)硬度下降最為迅速。貨架5 d時,1-MCP+ξ-PL、1-MCP+NATA、1-MCP處理組的果實(shí)硬度分別為28.87、25.15、23.21 kg·cm-2,1-MCP+ξ-PL顯著高于其他處理(p<0.05)。貨架10 d時,1-MCP+ξ-PL處理果實(shí)硬度仍然最高,其次為1-MCP+NATA、1-MCP、CK,且均達(dá)顯著性差異(p<0.05)。貨架期間果實(shí)的軟化主要與細(xì)胞壁物質(zhì)和細(xì)胞膜的降解有關(guān)[25],在衰老的過程中,活氧量不斷提高,破壞了膜的穩(wěn)定性[26]。通過以上分析表明,1-MCP結(jié)合不同的生物保鮮劑處理后,能夠有效地延緩果實(shí)硬度的下降,其中1-MCP+ξ-PL效果最好。

圖3 不同處理對富士蘋果硬度的影響Fig.3 Effects of different treatments on the firmness of Fuji apple

2.4 對富士蘋果貯后貨架呼吸強(qiáng)度的影響

蘋果采后仍然是一個生命體,會進(jìn)行各種生理活動,另外,蘋果是典型的呼吸躍變型果實(shí)[27],呼吸強(qiáng)度能夠作為衡量果實(shí)生理生化反應(yīng)的重要指標(biāo)。從圖4可以看出,在常溫貨架期間各處理呼吸強(qiáng)度整體呈現(xiàn)下降趨勢,對照組在貨架期間始終最高,且和其他各組處理差異顯著(p<0.05)。貨架5 d時,對照組的呼吸強(qiáng)度是28.68 mgCO2·kg-1·h-1,顯著高于1-MCP、1-MCP結(jié)合生物保鮮劑組(p<0.05),但1-MCP結(jié)合生物保鮮劑間差異不顯著(p>0.05),并且除對照組外,其他各組的呼吸強(qiáng)度均達(dá)到最高峰。貨架10 d時,蘋果呼吸強(qiáng)度由大到小的次序?yàn)镃K、1-MCP、1-MCP+NATA、1-MCP+ξ-PL,其中1-MCP+ξ-PL處理呼吸強(qiáng)度顯著低于其他處理組(p<0.05)。可以看出,隨著貨架時間的延長,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理在抑制呼吸強(qiáng)度效果優(yōu)于單獨(dú)使用1-MCP。說明使用1-MCP、1-MCP結(jié)合生物保鮮劑能夠有效地抑制果實(shí)呼吸強(qiáng)度,其中1-MCP+ξ-PL效果最好。

圖4 不同處理對富士蘋果呼吸強(qiáng)度的影響Fig.4 Effects of different treatments on respiratory intensity of Fuji apple

2.5 對富士蘋果貯后貨架乙烯生成速率的影響

乙烯對果實(shí)的成熟和衰老有著重要的影響,由圖5可知,在常溫貨架期間,對照組和1-MCP組果實(shí)乙烯生成速率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，而1-MCP+ξ-PL和1-MCP+NATA果實(shí)乙烯生成速率則呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。貨架5 d時,對照組乙烯生成速率顯著升高(p<0.05),而其他處理組變化不顯著(p>0.05)。貨架10 d時,對照組乙烯生成速率仍顯著高于其他處理組(p<0.05),而1-MCP結(jié)合不同生物保鮮劑組乙烯生成速率顯著低于1-MCP處理組(p<0.05)。貨架15 d時,1-MCP、1-MCP+ξ-PL、1-MCP+NATA的乙烯生成速率分別為10.26、2.07、2.81 μL·kg-1·h-1,1-MCP處理組顯著高于1-MCP結(jié)合生物保鮮劑組(p<0.05),1-MCP結(jié)合生物保鮮劑組間差異不顯著(p>0.05)。表明隨著貨架期的延長,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑效果越明顯,優(yōu)于1-MCP單獨(dú)使用。綜上,1-MCP、1-MCP結(jié)合生物保鮮劑能夠有效地抑制乙烯生成速率,而1-MCP+ξ-PL最佳。

圖5 不同處理對富士蘋果乙烯生成速率的影響Fig.5 Effect of different treatments on ethylene production rate of Fuji apple

2.6 對富士蘋果貯后貨架PPO活性的影響

多酚氧化酶(PPO)普遍存在于植物、真菌、昆蟲的質(zhì)體中,能夠催化酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為醌類物質(zhì),然后發(fā)生褐變反應(yīng)[29]。由圖6可知,隨著貨架期的延長,CK、1-MCP處理果實(shí)的PPO活性呈現(xiàn)了上升的趨勢,而1-MCP+ξ-PL 和1-MCP+NATA處理蘋果中PPO活性呈現(xiàn)先上升后下降再上升的趨勢。貨架10 d時,對照組的PPO活性顯著高于其他各組處理(p<0.05),說明1-MCP、1-MCP結(jié)合生物保鮮劑能夠有效地抑制果實(shí)的褐變,其中1-MCP結(jié)合不同的生物保鮮劑處理組顯著低于1-MCP處理組(p<0.05)。貨架15 d時,1-MCP處理PPO活性最高,然后依次為1-MCP+NATA、1-MCP+ξ-PL,1-MCP+ξ-PL顯著低于其他處理(p<0.05)。說明使用1-MCP結(jié)合生物保鮮劑能夠有效地抑制果實(shí)PPO活性,延緩果實(shí)褐變,提升果實(shí)品質(zhì),其中,1-MCP+ξ-PL效果最好。

圖6 不同處理對富士蘋果PPO活性的影響Fig.6 Effect of different treatments on PPO activity of Fuji apple

2.7 對富士蘋果貯后貨架CAT活性的影響

過氧化氫酶(CAT)普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi),主要存在于植物的葉綠體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動物的肝和紅細(xì)胞中,其酶促活性為機(jī)體提供了抗氧化防御機(jī)理,能夠清除過剩的自由基[30]。由圖6可知,對照組的CAT活性整體呈下降的趨勢,其他各組呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。貨架5 d時,除對照組外,其他各組達(dá)到了酶活性的高峰,說明經(jīng)過處理的果實(shí),有效地延緩了酶活性高峰的出現(xiàn),其中1-MCP+ξ-PL顯著高于1-MCP處理組(p<0.05),說明1-MCP結(jié)合不同生物保鮮劑處理的果實(shí)CAT活性得到提高,清除自由基能力增強(qiáng)。貨架10 d時,蘋果CAT活性由大到小的次序?yàn)?-MCP+ξ-PL<1-MCP+NATA<1-MCp>CK,其中1-MCP+ξ-PL顯著高于其他處理(p<0.05)。貨架15 d時,1-MCP+ξ-PL 處理果實(shí)CAT活性最高,顯著高于1-MCP+NATA、1-MCP(p<0.05)。說明隨著貨架時間的延長,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑效果越明顯,能夠保持CAT較好的活性,其中1-MCP+ξ-PL效果最好。

2.8 對富士蘋果貯后貨架脂氧合酶(LOX)活性的影響

LOX能夠破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)的下降及果實(shí)的衰老[31]。由圖7可知,隨著貨架期的延長,不同處理果實(shí)LOX活性呈現(xiàn)了先升高后下降的趨勢,其中對照組的LOX活性始終高于其他處理組(p<0.05)。貨架10 d時,1-MCP處理組的果實(shí)顯著高于1-MCP結(jié)合不同的生物保鮮劑處理組(p<0.05),1-MCP+ξ-PL處理組的LOX活性最低,說明了使用1-MCP+ξ-PL處理能夠有效地抑制果實(shí)LOX活性,減緩了細(xì)胞膜的破壞,抑制了果實(shí)的衰老進(jìn)程。貨架15 d時,不同處理LOX活性由小到大的次序?yàn)?-MCP+ξ-PL<1-MCP+NATA<1-MCP,但1-MCP結(jié)合生物保鮮劑組間差異不顯著(p>0.05)。說明隨著貨架時間的延長,1-MCP結(jié)合生物保鮮劑的效果越好,其中1-MCP+ξ-PL處理后效果最好。

圖7 不同處理對富士蘋果CAT活性的影響Fig.7 Effect of different treatments on CAT activity of Fuji apple

圖8 不同處理對富士蘋果LOX活性的影響Fig.8 Effect of different treatments on LOX activity of Fuji apple

3 討論與結(jié)論

TSS和TA在貨架期間會逐漸下降,維持較好的糖酸比,能夠保持蘋果較好的口感和風(fēng)味,與對照組相比,使用了不同的生物保鮮劑處理后,能夠顯著地減緩貨架后期TSS和TA含量的降低(p<0.05),并且延緩果實(shí)硬度的下降,1-MCP+ξ-PL維持果實(shí)的品質(zhì)效果最好。蘋果最為典型的呼吸躍變型果實(shí),在貨架期間仍然會進(jìn)行呼吸作用,生成乙烯,與對照組相比,使用了1-MCP結(jié)合不同生物保鮮劑處理可以使蘋果的呼吸強(qiáng)度和乙烯生成速率得到有效控制,進(jìn)而延緩果實(shí)的成熟與衰老。在貨架期間,使用了1-MCP結(jié)合生物保鮮劑處理果實(shí)的呼吸強(qiáng)度和乙烯生成速率均低于1-MCP單獨(dú)處理,其中1-MCP+ξ-PL效果最好。

綜上,1-MCP結(jié)合不同的生物保鮮劑能夠有效維持貯后貨架的果實(shí)品質(zhì),保持良好的營養(yǎng)成分,其中1-MCP+ξ-PL處理最優(yōu)。

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