葡萄糖酸鈣采前處理對(duì)鮮棗果實(shí)低溫貯藏品質(zhì)及活性氧代謝的影響

李君蘭，楊瀾，吳瀟霞，孟文芬，袁靜，禹興海，馮久海

(河西學(xué)院 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，甘肅 張掖，734000)

棗樹具有抗旱、抗風(fēng)沙、耐寒、耐鹽堿、耐瘠薄，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]，是一種生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益兼?zhèn)涞膬?yōu)良樹種。在我國(guó)不僅分布面積廣，且擁有全世界99%的棗種質(zhì)資源。果實(shí)因其味甜、肉質(zhì)厚、有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及食療功能而受到消費(fèi)者青睞。但棗果采后易失水皺縮、軟化、褐變和腐爛，常溫下保鮮期僅3～5 d，貨架期較短，是造成鮮棗果實(shí)商品性喪失和損失的主要原因，已成為其市場(chǎng)拓展的限制因素，也是當(dāng)前鮮棗果實(shí)在冷鏈集散和流通中急需解決的關(guān)鍵問題。因此，研究鮮棗的采后保鮮技術(shù)，延長(zhǎng)其貯藏運(yùn)輸壽命和貨架期，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。

隨著植物鈣調(diào)素(calmodulin,CaM)的發(fā)現(xiàn)與研究，人們認(rèn)識(shí)到鈣不僅是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一，在植物生理活動(dòng)中，既起著結(jié)構(gòu)成分的作用，也具有酶的輔助因素功能，而且作為信號(hào)物質(zhì)，與CaM一起調(diào)節(jié)植物體內(nèi)許多生理生化過程[2-6]。果實(shí)缺鈣會(huì)導(dǎo)致一些生理性病害發(fā)生和貯藏性變劣，棗缺鈣會(huì)引起裂果病[7-8]，是一種生理失調(diào)病，由于鈣含量的缺少，會(huì)降低細(xì)胞壁的彈性及破壞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)而降低了果實(shí)的抗裂性。鈣在延緩果實(shí)的成熟、衰老和控制生理病害方面有較好的效果。據(jù)資料報(bào)道，常用的鈣鹽主要在蘋果[9]、茄子[10]、梨[11]、枇杷[12]、獼猴桃[13]和靈武棗[14]等果蔬保鮮上。而且鈣對(duì)貯藏效果的研究?jī)H僅局限于在果實(shí)采摘后利用無機(jī)鈣浸鈣研究的基礎(chǔ)上，關(guān)于在采摘前運(yùn)用有機(jī)鈣噴灑鈣處理的研究報(bào)道較少。本實(shí)驗(yàn)以甘肅省張掖市臨澤縣栽種的鮮食紅棗品種“蜂蜜罐”為試驗(yàn)材料，通過采前多次噴灑葡萄糖酸鈣處理果實(shí)，探討外源鈣采前處理對(duì)冷藏鮮棗果實(shí)品質(zhì)劣變進(jìn)程的作用機(jī)制，并分析品質(zhì)劣變與活性氧代謝的關(guān)系，以期為進(jìn)一步研究鮮棗果實(shí)采后低溫貯藏品質(zhì)劣變進(jìn)程中調(diào)控生理生化機(jī)理和貯運(yùn)保鮮技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料處理

試驗(yàn)材料為紅棗品種“蜂蜜罐”。2017年10月5號(hào)采摘于甘肅省張掖市甘州區(qū)林業(yè)局西城驛林場(chǎng)。棗樹的樹齡均為5年以上盛果期樹種，其他田間施肥、灌溉和病蟲害管理統(tǒng)一不變。采摘前將棗樹每10株為一小區(qū)，共劃分為4個(gè)區(qū)域，實(shí)驗(yàn)從白露時(shí)節(jié)開始，在傍晚時(shí)分每7 d用0.1 mol/L的葡萄糖酸鈣溶液均勻噴灑棗樹及果實(shí)，以棗樹果實(shí)及葉面全部濕潤(rùn)為止。第0天噴灑1次的果實(shí)記為處理1；在第0天和第7天噴灑2次的果實(shí)記為處理2；在第0天、第7天和第14天噴灑3次的果實(shí)記為處理3；以不噴灑葡萄糖酸鈣溶液的果實(shí)記為對(duì)照CK。棗果實(shí)著色面積達(dá)到50%～70%時(shí)人工采摘，當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。選取成熟度一致、無傷病、無畸形、單果重量8～9 g左右的果實(shí)為實(shí)驗(yàn)材料。裝入帶有若干小孔(孔徑為0.2 cm)的泡沫飯盒，每盒質(zhì)量約為300 g左右，置于0±0.5 ℃的冷庫(kù)中貯藏，每10 d取樣1次并進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定。

1.2 檢測(cè)項(xiàng)目及方法

1.2.1 硬度、失重率和腐爛指數(shù)測(cè)定

果實(shí)硬度：用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)(四平市興科儀器儀表廠)測(cè)定。隨機(jī)取若干個(gè)鮮棗，在每個(gè)果實(shí)最大橫徑處將硬度計(jì)垂直于被測(cè)表面，在均勻力的作用下將壓頭壓入果肉內(nèi)5 mm處，以此時(shí)指針的讀數(shù)作為鮮棗的硬度。單果重復(fù)4次，測(cè)定10個(gè)果實(shí)的硬度，取平均值，單位kg/cm2。

果實(shí)失重率計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

果實(shí)腐爛指數(shù)：將果實(shí)按腐爛面積大小分為4級(jí)。0級(jí)，無腐爛； 1級(jí)，皺縮、軟化和腐爛面積小于果實(shí)面積的10%； 2級(jí)，皺縮、軟化和腐爛面積占果實(shí)面積的10%～30%； 3級(jí)，皺縮、軟化和腐爛面積大于果實(shí)面積的30%。按公式(2)計(jì)算腐爛率：

(2)

1.2.2 鮮棗果肉營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定

維生素C測(cè)定采用鉬藍(lán)比色法，結(jié)果用mg/100g(FW)來表示；可溶性蛋白含量測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)法，測(cè)定結(jié)果用mg/g(FW)表示；葉綠素含量的測(cè)定采用丙酮比色法，測(cè)定結(jié)果用mg/g表示；多酚含量測(cè)定采用高錳酸鉀法[15]，結(jié)果以百分?jǐn)?shù)表示。

1.2.3 相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)含量的測(cè)定

用相對(duì)電導(dǎo)率(%)表示果實(shí)細(xì)胞膜透性大小，用DDJ-308A型電導(dǎo)率儀(上海精科儀器有限公司)測(cè)定。測(cè)定方法參照林河通等[16]的方法，其計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

丙二醛(malonic dialdehyde, MDA)含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法。

H2O2含量測(cè)定參照BRENNAN[17]的Ti4+還原法。稱取鮮棗果肉組織4 g，加入5 mL經(jīng)-20 ℃預(yù)冷的丙酮、石英砂研磨成勻漿，于4 ℃、12 000 r/min離心20 min。取1 mL上清液，加入100 μL 20%的四氯化鈦溶液和200 μL濃氨水，混勻反應(yīng)5 min后離心10 min。沉淀部分用經(jīng)-20 ℃預(yù)冷的丙酮洗滌3次除去植物色素，最后將沉淀溶于3 mL、1 mol/L H2SO4溶液中，并在415 nm處測(cè)定溶液的吸光度值，用30%分析純H2O2溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，空白用預(yù)冷的丙酮。樣品中H2O2含量以μmol/g(FW)表示。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Origin 8.5(OriginLab Inc，美國(guó))作圖，統(tǒng)計(jì)處理，差異顯著性(Duncan′s)分析采用DPS 7.05數(shù)據(jù)分析軟件，每個(gè)樣品重復(fù)3次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。差異不顯著，P>0.05；差異顯著，P<0.05；差異極顯著，P<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗硬度、失重率和腐爛率的影響

果實(shí)硬度是評(píng)價(jià)果實(shí)貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)，對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)有重要影響。采前葡萄酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)硬度的影響如圖1-a所示。隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，鮮棗果實(shí)的硬度逐漸下降。與對(duì)照相比，處理組的硬度下降較慢，貯藏到40 d后，處理2的硬度高出對(duì)照、處理1和處理3分別為1.48、1.15和1.08倍，處理2與處理1和處理3之間出現(xiàn)了顯著性差異，處理1和處理3在50 d時(shí)，果實(shí)硬度變化沒有顯著性差異，表明采前葡萄糖酸鈣處理及不同處理次數(shù)對(duì)棗果硬度變化有顯著的影響。該結(jié)論與邢尚軍等[18-20]的研究結(jié)果相似。

鮮棗采后成熟衰老最明顯的變化是果肉組織迅速軟化和質(zhì)地改變，失水萎蔫是其主要的特征，果實(shí)細(xì)胞的保水力與細(xì)胞中可溶性物質(zhì)和親水性膠體的含量有關(guān)。采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)失重率的影響如圖1-b所示。隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)失重率逐漸升高，與CK相比，貯藏40 d時(shí)候，隨葡萄糖酸鈣處理次數(shù)的增加，失重率下降緩慢，且差異極顯著，處理3的果實(shí)失重率最低。表明采前葡萄糖酸鈣噴灑及噴灑次數(shù)能夠抑制采后鮮棗果實(shí)的失重率。與GHULAM等[21]的結(jié)果一致。

采前葡萄酸鈣噴灑處理對(duì)鮮棗腐爛率的影響如圖1-c所示。鮮棗果實(shí)采后腐爛主要是侵染性病害引起的，采前葡萄糖酸鈣噴灑均能有效地降低低溫貯藏期間果實(shí)的軟化和腐爛。處理組與CK組之間對(duì)比發(fā)現(xiàn)，隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，CK組果實(shí)腐爛率增加極顯著，處理組的軟化和腐爛率也略有增加。其原因可能是鈣通過影響細(xì)胞內(nèi)pH值而間接影響酶活性或是影響細(xì)胞壁向外分泌酶起作用[22]。也可能是鈣防止果實(shí)軟化的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及各種鈣調(diào)節(jié)的生理反應(yīng)綜合作用的結(jié)果。但是處理1、處理2和處理3之間的差異不顯著，即葡萄糖酸鈣噴灑次數(shù)對(duì)果實(shí)腐爛率的影響不顯著。表明采前葡萄糖酸鈣處理鮮棗能夠抑制果實(shí)的生理性病害，但對(duì)其侵染性病害可能沒有抑制作用。

圖1 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)硬度(a)、失重率(b)和腐爛率(c)的影響

Fig.1 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on fruit firmness (a), weight loss (b) and rotting rate (c) of fresh jujube

2.2 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)營(yíng)養(yǎng)成分的影響

維生素C(VC)含量的高低是鮮棗品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一。由圖2-a可以看出，采前葡萄糖酸鈣噴灑處理組及CK組在采摘后0 d，鮮棗VC含量未表現(xiàn)出顯著性的差異，但是隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，處理組和CK組果實(shí)的VC含量均呈下降趨勢(shì)，在0～20 d時(shí)CK組的VC含量高于處理1和處理2但低于處理3，在貯藏30～50 d時(shí),VC含量低至處理組以下。處理3的抗壞血酸含量始終高于CK和處理1、處理2。葡萄糖酸鈣噴灑次數(shù)對(duì)VC含量的影響：隨貯藏時(shí)間的增加，差異性越顯著(P<0.01)。經(jīng)過50 d的貯藏后，CK的Vc含量下降了43.78%，處理1、處理2和處理3 VC含量分別下降了35.14%、33.91%和32.84%。結(jié)果表明,采前葡萄糖酸鈣噴灑處理有延緩VC下降的作用。

采后鮮棗果肉色澤受葉綠素、類胡蘿卜素、花色素苷、類黃酮及酚類物質(zhì)含量的綜合變化影響[23]。采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)葉綠素含量的影響如圖2-b所示。采摘0 d時(shí)，各處理組之間和CK組葉綠素的含量有極顯著性差異，葡萄糖酸鈣處理次數(shù)對(duì)葉綠素含量降低有抑制作用，噴灑次數(shù)越多，抑制作用越強(qiáng)，由高到低的順序是處理3>處理2>處理1>CK，隨冷藏時(shí)間的延長(zhǎng)，葉綠素的含量逐漸降低，說明采前噴灑葡萄糖酸鈣處理能延緩鮮棗果肉的葉綠素含量降低。這可能是由于采前鈣處理減少了MDA(圖3-b)、活性氧等有害物質(zhì)對(duì)葉綠體膜的破壞，維持了葉綠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性或是由于鈣處理抑制了葉綠素降解酶的活性，保護(hù)了細(xì)胞膜的完整性，從而有助于延遲鮮棗果實(shí)的衰老。

許多可溶性蛋白是構(gòu)成果蔬中酶的重要組成部分,參與果蔬多種生理生化代謝過程的調(diào)控,與果蔬生長(zhǎng)、衰老、抗逆性以及抗病性等密切相關(guān)。采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響如圖2-c所示。采摘后0 d時(shí)，CK組和處理組之間可溶性蛋白質(zhì)含量沒有顯著性差異。低溫下冷藏30 d時(shí)，CK、處理1、處理2和處理3的可溶性蛋白質(zhì)含量逐漸上升，之后CK開始迅速下降，處理組下降則較為緩慢，由快到慢的順序依次為處理2>處理1>處理3，且差異顯著。且棗裂果現(xiàn)象減輕(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未顯示)。原因可能是果實(shí)的蛋白質(zhì)含量高有利于較好地控制果皮的強(qiáng)度和伸展性進(jìn)而避免裂果的發(fā)生[24]。綜上所述，采前葡萄糖酸鈣噴灑能較好的保持鮮棗果肉中可溶性蛋白質(zhì)的含量。可溶性蛋白作為植物中的有機(jī)滲透保護(hù)物質(zhì)之一，有助于適當(dāng)保持植物的滲透勢(shì)，同時(shí)可以穩(wěn)定和保護(hù)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能[25]，高濃度的可溶性蛋白可以使細(xì)胞維持較低的滲透勢(shì)，幫助果實(shí)抵抗低溫脅迫環(huán)境帶來的傷害。有研究者認(rèn)為，植物在逆境條件下體內(nèi)某些正常蛋白合成往往會(huì)受到抑制，同時(shí)誘導(dǎo)出一些新的蛋白或使原有蛋白含量明顯增加[26]。但是葡萄糖酸鈣噴灑次數(shù)對(duì)可溶性蛋白質(zhì)的影響并未表現(xiàn)出規(guī)律性變化。其原因有待進(jìn)一步研究。

酚類物質(zhì)是植物體內(nèi)分布最為廣泛的次生代謝物質(zhì)，它不僅是參與酶促褐變反應(yīng)的必要底物，而且也是植物防御體系的重要部分。是評(píng)價(jià)果實(shí)中抗氧化物質(zhì)含量的重要指標(biāo)[27]，采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)多酚含量的影響如圖2-d所示。采摘后0 d，CK組和處理組以及處理組之間多酚物質(zhì)含量均存在顯著性差異，處理組均高于CK組。之后在整個(gè)冷藏過程中，CK組的多酚含量變化基本呈先上升后下降趨勢(shì)，處理組沒有明顯的的下降趨勢(shì)。貯藏10 d以后，在同一貯藏時(shí)間下，多酚含量為處理3>處理2>處理1>CK。說明葡萄糖酸鈣噴灑及噴灑次數(shù)對(duì)鮮棗果實(shí)采后多酚含量下降有顯著的抑制作用。這可能與鈣處理能果實(shí)褐變[18]，減少了酶促褐變過程中酚類物質(zhì)消耗，抑制鮮棗低溫貯藏有關(guān)。

圖2 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)維生素C(a)、葉綠素(b)、可溶性蛋白(c) 和多酚含量(d)的影響

Fig.2 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on ascorbic acid (a), chlorophyll(b),soluble protein (c),polyphenol content(d) and of fresh jujube

2.3 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛(MDA)的影響

細(xì)胞膜對(duì)物質(zhì)具有選擇性透過的能力，當(dāng)細(xì)胞膜遭到破壞時(shí)，膜透性增大，使得電解質(zhì)外滲，以致植物細(xì)胞浸提液的電導(dǎo)率增大。而細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的損傷與膜脂過氧化產(chǎn)物的積累有關(guān)，膜脂過氧化是低溫誘導(dǎo)氧化損傷的一個(gè)重要表征，MDA含量是反映膜氧化損傷程度的公認(rèn)指標(biāo)[28-29]。能與膜結(jié)構(gòu)上的蛋白質(zhì)和酶結(jié)合、交聯(lián)而使之失活，破壞膜的結(jié)構(gòu)。采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率的影響如圖3-a所示。在貯藏0 d時(shí)，CK組與處理組的相對(duì)電導(dǎo)率有顯著性差異，CK的相對(duì)電導(dǎo)率最大。處理組之間果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率沒有顯著性的差異，之后隨鮮果貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，相對(duì)電導(dǎo)率逐漸上升，處理組和對(duì)照CK組之間出現(xiàn)了極顯著性差異，由低到高的排列順序?yàn)樘幚?<處理2<處理1

采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)果實(shí)MDA的影響如圖3-b所示。在鮮棗果實(shí)采摘后貯藏0 d時(shí)，CK組與處理組及處理組之間MDA的含量有明顯差異，之后隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，MDA含量不斷上升；其變化幅度由大到小的排列順序是CK>處理1>處理2>處理3，且存在顯著性的差異。說明采前葡萄酸鈣處理能抑制鮮棗果肉細(xì)胞膜相對(duì)滲透率和MDA上升，維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)完整作用顯著，使鮮棗膜脂氧化程度顯著降低。Ca2+是一種膜保護(hù)劑，通過維持細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能的穩(wěn)定，保持果實(shí)硬度，降低腐爛。膜結(jié)構(gòu)損傷導(dǎo)致液泡中的鈣流入細(xì)胞質(zhì)，引起運(yùn)輸Ca2+和Ca2+-ATP酶的反向傳遞系統(tǒng)功能受到破壞，進(jìn)入胞質(zhì)的Ca2+難以流出[30]。因此可以認(rèn)為采前葡萄糖酸鈣的多次噴灑對(duì)破壞膜結(jié)構(gòu)及其功能的因素有一定的拮抗作用。

圖3 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率(a)和丙二醛(b)的影響

Fig.3 Effect of gluconate calcium preharvest treatment on the relative electric conductivity (a) and malondialdehyde content (b) of fresh jujube

2.4 葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)H2O2和含量的影響

圖4 采前葡萄糖酸鈣處理對(duì)鮮棗果實(shí)H2O2(a)和的產(chǎn)生速率(b)的影響

3 結(jié)論