不同保鮮劑對茭白后熟衰老進(jìn)程的影響

鄒小欠,段依夢,張衛(wèi)華,楊婷婷,杜傳來,*,羅海波

(1.安徽科技學(xué)院食品工程學(xué)院,安徽鳳陽 233100;2.南京師范大學(xué)金陵女子學(xué)院,江蘇南京 210097)

茭白(Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf)又名篙瓜、白筍等,屬禾本科宿根性多年水生草本植物,由于其色澤潔白、質(zhì)地脆嫩且營養(yǎng)豐富深受人們的喜愛[1]。茭白可食用部位含水量高達(dá)93%,具有組織脆嫩,不耐貯藏等特性,采后2～3 d就會出現(xiàn)變黃、變軟、腐爛、發(fā)霉等現(xiàn)象,失去食用價(jià)值[2]。中國是蔬菜生產(chǎn)大國,蔬菜的栽培面積和產(chǎn)量均占世界第一,但蔬菜采后損失巨大,損耗率高達(dá)25%～30%,其根本原因是保鮮技術(shù)不夠完善[3]。我國主要在乙烯等激素對茭白成熟衰老的調(diào)控、果實(shí)細(xì)胞壁糖類的降解和成分變化等方面進(jìn)行研究[4-5]。

化學(xué)保鮮劑對果蔬具有顯著的保鮮效果[6-7]。Ca2+和1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理可有效延長果蔬貯藏時(shí)間和提高其貯藏品質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),采用Ca2+浸泡豐香草毒和番茄果,可顯著延長其貯藏期和提高保鮮效果[8-9]。1-MCP是一種使用濃度低、處理時(shí)間短、安全無毒的乙烯抑制劑,它能夠抑制果蔬采后乙烯合成,阻止或延緩乙烯發(fā)揮作用,從而延緩果蔬采后衰老進(jìn)程,提高果蔬貯藏期品質(zhì),延長貨架期,陳丹生等[10]用1-MCP處理采后蘋果,發(fā)現(xiàn)1-MCP可以減弱果實(shí)的呼吸強(qiáng)度。Porat等[11]發(fā)現(xiàn)1-MCP能顯著減弱乙烯對甜橙的不良影響。1-MCP能抑制油桃果實(shí)中乙烯的生成,延緩果實(shí)硬度降低[12]。二氧化氯(ClO2)具有極強(qiáng)的殺菌能力,廣泛應(yīng)用于殺菌、防腐、除臭、保鮮等領(lǐng)域。目前,已有一些應(yīng)用ClO2來保鮮完整果蔬的研究報(bào)道,如龔宇同等[13]用不同濃度的ClO2保鮮劑處理大久保桃,發(fā)現(xiàn)該保鮮劑能夠調(diào)節(jié)桃果實(shí)的呼吸強(qiáng)度,對桃果實(shí)果肉硬度有較好的保持作用,并且桃子果實(shí)的成熟衰老過程明顯受到抑制[13]。新鮮的蘑菇用適當(dāng)濃度ClO2噴淋后,不易腐爛并可以保持其品質(zhì),防止褐變,顯著延長蘑菇貨架期[14],但關(guān)于使用Ca2+、1-MCP和ClO2保鮮劑調(diào)控茭白后熟衰老機(jī)制的研究報(bào)道較少。

本論文研究不同保鮮劑(Ca2+、1-MCP和ClO2)處理對茭白在低溫貯藏期間MDA含量、失重率、可溶性固形物含量、呼吸強(qiáng)度和細(xì)胞膜透性的影響,旨在為延長茭白貯藏期、提高其貯藏品質(zhì)和促進(jìn)茭白產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮茭白 為5月上旬成熟的安徽省滁州市鳳陽縣產(chǎn)地露天茭白,采收后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,于(1±0.5) ℃冰箱中預(yù)冷12 h;草酸、氯化鋇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、石英砂、氯化鈣、二氧化氯、1-MCP、氫氧化鈉 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

WYZ-I型植物油折光儀 成都泰華光學(xué)有限公司;HWS6型智能恒溫恒濕箱 浙江東南儀器有限公司;DDB305型電導(dǎo)率儀 上海盛磁儀器有限公司;L550型多功能離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司;UV5100型紫外可見分光光度計(jì) 上海元析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 Ca2+處理 將挑選好的茭白隨機(jī)分成4組。其中3組分別置于濃度為0.5%、1.0%和2.0%的Ca2+溶液中浸泡40 min,撈出吹干。對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨(dú)裝好,置于濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中貯藏,每組處理重復(fù)3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.2.2 1-MCP處理 將挑選好的茭白隨機(jī)分成4組。其中3組分別置于1-MCP氣體濃度分別為0.1、1.0和10.0 mL/m3的密封空間處理24 h。對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨(dú)裝好放在濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中保存,每組處理重復(fù)3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.2.3 二氧化氯處理 將挑選好的茭白隨機(jī)分成4組。其中3組分別置于濃度為2.5、5.0和10.0 mg/L溶液中浸泡40 min陰干后,對照組用無菌水浸泡40 min。所有樣品用HDPE保鮮袋單獨(dú)裝好,放在濕度為90.5%,1 ℃恒溫恒濕箱中保存,每組處理重復(fù)3次,貯藏期間,每7 d從各處理組中取出適量樣品,進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)測定。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 MDA含量的測定 采用硫代巴比妥酸法測定[15]。隨機(jī)稱取茭白樣品2.0 g于碾缽中,加入5%三氯乙酸(TCA)5.0 mL在冰浴上研磨勻漿,轉(zhuǎn)移至離心管3000 r/min離心10 min。取上清液2 mL,加0.67%硫代巴比妥酸(TBA)2.0 mL,混勻后于100 ℃水浴30 min,冷卻后再次離心棄去沉淀,分別測定上清液在450、532和600 nm處的吸光值,根據(jù)公式C(μmol·L-1)=6.45(D532-D600)-0.56D450計(jì)算出MDA濃度及茭白中的含量,單位:μmol·g-1FW。

1.3.2 失重率的測定 選用差量法進(jìn)行測定[16],公式如下:

失重率%=(貯藏前茭白重量=貯藏后茭白重量)×100/貯藏前茭白重量

1.3.3 可溶性固形物含量的測定 參考《NY/T 2637-2014水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定》的折射儀法測定[17]。

1.3.4 呼吸強(qiáng)度的測定 采用靜止法測定[16]。用移液管吸取0.01 mol/L NaOH溶液20 mL于培養(yǎng)皿中,立即放入干燥器中,把待測的茭白樣品(500 g)放在隔架上,密閉1 h,將培養(yǎng)皿中的NaOH用漏斗小心地移入250 mL三角瓶中,用重蒸餾水沖洗培養(yǎng)皿3～4次,再加入飽和BaCl2溶液5 mL和酚酞2滴,用1/44 mol/L草酸滴定至終點(diǎn),以不放樣品的空白組為對照,操作同上,呼吸強(qiáng)度單位:CO2mg·kg-1·h-1。

1.3.5 細(xì)胞膜透性的測定 采用電導(dǎo)儀測定電導(dǎo)率法測定[15]。取10個(gè)茭白樣品,在每個(gè)茭白的中部,用打孔器打孔,共取10片小圓片,用去離子水沖洗3次,放入盛有20 mL去離子水的三角瓶中靜置1 h,用電導(dǎo)率儀測定滲出液的電導(dǎo)率L0,加熱微沸5 min,冷卻后再測定滲出液的電導(dǎo)率L1,以(L0/L1)×100表示相對電導(dǎo)率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)每個(gè)處理均重復(fù)3次,結(jié)果表示為3次測 定平均值,并用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0進(jìn)行顯著性分析(p<0.05),用Excel軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 Ca2+處理對茭白貯藏期衰老進(jìn)程的影響

2.1.1 Ca2+處理對茭白MDA含量的影響 從圖1可知,茭白MDA初始值為0.082 μmol/g,隨著貯藏時(shí)間的延長,MDA含量不斷增加。對照組的MDA含量與Ca2+處理組有顯著差異(p<0.05),說明Ca2+處理能夠顯著(p<0.05)抑制茭白中MDA的產(chǎn)生。Ca2+處理后的茭白MDA含量增加趨勢相對平穩(wěn),其中1.0% Ca2+處理的MDA含量增量最低,第35 d時(shí)1.0% Ca2+處理組的MDA含量低于其它濃度組。綜上,1.0% Ca2+處理組的效果最佳,能夠顯著抑制MDA含量的增加(p<0.05)。

圖1 Ca2+處理對茭白MDA含量的影響

2.1.2 Ca2+處理對茭白失重率的影響 如圖2所示,在1 ℃低溫貯藏過程中,隨著貯藏時(shí)間的延長,茭白采后蒸發(fā)失水,失重率總體呈上升趨勢。對照組的失重率顯著(p<0.05)高于Ca2+處理組的失重率,第7 d后失重率快速上升,可能是由于蒸發(fā)失水嚴(yán)重,衰老在加速。貯藏35 d時(shí),對照組的茭白失水率最大,高達(dá)2.41%,茭白已經(jīng)發(fā)黃干燥衰老,喪失商品價(jià)值。貯藏第14 d后,1.0% Ca2+處理組的失重率最低且整個(gè)貯藏過程較為穩(wěn)定,明顯優(yōu)于0.5%和2.0% Ca2+處理組。

圖2 Ca2+處理對茭白失重率的影響

2.1.3 Ca2+處理對茭白可溶性固形物的影響 如圖3所示,在1 ℃貯藏期間,1.0%與2.0% Ca2+處理組的可溶性固形物含量變化平穩(wěn),而其他兩處理組波動(dòng)較大。第0～14 d時(shí),對照組和0.5% Ca2+處理組可溶性固形物含量下降較快,在貯藏14～21 d時(shí),對照組的可溶性固形物含量上升,可能是測量時(shí)水浴溫度過高或者是茭白未成熟所導(dǎo)致的。1.0% Ca2+組的可溶性固形物含量減少最慢,最接近初始值5.2%,效果最好。

圖3 Ca2+處理對茭白可溶性固形物含量的影響

2.1.4 Ca2+處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響 由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組樣品呼吸強(qiáng)度不斷下降,對照組的呼吸強(qiáng)度下降速度最慢,呼吸強(qiáng)度最大。在1 ℃貯藏0～7 d時(shí),用Ca2+處理的3組樣品呼吸強(qiáng)度下降速度最快,其中,1.0% Ca2+處理組的呼吸強(qiáng)度最低。因此,1.0% Ca2+處理茭白能較好的降低茭白的衰老的程度。

圖4 Ca2+處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響

2.1.5 Ca2+處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響 由圖5可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,4組樣品的相對電導(dǎo)率均不斷上升,說明其細(xì)胞膜透性在不斷增大。在貯藏過程中,對照組相對電導(dǎo)率最大,細(xì)胞膜透性最高;0.5% Ca2+處理組的相對電導(dǎo)率最低,其細(xì)胞膜透性最小,貯藏14 d后其相對電導(dǎo)率有一定升高趨勢,但仍低于其他三組。由此可見,Ca2+處理茭白可減緩茭白細(xì)胞膜透性的增加,其中,0.5% Ca2+處理茭白效果最佳,1.0% Ca2+處理次之。

圖5 Ca2+處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響

綜上所述,Ca2+濃度為1.0%時(shí)能夠較好的調(diào)控茭白的后熟衰老進(jìn)程。

2.2 1-MCP處理對茭白貯藏期衰老進(jìn)程的影響

2.2.1 1-MCP處理對茭白MDA含量的影響 由圖6可知,在1 ℃貯藏期間,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組樣品的MDA含量不斷增加,其中對照組MDA含量增加最快。在1-MCP 處理的樣品中,1-MCP濃度越大,樣品MDA含量越低且增加速度越慢。其中,10.0 mL/m31-MCP處理組的MDA含量最低,抗膜脂氧化效果最好,從而有效的延緩了茭白的衰老。

圖6 1-MCP處理對茭白MDA含量的影響

2.2.2 1-MCP處理對茭白失重率的影響 如圖7所示,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組樣品的失重率總體呈上升趨勢。其中,對照組失重率最大且上升速度最快。貯藏35 d時(shí),對照組的失重率為2.36%,其他各組均在1.25%以下。在貯藏第14 d時(shí),1.0 mL/m31-MCP處理組失重率顯著(p<0.05)上升,可能因?yàn)檐妆旧砦锢硪蛩赜绊懟蛘呤菧囟扔绊憽Ｅc對照組相比,經(jīng)過1-MCP處理的樣品顯著(p<0.05)降低了茭白的失重率,有利于茭白水分的保持。

圖7 1-MCP處理對茭白失重率的影響

2.2.3 1-MCP處理對茭白可溶性固形物的影響 由圖8所示,在1 ℃貯藏期間,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組樣品可溶性固形物含量總體呈下降趨勢。0～7 d時(shí),對照組可溶性固形物含量下降速度較快,與1-MCP處理組有極顯著差異(p<0.01),表明1-MCP保鮮劑對茭白有抑制可溶性固形物的作用。在貯藏過程中,與10.0 mL/m31-MCP和0.1 mL/m31-MCP處理組相比,1.0 mL/m31-MCP處理組的可溶性固形物含量下降速度最慢,抗衰老效果最好。

圖8 1-MCP處理對茭白可溶性固形物含量的影響

2.2.4 1-MCP處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響 由圖9可知,在貯藏過程中,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組茭白呼吸強(qiáng)度呈下降趨勢。在貯藏期間,對照組的呼吸強(qiáng)度顯著高于1-MCP處理組。0～7 d時(shí),1-MCP處理組的呼吸強(qiáng)度下降速度最快,7～35 d時(shí),1-MCP處理組的呼吸強(qiáng)度下降速度減緩,說明1-MCP能顯著(p<0.05)抑制茭白的呼吸作用。其中,1.0 mL/m31-MCP處理對抑制茭白的呼吸強(qiáng)度效果最優(yōu),能有效延緩茭白衰老的進(jìn)程,保鮮效果最好。

圖9 1-MCP處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響

2.2.5 1-MCP處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響 由圖10可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,樣品相對電導(dǎo)率不斷上升,這表明茭白細(xì)胞膜透性在不斷的上升。濃度1.0 mL/m31-MCP處理組相對電導(dǎo)率維持在較低水平并且上升速度最為緩慢,而其它處理的細(xì)胞膜透性則一直處于較高水平,其中對照組細(xì)胞膜透性最高,由此可見,1-MCP處理?xiàng)l件下可減緩茭白細(xì)胞膜透性的增加,其中濃度為1.0 mL/m31-MCP處理組的電導(dǎo)率上升最為緩慢,表現(xiàn)最優(yōu)。

圖10 1-MCP處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響

綜上所述,1-MCP濃度為1.0 mL/m3時(shí)能夠較好的調(diào)控茭白的后熟衰老進(jìn)程。

2.3 ClO2處理對茭白貯藏期衰老進(jìn)程的影響

2.3.1 ClO2處理對茭白MDA含量的影響 由圖11可知,茭白在貯藏期間MDA含量持續(xù)增加,其中,與ClO2處理組相比,對照組MDA含量顯著(p<0.05)上升。表明ClO2保鮮劑對抑制茭白在貯藏期間MDA含量的上升具有顯著效果。在冷藏過程中,5.0 mg/L ClO2處理組MDA含量最少且上升速度最慢,因此,5.0 mg/L ClO2處理茭白效果最優(yōu)。

圖11 ClO2處理對茭白MDA含量的影響

2.3.2 ClO2處理對茭白失重率的影響 如圖12所示,在貯藏過程中各組茭白失重率均不斷上升,其中,ClO2處理組失重率均低于對照組,前7 d,ClO2處理組與對照組沒有顯著差異。貯藏35 d后,對照組失水率達(dá)到了2.36%,2.5 mg/L ClO2處理組和5.0 mg/L ClO2處理組失重率無顯著差異(p>0.05),10.0 mg/L ClO2處理組失重率為0.91%。因此,濃度為10.0 mg/L的ClO2處理組失重率最低,保水效果最好。

圖12 ClO2處理對茭白失重率的影響

2.3.3 ClO2處理對茭白可溶性固形物的影響 由圖13可知,在貯藏過程中,隨著貯藏時(shí)間的延長,各試驗(yàn)組茭白的可溶性固形物總體呈下降趨勢。與ClO2處理組相比,對照組可溶性固形物含量較低,表明ClO2溶液具有一定的抑制茭白可溶性固形物含量降低的作用。在各ClO2處理濃度中,10.0 mg/L ClO2處理組的可溶性固形物含量最高,對茭白貯藏保鮮效果最佳。

2.3.4 ClO2處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響 如圖14所示,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組呼吸強(qiáng)度不斷下降。0～7 d時(shí),ClO2處理組呼吸強(qiáng)度下降速度最快。與ClO2處理組相比,對照組的呼吸強(qiáng)度最大。不同濃度的ClO2處理組間的下降趨勢相同,無顯著差異(p>0.05)。在貯藏期間維持在一個(gè)相對較低的水平,并且呼吸強(qiáng)度逐漸降低,ClO2處理組在整個(gè)貯藏期間呼吸強(qiáng)度都低于對照組,其中,2.5和5.0 mg/L的ClO2處理組的呼吸強(qiáng)度相對較低。

圖14 ClO2處理對茭白呼吸強(qiáng)度的影響

2.3.5 ClO2處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響 由圖15可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,各組茭白的相對電導(dǎo)率不斷增加。ClO2處理組相對電導(dǎo)率總體上低于對照組,貯藏28～35 d時(shí),10.0 mg/L ClO2相對電導(dǎo)率較高,與對照組的相對電導(dǎo)率無顯著差異(p>0.05)?？赡苡捎谌芤簼舛冗^大致使細(xì)胞膜損傷。2.5 mg/L ClO2和5.0 mg/L ClO2處理的茭白相對電導(dǎo)率其值較低,增長趨勢較穩(wěn)定,其中,2.5 mg/L ClO2處理組的相對電導(dǎo)率最低。

圖15 ClO2處理對茭白細(xì)胞膜透性的影響

綜合各指標(biāo)考慮,ClO2濃度為5.0 mg/L時(shí)能夠較好的調(diào)控茭白的后熟衰老進(jìn)程,提高茭白貯藏期品質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

衰老是蔬菜生命周期的最后階段,是在正常環(huán)境下自然地發(fā)生機(jī)能衰退、逐漸終止生命活動(dòng)的過程[18]。衰老原因很復(fù)雜,受內(nèi)外多種因素調(diào)控。吳愛現(xiàn)等[19]采用1%、3%、5%的3種濃度的氯化鈣(CaCl2)溶液浸泡豐水梨果實(shí)15 min,發(fā)現(xiàn)濃度為1%和3% Ca2+處理可降低梨果實(shí)貯藏期間呼吸強(qiáng)度,抑制可溶性固形物、果實(shí)硬度的下降,降低果實(shí)爛果率,5%鈣處理在果實(shí)貯藏的前21 d保鮮效果良好。石鳳[20]通過采前噴Ca2+、采后1-MCP處理京白梨,發(fā)現(xiàn)采前噴Ca2+、采后1-MCP處理可以抑制果實(shí)硬度下降,推遲PG活性高峰出現(xiàn),能夠延長果實(shí)的后熟軟化時(shí)間。本試驗(yàn)中,采后用不同濃度的Ca2+浸泡的茭白MDA含量、呼吸強(qiáng)度和細(xì)胞膜透性上升速度顯著減緩,且較好的抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,表明茭白采后用Ca2+處理能夠有效抑制茭白后熟衰老機(jī)制。王韋華等[16]研究了采后 10 μL/L 1-MCP和 1.25 mg/L乙烯利(ET)處理對茭白常溫(25 ℃)貯藏期間呼吸代謝和細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響,發(fā)現(xiàn)采后1-MCP處理可顯著抑制茭白采后呼吸代謝和活性氧產(chǎn)生,從而有效保持能量代謝平衡和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性,延緩茭白組織的衰老和品質(zhì)劣變。本試驗(yàn)中,與對照組相比,茭白采后用1-MCP處理均能較好抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,減緩MDA含量、呼吸強(qiáng)度和細(xì)胞膜透性的增長,能夠延長茭白后熟衰老的時(shí)間。研究表明,采后1-MCP處理茭白能夠有效延緩茭白采后衰老進(jìn)程,提高茭白貯藏期品質(zhì)。韓強(qiáng)等[21]研究0和80 mg/L ClO2處理結(jié)合不同包裝方法(鋁箔熱封和鋁箔真空包裝)對新疆核桃仁保藏的效果,發(fā)現(xiàn)真空包裝結(jié)合低濃度二氧化氯的處理方法可有效抑制鮮核桃仁的腐爛和呼吸強(qiáng)度,延緩褐變,有效保持貯藏期核桃仁的品質(zhì)。本試驗(yàn)中,采后用不同濃度的ClO2處理茭白能夠降低細(xì)胞呼吸速率,減緩茭白的后熟衰老。

綜上,茭白采后用Ca2+、1-MCP和ClO2處理對茭白后熟衰老都有積極作用,各組中效果較好的濃度分別為1.0% Ca2+、1.0 mL/m31-MCP和5.0 mg/L ClO2。由于保鮮劑的種類和濃度的不同導(dǎo)致對茭白各指標(biāo)的影響也不盡相同。綜合評定各檢測指標(biāo),1-MCP保鮮劑處理效果較好,Ca2+處理效果次之,其中濃度為1.0 mL/m3的1-MCP處理效果最好。