采前套袋結(jié)合低濃度乙烯利替代蜜橘果實(shí)乙烯褪綠處理的可行性研究

湯 慧,周 婷,陳可馨,曾凱芳,鄧麗莉，*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,重慶 400715; 2.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(西南大學(xué)),重慶 400715)

柑橘類果實(shí)果皮的呈色是決定其商品價值的重要指標(biāo)。但由于采收季節(jié)溫度高,低溫積累不足,早熟柑橘品種往往具有果皮和果肉不同步達(dá)到成熟標(biāo)準(zhǔn)的特性,即果皮達(dá)到上市顏色標(biāo)準(zhǔn)的時間要明顯晚于果肉成熟時間[1]。為了提高此類蜜橘果實(shí)的市場接受度,需要對其進(jìn)行褪綠處理,以加速外部顏色轉(zhuǎn)變[2]。目前,國內(nèi)外在生產(chǎn)上普遍使用外源乙烯熏蒸或乙烯利浸泡的方法使柑橘達(dá)到褪綠的效果[3]。外源乙烯可促進(jìn)柑橘果皮葉綠素降解和類胡蘿卜素的合成從而使果皮褪綠,但也會產(chǎn)生不良影響。研究發(fā)現(xiàn),乙烯利處理柑橘果實(shí)后果實(shí)變黃果色淡且缺少光澤[4],且褪綠后不同部位的果皮著色差異明顯[5];外源乙烯處理還會導(dǎo)致蜜橘果實(shí)失水和果蒂褐變及脫落,增強(qiáng)冷害癥狀[6-7];同時,果蒂的脫落會加速病菌的侵入,例如乙烯褪綠蜜橘果實(shí)常出現(xiàn)蒂腐病[8],生產(chǎn)上通過復(fù)合化學(xué)保鮮劑處理來控制乙烯褪綠引起的柑橘病害加劇。雖然乙烯會加快柑橘果皮病害的進(jìn)程,但乙烯褪綠處理可能不參與調(diào)節(jié)柑橘類果實(shí)內(nèi)部成熟過程。在Mayuoni等[9]的研究中,乙烯褪綠也不會影響柑橘果實(shí)維生素C,總酚和類黃酮的含量及柑橘汁的抗氧化活性;Sdiri等[10]同樣在研究時發(fā)現(xiàn),乙烯褪綠處理不會導(dǎo)致柑橘果實(shí)DPPH自由基清除率和FRAP抗氧化能力、抗壞血酸、總抗壞血酸或總酚和黃酮的總含量的損失。一般來說,乙烯褪綠技術(shù)對柑橘類果實(shí)內(nèi)部質(zhì)量無不良影響[11-13]。但尋求新的、能夠有效減少乙烯褪綠過程中發(fā)生的典型果品缺陷、減少傳統(tǒng)化學(xué)保鮮劑使用的褪綠技術(shù)仍然是柑橘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向之一。

大量研究表明,采前環(huán)境因素對果品有著至關(guān)重要的作用,適宜的采前處理能夠改善果實(shí)外觀色澤[14];維持采后果實(shí)品質(zhì)[15-16];提高果實(shí)抗病性[17];并能延長水果保鮮期[18],對果實(shí)貯藏特性等方面有積極影響。其中,采前套袋是一種能提高果實(shí)色澤的有效措施,套袋通過改變果實(shí)生長微環(huán)境溫度、濕度和光照等因素來影響果實(shí)呈色,目前已廣泛應(yīng)用于水果作物中。吳世濤等[19]研究表明套袋可以顯著降低‘三紅蜜柚’果實(shí)的果皮葉綠素含量,促使果皮提前褪綠,有效提高‘三紅蜜柚’果實(shí)的果面著色效果。Li等[20]的研究結(jié)果表明,套袋可以防止果實(shí)受到生物和非生物應(yīng)激脅迫,改善水果生長微環(huán)境。同時,套袋還能有效控制果實(shí)表面病蟲害的發(fā)生[21],具有降低發(fā)病率的作用。柑橘果實(shí)套袋可有效地改善果實(shí)外觀和品質(zhì),降低農(nóng)藥殘留量,減少病蟲害及機(jī)械損傷等,有利于提高商品性,增強(qiáng)市場競爭力,是無公害柑橘生產(chǎn)的有效措施[22]。但如果由于當(dāng)?shù)貧夂驐l件導(dǎo)致果園、果袋內(nèi)部高溫高濕,可能會誘發(fā)病原菌侵染[23],使其潛伏在果皮表面,最終發(fā)病導(dǎo)致爛果。

本課題組前期利用6種不同顏色果袋套袋對蜜橘果實(shí)進(jìn)行采前套袋處理,并通過相關(guān)指標(biāo)的測定明確了黃色單層果袋在改善重慶本地?zé)o核蜜橘果實(shí)乙烯褪綠方面具有一定的應(yīng)用潛力[24]。本試驗(yàn)進(jìn)一步以黃色單層果袋結(jié)合不同濃度乙烯利對蜜橘果實(shí)進(jìn)行處理,探討是否可以用采前套袋結(jié)合低濃度乙烯利處理替代傳統(tǒng)的蜜橘果實(shí)褪綠技術(shù),以減少乙烯褪綠引起的多種不良反應(yīng),進(jìn)而為蜜橘果實(shí)乙烯“褪綠”技術(shù)替代技術(shù)的開發(fā)提供新的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

乙烯利 40.0%(m/m)分析純,四川省蘭月科技有限公司;2,6-二氯酚靛酚鈉鹽 分析純,重慶永捷實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;5-磺基水楊酸 分析純,廣東光華科技股份有限公司;其他試劑 均為分析純。

黃色單層果袋 通州市興隆印刷廠;CR-400色差儀 柯尼卡美能達(dá);CT3質(zhì)構(gòu)儀 Brookfield(博勒飛)公司;手持式折射儀PAL-1 日本ATAGO公司;L-8900型全自動氨基酸分析儀 日本日立公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蜜橘果實(shí)處理方法

1.2.1.1 蜜橘果實(shí)采前套袋處理方法 以重慶北碚區(qū)歇馬無核蜜橘作為試驗(yàn)材料,隨機(jī)選取該產(chǎn)地蜜橘試驗(yàn)園內(nèi)10棵生長狀態(tài)一致的果樹,用黃色單層果袋對果樹中間樹冠部位成熟度一致、大小均勻、無機(jī)械傷和腐爛的蜜橘果實(shí)進(jìn)行套袋,套袋蜜橘共240個。并同時采收套袋蜜橘周圍長勢相同、大小均勻、無傷無腐爛的果實(shí),無套袋蜜橘共140個。

1.2.1.2 蜜橘果實(shí)采后處理方法 采收后的蜜橘果實(shí)平鋪以散去田間熱,并用自來水配制250、500和1000 mg/kg的乙烯利。實(shí)驗(yàn)分組分別為對照組(CK)、1000 mg/kg乙烯利處理組(ETH)、僅套袋處理組(套袋+0 mg/kg ETH)、套袋+250 mg/kg乙烯利處理組(套袋+250 mg/kg ETH)、套袋+500 mg/kg乙烯利處理組(套袋+500 mg/kg ETH)和套袋+1000 mg/kg乙烯利處理組(套袋+1000 mg/kg ETH),其中乙烯利浸果時間均為1 min。果實(shí)晾干后,進(jìn)行單果包裝,然后放置于20 ℃的環(huán)境中貯藏。

1.2.2 蜜橘果實(shí)著色特征的測定

1.2.2.1 外觀著色的測定 每種處理選取3個固定的蜜橘果實(shí),每隔3 d對每種處理的果實(shí)進(jìn)行觀測,并以圖像記錄果實(shí)外觀色澤變化,共計(jì)12 d。

1.2.2.2 色差的測定 根據(jù)國際照明委員會Lab顏色空間,分別測定赤道部位3點(diǎn)的果皮a*、b*、a*/b*值,每一組均取10個果子測定。

1.2.3 蜜橘果實(shí)腐爛率的測定 蜜橘果實(shí)貯藏過程中的腐爛率按照以下公式計(jì)算。其中,CK組和ETH組果實(shí)分別為70個,套袋結(jié)合乙烯處理的每組果實(shí)分別為60個。

式(1)

1.2.4 蜜橘果實(shí)果蒂褐變指數(shù)的測定 參照李芋萱等[25]的方法有所改進(jìn),蜜橘果實(shí)在貯藏過程中果蒂褐變情況依照表1劃分,按照式(2)計(jì)算。其中,CK組和ETH組果實(shí)分別為70個,套袋結(jié)合乙烯處理的每組果實(shí)分別為60個。

表1 蜜橘果實(shí)果蒂褐變指數(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification standard of pedicel browning of mandarin fruit

式(2)

1.2.5 蜜橘果實(shí)硬度和可溶性固形物的測定

1.2.5.1 硬度的測定 用CT3質(zhì)構(gòu)儀測定蜜橘果實(shí)硬度,設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載7 g;探頭測試速度10 mm/s;目標(biāo)下壓距離3.0 mm,結(jié)果單位為g。

1.2.5.2 可溶性固形物的測定 取一定質(zhì)量的混勻果肉,勻漿后用PAL-1折射儀測定果實(shí)可溶性固形物含量。

1.2.6 蜜橘果實(shí)維生素C的測定 參照曹建康等[26]的2,6-二氯酚靛酚法測定,結(jié)果用每100 g鮮重果肉中含有抗壞血酸的毫克數(shù)表示,單位表示為mg/100 g·FW。

1.2.7 蜜橘果實(shí)游離氨基酸的測定 參照令陽等[27]的方法測定第0 d對照組和套袋處理組果肉樣品游離氨基酸的含量,結(jié)果單位以μg/g·FW表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2016對試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖,用SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),通過Duncan’s多重比較判斷數(shù)據(jù)差異顯著性,P<0.05表示差異顯著。所有試驗(yàn)重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)著色特征的影響

2.1.1 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)外觀著色的影響 采前套袋結(jié)合乙烯利處理后的蜜橘果實(shí)貯藏12 d內(nèi)的顏色變化如圖1所示。蜜橘果實(shí)采收后第0 d,采前套袋對果實(shí)的轉(zhuǎn)色有一定促進(jìn)作用。在貯藏期間,僅套袋處理和僅乙烯利處理對蜜橘果實(shí)轉(zhuǎn)色均有明顯作用,但乙烯利處理后蜜橘果實(shí)的轉(zhuǎn)黃速度比僅套袋處理更快,說明僅對蜜橘果實(shí)進(jìn)行采前套袋處理時,果實(shí)表面轉(zhuǎn)黃周期仍比較長,即無法在盡可能短時間內(nèi)達(dá)到預(yù)期褪綠效果。貯藏3～6 d時,套袋+250 mg/kg ETH組、套袋+500 mg/kg ETH組和套袋+1000 mg/kg ETH組的蜜橘果實(shí)轉(zhuǎn)色速度比ETH處理組快,但在貯藏后期(6～12 d),以上處理蜜橘果實(shí)的呈色狀況趨于一致,果面整體呈現(xiàn)橙黃色。從整個貯藏期(0～12 d)看,套袋結(jié)合低濃度乙烯利處理(250 mg/kg ETH)即已可以達(dá)到乙烯利單獨(dú)處理的褪綠效果,且果面呈色較為均勻。

圖1 蜜橘果實(shí)外觀著色變化情況(0～12 d)Fig.1 Changes of appearance color of mandarin fruits(0～12 d)

2.1.2 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)色差值的影響 色度中,a*大于0時表示紅色度,其值越大紅色越深;b*大于0時表示黃色度,值越大黃色越深;a*/b*比值是柑橘果實(shí)顏色的經(jīng)典指標(biāo)[25]。由圖2可知,在貯藏0～7 d,與對照組相比,僅用套袋處理可以顯著改變果實(shí)色差值b*和a*/b*值(P<0.05),但對蜜橘果實(shí)a*值的提高效果不明顯(P>0.05)。雖然僅用套袋處理可以改善蜜橘果實(shí)貯藏前期的表皮外觀呈色問題(圖1),但其褪綠效果難以通過色差參數(shù)(a*)直觀地反映出來,并且在貯藏后期(9～12 d),僅用套袋處理和對照組蜜橘果實(shí)的a*、b*和a*/b*值之間無顯著差異(P>0.05),故推測采前套袋處理對蜜橘果實(shí)的褪綠作用隨著時間的延長而減弱。ETH處理組蜜橘果實(shí)的a*值在第8 d大于0,其a*、b*和a*/b*值在貯藏12 d內(nèi)總體呈現(xiàn)出較快的上升趨勢,并始終顯著優(yōu)于對照組和套袋處理組(P<0.05)。

圖2 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí) 色差值a*(A)、b*(B)和a*/b*(C)的影響Fig.2 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on a*(A), b*(B)and a*/b*(C)of mandarin fruits 注:不同小寫字母表示同一天、 不同處理之間差異顯著(P<0.05)；圖5～圖7同。

顯而易見的是,套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH三組蜜橘果實(shí)的褪綠效果比單獨(dú)采用乙烯利處理更具優(yōu)勢。在貯藏第5 d后,這三組的a*和a*/b*值始終顯著高于ETH處理組(P<0.05),并在第6 d時,a*/b*值大于0,說明套袋結(jié)合乙烯利處理縮短果實(shí)的褪綠時間,蜜橘果實(shí)的外觀色澤更接近橙色,因而更易達(dá)到消費(fèi)者接受的水平。在貯藏6 d后,套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH處理的色差參數(shù)之間均無顯著性差異(P>0.05),褪綠效果相近,與圖1結(jié)論一致。

2.2 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)腐爛率的影響

乙烯褪綠過程縮短了柑橘果實(shí)采后貯藏壽命,因?yàn)樗艽龠M(jìn)果實(shí)低溫?fù)p傷癥狀和果實(shí)腐爛[28]。如圖3所示,單獨(dú)乙烯利處理后的蜜橘果實(shí)在貯藏第12 d后出現(xiàn)腐爛,18 d時腐爛率最高;對照組和其余處理組的蜜橘果實(shí)則在貯藏18 d后出現(xiàn)腐爛,24 d時腐爛率最高。從腐爛情況來看,套袋單獨(dú)處理加劇了蜜橘果實(shí)的腐爛情況,但研究表明采前套袋處理能有效防治柑橘果實(shí)病蟲害[29-31],從而降低果實(shí)腐爛率。造成套袋果實(shí)腐爛率升高的原因可能是蜜橘采前套袋處理不當(dāng);或由于當(dāng)?shù)貧夂驐l件導(dǎo)致果園、果袋內(nèi)部高溫高濕,誘發(fā)病原菌侵染[32],使其潛伏在果皮表面,最終發(fā)病導(dǎo)致爛果。但各處理組中,套袋+250 mg/kg ETH處理對抑制果實(shí)腐爛效果最好,貯藏24 d時,套袋+250 mg/kg ETH處理果實(shí)腐爛率為僅為對照組果實(shí)的37.73%。表明,采前套袋結(jié)合低濃度乙烯利可以有效降低單獨(dú)乙烯處理引起的果實(shí)腐爛。

圖3 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)腐爛率的影響Fig.3 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on decay rate of mandarin fruits

2.3 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)褐變指數(shù)的影響

如圖4所示,在所有處理組中,僅采前套袋處理蜜橘果實(shí)的褐變指數(shù)最低,而乙烯利處理蜜橘果實(shí)褪綠時會加劇蜜橘果實(shí)褐變程度。在套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH處理組中,由于乙烯利的作用,而使蜜橘果實(shí)的褐變指數(shù)上升,但仍然低于乙烯利單獨(dú)處理,說明套袋處理結(jié)合低濃度乙烯利處理可以改善乙烯利單獨(dú)處理造成的果蒂褐變情況。

圖4 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)褐變指數(shù)的影響Fig.4 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on browning index of mandarin fruits

2.4 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)硬度、可溶性固形物和維生素C含量的影響

由圖5可知,隨著貯藏期的延長,蜜橘果實(shí)開始發(fā)生軟化,果實(shí)硬度呈現(xiàn)下降的趨勢。結(jié)果表明,在貯藏期內(nèi)僅套袋處理后果實(shí)的硬度高于未套袋組,與王貴平等[32]的研究結(jié)果基本一致。從結(jié)果還可以看出,乙烯利的濃度的升高加劇了果實(shí)軟化的程度。在套袋結(jié)合乙烯利處理組中,當(dāng)乙烯利濃度為0 mg/kg(即僅套袋處理)時,果實(shí)的硬度下降最慢。而乙烯利濃度越高,果實(shí)的硬度下降越明顯,且這種現(xiàn)象在貯藏前期最突出。在貯藏6 d時,套袋+500 mg/kg ETH處理和套袋+1000 mg/kg ETH處理蜜橘果實(shí)的硬度分別比套袋+250 mg/kg ETH處理低5.83%和10.06%。綜上所述,從整個貯藏期來看,套袋+250 mg/kg ETH處理對緩解乙烯褪綠蜜橘果實(shí)軟化的效果最優(yōu)。

圖5 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)硬度的影響Fig.5 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on firmness of mandarin fruits

如圖6所示,在貯藏期內(nèi),蜜橘果實(shí)的可溶性固形物含量總體呈上升趨勢,但在一定范圍內(nèi)略有波動。采前套袋處理在一定程度上降低了果實(shí)可溶性固形物含量,在采后第0 d,僅套袋組與對照組相比可溶性固形物含量下降了2.07%(P<0.05),但這一影響因不同類型果袋、不同柑橘品種而有所差異[33]。從結(jié)果來看,套袋結(jié)合乙烯利處理組與ETH處理組的可溶性固形物含量之間無明顯差異(P>0.05)。

圖6 采前套袋結(jié)合乙烯利處理 對蜜橘果實(shí)可溶性固形物的影響Fig.6 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on soluble solids of mandarin fruits

通過食用水果和蔬菜可以輕松滿足人體所需的每日VC攝入量[34],維生素C是反映果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的一個重要指標(biāo),也是體現(xiàn)果實(shí)耐貯性的重要指標(biāo)之一[35]。因此,測定蜜橘果實(shí)VC含量對評價蜜橘果實(shí)貯藏品質(zhì)至關(guān)重要。如圖7所示,整個貯藏期間,不同處理的蜜橘果實(shí)的VC含量在一定范圍內(nèi)波動。在貯藏第0 d,采前套袋處理后蜜橘果實(shí)的VC含量與對照組間無差異顯著(P>0.05);在貯藏第24 d,套袋+250 mg/kg ETH處理、套袋+500 mg/kg ETH處理和套袋+1000 mg/kg ETH處理后的蜜橘果實(shí)的VC含量與對照組無顯著差異(P>0.05)。這表明,采前套袋結(jié)合不同濃度乙烯利處理不會影響蜜橘果實(shí)的VC水平,對蜜桔果實(shí)的VC含量無不良影響。

圖7 采前套袋結(jié)合乙烯利處理對蜜橘果實(shí)VC含量的影響Fig.7 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on VC of mandarin fruits

2.5 采前套袋對蜜橘果實(shí)采收時游離氨基酸含量的影響

由表2可知,采收時,對照組和套袋組均檢測出15種游離氨基酸,其中包括蘇氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸七種必需氨基酸。在檢測出的游離氨基酸中,以鮮味氨基酸如天冬氨酸和谷氨酸以及甜味氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸和丙氨酸等風(fēng)味氨基酸含量較高,表明這些氨基酸在蜜橘果實(shí)風(fēng)味形成方面可能具有重要作用。但套袋處理后果實(shí)的風(fēng)味氨基酸含量與對照組無明顯差異(P>0.05),說明雖然套袋時的氣溫較高,但是采前套袋處理對蜜橘果實(shí)的風(fēng)味并無不良影響。

表2 采前套袋處理對蜜橘果實(shí) 游離氨基酸含量的影響(μg/g·FW)Table 2 Effects of pre-harvest bagging on free amino acids in mandarin fruits(μg/g·FW)

套袋組和對照組相比,除天冬氨酸和精氨酸以外其余氨基酸都發(fā)生了不同程度的降低,其中纈氨酸,苯丙氨酸和組氨酸含量與對照組差異顯著(P<0.05)。但從氨基酸總量來看,對照組蜜橘果實(shí)的游離氨基酸總含量與套袋處理組無顯著差異(P>0.05)。此外,精氨酸是植物體內(nèi)重要的氮素營養(yǎng)物,可以影響果蔬抗逆性和成熟衰老過程[36],提高果蔬質(zhì)量并延長保質(zhì)期[37],在果蔬保鮮方面具有潛在的應(yīng)用前景。結(jié)果顯示,套袋后蜜橘果實(shí)精氨酸含量比對照組高出8.20%,說明套袋處理在一定程度上提高了蜜橘果實(shí)的質(zhì)量,有利于延緩果實(shí)衰老進(jìn)程。

3 結(jié)論

本研究表明,在套袋結(jié)合乙烯利處理中,套袋+250 mg/kg ETH處理、套袋+500 mg/kg ETH處理和套袋+1000 mg/kg ETH處理均能改善蜜橘果實(shí)的外觀色澤,并顯著提高果皮的a*和a*/b*值,對果實(shí)呈色有積極影響。套袋+250 mg/kg ETH處理能降低乙烯褪綠蜜橘果實(shí)的腐爛率、抑制蜜橘果蒂的褐變、緩解果實(shí)軟化程度,對果實(shí)可溶性固形物和VC含量無不良影響,有利于提高乙烯褪綠蜜橘果實(shí)的貯藏品質(zhì)。此外,套袋處理不會影響蜜橘果實(shí)的總游離氨基酸含量的以及風(fēng)味的變化,還能在改善蜜橘果實(shí)著色問題的基礎(chǔ)上,提高蜜橘果實(shí)精氨酸含量,維持了果實(shí)的貯藏質(zhì)量。因此,套袋結(jié)合低濃度乙烯利(250 mg/kg ETH)在改善乙烯褪綠蜜橘果實(shí)貯藏特性、降低傳統(tǒng)乙烯褪綠引起的不良反應(yīng)方面具有顯著的作用,將其用于替代傳統(tǒng)的乙烯褪綠處理是可行的。