氯化鈣處理對(duì)采后南果梨硬度及相關(guān)酶活的影響

白 琳，呂靜祎，孫 琨，路研文，葛永紅，李燦嬰

（1.渤海大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部，遼寧 錦州 121013；2.渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州 121013；3.南昌大學(xué) 中德聯(lián)合研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

南果梨屬秋子梨系（Pyrus ussriensisMaxim），為遼寧省特產(chǎn)水果. 經(jīng)過后熟的南果梨，色澤鮮艷，香氣逼人，汁液豐富，酸甜可口，深受消費(fèi)者喜愛［1］. 南果梨富含微量元素及多種氨基酸，是梨中珍品. 然而，南果梨采后軟化速度快，不耐貯藏，從而限制南果梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.

鈣是植物中非常重要的礦物元素之一，鈣處理可以降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，從而減緩果實(shí)軟化，延長(zhǎng)貨架期［2-3］. 果實(shí)軟化是衰老的主要特征之一，貯藏期間南果梨果實(shí)細(xì)胞膜和細(xì)胞壁在PG和PME的作用下降解，細(xì)胞壁纖維素逐漸減少，果膠溶解，從而果實(shí)軟化衰老［4-6］. 在番茄［7］、桃［8］、櫻桃［9］、獼猴桃［10］以及蘋果［11］果實(shí)上的研究表明，鈣離子可以加強(qiáng)果實(shí)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，保持果實(shí)細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)和功能，從而保持果實(shí)的高硬度，延緩果實(shí)的成熟軟化，減少果實(shí)的腐爛，抑制生理病蟲害的發(fā)生. 目前還未見CaCl2處理南果梨采后軟化影響的研究. 本試驗(yàn)以南果梨為試材，通過測(cè)定貯藏期間硬度、果膠含量、淀粉含量、纖維素含量的變化及相關(guān)酶的活性，研究CaCl2處理對(duì)采后南果梨果實(shí)成熟衰老過程中軟化的影響，為南果梨果實(shí)的遠(yuǎn)距離銷售與貯藏保鮮提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南果梨于2019年9月17日采摘自遼寧錦州義縣一商業(yè)果園，隨機(jī)挑選大小均勻、成熟度一致，無機(jī)械損傷和病蟲害的南果梨. 采后用紙箱包裝當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理.

食品級(jí)CaCl2購自深圳招源生物科技有限公司；其他實(shí)驗(yàn)試劑均為國產(chǎn)分析純.

1.2 儀器與設(shè)備

DW-86L828J型-86 ℃超低溫保存箱（青島海爾生物醫(yī)療股份有限公司）；GY-4型數(shù)顯水果硬度計(jì)（浙江托普儀器有限公司）；GC-7820氣相色譜儀（山東魯南瑞虹化工儀器有限公司）；UV-2800掃描型紫外可見分光光度計(jì)（安捷倫科技有限公司）；QUINTIX124-1CN電子天平（奧豪斯儀器（上海）有限公司）；JOAN?LAB電熱數(shù)顯恒溫水浴鍋（林茂科技（北京）有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（紹興萬力儀器有限公司）；CenLee20R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司）.

1.3 果實(shí)的處理方法

將南果梨隨機(jī)分為兩組，進(jìn)行如下處理：第一組用1%的CaCl2溶液浸泡15 min；第二組用蒸餾水浸泡15 min作為對(duì)照. 每處理重復(fù)3次，處理后的果實(shí)晾干后室溫貯藏（22 ± 1 ℃）. 貯藏期間每4 d進(jìn)行一次取樣，取9個(gè)果實(shí)用于測(cè)定果肉硬度，9個(gè)果實(shí)用于測(cè)定呼吸強(qiáng)度，另取5個(gè)果實(shí)將果肉切成0.5 cm3大小的塊狀，液氮速凍后貯藏在-80 ℃的超低溫保存箱中用于各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè).

1.4 生理指標(biāo)及測(cè)定方法

1.4.1 硬度的測(cè)定

采用GY-4型數(shù)顯水果硬度計(jì)測(cè)定，隨機(jī)取9個(gè)果實(shí)，沿赤道方向呈120°角等距取三個(gè)位置，用去皮刀削去2 cm2大的果皮，將水果硬度計(jì)垂直于果實(shí)表面緩慢壓入，記錄果實(shí)表面壓至刻度線時(shí)的測(cè)量值，單位為Kg/cm2.

1.4.2 呼吸強(qiáng)度的測(cè)定

隨機(jī)選取大小相似、無機(jī)械損傷的南果梨9個(gè)，放入2000 mL的燒杯中并用多層保鮮膜進(jìn)行封口，凡士林加以密封. 在密閉容器內(nèi)靜置1 h后，抽取1 mL樣品氣體注入到氣相色譜儀中進(jìn)行分析，呼吸強(qiáng)度以產(chǎn)生的二氧化碳含量計(jì)算. 色譜條件為：氫離子火焰（FID）檢測(cè)器，溫度120 ℃；轉(zhuǎn)化爐溫度360 ℃；不銹鋼填充柱，柱溫100 ℃；載氣高純N2、燃?xì)飧呒僅2，0.05 MPa，空氣泵0.1 MPa.單位為μL·kg-1·h-1. 每個(gè)處理均進(jìn)行三次生物學(xué)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)測(cè)定呼吸強(qiáng)度三次，求平均值.

1.4.3 原果膠和可溶性果膠含量的測(cè)定

原果膠和可溶性果膠含量采用咔唑比色法［12］測(cè)定. 以生成半乳糖醛酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)曲線公式為（Y= 0.005 8X-0.004 1，R2= 0.999 3）.

1.4.4 淀粉含量的測(cè)定

淀粉含量采用酸水解法［13］測(cè)定.以淀粉水解生成葡萄糖的質(zhì)量計(jì)算淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線公式為（Y= 1.037 8X-0.002 5，R2= 0.997 9）.

ABAQUS建模后，將混凝土柱劃分為8個(gè)單元，梁劃分為10個(gè)單元，模型計(jì)算時(shí)調(diào)用PQ-Fiber子程序.

1.4.5 粗纖維含量的測(cè)定

粗纖維含量的測(cè)定參考曹建康［14］等的方法，樣品經(jīng)酸、堿處理后，干燥至恒重. 按下式計(jì)算：

1.4.6 PG和PME活性的測(cè)定

采用比色法測(cè)定PG活力［14］，以每小時(shí)每克果實(shí)組織樣品（鮮質(zhì)量）在37 ℃催化多聚半乳糖醛酸水解生成半乳糖醛酸的質(zhì)量表示，單位為U·g-1；PME活力參照Vicente等［15］的方法并作改進(jìn)，測(cè)定其在620 nm波長(zhǎng)處1 min內(nèi)的變化，以每分鐘每克果實(shí)組織樣品吸光度變化0.01為1個(gè)活力單位，單位為U·g-1.

1.4.7 AM和Cx活性的測(cè)定

AM活性的測(cè)定根據(jù)曹建康［14］等的方法. AM活力以每分鐘每克果實(shí)中酶催化可溶性淀粉產(chǎn)生麥芽糖的質(zhì)量計(jì)算，麥芽糖標(biāo)準(zhǔn)曲線公式為（Y= 0.565 4X-0.030 9，R2= 0.997 6）；Cx以每小時(shí)每克果實(shí)中酶37 ℃催化羧甲基纖維素形成還原糖的質(zhì)量計(jì)算，參照1.4.4中葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線，單位為U·g-1.

以上各項(xiàng)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次.

1.5 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果

2.1 CaCl2處理對(duì)南果梨果實(shí)硬度的影響

果實(shí)硬度是衡量果實(shí)成熟度和貯藏品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)［15-16］. 由圖1可知，南果梨果實(shí)硬度在貯藏期間呈下降趨勢(shì). 與對(duì)照相比，CaCl2處理的果實(shí)硬度下降緩慢. 在貯藏第8 d后整體高于對(duì)照. 在貯藏第24 d，CaCl2處理的果實(shí)硬度為對(duì)照的10.28倍（P< 0.01）. 可見，CaCl2處理能夠有效延緩南果梨果實(shí)軟化速度，尤其在貯藏后期效果更好.

圖1 CaCl2處理對(duì)南果梨果實(shí)硬度的影響

2.2 CaCl2處理對(duì)南果梨果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

由圖2可知，對(duì)照和CaCl2處理組果實(shí)的呼吸強(qiáng)度均呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì). 在貯藏前16 d，CaCl2處理組的呼吸強(qiáng)度比對(duì)照低. CaCl2處理組的呼吸高峰出現(xiàn)在第20 d，對(duì)照組的呼吸高峰出現(xiàn)在第16 d，且其峰值是CaCl2處理組的1.49倍（P< 0.01），可見CaCl2處理抑制了南果梨果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，同時(shí)推遲了呼吸高峰的出現(xiàn)時(shí)間.

圖2 CaCl2處理對(duì)南果梨果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

2.3 CaCl2處理對(duì)南果梨原果膠和可溶性果膠含量的影響

南果梨果實(shí)中的原果膠含量在整個(gè)貯藏期間呈下降趨勢(shì)（圖3a）. CaCl2處理的南果梨果實(shí)的原果膠含量在貯藏期間整體高于對(duì)照. 在貯藏0~4 d，對(duì)照組的原果膠含量迅速下降，而CaCl2處理組則不明顯. 在貯藏第4 d，CaCl2處理組的原果膠含量為對(duì)照的1.15倍（P< 0.01）. 在貯藏第20 d，CaCl2處理組原果膠含量為對(duì)照組的1.26倍（P< 0.01）. 與原果膠相反，南果梨果實(shí)的可溶性果膠含量在貯藏期間整體呈上升趨勢(shì)，且CaCl2處理組的可溶性果膠含量整體低于對(duì)照組（圖3b）. 在貯藏第24 d，對(duì)照組的的可溶性果膠含量是CaCl2處理組1.10倍（P< 0.01）. 可見，CaCl2處理可抑制南果梨果實(shí)貯藏期間原果膠的降解和可溶性果膠含量的上升.

圖3 CaCl2處理對(duì)南果梨原果膠和可溶性果膠含量的影響

2.4 CaCl2處理對(duì)南果梨PG 和PME 活性的影響

果實(shí)軟化與細(xì)胞壁物質(zhì)的降解有關(guān)，PG和PME能夠催化此降解反應(yīng)，因此PG與PME對(duì)果實(shí)的軟化起重要作用［17］. 由圖4a可知，經(jīng)CaCl2處理的南果梨果實(shí)的PG活性整體比對(duì)照組低. CaCl2處理組的PG活性峰值出現(xiàn)在第20 d，而對(duì)照組則出現(xiàn)在第16 d且為CaCl2處理組的PG活性峰值的1.56倍（P< 0.01）. 由圖4b可知，在貯藏8~24 d，CaCl2處理組的PME活性均低于對(duì)照組. 在貯藏16~24 d，CaCl2處理組的PME活性分別是對(duì)照的54.90%（P< 0.01）和36.34%（P< 0.01）. 由此可見，CaCl2處理抑制了南果梨果實(shí)貯藏期間PG和PME活性的上升，延緩了果膠的降解.

圖4 CaCl2處理對(duì)南果梨PG和PME活性的影響

2.5 CaCl2處理對(duì)南果梨粗纖維含量和Cx 活性的影響

纖維素是細(xì)胞壁的骨架物質(zhì). 研究表明，Cx活性增加引起的纖維素降解也是導(dǎo)致果實(shí)軟化的原因之一［17］. 由圖5a可知，在整個(gè)貯藏期間，南果梨果實(shí)的纖維素含量整體呈下降趨勢(shì)，且CaCl2處理組的纖維素含量均低于對(duì)照組. 在第24 d，CaCl2處理組的纖維素含量比對(duì)照組低30.74%（P< 0.01）. 由圖5b可知，CaCl2處理組的Cx活性在貯藏期間比對(duì)照組低. 在貯藏第16 d，CaCl2處理組的Cx活性比對(duì)照組低51.05%（P< 0.01）. 由此可見，CaCl2處理抑制了南果梨果實(shí)貯藏期間Cx活性，延緩了纖維素的降解.

圖5 CaCl2處理對(duì)南果梨粗纖維含量和Cx活性的影響

2.6 CaCl2處理對(duì)南果梨淀粉含量及AM 活性的影響

果實(shí)淀粉含量與果實(shí)的成熟度有關(guān). 由圖6a可知，南果梨果實(shí)中的淀粉含量在貯藏期間整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì). 在貯藏0~4 d，CaCl2處理組和對(duì)照組的淀粉含量差異不明顯. 在貯藏12~24 d，CaCl2處理組的淀粉含量分別是對(duì)照組的2.13倍（P< 0.01）和1.78倍（P< 0.01）. 由圖6b可知，在貯藏4~16 d，CaCl2處理組的AM活性低于對(duì)照組. CaCl2處理推遲了AM活性峰值出現(xiàn)的時(shí)間，對(duì)照組的AM活性峰值出現(xiàn)在貯藏第12 d，而CaCl2處理組則出現(xiàn)在第20 d. 由此可見，CaCl2處理延緩了南果梨果實(shí)貯藏期間AM活性的升高，同時(shí)推遲其峰值出現(xiàn)的時(shí)間，進(jìn)而延緩了淀粉的降解.

圖6 CaCl2處理對(duì)南果梨淀粉含量及AM活性的影響

3 討論

呼吸作用是采后果蔬的一個(gè)基本的生理過程，它與果蔬的貯藏壽命密切相關(guān). 鈣能夠維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性，抑制呼吸基質(zhì)代謝，減低線粒體活力，從而抑制呼吸強(qiáng)度和呼吸過程［18-19］. 本試驗(yàn)中，鈣處理在貯藏前期顯著降低了呼吸強(qiáng)度，同時(shí)推遲了其峰值的出現(xiàn)，有效延緩了果實(shí)的成熟衰老進(jìn)程. 這與在蘋果、蘋果梨［20］和桃［21］等果實(shí)上的研究結(jié)果一致.

細(xì)胞壁降解酶催化細(xì)胞壁物質(zhì)降解是引起果實(shí)軟化的重要原因［22］. 果膠和纖維素是構(gòu)成細(xì)胞壁多糖的主要成分. PME、PG及Cx能夠催化細(xì)胞壁多糖組分的降解，其中PME與PG協(xié)同催化果膠的降解，Cx則降解纖維素［23-24］. 本研究中，PG和PME活性在南果梨貯藏前16 d 整體呈上升趨勢(shì)且在第16 d達(dá)到活性高峰，原果膠含量不斷下降，可溶性果膠不斷上升，可見PG和PME主要在南果梨軟化早期起作用. Cx活性在貯藏12~16 d迅速升高，而纖維素含量則在貯藏16~20 d迅速下降，表明Cx主要在南果梨軟化晚期起主要作用. 鈣是合成細(xì)胞壁間層果膠酸鈣所必需的元素，鈣離子進(jìn)入細(xì)胞后可以與細(xì)胞壁中的果膠物質(zhì)相鍵合，形成牢固的鈣橋，減小細(xì)胞壁通透性，穩(wěn)定細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，減少細(xì)胞壁降解酶與底物的接觸，從而延緩果實(shí)的軟化［25］. 本研究發(fā)現(xiàn)CaCl2處理能夠抑制南果梨果實(shí)貯藏早期PG、PME和Cx活性的上升，減緩了原果膠和纖維素的降解速度，表明CaCl2處理能夠通過在貯藏早期抑制細(xì)胞壁多糖降解相關(guān)酶的活性，減緩細(xì)胞壁多糖物質(zhì)的降解，從而延緩南果梨果實(shí)的后熟軟化進(jìn)程.

采后果實(shí)成熟期間淀粉不斷水解成低聚糖和單糖，是導(dǎo)致果實(shí)軟化的原因之一［26］. 淀粉的降解是在AM的催化下進(jìn)行的［27］. 在西洋梨［28］、豐水梨［29］等梨果實(shí)上的研究表明，AM催化的淀粉降解與果實(shí)的軟化進(jìn)程密切相關(guān). 本試驗(yàn)中，在貯藏前期（0~12 d），AM活性不斷升高，與硬度呈顯著負(fù)相關(guān)（r = -0.895，P< 0. 05），表明AM主要在南果梨軟化早期起作用. CaCl2處理降低了貯藏4~16 d的AM活性，同時(shí)推遲了其活性高峰的出現(xiàn)時(shí)間（比對(duì)照組晚了8 d），表明CaCl2處理能夠有效地抑制軟化早期AM活性的升高，使得南果梨果實(shí)的淀粉含量在貯藏早期維持在一個(gè)較高水平，維持了細(xì)胞的膨壓，延緩了果實(shí)的軟化.

4 結(jié)論

CaCl2處理抑制南果梨果實(shí)貯藏期間呼吸強(qiáng)度上升和硬度的下降，推遲第一次呼吸高峰的出現(xiàn)，抑制南果梨的后熟軟化進(jìn)程. CaCl2處理能夠在貯藏早期抑制PG、PME、Cx和AM活性的升高，抑制貯藏期間原果膠含量、淀粉含量和纖維素含量的下降，從而延緩細(xì)胞壁多糖組分和淀粉的降解，從而延緩南果梨的采后軟化進(jìn)程.