氯化鈣處理對藍莓果實采后生理代謝及品質的影響

張瑜瑜，用成健，劉佳妮，陳澤斌，華金珠，蘇源

（昆明學院農(nóng)學與生命科學學院，云南 昆明 650214）

藍莓（Vaccinium spp.），杜鵑花科越橘屬，多年生低灌木[1]，原產(chǎn)于美國，生長于海拔900 m～2 300 m的地區(qū)，果實成熟為藍色，果肉細膩、果味酸甜、風味獨特[2]，富含有機酸、礦物質和維生素，營養(yǎng)價值豐富[3]，是聯(lián)合國糧農(nóng)組織確定的人類五大健康食品之一[4]。但藍莓含水量較高，皮薄，且屬于典型的呼吸躍變型果實，采后極不耐貯藏，容易受到枝孢霉（Cladosporium sp.）、鏈格孢霉（Alternaria）和匍柄霉屬（Stemphylium）等病原真菌的侵染而腐爛[5]。通常在常溫（20℃）下放置3 d～5 d就開始腐爛，從而導致果實品質下降，失去商品價值。因此，探索安全高效及適宜于采后藍莓果實的保鮮技術一直成為近年來的研究熱點[6]。

CaCl2能維持果實細胞壁和細胞膜結構和功能，還能調控果實的離子環(huán)境和酶活性，是一種符合綠色環(huán)保要求的保鮮處理劑[7]，已廣泛應用于蘋果[8]、梨[9]、棗[10-11]等的貯藏保鮮，可以較好地保持果實硬度、延緩衰老。大量研究結果表明，CaCl2處理能延長果蔬貯藏時間，其作用機理是鈣能促進細胞分裂和果實的生長發(fā)育、維持細胞壁的穩(wěn)定性[12]。也有關于采用CaCl2采前噴霧[13]或采后浸泡果柄[14-15]來防治采后菠蘿病害的報道，但CaCl2處理對延緩采后藍莓果實腐爛及果實品質保持的應用和研究還鮮有報道。因此，本研究以此為切入點，研究不同濃度CaCl2處理對藍莓果實采后貯藏品質的影響，探索其生理機制，為藍莓果實的綠色保鮮技術提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 供試藍莓品種

藍莓品種為“夏普藍”，2019年10月18日上午10點采于云南澄江藍莓種植基地，采收無病蟲害、成熟度和大小一致的果實，置于保鮮盒中，立即運回云南省都市特色農(nóng)業(yè)工程研究中心園藝產(chǎn)品采后實驗室冷凍保存。

1.1.2 化學試劑

無水氯化鈣：天津市福晨化學試劑廠；2，6-二氯酚靛酚：美國Sigam-Aldrich公司；蒽酮：上海國藥集團化學試劑有限公司；愈創(chuàng)木酚：天津光復精細化工有限公司；福林酚：合肥博美生物技術有限公司。以上化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

UV-120-02紫外分光光度計：日本島津有限公司；BluePard Cu420電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學儀器有限公司；Lab Tech EV311旋轉蒸發(fā)儀：北京萊伯泰科儀器股份有限公司；PL204型精密電子天平：成都浩宇馳儀表有限公司；Sigma1-14離心機：北京科普順科技有限公司；TA-XT.Plus型質構儀：英國Smsta公司；CR-400色差儀：日本Konica Minolta公司；PR-101α折糖儀：日本ATAGO公司；808智能電位滴定儀：瑞士萬通公司。

1.3 試驗設計

將采收的藍莓隨機分成4組，每組約1 000 g，分別取1L 1%、2%、4%濃度的CaCl2溶液和等量的去離子水（對照組CK）浸泡10 min，晾干后，用聚乙烯保鮮盒分裝，每盒125 g，置于（4±1）℃的貯藏庫內(nèi)，每3 d取一次樣，測定相關生理指標和相關抗氧化酶活性，重復3次。

1.4 測定方法

失重率用分析天平測定，計算公式如下。

果實硬度采用質構儀測定；可溶性固形物的測定采用折糖儀測定；過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[16]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法測定[17]；類黃酮和花青素采用紫外分光光度法測定[17]；總酚含量采用福林酚法測定[18]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖，SPSS 20.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析、顯著性分析主成分分析和通徑分析，p＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 CaCl2處理對藍莓果實采后貯藏品質的影響

2.1.1 CaCl2處理對藍莓果實失重率的影響

失重率是衡量果實采后貯藏品質的重要指標。CaCl2處理對藍莓果實失重率的影響見圖1。

圖1 CaCl2處理對藍莓果實失重率的影響Fig.1 Effect of CaCl2treatment on weight loss rate of blueberries

由圖1可知，藍莓果實采后貯藏期間，對照組和3個濃度CaCl2處理的失重率均處于逐漸上升趨勢。其中，CK的失重率上升幅度最大，2% CaCl2處理的失重率上升較為平穩(wěn)，3種濃度CaCl2處理的失重率與CK存在顯著差異（p＜0.05），貯藏第 6天后，2% CaCl2處理的失重率顯著低于1%和4% CaCl2處理的失重率（p＜0.05），可知2% CaCl2處理的效果最佳。

2.1.2 CaCl2處理對藍莓果實硬度的影響

果實硬度是衡量果實貯藏性狀的重要指標，貯藏過程中，隨著果實的成熟，果肉逐漸變軟，耐壓力也隨之下降，因此，果實硬度可以直觀地反映其在貯藏過程中的軟化程度[12]。CaCl2處理對藍莓果實硬度的影響見圖2。

圖2 CaCl2處理對藍莓果實硬度的影響Fig.2 Effect of CaCl2treatment on the firmness of blueberries

由圖2可知，CK果實硬度處于逐漸下降趨勢，3種濃度CaCl2處理藍莓的果實硬度均呈先上升后下降趨勢。這可能是由于貯藏前期果膠與鈣緊密結合[19-20]而引起果實硬度呈先上升后下降，隨著藍莓果實的衰老成熟，果實硬度趨于下降。3個CaCl2處理藍莓果實硬度同期始終顯著高于CK（p＜0.05），貯藏第3天到第15天，2% CaCl2處理的果實硬度顯著高于濃度為1%和 4%的 CaCl2處理（p＜0.05）。由此表明，CaCl2處理能保持采后藍莓果實的硬度，其中以2% CaCl2處理的效果最佳。

2.1.3 CaCl2處理對藍莓果實可溶性固形物的影響

可溶性固形物含量是果實貯藏品質和成熟度的直接反映[21]。CaCl2處理對藍莓果實可溶性固形物（total soluble solids，TSS）的影響見圖3。

圖3 CaCl2處理對藍莓果實可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effects of CaCl2treatment on TSS content of blueberries

由圖3可知，貯藏期間，CK和3個濃度CaCl2處理藍莓果實的TSS含量均呈逐漸下降趨勢，且貯藏3 d～15 d時，3個CaCl2處理的TSS含量均顯著高于CK（p＜0.05）。貯藏第3天，1% CaCl2處理的TSS含量比CK高13.64%；2% CaCl2處理的TSS含量比CK高38.37%；4% CaCl2處理的TSS含量比CK高7.38%；貯藏第15天，1% CaCl2處理的TSS含量是CK的1.40倍；2% CaCl2處理的TSS含量是CK的2.14倍；4% CaCl2處理的TSS含量是CK的1.51倍。由此可知，CaCl2處理能較好地維持藍莓果實采后的TSS含量，其中以2% Ca－Cl2處理的效果最優(yōu)。

2.2 CaCl2處理對藍莓果實抗氧化能力的影響

2.2.1 CaCl2處理對藍莓果實過氧化酶活性的影響

過氧化物酶（peroxidase，POD）是果實抗氧化作用的關鍵酶，其活性與果實采后衰老密切相關，它能阻止過量的活性氧對細胞膜的傷害，能延緩衰老[22]。CaCl2處理對藍莓果實POD活性的影響見圖4。

圖4 CaCl2處理對藍莓果實POD活性的影響Fig.4 Effects of CaCl2treatment on POD activity of blueberries

由圖4可知，CK和3個CaCl2處理藍莓果實的POD活性均在第9天達到最大值，2%、1%、4% CaCl2處理和CK的POD活性分別為59.2、49.8、44.1 U/g FW和37.6U/gFW，2% CaCl2處理POD活性是CK的1.57倍。貯藏3 d～15 d時，3個CaCl2處理POD活性顯著高于CK（p＜0.05）。由此可知，CaCl2處理能有效延緩藍莓果實采后POD活性的下降程度。

2.2.2 CaCl2處理對藍莓果實過氧化氫酶活性的影響

CaCl2處理對藍莓果實過氧化氫酶（catalase，CAT）活性的影響見圖5。

圖5 CaCl2處理對藍莓果實CAT活性的影響Fig.5 Effect of CaCl2treatment on CAT activity of blueberries

由圖5可知，CK和3個CaCl2處理藍莓果實的CAT活性與POD活性的變化趨勢基本一致，且均在第9天達到最大值，其中2% CaCl2處理時CAT活性最大，為211.55 U/g FW，是CK的1.66倍，其次為 4% CaCl2處理，是CK的1.46倍；4個處理CAT活性均在第15天降到最低，其中，2% CaCl2處理的CAT活性最高，為152.33 U/g FW，是CK的1.65倍。貯藏3 d～15 d時，3個CaCl2處理 POD 活性顯著高于 CK（p＜0.05），由此表明，CaCl2處理能有效減緩藍莓果實采后CAT活性的下降。

2.2.3 CaCl2處理對藍莓果實丙二醛含量的影響

CaCl2處理對藍莓果實丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的影響見圖6。

圖6 CaCl2處理對藍莓果實MDA含量的影響Fig.6 Effect of CaCl2treatment on MDA content of blueberry

MDA含量是果實采后貯藏過程中膜脂過氧化程度的直接反映[23]。由圖6可知，CK和3個CaCl2處理藍莓果實的MDA含量均處于逐漸上升的趨勢。在貯藏期間，3個 CaCl2處理MDA含量均顯著低于CK（p＜0.05）。其中，貯藏第6天時，2%濃度CaCl2處理的MDA含量為31.26 μmol/g FW，僅為CK的43.21%；1% CaCl2處理的MDA含量為47.32 μmol/g FW，僅為CK的65.41%；4% CaCl2處理的MDA含量為53.52 μmol/g FW，僅為CK的73.71%；貯藏第9天，CK的MDA含量達到107.21 μmol/g FW，其次是4%的CaCl2處理，MDA含量為72.76μmol/gFW，再次是1%和2%的CaCl2處理，MDA含量分別為66.28 μmol/g FW和45.62μmol/g FW，2%的CaCl2處理的MDA含量僅為CK的42.55%。由此可知，CaCl2處理可以有效抑制藍莓果實采后MDA含量上升，能延緩衰老，其中，2% CaCl2處理的效果最好。

2.3 CaCl2處理對藍莓果實酚類物質代謝的影響

總酚、類黃酮和花青素是果蔬體內(nèi)的重要酚類物質，能提高其抗氧化能力，延緩衰老[24]。CaCl2處理對藍莓果實酚類物質代謝的影響見圖7～圖9。

圖7 CaCl2處理對藍莓果實總酚含量的影響Fig.7 Effect of CaCl2treatment on the total phenol content of blueberry

圖8 CaCl2處理對藍莓果實類黃酮含量的影響Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on flavonoids content in blueberry

圖9 CaCl2處理對藍莓果實花青素含量的影響Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on anthocyanin content of blueberry

由圖7可知，3個CaCl2處理的總酚含量均處于下降趨勢，且顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 3天，1% CaCl2處理的總酚含量為5.06 mg/g，是CK的1.23倍；2% CaCl2處理的總酚含量為5.72mg/g，是CK的1.39倍；4% CaCl2處理的總酚含量為4.73mg/g，是CK的1.15倍。貯藏第15天，2%、1%和4%的CaCl2處理的總酚含量分別是CK的3.01、2.38倍和2.54倍。

由圖8可知，3個CaCl2處理的類黃酮含量顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 12天，2%、1%、4% CaCl2處理的類黃酮含量分別為7.01、5.27、4.57 mg/g，分別是CK的1.96、1.48倍和1.28倍。

由圖9可知，3個CaCl2處理的花青素含量顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 9天，2%、1%和 4% CaCl2處理的花青素含量分別為10.94、8.98、9.01 mg/g，分別是CK的1.53、1.25、1.26倍。因此，CaCl2處理能抑制藍莓果實采后總酚、類黃酮和花青素含量的下降，延緩其衰老，其中2% CaCl2處理的效果最好。

2.4 CaCl2處理對藍莓果實采后生理及貯藏品質影響指標的多元統(tǒng)計分析

2.4.1 主成分分析

為進一步確定CaCl2處理和貯藏時間對藍莓果實采后生理及貯藏的影響，將所測定的8個指標進行主成分分析，藍莓果實主成分原始數(shù)據(jù)碎石圖見圖10，相關的特征值、方差貢獻率及累計方差貢獻率見表1，主成分因子載荷圖見圖11，主成分載荷矩陣見表2，相關性分析見表3。

圖10 氯化鈣處理對藍莓果實生理指標主成分分析碎石圖Fig.10 Lithotripsy diagram of principal component analysis of physiological indexes of blueberry fruit treated with CaCl2

圖11 各指標的主成分因子載荷圖Fig.11 Principal component factor loading diagram of each indicator

表1 主成分的初始特征值、方差貢獻率及累計方差貢獻率Table 1 Initial eigenvalue,variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of principal components

由圖10和表1可知，主成分分析提取出特征值大于1的2個主成分，它們的貢獻率分別為75.170%、21.350%，累計方差貢獻率分別為75.170%、96.520%?？梢哉f明，這2個主成分可以代表所測的全部生理指標，可以充分反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息。

表2 各指標的主成分載荷矩陣Table 2 Principal component load matrix of each index

表3 氯化鈣處理藍莓果實貯藏品質及生理代謝指標的相關性分析Table 3 Correlation between storage quality and physiological and metabolic indexes of blueberry fruits treated with calcium chloride

由表2和圖11可知，果實硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素在第1主成分有較高的正向載荷，而失重率和MDA在第1主成分有較高的負向載荷，表示第1主成分會隨著果實硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素的增加而增大，隨著失重率和MDA的增加而減小。POD和CAT在第2主成分有較高的正向載荷，表示第2主成分會隨著POD和CAT增加而增大。

由表3可知，失重率與MDA呈極顯著正相關（p＜0.01），與果實硬度、TSS、總酚、類黃酮、花青素呈極顯著負相關（p＜0.01）；果實硬度與 TSS、總酚、類黃酮、花青素呈極顯著正相關（p＜0.01），與MDA呈極顯著負相關（p＜0.01）；TSS與 MDA 呈極顯著負相關（p＜0.01），與總酚、類黃酮、花青素呈極顯著正相關（p＜0.01）；POD與 CAT呈極顯著正相關（p＜0.01）；MDA 與總酚、類黃酮、花青素呈極顯著負相關（p＜0.01）；總酚、類黃酮、花青素三者之間呈極顯著正相關（p＜0.01）。由此表明，藍莓果實采后貯藏過程中的品質與其組織的抗逆性、細胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。

2.4.2 通徑分析

由主成分分析的結果可知，CaCl2能提高采后藍莓果實的品質，延緩采后衰老。影響果實采后衰老的因素較多，且這些因素相互制約。因此，通過進一步的回歸分析和通徑分析來探討影響藍莓果實采后衰老的相關因素對其采后衰老的重要性，對CaCl2延緩果實衰老的機制進行研究。

將所測定的生理指標包括失重率（X1）、果實硬度（X2）、TSS（X3）、POD（X4）、CAT（X5）、總酚（X6）、類黃酮（X7）、花青素（X8）和丙二醛（Y）共 9個因子進行逐步回歸分析，得到回歸方程：Y=59.3+0.43X1-0.118X2-2.429X3+12.827X6+24.597X7+9.913X8，其中，F(xiàn)=95.56，決定系數(shù)R2=0.993，p＜0.01，該回歸方程極顯著，回歸方程中的失重率（X1）、果實硬度（X2）、TSS（X3）、總酚（X6）、類黃酮（X7）、花青素（X8），這 6 個變量可以解釋99.3%的因變量差異，說明這6個變量可以代表影響藍莓果實采后衰老指標（MDA）的主要因素。為進一步分析它們對藍莓果實衰老指標（MDA）的直接效應和間接效應，對MDA含量和這6個變量進行通徑分析，結果見表4。

表4 以丙二醛為因變量的通徑分析Table 4 Path analysis with malondialdehyde as the dependent variable

由直接通徑系數(shù)可知，類黃酮（X7）的直接通徑系數(shù)最大，為1.185，表明其對MDA的直接作用最大，其余5個因子的直接通徑系數(shù)的大小依次為花青素（X8）、總酚（X6）、果實硬度（X2）、TSS（X3）和失重率（X1）。由此可知，失重是影響藍莓果實采后衰老的首要因素，果實硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素是延緩藍莓果實采后衰老的重要因子。通過分析各個間接通徑系數(shù)可知，TSS（X3）對類黃酮（X7）的間接作用最大，其間接通徑系數(shù)為1.145 895；通過相關系數(shù)分析可知，失重率（X1）對MDA的影響最大，為0.947，且呈極顯著正相關（P＜0.01），失重率、TSS、總酚、類黃酮、花青素與MDA呈極顯著負相關（P＜0.01）。

3 結論

CaCl2處理能抑制采后藍莓果實的失重，延緩其果實硬度和TSS含量的下降程度，減緩果肉腐爛，顯著提高藍莓采后果實的POD和CAT活性，減輕細胞膜的過氧化損傷，同時減緩類黃酮、總酚和花青素含量的下降，抑制MDA含量的上升，對“夏普藍”藍莓的采后貯藏品質具有較好的保持作用。主成分分析結果表明，提取出的2個主成分可以代表所測得全部指標。相關性分析結果表明，所測生理指標之間存在極顯著正相關，可以表明藍莓果實采后貯藏過程中的品質與其組織的抗逆性、細胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。通徑分析結果表明，氯化鈣處理的藍莓果實，可溶性固形物通過對類黃酮對MDA的間接作用最大。失重率對MDA的影響最大，為0.947，且呈極顯著正相關（P＜0.01），果實硬度、TSS、總酚、類黃酮、花青素與MDA呈極顯著負相關（P＜0.01）。