乙烯利和矮壯素對采后狗頭棗硬度與微量元素的影響

魏雄博，王睿，尚秉眾，楊茜如，白朕卿，2*，陳國梁，2*

（1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000；2.陜西省紅棗重點(diǎn)試驗(yàn)室（延安大學(xué)），陜西 延安 716000）

棗（Ziziphus jujuba Mill.）是鼠李科棗屬植物，其果實(shí)為一種“藥食同源”的食品[1]。在生產(chǎn)中，棗果采后易衰老、軟化造成外觀、品質(zhì)、味道、營養(yǎng)價(jià)值損失。狗頭棗是陜北特有紅棗品種，狗頭棗在自然條件下更容易軟化[2]。因此，延緩棗衰老軟化、延長其貯藏壽命，已成為狗頭棗產(chǎn)業(yè)發(fā)展中急待解決的問題。乙烯在果實(shí)成熟衰老進(jìn)程中起著重要作用，乙烯對采后果實(shí)品質(zhì)有著顯著影響[3]。林炎娟等[4]用乙烯利處理芙蓉李后發(fā)現(xiàn)果實(shí)中可溶性固形物含量和花色苷含量顯著提高，加速了果實(shí)成熟軟化。矮壯素（chlorocholine，CCC）作為植物生長調(diào)節(jié)劑，在果實(shí)成熟時(shí)期激素調(diào)控機(jī)制研究較少，楊煒茹等[5]采用矮壯素澆灌野生地榆，發(fā)現(xiàn)矮壯素可以提高地榆的抗性并延緩其衰老。肖莉娟等[6]研究了不同濃度矮壯素對‘駿棗’枝梢生長及果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明200 mg/L矮壯素噴施‘駿棗’可以顯著提升果實(shí)品質(zhì)。

狗頭棗棗果富含微量元素，是優(yōu)良的鮮食品種[7]，其中銅、鐵、錳、鋅、鈣為人體必需微量元素，鋅在人體中參與上百種酶促反應(yīng)；鐵對人體的免疫功能及神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育有重要作用；銅是超氧化物歧化酶的組分，能催化機(jī)體代謝中產(chǎn)生的超氧化物分解，具有一定的解毒作用；鈣是人體含量最豐富的元素，不僅是形成骨骼牙齒主要成分，還參與人體內(nèi)血管收縮、神經(jīng)傳遞、免疫吞噬等重要生理活動(dòng)[8-11]。而鋁是人體非必需元素不但會(huì)富集在體內(nèi)對器官持續(xù)產(chǎn)生毒害，而且對神經(jīng)毒性產(chǎn)生促進(jìn)作用導(dǎo)致老年性癡呆[12-13]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，中藥發(fā)揮藥效作用除了依賴于有效成分外，也與其中所含的微量元素有關(guān)[14]。因此提高棗果中對人體有益微量元素和減少有害元素的含量對狗頭棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。

狗頭棗是陜北特色經(jīng)濟(jì)作物，延長狗頭棗棗果保鮮期和提高其品質(zhì)是目前急需解決的問題。據(jù)此本研究以陜北延安狗頭棗為研究材料，采用不同質(zhì)量濃度的乙烯利和矮壯素浸泡處理全紅期狗頭棗果實(shí)，測定狗頭棗果實(shí)硬度和6種微量元素含量的變化，探索乙烯利、矮壯素處理后狗頭棗采后保鮮與微量元素含量變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

狗頭棗：選取陜西省延安市延川縣延水關(guān)鎮(zhèn)莊頭村樹齡一致的棗樹，采摘挑選全紅時(shí)期、無損傷、大小均一棗果，放于保鮮袋內(nèi)立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。乙烯利、矮壯素（分析純）：北京索萊寶科技有限公司；多元素標(biāo)準(zhǔn)液（GSB04-1767-2004，鋁、砷，硼、鋇、鈹、鉍、鎘、鈷、鉻、銅、鐵、鎵、鋰、鎂、錳、鎳、鉛、銻、錫、鍶、鈦、鉈、釩、鋅混合標(biāo)準(zhǔn)溶液）：國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸溶液（金屬-氧化物-半導(dǎo)體電路專用特純試劑）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與試劑

水果硬度計(jì)（GY-3）：浙江托普儀器有限公司；超純水系統(tǒng)（UP-I-100L）：四川優(yōu)普超純科技有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（DHG-9240A）：上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；高效微波消解系統(tǒng)（ETHOS UP）：意大利麥爾斯通公司；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（NexlON 2000）：美國珀金埃爾默公司。

1.3 方法

1.3.1 材料處理

配制不同處理組溶液，如表1所示，采用純凈水（reverse osmosis，RO）作為對照組。每組棗果200顆，將棗果浸泡在不同溶液中，常溫放置，在0、1、3、7 d時(shí)取樣，每次隨機(jī)取樣10顆棗，測定硬度后去除果核，置于45℃烘箱烘干1個(gè)月，粉碎，過100目篩保存留用。每個(gè)處理組設(shè)3個(gè)重復(fù)。

表1 乙烯利與矮壯素激素處理?xiàng)l件Table 1 Conditions of ethrel and chlormequat treatments

1.3.2 果實(shí)硬度測定

每次取10顆棗果，用水果硬度計(jì)分別在棗果上、中、下3個(gè)部位各測3次，記錄數(shù)據(jù)并統(tǒng)計(jì)分析。

1.3.3 ICP-MS測定

準(zhǔn)確量取 500 μg/mL 含有鐵、錳、銅、鋅、鋁、鈣 6種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，用5%硝酸溶液逐級稀釋成20、40、60、80、100、200、500 μg/L 溶液，以 5% 硝酸溶液為空白，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。準(zhǔn)確稱取狗頭棗果粉末0.03 g，置于消解罐中，加入8 mL硝酸，放入高效微波消解系統(tǒng)進(jìn)行消解。消解條件：預(yù)熱10 min，190℃加熱15 mim，冷卻20 min。消解完成后超純水沖洗消解罐多次，合并洗液定容至50 mL即得待測樣品，進(jìn)樣測定[15]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與圖表制作

采用Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與作圖，并建立線性回歸方程。采用SPSS Version 20.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（Duncan多重比較，顯著水平設(shè)定為P＜0.05）、皮爾遜相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 乙烯利與矮壯素處理對棗果硬度的影響

果實(shí)硬度是衡量貨架期的一個(gè)重要指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 乙烯利與矮壯素處理對棗果硬度影響Fig.1 Effect of hormone treatment on fruit hardness of‘Goutou’jujube

經(jīng)過不同質(zhì)量濃度ETH處理后加快了果實(shí)軟化速度，ETH質(zhì)量濃度越高果實(shí)硬度下降速度越快。CCC處理后棗果硬度在1、3 d果實(shí)硬度與第0天無顯著變化，在3 d～7 d硬度下降速度緩慢，CCC質(zhì)量濃度越高果實(shí)硬度下降速度越緩慢，處理6果實(shí)軟化速度最緩慢。組合處理結(jié)果顯示，同樣的質(zhì)量濃度CCC和不同質(zhì)量濃度ETH組合，ETH質(zhì)量濃度越大果實(shí)硬度下降速率越快。處理7、處理9、處理10、處理11、處理13、處理14、處理15在第1天時(shí)硬度都有所增加。處理9中CCC質(zhì)量濃度比ETH質(zhì)量濃度大，其硬度在第1天時(shí)增加程度比其他激素組合大，在1 d～7 d硬度也比其他組合激素處理下降速度慢。處理6棗果硬度維持時(shí)間最長且第7天的硬度高于其它處理組。

2.2 乙烯利與矮壯素處理對棗果有益微量元素含量積累的影響

為了探索乙烯利與矮壯素處理對棗果有益微量元素含量積累的影響，本研究對處理后的狗頭棗棗果有益微量元素含量進(jìn)行了測定。

2.2.1 乙烯利與矮壯素對棗果銅含量的影響

銅元素含量變化結(jié)果如表2所示。

表2 不同處理組中銅元素含量Table 2 Copper content in jujube fruits of different treatment groups

對照組棗果銅含量在0～1d增加，1d～3d降低，3d～7 d再次增加。處理1在0～1 d增加，7 d時(shí)銅含量達(dá)到最高。處理6棗果銅含量在0～1 d增加，1 d～3 d降低，第3、7天無明顯變化。處理8棗果中銅、含量先上升再降低，第3天時(shí)含量達(dá)到最高，為2.19 μg/g DW。處理12銅含量最高為2.49 μg/g DW，在0～3 d內(nèi)增加幅度最大。處理14銅含量在0～1 d降低了0.44 μg/g DW，含量降幅最大。

2.2.2 乙烯利與矮壯素對棗果鐵含量的影響

鐵元素是人體血紅蛋白、肌紅蛋白的重要材料。通過激素處理，棗果中鐵元素含量見表3。

表3 不同處理組中鐵元素含量Table 3 Iron content in jujube fruits of different treatment groups

由表3可知，第0天棗果中鐵含量在8.35 μg/g DW～34.25 μg/g DW，經(jīng)過處理多數(shù)處理組中鐵含量呈下降趨勢。對照組棗果鐵含量隨處理時(shí)間增加逐步減少，在7 d時(shí)鐵含量為8.5 μg/g DW，減少了61.66%。處理1中鐵元素降低量最大，減少了22.65 μg/g DW。處理7、8棗果中鐵含量先上升再下降，第3天時(shí)含量達(dá)到最高。其中處理11鐵含量在1 d比0 d含量增加了71%，增加幅度最大。

2.2.3 乙烯利與矮壯素對棗果錳含量的影響

錳元素是人體必需元素，通過試驗(yàn)，不同處理?xiàng)椆i含量變化如表4所示。

表4 不同處理組中錳元素含量Table 4 Manganese content in jujube fruits of different treatment groups

對照組錳含量在0～7 d無明顯變化。所有處理組錳含量的變化幅度均較小。處理8在7 d時(shí)錳含量為4.21 μg/g DW，較第1天增加了26.4%。處理13在1 d時(shí)的含量最高，為5.21 μg/g DW，比第0天增加了1.82 μg/g DW，增幅最大。

2.2.4 乙烯利與矮壯素對棗果鋅含量的影響

鋅在人體中的含量直接影響100多種酶的活性，激素處理后不同處理組鋅含量如表5所示。

表5 不同處理組中鋅元素含量Table 5 Zinc content in jujube fruits of different treatment groups

對照組鋅含量呈先上升再下降趨勢，第3天時(shí)含量最高。處理1在0～1 d鋅含量增加了8.58 μg/g DW，且3、7 d時(shí)的含量減少輻度較小。處理8在0～1 d鋅含量增加了9.43 μg/g DW，增幅最大。

2.2.5 乙烯利與矮壯素對棗果鈣含量的影響

鈣元素在人體是構(gòu)成骨骼重要元素，經(jīng)過不同處理后鈣元素變化如表6所示。

表6 不同處理組中鈣元素含量Table 6 Calcium content in jujube fruits of different treatment groups

對照組中鈣含量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，處理1～處理6組中鈣含量基本呈先上升再下降變化趨勢，與對照組一致。處理1在0～3 d含量增加幅度最大，為71.47 μg/g DW。處理4在0～1 d鈣含量增加84.63 μg/g DW，比其他處理組相比，增加最多。處理5在3 d時(shí)比0 d鈣含量增加了81.43 μg/g DW。處理10在第1天鈣含量減少了39.18%，與其他處理組相比，在處理時(shí)間為0～1 d時(shí)降幅最大。

2.2.6 乙烯利與矮壯素對棗果鋁含量的影響

鋁為食品有害元素，在日常飲食需加以控制攝入量。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 不同處理組中鋁元素含量Table 7 Aluminum content in jujube fruits of different treatment groups

處理組1～6棗果中鋁含量在0～1 d明顯下降，其中，對照組鋁含量減少了86.8%。處理6在0～3 d下降速度比其他處理組緩慢，但是在3 d時(shí)鋁含量比0 d降低了92.0%，降幅最大。

3 結(jié)論與討論

植物的果實(shí)采摘后其組織代謝仍在進(jìn)行，這些代謝活動(dòng)導(dǎo)致果實(shí)的成熟與衰老[16]。本研究結(jié)果顯示，處理3（800 mg/L ETH）狗頭棗果實(shí)皺縮軟化速度最快。CCC質(zhì)量濃度越大果實(shí)軟化速度越慢，處理6（500mg/L CCC）在0～7 d棗果實(shí)硬度保持最好。在ETH和CCC組合的9個(gè)處理組中，處理8（200 mg/L ETH+200 mg/L CCC）、處理 12（500 mg/L ETH+500 mg/L CCC）ETH 和CCC質(zhì)量濃度一樣，其果實(shí)硬度與對照組硬度變化一致，處理 9（200 mg/L ETH+500 mg/L CCC）其棗果的硬度比其他八個(gè)組合硬度下降速度慢。研究結(jié)果初步表明矮壯素可以延緩果實(shí)軟化速度。果實(shí)的成熟軟化是ABA、IAA、GA3、ETH 等激素交互作用的結(jié)果[17]。外源CCC處理油莎豆[18]、紅豆杉[19]發(fā)現(xiàn)CCC與內(nèi)源ABA、GA3、IAA含量變化密切相關(guān)，而關(guān)于CCC處理對果實(shí)成熟衰老期間內(nèi)源激素影響研究未見報(bào)道。

微量元素鐵、鋅、銅、錳、鈣對人體健康有不可或缺的作用，且微量元素與果實(shí)品質(zhì)和生物活性成分密切相關(guān)[20-21]。未處理?xiàng)椆?種元素含量大小順序?yàn)殁}＞鐵＞鋁＞鋅＞錳＞銅。鐵、鋅、錳、銅含量與郭雪飛等[22]、蔣卉等[23]、何偉忠等[24]研究一致，鈣含量為 132.31 μg/g DW與其他品種棗相比較低。對照組棗果中鈣含量隨貯藏時(shí)間增加呈現(xiàn)先上升后下降，這與歐李果實(shí)采后鈣含量變化趨勢一致[25]。本研究顯示處理5（200 mg/L CCC）、處理 6（500 mg/L CCC）、處理 8（200 mg/L ETH+200 mg/L CCC）對狗頭棗微量元素總體保持較好。果實(shí)在貯藏期間微量元素會(huì)不斷地變化，通過矮壯素和乙烯利處理?xiàng)椆笃湮⒘吭睾孔兓赡苁枪麑?shí)中微量元素在果實(shí)不同部位轉(zhuǎn)移造成的[26-27]，所有處理組鋁含量在0～1 d都劇烈下降，可能是因?yàn)殇X從棗果遷移到浸泡溶液中[28]。

狗頭棗作為陜北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)樹種，提高其棗果品質(zhì)和延長儲(chǔ)藏期，對狗頭棗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要作用。本試驗(yàn)綜合棗果硬度變化發(fā)現(xiàn)乙烯利處理?xiàng)椆蠹涌炝藯椆浕俣?，矮壯素可以維持棗果硬度，關(guān)于矮壯素延緩果實(shí)衰老原因和參與果實(shí)內(nèi)源激素調(diào)控機(jī)制將進(jìn)一步研究。通過鋁含量變化得出，棗果采摘后用純凈水進(jìn)行浸泡處理可以降低鋁含量。此外，外源激素對果實(shí)微量元素含量變化有待深入探究。本研究為棗果采后處理保鮮提供了參考。