氯化鈣與1-MCP對(duì)西州蜜甜瓜采后貯藏品質(zhì)的影響

李自芹,李文綺,賈文婷,李宇輝,劉成江

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院,新疆石河子 832000;2.石河子質(zhì)量與計(jì)量檢測(cè)所,新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】西州蜜甜瓜屬于葫蘆科,是甜瓜的一個(gè)栽培品種,主要分布在新疆、海南[1]。西州蜜甜瓜屬于呼吸躍變型果實(shí),采后貯藏過(guò)程中易發(fā)生后熟和軟化,易腐爛變質(zhì),貨架期較短,不利于西州蜜甜瓜的穩(wěn)定消費(fèi)[2],尋找一種切實(shí)有效的采后西州蜜甜瓜保鮮處理方法顯得尤為重要。鈣是瓜果必須的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),能調(diào)節(jié)果實(shí)體內(nèi)的生理生化過(guò)程,還可以調(diào)節(jié)果實(shí)中的氧化還原酶活性,果實(shí)在缺鈣的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生生理病害[3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】賈曉輝等[4]認(rèn)為,庫(kù)爾勒香梨萼端黑斑病是一種由于果實(shí)品質(zhì)下降和N/Ca、K/Ca失調(diào)、缺鈣導(dǎo)致的病害。果實(shí)適量添加鈣含量,可以抑制果實(shí)采后衰老、腐爛等,提高果實(shí)的耐貯性,改善果實(shí)品質(zhì)[5]。1-甲基環(huán)丙烯(即1-methyl- cylclopropene,1-MCP)通過(guò)阻斷果實(shí)中的乙烯與受體的蛋白結(jié)合,進(jìn)而抑制乙烯誘導(dǎo)果實(shí)的成熟和衰老[6]。1- MCP具有穩(wěn)定、高效、無(wú)毒的特點(diǎn),有助于果蔬增強(qiáng)自身抵抗逆境的能力,延長(zhǎng)貨架期。目前,水蜜桃[7]、百香果[8]、黃冠梨[9]、香蕉[10]、青棗[11]、豇豆[12]和油菜[13]等果蔬上都已應(yīng)用?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】Ca和1-MCP分別處理西州蜜甜瓜,各自均具有延緩瓜的衰老,延長(zhǎng)其貯藏期的作用,但同時(shí)采用Ca和1-MCP 處理西州蜜甜瓜,研究其對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)和貯期病害的影響報(bào)道較少。需研究氯化鈣與1-MCP對(duì)西州蜜甜瓜采后貯藏品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以西州蜜甜瓜作為材料,采用氯化鈣、1-MCP處理西州蜜甜瓜,分析不同處理果實(shí)腐爛率、失重率、硬度、可溶性固形物、原果膠、POD酶、CAT酶活性指標(biāo)的變化和呼吸強(qiáng)度生理指標(biāo)的變化,檢測(cè)相關(guān)指標(biāo)分析適宜西州蜜甜瓜果實(shí)貯藏的保鮮劑,為延長(zhǎng)西州蜜甜瓜的貯藏期限、保持西州蜜甜瓜的貯藏品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 西州蜜甜瓜

供試的西州蜜甜瓜于 2021年9月采于新疆第六師103團(tuán),運(yùn)至新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所冷庫(kù),選用形狀均勻,無(wú)害蟲(chóng)、疾病和機(jī)械損傷的西州蜜甜瓜作為材料。

1.1.2 儀器與設(shè)備

SKG1246破壁料理機(jī)、GY-4型數(shù)顯水果硬度計(jì)、3051H型呼吸強(qiáng)度測(cè)定儀 、P901酸度計(jì)、TD-45糖度計(jì)、YP4002電子天平、分析天平、VORTEX-6旋渦混合器、GL-5250A磁力攪拌器、PoPette手動(dòng)單道可調(diào)移液器、TraceGC1300氣象色譜儀、紫外分光光度計(jì) 由上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司提供;高速離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);CaCl2(分析純)、1-甲基環(huán)丙烯,由新疆沃德生物科技有限責(zé)任公司提供。

1.2 方 法

1.2.1 樣品處理

CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%,1%,1.5%,2%;1-甲基環(huán)丙烯濃度為0.5、1、1.5、2 μL/L均能不同程度的保持西州蜜甜瓜的貯藏品質(zhì),篩選確定最佳濃度:CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%,1-甲基環(huán)丙烯濃度為1 μL/L。

將篩選好的西州蜜甜瓜,分四組,每組選西州蜜甜瓜100個(gè),預(yù)冷24 h后,分別用CaCl2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%,1-甲基環(huán)丙烯濃度為1 μL/L;和1.5%CaCl2、1 μL/L1-甲基環(huán)丙烯復(fù)合(聯(lián)合)處理,無(wú)處理的西州蜜甜瓜作為對(duì)照組CK。

處理后的西州蜜甜瓜單果套發(fā)泡網(wǎng)后裝入紙箱,每個(gè)箱子固定裝4個(gè)瓜。

對(duì)照組(CK)和處理組的西州蜜甜瓜均置于保鮮庫(kù)中(保鮮庫(kù)已用果蔬熏蒸消毒劑密閉熏蒸消毒并通風(fēng)4 h以上),保持保鮮庫(kù)溫度為23℃,濕度為85%～90%。冷庫(kù)貯藏49 d,每7 d測(cè)定1次指標(biāo)。

1.2.2 果實(shí)腐爛率

參照祁巖龍[14]的方法:每個(gè)處理選取大小均勻、無(wú)機(jī)械傷和病蟲(chóng)害的西州蜜甜瓜100個(gè),在保鮮庫(kù)存放,每7 d觀察并統(tǒng)計(jì)1次,按西州蜜甜瓜的自然腐爛程度設(shè)5個(gè)腐爛級(jí)別,記錄瓜的腐爛狀況:0級(jí):果實(shí)完好,無(wú)任何腐爛;1級(jí):瓜表面輕微腐爛且腐爛面積占瓜表面積的1%～10%;2級(jí):瓜表面腐爛面積占瓜表面積的11%～25%,大部分仍可食用;3級(jí):瓜表面腐爛面積占瓜表面積的26%～40%;4級(jí):瓜表面腐爛面積超過(guò)瓜表面積40%以上,無(wú)商品性。

1.2.3 果實(shí)失重率

失重率采用稱重法測(cè)定[14]。失重率=(mo-m)/mo×100%,其中,mo、m分別代表西周蜜瓜的初始質(zhì)量(g)和貯藏一段時(shí)間后的質(zhì)量(g)。

1.2.4 果實(shí)呼吸強(qiáng)度

用呼吸測(cè)定儀(3051H型)測(cè)定[14]。每次隨機(jī)取12個(gè)果實(shí),分四組,每組3個(gè)西州蜜甜瓜,稱重后迅速放置于2 L的呼吸桶密閉3 h,每組重復(fù)3次取平均值,并計(jì)算呼吸速率(CO2mg/(kg·h))。

1.2.5 果實(shí)硬度

用GY-4型數(shù)顯水果硬度計(jì)[14],每次隨機(jī)取12個(gè)果實(shí),分四組,分四組測(cè)定西州蜜甜瓜,取赤道對(duì)稱四側(cè)部位去皮的果肉進(jìn)行測(cè)定,取平均值作為該果實(shí)的硬度,每組處理測(cè)定3個(gè)果實(shí)取平均值(kg/cm2)。

1.2.6 果實(shí)可溶性固形物

采用TD-45數(shù)顯糖度計(jì)[14],取12個(gè)西州蜜甜瓜,分四組,每組測(cè)定3個(gè)果實(shí),去皮以后于破壁料理機(jī)中榨汁,紗布過(guò)濾所得濾液,糖度計(jì)開(kāi)機(jī)后,在滴液口滴入0.2～0.3 mL純凈水蓋遮光蓋校準(zhǔn),校準(zhǔn)后在滴液口滴入樣品0.2～0.3 mL遮光蓋測(cè)量,讀取讀數(shù),每次測(cè)量重復(fù)3次取平均值(%)。

1.2.7 原果膠含量

參照紀(jì)淑娟等[15]方法,以每克鮮重中原果膠的毫克數(shù)表示(mg/(g·FW))。

1.2.8 過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性

愈創(chuàng)木酚法測(cè)定西州蜜甜瓜的POD活性[16]。CAT的測(cè)定采用分光光度法[12]。每種處理選取3個(gè)西州蜜甜瓜,按照生長(zhǎng)軸縱剖8份,取對(duì)角線2份,切碎、混勻作為初始樣品,準(zhǔn)確稱取2.0 g,用液氮急凍后放入5 mL提取液,在冰浴條件下快速研磨,冷凍離心機(jī)4℃、12 000 r/min離心20 min,上清液即為待測(cè)酶液。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel軟件進(jìn)行繪圖,用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以P<0.05 作為差異顯著的標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 果實(shí)腐爛率的變化

研究表明,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),西州蜜甜瓜的腐爛率呈上升趨勢(shì)。在0～7 d,各處理組果實(shí)均沒(méi)有腐爛現(xiàn)象,到第14 d,除CaCl2與1-MCP復(fù)合的果實(shí)未發(fā)生腐爛,其余各處理組均發(fā)生不同程度的腐爛。第21 d,CaCl2與1-MCP復(fù)合的果實(shí)腐爛率為9%,均低于CaCl2和1-MCP單獨(dú)處理,是對(duì)照組(CK)腐爛率的25.7%。各處理組和對(duì)照組的西州蜜甜瓜在貯藏后期腐爛率上升,可能是由于溫度較高時(shí)西州蜜甜瓜代謝旺盛引起的,而CaCl2和1-MCP復(fù)合有效地抑制了西州蜜甜瓜的新陳代謝過(guò)程。圖1

圖1 果實(shí)腐爛率變化

2.2 果實(shí)失重率變化

研究表明,在貯藏28 d時(shí),經(jīng)CaCl2和1-MCP單獨(dú)處理的果實(shí),失重率分別為10%和9%,CaCl2和1-MCP復(fù)合處理的果實(shí)失重率為7%,CK 的失重率最大為13%。CaCl2和1-MCP復(fù)合處理的果實(shí)不但能有效減少腐爛率,還能有效控制果實(shí)水分的流失。 圖2

圖2 果實(shí)失重率變化

2.3 果實(shí)呼吸強(qiáng)度的變化

研究表明,各處理組西州蜜甜瓜果實(shí)的呼吸強(qiáng)度均低于對(duì)照組(CK),并且對(duì)照組(CK)的呼吸強(qiáng)度在14 d時(shí)有明顯的呼吸躍變現(xiàn)象出現(xiàn),CaCl2和1-MCP處理也出現(xiàn)了輕微的躍變現(xiàn)象,其中CaCl2和1-MCP復(fù)合處理的西州蜜甜瓜呼吸強(qiáng)度最低(P<0.05),且未出現(xiàn)呼吸峰值,CaCl2和1-MCP復(fù)合處理較好的抑制了西州蜜甜瓜的呼吸強(qiáng)度,減少了由于呼吸作用對(duì)果實(shí)有機(jī)成分的消耗,保持了西州蜜甜瓜的食用品質(zhì)和貯藏性。圖3

圖3 果實(shí)呼吸強(qiáng)度變化

2.4 果實(shí)硬度的變化

研究表明,在整個(gè)貯藏過(guò)程中,各處理組和對(duì)照組(CK)果實(shí)硬度均呈下降的趨勢(shì),對(duì)照組果實(shí)硬度下降趨勢(shì)較各處理組較快(P<0.05),由最初的14.5 kg/cm2下降至第28 d的6 kg/cm2,并且從第14 d開(kāi)始呈現(xiàn)加速下降趨勢(shì)。在各處理組中,3種處理果實(shí)硬度均存在差異,CaCl2處理組果實(shí)硬度下降速度最快,1-MCP處理次之,CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組果實(shí)硬度下降最慢(P<0.05),較好的抑制了西州蜜甜瓜的后熟軟化進(jìn)程。圖4

圖4 果實(shí)硬度變化

2.5 果實(shí)可溶性固形物的變化

研究表明,前7 d,各處理組果實(shí)可溶性固形物含量緩慢上升,從第7 d到貯藏結(jié)束,對(duì)照組和CaCl2處理組變化趨勢(shì)一致,呈下降趨勢(shì),1-MCP處理組呈緩慢上升又下降的趨勢(shì),CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組在整個(gè)貯藏過(guò)程中,可溶性固形物呈緩慢上升趨勢(shì)。CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組的果實(shí)可溶性固形物含量始終高于對(duì)照(P<0.05)。CaCl2和1-MCP復(fù)合處理,能有效保持西州蜜果實(shí)的可溶性固形物含量,延緩果實(shí)的衰老。圖5

圖5 果實(shí)可溶性固形物變化

2.6 原果膠含量的變化

研究表明,在貯藏過(guò)程中,對(duì)照組(CK)與各處理組原果膠的含量不斷下降,對(duì)照組原果膠含量由最初的20 mg/g下降到第28 d的6.5 mg/g,并在7～14 d呈快速下降趨勢(shì)。各處理組中,原果膠含量下降趨勢(shì)與對(duì)照組(CK)相同,原果膠含量下降速度較對(duì)照組慢,其中CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組較其他處理組下降速度最慢(P<0.05)。CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組抑制了果膠物質(zhì)與纖維素分離形成溶于水的果膠,減少了果實(shí)的松弛、軟化和硬度下降。圖6

圖6 原果膠含量變化

2.7 過(guò)氧化物酶(POD)活性的變化

研究表明,隨著西州蜜甜瓜的成熟,各處理組過(guò)氧化物酶(POD)活性整體呈先上升后下降趨勢(shì),對(duì)照組POD酶活性變化最大(P<0.05),從最初的15 U,上升到第14 d的28 U,隨后開(kāi)始下降,CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP復(fù)合處理POD酶活性較對(duì)照普遍較低,CaCl2和1-MCP復(fù)合處理POD酶活性最低(P<0.05),CaCl2和1-MCP處理對(duì)西州蜜甜瓜有效抵御了外界刺激和病原菌侵染等不利因素,也防止了果實(shí)的褐變。圖7

圖7 過(guò)氧化物酶(POD)活性變化

2.8 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的變化

研究表明,CAT 酶活性隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)總體呈先上升后下降的趨勢(shì),在貯藏前21 d,對(duì)照組CAT 酶活性一直在迅速升高,且一直高于其他處理組,從21 d到28 d貯藏結(jié)束,對(duì)照組CAT 酶活性又迅速下降,在貯藏前14 d時(shí),CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組CAT 酶活性均緩慢上升,從第14 d后呈緩慢下降趨勢(shì),下降幅度較小,CaCl2和1-MCP復(fù)合處理組CAT 酶活性較對(duì)照組保持在相對(duì)穩(wěn)定的范圍。圖8

圖8 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性變化

3 討 論

果實(shí)的腐爛率直接反映果蔬在貯藏條件下的保鮮效果[17]。呼吸作用是果蔬生命活動(dòng)的基本代謝過(guò)程,也是甜瓜采后最為重要的生理活動(dòng)[18]。果實(shí)硬度是衡量果實(shí)成熟度和貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)之一[19],在果實(shí)的成熟和衰老過(guò)程中,果實(shí)的硬度會(huì)逐漸降低[20]。通過(guò)測(cè)定果實(shí)的硬度,可以了解果實(shí)的成熟程度或者后熟軟化程度[21]?？扇苄怨绦挝锖渴俏髦菝厶鸸瞎麑?shí)口感的主要特征指標(biāo),能直接反映果實(shí)的成熟程度和品質(zhì)狀況[22]。原果膠在西州蜜甜瓜中是一種非水溶性的物質(zhì)[23],過(guò)氧化物酶(POD)在西州蜜甜瓜的成熟和衰老過(guò)程中,以H2O2作為受體催化底物氧化的酶,對(duì)H2O2、酚類、醛類等物質(zhì)具有清除作用[24]。當(dāng)果實(shí)受到外部刺激、病原菌侵染、貯藏環(huán)境變化等情況時(shí),果實(shí)中的過(guò)氧化物酶活性就會(huì)做出相應(yīng)的反映[25]。CAT 酶是西州蜜甜瓜防御體系的關(guān)鍵酶之一,屬于酶類清除劑,可促使H2O2分解為O2和H2O,清除西州蜜甜瓜體內(nèi)的H2O2,使西州蜜甜瓜組織細(xì)胞避免遭受H2O2的侵害[26]。鈣是構(gòu)成細(xì)胞壁的重要元素,有拮抗乙烯催熟與抑制細(xì)胞壁物質(zhì)水解酶活性的作用,能夠延緩果實(shí)軟化[27]。李俊豪等[28]用不同濃度的CaCl2處理樣本處理梨,果實(shí)的呼吸強(qiáng)度、乙烯釋放量均有所降低,并且躍變期有所推遲,躍變峰值也顯著降低。增加外源鈣,有助于抑制果實(shí)的后熟、維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,李天來(lái)等[29]處理網(wǎng)紋甜瓜,結(jié)果顯示,5 mmol /L 的硝酸鈣較1、3 mmol / L的硝酸鈣對(duì)乙烯釋放量與呼吸強(qiáng)度有更強(qiáng)的抑制作用。鈣具備抑制后熟與維持細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定作用的同時(shí),也是細(xì)胞信號(hào)重要的傳導(dǎo)物質(zhì),過(guò)多的增加鈣又會(huì)促進(jìn)果實(shí)后熟生理代謝中信號(hào)的傳導(dǎo)[30]。1-MCP能夠阻斷乙烯與受體的正常結(jié)合,從而抑制乙烯的催熟作用,并能減少由后熟所導(dǎo)致的乙烯進(jìn)一步釋放[31]。

4 結(jié) 論

1.5% CaCl2與1 μL /L 1-MCP 均能降低西州蜜甜瓜貯藏過(guò)程中呼吸強(qiáng)度,并能有效抑制躍變現(xiàn)象,推遲果實(shí)的后熟,延緩果實(shí)的軟化;將 1.5% CaCl2與1 μL /L的1-MCP復(fù)合使用,對(duì)果實(shí)后熟的抑制作用較單獨(dú)使用時(shí)更強(qiáng),且更穩(wěn)定,能更好地延緩果實(shí)軟化,保持果實(shí)的貯藏品質(zhì)。