溫度處理對冷藏獼猴桃后熟品質(zhì)和細胞壁代謝的影響

王敏雁，楊帆，譚佳偉，索江濤，閆金姣，馬艷萍*

（1 西北農(nóng)林科技大學林學院 陜西楊凌712100 2 陜西佰瑞獼猴桃研究院有限公司 西安710054 3 西北農(nóng)林科技大學園藝學院 陜西楊凌 712100）

獼猴桃富含維生素、膳食纖維、多種氨基酸和礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，口味酸甜且風味獨特，深受廣大消費者喜愛[1]。冷藏是保障獼猴桃長期供應最為常見的貯藏技術。出庫時果實質(zhì)地仍然堅硬，需經(jīng)一段時間的后熟達到可食硬度時才能食用。出庫后自然后熟變軟的獼猴桃果實風味及品質(zhì)質(zhì)量參差不齊，顯著影響消費者的購買欲，進而制約獼猴桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前新西蘭推出即食獼猴桃商品果，其核心是將采摘成熟后的獼猴桃果實經(jīng)人為后熟軟化處理達到即食程度，讓消費者可以放心購買，贏得對果實品質(zhì)的信賴[2]。探尋能夠快速催熟冷藏出庫后的獼猴桃果實，同時維持其品質(zhì)的處理是促進獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有效途徑。

溫度和乙烯是影響果蔬后熟進程的重要因素[3]。目前，產(chǎn)業(yè)中常用果蔬催熟方式為乙烯利催熟[4]。乙烯利是一種低毒性的植物生長調(diào)節(jié)劑，已在大量呼吸躍變型果實催熟中應用[5]，然而常導致成熟度不可控、商品質(zhì)量差、貨架期縮短和過熟腐爛等問題[6]。短期高溫處理的溫度通常為30～55 ℃，處理時間在幾秒到幾小時不等[7]。短期高溫處理對果蔬采后品質(zhì)的影響在商業(yè)化應用方面日趨成熟，其中普遍應用的熱激處理包括熱空氣和熱水浸泡兩種[8]。與熱水處理相比，熱空氣具有成本低、操作簡單和裝備易獲得等優(yōu)點[9-10]。

果實品質(zhì)和細胞壁代謝變化是衡量獼猴桃果實后熟技術的重要方面，涉及硬度、可溶性固形物、可滴定酸、淀粉、果膠含量和細胞壁代謝酶活性等相關指標。短期高溫處理可以提高果實細胞壁水解酶的活性，從而引起細胞壁物質(zhì)降解，破壞細胞壁結(jié)構，最終導致果實質(zhì)地軟化[8]。目前熱激處理已在蘋果[11]、草莓[12]、芒果[13]、枇杷[14]等果蔬中應用。熱激處理能有效控制獼猴桃果實采后灰霉病[15]和冷害[16]的發(fā)生。而對冷藏后通過高溫熱空氣處理使獼猴桃果實可以即食，以及對比不同溫度處理對細胞壁代謝的影響鮮見研究報道。

本試驗以1 ℃冷藏“海沃德”出庫后獼猴桃果實為材料，分別以10 ℃模擬超市冷藏柜溫度，20℃常溫處理和（40+20）℃熱空氣處理，研究果實后熟期間品質(zhì)、細胞壁代謝和貯藏等相關指標的變化規(guī)律和差異，探討溫度調(diào)控獼猴桃果實后熟品質(zhì)的內(nèi)在機制，對即食獼猴桃的生產(chǎn)提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

“海沃德”獼猴桃果實可溶性固形物含量達到7.2%時，人工采收至陜西佰瑞獼猴桃研究院有限公司，采收時選擇大小和成熟度一致的無病蟲害果實，置于塑料筐運回后常溫放置24 h，散去田間熱。然后于相對濕度（95±5）%、（1±0.5）℃冷庫中繼續(xù)貯藏。在硬度52 N 時移至室溫，平鋪散去水蒸氣后待用。

三氯乙酸，上海山浦化工有限公司；乙二胺四乙酸、乙酰水楊酸、碘化鉀、淀粉，廣東光華科技股份有限公司；3，5-二硝基水楊酸，上海鼓臣生物技術有限公司。

1.2 儀器與設備

GY-4 型臺式硬度計，樂清市艾德堡儀器有限公司；Eppendorfa AG22331 型低溫離心機，德國Eppendorf 公司；PAL-BX/ACID3 型手持糖酸儀，日本愛拓公司；Tel-7001 型CO2分析儀，美國TIR公司；Trace GC Ultra 型氣相色譜儀，美國Thermo Scientific 公司；RXZ 型智能人工氣候箱，寧波江南儀器廠；Titrette瓶口滴定器，德國BRAND GMBH+CO KG 公司；A11 型研磨分析儀，德國IKA 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理 將出庫后的獼猴桃果實分成3組，分別移至10，20 ℃和（40+20）℃的3 個培養(yǎng)箱中，相對濕度為70%～80%。每處理3 個重復，每重復135 個果實。每處理固定45 個果實，每15 個為1 個重復，用于呼吸速率和乙烯釋放速率的測定。

1.3.2 取樣 依據(jù)不同溫度處理果實不同軟化進程預測，10 ℃處理每8 d、20 ℃處理每4 d、（40+20）℃處理于0，4，6，8 d 時進行取樣。每處理3 個重復，每重復15 個果實。取樣時，每處理每重復測定果實果肉硬度、可溶性固形物含量（SSC）和可滴定酸（TA）含量，然后去皮取果實赤道部位果肉樣品，立即投入液氮速凍后置于-80 ℃冰箱，備用測定其它相關指標。

1.3.3 指標測定

1.3.3.1 硬度和腐爛率 采用硬度計測定。測定時在果實赤道部垂直兩個點去皮測定，以兩個點的平均值作為果實硬度值。腐爛率參考胡苗等[17]的研究方法測定，貯藏硬度達到15N 左右時，統(tǒng)計腐爛果個數(shù)。腐爛率計算公式為：

1.3.3.2 呼吸速率和乙烯釋放速率 呼吸速率和乙烯釋放速率參照董曉慶等[18]的方法。每重復的15 個果實先測定呼吸速率，然后吸取氣體，采用氣相色譜儀測定乙烯釋放速率。

1.3.3.3 營養(yǎng)品質(zhì) 獼猴桃果實的SSC 測定時用手持榨汁器榨汁后采用手持糖酸儀測定；TA 含量參照曹建康等[19]的方法測定；固酸比以SSC 和TA的比值計算；原果膠和水溶性果膠含量參考He等[20]的方法；淀粉含量參考Lu等[21]的方法。

1.3.3.4 軟化相關酶活性 α-淀粉酶活性參照曹建康等[19]的方法稍作更改進行測定；PE 和活性β-Gal 活性參照Ban等[22]的方法稍作更改進行測定；PG 活性參照Salvador等[23]的方法稍作更改進行測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel2016 和Origin2017 軟件分別進行數(shù)據(jù)處理和作圖，應用SPSS22.0 對數(shù)據(jù)進行顯著性和多重比較分析，采用Duncan 多重極差檢驗比較平均值在P=0.05 水平的差異顯著性。所有指標測定均設置3 個重復，數(shù)據(jù)以均值±標準差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實后熟品質(zhì)的影響

2.1.1 硬度和腐爛率 硬度是反映獼猴桃果實后熟進程的重要指標。隨著處理溫度的升高，“海沃德” 獼猴桃果實的硬度下降速度加快（圖1a）。（40+20）℃處理，貯藏6 d 時達到可食硬度16 N 完成后熟，貯藏8 d 時果實硬度下降至7 N，下降率高達84.2%，顯著高于20 ℃和10 ℃處理；20 ℃處理，貯藏12 d 時達到可食硬度12 N 完成后熟，貯藏14 d 時，果實的硬度下降至8 N，而10 ℃處理果實貯藏40 d 時硬度仍然高達約20 N。當果實硬度達到15 N 左右時，統(tǒng)計其腐爛率（圖1b）。（40+20）℃處理果實腐爛率為8%，20 ℃處理腐爛率為4%，表明高溫處理加速了獼猴桃果實的軟化，但果實腐爛率仍然較低。

圖1 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實硬度（a）和腐爛率（b）的影響Fig.1 Effects of different temperature treatments on fruit firmness（a）and decay rate（b）of kiwifruit after cold storage

2.1.2 SSC 和TA 含量 SSC 和TA 含量是影響獼猴桃果實風味的重要因素。不同溫度處理獼猴桃果實貯藏后熟期間的SSC 均呈現(xiàn)上升趨勢（圖2a），10 ℃果實的SSC 高于其它處理。貯藏期間，10，20 ℃和（40+20）℃處理的SSC 均值分別為12.49%，11.77%和11.54%。果實TA 含量在貯藏期間以（40+20）℃處理下降最快（圖2b），3 種處理的TA 含量均值分別為1.55%，1.37%和1.29%，平均固酸比分別為7.90，8.19，8.39?？梢姡?0＋20）℃果實的平均固酸比最高，表明該處理口感較好。

2.2 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實細胞壁代謝的影響

2.2.1 呼吸速率和乙烯釋放速率 獼猴桃為呼吸躍變型果實，呼吸速率和乙烯釋放速率是果實后熟衰老進程的重要指標。果實在20 ℃和（40+20）℃貯藏期間，其呼吸強度分別于12 d 和6 d 時達到峰值（圖3a），但前者呼吸峰顯著高于后者（P＜0.05）；10 ℃貯藏果實在貯藏期間未出現(xiàn)呼吸高峰。3 種處理果實貯藏期間，（40+20）℃處理果實的乙烯釋放速率持續(xù)增加；20 ℃果實的乙烯釋放速率12 d 時達到峰值，且顯著高于其它處理（P＜0.05）；貯藏期間10 ℃處理果實未出現(xiàn)乙烯高峰（圖3b）。20 ℃果實乙烯峰值出現(xiàn)時間和10 ℃果實的乙烯變化趨勢分別與該溫度下的呼吸速率變化趨勢一致。

圖3 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實呼吸速率（a）和乙烯釋放速率（b）的影響Fig.3 Effects of different temperature treatments on fruit respiration rate（a）and ethylene release rate（b）of kiwifruit after cold storage

2.2.2 原果膠和水溶性果膠含量 貯藏期間，獼猴桃果實原果膠含量整體均呈現(xiàn)下降趨勢，且前期下降速率較快后期變化平緩（圖4a）。20 ℃處理果實的原果膠含量下降最快，貯藏末期下降至0.37%，較貯藏初期相比下降率為47.02%。3 個溫度處理果實的水溶性果膠含量均呈現(xiàn)上升趨勢（圖4b），10 ℃果實的水溶性果膠含量貯藏32 d 時達到峰值（0.45%）；（40+20）℃處理的水溶性果膠含量貯藏期間迅速上升，至8 d 時最高（0.54%）；20 ℃果實的水溶性果膠含量緩慢上升至12 d 時下降。表明（40+20）℃處理促進了“海沃德”獼猴桃果實水溶性果膠含量的上升，進而導致果實軟化。

圖4 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實原果膠含量（a）和水溶性果膠含量（b）的影響Fig.4 Effects of different temperature treatments on fruit ASP content（a）and WSP content（b）of kiwifruit after cold storage

2.2.3 淀粉含量和α-淀粉酶活性 貯藏期間，各溫度處理獼猴桃果實的淀粉含量均呈現(xiàn)下降趨勢（圖5a）。貯藏期間，10，20 ℃和（40+20）℃果實淀粉含量的下降速率分別為24.60%，25.42%和24.70%；10 ℃果實的淀粉含量貯藏16 d 時與0 d相比下降率為20.09%，之后趨于平穩(wěn)；貯藏結(jié)束時，3 個溫度貯藏果實的淀粉含量差異不顯著（P＞0.05）。貯藏期間，10 ℃和20 ℃果實的α-淀粉酶活性分別在32 d（8.80 mg/g/min）和12 d（9.08 mg/g/min）達到峰值后下降，（40+20）℃處理果實的α-淀粉酶活性持續(xù)上升，貯藏8 d（8.15 mg/g/min）時達到最高值。

圖5 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實淀粉含量（a）和α-淀粉酶活性（b）的影響Fig.5 Effects of different temperature treatments on fruit starch content（a）and α-amylase activity（b）of kiwifruit after cold storage

2.2.4 PE、PG 和β-Gal 活性 PE、PG 和β-Gal 在果實貯藏期間共同作用降解細胞壁物質(zhì)導致果實軟化。貯藏期間，10 ℃和20 ℃處理獼猴桃果實的PE 活性分別在貯藏40 d（18.46 μmol/min/g）和12 d（12.83 μmol/min/g）達到最高值；（40+20）℃處理的PE 活性貯藏期間持續(xù)增加（圖6a）。10 ℃和20℃處理獼猴桃果實的PG 活性均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，分別在貯藏16 d 和8 d 時達到峰值，20℃處理果實貯藏期間的PG 活性均值（1.25 mg/h/g）高于其它兩個溫度處理。3 個溫度處理獼猴桃果實貯藏期間的β-Gal 活性均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢（圖6c），40 ℃處理果實的酶活性顯著（P＜0.05）低于其它兩個處理；20 ℃果實的β-Gal 活性均值最高，其次為10 ℃處理。表明高溫處理僅增加了果實的PE 活性，但對PG 和β-Gal 活性的影響不明顯。

圖6 不同溫度處理對冷藏后獼猴桃果實PE（a）、PG（b）和β-Gal（c）活性的影響Fig.6 Effects of different temperature treatments on fruit PE activity（a），PG activity（b）and β-Gal activity（c）of kiwifruit after cold storage

3 討論

獼猴桃是典型的呼吸躍變型果實，溫度和乙烯是影響獼猴桃果實采后成熟和品質(zhì)的重要因素。前人研究認為，低溫貯藏時溫度和乙烯共同調(diào)控獼猴桃果實的成熟[24]，但也有學者發(fā)現(xiàn)低溫對于獼猴桃果實軟化的調(diào)控具有獨立于乙烯的通路[24-25]。本研究發(fā)現(xiàn)，20 ℃和（40+20）℃貯藏的獼猴桃果實均出現(xiàn)明顯的呼吸和乙烯高峰，果實后熟較早，但10 ℃處理果實貯藏期間未出現(xiàn)乙烯的大量合成，然而果實仍然能夠正常成熟，這可能是通過獼猴桃內(nèi)部的低溫調(diào)節(jié)成熟機制促進果實的成熟，這與在“海沃德”上的研究一致[26]。說明乙烯并非獼猴桃果實成熟的關鍵必須因子，溫度和乙烯可以共同調(diào)控果實的成熟，同時也具有獨立調(diào)控果實成熟的通路，二者調(diào)控果實成熟的機制應該不同。溫度可能是決定二者之間協(xié)調(diào)還是獨立的主要因素，不同品種獼猴桃果實對溫度的敏感性不同，當貯藏溫度低于響應溫度時，低溫可獨立調(diào)控果實完成后熟；當溫度高于響應溫度時，內(nèi)源乙烯將大量釋放，二者共同促進果實軟化。

果實質(zhì)地變化與果膠代謝密切相關。一般在后熟軟化過程中，細胞壁原果膠逐漸降解，會引起細胞壁的結(jié)構完整性遭到破壞，使果實質(zhì)地出現(xiàn)軟化[27]。本研究結(jié)果顯示，獼猴桃果實后熟期間，10 ℃處理果實隨著硬度的降低，其原果膠含量和水溶性果膠含量呈極顯著負相關（P ＜0.01，r=-0.60**），硬度與原果膠含量和水溶性果膠分別呈現(xiàn)極顯著正相關（P＜0.01，r=0.82**）和負相關（P＜0.01，r=-0.79**）關系，表明原果膠轉(zhuǎn)化為水溶性果膠導致果實的質(zhì)地軟化。20 ℃處理中，果實的水溶性果膠含量先上升后下降，這可能是因為果實在細胞壁酶的作用下原果膠先降解成水溶性果膠，隨后水溶性果膠聚集形成螯合可溶性果膠，進而導致水溶性果膠含量降低[28]。（40+20）℃處理中，水溶性果膠含量高于其它兩個溫度處理，這可能是果實硬度低于其它兩個溫度處理的主要原因。

PE、PG 和β-Gal 是導致果實成熟軟化的主要細胞壁降解酶[29]。果實中細胞壁降解酶的活性與果膠類物質(zhì)的含量和組分變化密切相關[30]。PE 和PG 協(xié)同催化果膠降解，β-Gal 通過去除果膠多聚醛酸側(cè)鏈的半乳糖殘基使果膠解聚或溶解[30-31]。本研究中，（40+20）℃處理的PE 活性在貯藏8 d 內(nèi)高于20 ℃處理，PG 活性此時卻低于20 ℃處理，這應該是因為熱激處理分別上調(diào)了PE 和下調(diào)了PG 相關基因表達所致[32]；（40+20）℃處理在貯藏中水溶性果膠含量與PE、PG 活性均呈現(xiàn)極顯著正相關（r=0.78**和r=0.87**），表明高溫熱激處理中PE 和PG 共同作用促進獼猴桃果實的軟化。10 ℃處理果實貯藏期水溶性果膠含量逐漸升高，同時PE 活性也升高，二者呈現(xiàn)極顯著正相關（P＜0.01，r=0.63**），但PG 活性降低，說明PE 和PG 活性變化的不一致可能是影響果實緩慢軟化的原因，溫度處理通過影響PG 活性來影響果膠和水溶性果膠之間的轉(zhuǎn)化。（40+20）℃處理的β-Gal 活性低于10 ℃和20 ℃處理，同時原果膠含量高于這兩個處理，表明高溫處理的β-Gal 活性降低可能有助于延遲原果膠的降解[33]。3 個溫度處理獼猴桃果實的原果膠含量與PE 和β-Gal 活性均呈現(xiàn)極顯著負相關，說明PE 和β-Gal 共同作用導致了果實中原果膠含量下降。

4 結(jié)論

冷藏“海沃德”獼猴桃果實出庫后采用10，20℃和（40+20）℃貯藏，以（40+20）℃處理維持了果實固酸比，加速了果實硬度、TA 和淀粉含量的下降，提高了水溶性果膠含量，果實軟化速度最快；20 ℃貯藏加快了果實原果膠的降解，提高了呼吸強度和乙烯釋放速率及PG、β-Gal 和α-淀粉酶活性的峰值；10 ℃處理果實貯藏40 d 時仍然未達到可食硬度。因此，確定（40+20）℃可作為冷藏出庫獼猴桃果實短期軟化的適宜后熟溫度，10 ℃可作為延長其貨架期的貯藏溫度。