李自芹,李文绮,贾文婷,李宇辉,刘成江
(1.新疆农垦科学院,新疆石河子 832000;2.石河子质量与计量检测所,新疆石河子 832000)
【研究意义】西州蜜甜瓜属于葫芦科,是甜瓜的一个栽培品种,主要分布在新疆、海南[1]。西州蜜甜瓜属于呼吸跃变型果实,采后贮藏过程中易发生后熟和软化,易腐烂变质,货架期较短,不利于西州蜜甜瓜的稳定消费[2],寻找一种切实有效的采后西州蜜甜瓜保鲜处理方法显得尤为重要。钙是瓜果必须的一种营养物质,能调节果实体内的生理生化过程,还可以调节果实中的氧化还原酶活性,果实在缺钙的时候,会产生生理病害[3]。【前人研究进展】贾晓辉等[4]认为,库尔勒香梨萼端黑斑病是一种由于果实品质下降和N/Ca、K/Ca失调、缺钙导致的病害。果实适量添加钙含量,可以抑制果实采后衰老、腐烂等,提高果实的耐贮性,改善果实品质[5]。1-甲基环丙烯(即1-methyl- cylclopropene,1-MCP)通过阻断果实中的乙烯与受体的蛋白结合,进而抑制乙烯诱导果实的成熟和衰老[6]。1- MCP具有稳定、高效、无毒的特点,有助于果蔬增强自身抵抗逆境的能力,延长货架期。目前,水蜜桃[7]、百香果[8]、黄冠梨[9]、香蕉[10]、青枣[11]、豇豆[12]和油菜[13]等果蔬上都已应用。【本研究切入点】Ca和1-MCP分别处理西州蜜甜瓜,各自均具有延缓瓜的衰老,延长其贮藏期的作用,但同时采用Ca和1-MCP 处理西州蜜甜瓜,研究其对果实贮藏品质和贮期病害的影响报道较少。需研究氯化钙与1-MCP对西州蜜甜瓜采后贮藏品质的影响。【拟解决的关键问题】以西州蜜甜瓜作为材料,采用氯化钙、1-MCP处理西州蜜甜瓜,分析不同处理果实腐烂率、失重率、硬度、可溶性固形物、原果胶、POD酶、CAT酶活性指标的变化和呼吸强度生理指标的变化,检测相关指标分析适宜西州蜜甜瓜果实贮藏的保鲜剂,为延长西州蜜甜瓜的贮藏期限、保持西州蜜甜瓜的贮藏品质提供科学依据。
1.1 材 料
1.1.1 西州蜜甜瓜
供试的西州蜜甜瓜于 2021年9月采于新疆第六师103团,运至新疆农垦科学院农产品加工研究所冷库,选用形状均匀,无害虫、疾病和机械损伤的西州蜜甜瓜作为材料。
1.1.2 仪器与设备
SKG1246破壁料理机、GY-4型数显水果硬度计、3051H型呼吸强度测定仪 、P901酸度计、TD-45糖度计、YP4002电子天平、分析天平、VORTEX-6旋涡混合器、GL-5250A磁力搅拌器、PoPette手动单道可调移液器、TraceGC1300气象色谱仪、紫外分光光度计 由上海精密实验设备有限公司提供;高速离心机(上海安亭科学仪器厂);CaCl2(分析纯)、1-甲基环丙烯,由新疆沃德生物科技有限责任公司提供。
1.2 方 法
1.2.1 样品处理
CaCl2质量分数为0.5%,1%,1.5%,2%;1-甲基环丙烯浓度为0.5、1、1.5、2 μL/L均能不同程度的保持西州蜜甜瓜的贮藏品质,筛选确定最佳浓度:CaCl2质量分数为1.5%,1-甲基环丙烯浓度为1 μL/L。
将筛选好的西州蜜甜瓜,分四组,每组选西州蜜甜瓜100个,预冷24 h后,分别用CaCl2质量分数为1.5%,1-甲基环丙烯浓度为1 μL/L;和1.5%CaCl2、1 μL/L1-甲基环丙烯复合(联合)处理,无处理的西州蜜甜瓜作为对照组CK。
处理后的西州蜜甜瓜单果套发泡网后装入纸箱,每个箱子固定装4个瓜。
对照组(CK)和处理组的西州蜜甜瓜均置于保鲜库中(保鲜库已用果蔬熏蒸消毒剂密闭熏蒸消毒并通风4 h以上),保持保鲜库温度为23℃,湿度为85%～90%。冷库贮藏49 d,每7 d测定1次指标。
1.2.2 果实腐烂率
参照祁岩龙[14]的方法:每个处理选取大小均匀、无机械伤和病虫害的西州蜜甜瓜100个,在保鲜库存放,每7 d观察并统计1次,按西州蜜甜瓜的自然腐烂程度设5个腐烂级别,记录瓜的腐烂状况:0级:果实完好,无任何腐烂;1级:瓜表面轻微腐烂且腐烂面积占瓜表面积的1%～10%;2级:瓜表面腐烂面积占瓜表面积的11%～25%,大部分仍可食用;3级:瓜表面腐烂面积占瓜表面积的26%～40%;4级:瓜表面腐烂面积超过瓜表面积40%以上,无商品性。
1.2.3 果实失重率
失重率采用称重法测定[14]。失重率=(mo-m)/mo×100%,其中,mo、m分别代表西周蜜瓜的初始质量(g)和贮藏一段时间后的质量(g)。
1.2.4 果实呼吸强度
用呼吸测定仪(3051H型)测定[14]。每次随机取12个果实,分四组,每组3个西州蜜甜瓜,称重后迅速放置于2 L的呼吸桶密闭3 h,每组重复3次取平均值,并计算呼吸速率(CO2mg/(kg·h))。
1.2.5 果实硬度
用GY-4型数显水果硬度计[14],每次随机取12个果实,分四组,分四组测定西州蜜甜瓜,取赤道对称四侧部位去皮的果肉进行测定,取平均值作为该果实的硬度,每组处理测定3个果实取平均值(kg/cm2)。
1.2.6 果实可溶性固形物
采用TD-45数显糖度计[14],取12个西州蜜甜瓜,分四组,每组测定3个果实,去皮以后于破壁料理机中榨汁,纱布过滤所得滤液,糖度计开机后,在滴液口滴入0.2～0.3 mL纯净水盖遮光盖校准,校准后在滴液口滴入样品0.2～0.3 mL遮光盖测量,读取读数,每次测量重复3次取平均值(%)。
1.2.7 原果胶含量
参照纪淑娟等[15]方法,以每克鲜重中原果胶的毫克数表示(mg/(g·FW))。
1.2.8 过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性
愈创木酚法测定西州蜜甜瓜的POD活性[16]。CAT的测定采用分光光度法[12]。每种处理选取3个西州蜜甜瓜,按照生长轴纵剖8份,取对角线2份,切碎、混匀作为初始样品,准确称取2.0 g,用液氮急冻后放入5 mL提取液,在冰浴条件下快速研磨,冷冻离心机4℃、12 000 r/min离心20 min,上清液即为待测酶液。
1.3 数据处理
用Excel软件进行绘图,用SPSS进行统计分析,以P<0.05 作为差异显著的标准。
2.1 果实腐烂率的变化
研究表明,随着贮藏时间的延长,西州蜜甜瓜的腐烂率呈上升趋势。在0～7 d,各处理组果实均没有腐烂现象,到第14 d,除CaCl2与1-MCP复合的果实未发生腐烂,其余各处理组均发生不同程度的腐烂。第21 d,CaCl2与1-MCP复合的果实腐烂率为9%,均低于CaCl2和1-MCP单独处理,是对照组(CK)腐烂率的25.7%。各处理组和对照组的西州蜜甜瓜在贮藏后期腐烂率上升,可能是由于温度较高时西州蜜甜瓜代谢旺盛引起的,而CaCl2和1-MCP复合有效地抑制了西州蜜甜瓜的新陈代谢过程。图1
图1 果实腐烂率变化
2.2 果实失重率变化
研究表明,在贮藏28 d时,经CaCl2和1-MCP单独处理的果实,失重率分别为10%和9%,CaCl2和1-MCP复合处理的果实失重率为7%,CK 的失重率最大为13%。CaCl2和1-MCP复合处理的果实不但能有效减少腐烂率,还能有效控制果实水分的流失。
图2
图2 果实失重率变化
2.3 果实呼吸强度的变化
研究表明,各处理组西州蜜甜瓜果实的呼吸强度均低于对照组(CK),并且对照组(CK)的呼吸强度在14 d时有明显的呼吸跃变现象出现,CaCl2和1-MCP处理也出现了轻微的跃变现象,其中CaCl2和1-MCP复合处理的西州蜜甜瓜呼吸强度最低(P<0.05),且未出现呼吸峰值,CaCl2和1-MCP复合处理较好的抑制了西州蜜甜瓜的呼吸强度,减少了由于呼吸作用对果实有机成分的消耗,保持了西州蜜甜瓜的食用品质和贮藏性。图3
图3 果实呼吸强度变化
2.4 果实硬度的变化
研究表明,在整个贮藏过程中,各处理组和对照组(CK)果实硬度均呈下降的趋势,对照组果实硬度下降趋势较各处理组较快(P<0.05),由最初的14.5 kg/cm2下降至第28 d的6 kg/cm2,并且从第14 d开始呈现加速下降趋势。在各处理组中,3种处理果实硬度均存在差异,CaCl2处理组果实硬度下降速度最快,1-MCP处理次之,CaCl2和1-MCP复合处理组果实硬度下降最慢(P<0.05),较好的抑制了西州蜜甜瓜的后熟软化进程。图4
图4 果实硬度变化
2.5 果实可溶性固形物的变化
研究表明,前7 d,各处理组果实可溶性固形物含量缓慢上升,从第7 d到贮藏结束,对照组和CaCl2处理组变化趋势一致,呈下降趋势,1-MCP处理组呈缓慢上升又下降的趋势,CaCl2和1-MCP复合处理组在整个贮藏过程中,可溶性固形物呈缓慢上升趋势。CaCl2和1-MCP复合处理组的果实可溶性固形物含量始终高于对照(P<0.05)。CaCl2和1-MCP复合处理,能有效保持西州蜜果实的可溶性固形物含量,延缓果实的衰老。图5
图5 果实可溶性固形物变化
2.6 原果胶含量的变化
研究表明,在贮藏过程中,对照组(CK)与各处理组原果胶的含量不断下降,对照组原果胶含量由最初的20 mg/g下降到第28 d的6.5 mg/g,并在7～14 d呈快速下降趋势。各处理组中,原果胶含量下降趋势与对照组(CK)相同,原果胶含量下降速度较对照组慢,其中CaCl2和1-MCP复合处理组较其他处理组下降速度最慢(P<0.05)。CaCl2和1-MCP复合处理组抑制了果胶物质与纤维素分离形成溶于水的果胶,减少了果实的松弛、软化和硬度下降。图6
图6 原果胶含量变化
2.7 过氧化物酶(POD)活性的变化
研究表明,随着西州蜜甜瓜的成熟,各处理组过氧化物酶(POD)活性整体呈先上升后下降趋势,对照组POD酶活性变化最大(P<0.05),从最初的15 U,上升到第14 d的28 U,随后开始下降,CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP复合处理POD酶活性较对照普遍较低,CaCl2和1-MCP复合处理POD酶活性最低(P<0.05),CaCl2和1-MCP处理对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,也防止了果实的褐变。图7
图7 过氧化物酶(POD)活性变化
2.8 过氧化氢酶(CAT)活性的变化
研究表明,CAT 酶活性随贮藏时间的延长总体呈先上升后下降的趋势,在贮藏前21 d,对照组CAT 酶活性一直在迅速升高,且一直高于其他处理组,从21 d到28 d贮藏结束,对照组CAT 酶活性又迅速下降,在贮藏前14 d时,CaCl2、1-MCP、CaCl2和1-MCP复合处理组CAT 酶活性均缓慢上升,从第14 d后呈缓慢下降趋势,下降幅度较小,CaCl2和1-MCP复合处理组CAT 酶活性较对照组保持在相对稳定的范围。图8
图8 过氧化氢酶(CAT)活性变化
果实的腐烂率直接反映果蔬在贮藏条件下的保鲜效果[17]。呼吸作用是果蔬生命活动的基本代谢过程,也是甜瓜采后最为重要的生理活动[18]。果实硬度是衡量果实成熟度和贮藏品质的重要指标之一[19],在果实的成熟和衰老过程中,果实的硬度会逐渐降低[20]。通过测定果实的硬度,可以了解果实的成熟程度或者后熟软化程度[21]。可溶性固形物含量是西州蜜甜瓜果实口感的主要特征指标,能直接反映果实的成熟程度和品质状况[22]。原果胶在西州蜜甜瓜中是一种非水溶性的物质[23],过氧化物酶(POD)在西州蜜甜瓜的成熟和衰老过程中,以H2O2作为受体催化底物氧化的酶,对H2O2、酚类、醛类等物质具有清除作用[24]。当果实受到外部刺激、病原菌侵染、贮藏环境变化等情况时,果实中的过氧化物酶活性就会做出相应的反映[25]。CAT 酶是西州蜜甜瓜防御体系的关键酶之一,属于酶类清除剂,可促使H2O2分解为O2和H2O,清除西州蜜甜瓜体内的H2O2,使西州蜜甜瓜组织细胞避免遭受H2O2的侵害[26]。钙是构成细胞壁的重要元素,有拮抗乙烯催熟与抑制细胞壁物质水解酶活性的作用,能够延缓果实软化[27]。李俊豪等[28]用不同浓度的CaCl2处理样本处理梨,果实的呼吸强度、乙烯释放量均有所降低,并且跃变期有所推迟,跃变峰值也显著降低。增加外源钙,有助于抑制果实的后熟、维持细胞壁结构的稳定性,李天来等[29]处理网纹甜瓜,结果显示,5 mmol /L 的硝酸钙较1、3 mmol / L的硝酸钙对乙烯释放量与呼吸强度有更强的抑制作用。钙具备抑制后熟与维持细胞壁结构稳定作用的同时,也是细胞信号重要的传导物质,过多的增加钙又会促进果实后熟生理代谢中信号的传导[30]。1-MCP能够阻断乙烯与受体的正常结合,从而抑制乙烯的催熟作用,并能减少由后熟所导致的乙烯进一步释放[31]。
1.5% CaCl2与1 μL /L 1-MCP 均能降低西州蜜甜瓜贮藏过程中呼吸强度,并能有效抑制跃变现象,推迟果实的后熟,延缓果实的软化;将 1.5% CaCl2与1 μL /L的1-MCP复合使用,对果实后熟的抑制作用较单独使用时更强,且更稳定,能更好地延缓果实软化,保持果实的贮藏品质。
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