一氧化氮对新疆伽师瓜果实采后贮藏品质的影响

胡江伟,周 江,朱 璇,阿塔吾拉·铁木尔,吴 斌,*

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所,新疆乌鲁木齐 830091)

一氧化氮对新疆伽师瓜果实采后贮藏品质的影响

胡江伟1,周 江1,朱 璇1,阿塔吾拉·铁木尔2,吴 斌2,*

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐 830052;2.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所,新疆乌鲁木齐 830091)

以新疆伽师瓜为试材,研究不同浓度一氧化氮(NO)熏蒸处理对伽师瓜果实采后品质的影响。分别采用40、60、80μL/L NO熏蒸处理伽师瓜果实3h,贮藏于低温冷库(5±0.5℃)中。通过失重率、硬度、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸、呼吸速率、乙烯释放量、丙二酸(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性变化的测定,筛选出NO处理伽师瓜的适宜浓度。结果表明,60μL/L NO处理能较好地保持伽师瓜果实的硬度,延缓失重率的上升;抑制可溶性固形物、可滴定酸含量的下降;抑制果实的呼吸速率、乙烯释放量;降低MDA的含量;能够明显地诱导SOD、POD、CAT活性的增加,增强果实的抗氧化能力。

伽师瓜,一氧化氮(NO),品质

新疆伽师瓜(Cucurbitaceaemelovar.saccharinusNaud)属晚熟厚皮甜瓜,因其产于得天独厚的暖温带大陆性干旱气候地理环境,赋予伽师瓜肉厚质细、香甜清脆、汁浓、皮薄、含糖量高、果皮致密无网纹和耐贮运等特点,成为新疆瓜果中的珍品[1]。由于受伽师瓜时间性、地域性等特点,造成伽师瓜成熟时大量涌入市场,形成市场短期积压,加上果实糖度较高,水分含量较大,生理代谢旺盛,采后易发生霉变和腐烂,给伽师瓜的贮藏运输、拓宽市场、延长营销时间等带来巨大困难,造成大量的经济损失[2-3]。因此,延长伽师瓜贮藏运输期,提高外销伽师瓜商品质量,创造更大的社会效益和经济效益是市场所急需解决的课题。

一氧化氮(NO)是一种小分子信号物质,自1987年生物体内源一氧化氮合成机制被发现及其生理特性被证实以来[4],它在植物体内作为一个关键调节因子通过调控多种基因的表达,实现对植物的呼吸作用、光形态建成、种子萌发、根和叶片的生长发育、气孔运动、果实蔬菜等组织的成熟衰老和各种胁迫的响应及抗病防御反应等生理过程的调节[5-7]。目前,NO作为一种生物活性分子已经被证明可以通过抑制呼吸速率来延缓果蔬的成熟衰老[8-9],从而增强果蔬在贮藏过程中抵御逆境的能力,延长货架寿命和改善贮藏品质[10]。近年来,国内外研究者已开始关注NO在果蔬贮藏保鲜中的应用,通过研究发现利用NO短时熏蒸能够增强果蔬的保鲜效果,延长果蔬货架期[11]。因此,本文以新疆伽师瓜为研究试材,采用不同浓度NO处理伽师瓜,筛选出适宜的NO处理浓度,研究NO处理对伽师瓜采后生理参数的影响,以期寻找出伽师瓜果实贮藏的最适浓度为延缓果实采后成熟衰老进程,保持果实品质的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

伽师瓜采自库车县商品瓜基地。选择大小均一,带T型蔓果柄、无机械伤、无病虫害果实,外套发泡网装箱,防止运输过程中碰撞损伤。将伽师瓜常温运输置冷库(5±0.5)℃中。NO气体(纯度99.9%) 广州世源气体有限公司。

GY-4硬度计;SENTRY ST303型CO2分析仪 台湾先驰;WYT-4手持折糖仪;森罗CNX-103型乙烯分析仪;FW-80高速万能粉碎机;UV-2600紫外分光光度计 日本岛津;CR-20B2大型台式冷冻离心机 Himac;DW-86L626 -80℃超低温冰箱 海尔;YC-260L 4℃冰箱 中科美菱。

1.2 处理方法

将采收后的伽师瓜果实放置于低温冷库(5±0.5℃)中预冷24h,具体操作参照郭芹等方法[12]。在5℃条件下,将伽师瓜置于密封的气调箱内,进行以下处理:对照(CK):密闭3h;NO处理:通入NO气体,使NO浓度为40、60和80μL/L,熏蒸3h,随后低温贮藏。NO熏蒸处理,观察其处理效果。每个处理重复三次,每个重复50个样品。上述各处理完毕后通风0.5h,置于冷库低温(5±0.5)℃贮藏。在贮藏过程根据伽师瓜表型观察变化取样,将果实横切,取伽师瓜果实直径最大部分的果肉用液氮冷冻置于-80℃超低温冰箱中保存,备于生理指标的测定。每处理取3个瓜来进行指标测定,重复3次。

1.3 测定方法

1.3.1 失重率的测定 采用直接称重法。果实失重率(%)=(果实始重-失水后重量)/果实始重×100

1.3.2 硬度的测定 采用国产GY-4型硬度计测定。

1.3.3 可溶性固形物含量的测定 采用手持折糖仪(WYT-4)测定。

1.3.4 呼吸速率的测定 采用CO2分析仪(SENTRY ST303型)测定。

1.3.5 乙烯释放量的测定 采用乙烯分析仪(森罗CNX-103型)测定,方法同呼吸强度测定。

1.3.6 可滴定酸含量的测定 采用酸碱滴定法测定[13]。

1.3.7 丙二醛(MDA)含量的测定 参考陈德碧等[14]方法。

1.3.8 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定 采用NBT法测定[15]。

1.3.9 过氧化物酶(POD)活性的测定 采用愈创木酚法测定[16]。

1.3.10 过氧化氢酶(CAT)活性的测定 参考Beers等[17]方法。

1.4 数据处理

用SPSS 19.0和Sigma Plot 12.0(Systat Software Inc,San Jose,CA,USA)软件对数据进行作图分析。

2 结果与分析

2.1 NO处理对伽师瓜失重率的影响

由图1可知:伽师瓜在贮藏过程中失重率都随着贮藏时间的延长而逐渐上升。整个贮藏过程中,经40μL/L和60μL/L NO处理的伽师瓜失重率均低于对照果实,而NO处理浓度为80μL/L伽师瓜果实的失重率显著高于对照果实(p<0.05)。贮藏结束时,NO处理浓度为40,60,80μL/L和对照果实的失重率分别为3.10%、2.84%、4.23%和3.93%。由此表明,40μL/L和60μL/L NO处理可以延缓伽师瓜果实失重率的上升,且60μL/L NO处理较好。可以保持伽师瓜果实水分,减缓果实失重率的增加。但80μL/L处理加快了果实失重率的上升。

图1 NO处理对伽师瓜失重率的影响Fig.1 Effect of NO on the weight loss of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.2 NO处理对伽师瓜硬度的影响

果实硬度是衡量伽师瓜果实贮藏品质的重要指标,也是判断商品性的重要因素之一。伽师瓜在贮藏前期果实硬度最高,随着贮藏时间的延长,果实硬度不断下降。由图2可知,贮藏前期经NO处理的伽师瓜果实硬度均比对照果实高,但随着贮藏时间的延长而下降,以60μL/L NO处理下降速度最为缓慢。贮藏结束时,经60μL/L NO处理和对照的硬度分别是24.27N和20.09N,60μL/L NO处理的果实硬度明显高于对照(p<0.05)。说明,60μL/L NO处理可有效延缓伽师瓜贮藏过程中果实硬度的下降。

图2 NO处理对伽师瓜硬度的影响Fig.2 Effect of NO on the hardness of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.3 NO处理对伽师瓜可溶性固形物含量(TSS)的影响

由图3可知:伽师瓜果实贮藏过程中,TSS含量逐渐下降。经NO处理的果实在贮藏过程中趋势与对照一致,呈下降趋势,但平均水平高于对照。贮藏结束时,40,60,80μL/L NO处理的伽师瓜和对照果实的TSS含量分别为9.09%、11.69%、9.73%和8.71%,60μL/L NO处理的可溶性固形物含量明显高于对照(p<0.05),且比其他处理都高,一直维持较高的水平,且下降趋势较为缓慢。结果表明,60μL/L NO处理可以减缓TSS的下降趋势,延长伽师瓜的风味保持。

图3 NO处理对伽师瓜可溶性固形物含量的影响Fig.3 Effect of NO on the TSS of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.4 NO处理对伽师瓜呼吸速率的影响

呼吸速率是衡量伽师瓜生理状态的重要指标。由图4所示,经60μL/L NO处理伽师瓜果实的呼吸速率在整个贮藏过程中都比对照果实低。伽师瓜是呼吸跃变型果实,在贮藏21d时,出现呼吸高峰,之后开始下降;40,60,80μL/L NO处理的伽师瓜和对照果实的峰值分别为7.12、6.54、7.5099、7.7897mg·kg-1·h-1,对照果的呼吸强度是60μL/L NO处理果的1.19倍,差异显著(p<0.05)。贮藏结束时,60μL/L NO处理果和对照果实的呼吸速率分别是6.18mg·kg-1·h-1和7.01mg·kg-1·h-1,差异显著(p<0.05)。说明,60μL/L NO处理可以明显降低伽师瓜整个贮藏过程中的呼吸速率。

图4 NO处理对伽师瓜呼吸速率的影响Fig.4 Effect of NO on the respiratory rate of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.5 NO处理对伽师瓜乙烯释放量的影响

乙烯是植物体内的一种重要激素,在果实成熟衰老过程中起着重要作用。由图5可知,在整个贮藏期间,经NO处理的果实在贮藏过程中趋势与对照一致,呈先上升后下降趋势。伽师瓜果实在贮藏21d时,出现了乙烯释放高峰,贮藏后期迅速下降;对照和40,60,80μL/L NO处理的伽师瓜乙烯释放量最高值分别是1.332、1.1564、1.0262、1.8632μL·kg-1·h-1,对照比60μL/L NO处理高23%(p<0.05),但比80μL/L NO处理的乙烯释放量低28.5%(p<0.05)。由此可知,60μL/L NO处理可以有效的降低伽师瓜在贮藏过程中的乙烯释放量,但80μL/L NO处理反而有促进作用。

图5 NO处理对伽师瓜乙烯释放量的影响Fig.5 Effect of NO on the etbylene production of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.6 NO处理对伽师瓜可滴定酸含量的影响

可滴定酸是决定果蔬风味的一个重要因素。由图6可知,伽师瓜果实可滴定酸含量在采后贮藏过程中呈线性下降趋势。经NO处理的伽师瓜果实可滴定酸含量均高于对照,而在整个贮藏过程中,NO处理浓度为60μL/L的伽师瓜果实贮藏过程中可滴定酸含量明显高于对照和其他处理(p<0.05)。贮藏结束时,经40,60,80μL/L NO处理的伽师瓜和对照果实的可滴定酸含量分别是0.048%、0.083%、0.053%和0.059%,60μL/L NO处理的可滴定酸含量显著高于对照40.68%(p<0.05)。表明60μL/L NO处理延缓了伽师瓜果实可滴定酸含量的下降。

图6 NO处理对伽师瓜可滴定酸含量的影响Fig.6 Effect of NO on the TA of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.7 NO处理对伽师瓜丙二醛(MDA)含量的影响

由图7可知,在贮藏过程中,经NO处理的果实丙二醛(MDA)含量均低于对照果,从第0天起60μL/L NO处理果实的MDA含量逐渐缓慢增加,到第38d增加到最大值,之后开始下降,但MDA含量显著低于对照(p<0.05)。结果表明,60μL/L NO处理可以有效的保护果实细胞膜的完整性。

图7 NO处理对伽师瓜丙二醛含量的影响Fig.7 Effect of NO on the MDA of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.8 NO处理对伽师瓜超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

由图8可知:伽师瓜在贮藏过程中SOD活性逐渐下降。60μL/L NO处理伽师瓜果实中SOD的活性明显高于对照,差异显著(p<0.05);40μL/L和80μL/L NO处理伽师瓜果实中SOD的活性无显著性差异,但显著高于对照(p<0.05),低于60μL/L NO处理果实(p<0.05)。表明60μL/L NO处理能够显著延缓伽师瓜果实中SOD活性的下降。

图8 NO处理对伽师瓜超氧化物歧化酶活性的影响Fig.8 Effect of NO on the SOD activity of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.9 NO处理对伽师瓜过氧化物酶(POD)活性的影响

由图9可知:伽师瓜果实在贮藏过程中POD活性呈先增加后降低的趋势。对照果实的酶活性在贮藏过程逐渐增加,在第38d达到最大值(0.12437U/g·mf),贮藏后期呈缓慢下降趋势;40、60、80μL/L NO处理果实峰值提前7d出现,在第31d达到最大值,最大值分别为0.1222U/g·mf、0.1856U/g·mf、0.1327U/g·mf。结果表明,60μL/L NO处理可以显著诱导POD活性的增加(p<0.05)。

图9 NO处理对伽师瓜过氧化物酶活性的影响 Fig.9 Effect of NO on the POD activity of ‘JiaShi’ Muskmelon

2.10 NO处理对伽师瓜过氧化氢酶(CAT)活性的影响

由图10可知:伽师瓜果实在贮藏过程中CAT的活性呈先增加后降低的趋势。40、80μL/L NO处理果和对照果的CAT活性在贮藏前期迅速增加,在第21d达到最大值,之后缓慢下降;而60μL/L NO处理果的CAT活性在整个贮藏过程中均呈逐渐增加的趋势,CAT活性显著高于对照(p<0.05)。表明60μL/L NO处理能显著诱导伽师瓜果实中CAT活性的增加。

图10 NO处理对伽师瓜过氧化氢酶活性的影响Fig.10 Effect of NO on the CAT activity of ‘JiaShi’ Muskmelon

3 讨论

NO作为一种植物信号分子,通过抑制植物组织中乙烯生成及其效应来延长果蔬的贮藏期并改善果蔬采后贮藏的品质。任小林等[18]研究得出适宜浓度的NO处理能够延缓番茄、猕猴桃、酥梨、苹果等果实贮藏期间TSS和TA含量的变化。本实验研究表明,60μL/L NO处理可显著减缓果实TSS含量的下降,处理果的TSS含量在整个贮藏期间高于对照,延长伽师瓜的风味保持。这可能是由于NO处理抑制了呼吸消耗和多糖物降解受抑所致。

植物在成熟和衰老过程中,内源NO含量降低,乙烯含量升高[19]。NO处理可以延缓植物组织的成熟和衰老。新鲜果蔬采收后仍然是活的有机体,可进行各种生理代谢活动,从而分解和消耗自身的养分,并产生呼吸热,进而使新鲜果蔬发生变质、变味和失水萎焉,甚至腐败等品质劣变问题。大量实验研究证明,外源NO处理鳄梨、香蕉、猕猴桃等果实,都可提高这些果实组织中的NO水平,抑制乙烯的产生,延缓乙烯高峰的出现,延长果蔬贮藏期[20];EUM等[21]研究发现NO处理能够抑制果实水分的散失,延缓果实硬度的下降。实验表明60μL/L NO处理可以延缓伽师瓜果实失重率的上升,保持果实水分;对降低呼吸速率和乙烯释放速率、保持果实品质和硬度都有较好的效果,延缓果实衰老。然而80μL/L NO处理加快失重率的上升,促进乙烯释放量的增加。这与Beligni[22]和Jie[23]等研究NO在调控果蔬的成熟衰老中具有双重作用,高浓度的NO处理促使组织中活性氧含量增加,最终导致组织衰老的研究结果一致。

植物在自然衰老状态和逆境胁迫时,体内的氧代谢就会失调,活性氧产生加快,清除功能降低,致使活性氧在体内聚积,为了保证需氧植物的正常代谢,必须有效地清除由自身代谢或外界不利环境引起的自由基。大量研究表明,活性氧代谢失调是导致果实衰老的重要原因[24-25],对果蔬采后的品质具有重要的影响。SOD、CAT、POD是植物体内活性氧自由基的酶促清除体系的主要酶类。NO是生物体内的一种调节物质,参与体内果蔬多种采后生理代谢过程。张少颖等[26]研究表明NO处理可推迟果实呼吸和乙烯高峰的出现,保持了贮藏后期SOD、CAT、POD较高的活性,延缓了MDA含量和膜相对透性的升高,延缓了果实衰老。本实验研究表明,60μL/L NO处理可以降低伽师瓜果实MDA的含量;能够明显地诱导SOD、POD、CAT活性的增加,增强伽师瓜果实的抗氧化能力,与徐福乐等[16]研究结果一致。

4 结论

通过不同浓度(40、60、80μL/L)NO熏蒸处理对伽师瓜失重率、果实硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、呼吸速率、乙烯释放量、MDA含量和POD、SOD、CAT活性的测定分析,结果表明60μL/L NO处理能较好地保持伽师瓜果实的硬度,延缓失重率的上升;抑制伽师瓜可溶性固形物和可滴定酸含量的下降;抑制果实的呼吸速率和延缓乙烯释放量;降低MDA的含量;能诱导SOD、POD、CAT活性的增加,增强果实的抗氧化能力。但80μL/L NO处理加快失重率的上升,促进乙烯释放量的增加,促使果实中活性氧含量增加,最终加快果实的衰老,其衰老机理需进一步深入研究。

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Effect of nitric oxide treatment on postharvest qualityof XinJiang ‘JiaShi’ Muskmelon fruit

HU Jiang-wei1,ZHOU Jiang1,ZHU Xuan1,Atawulla·tiemu2,WU Bin2,*

(1.College of Food Science and Pharmaceutical Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China;2.Institute of Agro-products Storage and Processing,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091,China)

Effects of nitric oxide treatment on postharvest Physiology of ‘JiaShi’ Muskmelon fruit were investigated in this study. Jiashi Muskmelon were treated with 40,60,80μL/L nitric oxide(NO)fumigation 3h,then stored in cold storage(5±0.5℃)and observed the treatment effect. Changes in these levels of weight-loss rate,firmness of friuts,soluble solids(TSS),titratable acid(TA),respiration rate and ethylene production,superoxide dismutase(SOD),peroxidase activity(POD),catalase(CAT)were measured during storage,in order to screened NO appropriate concentration of Jiashi Muskmelon. The results showed that under the three different of NO concentrations,60μL/L NO treatment could better maintain Jiashi Muskmelon fruits hardness,slow the rise in the rate of weight loss;inhibit the soluble solids,titratable acid content;suppress the respiration rate and ethylene production of fruit;reduce the content of MDA. The 60μL/L NO treatment was able to significantly induce SOD,POD,CAT activity increased,enhance the antioxidant capacity of fruits.

JiaShi melon;Nitric oxide(NO);quality

2014-11-13

胡江伟(1990-)，女，硕士研究生，研究方向:农产品贮藏与加工。

*通讯作者:吴斌(1973-)，男，博士，副研究员，研究方向：农产品贮藏与加工。

“十二五”农村领域国家科技计划课题子专题(2011BAD27B01-01-01)。

TS255.3

A

1002-0306(2015)13-0352-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.13.065