6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实失水和色泽的影响及其机理

李尚斌,张微微,潘永贵

(海南大学食品学院,海南海口 570228)

6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实失水和色泽的影响及其机理

李尚斌,张微微,潘永贵*

(海南大学食品学院,海南海口 570228)

以海南产新鲜槟榔为研究对象,研究了100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%果蜡复合涂膜对采后槟榔鲜果在(25±0.5) ℃和(7±0.5) ℃条件下失水和色泽变化的影响及其机理。贮藏至21 d,低温结合涂膜处理的槟榔失重率为2.51%、电导率为15.09%、丙二醛为13.1%,含量均显著低于其他处理组(p<0.05);贮藏至21 d,通过电镜观察,低温结合涂膜处理的槟榔组织结构保持平滑状态、没有破损,明显优于其他处理组,而且该组的槟榔果实表皮叶绿素含量最高、胡萝卜素含量最低、叶绿素酶活性最低。结果表明复配涂膜配合低温贮藏能有效抑制丙二醛的生成,维持细胞膜的完整性,降低了叶绿素酶对叶绿素的催化分解以及减缓了胡萝卜素的生成,相比常温贮藏和未涂膜处理可以更有效地降低槟榔果实失水,增加槟榔表皮叶绿素的积累,延缓槟榔果实黄化劣变。

槟榔,涂膜,失水,黄化

槟榔(Arecacatechu)是我国四大南药之一,具有固齿杀菌,消积化食,消脚气及驱虫等功效[1]。新鲜槟榔果实在常温条件下贮藏,一周左右会出现果皮皱缩失水、黄化,失去食用价值[2]。因此,在贮藏过程中失水和黄化是槟榔保鲜亟待解决的问题。

植物生长调节剂在果蔬保鲜上应用广泛,如6-苄氨基腺嘌呤、赤霉素、吲哚乙酸等生长调节物质通常是保鲜剂的成分之一[3]。采前喷施赤霉素(GA3)有效抑制了欧芹叶绿素和蛋白质的降解以及氨基酸的增加,延缓了乙烯对欧芹衰老的促进作用[4]。GA3处理可抑制枣[5]、桃[6]和柿[7]等果蔬乙烯的生物合成,并推迟乙烯释放高峰的出现,从而抑制乙烯的作用;6-苄基腺嘌呤(6-BA)是细胞分裂素的一种,能够抑制蛋白酶、水解酶的合成[8]。研究表明外源6-BA可以中和脱落酸等对叶绿素合成的抑制作用,延缓上海青黄化速率[9],在采后莲蓬[10]、蕨菜[11]、豇豆[12]的保鲜中也多有应用;果蜡涂膜处理安全、简单易行、成本低、可操作性强,在荔枝[13]、紫甘薯[14]等的贮藏保鲜中都有应用,且效果显著。

槟榔属呼吸跃变型果实,低温储藏可以推迟果实迟呼吸峰的出现[15]。同时,槟榔贮藏过程中使用保鲜剂且采用低温处理会有更好的贮藏效果[2]。此外,在前期研究中,发现100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%果蜡复合涂膜处理对槟榔保鲜效果最佳[16]。在此基础上,本研究进一步采用该复合涂膜保鲜剂对槟榔果实在不同温度下失水和果皮颜色变化的影响,并研究该复合涂膜保鲜剂在不同温度下的保鲜机理。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

槟榔 采摘于海南省万宁市一个槟榔园,选择大小一致、颜色均一,无机械伤和病虫害,单果重25～35 g;6-苄基腺嘌呤(6-BA,纯度≥99%)、赤霉素(GA3,纯度≥99%) 上海博奥生物科技有限公司;果蜡 甘肃省农业科学院提供;戊二醛、乙醇、丙酮、叔丁醇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸 广州化学试剂厂,以上试剂均为分析纯;咪鲜胺锰盐 德国拜耳-美国富美实,含量50%。

HWS-260型恒温恒湿培养箱 浙江托普仪器有限公司;AR124CN型电子天平 奥豪斯仪器(上海)有限公司;722型可见分光光度计 上海欣茂仪器有限公司;S-3000N型扫描电子显微镜 日本Hitachi公司。

1.2 实验方法

1.2.1 槟榔处理方法 槟榔清洗后置于280 mg/L咪鲜胺锰盐溶液中浸渍杀菌处理1 min后晾干,然后将其分为两组,每组2 kg:涂膜处理组:将100 mg GA3和100 mg 6-BA溶解于1 L的50%的水与果蜡配比的果蜡制剂中,配制成复合涂膜溶液,把槟榔浸渍在该溶液中1 min后晾干;对照组:不涂膜处理。随后分别置于(7±0.5)℃和(25±0.5) ℃条件下贮藏,每个处理设3次重复。每间隔3 d测定两组槟榔各项生理和品质指标。

1.2.2 品质指标

1.2.2.1 失重率 采用电子天平对每一组样品进行称重,每组20枚果实,初始单果重(30±1) g,重复3次。

失重率(%)=[(原始重量-每次测定重量)/原始重量]×100。

1.2.2.2 电导率 参照朱志强[17]的方法并做修改,取10片直径约1 cm的槟榔果实外表皮圆片,用蒸馏水洗涤后用纱布吸干水分,然后置于30 mL蒸馏水中,静置30 min之后测定电导率P1;然后将其煮沸10 min杀死植物组织,待冷却后补回蒸发损失的水分,测定其电导率P2,再测定蒸馏水电导率P0;则果皮膜透性(%)=(P1-P0)/(P2-P0)×100。

1.2.2.3 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[18]测定。

1.2.2.4 电镜检测 参照林建成[19]的方法并略作修改,取不同处理的槟榔果实中部长×宽×厚约为3 mm×2 mm×2 mm的果肉数块,放入2.5% pH6.8的戊二醛溶液中,在4 ℃固定24 h。经0.1 mol/L磷酸缓冲液漂洗后,用20%到100%(V/V)的叔丁醇梯度脱水,再用100%(V/V)的叔丁醇浸没10 min后,真空干燥40 min,然后用电导胶分别把样品粘贴在样品台上,样品观察面朝上,镀膜仪镀金膜,置于扫描电子显微镜于10 kV加速电压下观察拍片。

1.2.2.6 叶绿素和类胡萝卜素含量 参照Arnon方法[20]并做修改,称取2g槟榔外表皮,加4mL蒸馏水研磨后转移至25mL容量瓶,用丙酮定容至刻度,混匀后暗处静置3h,过滤后收集滤液,分别测定其在440、645、663nm处的OD值。

总叶绿素(mg/g)=(20.20×OD645+8.02×OD663)×V/M

类胡萝卜素(mg/g)=(8.73×OD440+2.11×OD663-9.06×OD645)×V/M

其中,V:提取液体积(20mL);M:样品质量(0.5g)。

1.2.2.7 叶绿素酶 酶液提取参照Minguez-Mosquera的方法[21]并修改,将1g新鲜表皮样品加入液氮后在冰浴中研磨成粉末,随后加入5mL丙酮并置于-20 ℃下15min,随后在4 ℃下12000r/min离心5min之后去除上清液,按以上方法洗涤2次。沉淀中加入5mL预冷的缓冲液(0.2mol/L磷酸缓冲液pH7.0,含0.24%(V/V)Triton-100,50mmol/LKCl),30 ℃下超声波振荡30min,4 ℃条件下12000r/min离心20min,上清液即为粗酶提取液。

酶活性测定参照Fang方法[22]并修改,将2.8mL混合液(含0.3mL120μmol/L的叶绿素a、0.82mL水、0.03mL0.1mol/L的抗坏血酸和1.65mL丙酮)加入到0.5mL酶提取液中,40 ℃水浴条件下在黑暗中反应30min,然后加入6mL己烷和3mL丙酮,在4 ℃条件下12000r/min离心5min,在665nm处测定丙酮层的吸光值的变化。酶活力(即酶促反应速率)表示为μmol/(min·gFW)。

1.3 数据统计分析

采用Sigmaplot 12.0软件进行数据统计处理,经SAS软件进行差异显著性分析。p<0.05表示差异显著,p<0.01表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 复配涂膜对槟榔果实在不同贮藏温度下失水的影响及其机制

2.1.1 对槟榔果实失重率的影响 槟榔果实采后易失水皱缩,会导致自然损耗,降低其食用品质和商品价值。如图1所示,随着贮藏时间的延长,各处理组的槟榔果实失重率都呈现上升的趋势。在不同温度下,未涂膜的果实均较涂膜处理过的果实失重率高。贮藏至21 d,常温贮藏条件下,涂膜处理和未涂膜处理的果实失重率为8.29%和9.76%;而低温条件下,涂膜处理和未涂膜处理的果实失重率为2.51%和4.02%。由此表明,复配涂膜处理能减缓果实水分的损失,这可能是因为自然水分散失是失重的主要原因,而果蜡的成膜性在一定程度上降低了失水,减少了贮藏过程中的质量损失;同时低温贮藏能降低槟榔果实的呼吸作用[15],更进一步降低果实的质量损失。

图1 6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实在不同温度下失重率的影响Fig.1 Effects of weightlessness rate of GA3,6-BA combined with fruit waxcomposite coating on betel nut at different temperatures

2.1.2 对槟榔果实膜透性和MDA含量的影响 电导率指标反应膜的通透性,电导率越大膜的通透性就越大,反之则越小[23]。如图2(A)所示,4组槟榔果实电导率随着贮藏时间的延长均呈上升趋势。在整个贮藏过程中,在相同温度下,涂膜处理的槟榔果实电导率均比未涂膜处理要低,而两组涂膜处理果实中,低温贮藏果实的电导率要比常温贮藏低;在贮藏后期,低温结合复合涂膜组的电导率仅为15.09%,明显低于其他各组(p<0.05)。

丙二醛(MDA)的含量高低标志着膜脂过氧化的程度,通过测定MDA含量可以了解膜分解程度[24]。由图2(B)可以看出,4组处理的槟榔果实MDA含量都随着贮藏时间的延长呈上升趋势,与电导率的变化趋势相似。到贮藏后期,涂膜处理果实MDA含量低于未涂膜处理果实,但低温未涂膜处理槟榔果实的MDA含量高于常温结合涂膜的槟榔果实;而低温结合涂膜处理组的MDA含量维持在较低的水平,低于其他各组,贮藏至21 d时,MDA含量仅为13.1%。

综上所述,与李雯等[2]研究结果一致,对槟榔果实进行涂膜处理能抑制果实膜脂过氧化作用和MDA含量上升,从而抑制了果实膜透性上升,维持了细胞结构的完整性;而低温处理相比常温贮藏能较好地维持槟榔果实细胞膜的完整性,延缓细胞膜透性的增大;涂膜处理结合低温贮藏组合则进一步减缓了槟榔果实细胞膜透性的增加与MDA的积累。

图2 6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实在不同温度下电导率(A)和MDA含量(B)的影响Fig.2 Effects of relative electric conductivity(A) and MDA content(B)of GA3,6-BA combined with fruit wax composite coating on betel nut at different temperatures

图3 不同处理的槟榔组织显微结构扫描电镜图(5000×)Fig.3 Scanning electron micrographs of betel nutwith different treatments(5000×)注:(a)刚采摘的槟榔果实,第0 d;(b)常温结合涂膜处理组,第21 d;(c)常温未处理组,第21 d;(d)低温结合涂膜处理组,第21 d;(e)低温未处理组,第21 d。

图4 6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实在不同温度下色泽的影响Fig.4 Effects of color and luster of GA3,6-BA combined with fruit wax composite coating on betel nut at different temperatures

2.1.3 对槟榔超微结构的影响 贮藏前期槟榔细胞的组织平滑,没有出现褶皱与破损,细胞超微结构如图3(a)所示;在贮藏后期,涂膜处理的槟榔果实(图3b和图3d)相比刚采摘槟榔的细胞结构,组织完整性保持较好,没有破损,稍有褶皱;同样在贮藏后期,常温未处理组(图3c)与低温未处理组(图3e)细胞组织变得粗糙,而且出现了不同程度的破损,前者更为严重。综上可知低温结合涂膜处理组槟榔组织状况明显优于其他处理组,在贮藏后期的组织状况也最接近刚采摘的槟榔细胞组织,由此说明低温结合涂膜处理能很好地抑制细胞壁的降解,保持槟榔果实的细胞组织结构的完整性,因而能进一步的证实该处理能有效地延缓槟榔果实衰老。

2.2 复配涂膜对槟榔果实在不同贮藏温度下色泽影响及其机制

2.2.1 对槟榔果实色泽的影响 色泽是反映果蔬外观品质的一个重要指标。如图4所示,随着贮藏时间的增加,在低温贮藏条件下槟榔果实L值呈降低趋势,颜色变暗,其中未涂膜处理组的亮度比涂膜处理组低,常温涂膜处理组的亮度稍有降低,保持较好,但是常温未涂膜处理组亮度呈上升的趋势。不同温度贮藏下,对槟榔涂膜处理,使果实色度更加偏向于绿色,低温较常温偏绿色度更大;常温未涂膜组的a值呈上升趋势,而常温涂膜组a值先升高再降低,但色度变化率不大;因此常温涂膜组保持了较好的绿色。不同温度下涂膜组黄色度值变化趋势不大,且温度对黄色度值的影响不显著(p>0.05);因此涂膜处理能有效地保持槟榔果实的黄色度b值在一个较低的水平。未涂膜槟榔果实的ΔE值在不同温度贮藏条件下呈下降趋势,贮藏至第7 d后,其数值均小于涂膜处理组,表明未涂膜处理的槟榔果实色泽变化明显;常温涂膜处理组在贮藏期间ΔE值的变化趋势平缓,而低温涂膜处理组色泽变化呈先上升后下降的趋势。由此可知涂膜处理能更好的保持槟榔果实在贮藏期间的色泽,这可能是因为果蜡能增加果实的光泽,改善外观。另外GA3、6-BA作为生长调节剂,其护绿效果在许多文献中均有报道[9,25-26]。

图5 6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实在不同温度下叶绿素含量和类胡萝卜素含量的影响Fig.5 Changes of chlorophyll and carotenoid of GA3,6-BA combined with fruit wax compositecoating on betel nut at different temperatures

2.2.2 对槟榔果实叶绿素和类胡萝卜素含量的影响 如图5所示,无论是常温还是低温贮藏,在整个贮藏过程中,槟榔果实中涂膜处理组叶绿素含量均显著高于未涂膜组(p<0.01),类胡萝卜素含量则相反。贮藏至21 d时,两个不同温度下的涂膜处理槟榔果实叶绿素含量和类胡萝卜素含量都与初期测定值相差很小,表明涂膜处理能够延缓槟榔果实黄化,这与GA3涂膜处理生菜[26]和6-BA涂膜处理绿芦笋[26]的研究结果一致。因而可知低温结合涂膜处理槟榔果实在贮藏过程中能很好地抑制槟榔果实类胡萝卜素含量的增加、保持叶绿素含量,从而延缓槟榔果实黄化。

2.2.3 对槟榔果实叶绿素酶的影响 叶绿素酶可以催化叶绿素及其衍生物侧链酯键的水解,生成脱植基叶绿素,一般认为脱植基作用是叶绿素降解代谢的第一步[27]。如图6所示,与叶绿素含量变化相反,所有槟榔果实叶绿素酶活性变化均呈现先下降后上升趋势。在贮藏后期,随着叶绿素酶活性大幅上升,叶绿素含量则明显降低。说明叶绿素酶活性与叶绿素含量呈负相关,同时也说明叶绿素酶对叶绿素的降解有重要作用。并且,未涂膜处理的槟榔果实叶绿素酶活性高于涂膜处理组;而常温贮藏的槟榔果实酶活性比低温贮藏组高,但差异不显著(p>0.05),说明叶绿素酶活性受温度影响不明显。同样,用GA3浸泡并使用5 ℃低温处理鲜切Alstroemeria pelegrina,有效地抑制了叶绿素降解[28]、6-BA对叶绿素合成的抑制作用,维持了黄瓜离体叶子中叶绿素的稳定[29]。以上表明涂膜处理能有效地抑制叶绿素酶活性的增加,延缓叶绿素的降解。

图6 6-BA、GA3结合果蜡复合涂膜对槟榔果实在不同温度下叶绿素酶活性影响Fig.6 Changes of chlase of GA3,6-BA combined with fruitwax composite coating on betel nut at different temperatures

3 结论

在(25±0.5) ℃常温和(7±0.5)℃低温下,100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%的果蜡复配涂膜处理槟榔果实相比对照组均抑制了MDA的生成,延缓了果实膜透性的上升,维持细胞结构的完整性,因而降低了槟榔果实的失重率;并且复配涂膜抑制了叶绿素酶的活性,延缓了叶绿素分解以及胡萝卜素的生成,增加叶绿素的积累,延缓了果实黄化;复配涂膜结合低温贮藏可以进一步有效地降低槟榔果实失水,延缓了黄化劣变,使槟榔果实保持较好色泽。

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Effects of compound with 6-BA,GA3and fruit wax coating on the water loss and skin color of betel nuts and its mechanism

LI Shang-bin,ZHANG Wei-wei,PAN Yong-gui*

(College of Food Science of Technology,Hainan University,Haikou 570228,China)

Fresh betel nut of native species in Hainan was used as the research object,by measuring the water loss rate,chlorophyll and carotenoid,tissue structure and other qualities,to study the effects of choose compound with coating combination of 100 mg/L GA3+100 mg/L 6-BA+50% fruit wax on water loss and etiolation at(25±0.5) ℃ and(7±0.5) ℃. Storaged to the 21st days,the weight loss rate(2.51%),the conductivity(15.09%),the MDA content(13.1%)of betel nuts treated with low temperature and coating was significantly lower than other treatment groups(p<0.05). At the end of storage,the microstructure of betel nuts treated with low temperature and coating was undamaged and maintained a smooth state,which significantly better than that of other treatment groups by electron microscope observation,and it had the highest content of chlorophyll,the lowest content of carotene,and the lowest level of chlorophyll enzyme activity in all groups. The results showed that the composite coating with low temperature storage could effectively inhibit the formation of MDA,keep cell membrane intact reduced the chlorophyll enzyme catalytic decomposition of chlorophyll,slow down the formation of chlorophyll and carotenoid,compared to storage at room temperature and without coating could effectively reduce betel nut fruit water loss,increase the accumulation of chlorophyll of areca and epidermal,delaying the betel nut fruit chlorosis deterioration.

betel nuts;coating;water loss;etiolation

2016-08-12

李尚斌(1991-)，男，在读硕士研究生，研究方向：果蔬采后生理及保鲜，E-mail:sharplee1208@163.com。

*通讯作者:潘永贵(1970-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬采后生理和贮运保鲜技术，E-mail:yongui123@126.com。

国家级星火计划重点项目(2014GA800001)。

TS255.3

A

1002-0306(2017)02-0319-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.053