不同保鲜剂对茭白后熟衰老进程的影响

邹小欠,段依梦,张卫华,杨婷婷,杜传来,*,罗海波

(1.安徽科技学院食品工程学院,安徽凤阳 233100;2.南京师范大学金陵女子学院,江苏南京 210097)

茭白(Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf)又名篙瓜、白笋等,属禾本科宿根性多年水生草本植物,由于其色泽洁白、质地脆嫩且营养丰富深受人们的喜爱[1]。茭白可食用部位含水量高达93%,具有组织脆嫩,不耐贮藏等特性,采后2～3 d就会出现变黄、变软、腐烂、发霉等现象,失去食用价值[2]。中国是蔬菜生产大国,蔬菜的栽培面积和产量均占世界第一,但蔬菜采后损失巨大,损耗率高达25%～30%,其根本原因是保鲜技术不够完善[3]。我国主要在乙烯等激素对茭白成熟衰老的调控、果实细胞壁糖类的降解和成分变化等方面进行研究[4-5]。

化学保鲜剂对果蔬具有显著的保鲜效果[6-7]。Ca2+和1-甲基环丙烯(1-MCP)处理可有效延长果蔬贮藏时间和提高其贮藏品质。研究发现,采用Ca2+浸泡丰香草毒和番茄果,可显著延长其贮藏期和提高保鲜效果[8-9]。1-MCP是一种使用浓度低、处理时间短、安全无毒的乙烯抑制剂,它能够抑制果蔬采后乙烯合成,阻止或延缓乙烯发挥作用,从而延缓果蔬采后衰老进程,提高果蔬贮藏期品质,延长货架期,陈丹生等[10]用1-MCP处理采后苹果,发现1-MCP可以减弱果实的呼吸强度。Porat等[11]发现1-MCP能显著减弱乙烯对甜橙的不良影响。1-MCP能抑制油桃果实中乙烯的生成,延缓果实硬度降低[12]。二氧化氯(ClO2)具有极强的杀菌能力,广泛应用于杀菌、防腐、除臭、保鲜等领域。目前,已有一些应用ClO2来保鲜完整果蔬的研究报道,如龚宇同等[13]用不同浓度的ClO2保鲜剂处理大久保桃,发现该保鲜剂能够调节桃果实的呼吸强度,对桃果实果肉硬度有较好的保持作用,并且桃子果实的成熟衰老过程明显受到抑制[13]。新鲜的蘑菇用适当浓度ClO2喷淋后,不易腐烂并可以保持其品质,防止褐变,显著延长蘑菇货架期[14],但关于使用Ca2+、1-MCP和ClO2保鲜剂调控茭白后熟衰老机制的研究报道较少。

本论文研究不同保鲜剂(Ca2+、1-MCP和ClO2)处理对茭白在低温贮藏期间MDA含量、失重率、可溶性固形物含量、呼吸强度和细胞膜透性的影响,旨在为延长茭白贮藏期、提高其贮藏品质和促进茭白产业的可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜茭白 为5月上旬成熟的安徽省滁州市凤阳县产地露天茭白,采收后立即运回实验室,于(1±0.5) ℃冰箱中预冷12 h;草酸、氯化钡、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、石英砂、氯化钙、二氧化氯、1-MCP、氢氧化钠 国药集团化学试剂有限公司。

WYZ-I型植物油折光仪 成都泰华光学有限公司;HWS6型智能恒温恒湿箱 浙江东南仪器有限公司;DDB305型电导率仪 上海盛磁仪器有限公司;L550型多功能离心机 湖南湘仪实验室仪器有限公司;UV5100型紫外可见分光光度计 上海元析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 Ca2+处理 将挑选好的茭白随机分成4组。其中3组分别置于浓度为0.5%、1.0%和2.0%的Ca2+溶液中浸泡40 min,捞出吹干。对照组用无菌水浸泡40 min。所有样品用HDPE保鲜袋单独装好,置于湿度为90.5%,1 ℃恒温恒湿箱中贮藏,每组处理重复3次,贮藏期间,每7 d从各处理组中取出适量样品,进行各项指标测定。

1.2.2 1-MCP处理 将挑选好的茭白随机分成4组。其中3组分别置于1-MCP气体浓度分别为0.1、1.0和10.0 mL/m3的密封空间处理24 h。对照组用无菌水浸泡40 min。所有样品用HDPE保鲜袋单独装好放在湿度为90.5%,1 ℃恒温恒湿箱中保存,每组处理重复3次,贮藏期间,每7 d从各处理组中取出适量样品,进行各项指标测定。

1.2.3 二氧化氯处理 将挑选好的茭白随机分成4组。其中3组分别置于浓度为2.5、5.0和10.0 mg/L溶液中浸泡40 min阴干后,对照组用无菌水浸泡40 min。所有样品用HDPE保鲜袋单独装好,放在湿度为90.5%,1 ℃恒温恒湿箱中保存,每组处理重复3次,贮藏期间,每7 d从各处理组中取出适量样品,进行各项指标测定。

1.3 指标测定

1.3.1 MDA含量的测定 采用硫代巴比妥酸法测定[15]。随机称取茭白样品2.0 g于碾钵中,加入5%三氯乙酸(TCA)5.0 mL在冰浴上研磨匀浆,转移至离心管3000 r/min离心10 min。取上清液2 mL,加0.67%硫代巴比妥酸(TBA)2.0 mL,混匀后于100 ℃水浴30 min,冷却后再次离心弃去沉淀,分别测定上清液在450、532和600 nm处的吸光值,根据公式C(μmol·L-1)=6.45(D532-D600)-0.56D450计算出MDA浓度及茭白中的含量,单位:μmol·g-1FW。

1.3.2 失重率的测定 选用差量法进行测定[16],公式如下:

失重率%=(贮藏前茭白重量=贮藏后茭白重量)×100/贮藏前茭白重量

1.3.3 可溶性固形物含量的测定 参考《NY/T 2637-2014水果和蔬菜可溶性固形物含量的测定》的折射仪法测定[17]。

1.3.4 呼吸强度的测定 采用静止法测定[16]。用移液管吸取0.01 mol/L NaOH溶液20 mL于培养皿中,立即放入干燥器中,把待测的茭白样品(500 g)放在隔架上,密闭1 h,将培养皿中的NaOH用漏斗小心地移入250 mL三角瓶中,用重蒸馏水冲洗培养皿3～4次,再加入饱和BaCl2溶液5 mL和酚酞2滴,用1/44 mol/L草酸滴定至终点,以不放样品的空白组为对照,操作同上,呼吸强度单位:CO2mg·kg-1·h-1。

1.3.5 细胞膜透性的测定 采用电导仪测定电导率法测定[15]。取10个茭白样品,在每个茭白的中部,用打孔器打孔,共取10片小圆片,用去离子水冲洗3次,放入盛有20 mL去离子水的三角瓶中静置1 h,用电导率仪测定渗出液的电导率L0,加热微沸5 min,冷却后再测定渗出液的电导率L1,以(L0/L1)×100表示相对电导率。

1.4 数据处理

试验每个处理均重复3次,结果表示为3次测 定平均值,并用统计软件SPSS 19.0进行显著性分析(p<0.05),用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 Ca2+处理对茭白贮藏期衰老进程的影响

2.1.1 Ca2+处理对茭白MDA含量的影响 从图1可知,茭白MDA初始值为0.082 μmol/g,随着贮藏时间的延长,MDA含量不断增加。对照组的MDA含量与Ca2+处理组有显著差异(p<0.05),说明Ca2+处理能够显著(p<0.05)抑制茭白中MDA的产生。Ca2+处理后的茭白MDA含量增加趋势相对平稳,其中1.0% Ca2+处理的MDA含量增量最低,第35 d时1.0% Ca2+处理组的MDA含量低于其它浓度组。综上,1.0% Ca2+处理组的效果最佳,能够显著抑制MDA含量的增加(p<0.05)。

图1 Ca2+处理对茭白MDA含量的影响

2.1.2 Ca2+处理对茭白失重率的影响 如图2所示,在1 ℃低温贮藏过程中,随着贮藏时间的延长,茭白采后蒸发失水,失重率总体呈上升趋势。对照组的失重率显著(p<0.05)高于Ca2+处理组的失重率,第7 d后失重率快速上升,可能是由于蒸发失水严重,衰老在加速。贮藏35 d时,对照组的茭白失水率最大,高达2.41%,茭白已经发黄干燥衰老,丧失商品价值。贮藏第14 d后,1.0% Ca2+处理组的失重率最低且整个贮藏过程较为稳定,明显优于0.5%和2.0% Ca2+处理组。

图2 Ca2+处理对茭白失重率的影响

2.1.3 Ca2+处理对茭白可溶性固形物的影响 如图3所示,在1 ℃贮藏期间,1.0%与2.0% Ca2+处理组的可溶性固形物含量变化平稳,而其他两处理组波动较大。第0～14 d时,对照组和0.5% Ca2+处理组可溶性固形物含量下降较快,在贮藏14～21 d时,对照组的可溶性固形物含量上升,可能是测量时水浴温度过高或者是茭白未成熟所导致的。1.0% Ca2+组的可溶性固形物含量减少最慢,最接近初始值5.2%,效果最好。

图3 Ca2+处理对茭白可溶性固形物含量的影响

2.1.4 Ca2+处理对茭白呼吸强度的影响 由图4可知,随着贮藏时间的延长,各组样品呼吸强度不断下降,对照组的呼吸强度下降速度最慢,呼吸强度最大。在1 ℃贮藏0～7 d时,用Ca2+处理的3组样品呼吸强度下降速度最快,其中,1.0% Ca2+处理组的呼吸强度最低。因此,1.0% Ca2+处理茭白能较好的降低茭白的衰老的程度。

图4 Ca2+处理对茭白呼吸强度的影响

2.1.5 Ca2+处理对茭白细胞膜透性的影响 由图5可知,随着贮藏时间的延长,4组样品的相对电导率均不断上升,说明其细胞膜透性在不断增大。在贮藏过程中,对照组相对电导率最大,细胞膜透性最高;0.5% Ca2+处理组的相对电导率最低,其细胞膜透性最小,贮藏14 d后其相对电导率有一定升高趋势,但仍低于其他三组。由此可见,Ca2+处理茭白可减缓茭白细胞膜透性的增加,其中,0.5% Ca2+处理茭白效果最佳,1.0% Ca2+处理次之。

图5 Ca2+处理对茭白细胞膜透性的影响

综上所述,Ca2+浓度为1.0%时能够较好的调控茭白的后熟衰老进程。

2.2 1-MCP处理对茭白贮藏期衰老进程的影响

2.2.1 1-MCP处理对茭白MDA含量的影响 由图6可知,在1 ℃贮藏期间,随着贮藏时间的延长,各组样品的MDA含量不断增加,其中对照组MDA含量增加最快。在1-MCP 处理的样品中,1-MCP浓度越大,样品MDA含量越低且增加速度越慢。其中,10.0 mL/m31-MCP处理组的MDA含量最低,抗膜脂氧化效果最好,从而有效的延缓了茭白的衰老。

图6 1-MCP处理对茭白MDA含量的影响

2.2.2 1-MCP处理对茭白失重率的影响 如图7所示,随着贮藏时间的延长,各组样品的失重率总体呈上升趋势。其中,对照组失重率最大且上升速度最快。贮藏35 d时,对照组的失重率为2.36%,其他各组均在1.25%以下。在贮藏第14 d时,1.0 mL/m31-MCP处理组失重率显著(p<0.05)上升,可能因为茭白本身物理因素影响或者是温度影响。与对照组相比,经过1-MCP处理的样品显著(p<0.05)降低了茭白的失重率,有利于茭白水分的保持。

图7 1-MCP处理对茭白失重率的影响

2.2.3 1-MCP处理对茭白可溶性固形物的影响 由图8所示,在1 ℃贮藏期间,随着贮藏时间的延长,各组样品可溶性固形物含量总体呈下降趋势。0～7 d时,对照组可溶性固形物含量下降速度较快,与1-MCP处理组有极显著差异(p<0.01),表明1-MCP保鲜剂对茭白有抑制可溶性固形物的作用。在贮藏过程中,与10.0 mL/m31-MCP和0.1 mL/m31-MCP处理组相比,1.0 mL/m31-MCP处理组的可溶性固形物含量下降速度最慢,抗衰老效果最好。

图8 1-MCP处理对茭白可溶性固形物含量的影响

2.2.4 1-MCP处理对茭白呼吸强度的影响 由图9可知,在贮藏过程中,随着贮藏时间的延长,各组茭白呼吸强度呈下降趋势。在贮藏期间,对照组的呼吸强度显著高于1-MCP处理组。0～7 d时,1-MCP处理组的呼吸强度下降速度最快,7～35 d时,1-MCP处理组的呼吸强度下降速度减缓,说明1-MCP能显著(p<0.05)抑制茭白的呼吸作用。其中,1.0 mL/m31-MCP处理对抑制茭白的呼吸强度效果最优,能有效延缓茭白衰老的进程,保鲜效果最好。

图9 1-MCP处理对茭白呼吸强度的影响

2.2.5 1-MCP处理对茭白细胞膜透性的影响 由图10可知,随着贮藏时间的延长,样品相对电导率不断上升,这表明茭白细胞膜透性在不断的上升。浓度1.0 mL/m31-MCP处理组相对电导率维持在较低水平并且上升速度最为缓慢,而其它处理的细胞膜透性则一直处于较高水平,其中对照组细胞膜透性最高,由此可见,1-MCP处理条件下可减缓茭白细胞膜透性的增加,其中浓度为1.0 mL/m31-MCP处理组的电导率上升最为缓慢,表现最优。

图10 1-MCP处理对茭白细胞膜透性的影响

综上所述,1-MCP浓度为1.0 mL/m3时能够较好的调控茭白的后熟衰老进程。

2.3 ClO2处理对茭白贮藏期衰老进程的影响

2.3.1 ClO2处理对茭白MDA含量的影响 由图11可知,茭白在贮藏期间MDA含量持续增加,其中,与ClO2处理组相比,对照组MDA含量显著(p<0.05)上升。表明ClO2保鲜剂对抑制茭白在贮藏期间MDA含量的上升具有显著效果。在冷藏过程中,5.0 mg/L ClO2处理组MDA含量最少且上升速度最慢,因此,5.0 mg/L ClO2处理茭白效果最优。

图11 ClO2处理对茭白MDA含量的影响

2.3.2 ClO2处理对茭白失重率的影响 如图12所示,在贮藏过程中各组茭白失重率均不断上升,其中,ClO2处理组失重率均低于对照组,前7 d,ClO2处理组与对照组没有显著差异。贮藏35 d后,对照组失水率达到了2.36%,2.5 mg/L ClO2处理组和5.0 mg/L ClO2处理组失重率无显著差异(p>0.05),10.0 mg/L ClO2处理组失重率为0.91%。因此,浓度为10.0 mg/L的ClO2处理组失重率最低,保水效果最好。

图12 ClO2处理对茭白失重率的影响

2.3.3 ClO2处理对茭白可溶性固形物的影响 由图13可知,在贮藏过程中,随着贮藏时间的延长,各试验组茭白的可溶性固形物总体呈下降趋势。与ClO2处理组相比,对照组可溶性固形物含量较低,表明ClO2溶液具有一定的抑制茭白可溶性固形物含量降低的作用。在各ClO2处理浓度中,10.0 mg/L ClO2处理组的可溶性固形物含量最高,对茭白贮藏保鲜效果最佳。

2.3.4 ClO2处理对茭白呼吸强度的影响 如图14所示,随着贮藏时间的延长,各组呼吸强度不断下降。0～7 d时,ClO2处理组呼吸强度下降速度最快。与ClO2处理组相比,对照组的呼吸强度最大。不同浓度的ClO2处理组间的下降趋势相同,无显著差异(p>0.05)。在贮藏期间维持在一个相对较低的水平,并且呼吸强度逐渐降低,ClO2处理组在整个贮藏期间呼吸强度都低于对照组,其中,2.5和5.0 mg/L的ClO2处理组的呼吸强度相对较低。

图14 ClO2处理对茭白呼吸强度的影响

2.3.5 ClO2处理对茭白细胞膜透性的影响 由图15可知,随着贮藏时间的延长,各组茭白的相对电导率不断增加。ClO2处理组相对电导率总体上低于对照组,贮藏28～35 d时,10.0 mg/L ClO2相对电导率较高,与对照组的相对电导率无显著差异(p>0.05)。可能由于溶液浓度过大致使细胞膜损伤。2.5 mg/L ClO2和5.0 mg/L ClO2处理的茭白相对电导率其值较低,增长趋势较稳定,其中,2.5 mg/L ClO2处理组的相对电导率最低。

图15 ClO2处理对茭白细胞膜透性的影响

综合各指标考虑,ClO2浓度为5.0 mg/L时能够较好的调控茭白的后熟衰老进程,提高茭白贮藏期品质。

3 结论与讨论

衰老是蔬菜生命周期的最后阶段,是在正常环境下自然地发生机能衰退、逐渐终止生命活动的过程[18]。衰老原因很复杂,受内外多种因素调控。吴爱现等[19]采用1%、3%、5%的3种浓度的氯化钙(CaCl2)溶液浸泡丰水梨果实15 min,发现浓度为1%和3% Ca2+处理可降低梨果实贮藏期间呼吸强度,抑制可溶性固形物、果实硬度的下降,降低果实烂果率,5%钙处理在果实贮藏的前21 d保鲜效果良好。石凤[20]通过采前喷Ca2+、采后1-MCP处理京白梨,发现采前喷Ca2+、采后1-MCP处理可以抑制果实硬度下降,推迟PG活性高峰出现,能够延长果实的后熟软化时间。本试验中,采后用不同浓度的Ca2+浸泡的茭白MDA含量、呼吸强度和细胞膜透性上升速度显著减缓,且较好的抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,表明茭白采后用Ca2+处理能够有效抑制茭白后熟衰老机制。王韦华等[16]研究了采后 10 μL/L 1-MCP和 1.25 mg/L乙烯利(ET)处理对茭白常温(25 ℃)贮藏期间呼吸代谢和细胞超微结构的影响,发现采后1-MCP处理可显著抑制茭白采后呼吸代谢和活性氧产生,从而有效保持能量代谢平衡和细胞结构的完整性,延缓茭白组织的衰老和品质劣变。本试验中,与对照组相比,茭白采后用1-MCP处理均能较好抑制茭白失重率和可溶性固形物含量的降低,减缓MDA含量、呼吸强度和细胞膜透性的增长,能够延长茭白后熟衰老的时间。研究表明,采后1-MCP处理茭白能够有效延缓茭白采后衰老进程,提高茭白贮藏期品质。韩强等[21]研究0和80 mg/L ClO2处理结合不同包装方法(铝箔热封和铝箔真空包装)对新疆核桃仁保藏的效果,发现真空包装结合低浓度二氧化氯的处理方法可有效抑制鲜核桃仁的腐烂和呼吸强度,延缓褐变,有效保持贮藏期核桃仁的品质。本试验中,采后用不同浓度的ClO2处理茭白能够降低细胞呼吸速率,减缓茭白的后熟衰老。

综上,茭白采后用Ca2+、1-MCP和ClO2处理对茭白后熟衰老都有积极作用,各组中效果较好的浓度分别为1.0% Ca2+、1.0 mL/m31-MCP和5.0 mg/L ClO2。由于保鲜剂的种类和浓度的不同导致对茭白各指标的影响也不尽相同。综合评定各检测指标,1-MCP保鲜剂处理效果较好,Ca2+处理效果次之,其中浓度为1.0 mL/m3的1-MCP处理效果最好。