外源L精氨酸对采后番木瓜果实冷害及品质影响

宋汉良,张善英,刘帅民,潘永贵

(海南大学食品科学与工程学院,海南海口 570228)

番木瓜(CaricapapayaL.)是一种具有丰富营养价值的水果。然而,因为番木瓜是呼吸跃变型果实,所以其在采后极易变黄、衰老腐烂[1-2],而低温贮藏能够保持果实采后品质,延长其货架期。但是,番木瓜作为热带水果,不适宜的低温容易诱导果实发生冷害,主要表现为表皮凹陷,果肉组织腐败,水果风味丧失等,并且易发生病害[3]。因此,增加番木瓜果实抗冷性,是降低其低温贮藏冷害关键。

L-精氨酸(L-arginine,L-Arg)在植物中作为一种重要的氮素贮藏营养物外,还是多胺(PA)和一氧化氮(NO)等物质的前体物质。而PA和NO都是植物中重要的信使分子,参与包括生长发育、抗逆性等在内的几乎所有的植物生理生化过程[4]。已有研究结果发现,NO处理能够降低李子[5]、黄瓜[6]和哈密瓜[7]等果实冷害影响。同样,PA的积累有利于减轻石榴[8]、桃[9]和芒果[10]等水果冷害症状。此外,Zhang等[11]研究发现,L-Arg处理能增加番茄果实PA和NO的含量,降低其冷害影响,同时还维持其品质。

由此可见,L-Arg可以通过影响果蔬抗逆性和成熟衰老调控等方面[12],提高果蔬贮藏性,在果蔬保鲜方面具有潜在的应用前景。我国目前针对番木瓜果实低温贮藏保鲜方面研究较少,而且外源L-Arg处理在番木瓜果实抗逆性和贮藏品质方面研究尚未见报道。为此,本研究中以海南本地品种“中白”番木瓜果实为试验材料,研究不同浓度的外源L-Arg处理对采后番木瓜果实冷害和品质的影响,以期提出新的高效安全的番木瓜果实采后保鲜技术,为L-Arg处理在番木瓜果实贮藏保鲜中的应用提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

番木瓜 品种“中白”,采自海南省海口市琼山区商业种植园,所有采收的番木瓜均为表皮亮绿色并带有一道黄绿色的果实,于采收后立即运回实验室,并置于15 ℃条件下预冷过夜,挑选出质量在700～800 g,留有(5±1) mm果蒂,无病虫害,无机械伤的果实;L-精氨酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;磷酸、丙酮、石英砂 西陇化工股份有限公司;蒽酮、邻菲啰啉、三氯乙酸、三氯化铁、硫代巴比妥酸 国药集团化学试剂有限公司;施保功 美国富美实公司。

MCI-250智能生化培养箱 浙江托普仪器有限公司;DOS-307雷磁电导率仪 上海精密科学仪器;CR-400色差仪 日本Konica Minolta公司;FT327果实硬度计 意大利Breuzzi;PAL-1数显糖度计 日本Atago;HH-4数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司;AR124CN电子天平、ST2100 pH计 奥豪斯仪器有限公司;TGL-16M高速冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司;T6紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司。

1.2 实验方法

1.2.1 原材料处理 将选好的番木瓜果实用浓度为1 g/L的施保功浸果泡2 min 进行杀菌后分成4 组,每组180个果实,然后分别用0、0.4、0.8、1.2 mmol/L的L-Arg溶液浸果10 min后自然晾干表面水分,将果实用0.01 mm聚乙烯保鲜袋(40 cm×30 cm)包装,每袋5个果实,置于(6±1) ℃[13-14],湿度85%～90%条件下贮藏48 d。每组各选30个果实用于统计贮藏期间果实相关冷害指数,每12 d取样,每个处理组随机取18个果实,然后测定相应指标。所有实验平行3次。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 冷害指数测定 按照胡亮[15]方法进行评价,将番木瓜果实的冷害程度分为五级:0级-果面完好无冷害症状;1级-果皮出现凹陷,有轻微的冷害斑,占果面10%以下;2级-果皮凹陷,有冷害斑,占果面30%以下;3级-果蒂果皮溃烂,果皮出现大量冷害斑,占果面50%以下;4级-果蒂果皮严重溃烂,果皮冷害部分占果面50%以上。

冷害指数(%)=Σ(冷害级别×该级别个数)/(最高级数×总果数)×100

1.2.2.2 其他理化指标测定 色泽参数采用色差计测定,在每个木瓜果实的赤道区选三个不同位置测定;硬度采用硬度计,探头直径为6 mm[16],单位为kg/cm2;可溶性固形物含量采用手持数显折光仪进行测定;可滴定酸含量采用氢氧化钠中和滴定法[17],以苹果酸计,折算系数为0.067;失重率采用称重法[18];维生素C含量测定按照曹健康等[19]方法,以抗坏血酸为标准品来制作标准曲线。

1.3 数据处理

数据统计分析均采用IBM SPSS Statistics 22软件对数据进行方差分析,利用Duncan式多重比较对差异显著性进行分析(P≤0.05表示差异显著;P≤0.01为差异极显著),用Sigmaplot 14软件作图。

2 结果与分析

2.1 外源L-Arg处理对番木瓜果实冷害影响

番木瓜果实冷害指数是反映其在贮藏过程中受到冷害程度的重要评价指标。由图1可以看出,所有番木瓜果实在12 d均检出冷害指数,即果皮出现大小不一水渍斑的冷害症状,且冷害指数随贮藏时间的增加而上升。在贮藏期24～48 d,对照组冷害指数均显著高于各L-Arg处理组(P<0.05)。贮藏48 d时,对照组番木瓜果实冷害指数分别是0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg处理组的1.54倍、1.65倍和1.34倍,说明适宜浓度(0.8 mmol/L L-Arg)的L-Arg处理在一定程度上能够减轻采后番木瓜果实冷害症状。有研究表明,一定浓度的L-Arg能促进果实NO、PAs和脯氨酸合成,增强果实抗逆性[11],但当L-Arg浓度较高时,可能会导致NO合成过量,对果实造成生理伤害[20];也可能是Arg作为一种碱性氨基酸,过高的浓度可能会对番木瓜果实自身产生伤害。

图1 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实冷害指数影响

2.2 外源L-Arg处理对番木瓜果实品质影响

2.2.1 对番木瓜果皮色泽影响 如表1所示,番木瓜果实在贮藏过程中,a*和b*值均呈上升趋势,而L*值则出现下降,到了贮藏后期36 d之后,对照组和0.8 mmol/L L-Arg处理组色泽出现显著性差异(P<0.05)。在第48 d时,对照组果肉a*、b*值分别比0.8 mmol/L L-Arg处理组高出23%和4.73%。综上所述,表明L-Arg处理在一定程度上能够延缓采后番木瓜果实采后的色泽变化,且在较低浓度L-Arg处理效果更佳,但L-Arg处理浓度过高会加速果实转色过程。

表1 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实色差指数的影响

2.2.2 对番木瓜果实硬度的影响 果实硬度是衡量果实贮藏品质的重要指标,如图2所示,采后番木瓜果实硬度均随贮藏时间延长而下降。对照组和L-Arg处理组番木瓜果实硬度在24 d之前无显著差异,在贮藏24 d后开始迅速下降,且果实硬度随着L-Arg处理浓度升高而下降幅度明显。贮藏48 d时,对照组番木瓜果实硬度分别是0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg处理组的1.15倍、1.44倍和1.99倍,对照组与各处理组之间差异显著(P<0.05)。且对照组番木瓜果实硬度比0 d下降了22.54%。说明外源L-Arg处理可以一定程度上维持较好果实硬度,但L-Arg处理浓度过高,可能由于加快果实呼吸代谢,导致果实过早成熟软化甚至腐烂。然而,对照组果实硬度下降缓慢可能是由于冷害胁迫而造成果实组织木质化现象[22]。

图2 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实硬度的影响

2.2.3 对番木瓜果实失重率影响 采后番木瓜果实的失重率随贮藏时间延长而逐渐升高。如图3所示,贮藏期36 d之前,对照组番木瓜果实失重率均高于各L-Arg处理组;在第48 d时,1.2 mmol/L L-Arg处理组失重率是对照组、0.4 mmol/L L-Arg处理组和0.8 mmol/L L-Arg处理组的1.03倍、1.11倍和2.45倍。结果表明,适宜浓度L-Arg处理番木瓜能抑制果实失重率的增加,其原因可能是通过减少其内部水分蒸腾、降低其干耗、延长其正常生理活动而阻止失重率的增加,但L-Arg处理浓度过高,则加快其果实质量损失,与L-Arg在蜜橘果实保鲜应用的研究结果一致[21]。

图3 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实失重率的影响

2.2.4 对番木瓜果实可溶性固形物含量影响 可溶性固形物含量是衡量果实品质的重要指标,与成熟也密切相关。如图4所示,随着番木瓜果实贮藏时间的延长,各组番木瓜果实的可溶性固形物含量均呈先升高后下降的变化趋势。在贮藏48 d时,0.8 mmol/L L-Arg处理组果实可溶性固形物分别比对照组、0.4和1.2 mmol/L L-Arg处理组高出3.63%、9.27%和26.24%,并存在显著差异(P<0.05)。表明L-Arg处理可以维持番木瓜果实较高可溶性固形物含量,进而能够维持果实细胞良好渗透压,减少离子流失,有利于增强果实抗冷性。

图4 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实可溶性固形物含量的影响

2.2.5 对番木瓜果实可滴定酸含量影响 可滴定酸含量影响水果的口感,其含量高低与水果的品质密切相关[23]。如图5所示,番木瓜果实可滴定酸含量在贮藏过程中呈先上升后下降的趋势,且整个贮藏过程,对照组可滴定酸含量均低于各处理组。贮藏24 d时,0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg处理组果实可滴定酸含量分别是对照组的1.19倍、1.36倍和1.66倍,对照组与处理组之间存在显著性差异(P<0.05)。上述结果表明,L-Arg处理能在一定程度上维持番木瓜果实较高可滴定酸含量,维持果实较好营养品质。

图5 外源L-精氨酸处理对番木瓜果实可滴定酸含量的影响

2.2.5 对番木瓜果实抗坏血酸含量影响 由图6可知,贮藏过程中,番木瓜果实抗坏血酸含量变化与可滴定酸含量变化趋势一致。贮藏48 d时,0.8 mmol/L L-Arg处理组果实抗坏血酸含量分别是对照组、0.4和1.2 mmol/L L-Arg处理组的1.87倍、1.18倍和1.39倍,并各组之间存在显著差异(P<0.05)。说明外源L-Arg处理可以延缓果实抗坏血酸的降解,其中0.8 mmol/L L-Arg处理组效果最佳。且有研究表明果蔬抗坏血酸含量与其抗冷性存在正相关性[24]。

图6 外源L-Arg处理对番木瓜果实抗坏血酸含量的影响

3 结论

本研究表明,外源Arg处理同样可以增强番木瓜果实抗冷性,其中0.8 mmol/L的Arg减轻番木瓜果实冷害效果最为明显;在降低冷害处理中,外源Arg处理不仅维持了较好果实硬度,而且延缓了番木瓜果实色泽变化以及可溶性固形物、可滴定酸和抗坏血酸含量的下降,提高了番木瓜的耐贮藏性。然而,未来研究还需要进一步深入了解外源Arg处理对番木瓜果实内源Arg分解代谢影响,及其在热带水果抗冷性的潜在作用,为未来允许其进入商业用途提供理论依据。