1-MCP和60Co-γ辐照处理对自发气调包装大五星枇杷贮藏品质的影响

曹 森 耿方静 巴良杰 马 超 吉 宁 王 瑞 谭国霞

(1贵阳学院,贵州贵阳 550005;2贵州省果品加工工程技术研究中心,贵州贵阳 550005)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)为蔷薇科枇杷属植物,其果实不仅具有较高的营养价值和经济价值,还有止咳润肺、健胃清热等保健功效,是我国南方特有的珍稀水果[1-2]。但由于枇杷果皮薄、含水率高,采收期处于高温多湿的环境,易出现褐变、长霉、腐烂等现象[3-4],常温货架期短,不耐贮藏,阻碍了枇杷产业的健康可持续发展。

目前枇杷保鲜主要采取低温贮藏复合化学保鲜剂处理技术[5],何志刚等[6]研究贮藏温度及气体成分对枇杷的保鲜效果,发现6～8℃为枇杷适宜的贮藏温度。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)作为乙烯受体抑制剂,能够减少果蔬组织对乙烯的敏感性,从而推迟果蔬成熟和衰老[7]。由于1-MCP具有高效、安全等优点,已广泛应用于果蔬采后贮藏的相关研究[8]。马佳佳等[9]报道1-MCP处理减缓了冷藏过程中枇杷营养物质的下降速度,延缓了枇杷的褐变及衰老进程。但果实采后病害也会加速缩短枇杷的贮藏期和货架期,而目前关于采后病害抑制的研究较少。60Co放射源产生的γ射线可降低果蔬中的微生物数量,延缓果实的代谢速度,从而确保果蔬贮藏品质,延长果实贮藏期。目前,已有1-MCP和60Co-γ技术在果蔬贮藏保鲜中的相关报道,且效果显著[10]。但1-MCP结合60Co-γ辐照处理对枇杷果实贮藏品质影响的研究尚鲜见,本研究通过1-MCP结合60Co-γ辐照对枇杷进行复合处理,在低温(6℃)贮藏下,探讨复合处理对枇杷贮藏保鲜的有效性,以期为枇杷贮藏保鲜提供新的技术支持和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试剂

枇杷(大五星),贵州省开阳县实验基地;1-MCP,美国陶氏益农公司;PE 20保鲜膜(厚度0.02 mm),国家农产品保鲜工程技术研究中心。

1.2 主要仪器与设备

精准控温保鲜库(±0.5℃,相对湿度90%±5%),国家农产品保鲜工程技术研究中心;60Co-γ静态辐照源,贵州省农科院辐照中心;TA.XT.Plus质构仪,英国SMS公司;PBIDansensor便携顶空分析仪,丹麦丹圣公司;GC-14气相色谱仪,日本岛津公司;PAL-1型迷你数显折射计,日本ATAGO;pHS-25型数显酸度计,上海虹益仪器仪表有限公司;TGL-16A台式高速冷冻离心机,长沙平凡仪器仪表有限公司;UV-2550紫外分光光度计,日本Shimazhu公司。

1.3 试验方法

1.3.1 果实采收与处理 2019年5月24日上午,在贵州省开阳县实验基地采收八到九成熟的枇杷用冷链车运至(20±2℃,运输途中尽可能避免颠簸,运输时间为90 min)实验室,挑选无病虫害、无机械损伤、颜色一致的枇杷分装于衬有PE 20保鲜膜的周转筐内,分装后的枇杷果实分4组进行不同处理(每组3个平行,每个平行120个果实):对照组(CK)、1μL·L-11-MCP熏蒸组、1.5 kGy60Co-γ辐照组、1μL·L-11-MCP熏蒸复合1.5 kGy60Co-γ辐照组。1-MCP熏蒸温度20±1℃,熏蒸时间10 h。1.5 kGy60Co-γ辐照处理用重铬酸银剂量计进行剂量跟踪,实测剂量为1.53 kGy。处理结束后立刻进行低温贮藏,贮藏温度为6±0.5℃,所有自发气调保鲜膜均为扎口方式。贮藏期间,每隔10 d对4组枇杷鲜果各指标进行分析检测,贮藏时间40 d。

1.3.2 腐烂指数测定 依据郑小林等[11]的方法测定。根据枇杷表面霉变及腐烂程度共计5级,其中,0级:无生霉及腐败;1级:生霉及腐烂面积≤1/4;2级:1/4＜生霉及腐烂面积≤1/2;3级:1/2＜生霉及腐烂面积≤3/4;4级:3/4＜生霉及腐烂面积≤1。按照公式计算腐烂指数:

1.3.3 木质素含量测定 木质素含量根据Femenia等[12]的方法测定。

1.3.4 硬度测定 参照曹森等[13]的方法,采用质构仪(P/2探头)对带皮枇杷果实赤道中间位置进行测定,穿刺深度为6 mm,测前速度为2 mm·s-1,测中速度为1 mm·s-1,测后速度为2 mm·s-1。

1.3.5 呼吸强度和乙烯生成速率的测定 呼吸强度采用静置法测定[14]。乙烯生成速率依据张鹏等[15]的方法测定。

1.3.6 相对电导率的测定 参照周冉冉等[14]的方法,略有改动。随机取8个果实,用内径10 mm的打孔器取16个果肉连皮圆柱。先用去离子水洗涤3次,再加入50 mL蒸馏水震荡20 min,测定其电导率;煮沸10 min杀死细胞后冷却至室温,再测定电导率。按照公式计算枇杷果实的相对电导率:

1.3.7 可滴定酸含量及可溶性固形物含量的测定可滴定酸 (titratable acid,TA)含量参照GB/T 12456-2008[16]进行测定。可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量采用折光仪法,用迷你数显折射仪进行测定。

1.3.8 苯丙氨酸解氨酶和脂氧合酶活性的测定 苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonialyase,PAL)活性参照苏苗等[17]的方法测定,脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)活性定参照王宝春[18]的方法测定。

1.3.9 多酚氧化酶和过氧化物酶活性的测定 多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性测定采用邻苯二酚比色法[19],过氧化物酶(peroxidase,POD)活性采用愈创木酚比色法测定[19]。

1.4 数据分析

采用OriginPro 2017软件对数据进行统计分析;采用SPSS 19.0 Duncan氏新复极差法进行差异显著性分析(P＜0.05为差异显著)。

2 结果与分析

2.1 枇杷贮藏期腐烂指数的变化

腐烂指数的变化能够直观反映贮藏期间枇杷的贮藏效果。由图1可知,整个贮藏期间,CK组枇杷的腐烂指数均高于其他组,且1-MCP+60Co-γ组均低于其他处理组。贮藏10 d时,不同组的枇杷腐烂指数无显著差异(P＞0.05)。贮藏期20 d时,不同组枇杷的腐烂指数从小到大依次为1-MCP+60Co-γ组＜60Co-γ组＜1-MCP组＜CK组,贮藏30～40 d时,单独使用1-MCP处理的枇杷腐烂指数低于单独使用60Co-γ处理组。在贮藏期40 d时,1-MCP组、60Co-γ组、1-MCP+60Coγ组的腐烂指数分别为22.86%、25.72%、17.95%,均显著低于CK组(36.24%,P＜0.05)。因此,1-MCP熏蒸、60Co-γ辐照及二者复合处理均能够抑制枇杷贮藏期间腐烂指数的增加,且复合处理对枇杷腐烂指数的抑制效果最好。贮藏前期,60Co-γ处理效果好于1-MCP处理,可能与60Co-γ处理能够降低枇杷表面的微生物有关[20]。贮藏后期1-MCP处理效果反而好于60Co-γ处理,可能是由于1-MCP能够更好地抑制果实的衰老进程[21]。

2.2 枇杷贮藏期硬度和木质素含量的变化

由图2可知,枇杷在贮藏期间,木质素含量和硬度均呈上升趋势,这与尚艳双等[22]的研究结果一致。贮藏10 d时,不同组枇杷果实的木质素含量及硬度均无显著差异(P＞0.05),可能是由于贮藏时间短,不同处理组的枇杷果实衰老程度相差不大。从贮藏10 d开始,CK组的木质素含量和硬度均开始快速上升。贮藏30～40 d内,不同组枇杷的木质素含量从小到大依次为1-MCP+60Co-γ组＜1-MCP组＜60Co-γ组＜CK组,此时不同组枇杷的硬度大小关系和木质素含量一致。贮藏40 d时,1-MCP组、60Co-γ组、1-MCP+60Co-γ组枇杷的木质素含量分别为1.87%、2.13%和1.56%,分别比CK组低0.34、0.08、0.65个百分点。说明1-MCP+60Co-γ组能更好地抑制枇杷木质素含量和硬度的上升。有研究表明低温贮藏能够降低枇杷腐烂率,但会导致枇杷果肉木质化,口感变差[23],这也可能是贮藏期间枇杷硬度上升的主要原因。所以抑制枇杷木质素含量的上升,保持适宜的口感是解决冷藏枇杷果肉木质化的关键问题。

2.3 枇杷贮藏期呼吸强度和乙烯生成速率的变化

呼吸强度是反映果实贮藏效果的重要指标。乙烯影响果蔬的呼吸作用,也是调控果蔬成熟与衰老的关键因子。由图3可知,枇杷果实的呼吸强度在贮藏0～20 d时,不同处理间无显著差异(P＞0.05)。贮藏30～40 d时,CK组枇杷果实的呼吸强度显著高于其他处理组(P＜0.05),而其乙烯生成速率与1-MCP组以及60Co-γ组无显著差异(P＞0.05),1-MCP+60Co-γ组枇杷的乙烯生成速率低于其他处理组。在贮藏30～40 d时,不同组枇杷果实的呼吸强度和乙烯生成速率从小到大依次为1-MCP+60Co-γ组＜60Co-γ组＜1-MCP组＜CK组。说明辐照处理和1-MCP处理均可以降低枇杷果实的呼吸强度和乙烯生成速率,这与曹森等[24]研究辐照结合1-MCP对蓝莓呼吸强度和乙烯生成速率结果相一致。比较发现,1-MCP结合60Co-γ处理对维持果实的呼吸强度和乙烯生成速率的作用效果优于单独60Co-γ或1-MCP处理。

2.4 枇杷贮藏期相对电导率的变化

由图4可知,枇杷果实的相对电导率在贮藏期间呈上升趋势,主要是由于随着枇杷果实细胞衰老,膜透性增加,电解质外渗[25]。贮藏10～20 d,不同组的枇杷果实电导率从小到大依次为1-MCP+60Co-γ组＜1-MCP组＜60Co-γ组＜CK组。在贮藏30 d时,1-MCP组、60Co-γ组、1-MCP+60Co-γ组、CK组的枇杷相对电导率分别为52.31%、49.43%、43.85%和61.24%。贮藏期40 d时,1-MCP组、60Co-γ组和1-MCP+60Co-γ组的枇杷电导率分别比CK组低12.50、14.53、24.42个百分点,且存在显著差异(P＜0.05),但3个处理组间无显著差异(P＞0.05)。因此,不同处理均能够抑制枇杷果实相对电导率的上升,其中1-MCP联合60Co-γ处理效果更好。

2.5 枇杷贮藏期TA含量和TSS含量的变化

TA和TSS是构成枇杷果实品质的重要物质[26]。由图5可知,枇杷果实的TA和TSS含量在整个贮藏期间呈下降趋势。在贮藏10 d时,不同组枇杷果实TA含量和TSS含量均无显著差异(P＞0.05)。在贮藏20～30 d期间,1-MCP+60Co-γ组及60Co-γ组枇杷果实的TA含量和TSS含量均高于其他处理组。贮藏30～40 d时,CK组枇杷果实的TA和TSS含量均低于其他处理组。贮藏40 d时,不同组枇杷果实的TA含量从低到高依次为CK组＜1-MCP组＜60Co-γ组＜1-MCP+60Co-γ组,而此时各组枇杷果实的TSS含量大小关系与TA含量一致,且CK组TA和TSS含量与60Co-γ组、1-MCP+60Co-γ组均存在显著差异(P＜0.05),而与1-MCP组无显著差异(P＞0.05)。从贮藏期开始至贮藏40 d时,1-MCP组、60Co-γ组、1-MCP+60Co-γ组、CK组的枇杷果实TA含量分别降低0.24、0.20、0.16和0.25个百分点,TSS含量分别降低了1.40、1.22、1.07和1.54个百分点。由此可见,1-MCP、60Co-γ和1-MCP+60Co-γ处理均可减少枇杷贮藏期间TA和TSS的消耗,其中,1-MCP结合60Co-γ处理效果更好。

2.6 枇杷贮藏期酶活性的变化

由图6可知,整个贮藏期间,枇杷果实的PAL、LOX、PPO和POD活性总体均呈上升趋势。贮藏10 d时,不同处理组枇杷果实的PAL、LOX及POD活性均无显著差异(P＞0.05),而CK组枇杷果实的PPO活性显著高于其他组(P＜0.05)。贮藏30 d时,不同组枇杷果实的4种酶活性从低到高依次为1-MCP+60Co-γ组＜1-MCP组＜60Co-γ组＜CK组。贮藏40 d时,1-MCP组、60Co-γ组和1-MCP+60Co-γ组枇杷果实的PAL活性分别比CK组低11.34%、8.21%和13.03%;LOX活性分别比CK组低3.81%、2.09%、6.03%;PPO活性分别比CK组低4.25%、1.84%、7.96%;POD活性分别比CK组低4.60%、3.35%、6.94%,其中CK组枇杷果实的PAL活性与其他组间存在显著差异(P＜0.05);CK组的PPO活性与1-MCP组和1-MCP+60Co-γ组均有显著差异(P＜0.05),但与60Co-γ组无显著差异(P＞0.05);而不同组枇杷果实的LOX活性和POD活性均无显著差异(P＞0.05)。由此可见,60Co-γ辐照和1-MCP处理均能够不同程度地抑制枇杷贮藏期酶活性的上升,且在贮藏期后期,单独使用1-MCP优于单独使用辐照处理,二者联合使用效果最好。

3 讨论

1-MCP作为果蔬保鲜剂,可通过抑制乙烯和受体的结合与信号传导,延缓果蔬的生理代谢,从而提高果蔬的贮藏品质[7]。Xie等[27]研究表明,1-MCP可以推迟梨果实在贮藏过程中乙烯合成量和呼吸强度峰值的时间,并有效降低果实的乙烯合成量和呼吸强度;马佳佳等[21]报道1-MCP处理能够维持枇杷在冷藏过程中的营养物质,从而推迟枇杷褐变与其衰老进程。本研究结果表明,单独使用1-MCP处理能够保持枇杷果实的贮藏品质,这与前人研究结果相一致。并且关于贮藏期枇杷腐烂指数、木质素和硬度的变化,单独使用1-MCP优于单独60Co-γ辐照处理。

枇杷贮藏期间酶活性的变化也可以反映其贮藏效果。PAL与果蔬抗病抗逆有关,影响组织呈色及褐变[28]。LOX在果蔬膜脂氧化过程中起重要作用,影响果蔬的衰老[13]。PPO能催化多酚类氧化成醌类化合物,从而导致果蔬发生褐变[13]。POD也是影响果实衰老的重要指标[13]。本研究表明辐照和1-MCP处理均能够不同程度抑制枇杷贮藏期酶活性的上升,其中在贮藏期后期,单独使用1-MCP优于单独使用辐照处理,并且二者联合使用效果最好,这与曹森等[24]研究60Co-γ辐照结合1-MCP在蓝莓上的酶活性作用效果一致,但其相关机理仍需进一步深入探究。

陈曦等[29]研究表明,适宜剂量的60Co-γ辐照处理可以延长园蓝蓝莓果实的贮藏期,维持其更好的贮藏品质。本试验结果表明,与CK相比,单独使用辐照处理能够延缓果实的生理代谢,这与前人研究辐照处理在其他果蔬保鲜上的作用结果相一致[29-30]。且本研究还发现,单独使用辐照处理对抑制枇杷果实TA含量和TSS含量的下降优于单独使用1-MCP。另外,采后病害影响枇杷的贮藏期,并且贮藏期间枇杷往往出现木质化使果实品质劣变[5]。本研究发现,1μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ辐照复合处理能更好地抑制果实腐烂指数和木质素含量的上升,贮藏40 d时,1 μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ辐照复合处理的枇杷腐烂指数仅为17.95,说明二者复合处理对枇杷贮藏保鲜具有更好的效果,这可能由于1-MCP能够影响果实乙烯的生成[6],60Co-γ辐照处理可以降低果实表面的微生物[9],从而达到延长枇杷贮藏期,保持枇杷较好贮藏品质的效果。至于相关机理还有待进一步探索。

4 结论

本研究发现,1μL·L-11-MCP和1.5 kGy60Co-γ辐照复合处理对自发气调包装枇杷的保鲜效果最好,能够有效抑制果实腐烂指数和木质素含量的上升,保持枇杷果实更好的硬度,降低枇杷的呼吸强度、乙烯生成速率和相对电导率,延缓枇杷TA和TSS含量的下降,抑制枇杷果实PAL、LOX、PPO和POD活性的上升。贮藏40 d时,1-MCP组、60Co-γ组、1-MCP+60Coγ组、CK组枇杷果实的腐烂指数分别为22.86%、25.72%、17.95%和36.24%。本研究结果有助于降低采后枇杷果实的劣变,为采后枇杷的贮藏保鲜提供了参考依据。