采前CaCl2 处理对西兰花采后品质的影响

谢晓宇，韩欣如，曾 媛，薛思玥，白昌，姜 丽

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

西兰花（Brassica oleracea var.italica）是十字花科芸薹属甘蓝种的一个变种，营养物质丰富，具有抗癌的功效，被赋予“蔬菜之冠”的美称[1-3]。西兰花采后代谢旺盛，衰老迅速，尤其是在采后运输过程中呼吸、蒸腾作用容易造成损伤。我国冷链运输起步较晚，覆盖率低，冷链体系并不完善，冰预冷为主要的运输方式，多数菜农无法实现及时预冷，蔬菜损失率很大[4-5]。

钙与果实贮藏密切相关，采前或采后钙处理都可以有效保持果蔬的品质，抑制生理性病害[6]。丁昱天[7]采前使用CaCl2处理西兰花苗，得出采前CaCl2处理可抑制采后贮藏期间西兰花相对电导率的上升及微生物的生长。王昕[8]研究发现，芍药切花采前喷钙处理有效增加了可溶性糖、可溶性蛋白的含量，延长其货架期和盛花期。张南新等[9]和王玉玲等[10]研究表明，采前钙处理可以延缓果实的衰老和软化，延长果实贮藏期。但采前钙处理对西兰花采后品质影响方面的研究报道还很少。

据调查，菜农从采收西兰花到销售给批发商入冷库的运输时间长达18~24 h，多数菜农无法及时预冷。因此重点研究采前喷施CaCl2处理对西兰花采后1 d 内的品质影响，目的是为采后西兰花进入冷库前，寻找一种低成本、易实施、安全有效的保鲜方式。主成分分析法是通过降维的思想，将众多指标转化为相互独立的综合指标，该方法已广泛应用于果蔬的综合品质评价[11]。本研究尝试通过主成分回归分析方法拟合西兰花品质的线性回归模型，研究西兰花品质与指标的相关性，以期为建立科学的西兰花品质评价方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料

供试用西兰花品种为“苏青6 号”，采自江苏省盐城市响水县双港镇西兰花大道农田。

1.1.2 仪器与设备

Alpha-1860A型紫外-可见分光光度计，KQ-300DB数控超声波清洗器，CR-400 型色差仪，DHG-9030A 型电热恒温鼓风干燥箱，TGL16M型台式高速冷冻离心机。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

处理组于2019 年10 月24 日下午5 点喷施CaCl2溶液，对照组不做任何处理。2019 年10 月27 日下午5 点选取大小均匀、成熟度一致、花球紧实的西兰花，共采收400 余颗。采收的西兰花置于泡沫盒中，常温下3 h 运回实验室，常温贮藏，温度控制在（20±1）℃，相对湿度70%。

参照丁昱天[7]的研究进行浓度筛选试验：选择同一块田地（约667 m2），同一品种的西兰花“苏青6号”，在采前 3 d，分别用 5、10 和 20 mmol/L 的 CaCl2溶液对西兰花进行喷施试验，所用器具为手持式小喷壶，喷洒到西兰花表面水珠落下为准。采摘后于室温（20±1）℃、相对湿度70%条件下贮藏，定期取出观察其颜色，以判断货架期。

在浓度筛选试验的基础上，采前3d 选用10mmol/L CaCl2水溶液对西兰花进行喷施。采收后贮藏在室温（20±1）℃，相对湿度70%的条件下，分别在第 0、1、3天取样，每个时间点随机取10 个西兰花试验样品。取得的测定材料以鲜样测定颜色和呼吸指标，并从花球上取下花蕾样品，样品迅速用液氮冷冻，再放置于-80 ℃冰箱内保存，用于后续生理生化分析，处理组与对照组均设3 个平行。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 货架期

参照Ku 等[12]的方法，货架寿命为西兰花花球黄化30%所用的时间。

1.2.2.2 感官评定

参照徐斐燕等[13]的方法进行感官评定。

1.2.2.3 呼吸强度

参照张心怡等[14]的测定方法，采用便携式红外二氧化碳分析仪测定。

1.2.2.4 色差

参照孟一等[15]的方法，使用彩色色差仪CR-400测定。

1.2.2.5 叶绿素含量

参照安荣等[16]的方法进行测定。

1.2.2.6 叶绿素酶活性

参照 Mínguez-Mosquera 等[17]的方法进行测定。酶活性以每小时鲜重样品水解的叶绿素a 计算，单位为ΔOD667/（h·g FW）。

1.2.2.7 VC 含量

参照柳青等[18]的方法进行测定。

1.2.2.8 总酚含量

参照王治同等[19]的方法进行测定。

1.2.2.9 DPPH 自由基清除能力

参照吴都峰[20]的方法进行测定。

1.2.2.10 丙二醛（MDA）含量

采用硫代巴比妥酸法测定[21]。

1.2.2.11 过氧化物酶（POD）活性

采用愈创木酚法[22]进行测定。

1.2.2.12 过氧化氢酶（CAT）活性

参照杨节[23]的方法进行测定。

1.2.2.13 抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性

参照孙云[24]的方法进行测定。

1.2.2.14 总硫代葡萄糖苷（TGLs）含量

采用苯酚硫酸法进行测定[25]。

1.2.2.15 异硫氰酸酯（ITCs）生成量

参照Ding 等[26]的方法测定，单位为mg/100 g FW。

1.2.3 数据处理

采用Excel 2016 软件进行数据统计，Origin Pro 9软件作图，用邓肯多重比较方法进行差异显著性分析，P＜0.05 代表差异显著。

2 结果与分析

2.1 采前CaCl2 处理对西兰花货架期的影响

如图1 所示，采前不同浓度CaCl2处理对西兰花货架期的影响效果不同，其中CaCl2浓度为10 mmol/L时效果最佳。当CaCl2浓度大于10 mmol/L，延长西兰花贮藏期的效果不及10 mmol/L 时的效果。因此，选用采前10 mmol/L CaCl2处理浓度用于后续的试验研究。

图1 采前不同浓度CaCl2 对西兰花货架期的影响Fig.1 Effects of preharvest different concentrations of CaCl2 on shelf life of broccoli

2.2 采前CaCl2 处理对西兰花感官品质的影响

如表1 所示，在贮藏期间各处理组西兰花的感官品质逐渐下降，CaCl2处理可保持较好的感官品质。在第1 天时，CaCl2处理组西兰花感官评分为8.4±0.51 分，高于对照组的 7.4±0.63 分。贮藏结束时，对照组基本失去商品价值，CaCl2组仍具有商品价值。

2.3 采前CaCl2 处理对西兰花呼吸强度的影响

由图2 可见，采后西兰花贮藏期间呼吸强度呈上升趋势。贮藏第1 天时，对照组呼吸强度为150.92 mg（/h·kg FW），显著高于CaCl2处理组的134.85 mg（/h·kg FW）（P＜0.05）。在贮藏期结束时，对照组的呼吸强度为192.08 mg（/h·kg FW），CaCl2处理组呼吸强度为185.02 mg（/h·kg FW），表明采前CaCl2处理可以显著抑制西兰花的呼吸强度。

表1 采前CaCl2 处理对西兰花感官品质的影响Table 1 Effects of preharvest CaCl2 treatment on sensory quality of broccoli

图2 采前CaCl2 处理对西兰花呼吸强度的影响Fig.2 Effects of preharvest CaCl2 treatment on respiratory intensity of broccoli

2.4 采前CaCl2 处理对西兰花色差a*、b*的影响

a*值的负值越大，表明被测物体越绿；b*值越大，表明被测物体越偏黄色。如图3 所示，贮藏第1 天时，经采前喷施CaCl2溶液的西兰花a*值为-8.21，b*值为 7.66，对照组 a*值为-7.64，b*值为 11.35；贮藏结束时，CaCl2处理组西兰花 a*值为-8.12，b*值为 13.63，而对照组西兰花a*值为-7.36，b*值为15.35。结果表明，采前喷施CaCl2溶液的西兰花可以保持较好的色泽。

2.5 采前CaCl2 处理对西兰花叶绿素含量的影响

在贮藏期间，各处理组西兰花的叶绿素含量呈下降趋势（图4）。第1 天时，CaCl2处理组西兰花叶绿素含量较初值下降了11.39%，对照组下降了15.98%，采前CaCl2处理有效保持了其叶绿素含量。

2.6 采前CaCl2 处理对西兰花叶绿素酶活性的影响

贮藏期间叶绿素酶活性变化不大，整体呈上升趋势（图5）。第1 天时，CaCl2处理组较初值上升了1.59%，而对照组上升了4.53%，在运输过程中CaCl2处理可以显著抑制叶绿素酶活性（P＜0.05）；第3 天CaCl2处理组叶绿素酶活性上升了4.99%，对照组上升了6.35%。CaCl2处理保持了较低的叶绿素酶活性。结果表明，CaCl2处理可以抑制叶绿素酶活性，从而减少叶绿素的损失。

图3 采前CaCl2 处理对西兰花色差（a*、b*）的影响Fig.3 Effects of preharvest CaCl2 treatment on color difference（a*，b*）of broccoli

图4 采前CaCl2 处理对西兰花叶绿素含量的影响Fig.4 Effects of preharcest CaCl2 treatment on chlorophyll content in broccoli

图5 采前CaCl2 处理对西兰花叶绿素酶活性的影响Fig.5 Effects of preharvest CaCl2 treatment on chlorophyllase activity in broccoli

2.7 采前CaCl2 处理对西兰花VC 含量的影响

由图6 可见，贮藏期间，西兰花VC 含量呈下降趋势，与对照组相比，CaCl2处理组VC 含量下降较为缓慢。贮藏第1 天，CaCl2处理组下降了1.36%，显著低于对照组的4.38%（P＜0.05）；贮藏结束时，CaCl2处理组下降了8.65%，而对照组下降了14.16%。结果表明，采前喷施CaCl2可以抑制西兰花VC 含量的减少。

图6 采前CaCl2 处理对西兰花VC 含量的影响Fig.6 Effects of preharvest CaCl2 treatment on VC content in broccoli

2.8 采前CaCl2 处理对西兰花总酚含量的影响

贮藏期间，各处理组西兰花总酚含量呈上升趋势（图7），CaCl2处理组总酚含量高于对照组。第1 天时，CaCl2处理组总酚含量为0.883 mg/g，对照组为0.836 mg/g，CaCl2处理可以显著提高西兰花总酚含量（P＜0.05）；贮藏结束时，CaCl2处理组总酚含量达1.23 mg/g，对照组为1.19 mg/g。结果表明，采前CaCl2处理可以显著提高西兰花总酚含量。

图7 采前CaCl2 处理对西兰花总酚含量的影响Fig.7 Effects of preharvest CaCl2 treatment on total phenols content in broccoli

2.9 采前CaCl2 处理对西兰花DPPH 自由基清除能力的影响

贮藏期间西兰花DPPH 自由基清除能力呈下降趋势（图8）。贮藏第1 天时，对照组和CaCl2处理组西兰花对DPPH 自由基的清除率分别为88.54%和91.99%，CaCl2保持了更高的DPPH 自由基清除能力，运输过程中可以有效保持西兰花品质；在贮藏结束时，CaCl2处理组西兰花对DPPH 自由基的清除率为85.95%，对照组为84.77%。结果表明，采前CaCl2处理可显著延缓DPPH 自由基清除能力的下降。

图8 采前CaCl2 处理对西兰花DPPH 自由基清除能力的影响Fig.8 Effects of preharvest CaCl2 treatment on DPPH radical scavenging activity in broccoli

2.10 采前CaCl2 处理对西兰花丙二醛含量的影响

贮藏期间各处理组西兰花丙二醛含量呈上升趋势（图9）。第1 天时，对照组和CaCl2组丙二醛含量分别为 2.577 μmol/g 和 1.678 μmol/g，CaCl2处理显著抑制了 MDA 的积累（P＜0.05）；在第 3 天时 CaCl2处理组 MDA 含量为 3.82 μmol/g，对照组为 4.23 μmol/g。可见，采前CaCl2处理可以抑制西兰花MDA的积累。

图9 采前CaCl2 处理对西兰花丙二醛含量的影响Fig.9 Effects of preharvest CaCl2 treatment on malondialdehyde content in broccoli

2.11 采前CaCl2 处理对西兰花过氧化物酶活性的影响

贮藏期间各处理组西兰花的POD 活性随着贮藏时间的延长不断上升（图10）。贮藏第1 天，对照组POD 活性为404.29 U（/g·min FW），CaCl2处理组为310.75 U（/g·min FW），显著低于对照组（P＜0.05）；整个贮藏期间CaCl2处理组POD 活性都低于对照组。

2.12 采前CaCl2 处理对西兰花过氧化氢酶活性的影响

西兰花过氧化氢酶活性在贮藏期间逐渐下降（图11），第1 天时，CaCl2处理组CAT 活性较初值下降了19.23%，显著低于对照组（P＜0.05）；贮藏第 3 天时，CaCl2处理组CAT 活性较初值下降了39.22%，对照组下降了46.44%。结果表明，CaCl2处理延缓了西兰花CAT 活性的下降。

图10 采前CaCl2 处理对西兰花POD 活性的影响Fig.10 Effects of preharvest CaCl2 treatment on POD activity in broccoli

图11 采前CaCl2 处理对西兰花CAT 活性的影响Fig.11 Effects of preharvest CaCl2 treatment on CAT activity in broccoli

2.13 采前CaCl2 处理对西兰花抗坏血酸过氧化物酶活性的影响

由图12 可见，西兰花APX 活性均呈下降趋势，CaCl2处理组APX 活性始终高于对照组。第1 天时，CaCl2处理组APX 活性较初值下降了3.44%，显著低于对照组（P＜0.05）；贮藏期结束时，CaCl2处理组APX活性较初值下降了26.73%，对照组下降了29.37%，表明采前喷施CaCl2可以保持西兰花较高的APX 活性。

图12 采前CaCl2 处理对西兰花APX 活性的影响Fig.12 Effects of preharvest CaCl2 treatment on APX activity in broccoli

2.14 采前CaCl2 处理对西兰花总硫代葡萄糖苷含量的影响

在整个贮藏过程中，西兰花的总硫代葡萄糖苷呈下降趋势（图13），CaCl2处理抑制了总硫代葡萄糖苷的下降。在贮藏第1 天，CaCl2处理组较初值下降了11.02%，对照组下降了22.25%，CaCl2处理组保持了更高的硫代葡萄糖苷含量；在贮藏结束时，CaCl2处理组总硫代葡萄糖苷较初值下降了43.22%，对照组下降了52.75%。结果表明，采前CaCl2处理西兰花可以抑制总硫代葡萄糖苷的下降。

图13 采前CaCl2 处理对西兰花总硫代葡萄糖苷含量的影响Fig.13 Effects of preharvest CaCl2 treatment on total glucosinolate in broccoli

2.15 采前CaCl2 处理对西兰花异硫氰酸酯含量的影响

异硫氰酸酯含量随着西兰花衰老逐渐下降（图14），CaCl2处理抑制了异硫氰酸酯的下降。贮藏第一天，CaCl2处理组较初值下降了5.52%，对照组下降了22.25%，CaCl2处理组显著高于对照组（P＜0.05）；在贮藏结束时，CaCl2处理组异硫氰酸酯较初值下降了32.33%，对照组下降了38.8%。表明采前CaCl2处理西兰花可以抑制异硫氰酸酯的下降。

图14 采前CaCl2 处理对西兰花异硫氰酸酯含量的影响Fig.14 Effects of preharvest CaCl2 treatment on isothiocyanates content in broccoli

2.16 西兰花感官品质预测模型的建立

对14 种西兰花理化指标：a*（X1）、b*（X2）、叶绿素（X3）、VC（X4）、呼 吸 强 度（X5）、APX（X6）、CAT（X7）、DPPH 自由基清除力（X8）、MDA（X9）、叶绿素酶（X10）、POD（X11）、总酚（X12）、TGLs（X13）和 ITCs（X14）进行主成分分析，得到西兰花品质特性主成分的特征值及累计贡献率见表2。提取两个主成分，累计方差贡献率为85.088%，能够代替大部分原始数据。第1 主成分贡献率为78.416%，第2 主成分贡献率为6.672%。第1 主成分中叶绿素（X3）载荷0.962，占比最高；CAT（X7）载荷 0.959，位于其次。叶绿素（X3）和 CAT（X7）可作为第1 主分量中的代表性评价指标，分别为品质指标和抗氧化指标。第2 主成分中贡献最大的是TGLs（X13），载荷0.788，是第2 主分量的代表性评价指标，为西兰花的营养指标。因此，叶绿素（X3）、CAT（X7）、TGLs（X13）可作为评价西兰花品质特性的指标。

表2 主成分特征值及方差贡献率Table 2 Principal component eigenvalue and variance contribution rate

以2 个主成分为自变量，以感官品质为因变量进行主成分回归分析，建立西兰花感官品质回归方程。最终得到感官品质与各生理生化指标之间的多元回归模型，其中 R2=0.878，P＜0.01。

Y=2.253-0.029X1-0.037X2+0.021X3+0.003X4-0.034X5+ 1.287X6+ 1.043X7+ 11.247X8- 0.003X9-1.196X10-0.011X11-0.761X12+0.416X13+0.006X14

3 讨论

西兰花最明显的衰老特征是表面花球的黄化，黄化的原因主要为叶绿素酶等作用下叶绿素降解所导致[27-28]。采前CaCl2处理后的西兰花在运输过程中（1 d 内）保持较好的感官品质，显著抑制了色差a*、b*值的增加，CaCl2通过抑制叶绿素酶活性来延缓叶绿素降解，保持较高的叶绿素含量。金童[29]在青椒、樱桃的研究中发现叶绿素酶、脱镁叶绿素酶以及脱镁叶绿酸a 氧化酶等叶绿素降解途径中的关键酶基因表达与叶绿素降解密切相关。大量研究证明，POD 参与叶绿素的代谢过程，催化酚类物质与H2O2的反应，其产物可催化叶绿素水解[30-31]。CaCl2抑制POD 活性，减缓了叶绿素的降解，并且维持了更高的CAT、APX活性，减少了西兰花组织内H2O2的积累，从而延缓叶绿素降解，使西兰花保持较好的品质[32-33]。

酚类物质具有天然的抗氧化活性[34]。CaCl2处理的西兰花抑制了MDA 的积累，具有较高的总酚含量及DPPH 自由基清除能力，较高的DPPH 自由基清除能力可能与总酚的含量有关，较高抗氧化能力减少了膜脂过氧化产物MDA 的积累，从而保持西兰花组织细胞的完整性，延缓西兰花衰老[35-36]。与林本芳[37]采后CaCl2溶液浸泡西兰花相比，都达到了提高抗氧化能力，延缓衰老的效果，但采后浸泡要搬运到容器处理，而采前喷施CaCl2溶液的方法操作简便，具有较好的应用前景。

西兰花中富含营养物质，VC 对人们的健康非常有益，不仅可以为人类提供营养，还具有抗氧化能力[38]。硫代葡萄糖苷是西兰花中一类能促进人体健康的重要植物次生代谢产物，水解后可产生异硫氰酸酯，具有抗癌、抗氧化、抗衰老等多种功效[39]。采前CaCl2处理的西兰花保持了较高的VC 含量、总硫代葡萄糖苷含量和异硫氰酸酯含量，使西兰花具有更佳的营养品质。CaCl2可能是通过调控芥子油苷代谢过程使西兰花保持较高的总硫代葡萄糖苷含量和异硫氰酸酯含量[40]。APX 以 VC 为底物，可将 H2O2分解成H2O，CaCl2提高了西兰花VC 含量，从而延缓西兰花衰老[41]。贮藏期间异硫氰酸酯含量不断下降，原因是异硫氰酸酯本身稳定性差，在其生成过程中的自降解是主要的一方面因素，而在富氧、碱性或者较高温度下，该物质容易降解生成二甲基二硫醚、S-甲基硫代亚磺酸等产物[42]。主成分分析结果提取叶绿素、CAT以及TGLs 为主要的成分，表明了其对西兰花品质的重要性，主成分回归分析建立的方程可用来预测变量水平，将数学分析法应用于西兰花的品质审评，可将化学成分与感官评分直接关联，消除品评中的不利因素。

菜农、菜商在西兰花运输过程中无法实现及时预冷时，使用采前CaCl2处理的保鲜方式，可以显著保持西兰花的新鲜程度，减少运输成本，具有可行性。

4 结论

采前10 mmol/L CaCl2溶液处理能有效地延长西兰花的货架寿命，CaCl2通过抑制叶绿素酶活性来延缓叶绿素的降解，维持其表观绿色，抑制了a*、b*值的增加；提高了总酚含量及APX 和CAT 等抗氧化酶活性，抑制了DPPH 自由基清除率的下降，使得抗氧化能力增强，防止了MDA 的大量积累。同时，抑制了呼吸强度的上升，延缓了VC、总硫代葡萄糖苷含量下降，维持了西兰花的感官品质。西兰花运输一般在1 d内完成，通过比较得出，采后24 h 难以及时预冷时，采前10 mmol/L CaCl2溶液处理可有效抑制采后西兰花品质的劣变。叶绿素含量、过氧化氢酶活性、总硫代葡萄糖苷含量可作为评价西兰花品质特性的指标，西兰花感官品质回归方程：Y=2.253-0.029 X1-0.037 X2+0.021 X3+0.003 X4-0.034 X5+1.287 X6+1.043 X7+11.247 X8-0.003 X9-1.196 X10-0.011 X11-0.761 X12+0.416 X13+0.006 X14。