采前套袋结合低浓度乙烯利替代蜜橘果实乙烯褪绿处理的可行性研究

汤 慧,周 婷,陈可馨,曾凯芳,邓丽莉，*

(1.西南大学食品科学学院,重庆 400715; 2.西南大学食品科学学院食品科学与工程国家级实验教学示范中心(西南大学),重庆 400715)

柑橘类果实果皮的呈色是决定其商品价值的重要指标。但由于采收季节温度高,低温积累不足,早熟柑橘品种往往具有果皮和果肉不同步达到成熟标准的特性,即果皮达到上市颜色标准的时间要明显晚于果肉成熟时间[1]。为了提高此类蜜橘果实的市场接受度,需要对其进行褪绿处理,以加速外部颜色转变[2]。目前,国内外在生产上普遍使用外源乙烯熏蒸或乙烯利浸泡的方法使柑橘达到褪绿的效果[3]。外源乙烯可促进柑橘果皮叶绿素降解和类胡萝卜素的合成从而使果皮褪绿,但也会产生不良影响。研究发现,乙烯利处理柑橘果实后果实变黄果色淡且缺少光泽[4],且褪绿后不同部位的果皮着色差异明显[5];外源乙烯处理还会导致蜜橘果实失水和果蒂褐变及脱落,增强冷害症状[6-7];同时,果蒂的脱落会加速病菌的侵入,例如乙烯褪绿蜜橘果实常出现蒂腐病[8],生产上通过复合化学保鲜剂处理来控制乙烯褪绿引起的柑橘病害加剧。虽然乙烯会加快柑橘果皮病害的进程,但乙烯褪绿处理可能不参与调节柑橘类果实内部成熟过程。在Mayuoni等[9]的研究中,乙烯褪绿也不会影响柑橘果实维生素C,总酚和类黄酮的含量及柑橘汁的抗氧化活性;Sdiri等[10]同样在研究时发现,乙烯褪绿处理不会导致柑橘果实DPPH自由基清除率和FRAP抗氧化能力、抗坏血酸、总抗坏血酸或总酚和黄酮的总含量的损失。一般来说,乙烯褪绿技术对柑橘类果实内部质量无不良影响[11-13]。但寻求新的、能够有效减少乙烯褪绿过程中发生的典型果品缺陷、减少传统化学保鲜剂使用的褪绿技术仍然是柑橘产业的发展方向之一。

大量研究表明,采前环境因素对果品有着至关重要的作用,适宜的采前处理能够改善果实外观色泽[14];维持采后果实品质[15-16];提高果实抗病性[17];并能延长水果保鲜期[18],对果实贮藏特性等方面有积极影响。其中,采前套袋是一种能提高果实色泽的有效措施,套袋通过改变果实生长微环境温度、湿度和光照等因素来影响果实呈色,目前已广泛应用于水果作物中。吴世涛等[19]研究表明套袋可以显著降低‘三红蜜柚’果实的果皮叶绿素含量,促使果皮提前褪绿,有效提高‘三红蜜柚’果实的果面着色效果。Li等[20]的研究结果表明,套袋可以防止果实受到生物和非生物应激胁迫,改善水果生长微环境。同时,套袋还能有效控制果实表面病虫害的发生[21],具有降低发病率的作用。柑橘果实套袋可有效地改善果实外观和品质,降低农药残留量,减少病虫害及机械损伤等,有利于提高商品性,增强市场竞争力,是无公害柑橘生产的有效措施[22]。但如果由于当地气候条件导致果园、果袋内部高温高湿,可能会诱发病原菌侵染[23],使其潜伏在果皮表面,最终发病导致烂果。

本课题组前期利用6种不同颜色果袋套袋对蜜橘果实进行采前套袋处理,并通过相关指标的测定明确了黄色单层果袋在改善重庆本地无核蜜橘果实乙烯褪绿方面具有一定的应用潜力[24]。本试验进一步以黄色单层果袋结合不同浓度乙烯利对蜜橘果实进行处理,探讨是否可以用采前套袋结合低浓度乙烯利处理替代传统的蜜橘果实褪绿技术,以减少乙烯褪绿引起的多种不良反应,进而为蜜橘果实乙烯“褪绿”技术替代技术的开发提供新的理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

乙烯利 40.0%(m/m)分析纯,四川省兰月科技有限公司;2,6-二氯酚靛酚钠盐 分析纯,重庆永捷实验仪器有限公司;5-磺基水杨酸 分析纯,广东光华科技股份有限公司;其他试剂 均为分析纯。

黄色单层果袋 通州市兴隆印刷厂;CR-400色差仪 柯尼卡美能达;CT3质构仪 Brookfield(博勒飞)公司;手持式折射仪PAL-1 日本ATAGO公司;L-8900型全自动氨基酸分析仪 日本日立公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蜜橘果实处理方法

1.2.1.1 蜜橘果实采前套袋处理方法 以重庆北碚区歇马无核蜜橘作为试验材料,随机选取该产地蜜橘试验园内10棵生长状态一致的果树,用黄色单层果袋对果树中间树冠部位成熟度一致、大小均匀、无机械伤和腐烂的蜜橘果实进行套袋,套袋蜜橘共240个。并同时采收套袋蜜橘周围长势相同、大小均匀、无伤无腐烂的果实,无套袋蜜橘共140个。

1.2.1.2 蜜橘果实采后处理方法 采收后的蜜橘果实平铺以散去田间热,并用自来水配制250、500和1000 mg/kg的乙烯利。实验分组分别为对照组(CK)、1000 mg/kg乙烯利处理组(ETH)、仅套袋处理组(套袋+0 mg/kg ETH)、套袋+250 mg/kg乙烯利处理组(套袋+250 mg/kg ETH)、套袋+500 mg/kg乙烯利处理组(套袋+500 mg/kg ETH)和套袋+1000 mg/kg乙烯利处理组(套袋+1000 mg/kg ETH),其中乙烯利浸果时间均为1 min。果实晾干后,进行单果包装,然后放置于20 ℃的环境中贮藏。

1.2.2 蜜橘果实着色特征的测定

1.2.2.1 外观着色的测定 每种处理选取3个固定的蜜橘果实,每隔3 d对每种处理的果实进行观测,并以图像记录果实外观色泽变化,共计12 d。

1.2.2.2 色差的测定 根据国际照明委员会Lab颜色空间,分别测定赤道部位3点的果皮a*、b*、a*/b*值,每一组均取10个果子测定。

1.2.3 蜜橘果实腐烂率的测定 蜜橘果实贮藏过程中的腐烂率按照以下公式计算。其中,CK组和ETH组果实分别为70个,套袋结合乙烯处理的每组果实分别为60个。

式(1)

1.2.4 蜜橘果实果蒂褐变指数的测定 参照李芋萱等[25]的方法有所改进,蜜橘果实在贮藏过程中果蒂褐变情况依照表1划分,按照式(2)计算。其中,CK组和ETH组果实分别为70个,套袋结合乙烯处理的每组果实分别为60个。

表1 蜜橘果实果蒂褐变指数分级标准Table 1 Classification standard of pedicel browning of mandarin fruit

式(2)

1.2.5 蜜橘果实硬度和可溶性固形物的测定

1.2.5.1 硬度的测定 用CT3质构仪测定蜜橘果实硬度,设置触发点负载7 g;探头测试速度10 mm/s;目标下压距离3.0 mm,结果单位为g。

1.2.5.2 可溶性固形物的测定 取一定质量的混匀果肉,匀浆后用PAL-1折射仪测定果实可溶性固形物含量。

1.2.6 蜜橘果实维生素C的测定 参照曹建康等[26]的2,6-二氯酚靛酚法测定,结果用每100 g鲜重果肉中含有抗坏血酸的毫克数表示,单位表示为mg/100 g·FW。

1.2.7 蜜橘果实游离氨基酸的测定 参照令阳等[27]的方法测定第0 d对照组和套袋处理组果肉样品游离氨基酸的含量,结果单位以μg/g·FW表示。

1.3 数据处理

用Excel 2016对试验所得数据进行统计分析和绘图,用SPSS 20.0软件对数据进行单因素方差分析(ANOVA),通过Duncan’s多重比较判断数据差异显著性,P<0.05表示差异显著。所有试验重复3次。

2 结果与分析

2.1 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实着色特征的影响

2.1.1 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实外观着色的影响 采前套袋结合乙烯利处理后的蜜橘果实贮藏12 d内的颜色变化如图1所示。蜜橘果实采收后第0 d,采前套袋对果实的转色有一定促进作用。在贮藏期间,仅套袋处理和仅乙烯利处理对蜜橘果实转色均有明显作用,但乙烯利处理后蜜橘果实的转黄速度比仅套袋处理更快,说明仅对蜜橘果实进行采前套袋处理时,果实表面转黄周期仍比较长,即无法在尽可能短时间内达到预期褪绿效果。贮藏3～6 d时,套袋+250 mg/kg ETH组、套袋+500 mg/kg ETH组和套袋+1000 mg/kg ETH组的蜜橘果实转色速度比ETH处理组快,但在贮藏后期(6～12 d),以上处理蜜橘果实的呈色状况趋于一致,果面整体呈现橙黄色。从整个贮藏期(0～12 d)看,套袋结合低浓度乙烯利处理(250 mg/kg ETH)即已可以达到乙烯利单独处理的褪绿效果,且果面呈色较为均匀。

图1 蜜橘果实外观着色变化情况(0～12 d)Fig.1 Changes of appearance color of mandarin fruits(0～12 d)

2.1.2 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实色差值的影响 色度中,a*大于0时表示红色度,其值越大红色越深;b*大于0时表示黄色度,值越大黄色越深;a*/b*比值是柑橘果实颜色的经典指标[25]。由图2可知,在贮藏0～7 d,与对照组相比,仅用套袋处理可以显著改变果实色差值b*和a*/b*值(P<0.05),但对蜜橘果实a*值的提高效果不明显(P>0.05)。虽然仅用套袋处理可以改善蜜橘果实贮藏前期的表皮外观呈色问题(图1),但其褪绿效果难以通过色差参数(a*)直观地反映出来,并且在贮藏后期(9～12 d),仅用套袋处理和对照组蜜橘果实的a*、b*和a*/b*值之间无显著差异(P>0.05),故推测采前套袋处理对蜜橘果实的褪绿作用随着时间的延长而减弱。ETH处理组蜜橘果实的a*值在第8 d大于0,其a*、b*和a*/b*值在贮藏12 d内总体呈现出较快的上升趋势,并始终显著优于对照组和套袋处理组(P<0.05)。

图2 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实 色差值a*(A)、b*(B)和a*/b*(C)的影响Fig.2 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on a*(A), b*(B)and a*/b*(C)of mandarin fruits 注:不同小写字母表示同一天、 不同处理之间差异显著(P<0.05)；图5～图7同。

显而易见的是,套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH三组蜜橘果实的褪绿效果比单独采用乙烯利处理更具优势。在贮藏第5 d后,这三组的a*和a*/b*值始终显著高于ETH处理组(P<0.05),并在第6 d时,a*/b*值大于0,说明套袋结合乙烯利处理缩短果实的褪绿时间,蜜橘果实的外观色泽更接近橙色,因而更易达到消费者接受的水平。在贮藏6 d后,套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH处理的色差参数之间均无显著性差异(P>0.05),褪绿效果相近,与图1结论一致。

2.2 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实腐烂率的影响

乙烯褪绿过程缩短了柑橘果实采后贮藏寿命,因为它能促进果实低温损伤症状和果实腐烂[28]。如图3所示,单独乙烯利处理后的蜜橘果实在贮藏第12 d后出现腐烂,18 d时腐烂率最高;对照组和其余处理组的蜜橘果实则在贮藏18 d后出现腐烂,24 d时腐烂率最高。从腐烂情况来看,套袋单独处理加剧了蜜橘果实的腐烂情况,但研究表明采前套袋处理能有效防治柑橘果实病虫害[29-31],从而降低果实腐烂率。造成套袋果实腐烂率升高的原因可能是蜜橘采前套袋处理不当;或由于当地气候条件导致果园、果袋内部高温高湿,诱发病原菌侵染[32],使其潜伏在果皮表面,最终发病导致烂果。但各处理组中,套袋+250 mg/kg ETH处理对抑制果实腐烂效果最好,贮藏24 d时,套袋+250 mg/kg ETH处理果实腐烂率为仅为对照组果实的37.73%。表明,采前套袋结合低浓度乙烯利可以有效降低单独乙烯处理引起的果实腐烂。

图3 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实腐烂率的影响Fig.3 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on decay rate of mandarin fruits

2.3 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实褐变指数的影响

如图4所示,在所有处理组中,仅采前套袋处理蜜橘果实的褐变指数最低,而乙烯利处理蜜橘果实褪绿时会加剧蜜橘果实褐变程度。在套袋+250 mg/kg ETH、套袋+500 mg/kg ETH和套袋+1000 mg/kg ETH处理组中,由于乙烯利的作用,而使蜜橘果实的褐变指数上升,但仍然低于乙烯利单独处理,说明套袋处理结合低浓度乙烯利处理可以改善乙烯利单独处理造成的果蒂褐变情况。

图4 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实褐变指数的影响Fig.4 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on browning index of mandarin fruits

2.4 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实硬度、可溶性固形物和维生素C含量的影响

由图5可知,随着贮藏期的延长,蜜橘果实开始发生软化,果实硬度呈现下降的趋势。结果表明,在贮藏期内仅套袋处理后果实的硬度高于未套袋组,与王贵平等[32]的研究结果基本一致。从结果还可以看出,乙烯利的浓度的升高加剧了果实软化的程度。在套袋结合乙烯利处理组中,当乙烯利浓度为0 mg/kg(即仅套袋处理)时,果实的硬度下降最慢。而乙烯利浓度越高,果实的硬度下降越明显,且这种现象在贮藏前期最突出。在贮藏6 d时,套袋+500 mg/kg ETH处理和套袋+1000 mg/kg ETH处理蜜橘果实的硬度分别比套袋+250 mg/kg ETH处理低5.83%和10.06%。综上所述,从整个贮藏期来看,套袋+250 mg/kg ETH处理对缓解乙烯褪绿蜜橘果实软化的效果最优。

图5 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实硬度的影响Fig.5 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on firmness of mandarin fruits

如图6所示,在贮藏期内,蜜橘果实的可溶性固形物含量总体呈上升趋势,但在一定范围内略有波动。采前套袋处理在一定程度上降低了果实可溶性固形物含量,在采后第0 d,仅套袋组与对照组相比可溶性固形物含量下降了2.07%(P<0.05),但这一影响因不同类型果袋、不同柑橘品种而有所差异[33]。从结果来看,套袋结合乙烯利处理组与ETH处理组的可溶性固形物含量之间无明显差异(P>0.05)。

图6 采前套袋结合乙烯利处理 对蜜橘果实可溶性固形物的影响Fig.6 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on soluble solids of mandarin fruits

通过食用水果和蔬菜可以轻松满足人体所需的每日VC摄入量[34],维生素C是反映果实营养品质的一个重要指标,也是体现果实耐贮性的重要指标之一[35]。因此,测定蜜橘果实VC含量对评价蜜橘果实贮藏品质至关重要。如图7所示,整个贮藏期间,不同处理的蜜橘果实的VC含量在一定范围内波动。在贮藏第0 d,采前套袋处理后蜜橘果实的VC含量与对照组间无差异显著(P>0.05);在贮藏第24 d,套袋+250 mg/kg ETH处理、套袋+500 mg/kg ETH处理和套袋+1000 mg/kg ETH处理后的蜜橘果实的VC含量与对照组无显著差异(P>0.05)。这表明,采前套袋结合不同浓度乙烯利处理不会影响蜜橘果实的VC水平,对蜜桔果实的VC含量无不良影响。

图7 采前套袋结合乙烯利处理对蜜橘果实VC含量的影响Fig.7 Effects of pre-harvest bagging combined with ethephon treatment on VC of mandarin fruits

2.5 采前套袋对蜜橘果实采收时游离氨基酸含量的影响

由表2可知,采收时,对照组和套袋组均检测出15种游离氨基酸,其中包括苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸七种必需氨基酸。在检测出的游离氨基酸中,以鲜味氨基酸如天冬氨酸和谷氨酸以及甜味氨基酸如丝氨酸、苏氨酸和丙氨酸等风味氨基酸含量较高,表明这些氨基酸在蜜橘果实风味形成方面可能具有重要作用。但套袋处理后果实的风味氨基酸含量与对照组无明显差异(P>0.05),说明虽然套袋时的气温较高,但是采前套袋处理对蜜橘果实的风味并无不良影响。

表2 采前套袋处理对蜜橘果实 游离氨基酸含量的影响(μg/g·FW)Table 2 Effects of pre-harvest bagging on free amino acids in mandarin fruits(μg/g·FW)

套袋组和对照组相比,除天冬氨酸和精氨酸以外其余氨基酸都发生了不同程度的降低,其中缬氨酸,苯丙氨酸和组氨酸含量与对照组差异显著(P<0.05)。但从氨基酸总量来看,对照组蜜橘果实的游离氨基酸总含量与套袋处理组无显著差异(P>0.05)。此外,精氨酸是植物体内重要的氮素营养物,可以影响果蔬抗逆性和成熟衰老过程[36],提高果蔬质量并延长保质期[37],在果蔬保鲜方面具有潜在的应用前景。结果显示,套袋后蜜橘果实精氨酸含量比对照组高出8.20%,说明套袋处理在一定程度上提高了蜜橘果实的质量,有利于延缓果实衰老进程。

3 结论

本研究表明,在套袋结合乙烯利处理中,套袋+250 mg/kg ETH处理、套袋+500 mg/kg ETH处理和套袋+1000 mg/kg ETH处理均能改善蜜橘果实的外观色泽,并显著提高果皮的a*和a*/b*值,对果实呈色有积极影响。套袋+250 mg/kg ETH处理能降低乙烯褪绿蜜橘果实的腐烂率、抑制蜜橘果蒂的褐变、缓解果实软化程度,对果实可溶性固形物和VC含量无不良影响,有利于提高乙烯褪绿蜜橘果实的贮藏品质。此外,套袋处理不会影响蜜橘果实的总游离氨基酸含量的以及风味的变化,还能在改善蜜橘果实着色问题的基础上,提高蜜橘果实精氨酸含量,维持了果实的贮藏质量。因此,套袋结合低浓度乙烯利(250 mg/kg ETH)在改善乙烯褪绿蜜橘果实贮藏特性、降低传统乙烯褪绿引起的不良反应方面具有显著的作用,将其用于替代传统的乙烯褪绿处理是可行的。