氯化钙处理对蓝莓果实采后生理代谢及品质的影响

张瑜瑜，用成健，刘佳妮，陈泽斌，华金珠，苏源

（昆明学院农学与生命科学学院，云南 昆明 650214）

蓝莓（Vaccinium spp.），杜鹃花科越橘属，多年生低灌木[1]，原产于美国，生长于海拔900 m～2 300 m的地区，果实成熟为蓝色，果肉细腻、果味酸甜、风味独特[2]，富含有机酸、矿物质和维生素，营养价值丰富[3]，是联合国粮农组织确定的人类五大健康食品之一[4]。但蓝莓含水量较高，皮薄，且属于典型的呼吸跃变型果实，采后极不耐贮藏，容易受到枝孢霉（Cladosporium sp.）、链格孢霉（Alternaria）和匍柄霉属（Stemphylium）等病原真菌的侵染而腐烂[5]。通常在常温（20℃）下放置3 d～5 d就开始腐烂，从而导致果实品质下降，失去商品价值。因此，探索安全高效及适宜于采后蓝莓果实的保鲜技术一直成为近年来的研究热点[6]。

CaCl2能维持果实细胞壁和细胞膜结构和功能，还能调控果实的离子环境和酶活性，是一种符合绿色环保要求的保鲜处理剂[7]，已广泛应用于苹果[8]、梨[9]、枣[10-11]等的贮藏保鲜，可以较好地保持果实硬度、延缓衰老。大量研究结果表明，CaCl2处理能延长果蔬贮藏时间，其作用机理是钙能促进细胞分裂和果实的生长发育、维持细胞壁的稳定性[12]。也有关于采用CaCl2采前喷雾[13]或采后浸泡果柄[14-15]来防治采后菠萝病害的报道，但CaCl2处理对延缓采后蓝莓果实腐烂及果实品质保持的应用和研究还鲜有报道。因此，本研究以此为切入点，研究不同浓度CaCl2处理对蓝莓果实采后贮藏品质的影响，探索其生理机制，为蓝莓果实的绿色保鲜技术提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 供试蓝莓品种

蓝莓品种为“夏普蓝”，2019年10月18日上午10点采于云南澄江蓝莓种植基地，采收无病虫害、成熟度和大小一致的果实，置于保鲜盒中，立即运回云南省都市特色农业工程研究中心园艺产品采后实验室冷冻保存。

1.1.2 化学试剂

无水氯化钙：天津市福晨化学试剂厂；2，6-二氯酚靛酚：美国Sigam-Aldrich公司；蒽酮：上海国药集团化学试剂有限公司；愈创木酚：天津光复精细化工有限公司；福林酚：合肥博美生物技术有限公司。以上化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-120-02紫外分光光度计：日本岛津有限公司；BluePard Cu420电热恒温水浴锅：上海一恒科学仪器有限公司；Lab Tech EV311旋转蒸发仪：北京莱伯泰科仪器股份有限公司；PL204型精密电子天平：成都浩宇驰仪表有限公司；Sigma1-14离心机：北京科普顺科技有限公司；TA-XT.Plus型质构仪：英国Smsta公司；CR-400色差仪：日本Konica Minolta公司；PR-101α折糖仪：日本ATAGO公司；808智能电位滴定仪：瑞士万通公司。

1.3 试验设计

将采收的蓝莓随机分成4组，每组约1 000 g，分别取1L 1%、2%、4%浓度的CaCl2溶液和等量的去离子水（对照组CK）浸泡10 min，晾干后，用聚乙烯保鲜盒分装，每盒125 g，置于（4±1）℃的贮藏库内，每3 d取一次样，测定相关生理指标和相关抗氧化酶活性，重复3次。

1.4 测定方法

失重率用分析天平测定，计算公式如下。

果实硬度采用质构仪测定；可溶性固形物的测定采用折糖仪测定；过氧化物酶活性采用愈创木酚法测定[16]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法测定[17]；类黄酮和花青素采用紫外分光光度法测定[17]；总酚含量采用福林酚法测定[18]。

1.5 数据处理

采用Excel进行数据统计和作图，SPSS 20.0软件对数据进行方差分析、显著性分析主成分分析和通径分析，p＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 CaCl2处理对蓝莓果实采后贮藏品质的影响

2.1.1 CaCl2处理对蓝莓果实失重率的影响

失重率是衡量果实采后贮藏品质的重要指标。CaCl2处理对蓝莓果实失重率的影响见图1。

图1 CaCl2处理对蓝莓果实失重率的影响Fig.1 Effect of CaCl2treatment on weight loss rate of blueberries

由图1可知，蓝莓果实采后贮藏期间，对照组和3个浓度CaCl2处理的失重率均处于逐渐上升趋势。其中，CK的失重率上升幅度最大，2% CaCl2处理的失重率上升较为平稳，3种浓度CaCl2处理的失重率与CK存在显著差异（p＜0.05），贮藏第 6天后，2% CaCl2处理的失重率显著低于1%和4% CaCl2处理的失重率（p＜0.05），可知2% CaCl2处理的效果最佳。

2.1.2 CaCl2处理对蓝莓果实硬度的影响

果实硬度是衡量果实贮藏性状的重要指标，贮藏过程中，随着果实的成熟，果肉逐渐变软，耐压力也随之下降，因此，果实硬度可以直观地反映其在贮藏过程中的软化程度[12]。CaCl2处理对蓝莓果实硬度的影响见图2。

图2 CaCl2处理对蓝莓果实硬度的影响Fig.2 Effect of CaCl2treatment on the firmness of blueberries

由图2可知，CK果实硬度处于逐渐下降趋势，3种浓度CaCl2处理蓝莓的果实硬度均呈先上升后下降趋势。这可能是由于贮藏前期果胶与钙紧密结合[19-20]而引起果实硬度呈先上升后下降，随着蓝莓果实的衰老成熟，果实硬度趋于下降。3个CaCl2处理蓝莓果实硬度同期始终显著高于CK（p＜0.05），贮藏第3天到第15天，2% CaCl2处理的果实硬度显著高于浓度为1%和 4%的 CaCl2处理（p＜0.05）。由此表明，CaCl2处理能保持采后蓝莓果实的硬度，其中以2% CaCl2处理的效果最佳。

2.1.3 CaCl2处理对蓝莓果实可溶性固形物的影响

可溶性固形物含量是果实贮藏品质和成熟度的直接反映[21]。CaCl2处理对蓝莓果实可溶性固形物（total soluble solids，TSS）的影响见图3。

图3 CaCl2处理对蓝莓果实可溶性固形物含量的影响Fig.3 Effects of CaCl2treatment on TSS content of blueberries

由图3可知，贮藏期间，CK和3个浓度CaCl2处理蓝莓果实的TSS含量均呈逐渐下降趋势，且贮藏3 d～15 d时，3个CaCl2处理的TSS含量均显著高于CK（p＜0.05）。贮藏第3天，1% CaCl2处理的TSS含量比CK高13.64%；2% CaCl2处理的TSS含量比CK高38.37%；4% CaCl2处理的TSS含量比CK高7.38%；贮藏第15天，1% CaCl2处理的TSS含量是CK的1.40倍；2% CaCl2处理的TSS含量是CK的2.14倍；4% CaCl2处理的TSS含量是CK的1.51倍。由此可知，CaCl2处理能较好地维持蓝莓果实采后的TSS含量，其中以2% Ca－Cl2处理的效果最优。

2.2 CaCl2处理对蓝莓果实抗氧化能力的影响

2.2.1 CaCl2处理对蓝莓果实过氧化酶活性的影响

过氧化物酶（peroxidase，POD）是果实抗氧化作用的关键酶，其活性与果实采后衰老密切相关，它能阻止过量的活性氧对细胞膜的伤害，能延缓衰老[22]。CaCl2处理对蓝莓果实POD活性的影响见图4。

图4 CaCl2处理对蓝莓果实POD活性的影响Fig.4 Effects of CaCl2treatment on POD activity of blueberries

由图4可知，CK和3个CaCl2处理蓝莓果实的POD活性均在第9天达到最大值，2%、1%、4% CaCl2处理和CK的POD活性分别为59.2、49.8、44.1 U/g FW和37.6U/gFW，2% CaCl2处理POD活性是CK的1.57倍。贮藏3 d～15 d时，3个CaCl2处理POD活性显著高于CK（p＜0.05）。由此可知，CaCl2处理能有效延缓蓝莓果实采后POD活性的下降程度。

2.2.2 CaCl2处理对蓝莓果实过氧化氢酶活性的影响

CaCl2处理对蓝莓果实过氧化氢酶（catalase，CAT）活性的影响见图5。

图5 CaCl2处理对蓝莓果实CAT活性的影响Fig.5 Effect of CaCl2treatment on CAT activity of blueberries

由图5可知，CK和3个CaCl2处理蓝莓果实的CAT活性与POD活性的变化趋势基本一致，且均在第9天达到最大值，其中2% CaCl2处理时CAT活性最大，为211.55 U/g FW，是CK的1.66倍，其次为 4% CaCl2处理，是CK的1.46倍；4个处理CAT活性均在第15天降到最低，其中，2% CaCl2处理的CAT活性最高，为152.33 U/g FW，是CK的1.65倍。贮藏3 d～15 d时，3个CaCl2处理 POD 活性显著高于 CK（p＜0.05），由此表明，CaCl2处理能有效减缓蓝莓果实采后CAT活性的下降。

2.2.3 CaCl2处理对蓝莓果实丙二醛含量的影响

CaCl2处理对蓝莓果实丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的影响见图6。

图6 CaCl2处理对蓝莓果实MDA含量的影响Fig.6 Effect of CaCl2treatment on MDA content of blueberry

MDA含量是果实采后贮藏过程中膜脂过氧化程度的直接反映[23]。由图6可知，CK和3个CaCl2处理蓝莓果实的MDA含量均处于逐渐上升的趋势。在贮藏期间，3个 CaCl2处理MDA含量均显著低于CK（p＜0.05）。其中，贮藏第6天时，2%浓度CaCl2处理的MDA含量为31.26 μmol/g FW，仅为CK的43.21%；1% CaCl2处理的MDA含量为47.32 μmol/g FW，仅为CK的65.41%；4% CaCl2处理的MDA含量为53.52 μmol/g FW，仅为CK的73.71%；贮藏第9天，CK的MDA含量达到107.21 μmol/g FW，其次是4%的CaCl2处理，MDA含量为72.76μmol/gFW，再次是1%和2%的CaCl2处理，MDA含量分别为66.28 μmol/g FW和45.62μmol/g FW，2%的CaCl2处理的MDA含量仅为CK的42.55%。由此可知，CaCl2处理可以有效抑制蓝莓果实采后MDA含量上升，能延缓衰老，其中，2% CaCl2处理的效果最好。

2.3 CaCl2处理对蓝莓果实酚类物质代谢的影响

总酚、类黄酮和花青素是果蔬体内的重要酚类物质，能提高其抗氧化能力，延缓衰老[24]。CaCl2处理对蓝莓果实酚类物质代谢的影响见图7～图9。

图7 CaCl2处理对蓝莓果实总酚含量的影响Fig.7 Effect of CaCl2treatment on the total phenol content of blueberry

图8 CaCl2处理对蓝莓果实类黄酮含量的影响Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on flavonoids content in blueberry

图9 CaCl2处理对蓝莓果实花青素含量的影响Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on anthocyanin content of blueberry

由图7可知，3个CaCl2处理的总酚含量均处于下降趋势，且显著高于 CK（p＜0.05）。贮藏第 3天，1% CaCl2处理的总酚含量为5.06 mg/g，是CK的1.23倍；2% CaCl2处理的总酚含量为5.72mg/g，是CK的1.39倍；4% CaCl2处理的总酚含量为4.73mg/g，是CK的1.15倍。贮藏第15天，2%、1%和4%的CaCl2处理的总酚含量分别是CK的3.01、2.38倍和2.54倍。

由图8可知，3个CaCl2处理的类黄酮含量显著高于 CK（p＜0.05）。贮藏第 12天，2%、1%、4% CaCl2处理的类黄酮含量分别为7.01、5.27、4.57 mg/g，分别是CK的1.96、1.48倍和1.28倍。

由图9可知，3个CaCl2处理的花青素含量显著高于 CK（p＜0.05）。贮藏第 9天，2%、1%和 4% CaCl2处理的花青素含量分别为10.94、8.98、9.01 mg/g，分别是CK的1.53、1.25、1.26倍。因此，CaCl2处理能抑制蓝莓果实采后总酚、类黄酮和花青素含量的下降，延缓其衰老，其中2% CaCl2处理的效果最好。

2.4 CaCl2处理对蓝莓果实采后生理及贮藏品质影响指标的多元统计分析

2.4.1 主成分分析

为进一步确定CaCl2处理和贮藏时间对蓝莓果实采后生理及贮藏的影响，将所测定的8个指标进行主成分分析，蓝莓果实主成分原始数据碎石图见图10，相关的特征值、方差贡献率及累计方差贡献率见表1，主成分因子载荷图见图11，主成分载荷矩阵见表2，相关性分析见表3。

图10 氯化钙处理对蓝莓果实生理指标主成分分析碎石图Fig.10 Lithotripsy diagram of principal component analysis of physiological indexes of blueberry fruit treated with CaCl2

图11 各指标的主成分因子载荷图Fig.11 Principal component factor loading diagram of each indicator

表1 主成分的初始特征值、方差贡献率及累计方差贡献率Table 1 Initial eigenvalue,variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of principal components

由图10和表1可知，主成分分析提取出特征值大于1的2个主成分，它们的贡献率分别为75.170%、21.350%，累计方差贡献率分别为75.170%、96.520%。可以说明，这2个主成分可以代表所测的全部生理指标，可以充分反映原始数据的大部分信息。

表2 各指标的主成分载荷矩阵Table 2 Principal component load matrix of each index

表3 氯化钙处理蓝莓果实贮藏品质及生理代谢指标的相关性分析Table 3 Correlation between storage quality and physiological and metabolic indexes of blueberry fruits treated with calcium chloride

由表2和图11可知，果实硬度、TSS、总酚、类黄酮和花青素在第1主成分有较高的正向载荷，而失重率和MDA在第1主成分有较高的负向载荷，表示第1主成分会随着果实硬度、TSS、总酚、类黄酮和花青素的增加而增大，随着失重率和MDA的增加而减小。POD和CAT在第2主成分有较高的正向载荷，表示第2主成分会随着POD和CAT增加而增大。

由表3可知，失重率与MDA呈极显著正相关（p＜0.01），与果实硬度、TSS、总酚、类黄酮、花青素呈极显著负相关（p＜0.01）；果实硬度与 TSS、总酚、类黄酮、花青素呈极显著正相关（p＜0.01），与MDA呈极显著负相关（p＜0.01）；TSS与 MDA 呈极显著负相关（p＜0.01），与总酚、类黄酮、花青素呈极显著正相关（p＜0.01）；POD与 CAT呈极显著正相关（p＜0.01）；MDA 与总酚、类黄酮、花青素呈极显著负相关（p＜0.01）；总酚、类黄酮、花青素三者之间呈极显著正相关（p＜0.01）。由此表明，蓝莓果实采后贮藏过程中的品质与其组织的抗逆性、细胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切联系。

2.4.2 通径分析

由主成分分析的结果可知，CaCl2能提高采后蓝莓果实的品质，延缓采后衰老。影响果实采后衰老的因素较多，且这些因素相互制约。因此，通过进一步的回归分析和通径分析来探讨影响蓝莓果实采后衰老的相关因素对其采后衰老的重要性，对CaCl2延缓果实衰老的机制进行研究。

将所测定的生理指标包括失重率（X1）、果实硬度（X2）、TSS（X3）、POD（X4）、CAT（X5）、总酚（X6）、类黄酮（X7）、花青素（X8）和丙二醛（Y）共 9个因子进行逐步回归分析，得到回归方程：Y=59.3+0.43X1-0.118X2-2.429X3+12.827X6+24.597X7+9.913X8，其中，F=95.56，决定系数R2=0.993，p＜0.01，该回归方程极显著，回归方程中的失重率（X1）、果实硬度（X2）、TSS（X3）、总酚（X6）、类黄酮（X7）、花青素（X8），这 6 个变量可以解释99.3%的因变量差异，说明这6个变量可以代表影响蓝莓果实采后衰老指标（MDA）的主要因素。为进一步分析它们对蓝莓果实衰老指标（MDA）的直接效应和间接效应，对MDA含量和这6个变量进行通径分析，结果见表4。

表4 以丙二醛为因变量的通径分析Table 4 Path analysis with malondialdehyde as the dependent variable

由直接通径系数可知，类黄酮（X7）的直接通径系数最大，为1.185，表明其对MDA的直接作用最大，其余5个因子的直接通径系数的大小依次为花青素（X8）、总酚（X6）、果实硬度（X2）、TSS（X3）和失重率（X1）。由此可知，失重是影响蓝莓果实采后衰老的首要因素，果实硬度、TSS、总酚、类黄酮和花青素是延缓蓝莓果实采后衰老的重要因子。通过分析各个间接通径系数可知，TSS（X3）对类黄酮（X7）的间接作用最大，其间接通径系数为1.145 895；通过相关系数分析可知，失重率（X1）对MDA的影响最大，为0.947，且呈极显著正相关（P＜0.01），失重率、TSS、总酚、类黄酮、花青素与MDA呈极显著负相关（P＜0.01）。

3 结论

CaCl2处理能抑制采后蓝莓果实的失重，延缓其果实硬度和TSS含量的下降程度，减缓果肉腐烂，显著提高蓝莓采后果实的POD和CAT活性，减轻细胞膜的过氧化损伤，同时减缓类黄酮、总酚和花青素含量的下降，抑制MDA含量的上升，对“夏普蓝”蓝莓的采后贮藏品质具有较好的保持作用。主成分分析结果表明，提取出的2个主成分可以代表所测得全部指标。相关性分析结果表明，所测生理指标之间存在极显著正相关，可以表明蓝莓果实采后贮藏过程中的品质与其组织的抗逆性、细胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切联系。通径分析结果表明，氯化钙处理的蓝莓果实，可溶性固形物通过对类黄酮对MDA的间接作用最大。失重率对MDA的影响最大，为0.947，且呈极显著正相关（P＜0.01），果实硬度、TSS、总酚、类黄酮、花青素与MDA呈极显著负相关（P＜0.01）。