脆蜜金柑采后乙烯利浸果协同红光照射的褪绿效果

王晓南,陈传武,黄宙远,黄海媛,付慧敏,封 捷,冯 静,韦 杰

(1 广西大学农学院,南宁,530004;2 广西特色作物研究院,广西桂林,541010;3 融安县农业投资开发有限责任公司,广西柳州,545400)

脆蜜金柑成熟期为11月初至次年1月下旬[1],成熟时果皮颜色为金黄色至橙红色[2],以鲜食为主,可全果带皮食用,具有极高的营养价值[3]。由于生长在气候温暖地区,存在果肉成熟后果皮未褪绿的现象[4],这导致生产上采收期不同,不仅增加人工采摘成本,还降低了果实外观品质。为降低采摘成本和保证品质一致性,生产上普遍采用集中采收再用乙烯(乙烯利)促进柑桔果实着色的办法[5-6],但单用乙烯处理需要持续较长的时间和较高的处理浓度[7],且褪绿效果不佳,与自然成熟果实相比,表现为果实着色浅、果蒂易形成红斑[8-9]。生产中,有些果商为抢早市、挣快钱,针对是果皮滞绿或绿黄斑驳色泽的脆蜜金柑,甚至会通过喷施无标签着色剂进行催熟和上色,然后推向市场,存在损害脆蜜金柑市场形象的极大风险,甚至可能摧毁整个产业。因此,需要寻求一种健康、高效的方法克服乙烯褪绿的弊端。

柑桔果实色泽的形成取决于有色体中叶绿素降解和类胡萝卜素积累[10-11]。前人研究表明,光在植物叶绿素和类胡萝卜素代谢中起重要调控作用[12-14],其中,红光和蓝光对柑桔果实色泽的调控作用已被广泛研究[15-17]。有研究发现,越桔采用红蓝光组合处理夜间补光能促进越桔营养生长、促进花芽分化和提高果实品质[18],对乙烯褪绿早熟蜜桔果实采用450 nm蓝光处理可以促进果皮总类胡萝卜素含量的积累[19],蓝光无明显促进金柑果实褪绿的作用,而红光(660 nm)对促进金柑果实转色具有特异性[20]。基于此,以红光对柑桔果皮色素的调控作用作为切入点,研究660 nm红光和乙烯利处理对脆蜜金柑果实着色的影响,为进一步提高脆蜜金柑的品质提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料脆蜜金柑果实于可采收成熟度(花后150 d)时采摘自广西省柳州市融安县长安镇红卫村红卫下屯苗木基地内,树龄7年。采摘时间为11月初,未转色,选用大小均一、无机械损伤的果实。

1.2 仪器设备低温人工气候箱(DRXM-358-4,赛福,宁波)、糖酸度计(PAL-BX/ACID1,爱拓,日本)、色差仪(CM-205,上海精密仪器仪表有限公司)、可见光分光光度计(UV-2600i,岛津,日本)、水果硬度计(GY-4-J,浙江托普云农科技股份有限公司)、植物叶绿素含量检测试剂盒(可见分光光度法,索莱宝,BC0990)和植物类胡萝卜素含量检测试剂盒(可见分光光度法,索莱宝,BC4330)。

1.3 试验方法将脆蜜金柑果实洗净晾干,分为4组,分别进行不同处理。处理1:黑暗(对照,CK),果实装入11号透明PE自封袋(30 cm×40 cm,下同)密封,置于人工气候箱[(23±1) ℃,相对湿度为88%～95%,以下同],黑暗贮藏7 d。处理2,红光照射(Red),果实装入11号透明PE自封袋密封,果蒂朝上,置于装有LED红光光源[660 nm,5 200 lx,总功率1 500 W,数字式照度计(GM1040,深圳市聚茂源科技有限公司)测定果面光照度范围为756～765 lx]的人工气候箱中,光照12 h/黑暗12 h交替贮藏7 d。处理3:乙烯利处理(Ethephon),果实在300 mg/L乙烯利溶液中浸泡2 min后自然晾干,装入11号透明PE自封袋密封,置于人气候箱中,黑暗贮藏7 d。处理4:红光和乙烯利协同处理(Red +Ethephon),果实于300 mg/L乙烯利溶液中浸泡2 min后自然晾干,果实装入11号透明PE自封袋密封,果蒂朝上,置于装有LED红光光源(同上)的人工气候箱中,光照12 h/黑暗12 h交替贮藏7 d。LED红光光源照射果实示意图见图1。

图1 LED红光光源照射脆蜜金柑果实示意

1.4 指标测定果面色差测定:每个处理每个取样点取6个果实,用CM-205色差仪测定果面色差值。选择果实赤道面4个点,顶部、底部各1个点,测定表面亮度L*(0为黑,100为白)、红绿色差a*(正值为红,负值为绿)、黄蓝色差b*(正值为黄,负值为蓝),取平均值。

果实(去皮)硬度测定:每个处理每个取样点取果实18个(3个生物学重复),使用GY-4-J型硬度计测定果实硬度。测量前在果实中部区域削去1 cm2左右果皮,测量时使果实中心与仪器测试杆呈一条直线,按开机后待液晶显示屏显示为稳定后,按“峰值”键进入峰值测量模式,将手柄压下使测试头对正削皮果肉处,均匀压入至刻线处为止,完成测量。

果实内在品质测定:每个处理每个取样点取果实18个(3个生物学重复),用榨汁机榨汁后过滤取果汁,用糖酸度计测定可溶性固形物和可滴定酸。

果皮主要色素含量测定:叶绿素含量测定按照植物叶绿素含量检测试剂盒说明书操作,类胡萝卜素含量测定按照植物类胡萝卜素含量检测试剂盒说明书操作。

1.5 数据分析使用IBM SPSS Statistics 26进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 处理对果实转色的影响从图2可见,随贮藏时间增加,对照果实转色不明显,贮藏7 d仍为绿色。红光和乙烯利各自单独处理均能促进褪绿,但均存在褪绿不均匀的弊端。红光和乙烯利协同处理褪绿效果最好,贮藏5 d即全部转黄。

图2 红光和乙烯利单独/协同处理脆蜜金柑果实褪绿转色情况

CIE L*a*b*模式被广泛用于测量食品的颜色差异[21]。由图3可知,对照果实的L*、a*和b*值在整个贮藏过程中未产生明显变化;但外源处理果实的L*、a*、b*值随着贮藏时间增加而增加,贮藏3～5 d是变化最快的阶段。贮藏5 d,红光和乙烯利协同处理和红光单独处理果实(果皮)的L*、a*和b*值均显著(p<0.05)大于对照(CK),乙烯利单处理果实的a*和b*值与对照无显著性差异;贮藏5 d和7 d果实(果皮)的L*、a*和b*值均以红光和乙烯利协同处理最高。这与果实外观变化一致。说明,红光和乙烯利协同处理促进褪绿的效果最好。

图3 红光和乙烯利单独/协同处理对脆蜜金柑果皮色差的影响

2.2 处理对果皮色素含量的影响从图4可看出,在贮藏过程中,果皮叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均呈下降变化趋势,外源处理与对照相比下降更明显。贮藏3 d,红光、乙烯利、红光协同乙烯利处理的总叶绿素含量均下降显著,分别较对照低18.61%、7.93%和26.42%。贮藏3 d后,红光协同乙烯利处理的叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总含量急速下降至较低水平,显著低于同时期其他处理及对照。可见,在促进脆蜜金柑果皮褪绿方面,红光和乙烯利均有明显效果,红光协同乙烯利的效果更优。由图4可知,对照和乙烯利单独处理果实类胡萝卜素含量在整个贮藏期变化较小,且同一时期两者无显著性差异;红光和红光协同乙烯利处理果实类胡萝卜素含量在贮藏3 d显著升高,分别为对照的1.82和1.84倍,此后趋于稳定。可见,在促进脆蜜金柑果皮呈色方面,红光有明显效果,乙烯利基本无效果。

图4 红光和乙烯利单独/协同处理对脆蜜金柑果皮色素含量(以鲜质量计)的影响

2.3 处理对果实硬度的影响贮藏过程中失水、软化会直接缩短果实贮藏时间,影响果实商业价值。从图5可以看出,对照及外源处理果实硬度在贮藏期间变化不大,同一时期相互间也无显著性差异。

图5 红光和乙烯利单独/协同处理对脆蜜金柑果实硬度的影响

2.4 外源处理对果皮内在品质的影响从图6可以看出,同一时期,各外源处理和对照相互之间果实可溶性固形物差异无显著性。

图6 红光和乙烯利单独/协同处理对脆蜜金柑果实内在品质的影响

贮藏5 d及以内时间,外源处理及对照相互之间的果实可滴定酸含量和固酸比差异均无显著性。贮藏7 d,红光单独处理的可滴定酸含量显著低于对照,下降了6.15%;红光单独/协同乙烯利处理的固酸比显著大于对照。综合来看,红光单独/协同乙烯利处理可加速果实成熟,使果实内在品质提高的作用。

3 讨论

3.1 红光照射是一种优越于乙烯利浸果的脆蜜金柑采后褪绿转色方法β-胡萝卜素是金柑果皮中类胡萝卜素的主要组分之一,其成分和含量与金柑的外观颜色密切相关。有研究发现,β-胡萝卜素含量与果面色差b*值正相关[22]。在本试验中,贮藏后期乙烯利处理果实类胡萝卜素含量较低,b*值较高。这可能是因为乙烯利处理褪绿不均明显,色差测定取样存在偏差所致。从叶绿素含量变化来看,红光和乙烯利均有明显促进脆蜜金柑果皮褪绿的效果,红光协同乙烯利的效果更优。从类胡萝卜素含量变化来看,红光有明显促进脆蜜金柑果皮呈色的效果,乙烯利基本无效果。这说明,红光照射是一种优越于乙烯利浸果的采后褪绿转色方法。

有研究显示,红光照射对金柑果实的褪绿效果等同于树体果实在自然条件下提前成熟[20],红光会加速叶绿体向有色体转化,导致叶绿素含量降低,并显著促进类胡萝卜素代谢中间产物的合成,类胡萝卜素是体现金柑营养和健康价值的重要指标,具有抗氧化、抗癌、提高自身免疫力的功效[19]。在本研究中,红光促进脆蜜金柑果皮均匀转色,并显著提高类胡萝卜素含量,提高其营养价值。本研究发现,红光+300 mg/L乙烯利处理在促进脆蜜金柑果实褪绿转色方面具有优越性,表现为L*、a*和b*值上升速度快,叶绿素a和叶绿素b降解速率明显优于单用红光或单用乙烯利,与袁梓洢[23]的研究结果相似。

3.2 红光照射和乙烯利浸果对脆蜜金柑果实贮藏特性的影响前人研究表明,红光处理对果实贮藏特性具有积极影响,例如,红光促进植物生长、开花结果以及果实可溶性固形物积累[24-25],还可以加快呼吸跃变型果实如香梨和杧果转色[26]。低剂量乙烯利可以短暂刺激柑桔果实外果皮着色,且对果实可溶性固形物、可滴定酸等物质含量无显著性影响[27]。本研究通过比较采后红光、乙烯利、红光协同乙烯利处理果实可溶性固形物含量发现,相同时期各处理间无显著差异。这可能是由于本试验中红光的光照强度未达到阈值。后期可开展红光光照强度梯度试验,以确定最适宜光照强度范围。结合前人研究表明,红光促进了果实中内源激素如乙烯、脱落酸等的合成[20],提高了果实物质积累,进而影响果实贮藏特性,但调控机理还需要进一步研究。从果实可滴定酸含量和固酸比变化来看,红光单独/协同乙烯利处理可加速脆蜜金柑果实成熟,有利于果实品质提升。

4 结论

红光照射促进脆蜜金柑果实转色的同时,提高了类胡萝卜素等含量,促进成熟和果实品质提升。综合比较,红光照射是一种优越于乙烯利浸果的脆蜜金柑采后褪绿转色方法,但单用红光依然存在褪绿不均的问题,红光照射和乙烯利浸果协同处理则解决了这一问题。300 mg/L乙烯利浸果+红光照射处理脆蜜金柑果实,5 d即可完全褪绿转色,对果实风味和内在品质无不良影响,是一种极具推广潜力的方法。