1-MCP處理對花紅采后常溫貯藏品質的影響

張 龍,江 皓,李利娟,穆 茜,張全全,張往祥,2,*

(1.南京林業大學南方現代林業協同創新中心,南京林業大學林學院,江蘇南京 210037; 2.揚州小蘋果園藝有限公司,江蘇揚州 225200)

花紅(MalusasiaticaNakai)又名小蘋果、林檎、智慧果等,是一種薔薇科蘋果屬植物,屬于海棠原種之一,其果實成熟期多集中在8～9月份?；t具有較好的食用價值,其果實色澤艷麗、酸甜可口,加工風味獨特,可作為果干、果丹皮及釀酒的原料[1],價格實惠,深受廣大消費者的喜愛;花紅果實富含糖、酸、多種維生素和礦物質,具有較高的營養價值;花紅的花、果皆可觀賞,其花繁密,其果絢麗,樹姿優雅,讓人賞心悅目[2-3],具有較高的觀賞價值。因此,花紅在食用、加工和觀賞方面均極具發展前景。但作為一種呼吸躍變型果實[4],花紅在采摘后的一段時間內呼吸作用很強,果實極易沙化和成熟軟化,從而引發一系列不可逆的生理生化反應,商品價值顯著降低。

1-甲基環丙稀(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一種乙烯受體抑制劑,其通過與乙烯受體蛋白結合,阻礙乙烯信號傳導,進而抑制乙烯合成,達到延緩果實衰老和延長貯藏期的目的[5-8]。目前,已經證實1-MCP對蘋果[9]、香蕉[10]、獼猴桃[11]、芒果[12]和李[13]等多種水果采后的保鮮效果具有促進作用,能有效延緩果實的成熟?？追睎|等[14]對不同方法處理海棠果常溫貯藏研究發現,利用1-MCP結合納他霉素處理保鮮效果略好于1-MCP單獨處理,且都優于對照組果。張鵬等[15]對兩種成熟度海棠果研究發現,1-MCP處理可以有效延緩兩種成熟度海棠果果實的衰老。馬李一等[4]采用不同類型殺菌劑對花紅保鮮效果進行研究發現,中草藥殺菌劑涂膜處理保鮮效果明顯優于化學殺菌劑,且都優于對照組。盡管對于花紅采后品質方面的研究有一些報道,但是關于1-MCP處理對花紅常溫貯藏品質方面影響的研究鮮見報道。

本研究以花紅為研究對象,通過測定其在常溫貯藏期間生理及品質上的變化,分析1-MCP處理對花紅的保鮮效果,為1-MCP在花紅常溫貯藏保鮮的研究提供理論依據,并為花紅采后保鮮貯藏提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試花紅(MalusasiaticaNakai) 于2018年9月采自山東臨沂,采后篩除壓傷果、畸形果,選擇大小相近、果面平滑、無病蟲害的果實,并將果實按照成熟度劃分為兩種,即低成熟度(果實表面綠色占比90%以上)和高成熟度(果實表面紅色占比80%以上)[15],散去田間熱,立即裝箱,并及時運回南京林業大學化學實驗室(南京)進行相應處理;1-MCP粉劑(有效含量>92%) 北京酷來搏科技有限公司;氫氧化鈉溶液 分析純(AR),國藥集團化學試劑有限公司;包裝用PE膜(15 μm)、BOPP保鮮袋和塑料周轉箱(61 cm×41 cm×26 cm) 南京鴻瑞塑料制品有限公司。

BSA3202S電子天平 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;TA-XT.Plus型質構儀 北京微訊超技能儀器技術有限公司;阿貝折光儀 上海精密儀器儀表有限公司;GXH-3051H型果蔬呼吸測定儀 北京海富達科技有限公司;X-Rite Ci64型色差計 愛色麗(上海)色彩科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理方法 將同一成熟度花紅果實分為兩組,即對照組(CK組)和處理組(1-MCP組)。將1-MCP組花紅放置于PE膜(15 μm)制成的1 m3封閉袋中。精準稱取1.58 g 1-MCP粉劑置入50 mL燒杯中,按1∶5 (m/V)的比例加入超純水,充分振蕩溶解,所得1-MCP濃度為1.0 μL/L,置于燒杯,立即將配制好的1-MCP溶液放入封閉袋內,迅速封上封閉袋;將CK組花紅置于另一PE膜制成的同樣大小的封閉袋內,并放置等量純凈水封口。各處理在室溫條件(20±1) ℃下放置24 h,取出通風1 h后,用BOPP保鮮袋包裝花紅果實并封口,按照成熟度和處理條件各自隨機分裝12袋,每袋裝6個果實,快速測定每袋果實質量并編號,立即放入塑料周轉箱內,封口置于(20±1) ℃、RH85%～90%常溫庫。高成熟度處理組記為1-MCP-H,高成熟度對照組記為CK-H;低成熟度處理組記為1-MCP-L,低成熟度對照組記為CK-L。從每組隨機選取4袋花紅進行失重率和腐爛率測定,取每袋平均值,又放回重復抽取5次,然后從選出的4袋中各隨機抽取1袋進行生理指標的測定,每5 d測定一次,各進行3次平行實驗,各處理測定次數參考馬李一等[4]方法,當果實腐爛率超過28.33%,基本失去商品價值,則停止測定。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 果實表皮色彩測定 采用X-Rite Ci64型(愛色麗,上海)色差計進行測定。光源為內置D65標準光源,測色光斑直徑4 mm。每組取6個果實測定果表皮主色,每個果實選取赤道3個點,重復3次。

1.2.2.2 腐爛率和失重率測定 花紅的腐爛率與失重率參照馬加春等[16]的方法測定并有所改進。

花紅腐爛情況采用觀察稱重法,當花紅果表面腐爛面積超過10%,即為爛果。從每個處理中隨機各選出4袋,每次稱取一袋,結果取平均值,腐爛率計算公式為:

式中:mk表示第k天時隨機選出1袋花紅果中爛果的質量,k=0、5、10、15…,m表示隨機挑選1袋花紅果在貯藏前的質量。

失重率測定采用差重法,從每個處理中隨機各選出4袋,每次稱取一袋,結果取平均值,計算公式為:

式中:MK表示第K天時隨機挑選1袋花紅果的質量,K=0、5、10、15…,M表示隨機挑選1袋花紅果在貯藏前的質量。

1.2.2.3 硬度測定 硬度采用TA-XT.Plus型質構儀測定,使用P/2N探頭(直徑2 mm),測試深度10 mm,測試速度2 mm/s;每次測定各組隨機取6個花紅果實在胴部帶皮測定,單果重復測定3次,結果取平均值,單位為kg/cm2。

1.2.2.4 呼吸強度的測定 呼吸強度采用GXH-3051H型果蔬呼吸測定儀測定,結果以CO2計,單位為mg/(kg·h)。

1.2.2.5 可滴定酸含量(Titrable Acidity Content,TA)、維生素C(Vitamin C,VC)和可溶性固形物含量(Soluble Solid Content,SSC)的測定 可滴定酸含量采用氫氧化鈉溶液滴定法測定[17],可滴定酸以蘋果酸表示。

式中:c標準NaOH溶液的濃度,mol/L;V滴定消耗標準NaOH溶液體積,mL;m樣品質量,g;V0樣品稀釋液總體積,mL;V1滴定時吸取的樣液體積,mL;K換算為主要酸(蘋果酸)的系數(0.067)。

維生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[17],單位為mg/100 g。

可溶性固形物含量參照李合生[18]方法進行,采用阿貝折光儀測定。具體步驟:先校準,然后用小刀將參試果實去皮,用紗布包裹果肉,迅速擠出1滴汁液在折射棱鏡的毛玻璃面上,關閉棱鏡,讀出折射率。每次測量前用蒸餾水清洗棱鏡上的樣品液,并擦干,每組取6個果實,單果測定4個點,結果取平均值。

1.3 數據處理

采用Excel 2007軟件對數據進行統計分析;采用SPSS Statistics 17.0軟件對數據進行差異性顯著分析。

2 結果與分析

2.1 1-MCP處理對不同成熟度花紅果色彩參數的影響

色彩參數L*值代表色彩亮度,其值越大則亮度越高,0表示黑色,100表示白色;a*值表示紅色或綠色,正值偏紅,負值偏綠;b*值表示藍色或黃色,正值偏黃,負值偏藍[19-20]。

由圖1A可知,兩種成熟度果實L*值均呈先上升后下降趨勢,低成熟度果實L*值普遍高于高成熟度果實;相同成熟度果實貯藏10 d后,1-MCP組L*值顯著高于CK組(P<0.05)。說明1-MCP處理可以有效提高兩種成熟度果實亮度,使果實更具色澤。

由圖1B可知,兩種成熟度果實a*值均呈緩慢上升趨勢,且在整個貯藏期間,高成熟度果實a*值均顯著高于低成熟度果實(P<0.05)。在低成熟度果實中,貯藏10 d時,CK-L組果實a*值已顯著高于1-MCP-L組(P<0.05),1-MCP-L組果實變紅速率較慢;在高成熟度果實中,貯藏15 d時,1-MCP-H組a*值顯著高于CK-H組(P<0.05),隨著貯藏期的延長,1-MCP-H組果色趨于亮紅,CK-H組則趨于暗紅。說明1-MCP處理可以促進高成熟度果實更加紅亮,同時抑制低成熟度果實變紅。

由圖1C可知,CK-L組、CK-H組與1-MCP-L組果實b*值呈平緩上升趨勢,1-MCP-H組果實b*值呈緩慢下降趨勢,且低成熟度果實b*值顯著高于高成熟度果實(P<0.05)。在低成熟度果實中,1-MCP-L組b*值顯著低于CK-L組(P<0.05),1-MCP-L組果實黃化速度較慢;在高成熟度果實中,1-MCP-H組b*值顯著低于CK-H組(P<0.05)。說明1-MCP處理能夠有效抑制果實黃化現象。這與肖子寒等[21]對金紅蘋果的研究結果相類似。

圖1 1-MCP處理對不同成熟度花紅果表皮色彩參數的影響Fig.1 Effects of 1-MCP treatment on the colorparameters of Malus asiatic with different maturity 注:不同英文字母表示各處理間差異顯著(P<0.05),圖2～圖8同。

2.2 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實腐爛率的影響

腐爛率是果實貯藏保鮮的一個綜合性指標,果實保鮮效果越好,其腐爛率就越低,反之,腐爛率就越高[22]。1-MCP可以有效抑制病斑擴散速度,提高果實抗病性,防止果實腐爛[23]。

由圖2所示,在整個貯藏期間,兩種成熟度果實的腐爛率均呈上升趨勢。在低成熟度果實中,CK-L組果實腐爛率在貯藏4 d之前與1-MCP-L組無顯著性差異(P>0.05),在貯藏4 d之后,CK-L組果實腐爛率均顯著高于1-MCP-L組(P<0.05),在貯藏15 d時果實基本失去商品價值,此時CK-L組果實腐爛率為27.57%,是1-MCP-L組(8.72%)的3.16倍;在高成熟度果實中,隨著貯藏時間的延長,CK-H組果實腐爛率均顯著高于1-MCP-H組(P<0.05),在貯藏10 d時果實基本失去商品價值,此時CK-H組果實腐爛率為28.21%,是1-MCP-H組(7.87%)的3.58倍。張鵬等[15]對海棠果貨架品質的研究發現,1-MCP處理可以有效延緩海棠果腐爛速率,對低成熟度海棠果處理效果更好。王艷聰等[24]對富士蘋果的研究發現,1-MCP能有效處理降低果實腐爛率。本研究中,對比兩種成熟度果實腐爛率可以發現,高成熟度果實腐爛率上升速率和增幅均高于低成熟度果實,表明1-MCP處理可以有效減緩花紅果實腐爛率的增長,且對低成熟度花紅果實處理效果更明顯。

圖2 1-MCP處理對不同成熟度花紅腐爛率的影響Fig.2 Effects of 1-MCP treatment ondecay rate of Malus asiatica with different maturity

2.3 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實失重率的影響

由圖3所示,在常溫貯藏期間,兩種成熟度果實的失重率均呈上升趨勢,同一成熟度果實中CK組果實失重率顯著高于1-MCP組(P<0.05)。在低成熟度果實中,貯藏15 d時,CK-L組果實基本萎蔫,此時失重率高達12.86%,是1-MCP-L組(4.58%)的2.81倍;當貯藏25 d時,1-MCP-L組果實失重率為12.35%,果實基本也已萎蔫,失去商品價值。在高成熟度果實中,貯藏10 d時,CK-H組果實失重率為10.05%,是1-MCP-H組(3.97%)的2.53倍;當貯藏20 d時,1-MCP-H組果實失重率為11.46%,此時已經失去商品價值。對比兩種成熟度果實失重率可以看出,當失重率達到10%時,相同成熟度果實中,1-MCP組貯藏期較CK組推遲約10 d。謝季云等[9]對紅富士蘋果貯藏品質的研究發現,經1-MCP處理,中期采摘果實比早、晚期采摘果實失重率低。馬加春等[16]對無花果的研究發現,1-MCP處理能有效減少果實在常溫貯藏期間的質量損失率。本研究中,1-MCP處理可以明顯抑制兩種成熟度花紅果實失重率的上升,且低成熟度花紅果實更耐儲藏。

圖3 1-MCP處理對不同成熟度花紅失重率的影響Fig.3 Effects of 1-MCP treatment on weightloss rate of Malus asiatica with different maturity

2.4 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實硬度的影響

硬度是衡量果實貨架期品質的重要指標之一,與果實質地密切相關[25-26]。對于脆肉型果實,其貯藏出庫時的硬度一般不能低于5.5 kg·cm-2,否則會被認定口感偏軟,嚴重影響到果實的商品價值[27]。

由圖4可知,在整個貯藏期間,兩種成熟度果實硬度均隨著貯藏期的延長而逐漸降低,果肉軟化程度逐漸加強,且在相同成熟度果實中,CK組硬度與1-MCP組呈顯著性差異(P<0.05)。在低成熟度果實中,貯藏20 d時,CK-L組果實硬度為4.95 kg·cm-2,此時果實已經軟化,而1-MCP-L組果實硬度仍能達到7.92 kg·cm-2;在高成熟度果實中,貯藏15 d時,CK-H組果實硬度為5.07 kg·cm-2,此時果實基本軟化,1-MCP-H組果實硬度仍能達到7.03 kg·cm-2。在貯藏15 d時,兩種成熟度果實中1-MCP組果實硬度均顯著高于CK組(P<0.05)。在整個貯藏期間,CK-L組、1-MCP-L組、CK-H組和1-MCP-H組果實硬度降幅分別為46.08%、23.64%、38.47%、31.07%,其中1-MCP處理組果實硬度仍處在5.68～9.18 kg·cm-2范圍內。Supapvanich等[28]對甜瓜的研究表明,1-MCP處理能夠有效延緩甜瓜果實的軟化;Zhu等[10]對香蕉的研究發現,1-MCP能夠抑制果實變軟,顯著延緩果實成熟。本研究發現,1-MCP處理可以有效延緩果實硬度的下降,且低成熟度果實硬度下降速率緩于高成熟度果實。這是由于1-MCP可以破壞纖維素酶和淀粉酶的活性,進而抑制細胞壁的降解,從而延緩果實軟化衰老[29]。

圖4 1-MCP處理對不同成熟度花紅硬度的影響Fig.4 Effects of 1-MCP treatment onfirmness of Malus asiatica with different maturity

2.5 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實呼吸強度的影響

呼吸作用與果實成熟衰老有著密切的聯系,呼吸強度的高低直接決定了果實成熟衰老的快慢。由圖5可知,在兩種成熟度果實中,隨著貯藏期的延長,CK組與1-MCP組果實呼吸強度均呈顯著性差異(P<0.05)。在貯藏初期,高成熟度果實呼吸強度為11.04 mg CO2·kg-1·h-1,是低成熟度果實呼吸強度(8.18 mg CO2·kg-1·h-1)的1.35倍。在低成熟度果實中,CK-L組果實呼吸強度在貯藏前5 d增長迅速,并在5 d時到達峰值(14.37 mg CO2·kg-1·h-1),隨后下降,而1-MCP-L組果實呼吸強度在前5 d迅速降低,隨后緩慢增長,并在20 d時到達峰值(10.15 mg CO2·kg-1·h-1),貯藏14 d之前CK-L組果實呼吸強度顯著高于1-MCP-L組(P<0.05),貯藏14 d之后CK-L組果實呼吸強度顯著低于1-MCP-L組(P<0.05);在高成熟度果實中,CK-H組果實呼吸強度在貯藏5 d時到達峰值(15.48 mg CO2·kg-1·h-1),隨后下降,而1-MCP-H組果實呼吸強度在貯藏前期快速下降,隨后緩慢增長,在15 d時到達峰值(9.85 mg CO2·kg-1·h-1),貯藏11 d之前CK-H組果實呼吸強度顯著高于1-MCP-H組(P<0.05),貯藏11 d之后CK-H組果實呼吸強度顯著低于1-MCP-H組(P<0.05)。Li等[30]在新紅星蘋果上的研究發現,1-MCP處理能夠顯著抑制蘋果貯藏過程中果實的呼吸強度,并推遲呼吸高峰的出現。Lv等[31]對蘋果的研究發現,1-MCP處理導致呼吸峰值延遲。本研究發現,1-MCP處理可以有效降低花紅果實的呼吸強度,且能夠延緩果實呼吸強度峰值的出現,對低成熟度果實處理效果更佳。

圖5 1-MCP處理對不同成熟度花紅呼吸強度的影響Fig.5 Effects of 1-MCP treatment on respirationintensity of Malus asiatica with different maturity

2.6 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實可滴定酸(TA)含量的影響

可滴定酸含量對果實風味影響很大,是評價果實品質的重要指標之一。由圖6可知,整個貯藏期間,兩種成熟度果實TA含量變化具有一致性,均呈下降趨勢,這可能與細胞呼吸消耗有機酸有關[32]。貯藏初期,低成熟度果實TA含量為0.78%,是高成熟度果實TA含量(0.71%)的1.1倍。在低成熟度果實中,隨著貯藏時間的延長,1-MCP-L組果實TA含量顯著高于CK-L組(P<0.05),整個貯藏期間,1-MCP-L組與CK-L組TA含量降幅分別為46.00%、64.00%。在高成熟度果實中,貯藏5 d之后1-MCP-H組果實TA含量顯著高于CK-H組(P<0.05),整個貯藏期間,1-MCP-H組與CK-H組TA含量降幅分別為50.70%、57.75%。1-MCP-L組果實TA含量始終保持相對較高水平,CK-H組果實TA含量始終保持相對較低水平。王云香等[33]在黃元帥和紅富士蘋果上的研究發現,1-MCP處理可以延緩TA含量的下降。本研究表明,1-MCP處理可以有效延緩花紅TA含量的下降,維持果實的風味品質,且對低成熟度果實處理效果更佳。

圖6 1-MCP處理對不同成熟度花紅可滴定酸含量的影響Fig.6 Effects of 1-MCP treatment on titratable aciditycontent of Malus asiatica with different maturity

2.7 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實維生素C(VC)含量的影響

維生素C又稱抗壞血酸,因果實中含有促使抗壞血酸氧化的酶,使得果實中的抗壞血酸在貯藏過程逐漸被氧化而減少[34]。由圖7可知,兩種成熟度果實VC含量在貯藏5 d前呈上升趨勢,隨后迅速下降,且均在第5 d到達峰值,在貯藏9 d之后,1-MCP組果實VC含量顯著高于CK組(P<0.05)。在低成熟度果實中,貯藏前6 d,1-MCP-L組果實VC含量與CK-L組無顯著性差異(P>0.05),在貯藏6 d后,1-MCP-L組果實VC含量顯著高于CK-L組(P<0.05);在高成熟度果實中,隨著貯藏時間的延長,1-MCP-H組果實VC含量均顯著高于CK-H組(P<0.05)。當貯藏時間為25 d時,1-MCP-L組果實VC含量顯著高于1-MCP-H組(P<0.05)。王志華等[35]對不同成熟度塞外紅蘋果的研究發現,在整個貯藏期間,1-MCP處理能夠保持果實相對較高的VC含量,且高成熟度果實VC含量高于相對應貯藏時間下的低成熟度果實VC含量。穆茜等[36]對麗格海棠果實研究發現,1-MCP可以顯著抑制海棠果VC含量的下降。本研究表明,在貯藏中后期,1-MCP處理可以有效抑制低成熟度花紅果實VC的氧化降解,同時可以延緩高成熟度果實VC含量的下降。

圖7 1-MCP處理對不同成熟度花紅常溫貯藏期間VC含量的影響Fig.7 Effects of 1-MCP treatment on vitaminC content of Malus asiatica with different maturity

2.8 1-MCP處理對不同成熟度花紅果實可溶性固形物(SSC)含量的影響

可溶性固形物主要是指可溶性糖類,是衡量果實品質的重要指標[37]。由圖8可知,隨著貯藏時間的延長,兩種成熟度果實SSC含量均呈先上升后下降趨勢。貯藏前期SSC含量上升,可能是由于多糖(淀粉、纖維素、幾丁質等)的水解使可溶性糖含量增加;貯藏期間出現下降,可能是由于果實呼吸作用的消耗使糖含量減少[32]。在低成熟度果實中,貯藏11 d之前1-MCP-L組SSC含量顯著低于CK-L組(P<0.05),且CK-L組果實SSC含量在5 d時到達峰值(11.23%),貯藏11 d之后1-MCP-L組SSC含量顯著高于CK-L組(P<0.05),且1-MCP-L組果實SSC含量在15 d時到達峰值(11.34%);在高成熟度果實中,隨著貯藏時間的延長,1-MCP-H組果實SSC含量顯著高于CK-H組(P<0.05),且在貯藏10、5 d時分別達到峰值,為12.02%、12.75%。曹森等[11]對不同成熟度獼紅陽猴桃的研究發現,1-MCP處理可以抑制SSC含量的損失,保證果實的風味。洪凱等[13]對脆李的研究發現,貨架期采用1-MCP處理能較好地延緩果實SSC的下降。本研究可知,1-MCP處理可以有效推遲低成熟度果實SSC含量峰值的出現,保持果實口感;同時可以減緩高成熟度果實SSC含量的下降。

圖8 1-MCP處理對不同成熟度花紅可溶性固形物含量的影響Fig.8 Effects of 1-MCP treatment on solublesolids content of Malus asiatica with different maturity

3 結論

本文對兩種成熟度花紅果實進行1-MCP處理,并置于常溫下貯藏,結果表明,CK組果實表皮色澤暗淡,且低成熟度果實伴有黃化現象產生;果實腐爛率、失重率增加迅速;果實硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和維生素C含量快速下降;果實呼吸強度前中期保持較高水平。經1-MCP處理過的果實則有效地維持了果皮色澤,減緩了腐爛率、失重率的增加和硬度的下降,果實持續保持口感良好,經濟效益更加持久;降低了果實的呼吸強度,且推遲了呼吸強度峰值的出現,抑制了果實呼吸代謝活動;同時延緩了果實可滴定酸含量、維生素C含量和可溶性固形物含量的下降,保持了果實的營養與風味品質。其中,1-MCP對低成熟度花紅處理效果更好,有效減少果實黃化現象的發生,明顯降低果實失重率、腐爛率和呼吸強度,且果實硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和維生素C含量維持在較高水平,保持了果實的口感風味,有效地延長了果實貯藏時間,對果實起到了很好的保鮮作用。