“晚秋红心桃”产自云南富源县,成熟期在10月中下旬,属于硬质晚熟桃,其果肉肉质紧实,口感清脆多汁,深受消费者的喜爱。“晚秋红心桃”皮薄汁多,采后贮藏过程中极易受到病原微生物的侵染而腐烂变质,带来巨大的经济损失[1]。长期以来,化学杀菌剂是控制果蔬采后病害的主要方法,但一些人工合成的化学杀菌剂会有残留,对人体健康以及环境造成不良影响,因此探索一些经济有效、绿色环保的非化学方式控制果蔬采后病害尤为重要。
热空气(hot air, HA)处理是一种能有效控制果蔬采后病害的物理保鲜方法。采后热空气处理可以通过提高果蔬的抗氧化能力,从而提高果蔬的抗病性[2]。此外,热空气处理还可以维持果蔬的品质,如硬度、固酸比、抗坏血酸含量等[3]。目前热空气处理已广泛应用于苹果[3]、桃[4]、樱桃[5]、圣女果[2]等果蔬采后病害的控制,改善果实品质。
短波紫外线(ultraviolet-C, UV-C,波长200～280 nm)处理属于辐照处理,是一种简单、安全、无污染的果蔬采后保鲜技术。UV-C处理不仅具有广谱抑菌作用,还可以诱导果蔬提高抗氧化酶活性,启动果蔬的防御反应,增强抗病性[6]。已有研究表明,低剂量的UV-C处理油桃果实可以提高酚类物质、花青素、抗坏血酸等生物活性物质的含量,激活果实防御系统,控制油桃果实采后病害的发生[7]。
植物精油是植物天然的次级代谢产物,因其抑菌、低毒、环境友好等特点,已成为化学杀菌剂的替代方式之一[8]。近年来,植物精油在果蔬采后病害防治方面得到了广泛的应用[9-10]。丁香酚是丁香精油的主要成分,有研究表明,丁香酚可以抑制枇杷中尖孢炭疽菌的生长,并能有效维持枇杷果实的品质[11]。目前,能有效控制果蔬采后病害的方法众多,但有关热空气、UV-C以及丁香酚处理在“晚秋红心桃”采后病害的控制效果方面的研究未见报道,且不同的方法之间缺少系统的比较。
本研究针对晚熟桃品种货架期短、不耐贮运的问题,以“晚秋红心桃”为试材,采用热空气、UV-C以及丁香酚3种处理方式,探究非化学处理对“晚秋红心桃”采后病害的控制效果和果实品质的影响,并运用主成分分析法对不同处理桃果实常温贮藏期间的品质进行综合评价,以期为“晚秋红心桃”采后病害的绿色防控提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
供试桃品种为“晚秋红心桃”,产自云南富源县,在商业成熟期采摘后运回实验室,置于实验台上散去田间热。丁香酚(纯度为98%),上海源叶生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
CR-10型便携式色差仪,日本Minolta公司;TMS-Pro质构仪,美国FTC公司;254 nm短波紫外灯管,广州本邦电器有限公司;ZDZ-1紫外辐照度测量仪,上海高致精密仪器有限公司;CTHI-250B恒温恒湿箱,施都凯仪器设备有限公司;PAL-1型便携式折光仪、PAL-Easy ACID F5型酸度计,日本ATAGO公司。
1.3 实验方法
1.3.1 原材料的选择与处理
挑选大小均一、成熟度一致且无病虫害的“晚秋红心桃”510个,其中30个桃果实作为0 d的点,其余桃果实随机平均分为4组,分别为:(1)UV-C处理:参照ZHOU等[12]的方法进行。桃果实放置于距离紫外灯管50 cm处,使桃果实中缝线平行于紫外灯管,用254 nm灯管照射桃果实第一面19 min,然后将果实翻转180°继续照射相对应的时长,使桃果实接受短波紫外辐照剂量为1.5 kJ/m2。(2)HA处理:参照ZHOU等[12]的方法进行。将桃果实置于相对湿度为85%、温度为40 ℃恒温恒湿箱中处理4 h。(3)丁香酚处理:参照ZHOU等[13]的方法进行。将桃果实置于30 L保鲜盒中,向盒底的无菌滤纸滴加30 μL的丁香酚,立即密封,使盒内挥发丁香酚含量为1.0 μL/L,熏蒸24 h。(4)CK:果实不经任何处理。处理结束后,将所有果实置于常温(20±1) ℃下贮藏8 d,每2 d取样。每组每个贮藏时间点设置3个重复,每个重复10个桃果实。
1.3.2 病斑直径和发病率的测定
病斑直径和发病率的测定参照张正敏等[14]的方法进行。病斑直径用游标卡尺测量,每个病斑处交叉测量2次取平均值。发病率的计算如公式(1)所示:
发病率
(1)
1.3.3 品质指标测定
参照张琴等[15]的方法进行:失重率采用直接称量法;硬度采用TMS-Pro质构仪进行测定;可溶性固形物(soluble solid content, SSC)含量采用便携式折光仪进行测定;颜色采用便携式色差仪进行测定;可滴定酸(titratable acid, TA)含量采用酸度计进行测定;固酸比为可溶性固形物和可滴定酸的比值。
1.4 数据统计分析
实验数据采用SPSS 18.0软件进行主成分分析和显著性分析(差异显著性采用Duncan多重比较法进行分析,P<0.05表示具有显著性差异)。用Origin 2018软件作图。
2 结果与分析
2.1 不同处理对“晚秋红心桃”采后病害发生率的影响
由图1可知,“晚秋红心桃”在贮藏期间病害发生率呈上升趋势,不同处理方式对桃果实采后病害发病率均有不同程度的抑制作用。贮藏至第2天,对照组和UV-C处理组桃果实开始出现侵染性病害的症状,至第4天,对照组桃果实病害发生率明显提高,高达53.33%,而UV-C、丁香酚以及热空气处理组桃果实病害发生率仅为23.33%、13.33%和6.67%;贮藏至第8天,对照组发病率为86.67%,与对照组相比,各处理均能显著抑制桃果实采后病害的发生,其中热空气处理的效果最好,桃果实病害发生率为20.00%,仅为对照组的23.08%。
图1 不同处理对桃果实采后病害发生率的影响
Fig.1 Effects of different treatments on the postharvest disease incidence of peach fruit
注:不同小写字母表示同一时间点不同处理具有显著性差异(P<0.05)(下同)。
2.2 不同处理对“晚秋红心桃”病斑直径的影响
如图2所示,“晚秋红心桃”在贮藏期间病斑直径逐渐增加,不同处理均能抑制桃果实病斑直径的扩展。贮藏至第2天,对照组和UV-C组出现病斑,UV-C处理组桃果实病斑直径显著低于对照组(P<0.05),至第8天,对照组病斑直径约为55.32 mm,各处理均能显著抑制桃果实病斑直径的扩展,与对照组相比,UV-C、丁香酚以及热空气处理组桃果实病斑直径分别降低了10.80、22.75和39.34 mm。由此可知,热空气处理效果最好,可有效抑制“晚秋红心桃”采后病害的发生和病斑直径的扩展。
图2 不同处理对桃果实病斑直径的影响
Fig.2 Effects of different treatments on the lesion diameter of peach fruit
2.3 不同处理对“晚秋红心桃”色泽的影响
表1为“晚秋红心桃”采后贮藏过程中果皮颜色的变化。
表1 不同处理对桃果实色泽的影响
Table 1 Effects of different treatments on the color of peach fruit
贮藏时间/d组别L∗值a∗值b∗值072.63±2.666.77±1.4027.89±2.472CKUV-C热空气丁香酚68.34±3.08a7.72±2.04a26.77±3.05a66.08±3.53a8.21±2.36a28.06±2.77a67.80±3.37a8.70±1.96a27.06±2.60a67.00±3.78a7.73±1.37a27.65±2.23a4CKUV-C热空气丁香酚68.58±3.36a6.90±1.72b28.58±2.76a65.13±3.07b8.93±1.32a28.57±2.04a68.97±2.77a9.26±1.29a29.73±2.93a66.86±3.70ab8.06±1.27ab25.60±2.39b6CKUV-C热空气丁香酚62.82±2.53b7.41±1.36b28.83±2.78a63.80±3.50ab9.52±2.55b29.02±2.61a66.57±2.41a12.40±2.77a28.88±2.03a63.08±2.98b8.83±1.86b25.54±1.93b8CKUV-C热空气丁香酚59.27±2.71b8.84±1.66b27.72±2.65a62.43±3.11a10.06±2.12b27.66±1.82a64.44±3.24a14.81±2.12a27.56±2.83a61.52±2.51ab10.16±2.06b26.81±2.29a
L*值表示果皮的明暗度,贮藏期间各组L*值呈下降趋势。贮藏至第4天,UV-C处理组桃果皮L*值显著低于对照组(P<0.05),至第8天,UV-C处理可以较好维持桃果皮L*值;热空气处理在贮藏后期(第6～8天)可以显著延缓桃果皮L*值的下降(P<0.05);丁香酚对L*值无显著性影响(P>0.05)。a*值代表果皮的红绿,贮藏期间对照组桃果皮a*值在7左右波动,3个处理组桃果皮a*值呈上升趋势。UV-C处理在第4天可以显著提高桃果皮a*值(P<0.05);热空气处理在贮藏中后期(第4～8天)a*值显著高于对照组(P<0.05);丁香酚处理对桃果皮a*值无显著性影响(P>0.05)。b*值代表果皮的蓝黄,丁香酚处理在第4天和第6天可以显著降低桃果皮b*值(P<0.05);UV-C和热空气处理对b*值无显著性影响(P>0.05)。
2.4 不同处理对“晚秋红心桃”失重率、硬度的影响
由图3可知,随着贮藏时间的延长,桃果实失重率逐渐升高,不同处理方式均能抑制桃果实失重率的上升。贮藏至第8天,UV-C、丁香酚以及热空气处理组的失重率均显著低于对照组(P<0.05),分别为对照组的80.94%、75.66%、66.37%。“晚秋红心桃”在贮藏期间硬度逐渐下降。贮藏至第4天和第8天,热空气处理能相对较好维持桃果实硬度;UV-C处理组在第2天和第8天硬度显著高于对照组(P<0.05),第6天显著低于对照(P<0.05);丁香酚处理组在第2天和第6天可以有效抑制果实硬度的下降。
a-失重率;b-硬度
图3 不同处理对桃果实失重率和硬度的影响
Fig.3 Effects of different treatments on weight loss rate and hardness of peach fruit
2.5 不同处理对“晚秋红心桃”营养品质的影响
由图4可知,“晚秋红心桃”贮藏期间SSC含量呈先上升后下降的趋势。贮藏至第4天和第8天,UV-C处理组SSC含量显著低于对照组(P<0.05);丁香酚处理在整个贮藏过程中SSC含量均低于对照组(P<0.05);热空气处理对SSC含量无显著影响(P>0.05)。“晚秋红心桃”贮藏期间TA含量呈现波动变化。贮藏至第4天,UV-C处理组TA含量显著低于对照组(P<0.05),至第6天和第8天,UV-C处理可以有效延缓TA的降低;热空气和丁香酚处理在贮藏中期(4 d,6 d)TA含量显著低于对照组(P<0.05)。固酸比是可溶性固形物和可滴定酸的比值,可以反映果实的口感,固酸比高口感好。对照组桃果实在贮藏期间固酸比大致呈上升趋势,处理组桃果实呈先上升后下降的趋势。UV-C处理组在贮藏后期(第6～8天)固酸比显著低于对照组(P<0.05);整个贮藏期间,热空气处理能提高桃果实固酸比;丁香酚处理在第2天和第8天固酸比显著低于对照组(P<0.05),至贮藏中期(第4～6天),丁香酚处理能提高桃果实的固酸比。
a-可溶性固形物;b-可滴定酸含量;c-固酸比
图4 不同处理对桃果实营养品质的影响
Fig.4 Effects of different treatments on nutritional quality of peach fruit
2.6 主成分分析
通过主成分分析不同品质指标对“晚秋红心桃”贮藏品质的贡献,综合评价不同处理对桃果实常温贮藏期间品质的影响[16]。以L*、a*值、失重率、硬度和固酸比等5个指标做变量进行主成分分析,KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验系数为0.736,Bartlett’s球形检验P<0.05,表明原始变量可以进行主成分分析。通过SPSS 18.0软件将“晚秋红心桃”贮藏期间的品质指标转化为5个主成分,结果见表2。
表2 不同处理和贮藏时间对桃果实贮藏品质的特征值和贡献率
Table 2 Eigenvalues and contribution rates of peach fruit
主成分特征值方差贡献率/%累计方差贡献率/%12.97359.46459.46421.19123.81983.28230.56211.23994.52140.1543.08697.60750.1202.393100.000
提取特征值大于1的主成分,共提取2个主成分,累计贡献率为83.282%,表明这2个主成分能解释原来5个指标83.282%的信息,因此利用这2个主成分做不同处理对“晚秋红心桃”常温贮藏期间的综合品质评价(表3)。L*值、失重率和硬度在PC1上有较高的载荷,分别为0.918、-0.932和0.941,表明这3个指标与PC1相关性较强;固酸比在PC2上有较高的载荷(0.890),表明其与PC2相关性较强。综上,对“晚秋红心桃”常温贮藏期间品质影响较大的指标是L*值、失重率和硬度和固酸比。
表3 不同处理和贮藏时间桃果实品质主成分分析结果
Table 3 Principal component analysis results of peach fruit
指标PC1PC2L∗值0.9180.169a∗值-0.5910.582失重率-0.932-0.145硬度0.941-0.102固酸比0.1670.890
经主成分分析得出的2个主成分因子方差表达式分别为(X1～X5均为标准化变量):
Y1=0.532X1-0.343X2-0.541X3+0.546X4+0.097X5
Y2=0.155X1+0.533X2-0.133X3-0.093X4+0.816X5
建立综合评价函数Y=0.595Y1+0.238Y2,分数越高表明“晚秋红心桃”的综合品质越高,反之,其综合品质越低。由图5可知,贮藏期间,“晚秋红心桃”综合评价指数均呈下降趋势,这与实验结果中随着贮藏时间的延长,桃果实品质逐渐下降一致。UV-C处理组在贮藏中期(第4天和第6天)综合得分低于对照组;整个贮藏期间,热空气和丁香酚处理组综合得分均高于对照组,其中热空气处理组综合得分最高,说明热空气处理对“晚秋红心桃”具有良好的保鲜效果。
图5 不同处理对桃果实综合品质的影响
Fig.5 Effects of different treatment on comprehensive quality of peach fruit
3 讨论与结论
“晚秋红心桃”成熟于10～11月,具有晚熟、不耐冷藏等特点,采后常温贮藏、流通期间极易受到病原微生物的侵染导致腐烂变质,使其失去商品价值。JIN等[17]研究表明45 ℃热空气处理3.5 h可以显著降低草莓果实的病斑直径,提高几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶等抗性酶活性。本研究发现热空气处理(40 ℃,4 h)后的“晚秋红心桃”常温贮藏8 d,病害发生率为20.00%,仅为对照组的23.08%,病斑直径为15.98 mm,与对照组相比降低了39.34 mm,表明热空气处理可以有效抑制“晚秋红心桃”采后侵染性病害的发生和病斑直径的扩展,这一结论与王静[18]研究结果一致。SRIPONG等[19]采用不同剂量的UV-B和UV-C处理山竹果实,结果表明13 kJ/m2的UV-C处理可以有效降低果腐病的发生,诱导苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶等防御相关酶活性,增加果实中总酚含量,此外UV-C处理还能延缓山竹果实失重率的上升,维持果皮色泽。本研究采用1.5 kJ/m2剂量的UV-C辐照“晚秋红心桃”,发现UV-C处理能显著降低桃果实采后病害的发生率以及病斑直径。丁香酚是丁香、肉桂等植物精油的主要成分,具有较强的挥发性,丁香酚能溶解细菌细胞膜,抑制细菌ATP和核酸的合成,从而影响细菌的生长繁殖,达到控制果蔬采后病害的效果[20]。本研究发现,1.0 μl/L的丁香酚处理能显著降低“晚秋红心桃”病害的发生,抑制病斑直径的扩展,与ZHOU等[21]研究结果一致。
以往的研究证实了UV-C、热空气和丁香酚处理均能有效抑制病原微生物的生长,控制果蔬采后病害的发生,但很少有研究系统比较UV-C、热空气和丁香酚处理对桃果实,特别是“晚熟红心桃”采后侵染性病害的抑制作用和贮藏品质的影响。本实验研究了UV-C、热空气以及丁香酚处理对“晚秋红心桃”采后侵染性病害的防控效果,发现对照组和UV-C处理组在第2天开始出现侵染性病害的症状,而热空气和丁香酚处理组病害发生在第4天,表明热空气和丁香酚处理能延缓侵染性病害发生的时间。至贮藏结束,对照组桃果实发病率为86.67%,病斑直径约为55.32 mm,而热空气、丁香酚和UV-C处理组发病率仅为20.00%、40.00%和56.67%,病斑直径分别为15.98、32.58和44.52 mm。综上,3种处理方式均能有效控制“晚秋红心桃”采后病害的发生,抑制病斑直径的扩展,抑制效果为热空气>丁香酚>UV-C。
失重率和硬度是果实重要的品质指标,也可以反映出果实采后成熟衰老的进程。本研究发现UV-C、热空气和丁香酚处理组桃果实失重率均显著低于对照组,其中热空气处理效果最为显著;至贮藏结束,UV-C和热空气处理组桃果实硬度显著高于对照组,分别为对照组的1.39倍和1.23倍,说明UV-C和热空气处理能较好保持桃果实贮藏期间的硬度,延缓果实的软化和衰老,这与ZHOU等[12]研究结果相一致。WEI等[22]在樱桃番茄上的研究表明,热空气处理能降低果胶甲酯酶、纤维素酶的活性,抑制其基因表达,从而延缓樱桃番茄的软化。果皮色泽是果实重要的感官品质指标,至贮藏结束时,UV-C和热空气处理均能有效维持桃果皮L*值和a*值,维持采后桃果实的颜色,其中热空气处理效果最佳,这与热空气处理在桃果实[23]上的研究结果基本一致。可溶性固形物和可滴定酸是桃果实重要的营养指标,反映了果实的口感,本研究发现热空气处理对可溶性固形物含量的影响不显著,但能抑制可滴定酸含量的升高,提高桃果实的固酸比,从而维持桃果实的风味和口感,与张雪丹等[24]研究结果一致。通过主成分分析综合评价不同处理对“晚秋红心桃”常温贮藏期间品质的影响,综合得分排序为热空气>丁香酚>CK>UV-C,表明热空气处理对桃果实具有良好的保鲜效果。
综上所述,UV-C、热空气以及丁香酚处理均能有效控制“晚秋红心桃”采后侵染性病害的发生以及病斑直径的扩展,其中热空气处理(40 ℃,4 h)效果最为显著,此外,热空气处理还能维持“晚秋红心桃”贮藏期间的品质,延缓果实后熟衰老进程,从而延长“晚秋红心桃”的货架期。
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