火龙果又称红龙果、仙人掌果等,属于仙人掌科三角柱属植物,原产于美洲,是具有高营养特性的新兴水果,火龙果的市场潜力大、经济效益高[1]。火龙果中的维生素、甜菜苷、多酚类物质具有清除自由基、抗氧化作用[2]。由于运输和贮存温度、时间和霉菌侵染的影响,加速了火龙果腐烂,严重阻碍火龙果产业的发展[3]。因此,亟需研究安全、高效的火龙果采后保鲜方法,发展火龙果产业。
火龙果的保鲜方法主要有低温保鲜、气调保鲜、咪鲜胺保鲜等[4-5]保鲜方法,低温保鲜在一定程度上维持了果蔬的感官和营养品质,但过度低温会损伤其质地,产生异色。气调保鲜是调节果蔬自身的新陈代谢,使其维持休眠状态,达到维持果蔬商业品质的目的,但气调保鲜适用于大型企业,成本相对较高[6]。二氧化氯、咪鲜胺等化学保鲜方法使用后在果蔬表面的残留量大、易产生耐药性,对人体健康有危险[7]。
生物防治是替代化学杀菌剂的方法之一,美极梅奇酵母属于拮抗酵母,营养需求低,能够抑制病原菌生长,无致敏孢子生长、真菌毒素产生以及无耐药性等优点,具有一定的应用潜力。美极梅奇酵母已经被应用于柑橘、芒果、苹果、葡萄等水果采后保鲜[8-9]。
复配保鲜是近年来的热点保鲜方法,常见纳他霉素与山梨酸钾、壳聚糖、1-甲基环丙烯和植物精油等复配[10-11],在火龙果、樱桃[12]、双孢菇[13]等果蔬保鲜上应用。目前,关于复配保鲜剂以及美极梅奇酵母对火龙果的保鲜报道尚少,本研究采用复配保鲜剂和美极梅奇酵母处理火龙果,测定其生理生化指标,对比两者对火龙果品质的影响,旨在为火龙果贮藏保鲜提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料与方法
1.1.1 材料与设备
以品种为“红宝龙”的红皮红肉火龙果为实验材料,采摘于广西壮族自治区隆安县火龙果基地,2 h内运回实验室,于(15±1)℃预冷12 h,去除田间热。
试剂:复配保鲜剂又称复配食品添加剂(纳他霉素、乙二胺四乙酸二钠、果胶,厂家已配制好),上海利统生化制品有限公司;美极梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima,菌株编号:CICC32343),是前期实验室从柑橘叶片分离的酵母,将平板上单菌落酵母放置于酵母膏胨葡萄糖培养基复苏24 h,后将种子液接种至液体培养基于180 r/min、28 ℃培养箱扩培48 h。将发酵液在4 ℃,10 000×g,离心20 min,弃去上清液,并用无菌水重悬2次,弃去无菌水上清液,沉淀物则为酵母悬液,用血球计数板计数,并将浓度稀释为108 cells/mL。
1.1.2 仪器与设备
CT3质构仪,上海人和科学仪器有限公司;CM-3600A分光测色计,柯尼卡美达(中国)投资有限公司;Sigma 3-18KS高速冷冻离心机,北京博劢行仪器有限公司;H1650R离心机,长沙高新技术产业开发区湘仪离心机仪器有限公司;UV-6100紫外/可见分光光度计,上海元析仪器有限公司;UV-1800紫外可见分光光度计,上海美析仪器有限公司;YP台式电子称,上海佑科仪器仪表有限公司;PAL-1/2/3便携式水果测糖仪,日本Atago爱拓;HH-2数显恒温水浴锅,常州普天仪器制造有限公司。
1.1.3 试验方法
参照张鹏等[14]研究1-MCP结合400 mg/L纳他霉素处理富士苹果品质的方法,本试验将采用质量浓度为400 mg/L的复配保鲜剂对火龙果进行处理。试验挑选无机械损伤、大小均匀的火龙果,用75%(体积分数)乙醇将果皮喷洒消毒,随机分为3组,每组33个。对照组:蒸馏水浸泡,记作CK;复配保鲜组:将火龙果浸泡于质量浓度为400 mg/L的溶液中,记作复配保鲜剂;美极梅奇酵母(Metschnikowia pulcherrima)组:将火龙果浸泡于浓度为108 cells/mL的溶液中,记作M.pulcherrima。每组浸泡8 min,充分晾干,裸果放置于货架上,于(25±2)℃和(75±5)%相对湿度下贮藏,每2 d对3个处理组的火龙果进行测试,周期为10 d,每次测定3次重复,取其平均值。
1.2 测试项目及方法
火龙果失重率、腐烂率参照巴良杰等[15]方法测定。参考刘瑞玲等[16]方法测硬度,用CT3型质构仪测试,探头直径为6 mm(TA41探头),对火龙果赤道处进行穿刺。用分光测色计测定果皮a*值,对火龙果的无鳞片赤道处进行扫描。将果肉打浆,用便携式水果测糖仪测定可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量。
维生素C含量、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量参照曹建康等[17]方法测定。维生素C采用2,6-二氯酚靛酚进行滴定。MDA含量分别于450、532、600 nm测定吸光值。相对电导率参考李静等[18]方法进行。总黄酮含量参照玉新爱[19]的方法。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、抗坏血酸过氧化氢酶(ascorbate peroxidase,APX),根据试剂盒说明书及实际情况进行测定。SOD、CAT、POD和APX活性分别在波长为560、240、470、410、290 nm测吸光值。
1.3 数据统计
试验均重复3遍,结果用平均值±标准误差表示;使用SPSS 25.0软件进行单因素检验(Duncan法,显著水平P<0.05);采用Origin 2021软件作图。
2 结果与分析
2.1 失重率和腐烂率的变化
果实的自主代谢会引起果实质量的损失,失重率过高会影响果实的销售品质[20]。由图1-a可知,3个处理组的失重率呈上升趋势。贮藏至10 d时,CK组、复配保鲜剂组和M.pulcherrima的失重率组分别从0增加至14.048%、12.917%和16.202%,复配保鲜剂组的失重率显著低于CK组和M.pulcherrima组的失重率(P<0.05)。M.pulcherrima组的失重率最高,且与CK组存在明显差异性,这可能是开始时酵母在果皮上附着不稳定,生长繁殖的速度略慢,导致前几天的重量损失较快;在8～10 d期间,M.pulcherrima组的失重增长率为38.041%,低于CK组的失重增长率为39.125%,这可能是酵母在贮藏后期起保鲜的作用。与CK组和M.pulcherrima组相比,复配保鲜剂能够较好地减少果实质量的损失。
a-失重率;b-腐烂率
图1 两种保鲜剂对火龙果失重率和腐烂率的影响
Fig.1 Effects of two preservatives on weight loss and decay rate of dragon fruit
注:不同小写字母表示组内差异显著(P<0.05),下同。
火龙果在贮藏、销售中,由于自身代谢和贮藏条件中病原菌感染等原因,火龙果的腐烂速度会加速。腐烂率是评价火龙果品质的重要指标。由图1-b可知,火龙果在前4 d内的腐烂率均为0。在6～12 d期间,火龙果的腐烂率呈现上升趋势,且CK组的腐烂率显著高于2个处理组(P<0.05)。10 d时,CK组的腐烂率高达77.50%,复配保鲜剂和M.pulcherrima组的腐烂率分别为66.43%、68.57%。综上说明,复配保鲜剂和M.pulcherrima组能较好地抑制火龙果腐烂率上升。
2.2 果皮a*值和果实硬度的变化
a*值代表果皮的红绿度,a*值越高表示果皮越红[18]。由图2-a可知,a*值在贮藏期内逐渐下降。复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的a*值分别在2、4 d出现峰值;从0～10 d,3个处理组的a*值降幅分别为13.557%、7.262%、8.505%,CK的a*值下降幅度较大,复配保鲜剂组的a*值下降幅度最小;在8～10 d内,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的a*值显著高于CK组的a*值(P<0.05)。可知,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组在一定程度上减缓a*值的下降速度。
a-a*值;b-硬度
图2 两种保鲜剂对火龙果果皮a*值和果实硬度的影响
Fig.2 Effects of two preservatives on the a* value of dragon fruit peel and fruit hardness
果实的细胞壁、细胞膜等生理状态决定果蔬的质构品质,因此其可量化的指标(硬度或黏性等)会因为果实的成熟、衰老等发生变化[21]。由图2-b可知,火龙果硬度总体呈现下降的趋势。贮藏2 d时,CK组的硬度与2个处理组的硬度之间存在明显的差异性(P<0.05);但在贮藏4 d时,CK组的硬度下降幅度为12.85%,这是复配保鲜剂组硬度下降的6倍,M.pulcherrima组硬度下降的4倍。贮藏至10 d,复配保鲜剂组的硬度分别高于CK组42.012%和M.pulcherrima组67.887%(P<0.05),这可能是复配保鲜剂防御微生物侵害在贮藏后期起明显作用。
2.3 TSS、维生素C和总黄酮含量的变化
由图3-a可知,火龙果TSS含量呈现下降的趋势。0～6 d,3个处理组的TSS含量下降幅度分别为8.44%、1.86%、3.97%,CK组的降幅较大。贮藏6～8 d,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的TSS含量显著高于CK组(P<0.05),贮藏10 d时,火龙果的TSS含量略有上升,CK组的TSS显著高于2个处理组的TSS含量(P<0.05)。复配保鲜剂和M.pulcherrima在一定程度上可以延缓TSS含量下降。
a-可溶性固形物;b-维生素C含量;c-总黄酮含量
图3 两种保鲜剂对火龙果的TSS、维生素C和总黄酮含量的影响
Fig.3 Effects of two preservatives on TSS, vitamin C, and total flavonoid content of dragon fruit
随着贮藏时间的延长,果实自身代谢会消耗维生素C含量。由图3-b可知,火龙果的维生素C含量均呈现下降的趋势。CK组的维生素C含量在2 d时显著高于复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的维生素C含量,但4 d后,CK组的维生素C含量下降幅度较大。0～10 d,3个处理组的维生素C含量降幅分别为77.562%、67.009%、75.253%,在4～10 d期间,复配保鲜剂组的维生素C含量均显著高于CK组和M.pulcherrima组的维生素C含量(P<0.05),且6～10 d期间,复配保鲜剂组的维生素C含量均维持于4.907～4.763 mg/100 g,可见复配保鲜剂能减缓维生素C含量的降低速度,保持火龙果的营养品质。
由图3-c可知,火龙果的总黄酮含量呈现上升趋势。贮藏0～6 d,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的总黄酮含量显著高于CK组(P<0.05),M.pulcherrima组的总黄酮含量分别在4 d和8 d出现峰值,且均高于CK组和复配保鲜剂组的总黄酮含量。在贮藏期内,复配保鲜剂组的总黄酮含量逐渐上升,在10 d时出现峰值,并显著高于CK组和M.pulcherrima组,这可能是复配保鲜剂在贮藏后期产生一定的保鲜效果。
2.4 相对电导率和MDA含量变化
果蔬在衰老过程中,细胞质膜功能下降,膜通透性增加,细胞内容物外渗,引起提取液的相对电导率增加,相对电导率的变化反应果蔬的衰老程度[22]。由图4-a可知,复配保鲜剂组的相对电导率在4 d时显著高于CK组和M.pulcherrima组(P<0.05)。6 d时,3组的相对电导率达到峰值,但各组之间的差异性不大(P>0.05)。贮藏10 d,3个处理组的相对电导率分别为39.291%、49.636%、57.951%,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的相对电导率略高于CK组,但差异不大,这可能是火龙果在衰老过程中,膜通透性变化不大,细胞内容物外渗速度相差不大而引起的。
a-相对电电导率;b-MDA含量
图4 两种保鲜剂对火龙果的相对电导率和MDA含量的影响
Fig.4 Effects of two preservatives on the relative conductivity and MDA content of dragon fruit
膜脂过氧化的主要产物是MDA,其含量变化反映着细胞膜脂过氧化的程度。由图4-b可知,在贮藏期间,火龙果的MDA含量呈现上升趋势。贮藏2 d时,CK组和复配保鲜剂组的MDA含量显著高于M.pulcherrima组(P<0.05);从0～10 d,3个处理组的MDA含量分别增加了35.322%、17.842%、27.623%,CK组的MDA含量增长率较大,复配保鲜剂组的增长率最小;在贮藏10 d时,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的MDA含量均显著低于CK组,且复配保鲜剂组最低,可知复配保鲜剂可以减少MDA含量的积累。
2.5 酶活性变化
由图5-a可知,SOD活性在贮藏期内呈先上升后下降的趋势。复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的SOD活性分别在2 d和4 d显著高于CK组的SOD活性(P<0.05)。在6 d时,SOD活性从低到高依次为CK<复配保鲜剂<M.pulcherrima,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的SOD活性比CK组的SOD活性分别高出21.208%、26.481%。从8～10 d,各组的SOD活性降幅分别为42.676%、41.971%、35.719%,CK组的SOD活性降幅较大,但彼此之间的差异性不显著(P>0.05)。说明复配保鲜剂和M.pulcherrima在一定程度保持较高的SOD活性。
a-SOD;b-CAT;c-POD;d-APX
图5 两种保鲜剂对火龙果SOD、CAT、POD和APX活性的影响
Fig.5 Effects of two preservatives on SOD,CAT,POD,and APX activities of dragon fruit
由图5-b可知,CAT活性整体呈现先上升后下降的趋势。CK组和M.pulcherrima组的CAT活性在2 d时出现峰值,3个处理组的CAT活性的差异性不大(P>0.05);复配保鲜剂组的CAT活性在6 d出现峰值,且与CK组存在显著性差异(P<0.05)。贮藏10 d时,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的CAT活性分别高于CK组的30.971%、22.983%。复配保鲜剂可以延迟CAT活性峰值的出现,且在贮藏末期保持较高的CAT活性。
由图5-c可知,火龙果的POD活性呈现下降的趋势。贮藏2 d和10 d时,3组的POD活性下降幅度差异性不大(P>0.05);4～8 d时,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的POD活性均显著高于CK组的POD活性(P<0.05),8 d时,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的POD活性分别高于CK组的23.181%、25.916%。说明复配保鲜剂组和M.pulcherrima组在一定程度上可维持较高的火龙果POD活性。
由图5-d可知,火龙果APX活性整体呈现下降的趋势。贮藏0～6 d,各组的APX活性降幅分别为44.791%、41.586%、58.032%,M.pulcherrima组的APX活性显著低于CK组和复配保鲜剂组(P<0.05)。6～8 d,CK组的APX活性降幅达到42.649%,显著高于复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的APX活性降幅(P<0.05)。从2 d到6 d,复配保鲜剂组的APX活性均显著高于M.pulcherrima组的APX活性;贮藏10 d时,复配保鲜剂组的APX活性高于M.pulcherrima组,但与CK的差异性不大(P>0.05)。可知,复配保鲜剂在一定时间内维持较高的APX活性。
3 结果与讨论
复配保鲜剂中的纳他霉素是多烯类抗菌素,果胶是果实提取物[11],酵母从柑橘叶片分离的,与化学合成物相比,复配保鲜剂和酵母都是绿色安全的保鲜方法。巴良杰等[3]研究了纳他霉素对火龙果品质的影响,验证了纳他霉素能较好保持火龙果的品质。田亚琴等[8]研究了美极梅奇酵母对芒果的抑菌效果,验证了酵母对芒果炭疽菌有一定的拮抗作用。王淑培[9]研究了酵母对柑橘采后酸腐病的控制效果,表明酵母在常温和低温下均能抑制柑橘酸腐病的发病率。试验结果显示,复配保鲜剂组的失重率、腐烂率和MDA含量分别低于CK组的8.049%、14.286%、21.277%,较好地减缓失重率、腐烂率和MDA含量的上升速度,与相关保鲜论文结论相类似。M.pulcherrima组的腐烂率显著低于CK组的腐烂率,但其失重率高于CK组的失重率,原因可能是开始时酵母在果皮表面附着不稳定,生长繁殖需要一定的时间,果实水分蒸发速度大于酵母生长速度,导致火龙果质量损失偏大。复配保鲜剂组和M.pulcherrima组能抑制果皮a*值、TSS含量的下降速度,且复配保鲜剂组延缓维生素C含量下降、保持较高的总黄酮含量,这与徐超等[23]研究马铃薯块茎的类黄酮变化一致。硬度是反应果实衰老程度的重要指标之一,火龙果的硬度逐渐下降,且在贮藏末期,复配保鲜剂组的火龙果硬度显著高于CK组,这与刘瑞玲等[16]研究的火龙果硬度变化一致。
SOD、CAT、POD、APX等抗氧化酶能够清除细胞代谢产生的自由基,减少氧胁迫,提高果实的抗病能力[24-25]。在贮藏期间,SOD、CAT活性均出现先上升后下降的趋势,复配保鲜剂和M.pulcherrima在一定程度保持较高的SOD活性,延迟CAT活性峰值的出现,并在末期保持较高的CAT活性。POD、APX活性均呈现逐渐下降的趋势,在8 d时,复配保鲜剂组和M.pulcherrima组的POD、APX活性均显著高于CK组,且在贮藏10 d时复配保鲜剂组的APX活性较高。火龙果的抗氧化酶活性的变化与黄瓜采用热处理技术后的SOD、CAT、POD活性变化相似[26]。复配保鲜剂和M.pulcherrima在一定时间上提高火龙果的SOD、CAT、POD、APX等酶的活性,延缓火龙果的衰老进程。复配保鲜剂的保鲜效果优于M.pulcherrima保鲜效果,这可能是M.pulcherrima酵母在火龙果表皮缺少营养时,生长速度变慢导致。
4 结论
本试验表明,复配保鲜剂和M.pulcherrima处理可以抑制火龙果腐烂率的增加,减缓a*值、硬度的下降速度,维持较高维生素C、TSS和总黄酮含量,提高抗氧化酶的活性,其中,复配保鲜剂处理比M.pulcherrima酵母处理的整体效果更好,复配保鲜剂更适宜火龙果保鲜应用。但是,复配保鲜剂处理对火龙果的能量代谢和相关酶基因表达调控还需进行深入研究。
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