6-酮型螺甾烷类化合物对‘徐香’猕猴桃采后贮藏品质的影响

猕猴桃(Actinidia chinensis)属猕猴桃科猕猴桃属(Actindia)落叶藤本果树,是20世纪初驯化栽培而来的绿肉水果,全球约有猕猴桃54种,21变种,其中52种分布在中国(包括44个特有种)[1]。猕猴桃美味多汁,其维生素C及膳食纤维等多种营养成分含量丰富,深受消费者的喜爱。据统计,2016年中国猕猴桃栽培面积达14万hm2,居世界第一,产量达237万t,比2015年增加了8.22%;陕西省作为中国猕猴桃生产第一大省,猕猴桃种植面积近6.9万hm2,产量达到了131万t,成为了陕西省继苹果之后的又一个特色产业,同时也是农民脱贫致富的重要经济来源[2-3]。

为了追求产量获得更大的经济价值,膨大剂在猕猴桃生产上大面积过度使用,产量提高了50%以上,但同时也带来了一定的负面影响,严重威胁到了猕猴桃的贮存[4-6]。猕猴桃本身就属于典型的呼吸跃变型果实,对乙烯非常敏感,低浓度就能促进果实软化衰老,膨大剂的使用可使果实贮藏期缩短25～40 d,腐烂率和冷害率明显增加[4,7],目前常用的猕猴桃保鲜技术有低温冷藏、1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)处理[8]、气调贮藏[9]、臭氧处理[10]、二氧化氯处理[11]、涂膜处理[12],而生产实践中低温结合1-MCP处理为最常见且经济的贮藏方法,1-MCP作为乙烯的竞争抑制剂,抑制了乙烯的生理效应,延缓了果实衰老,延长了贮藏期,同时也会抑制果实内酯类芳香物质的产生[13-14],不利于果实维生素C的保留[15],导致果实出库后难以成熟、果皮皱缩、果心硬化,软熟后果肉易褐化、风味大减,腐烂率达到了25%以上。因此亟需寻找出适合猕猴桃保鲜耐贮藏的方法[16-17]。近年来食品安全问题愈见突出,在猕猴桃及其他水果上使用的化学农药也受到了前所未有的质疑,因此,开发出一种绿色、环保、健康的植物源农药将有很大的市场前景,虽有茉莉酸甲酯和肉桂提取物在猕猴桃保鲜上发挥出了一定的积极作用,但其生产成本较高,贮存前需要专门施药处理,肉桂提取物发挥作用的成分也不明确[18-20]。

拉肖皂苷元(laxogenin,LA)属于螺甾烷类化合物,来源于药用植物黑刺菝葜,3,6-二羰基螺甾烷(3, 6-dicarbonyl spirosterane,3,6-TCS)为其类似物,可以通过薯蓣皂苷元合成获得,两者B环上均含有6-羰基活性官能团,表现出了一定的油菜甾醇类化合物(brassinosteroids,BRs)的活性[21-22]。本试验以美味猕猴桃“徐香”为试验材料,研究了(4.0±0.5) ℃冷藏条件下,LA、3,6-TCS及氯吡脲(forchlorfenuron,CPPU)处理对果实各品质指标的影响,通过主成分分析法评价了各处理的耐贮性,为猕猴桃大规模商业化贮藏提供了理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验于2017年6月1日(猕猴桃花后15 d)在陕西咸阳市杨陵区蒋家寨猕猴桃示范基地进行。供试植株为4a生‘徐香’猕猴桃,供试植株生长健壮,树势基本一致。所用的螺甾烷类化合物LA、3,6-TCS是经本实验室提取、合成而来;维生素C标准品来自于中国食品药品检定研究院,纯度为100%;CPPU来自于四川省兰月科技有限公司,农业常用质量浓度为10.0 mg/L。

1.2 仪器与设备

Agilent1200高效液相色谱仪,美国Agilent公司;5810R高速冷冻离心机,德国艾本德股份公司;DW-HL388超低温冷冻储存箱,中科美菱低温科技股份有限公司;FA1004电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;GY-4-J水果硬度计,浙江托普仪器有限公司;PAL-BX/ACID 8糖酸一体机,日本ATAGO公司;UV-VIS300紫外分光光度计,美国赛默飞世尔科技有限公司。

1.3 实验方法

试验采用随机区组设计,设10.0 mg/L CPPU、0.500 mg/L LA、0.500 mg/L 3,6-TCS,共3个处理,以清水为对照(CK),LA和3,6-TCS处理的质量浓度通过水稻叶片倾斜法(rice leaf tilt method,RLIT)和胚轴伸长法(cotyl elongation method,HEB)模型下筛选出的最佳质量浓度,每个处理3棵树,重复3次,划分为4个小区,周围设保护行。施药时间选在在猕猴桃树开花后15 d(2017年6月1日),试剂现用现配,蘸果处理,确保果柄部分也能充分浸蘸。蘸果处理后20 d(2017年6月22日),改为相同质量浓度喷施处理,每隔10 d进行1次,连续喷施3次,喷施量为1 L/棵,试验期间天气以晴为主,间或多云,夜间没有降雨,正常管理。

果实平均可溶性固形物含量达到6.0%～6.5%时,各小区内混合采收。采收后当天运回实验室,挑选成熟度一致、大小均匀、无病虫害、无机械损伤的果实作为实验用果,并随机从每个处理中抽取10个果进行果品品质的测定,其他果实放入(4.0±0.5) ℃、相对湿度80%～90%的冷库贮藏。每隔7 d取样测定果实的硬度,并将果皮去皮,切块于液氮中速冻,-80 ℃保存用于统一测定猕猴桃品质各指标。试验设置3次重复。同时,每个处理随机抽取30个果实移至20 ℃室温条件下,模拟货架期,放置10 d,测定果实硬度及相关品质指标。

果实硬度采用果实硬度计测定,糖酸一体机测定果实的糖度、酸度及糖酸比[23],高效液相色谱法测定果实中维生素C的含量,果实可溶性蛋白的含量采用考马斯亮蓝法[24-25]。

1.4 数据处理

采用Excel 2003进行数据统计,SPSS 19.0软件进行差异显著性分析。用R语言进行主成分分析,数据标准化处理选择“Z-标准化”分析,标准化公式如公式(1)所示:

式中:xij为标准化后的变量值,Xij为实际变量值,

为第j列数据的平均值,δj为其标准差。

2 结果与分析

2.1 三种生长调节剂对不同温度处理下猕猴果实硬度的影响

硬度是反映果实贮藏效果的重要指标。由图1可知,不同处理之间果实硬度差异显著(P<0.05),其中CPPU处理果实硬度最低,随着贮藏时间的延长,果实的硬度呈下降的趋势,前期下降缓慢,后期下降迅速近趋于缓慢(图1)。25 ℃贮藏下,LA处理果实于第6天开始硬度骤然下降,10 d后果实硬度为3.60 kg/cm2,较其他处理高,3,6-TSC处理于第5天开始骤然下降,CK处理和CPPU处理于第4天开始骤然下降,贮藏第11天,CPPU处理果实的硬度最低为0.4 kg/cm2,降幅高达94.90%,平均每天下降8.63%。LA、3,6-TSC及CK处理,降幅分别为74.82%、83.70%、94.35%。综上所述,室温条件下不利于猕猴桃果实的长期保存,LA处理有利于延缓果实硬度的降低。

低温可以延缓后熟型果实呼吸高峰的出现,并降低乙烯的释放速率。4 ℃贮藏效果明显优于室温贮藏(P<0.05)。CK处理于第7天开始果实硬度骤然下降,其他处理均于第14天开始迅速下降,其中LA处理果实硬度一直高于其他处理,贮藏第49天 CK、CPPU、LA及3,6-TCS处理果实硬度分别比采收时下降了91.57%、65.28%、71.58%、85.27%,LA处理果实硬度最高为4.05 kg/cm2,其次为CPPU处理,第49天后开始,所有处理果实硬度差异趋于一致,经过63 d的贮藏,CK、CPPU、LA、3,6-TCS处理果实硬度均低于1.00 kg/cm2,分别为0.93、0.95、0.93、0.85 kg/cm2。

2.2 三种生长调节剂对猕猴果实品质变化的影响

猕猴桃采摘后,随着贮藏时间的延长,果实内营养成分作为呼吸基质快速耗损,果实软化,品质也会产生很大的变化。

2.2.1 不同处理对果实糖度的影响

糖含量是果实风味的主要成分,由图2可知,随着贮藏时间的延长,果实的糖度呈先升后降的趋势,LA处理果实糖度在第28天达到最大值14.84%,CPPU处理及3,6-TCS处理在第35天达到最大值13.90%和14.38%,CK处理于第42天达到最大值12.97%,不同处理糖度含量最大增幅值不同,CK、CPPU、LA及3,6-TCS处理最大增幅分别为98.93%、70.34%、72.34%和34.64%,这表明LA处理有利于猕猴桃果实糖含量的积累和品质的提高。

2.2.2 不同处理对果实酸度的影响

酸味是果实的主要风味之一,也是果实的呼吸基质之一,其含量是衡量果实成熟度的一个重要指标。在整个贮藏过程中,各处理果的酸度呈整体下降的趋势(图3)。贮藏0～63 d,CPPU、LA及3,6-TCS处理果的酸度均低于对照(P<0.05),贮藏期间三者酸度的降幅分别为75.82%、78.69%、77.78%,均高于74.68%(CK处理可滴定酸降幅),贮藏第14天,3,6-TCS处理果的酸度与CK处理差值最大为0.27%,贮藏第21天,CPPU处理和LA处理与对照处理果酸度含量相差最大,分别比CK处理低了0.46%和0.45%。可见3种生长调节剂均能不同程度地加速猕猴桃果实中酸类物质的分解,促进了果实的成熟与衰老。

2.2.3 不同处理对果实糖酸比的影响

猕猴桃的糖酸比在一定程度上决定了猕猴桃的风味。由图4可见,随着贮藏时间的延长,猕猴桃果实的糖酸比逐渐上升后缓慢下降,第14天开始,各处理的糖酸比迅速上升,贮藏49 d,CPPU处理和LA处理糖酸比值达到最大值分别为36.20和35.72,3,6-TCS处理果的糖酸比在贮藏第42天达到最大值28.84,但与贮藏第49天比较差异不明显,CK处理糖酸比最高可达18.79,但低于其他处理的最大值,分别较CPPU、LA及3,6-TCS处理的最大值降低了17.41、16.93和10.05。可见3种生长调节剂均可提高果实的糖酸比,CPPU处理和LA处理提高幅度较大,在改善猕猴桃感官品质上作用明显。

2.2.4 不同处理对果实维生素C含量的影响

猕猴桃是一类富含维生素C的果实,但果实中维生素C含量很不稳定,在贮藏过程中易分解。由图5可知,各处理维生素C含量遂贮藏时间的延长呈下降的趋势,在整个贮藏过程中,CPPU、LA及3,6-TCS处理,维生素C含量分别下降了56.18%、52.95%和57.72%,但均高于CK处理(CK处理维生素C含量下降了52.44%)。贮藏63 d,各处理维生素C含量均为贮藏期最低值,其中LA处理维生素C含量最高为0.08%。就果实中维生素C含量而言,LA处理效果最佳。

2.2.5 不同处理对果实可溶性蛋白的影响

可溶性蛋白是重要的渗透调节物质和营养物质,由图6可知,0～63 d贮藏期内,果实中可溶性蛋白含量呈先上升后迅速下降的趋势,贮藏49 d,CPPU、LA及3,6-TCS处理果中可溶性蛋白含量均达到最大值分别为0.65、0.68、0.76 mg/g,且均高于对照处理(P<0.05),其中LA处理增幅比对照高了16.60%,CPPU和3,6-TCS处理增幅较对照低了3.81%和24.42%。第49天后,各处理果中可溶性蛋白含量迅速下降,贮藏第63天,CPPU、LA、3,6-TCS及CK处理果中蛋白含量分别较第49天最大值下降了76.84%、72.66%、72.35%和75.95%,其中LA处理果实中可溶性蛋白的含量高于采收时果实中可溶性蛋白的含量(0.16 mg/g),高出了0.03 mg/g,其他处理均低于采收时果实中可溶性蛋白的含量。可见LA处理有利于贮藏期猕猴桃果实中可溶性蛋白的积累。

2.3 贮藏期间各处理果实各品质指标的主成分分析

2.3.1 主成分的选取

猕猴桃果实硬度结合相应品质指标(糖度、酸度、糖酸比、维生素C含量)对不同处理不同贮藏时段的猕猴桃进行了主成分分析,结果见表1。由表1可知,前2个主成分的特征值均大于1,累计方差贡献率超过了85%,说明第一、第二主成分基本保留了原有变量的大部分信息,因此前2个因子在猕猴桃果实品质评价中起到了主导作用。

由表2可知,猕猴桃第一主成分对应的载荷矩阵中,酸度、维生素C和硬度这3个指标均为负值,三者体现了果实的贮藏品质,其余分量均为正值,糖酸比影响最大。第一主成分反映了原始数据63.61%的信息量,可归为贮藏特性因子。第二主成分载荷矩阵中,酸度为负值,其余指标均为正值,其中糖度的正值最高,其反映了果实内主要物质的变化过程,可归为风味因子。

2.3.2 主成分综合模型构建

以第一、二主成分的方差贡献率a1、a2为权数,F1、F2为特征向量因子,构建综合评价模型为F=a1F1+a2F2,式中,F为综合评价值,见表3。

由表3可知,所有处理在贮藏期间(0～63 d)F值均先上升后下降,在贮藏的前14 d中,F值均为较小负值,果实的品质变化不大;随后F值迅速上升,果实品质也在上升,在贮藏第49天时,LA、3,6-TCS和CPPU处理F值最大,此时果品品质最佳。此后F值开始下降,说明品质也不断下降,这与本试验贮藏效果相一致。不同处理猕猴桃的品质差异明显,排名前15的处理组合依次为:CPPU处理49 d>LA处理49 d>CPPU处理42 d>CPPU处理35 d>LA处理42 d>3,6-TCS处理49 d>3,6-TCS处理42 d>CPPU处理56 d>LA处理35 d>CPPU处理63 d>3,6-TCS处理56 d>LA处理28 d>3,6-TCS处理63 d>LA处理56 d>LA处理63 d。表3可知,3种调节剂处理,均表现出贮藏第49天品质最优,其次是第42天,所以可判定猕猴桃的最佳食用期为42～49 d,口感好且其营养成分也较高,刚采收后的猕猴桃排名靠后,贮藏期0～14 d内,F值均为负值,因此不建议猕猴桃采摘后此期间内食用。

2.3.3 各处理果实品质的综合评价

以主成分1为横坐标,主成分2为纵坐标,绘制出了主成分因子载荷和得分双标图,见图7。图7中各指标箭头方向代表的是原始变量与主成分的相关性,其长度代表的是原始数据对主成分的贡献度,各指标之间的角度代表了不同指标间的相关性。

由图7可知,糖酸比、糖度呈现出正相关,并与维生素C、果实硬度和酸度之间呈现出负相关性。影响果实品质的主要因素主要为贮藏时间,不同生长调节剂的处理对果品品质具有一定的微调作用。随着贮藏时间的延长,果品品质不断提高,糖酸比最高,糖度值也处于一个较高水平状态,49 d以后又开始下降,这与贮藏实验结论相一致。贮藏第49天在PC1、PC2坐标轴上的投射距离均最大,因此排名也较高,其次是贮藏第42天,因此,根据上图中同一贮藏时间下不同处理在坐标轴上投射的距离来看,所有处理果从贮藏第21天后可开始食用,最佳的食用期应为42～49 d。

3 结论与讨论

3.1 不同处理及不同贮藏条件对猕猴桃软化规律的影响

猕猴桃采收最显著的变化就是果实软化后熟,不耐贮存,温度会影响猕猴桃果实后熟的进程,一般情况下,低温可以有效地延长猕猴桃的贮藏时间,25 ℃下贮藏7 d,CK、CPPU、LA及3,6-TCS处理的猕猴桃果实硬度均低于4 ℃下贮藏7 d时果实的硬度,说明低温有益于猕猴桃的保鲜。猕猴桃是呼吸跃变型水果,温度越高,果实呼吸强度显著上升,呼吸消耗增加,加速果实软化,降低果实贮藏寿命,35 ℃贮藏条件下,猕猴桃果实贮藏7 d将失去商品价值,这与杨丹等[26]的研究结果一致,所以说低温可通过限制相关酶的活性调控猕猴桃采后的各项生理活动,同时低温还能抑制果实中一些微生物的繁殖,延长其贮藏期。

果实的软化过程伴随着一系列的生理生化变化,有研究表明24-表油菜素内酯、褪黑素、槲皮素等可通过降低猕猴桃果实的呼吸作用来延缓果实的软化,推迟其采后衰老,延长其货架期[27]。LA和3,6-TCS与BRs类化合物具有相似的活性官能团,在某种程度上也能延缓果实的软化进程,可能原因是其通过降低乙烯释放速率和呼吸强度,降低淀粉酶的活性,延缓了葡萄糖、果糖和蔗糖的积累,降低可溶性果胶的含量,从而有利于猕猴桃保鲜期的延长[28]。

3.2 冷藏期间不同生长调节剂对猕猴桃品质的影响

LA、3,6-TCS及CPPU 3种生长调节剂在一定程度上均可以改善贮藏期猕猴桃的品质,均可提高猕猴桃果实中可溶性蛋白含量及糖度,降低可滴定酸的含量,提高了果实中的糖酸比,有利于缓解维生素C含量的下降。可滴定酸含量的下降有可能是由于激活了苯丙烷代谢途径,有机酸作为了果实的呼吸底物而被消耗[28]。LA处理第63天,维生素C含量高于其他处理,可能是由于LA处理提高了猕猴桃果实中维生素C的含量且随贮藏时间延长各处理维生素C含量下降程度相近,这与油菜素内酯应用于其他园艺产品采后处理的结果类似[29-31]。维生素C又名抗坏血酸,能够减轻过氧化物自由基的过度积累,在某种程度上可以提高猕猴桃的贮藏期和贮藏品质,维生素C含量越高,越有益于保存。

CPPU又称氯吡脲,是猕猴桃田间生产中常用的低毒植物生长调节剂,20 mg/L CPPU处理可使猕猴桃在贮藏前期保持较高的呼吸速率,并加快果实硬度、干物质及维生素C含量的下降速度,缩短贮藏时间[16]。李圆圆等[2]认为CPPU处理可降低‘秦美’猕猴桃采后的果品品质及耐藏性,不建议生产中使用量超过5 mg/L。本试验中CPPU处理对猕猴桃贮存期果品品质的改善有促进作用,这与朱丽杰等[32]的研究一致,可能是因为用量较低,也可能是贮藏期间果实品质的变化因品种而异,或者是两者的综合。

LA与3,6-TCS属于螺甾烷类化合物,LA能够调节植物的生长[21-22],与其具有相同活性官能团的3,6-TCS在猕猴桃种植和贮藏中也起到了积极作用,至于其如何发挥作用的机理有待于进一步的深入研究。

3.3 冷藏期间影响猕猴桃耐贮性的主成分分析

将‘徐香’猕猴桃对照处理及其喷施CPPU、LA及3,6-TCS处理的果实贮藏期间(0～63 d)各个指标做出了主成分分析,结果表明贮藏时间对猕猴桃品质的改变起到了决定性的作用,不同处理对猕猴桃品质的改善有一定的正向影响,但是无法改变贮藏时间在果品品质上起到的决定性作用。随着贮藏时间的延长,3种调节剂处理果品品质呈现出先高后低的趋势,贮藏第49天时果品品质最优,其次是贮藏第42天,从贮藏第21天开始,猕猴桃可以开始食用,但是最佳的食用期应为42～49 d。施用1-MCP后能够抑制低温贮藏后猕猴桃果实呼吸速率增加和硬度下降,降低果实各种色素的降解,延缓过氧化物酶活性的下降,从而延长低温贮藏后猕猴桃果实的食用期[33]。油菜素甾醇类化合物对果实贮藏期间品质的影响由果实种类、成熟度和药剂浓度、处理时间等因素决定[34]。LA和3,6-TCS在果实保鲜的应用上具有复杂性,其机理有待于进一步的深入研究。

通过综合评价F值分析可知,CPPU处理49 d猕猴桃果品品质最佳,LA处理49 d与CPPU处理49 d的F值相差0.183,排名第二。LA源于植物,其合成原料是中药“稳心颗粒”和“地奥心血康胶囊”活性成分之一,安全环保,加上LA处理49 d与CPPU处理49 d的F值差距不大,因此从食品安全的角度考虑,LA处理49 d为最优处理。

本试验中4 ℃条件下贮藏模拟冰箱贮藏温度,同时也为家用猕猴桃保鲜提供了参考,3种调节剂处理施用于猕猴桃田间生长期间,贮藏前期未做任何药剂处理,真实地反映了不同调节剂对猕猴桃贮藏特性的影响。所采用的主成分分析法克服了只考虑单个指标因子的片面性,且能客观地反映猕猴桃果实采后贮存的各项指标变化,明确了猕猴桃的最佳食用期。试验中CPPU所使用的浓度为生产上最适宜浓度,而其他化合物不同浓度作用猕猴桃对贮藏期品质的影响需进一步研究。

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