阿克苏红富士苹果(Malus pumila Mill.)产自新疆阿克苏地区,该地属暖温带干旱气候[1],日照时间长、昼夜温差大[2-3],得天独厚的气候条件和地理环境使阿克苏生产出的苹果果实个大、含糖量高、果香浓郁、酥脆多汁,富含维生素C、纤维素、果胶等营养物质,尤其是其独具特色的“冰糖心”,受到消费者的广泛喜爱[4-5]。然而阿克苏红富士苹果因含糖量高采后易褐变[6],呼吸强度高消耗大量营养物质,且呼吸跃变后果实硬度急剧下降,这些因素都会严重影响苹果果实品质,降低苹果的商品价值。
果实采后贮藏过程中的营养品质与贮藏条件有很大的关系,温度是影响果实品质的一个重要因素[7],果实由于品种、生长环境、栽培条件等不同,对贮藏条件的要求也不相同[8-9]。李秀芳等[10]研究发现低温可以延缓花青苷采后降解、推迟酶活性峰的时间,保持红富士苹果的色泽;还有学者[11]研究表明适宜的低温能维持“金红”苹果果实较高的能量水平、抑制果实褐变,延缓衰老,其中2 ℃贮藏效果最好,0 ℃次之;高华等[12]认为秦阳苹果最适宜的贮藏温度为0~1 ℃。目前对阿克苏富士苹果贮藏的研究有不同激素处理、不同采收期等[13-14],但有关温度对其内在品质的研究则相对较少,同时目前阿克苏苹果生产中大多数采用(0±0.5) ℃贮藏,存在糖心快速流失的现象,因此有必要进一步利用近冰点贮藏技术原理,采用精准控温处理,提高果实贮藏品质,减缓糖心消失。
本试验在前期研究基础上,通过比较(-2±0.5)、(0±0.5)、(2±0.5) ℃ 3种不同贮藏温度对阿克苏苹果贮藏过程中果实呼吸强度、硬度、可溶性固形物(total soluble solid,SSC)、可滴定酸(total acid,TA)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量以及多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性以及“糖心”消失率的变化情况,以期得到贮藏阿克苏苹果的最佳贮藏温度,为阿克苏红富士苹果的精准贮藏提供一定的技术依据。
供试苹果为红富士品种,采于新疆阿克苏红旗坡农场一个管理良好的果园,采收后立即空运至国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),挑选成熟度均匀、果形完好、无病虫害及机械损伤的果实进行试验。
无水醋酸钠、愈创木酚,天津市光复发展有限公司;三氯乙酸、冰醋酸、邻苯二酚、聚乙二醇6 000,天津市光复精细化工研究所;Triton X-100、聚乙烯吡咯烷酮、酚酞指示剂、质量分数30% H2O2,天津市江天统一科技有限公司;NaOH,天津市风船化学试剂科技有限公司;2-硫代巴比妥酸,上海弘顺生物科技有限公司;NaCl,天津市福晨化学试剂厂。以上试剂均为分析纯。
H528451型糖度计,日本ATAGO爱宕公司;残氧仪Check Point O2/CO2,东莞市谱标实验器材科技有限公司;TA-XT plus型物性测定仪,英国Stable Micro Systems;FA1004型电子天平,上海荆轲天平有限公司;DK-98-IIA型电热恒温水浴锅,天津市泰斯特仪器有限公司;HR/T20M型台式高速冷冻离心机,湖南赫西仪器装备有限公司;UV-2600型紫外可见分光光度计,岛津仪器(苏州)有限公司。
1.3.1 处理方法
将挑选好的果实随机分为3组,分别置于(-2±0.5)、(0±0.5)、(2±0.5) ℃ 3座不同温度的精准控温冷库中进行贮藏。每个处理12箱苹果(每箱果重7.5 kg),每隔15 d随机取样测定相关指标,同时取果肉样品用液氮进行冻样,放置于-80 ℃冰箱进行保存以备使用,连续测定3个月。
1.3.2 测试指标与方法
1.3.2.1 呼吸强度的测定
每次随机选取3个苹果,设3个平行,称重后放入密闭保鲜盒(2 500 mL),在贮藏温度下密闭2 h,用残氧仪测量保鲜盒内苹果的呼吸强度[15]。重复3次,单位为mg CO2/(kg·h)。
1.3.2.2 硬度的测定
参照肖子寒等[16]的方法,采用质构仪进行检测,每次随机取样5个苹果,每个苹果在赤道阴阳两面取2个测量点,用P/2探头(探头直径为2 mm)进行穿刺测量。结果取平均值,单位为kg/cm2。
1.3.2.3 SSC含量的测定
每次随机选取3个苹果,进行清洗、去皮,取果肉放入榨汁机中榨汁,用8层纱布过滤,滤液待用。用蒸馏水清洗糖度计检测镜,用滴管吸取滤液滴入检测镜中检测,记录数据,重复3次,结果取平均值。
1.3.2.4 TA含量的测定
参照胡云峰等[17]的方法,用酸碱滴定法进行测定。
1.3.2.5 MDA含量的测定
称取1.0 g苹果样品于研磨中,加入5.0 mL 10 g/L 三氯乙酸溶液研磨成匀浆后,4 ℃、10 000×g离心15 min,过滤上清液备用。取2.0 mL上清液(空白管中加入2.0 mL 100 g/L三氯乙酸溶液),加入2.0 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸,混合均匀后沸水浴20 min,取出冷却至室温。分别测定其在450、532、600 nm处的吸光度值。每组处理重复测定3次。
反应混合液中MDA的含量按公式(1)计算:
c/(μmol·L-1)=6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450
(1)
每克果蔬样品中MDA含量按公式(2)计算:
MDA含量
(2)
式中:c,反应混合液中MDA的含量,μmol/L;V,样品提取液总体积,mL;VS,测定时所取样品提取液体积,mL;m,样品质量,g。
1.3.2.6 PPO活性的测定
参考曹建康等[18]的方法测定。
1.3.2.7 POD的测定
参考曹建康等[18]的方法测定。
1.3.2.8 糖心果率
每次测定取30个果实,沿果实赤道处切开,观察计算糖心果率,按公式(3)所示:
糖心果率
(3)
用Excel 2010计算3次重复试验的平均值和标准误差;用SPSS Statistic 19进行差异显著性检验,采用Duncan法,显著水平为P<0.05;用Origin 2018进行图形绘制。
采后果实脱离母体的养分供给,需要通过呼吸作用来维持生命活动,呼吸强度是反应植物体新陈代谢的一个重要指标[19],呼吸越强营养物质消耗的越快。苹果为呼吸跃变型果实,如图1所示,在贮藏前期,果实呼吸增长缓慢,30 d以后果实呼吸强度大幅度增加,在45 d时达到峰值,-2、0、2 ℃贮藏下的苹果呼吸峰值分别为:7.13、7.03、6.77 mgCO2/(kg·h),3个处理组之间有显著差异(P<0.05);45 d后呼吸强度逐渐降低。在整个贮藏期,-2 ℃下贮藏的苹果呼吸强度低于其他2个处理组,减少了营养物质的消耗,对呼吸的重要底物——糖类的维持是有利的。
图1 贮藏温度对阿克苏苹果呼吸强度的影响
Fig.1 Effect of different storage temperature on respiratory intensity of Aksu apple
注:不同字母表示同一时间不同处理组之间存在显著性差异(P<0.05)(下同)
硬度是苹果耐贮藏性的一个重要指标,随着果实成熟度不断增加,果实细胞中的果胶和纤维素等被分解[20],硬度逐渐下降。如图2所示,随着贮藏时间的延长,硬度呈现下降的趋势。贮藏15 d时,-2 ℃处理组硬度分别为2、0 ℃处理组的1.09、1.06倍,显著高于其他2个处理组(P<0.05)。在整个贮藏期间,-2 ℃处理组的硬度均高于其他2个处理组,显著高于2 ℃处理组(P<0.05),表明-2 ℃贮藏更有利于维持果实硬度,可能因为果胶酶等活性受到抑制[21]。
图2 贮藏温度对阿克苏苹果硬度的影响
Fig.2 Effect of different storage temperature on firmness of Aksu apple
SSC是影响苹果风味的主要指标之一[22]。如图3所示,在贮藏期间,不同温度下贮藏的苹果SSC含量均呈现先升高后降低的趋势;贮藏前期随着果实的成熟,淀粉逐渐转化为糖类,是SSC增加的重要原因;贮藏后期随着果实衰老和呼吸跃变期的到来,糖类作为主要的呼吸底物被逐渐消耗[21],SSC逐渐下降。在整个贮藏期间,不同温度贮藏下的苹果SSC均有显著差异(P<0.05),-2 ℃下处理组的SSC较高。
图3 贮藏温度对阿克苏苹果可溶性固形物含量的影响
Fig.3 Effect of different storage temperature on the soluble solids content of Aksu apple
如图4所示,在整个贮藏期内阿克苏苹果的TA含量随贮藏时间的延长呈下降趋势。在贮藏初期,阿克苏苹果可滴定酸含量最高为0.55%;从15 d开始,不同温度下贮藏的苹果可滴定酸含量出现显著性差异(P<0.05)。贮藏前期,不同温度下贮藏的苹果可滴定酸含量下降趋势大致相同,贮藏到60~75 d时,2 ℃贮藏的苹果的可滴定酸含量下降幅度增大,可能是温度较高,到后期可滴定酸含量消耗地较快所致。在整个贮藏期,-2 ℃贮藏下的果实可滴定酸含量一直保持在较高水平。
图4 贮藏温度对阿克苏苹果可滴定酸含量的影响
Fig.4 Effect of different storage temperature on the soluble solids content of Aksu apple
MDA含量在一定程度上反映着果蔬细胞的衰老程度[23],含量越高说明其内部细胞衰老程度越高,细胞损伤程度越深。如图5所示,随着贮藏时间延长,MDA逐渐累积,2 ℃与0 ℃处理组MDA含量快速积累,在贮藏15 d时,与-2 ℃处理组就有了显著差异(P<0.05)。-2 ℃贮藏下的MDA含量最低,此温度贮藏有利于减少阿克苏苹果膜脂过氧化程度,贮藏末期,2、0、-2 ℃贮藏MDA含量分别为0.177、0.169、0.153 μmol/100 g。
图5 贮藏温度对阿克苏苹果丙二醛含量的影响
Fig.5 Effect of different storage temperature on malondialdehyde content of Aksu apple
PPO广泛存在于植物体之中,可氧化酚类物质为醌类物质,引起果实褐变[24]。如图6所示,随着贮藏时间的延长,PPO活性总体呈上升的趋势,2 ℃下贮藏的苹果PPO活性一直增加;0 ℃贮藏的苹果PPO活性增加幅度也较大,但显著低于2 ℃(P<0.05);-2 ℃贮藏的果实前期PPO增长的缓慢,45 d之后才有较大幅度的增长,说明-2 ℃有利于抑制PPO活性的增加,延缓果肉褐变从而保持果实品质[25],有利于果实的贮藏。
图6 贮藏温度对阿克苏苹果PPO活性的影响
Fig.6 Effect of different storage temperature on PPO activity of Aksu apple
POD是活性氧清除系统的一种重要酶类[26],其主要作用是清除SOD催化产生的H2O2和其他过氧化物。如图7所示,在整个贮藏期间,POD活性的变化呈上升趋势。贮藏前期2 ℃与0 ℃贮藏的果实POD活性较低,45 d之后突然增加,可能因为随着果实成熟酶活性增强;整个时期-2 ℃贮藏的果实POD活性高于其他2个处理组,在15 d时POD活性就与其他2组出现差异(P<0.05),说明-2 ℃有利于提高POD活性,减缓自由基伤害。
图7 贮藏温度对阿克苏苹果POD活性的影响
Fig.7 Effect of different storage temperature on POD activity of Aksu apple
如图8所示,随着贮藏时间的延长,糖心果率呈逐渐下降的趋势。-2 ℃贮藏条件下糖心果率变化范围为96.6%~43.3%,而2 ℃贮藏果实的糖心果率在96.6%~30%;2 ℃贮藏条件下的糖心果率在贮藏期间快速下降,糖心果率最低,其次为0 ℃;-2 ℃贮藏的果实在贮藏期间糖心果率一直高于其他2个处理,说明-2 ℃有利于减缓糖心的消失,这可能与此温度下果实呼吸强度较低有关。
图8 贮藏温度对阿克苏苹果糖心果率的影响
Fig.8 Effect of storage temperature on the percentage of sweet core fruit of Aksu apple
贮藏温度是影响采后果蔬品质的重要因素,阿克苏地区因其特殊的自然环境,生产出来的苹果有独特的“冰糖心”,为了更好地维持其采后糖心品质,本试验研究了不同贮藏温度对阿克苏苹果品质的影响。本研究发现,随着贮藏温度的降低,苹果糖心率越高,糖心消失地越慢,-2 ℃贮藏条件下苹果糖心率最高,可能因为-2 ℃贮藏下的苹果,呼吸强度最低,糖类作为呼吸重要的底物,呼吸强度小有利于减少果实糖类的消耗。酶活性的高低受温度影响很大,不同的酶有不同的特性,酶特性也会因果蔬品种的不同而有所变化,本研究发现随着贮藏时间的延长,阿克苏苹果PPO和POD活性逐渐升高,-2 ℃贮藏更有利于POD活性的增加、减少自由基对果实的伤害。贮藏环境温度波动也会影响果实贮藏品质[27],李媛[28]研究发现,温度波动越小,石榴贮藏品质越好,且温度波动小有利于减小石榴冷害的发生;刘佳等[29]在黄瓜上也有类似的发现;张洁等[30]发现,(4±0.05) ℃下贮藏的鲜切苹果,比其他较大波动温度下贮藏的鲜切苹果保持了更好的品质。本试验将苹果置于精准控温装置下进行贮藏,减小了温度波动对果实品质的影响,有力地证明了在一定温度范围内,随着贮藏温度的降低,阿克苏苹果糖心率越高,硬度也维持在较高状态,有利于较好地保持阿克苏苹果的商品价值。本试验结果表明,较低的温度可以保持阿克苏苹果较高的硬度和SSC含量,在一定程度上抑制阿克苏苹果PPO活性,有利于减少果肉褐变,延缓糖心的消失,提高贮藏品质。
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