精准控温对阿克苏苹果采后生理品质的影响

李孟洁1,董成虎2,纪海鹏2,陈存坤2,3,于晋泽2,3,张娜2*,梁丽雅4*

1(天津农学院 食品科学与生物工程学院,天津,300384)2(天津市农业科学院 农产品保鲜与加工技术研究所 (国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津)),农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室,天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津,300384)3(天津国嘉农产品保鲜生产力促进有限公司,天津,300384) 4(天津农学院 农学与资源环境学院,天津,300384)

摘 要 为探讨精准控温对苹果贮藏特性及品质影响作用,该研究以阿克苏红富士苹果为研究对象,探究了(-2±0.5)、(0±0.5)、(2±0.5) ℃,3种贮藏温度对其采后生理品质的影响。结果表明,-2 ℃明显抑制了阿克苏苹果的呼吸强度,降低其呼吸高峰,维持了较高的可溶性固形物和可滴定酸含量,减缓了硬度的下降;贮藏温度的降低有利于提高过氧化物酶活性,减少自由基造成的伤害以及丙二醛的累积;-2 ℃贮藏条件下,阿克苏苹果多酚氧化酶活性被抑制,“糖心”消失减缓,维持了较高的糖心果率,保持了较好的品质。

关键词 阿克苏苹果;贮藏温度;生理品质;采后

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。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

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。

1.2 仪器与设备

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 试验方法

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)

1.4 数据处理

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。

2 结果与分析

2.1 贮藏温度对阿克苏苹果呼吸强度的影响

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)

2.2 贮藏温度对阿克苏苹果硬度的影响

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

2.3 贮藏温度对阿克苏苹果SSC含量的影响

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

2.4 贮藏温度对阿克苏苹果TA含量的影响

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

2.5 贮藏温度对阿克苏苹果MDA含量的影响

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

2.6 贮藏温度对阿克苏苹果PPO活性的影响

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

2.7 贮藏温度对阿克苏苹果POD活性的影响

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

2.8 贮藏温度对阿克苏苹果糖心果率的影响

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

3 讨论与结论

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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Effect of precise temperature control on postharvest physiological quality of Aksu apples

LI Mengjie1, DONG Chenghu2, JI Haipeng2, CHEN Cunkun2,3, YU Jinze2,3,ZHANG Na2*, LIANG Liya4*

1(College of Food Science and Bioengineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China) 2(Institute of Agricultural Products Preservation and Processing Technology, Tianjin Academy of Agricultural Sciences (National Engineering Technology Research Center for Preservation of Agriculture Product), Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, Ministry of Agriculture of the People’s Republic of China, Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products, Tianjin 300384, China)3(Tianjin Guojia Agricultural Products Preservation Productivity Promotion Company, Tianjin 300384, China)4(College of Agronomy & Resources and Environment, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China)

ABSTRACT To explore the effect of precise temperature control on the storage characteristics and quality of apples, Aksu red Fuji apple was used as the research object to explore the effects of (-2±0.5), (0±0.5), and (2±0.5) ℃ of storage temperature on postharvest physiological quality of Aksu red Fuji apple. Results showed that -2 ℃ significantly inhibited the respiration intensity, reduced the respiration peak of Aksu apples, maintained high soluble solids and titratable acid content, and delayed the decline of hardness. The decrease in storage temperature was beneficial to increasing the activity of peroxidase and reducing the damage caused by free radicals and the accumulation of malondialdehyde. Under -2 ℃ of storage temperature, the activity of polyphenol oxidase was inhibited, and the disappearance of "sugar core" was slowed down, which maintained a high percentage of sugar core fruit and good quality.

Key words Aksu apples; storage temperature; physiological quality; postharvest

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029860

引用格式:李孟洁,董成虎,纪海鹏,等.精准控温对阿克苏苹果采后生理品质的影响[J].食品与发酵工业,2023,49(3):284-289.LI Mengjie, DONG Chenghu, JI Haipeng, et al.Effect of precise temperature control on postharvest physiological quality of Aksu apples[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(3):284-289.

第一作者:硕士研究生(张娜副研究员和梁丽雅教授为共同通信作者,E-mail:13642125862@163.com;liangliya@126.com)

基金项目:天津市林果现代产业技术体系创新团队(ITTFPRS2018009);十三五重点研发计划项目(2018YFF0213605-2,2016YFD0400903-05);天津市农业科学院青年科研人员创新研究与实验重点项目(2021001)

收稿日期:2021-11-02,改回日期:2021-12-27