‘红丰’梨是由‘红茄’梨为母本,‘南果’梨为父本杂交选育出的早熟红梨新品种,果肉呈乳白色,口感细腻多汁,酸甜可口,带有西洋梨香味。该果采后常温条件下于10 d左右可达到最佳食用口感[1],但常温贮藏期仅15 d左右,极易发生果心、果肉褐变及腐烂,商品价值大大降低[2]。气调包装(modified atmosphere packaging,MAP)可保持果蔬贮藏环境中高浓度的二氧化碳和低浓度的氧气,以达到调节果蔬呼吸活动的目的延长其保鲜期[3]。聚乙烯(polyethylene,PE)膜包装因其安全性高、阻湿防潮、价格低廉等特点被广泛应用于果蔬保鲜[4]。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)可抑制乙烯合成达到延缓果蔬衰老的目的[5]。李长亮等[6]研究发现1-MCP能够抑制西兰花中乙烯的生理作用,降低其呼吸强度,从而抑制花球黄化,延缓其后熟衰老,延长货架期。曹森等[7]研究表明1-MCP (0.5 μL/L)与20 μm PE膜耦合作用能够抑制甜桔梗腐烂率、黄化率的升高,降低呼吸速率、乙烯生成速率的升高,保持较高的过氧化物酶活性和较低的多酚氧化酶活性,达到维持甜桔梗营养品质的目的。LI等[8]研究发现300 nL/L 1-MCP结合MAP处理可使香蕉呼吸速率降低,延缓其衰老,提高抗氧化活性,抑制细胞降解和相关酶活性,维持细胞壁完整性。ZHAO等[9]研究表明,在低温贮藏期间,MAP和1-MCP处理维持了甜柿子果实的细胞膜完整性,降低了脂氧合酶活性和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量,有效减缓其在低温环境下冷害现象的发生。范宽秀等[10]研究发现1-MCP结合PE保鲜袋处理可有效降低金刺梨的呼吸速率,维持果实硬度、好果率和谷胱甘肽含量的相对稳定,降低了纤维素酶和蔗糖合成酶活性,从而保持了较好的果实品质。
本文以‘红丰’梨为试材,研究不同厚度的PE保鲜膜包装对0.4 μL/L 1-MCP处理的‘红丰’梨果实在采后冷藏期间果实品质的影响,探索适宜的PE保鲜膜厚度,为延长‘红丰’梨采后贮藏期,减轻或消除其采后贮藏期间品质劣变问题提供理论依据和技术支持,以促进‘红丰’梨产业的发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
供试验的‘红丰’梨于2022年8月中旬采收于辽宁省营口市熊岳镇辽宁省果树科学研究所梨园试验区,采收当天运回辽宁省果树科学研究所。挑选成熟度一致、大小均匀、无病虫害、无机械伤的果实进行试验,采用0.4 μL/L 的1-MCP保鲜剂熏蒸处理24 h,于(20±1) ℃条件下适度后熟后,随机分成4组:一组梨果实无膜包装作为对照组,记为CK;另外3组,分别使用厚度为0.01、0.015、0.02 mm的PE保鲜袋(575 mm×505 mm,营口东盛塑业有限公司)包装,扎口放置,每袋70个梨果实。4组果实均置于(0±0.5) ℃、相对湿度85%～90%条件下贮藏。因CK果实于冷藏第25天时果肉褐变严重,失去食用价值,因此CK果实只观察至冷藏第25天。每个试验3次生物学重复。
1-MCP 果蔬保鲜剂,陕西北农华绿色生物技术有限公司;三氯乙酸(分析纯),成都市科隆化学品有限公司;硫代巴比妥酸、核黄素(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;聚乙二醇6000、曲拉通X-100(分析纯),北京鼎盛昌盛生物技术有限公司;聚乙烯吡咯烷酮(分析纯),上海源叶生物有限公司;二硫苏糖醇、蛋氨酸、EDTA-2 Na、氮蓝四唑(分析纯),上海瑞水生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
CR-100色差仪,日本Konica Minolta公司;GY-4数显水果硬度计,艾普计量仪器有限公司;数显糖、酸度计,日本ATAGO公司;DDS-307A型台式电导仪,上海雷磁仪器有限公司;Hicen T高速离心机,德国Herolab公司;SHE-3000酶标仪,北京赛尔福知心科技有限公司;Tu-1810紫外-可见分光光度计,北京普析通用有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 硬度的测定
采用GY-4数显水果硬度计进行测定。每组处理随机选取6个果实,于赤道对称两侧去皮进行测定。
1.3.2 可溶性固形物和可滴定酸含量的测定
采用数显糖、酸度计进行测定。每组处理随机选取6个果实,榨汁过滤后取果汁进行测定。
1.3.3 色差的测定
采用CR-100色差仪进行测定。每组处理随机选取6个果实,于赤道对称两侧测定果皮亮度(L*)、红绿值(a*)、黄蓝值(b*)。
1.3.4 果肉褐变指数的测定
每组处理随机选取9个果实对半分割后进行观察。
分级标准:0级:无褐变;1级:褐变面积占比0%～25%;2级:褐变面积占比25%～50%;3级:褐变面积占比50%～75%;4级:褐变面积占比75%～100%。
褐变指数
(1)
1.3.5 总酚含量的测定
参照WANG等[11]方法进行测定。
1.3.6 丙二醛含量的测定
参照KUMAR等[12]方法进行测定。
1.3.7 相对电导率的测定
根据朱芹[13]方法,稍作修改。空白电导率值记P0,每组处理随机选取10个果实取10片直径1 cm的果皮圆片,用蒸馏水冲洗3次并吸干水分,静置30 min 后测定电导率值记P1,再将果皮加热煮沸20 min,冷却至室温后测定电导率值记P2。
相对电导率
(2)
1.3.8 相关酶活性的测定
多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(peroxidase,CAT)活性参照张婷婷等[14]方法进行测定。
1.4 数据分析
使用Excel 2020进行数据处理,应用SPSS 22.0进行方差分析及Duncan多重比较进行差异性显著分析(P<0.05),采用Origin 2022进行制图,应用SIMCA进行主成分分析(principal components analysis,PCA)。
2 结果与分析
2.1 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间生理品质的影响
2.1.1 果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量
果实硬度和可溶性固形物(soluble solids,TSS)含量可判断果实成熟程度。由图1-A可知,冷藏期间各组果实硬度逐渐降低。CK果实硬度下降最快,3种处理方法均可不同程度地维持果实硬度,其中0.015 mm PE膜包装维持果实硬度效果最显著(P<0.05)。贮藏期间随呼吸作用进行,果实可溶性糖类分解,TSS含量下降[15]。由图1-B可知,随冷藏时间的延长各组果实TSS含量均呈现先升高后降低的趋势。CK果实TSS含量峰值出现在冷藏第25天至冷藏35 d,CK果实TSS含量均显著高于实验组果实(P<0.05)。3种处理方法均可推迟TSS含量峰值,0.015 mm PE膜包装果实的TSS含量峰值最迟出现在冷藏第40天,且此时其TSS含量显著高于CK和另外2个处理组(P<0.05)。
A-硬度;B-TSS;C-TA
图1 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间果实硬度、TSS、TA的影响
Fig.1 Effect of different PE film thickness on fruit hardness,TSS and TA of 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pears during cold storage
注:不同小写字母代表差异显著,P<0.05(下同)。
可滴定酸(titratable acidity,TA)含量对果实风味有直接影响。与TSS含量变化相似,各组果实TA含量亦呈先上升后下降趋势。冷藏前期,TA含量增加可能是由于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和柠檬酸合酶活性较高,增加TA合成[16]。而后随着呼吸作用的进行,果实TA含量下降。由图1-C可知,CK果实TA含量峰值出现在冷藏第30天,且至冷藏30 d,CK果实TA含量均显著高于处理组(P<0.05)。3种处理方法均可推迟TA含量峰值,0.015 mm PE膜包装果实的TA含量峰值最迟出现在冷藏第40天,且此时其TA含量显著高于CK和另外2个处理组(P<0.05)。
2.1.2 果皮色差
L*值反映果皮颜色明亮度,正值偏亮,负值偏暗。由图2-A可知,随冷藏时间延长,CK果实的L*值逐渐下降,而处理组果实的L*值呈平稳上升趋势。除冷藏第35天外,0.015 mm PE膜包装果实L*值一直显著高于0.01、0.02 mm PE膜包装果实(P<0.05)。
A-L*值;B-a*值;C-b*值
图2 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间色差L*值、a*值、b*值的影响
Fig.2 Effect of different PE film thickness on fruit color difference L*,a*,b* of 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pear during cold storage
a*值反映果皮颜色红绿度,正值偏红,负值偏绿。由图2-B可知,整个冷藏期间4组果实的a*值均为负值,且随冷藏时间延长,a*值均逐渐增大,说明4组果实的果皮逐渐偏离绿色。其中,CK果实a*值一直显著大于处理组(P<0.05),3种处理方法均可延缓a*值升高,0.015 mm PE膜包装果实a*值显著最低(P<0.05),说明该处理对果皮绿色维持效果最好。
b*值反映果皮颜色黄蓝度,正值偏黄,负值偏蓝。由图2-C可知,冷藏期间各组果实b*值均为正值且逐渐增大,说明随冷藏时间延长,果皮转黄。至冷藏35 d,对照果实b*值均显著高于处理组(P<0.05),说明其转黄程度最大。3种处理方法均可延缓b*值升高,其中0.015 mm PE膜包装果实b*值最小,说明转黄程度最小。
2.2 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间褐变指数的影响
由图3可知,随冷藏时间延长,各组果实均发生褐变。至冷藏25 d,CK果实褐变指数一直显著高于处理组(P<0.05)。0.01 mm PE膜包装果实从冷藏第15天开始褐变指数显著高于0.015 mm和0.02 mm PE膜包装果实(P<0.05),且于冷藏第35天时其褐变指数与CK果实冷藏第25天的褐变指数无显著差异,亦超过8%,果肉褐变严重,因此0.01 mm PE膜包装果实只观察至冷藏第35天。冷藏25 d之前及冷藏第45天时,0.015 mm PE膜包装果实褐变指数显著最低(P<0.05),说明0.015 mm PE膜包装能够有效降低果实褐变。基于上述结果,后续相关指标的测定,CK果实测至冷藏第25天,0.01 mm PE膜包装果实测至冷藏第35天。
图3 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间褐变指数的影响
Fig.3 Effect of different PE film thickness on fruit browning index of 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pear during cold storage
2.3 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间总酚含量的影响
由图4可知,各组果实总酚含量均呈先升后降趋势。CK果实中总酚含量最先于冷藏第20天达到峰值,随后大幅度下降,冷藏第25天时显著低于处理组(P<0.05)。3种处理方法均可延缓果实中总酚含量的升高,0.01 mm PE膜包装果实中总酚含量于冷藏第25天达到峰值,并于冷藏第35天时显著低于其他2个处理组(P<0.05)。冷藏35～45 d,0.015 mm PE膜包装果实中总酚含量显著低于0.02 mm PE膜包装果实(P<0.05)。
图4 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间总酚含量的影响
Fig.4 Effect of different PE film thickness on the contents of total phenols in 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pear during cold storage
2.4 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间丙二醛含量和相对电导率的影响
MDA含量与果实膜脂过氧化呈正相关。由图5-A可知,各组果实在冷藏期间MDA含量均呈上升趋势,至冷藏25 d,CK果实中MDA含量显著高于处理组。冷藏20～30 d,0.01 mm PE膜包装果实中MDA含量显著高于0.015、0.02 mm PE膜包装果实(P<0.05)。0.015 mm PE膜包装果实中MDA含量一直处于较低水平,说明该处理能够较好抑制膜脂氧化。
A-丙二醛;B-相对电导率
图5 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间丙二醛含量和相对电导率的影响
Fig.5 Effects of different PE film thickness on fruit malondialdehyde content and relative conductivity of 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pear during cold storage
相对电导率反映果实细胞膜体系完整程度,细胞膜受损程度越重,相对电导率越大。由图5-B可知,冷藏期间各组果实相对电导率均呈上升趋势。CK果实相对电导率上升较快,冷藏20～25 d其值显著高于处理组(P<0.05)。0.015 mm PE膜包装果实的相对电导率始终显著低于CK果实(P<0.05)。
2.5 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间相关酶活性的影响
PPO是果实酶促褐变的关键酶。由图6-A可知,冷藏期间各组果实中PPO活性呈先升后降趋势。CK果实中PPO活性于冷藏第20天时达到峰值,且冷藏15～20 d时显著高于处理组(P<0.05)。0.01 mm PE膜包装的果实中PPO活性于冷藏第30天陡增且显著高于0.015、0.02 mm PE膜包装果实(P<0.05),0.02 mm PE膜包装的果实中PPO活性自冷藏第25天起显著高于0.015 mm PE膜包装果实(P<0.05)。
A-PPO;B-POD;C-SOD;D-CAT
图6 不同PE膜厚度对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间PPO、POD、SOD、CAT酶活性的影响
Fig.6 Effect of different PE film thickness on fruit PPO、POD、SOD、CAT enzyme activities of 1-MCP treated ‘Hongfeng’ pear during cold storage
POD、SOD和CAT为抗氧化关键酶。由图6-B～图6-D可知,冷藏期间各组果实中3种酶的活性均呈先升后降趋势。3种酶活性峰值出现时间具有差异,CK果实为冷藏第20天,0.01 mm PE膜包装果实为第30天,0.015、0.02 mm PE膜包装果实为第40天。至冷藏25 d,0.015 mm PE膜包装果实中3种酶活性始终显著高于CK果实(P<0.05),且自冷藏30 d起,其3种酶活性均呈显著高水平(P<0.05)。
2.6 PE膜包装对1-MCP处理的‘红丰’梨果实冷藏期间相关指标影响的主成分分析
以CK果实与0.015 mm PE膜包装果实冷藏期间相关指标数据值作PCA分析。如图7-A所示,2组数据大部分可明显区分,0.015 mm PE膜包装具有一定效果。从图7-B可以看出,PPO活性、抗氧化酶活性与总酚含量和丙二醛含量的相关性较强。
A-PCA得分图;B-载荷图
图7 不同处理‘红丰’梨果实的主成分得分图与载荷图
Fig.7 PCA score map and load diagram of ‘Hongfeng’ pear under different treatments
A-PCA-plot;B-变量投影重要度VIP值
图8 不同处理‘红丰’梨果实的PCA-plot与变量投影重要度VIP值
Fig.8 PCA-plot and VIP value of variable projection importance of ‘Hongfeng’ pear under different treatments
进一步判断CK果实与0.015 mm PE膜包装果实相关指标之间的差异显著性,如图8-A所示,相关指标分布在第二、三象限,Y轴正半轴与负半轴的指标呈现一定负相关性,如硬度较高时,MDA含量、相对电导率等相关指标较低。由图8-B可知,CK果实与0.015 mm PE膜包装果实相关指标具有显著差异,变量投影重要度(variable importance in projection,VIP)值≥1的指标为主要差异指标,即SOD活性、CAT活性、总酚含量、色差b*值、TA含量和TSS含量。
3 讨论与结论
本试验采用不同厚度的PE膜包装0.4 μL/L 1-MCP处理的‘红丰’梨果实,通过对冷藏期间CK果实及处理果实中相关指标的测定,发现不同厚度PE膜包装对1-MCP处理的‘红丰’梨果实的影响具有差异,其中,0.015 mm PE膜包装能够较好的维持梨果实的硬度,延缓果皮转黄,延缓TSS和TA含量的增加,减少总酚含量降低程度,降低果肉褐变指数,抑制丙二醛含量和相对电导率的增加,抑制PPO活性,促进抗氧化关键酶活性。以上结果与PE膜在李子、猕猴桃、黄金梨、苹果等果实中应用的作用效果相似[17-20],其原因可能是0.015 mm厚度PE膜包装可适度保持贮藏环境中高浓度的二氧化碳和低浓度的氧气,以达到调节梨果实呼吸作用,达到一定的保鲜效果。酶促褐变是水果果实褐变的主要原因,PPO在此过程中起到关键作用,氧气与果实中的酚类物质可被PPO催化氧化为醌类物质,这类物质与蛋白质等大分子结合可生成褐色物质[21],因此果实褐变,造成果实品质下降。本试验结果中,0.015 mm PE膜包装可显著抑制PPO活性,同时该处理对果实中总酚含量的维持,说明该处理可一定程度上抑制酶促褐变的发生。与本试验研究结果相似,OKAN等[22]研究发现,1-MCP与保鲜膜结合处理有利于保持油桃果实的硬度、色差、TSS含量,同时降低了PPO、PG等酶的活性。POD可以清除果实中的H2O2,保护果实组织不受过氧化物的破坏[23],本试验结果表明,0.015 mm PE膜包装果实中POD活性显著高于CK果实及其他两种厚度PE膜包装果实(P<0.05)。酶促褐变的发生也与果实中自由基的快速积累有关,SOD可清除氧和自由基,抑制酶促褐变,从而维持果实的活性氧代谢平衡[24]。本试验结果发现,0.015 mm PE膜包装可维持POD、SOD和CAT的高活性。类似地,王丹等[25]研究表明,1-MCP与保鲜膜结合处理保持了鸭梨果心较高的SOD活性,并且在贮藏后期处理果实中MDA含量较低,因此较好的抑制了膜脂过氧化程度和PPO活性,从而减少了果实褐变。
综上所述,冷藏条件下0.015 mm PE膜包装结合0.4 μL/L 1-MCP处理可较好保鲜‘红丰’梨果实,延缓果实衰老和果肉褐变的发生,一定程度上维持细胞膜的完整性,降低膜脂氧化程度,提高果实抗氧化能力,本试验研究结果为‘红丰’梨采后适宜贮藏保鲜方式的研究提供了一定的理论基础,由于‘红丰’梨果实不耐贮藏的瓶颈问题,基于本研究结果,课题组将进一步优化与探索‘红丰’梨采后贮藏方式,为推广‘红丰’梨新品种和促进‘红丰’梨产业的发展奠定基础。
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