梯度预冷复合低温贮藏对大五星枇杷采后品质的影响

郑现容,鲜双,谢鸿林,杨爽,王语诗,何绍林,张鑫梅,罗家成,伍思阳,牟春玲,罗曼,陈安均*

(四川农业大学 食品学院,四川 雅安,625000)

摘 要 低温贮藏是目前使用最广的保鲜方法,然而枇杷在低温环境下容易遭受冷害。该实验以常温(20 ℃)为对照组,研究不同梯度预冷复合低温贮藏(11→8 ℃、11→8→5 ℃、11→8→5→2 ℃)对大五星枇杷贮藏品质的影响。结果表明,11→8→5 ℃处理能够显著保持枇杷果实的良好外观,有效抑制果实的褐变度、硬度、木质素和丙二醛含量的上升,以及可溶性固形物、总酸、抗坏血酸以及出汁率的下降。此外,保持较低水平的产生速率和H2O2含量,抑制苯丙氨酸解氨酶和多酚氧化酶活性上升,维持较高的超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性。这说明,11→8→5 ℃处理能够有效延长枇杷的贮藏期限,并避免低温冷害,保持良好的采后品质。该研究旨在探究梯度预冷复合低温贮藏对枇杷保鲜的可行性,为枇杷采后贮藏提供理论依据和技术支持。

关键词 大五星枇杷;梯度预冷;低温贮藏;贮藏品质;冷害

枇杷(Eriobotrya japonica Lindl.),蔷薇科苹果亚科枇杷属植物,起源于中国[1]。川渝地区是我国枇杷主产区之一,其主要栽培品种中大五星枇杷占比超过80%[2]。大五星枇杷色泽金黄、味美多汁,同时具有健胃润肺、清热止咳等功效,备受消费者青睐。然而,大五星枇杷成熟在初夏高温时节,采后携带大量田间热,新陈代谢旺盛,容易滋生病菌,发生衰老腐败。因此,如何延长枇杷的贮藏时间并保持良好的贮藏品质,是当前亟待解决的问题。

预冷是保持果蔬采后质量的第一步,可以迅速散去田间热,使代谢维持在较低水平。ZHANG等[3]的研究表明,黄桃采后预冷可以保持可滴定酸(titritable acidity,TA)、抗坏血酸(ascorbic acid,ASA)和可溶性固形物的含量(soluable solid content,SSC),增加超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)的活性,延缓多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活性的增加,减少黄桃在贮存过程中的品质劣化。然而,低温贮藏才是目前普及最广的保鲜方法。研究表明,低温可以延缓苹果[4]、梨[5]、橙[6]等果实的衰老质变。然而,不适宜的低温会导致果实冷害。例如,蜜桔1 ℃下贮藏会聚集乙醇并产生异味[7]。香蕉在6 ℃下贮藏会发生果皮褐变[8]。枇杷属于冷敏性水果,低温冷藏时也容易遭遇冷害,出现褐变和木质化[9]。对此,有学者认为,可以通过锻炼水果的低温适应性,增强耐冷性,抑制冷害形成[10]

因此,本实验以大五星枇杷为研究对象,先对枇杷进行梯度预冷以散去田间热并锻炼低温适应性,再继续低温贮藏。通过评估对枇杷贮藏品质的影响,探究梯度预冷复合低温贮藏保鲜枇杷的可行性,为枇杷采后贮藏提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

本实验所用的‘大五星’枇杷果实采自四川省汉源县安乐镇。于采摘当天运达实验室,选取大小相近、外观完好、色泽均匀、无病虫害与机械损伤、成熟度基本一致的枇杷作为实验原材料,备用。

硫酸、盐酸、草酸、核黄素、二甲酚橙、硫代巴比妥酸等试剂(均为分析纯),成都浩博优科技有限公司。

1.2 仪器与设备

双门制冷保鲜柜,山东迈巴克电器有限公司;DW-86L626超低温冰箱,中国HaierBio-medical公司;Varioskan Flash荧光酶标仪,美国Thermo Fisher Scientific公司;TA.XTPLus物性分析仪,英国Stabie Micro Systems公司;RJ-TGL-2000R台式高速冷冻离心机,无锡市瑞江分析仪器有限公司;BS-2F恒温振荡培养箱,金坛市精达仪器制造有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 实验材料处理方法

将枇杷果实随机均分为4组,分别为T8、T5、T2和CK组。T8组,11→8 ℃,即将枇杷放入11 ℃下预冷2 d,再转入8 ℃下预冷并贮藏。T5组,11→8→5 ℃,即将枇杷放入11 ℃下预冷2 d,再转入8 ℃下预冷2 d,再转入5 ℃下预冷并贮藏。T2组,11→8→5→2 ℃,即将枇杷放入11 ℃下预冷2 d,再转入8 ℃下预冷2 d,再转入5 ℃下预冷2 d,最终转入2 ℃下预冷并贮藏。CK组枇杷不经预冷,直接放在常温(20 ℃)下贮藏。

在贮藏的第0、7、14、21、28、35天进行取样,每次随机选取30个枇杷用于测定品质指标,随机选取10个枇杷切碎混匀后用液氮速冻并置于-80 ℃保存为冻样,用于测定后续相关指标。

1.3.2 果肉褐变度测定

果肉褐变度的测定参考黄欣莉等[11]的方法。

1.3.3 硬度、木质素含量测定

硬度的测定参照宋肖琴等[12]的方法,采用TA.XTPlus物性分析仪测定枇杷的硬度,每个处理组取10个果实,每个果实重复测8次。

木质素含量的测定参照朱海英等[13]的方法并稍作修改,称取1 g冻样(m1),研磨后加入6 ml 70%(体积分数)硫酸,在恒温震荡培养箱中35 ℃、240 r/min振荡1 h,用208 mL蒸馏水加热煮沸1 h,冷却后用预先烘干至恒重的砂芯漏斗抽滤(m2),于60 ℃干燥箱中干燥至恒重(m3)。每组重复3次测量取平均值。以公式(1)计算木质素含量:

木质素含量

(1)

1.3.4 SSC、TA、ASA、出汁率测定

SSC、TA、ASA含量的测定均参照曹建康等[14]的方法。

出汁率的测定,称取约10 g枇杷果肉,记质量为m4。将果肉研磨后放入离心管中12 000×g离心15 min,弃上清液,记录残渣质量m5。按照公式(2)计算果肉出汁率:

果肉出汁率

(2)

1.3.5 丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量测定

MDA含量的测定采用曹建康等[14]的方法。

产生速率和H2O2含量测定

超氧阴离子产生速率的测定参考曹建康等[14]的方法。H2O2含量的测定参照李忠光等[15]的二甲酚橙法。

1.3.7 苯丙氨酸解氨酶(phenylalamine ammonia lyase,PAL)、PPO、SOD和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性测定

PAL、PPO、SOD和APX活性的测定,均参考曹建康等[14]的方法。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行原始数据的基础处理,采用SPSS 27.0软件对数据进行统计分析和ANOVA检验,P<0.05表示差异显著,作图采用Origin 2021绘图软件。

2 结果与分析

2.1 不同温度贮藏下枇杷外观的变化

如图1所示,第0天时,新鲜采摘的枇杷外观圆润,色泽明亮,果皮呈金黄色。经过35 d的贮藏后,T2组的果实显现出明显的冷害褐变和木质化症状;T8组的果实出现褐变症状,同时伴有轻微的果皮皱缩和腐烂;CK组的果实表现出明显的衰老和褐变,果肉严重腐烂并长霉。相比之下,T5组的果实外观保持良好。

图1 不同温度对枇杷外观的影响
Fig.1 Effect of different temperatures on appearance of loquats

2.2 不同温度贮藏下枇杷果肉褐变度的变化

如图2所示,各组果肉褐变度整体呈上升趋势。贮藏0~7 d,果肉褐变度迅速增加。随后,CK组的褐变度呈波动上升,实验组的褐变度呈先上升后下降趋势。贮藏35 d时,各组的褐变度排序为CK组>T8组>T2组>T5组。其中,T5组显著抑制了果肉组织的氧化褐变程度(P<0.05),保持了较好的果实品质。

图2 不同温度对枇杷果肉褐变度的影响
Fig.2 Effect of different temperatures on browning degree of loquat pulp
注:不同小写字母代表差异显著,P<0.05(下同)。

2.3 不同温度贮藏下枇杷硬度和木质素含量的变化

如图3-A所示,CK组和T8组的硬度呈先上升后下降,表明CK组在0~21 d发生老化木质化,T8组在0 ~28 d发生冷害木质化,之后逐渐软化腐烂;T5组和T2组的硬度整体呈上升趋势,第35天时,T5组比T2组的枇杷硬度低2.08%。这说明,T5组在抑制枇杷软烂的同时还能减缓果实木质化。

A-硬度;B-木质素含量
图3 不同温度对枇杷硬度和木质素含量的影响
Fig.3 Effect of different temperatures on hardness and lignin content of loquats

如图3-B所示,枇杷果实的木质素含量不断增加。这将导致果实木质化加剧,口感变粗糙。在第35 天时,T5的木质素含量分别比T2组低10.75%,显著抑制了木质素的合成(P<0.05),延缓枇杷木质化。

2.4 不同温度贮藏下枇杷SSC、TA、ASA和出汁率的变化

SSC能直接反映果实的成熟程度和品质状况。如图4-A所示,各组的SSC均表现为先上升后下降。这可能是因为在贮藏初期,枇杷内部的淀粉等大分子碳水化合物转化为糖和其他可溶性物质,引起SSC升高。随后,果实的呼吸作用等消耗有机物质,SSC逐渐降低。在贮藏结束时,各组SSC从高到低依次为T5组>T2组>T8组>CK组。可知,T5组在贮藏期间维持了较高的SSC,保持了较好的贮藏品质。

A-SSC含量;B-TA含量;C-ASA含量;D-果肉出汁率
图4 不同温度对枇杷SSC、TA、ASA和出汁率的影响
Fig.4 Effect of different temperatures on SSC, TA, ASA, and juice percentage of loquats

TA是果实风味品质的重要影响因素,对果实的风味和贮藏性等具有重要作用。如图4-B所示,TA含量在贮藏过程中整体呈现下降趋势。贮藏到35 d时,T5组的TA含量比T8组、T2组和CK组分别高出9.38%、19.94%和44.23%(P<0.05)。这说明T5组贮藏抑制了TA的分解,有效保持了枇杷的风味和口感品质。

ASA是水果的营养品质和贮藏效果的评价指标之一。如图4-C可知,在贮藏过程中,ASA整体呈下降趋势。在第35天时,T2组、T5组、T8组和CK组分别下降了31.52%、27.13%、32.04%和34.98%。这说明低温可以延缓ASA的分解,其中T5组处理显著抑制了枇杷的氧化反应(P<0.05),减缓了ASA的降解速率,保持较高的ASA含量,保持枇杷良好的抗氧化能力和营养品质。

出汁率对果实品质的影响很大。如图4-D所示,CK组的出汁率呈现先下降后上升的趋势。这可能是因为在贮藏初期,贮藏环境温度较高,果实新陈代谢旺盛,水分流失快。在第21~35天,果实逐渐腐烂,果胶等细胞间质物质降解,胞内水分释放。实验组的出汁率呈现先上升后下降的趋势,在第35天时,T2、T5和T8组的出汁率比第0天分别降低3.76%、1.55%和2.33%,有效保持了枇杷的出汁率。

2.5 不同温度贮藏下枇杷MDA含量的变化

MDA是膜脂过氧化作用的产物之一,可以反映细胞膜脂过氧化的程度和逆境伤害的强弱。如图5所示,MDA含量随着贮藏时间的延长而增加。实验组的MDA含量始终低于CK组,T5组的MDA含量稳定维持在较低水平。说明T5组处理可以显著抑制枇杷MDA含量的积累(P<0.05),从而降低枇杷的膜脂过氧化程度。

图5 不同温度对枇杷MDA含量的影响
Fig.5 Effect of different temperatures on MDA content in loquats

2.6 不同温度贮藏下枇杷产生速率和H2O2含量的变化

如图6-A所示,贮藏期间产生速率呈现先增加再减少后增加的变化趋势。这可能是贮藏初期的贮藏室内氧气含量充足,氧化反应活跃,产生速率上升。随后,抗氧化物质的逐渐释放或活性增加,抑制了氧化反应,产生速率下降。最后,抗氧化物质逐渐耗竭或失效,氧化反应重新占据主导地位,产生速率再次增加。这期间,T5组的产生速率显著低于另外3组(P<0.05),维持在较低水平。

产生速率;B-H2O2含量
图6 不同温度对枇杷产生速率和H2O2含量的影响
Fig.6 Effect of different temperatures production rate and H2O2 content of loquats

如图6-B所示,H2O2含量整体呈现先增加后减少的趋势,其中实验组的H2O2含量一直低于对照组。这可能是因为低温下酶活性减缓、代谢受抑制以及抗氧化酶系统运作更有效,从而减缓氧化反应速率,降低了H2O2的生成。在第21天时,T2、T5、T8和CK组的H2O2含量分别为0.169、0.166、0.167、0.194 μmol/g,实验组与CK组的差异明显(P<0.05)。可见,实验组处理有助于延缓氧化反应,减少H2O2的生成,维持较好的枇杷品质。

2.7 不同温度贮藏下枇杷相关酶活性的变化

PAL是木质素合成的关键酶。如图7-A所示,PAL活性整体呈现上升趋势。贮藏至28 d时,T2、T5、T8和CK组的PAL活性分别为49.57、38.57、45.56、31.87 U/g FW;贮藏至35 d时,T2、T5、T8和CK组的PAL活性分别为55.60、46.10、43.42、39.21 U/g FW。这与贮藏过程中枇杷硬度和木质素含量的变化趋势一致。

A-PAL活性;B-PPO活性;C-SOD活性;D-APX活性
图7 不同温度对枇杷PAL、PPO、SOD和APX活性的影响
Fig.7 Effect of different temperatures on PAL, PPO, SOD, and APX activities of loquats

PPO与果实的组织褐变密切相关。如图7-B所示,各组的PPO活性变化均呈现先上升后下降的规律。PPO活性在第21天达到最高,此时T2、T5、T8和CK的酶活性分别为18.82、12.97、20.82、23.98 U/g FW。此后,PPO活性呈下降趋势。在整个贮藏过程中,T5组的PPO活性始终低于其他处理组,显著抑制枇杷果实的酶促褐变(P<0.05)。

SOD可以专一地清除细胞中的减少自由基对有机体的毒害。如图7-C所示,SOD活性呈现先上升后下降趋势。在第21天时,T2、T5、T8和CK组的SOD活性均达到最大值,分别为4.92、5.82、5.28、4.52 U/g FW。其中,T5组的SOD活性始终高于其他组,使枇杷具有更高的清除能力,减少自由基对机体的毒害。

APX能催化ASA与H2O2反应,分解清除H2O2。如图7-D所示,随贮藏时间的延长,APX活性呈下降趋势。贮藏至35 d时,T2、T5、T8和CK组的酶活性分别降低24.38%、22.98%、27.66%和46.72%。由此可见,实验组能显著抑制APX活性的下降(P<0.05),保持果实较好的抗氧化能力。

3 结论与讨论

有研究表明冷锻炼可以增强果实的低温适应性,减轻冷害症状[16]。本研究表明,通过梯度预冷快速散去田间热和增强低温适应性,再复合低温贮藏处理,可以在延缓枇杷衰老腐败的同时缓解冷害发生,保持良好的采后品质。

枇杷的SSC、TA、ASA和出汁率被认为是枇杷的重要的品质特征。本试验发现,随着贮藏时间的延长,枇杷果实中的SSC、TA和维生素C含量逐渐降低,这与在脐橙[17]和椪柑[18]等水果中的研究一致。与CK组相比,实验组显著抑制了SSC、TA和维生素C含量的降低,保持了良好的贮藏品质。在CK组中,贮藏初期,木质素含量上升而出汁率下降。这可能是因为环境温度较高,枇杷发生老化木质化,木质素合成并沉积,细胞结构空隙减少,果汁被束缚在细胞内,出汁率下降;贮藏后期,木质素含量稳定而出汁率下降,这可能是随着时间的延长,果实逐渐软化腐烂,细胞壁分解,促进果汁释放。在实验组中,木质素含量持续上升,出汁率则呈现先上升后下降的趋势。这可能是经过梯度预冷的低温锻炼,刺激了细胞内水分等物质蓄积,使果肉出汁率上升;而贮藏后期,不适宜的低温或在低温下贮藏时间过长,果实遭受冷害木质化,游离水被束缚,出汁率下降[19]。这些结果表明,与常温贮藏相比,梯度预冷复合低温贮藏能够保持枇杷果实良好的贮藏品质。

不适宜的低温或长期低温贮藏极可能导致果实冷害。研究认为,寒冷引起果蔬自身的氧化应激反应,活性氧因清除效率低下而积累到有害水平,引起氧化损伤和膜脂过氧化,导致产品品质劣变[20-21]。其中,褐变和木质化是枇杷冷害的典型症状[22],PPO和PAL是表征枇杷冷害的主要酶类。PPO能催化简单酚类物质氧化形成醌类物质,聚合后形成呈褐色聚合物,导致果实组织褐变。PAL是控制植物木质素积累的关键酶,在苯丙烷代谢途径中催化苯丙氨酸脱氨转化为肉桂酸化合物。SOD和APX则是果实体内的抗氧化酶类。SOD可以专一地歧化为H2O2和O2,并阻止生成毒性更强的OH-;APX能催化ASA与H2O2反应,分解清除H2O2。SOD和APX等抗氧化酶相互协调,及时清除和H2O2,使活性氧维持在较低水平,防止活性氧对细胞的毒害。在本研究中,T5组的MDA含量产生速率和H2O2含量均低于T2和T8组,说明T5组处理减轻了果实的细胞膜相变和活性氧代谢失调;果肉褐变度、硬度、木质素含量均低于T2和T8组,说明T5组处理有效缓解了低温贮藏过程中的冷害症状;PAL和PPO活性均低于其他组,SOD和APX活性均高于其他组,说明T5组处理通过抑制PAL活性来减少木质素生成和延缓果肉硬度增加,通过抑制PPO活性来延缓组织褐变;通过增强SOD活性来提升清除和阻止OH-生成的能力;通过增强APX性来促进H2O2发生氧化还原反应,分解清除H2O2,从而减缓活性氧对枇杷的伤害。因此,T5组处理可以通过调控相关酶的活性来缓解果实衰老腐败和冷害症状。这与GILL等[23]对冷害的研究结果一致。

综上所述,T5组处理能够维持良好的果实外观,抑制SSC、TA、ASA和出汁率下降,抑制硬度、木质素含量、褐变度、MDA含量产生速率和H2O2含量的增加,抑制PAL和PPO活性的增加,增强SOD和APX活性。从而实现延长的枇杷保质期和减轻冷害的发生,保持良好的贮藏品质。

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Effect of gradient precooling combined with low-temperature storage on postharvest quality of Dawuxing loquats

ZHENG Xianrong, XIAN Shuang, XIE Honglin, YANG Shuang, WANG Yushi, HE Shaolin, ZHANG Xinmei, LUO Jiacheng, WU Siyang, MOU Chunling, LUO Man,CHEN Anjun*

(School of Foood Science, Sichuan Agricultural University, Ya’an 625000, China)

ABSTRACT Low-temperature storage is currently the most widely employed preservation method, however, loquat is susceptible to chilling injury in low-temperature environment.Therefore, this study aimed to investigate the effect of different gradient precooling combined with low-temperature storage (11→8 ℃, 11→8→5 ℃, 11→8→5→2 ℃) on the storage quality of Dawuxing loquat compared to a control group at normal temperature (20 ℃).Results showed that the 11→8→5 ℃ treatment significantly maintained the desirable appearance of loquat fruits, effectively inhibited the increase of browning degree, hardness, and lignin and malondialdehyde contents.Moreover, it prevented a decrease in soluble solid, titritable acidity, ascorbic acid, and juice percentage in fruits.Additionally, this treatment kept the production rate and the content of H2O2 at a low level, inhibited the increase of the activities of phenylalamine ammonia lyase and polyphenol oxidase, but maintained the high activities of superoxide dismutase and ascorbate peroxidase.Consequently, the 11→8→5 ℃ treatment can effectively prolong the storage life of loquat, avoid chilling injury, and maintain good postharvest quality.This study aims to explore the feasibility of combining gradient precooling with low-temperature storage for loquat preservation while providing theoretical basis and technical support for postharvest storage practices.

Key words loquat; gradient precooling; low-temperature storage; storage quality; chilling injury

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038167

引用格式:郑现容,鲜双,谢鸿林,等.梯度预冷复合低温贮藏对大五星枇杷采后品质的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(22):254-260.ZHENG Xianrong,XIAN Shuang,XIE Honglin, et al.Effect of gradient precooling combined with low-temperature storage on postharvest quality of Dawuxing loquats[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(22):254-260.

第一作者:硕士研究生(陈安均教授为通信作者,E-mail:chen-anjun@sicau.edu.cn)

基金项目:川渝地区优势果蔬冷链贮运关键技术研究与示范(2021YFQ0071);四川省水果产业创新团队(SCCYCXTD2023-04)

收稿日期:2023-12-08,改回日期:2023-12-30