番茄(Lycopersicon esculentum L.)是世界上种植最广泛和最重要的新鲜农产品之一,也是许多人饮食的重要组成部分[1]。然而,当下很多人表示番茄越来越不好吃,没有番茄味[2]。过早采收是造成番茄果实品质不佳的重要原因之一,为满足长距离运输和销售的需求,大部分番茄在绿熟期或变色期就被收获[3]。番茄果实自然生长至完熟期之后进行采收,可以获得更好的品质,但此成熟阶段的番茄不耐贮运,在运输过程中易受到振动胁迫引发的一系列生理损伤和生理代谢的改变。因此,研究适合高成熟度番茄运输的包装及处理方式显得尤为重要。
我国地域广阔,农产品采后供应链长且复杂,一般以公路运输为主[4]。在运输过程中,由于振动、挤压和碰撞造成的机械损伤是引起农产品损耗的主要原因[5]。据报道,我国新鲜农产品的运输损耗高达25%～45%,远高于发达国家的损耗[6]。我国快递物流行业和交通基础建设的快速发展使农产品直接受到的机械损伤大大减小,但振动胁迫导致农产品发生品质劣变问题仍然是农产品行业的一个主要问题。TAO等[7]以香菇为试材,探究泡沫缓冲材料对其的减振保护性能,结果表明振动会加快香菇的褐变,而泡沫缓冲材料可以更好地维持香菇的品质。XU等[8]探究了外源茉莉酸甲酯处理对振动后的西兰花品质和叶绿素代谢的影响,结果表明茉莉酸甲酯处理可以减轻振动损伤对西兰花的不利影响,延缓黄化并保持外观品质。因此,需要探究合适的包装和处理技术来减轻农产品的振动损伤,从而更好地维持其品质。
目前,在我国的快递物流系统中,农产品外包装以瓦楞纸箱和泡沫箱为主。对于一些不耐贮运的农产品,包装箱内部会使用减振材料,包括纸袋、塑料网套、葫芦膜、充气袋、珍珠棉等,同时也会根据农产品的外形特性设计出相应的减振衬垫,以减少农产品在运输过程中的相互摩擦、挤压和碰撞[9-11]。在实际运输过程中,农产品会受到振动力和其他机械力的综合影响,国内外研究普遍认为振动是造成农产品损耗的主要原因[12-15]。然而,在进行模拟振动试验时,不仅需要根据关键变量作为参数(如振动频率、振动加速度、振动时间等),还需要确保对农产品单独施加振动力,避免其他机械力的影响[5,13,16]。先前的研究表明,采用独立单元的减振衬垫能将振动力和其他机械力分开,从而更加准确地研究振动对农产品的影响[13]。基于此,为本试验定制了一批适用于番茄果实的独立单元减振内衬(珍珠棉材料)。
1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene, 1-MCP)是一种竞争性乙烯受体抑制剂,可以延缓果实的成熟和软化,并提高果实的抗性[17]。1-MCP产品主要以粉末为销售单元,一般是通过熏蒸的方式来处理农产品。这种方法适用于冷库贮藏,因为1-MCP所需剂量极低,且需要一个封闭的大空间进行长达数小时至1 d的熏蒸处理。1-MCP粉末产品存在局限性,不能很好地运用于少量农产品贮藏保鲜及运输流通过程。随着活性包装技术的研发,将1-MCP粉末复合到贴纸中,是一种具有应用前景的做法。该方法利用包装箱内的水分使1-MCP缓慢释放,既能实现微环境中1-MCP的长久供应,又能减轻因1-MCP剂量过度而导致的后熟障碍[18]。目前,已经有一些关于1-MCP缓释贴纸处理对果蔬贮藏效果的研究报道[19-22],但很少有关于运输流通的报道。因此,本文以完熟期番茄为试材,遵循电商包装的方式,使用独立单元的珍珠棉减振内衬,以纸箱和泡沫箱为外包装,1-MCP缓释贴纸为处理,并进行模拟振动运输,探究模拟运输期间1-MCP缓释贴纸对完熟期番茄果实的品质的影响,为我国高成熟度番茄的快递运输包装及处理方式提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
‘强丰’番茄于2021年8月30日在北京市大兴区的一个农场收获,采摘无病虫害、机械伤,大小和颜色相同,成熟度一致的番茄果实[质量约为160～180 g,硬度约为34～36 N,总可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量约为5.0%～5.5%]。收获后,在2 h内用装有良好悬挂系统的小型货车送往实验室。在运输过程中,车辆基本保持匀速,减少颠簸对番茄果实的影响,运输时间约为1 h。到达实验室后,再次进行挑选,去除运输过程造成损坏的番茄果实。
纸箱、泡沫箱、珍珠棉内衬和拉伸垫片均购买于苏州翊昌包装有限公司。纸箱外径为400 mm×295 mm×110 mm,内径为385 mm×280 mm×100 mm。泡沫箱外径为415 mm×315 mm×120 mm,内径为375 mm×275 mm×70 mm。珍珠棉内衬规格为380 mm×280 mm×40 mm,共包含15个单元格,以3×5的配置排列,每个单元格的规格为66 mm×73 mm。拉伸垫片规格为300 mm×280 mm×10 mm,可以拉伸至适合的长度。1-MCP缓释贴纸委托禾金正生物科技(北京)股份有限公司制作,贴纸单重为0.3 mg,1-MCP粉末含量为3.3%(质量分数)。
盐酸、甲醇,天津市光复科技发展有限公司;磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化氢,西陇化工股份有限公司;氢氧化钠、亚油酸钠,国药集团化学试剂有限公司;所有试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
GY-3型硬度计,浙江托普仪器有限公司;GXH-3051型便携式气体分析仪,北京均方理化科技研究所;Agilent 7820A气相色谱仪,美国安捷伦科技有限公司;TGL-20M高速台式冷冻离心机,湖南湘仪离心机仪器有限公司;CR400色差计,日本Konica Minolta公司;PAL-3 手持式糖度计,日本ATAGO公司;UV-1800紫外分光光度计,日本岛津公司;HVA60/LS437A电动振动试验系统,北京航天希尔测试技术有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 样品包装方式
将挑选好的番茄果实随机分成6组,3组进行纸箱包装,另外3组进行泡沫箱包装。纸箱包装:在纸箱底部铺上一层拉伸垫片,然后放入2层珍珠棉内衬,再将15个番茄果实轻轻放入单元格中(底端朝上),顶部剩余的空间使用拉伸垫片填充满。泡沫箱包装:泡沫箱内部放置2层珍珠棉内衬,番茄果实摆放方式相同。共分为2种包装的3种处理方式:a)无振动组:不做任何处理。b)振动组:进行2 h模拟振动。c)振动+1-MCP组:在每个果实底端贴上1张1-MCP缓释贴纸,并进行2 h模拟振动。本试验的工作流程如图1所示。
图1 工作流程
Fig.1 Work flow
1.3.2 模拟振动
本研究采用HVA60/LS437A电动振动试验系统来加速模拟道路运输。该振动测试系统由振动台、VT-9008振动控制仪和2个11100传感器组成。将样品包装箱放在900 mm×900 mm的振动台上,并利用2条弹性绳固定包装箱。在振动台两侧各有一个传感器用于测量实验过程中的响应加速度信号。
固定频率振动参数是根据XU等[8]所报道设置,振动频率为4 Hz,振动加速度为0.5 g,振动方向为垂直(Z轴),振动时间为2 h。选择以上参数是基于先前的研究发现低频范围,特别是2.5～4 Hz对农产品造成的损害最大,并且主要是垂直振动产生的伤害更大[5,16]。目前,中国的冷链物流在快速发展,但还不足以应对广阔的农产品供应链。因此,在本研究中,整个模拟运输环节均模拟夏季高温环境,模拟运输间的环境温度保持在(30±5) ℃,相对湿度60%～70%。
每个处理组分别有7箱,共计42箱番茄果实。以振动前为第0天开始计时,每隔1 d进行开箱取样,选取0、1、2、3 d这4个时间点检查番茄果实的采后品质变化并进行指标测定。一部分样品用于测定,另一部分样品用液氮速冻,放置于-40 ℃保存以供后续分析。除损伤指数外每项指标重复测定3次,所测数据取平均值。
1.3.3 硬度和损伤指数的测定
每组取5个番茄果实,使用GY-3型硬度计分别在每个番茄果实赤道表面进行测定,每个番茄重复测定赤道面上等距的4个区域。
参考LIN等[13]的方法并进行了一些修改。在第3天时测定了果实的损伤指数,根据番茄果实的瘀伤面积分为4个等级(0级代表无瘀伤,1级代表瘀伤面积占比<10%,2级代表瘀伤面积为10%～30%,3级代表瘀伤面积>30%)。各组的损伤指数按公式(1)进行计算:
损伤指数
(1)
1.3.4 呼吸强度和乙烯生成速率的测定
呼吸强度的测定参考时文林等[23]的方法,采用GXH-3051型便携式气体分析仪进行测定。呼吸强度以单位时间内每千克番茄果实在室温中释放的CO2的质量表示,单位为mg/(kg·h)。
乙烯生成速率的测定参考XU等[24]的方法,使用气相色谱法测定。基于峰面积与乙烯浓度之间的线性关系计算乙烯含量。乙烯生成速率以单位时间内每千克番茄果实在室温中释放的C2H4的含量表示,单位为μL/(kg·h)。
1.3.5 固酸比(solid acid ratio, SAR)和色泽的测定
SAR的测定参考ZHU等[25]的方法,使用PAL-3手持式糖度计测定番茄的TSS含量,采用酸碱中和滴定法测定可滴定酸含量,用TSS含量与可滴定酸含量之比计算得出SAR。
每组取5个番茄果实,使用CR400色差计分别在每个番茄果实赤道表面进行测定,每个番茄重复测定赤道面上等距的4个区域,记录L*(亮度)、a*(红绿值)和b*(黄蓝值)。
1.3.6 抗坏血酸(ascorbic alid,AsA)和丙二醛(malondialdehyde, MDA)的测定
AsA含量测定参考XU等[24]的方法,在760 nm处读取吸光度,单位为mg/100 g。
MDA含量测定参考曹建康等[26]的方法,结果以μmol/kg表示。
1.3.7 酶活力的测定
脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)、过氧化物酶(peroxidase, POD)及过氧化氢酶(catalase, CAT)活力的测定根据曹建康等[26]的方法,分别在234、470、240 nm处测定其吸光度,并绘制动力学曲线。酶活力单位均以U/g表示,代表在对应波长处每克鲜重质量的果实样品每分钟吸光度变化1为1个单位。
1.4 数据处理与分析
除方法中特殊说明,各项指标每组重复测定3次,取平均值。所得数据采用Microsoft Excel 2016软件进行统计处理,采用SPSS 24.0软件对数据进行显著性分析(Duncan检验,P<0.05)和主成分分析,并采用Origin pro 2021软件绘图。
2 结果与分析
2.1 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实外观表型的影响
图2展示了模拟运输1 d和3 d的番茄果实外观表型。如图所示,在模拟运输1 d时,各组番茄果实表型差距不明显,番茄果柄处均未出现瘀伤。模拟运输至3 d,纸箱包装盒泡沫箱包装的振动组番茄果实均在果柄处出现瘀伤(图中蓝色圈标记),且纸箱包装组的瘀伤面积更大。无论何种包装,1-MCP处理减少了果实瘀伤的产生。此外,泡沫箱包装的番茄果实颜色更深红,而纸箱包装的番茄果实颜色更鲜艳。
图2 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实外观表型的影响
Fig.2 Effect of 1-MCP slow-release stickers on morphological appearance of tomato fruit during simulated transport
2.2 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实硬度和损伤指数的影响
硬度是衡量果实成熟度和贮藏性的重要指标,振动胁迫会提高细胞壁降解酶活性,加速果胶溶解,破坏细胞壁结构稳定性,造成果实软化[4]。如图3-A、图3-B所示,随着模拟运输时间的延长,所有番茄果实的硬度呈下降趋势,无振动组番茄果实硬度下降较缓慢,而振动组果实硬度下降最快,其硬度在贮藏期间显著低于无振动组(P<0.05)。在模拟运输3 d时,纸箱包装的振动组番茄果实硬度最低,仅为26.33 N,相同包装的不振动组番茄果实硬度则为31.20 N。1-MCP处理可以有效抑制番茄果实硬度的下降,在整个模拟运输期间,其硬度显著高于振动组果实(P<0.05)。课题组先前的研究发现,1-MCP处理可以延缓软枣猕猴桃果实软化,主要是通过降低细胞壁修饰酶活性,维持细胞壁超微结构的完整性[27]。1-MCP处理延缓番茄果实软化可能也存在相同的机制。以上结果说明,振动胁迫会加速番茄果实软化,降低其贮藏性;1-MCP缓释贴纸能保持番茄果实的硬度,延长其贮藏时间。值得注意的是,泡沫箱包装的番茄在受到振动胁迫后,各处理组的软化速率要低于纸箱包装,这与泡沫箱的优良减振效果、微环境密闭效果是密切相关的。然而,对于无振动的番茄果实,泡沫箱包装则加快了其软化,在3 d时硬度低于纸箱包装的番茄果实。
A-纸箱包装果实硬度;B-泡沫箱包装果实硬度;C-纸箱包装损伤指数;D-泡沫箱包装损伤指数
图3 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实硬度和损伤指数的影响
Fig.3 Effect of 1-MCP slow-release stickers on tomato fruit firmness and damage index during simulated transport
注:不同小写字母表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)(下同)。
损伤指数可以反映果实在振动以及后续贮藏过程中所受振动损伤的大小。番茄果实采后生理代谢旺盛,在运输过程中受振动应力所引起的振动胁迫,容易产生瘀伤并进一步加剧番茄果实品质劣变[28-29]。对于纸箱包装(图3-C),在模拟运输1 d时,番茄果实开始产生瘀伤(番茄赤道部位)。随着时间的延长,各振动组番茄果实的损伤指数越来越高。在3 d时,振动组的损伤指数已经高达20%,1-MCP处理明显抑制了损伤指数的上升,其损伤指数仅为8%。泡沫箱包装(图3-D)由于具有更好的减振效果,番茄果实在2 d才表现出瘀伤,并且各处理组的损伤指数均低于纸箱包装。特别是泡沫箱包装的1-MCP处理组,在3 d才产生瘀伤,损伤指数仅为3%。王云香等[30]研究表明1-MCP可以减轻青圆椒果实所受的机械损伤,有效延缓其衰老进程。本试验结果也验证了1-MCP处理可以减轻果实的损伤指数,延长其货架期。
2.3 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实呼吸强度和乙烯生成速率的影响
呼吸强度是衡量果实生理代谢水平的重要指标之一,振动胁迫会引起果实应激反应,增强其呼吸强度[31]。如图4-A、图4-B所示,随着模拟运输时间延长,各组番茄果实的呼吸强度呈现出持续上升趋势。受振动胁迫影响,各组果实在1 d时呼吸强度显著提高。特别是纸箱包装的果实,由于振动损伤较为严重,加剧了果实伤呼吸的产生,至3 d时,振动组的呼吸强度是无振动组的1.53倍。1-MCP处理能抑制番茄果实的呼吸代谢,其呼吸强度显著低于振动组(P<0.05)。此外,对于无振动的番茄果实的呼吸强度,在2 d后,泡沫箱包装要高于纸箱包装。在3 d时,泡沫箱包装的无振动组果实呼吸强度为43.67 mg/(kg·h),而纸箱包装的呼吸强度比其低12%。上述实验结果表明,振动胁迫会对番茄果实造成机械伤害,引起番茄果实的伤呼吸,加快品质劣变,使用1-MCP缓释贴纸可以抑制果实呼吸代谢的水平,维持其采后品质。
A-纸箱包装呼吸强度;B-泡沫箱包装呼吸强度;C-纸箱包装乙烯生成速率;D-泡沫箱包装乙烯生成速率
图4 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实呼吸强度和乙烯生成速率的影响
Fig.4 Effect of 1-MCP slow-release stickers on tomato fruit respiration intensity and ethylene production rate during simulated transport
乙烯是重要的植物激素,可以促进果实成熟,特别是对呼吸跃变型果实[17]。由图4-C、图4-D可知,各组番茄果实的乙烯生成速率基本随贮藏时间的延长而增加。各组果实的乙烯生成速率整体变化趋势与其呼吸强度相似,且纸箱包装的乙烯生成速率高于泡沫箱包装,进一步表明振动胁迫造成果实瘀伤,诱导果实伤呼吸和伤乙烯。由于1-MCP特殊作用机制,对抑制果实乙烯生成速率具有很好的效果,对于3 d的泡沫箱包装,1-MCP处理果实的乙烯生成速率分别为无振动组和振动组的95%和75%。对于无振动组,泡沫箱包装的番茄果实具有更高的乙烯生成速率,这也解释了为什么果实硬度低于纸箱包装。综上所述,振动胁迫会加快番茄果实品质劣变,并使番茄果实产生瘀伤,加快果实的呼吸和乙烯代谢。潜在的原因包括:机械损伤增强了乙烯的产生,然后诱导呼吸;番茄果实的自我修复增加了呼吸作用[32]。使用1-MCP处理可以有效抑制果实的呼吸强度和乙烯生成速率,达到更好的保鲜效果。
2.4 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实SAR和色泽的影响
SAR是影响水果风味品质和消费者接受度的重要因素,大多数消费者认为较高的甜度和中等的酸度是好风味的主要特征[33]。如表1所示,SAR总体呈现上升趋势,其中未经振动处理的果实上升速率较为缓慢,显著低于振动处理的各组果实(P<0.05)。无论何种外包装,振动组果实的SAR更高,振动处理的各组果实间的SAR没有显著差异(P>0.05),表明影响果实SAR的主要因素是振动胁迫。经过振动胁迫的蓝莓[34]、猕猴桃[35]等果实的TSS含量上升,可滴定酸含量下降,本试验所用的番茄果实也得到了相似的结果。
表1 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实SAR和色泽的影响
Table 1 Effect of 1-MCP slow-release stickers on tomato fruit SAR and color during simulated transport
指标包装处理组模拟运输时间/d0123SAR纸箱 无振动14.50±0.31b15.03±0.27b15.75±0.16b振动14.82±0.2716.13±0.23a16.49±0.32a17.32±0.40a振动+1-MCP15.86±0.34a16.10±0.23a16.90±0.08a泡沫箱无振动14.41±0.31b15.34±0.16b15.92±0.19b振动14.82±0.2715.61±0.31a16.08±0.11a16.80±0.22a振动+1-MCP15.11±0.31a15.61±0.24b16.32±0.37abL∗纸箱 无振动44.47±0.46a43.75±0.32a43.06±0.56a振动44.76±0.1741.54±0.29c41.04±0.58b40.64±0.36c振动+1-MCP43.14±0.39b41.87±0.72b41.84±0.29b泡沫箱无振动43.07±0.41b 42.54±0.27ab41.82±0.67a振动44.76±0.1742.00±0.24c41.90±0.27b40.09±0.16b振动+1-MCP44.30±0.40a43.40±0.84a41.63±0.20aa∗纸箱 无振动20.36±0.47a 20.64±0.28ab21.16±0.19b振动19.79±0.2520.67±0.25a21.52±0.53a22.10±0.46a振动+1-MCP20.06±0.37a20.47±0.17b20.44±0.26c泡沫箱无振动20.07±0.41a20.93±0.49a21.42±0.23a振动19.79±0.2520.32±0.11a21.23±0.17a21.98±0.35a振动+1-MCP19.90±0.23a20.01±0.54b20.51±0.51bb∗纸箱 无振动15.75±0.22a14.29±0.23b14.88±0.26a振动15.22±0.1214.52±0.33b15.04±0.38a14.67±0.23ab振动+1-MCP15.01±0.75ab14.49±0.18b14.47±0.14b泡沫箱无振动 15.06±0.18ab14.77±0.24b14.54±0.38a振动15.22±0.1214.61±0.13b14.56±0.08b13.88±0.10a振动+1-MCP15.54±0.43a15.46±0.45a14.96±0.34a
注:不同小写字母表示同一取样点不同处理组差异显著(P<0.05)。
色泽是果实重要的感官品质,可直观反映果实的新鲜度和商品价值[1]。随着模拟运输时间延长,各组番茄果实的L*值持续下降,其中振动组下降最快,尤其是纸箱包装的,其L*值显著低于其他处理组(P<0.05),说明振动胁迫会加快番茄果实的颜色变化,降低果实亮度。泡沫箱包装的1-MCP处理组在2 d前具有较高的L*值,可能是因为泡沫箱包装的优良密闭性导致微环境内1-MCP气体的有效浓度较高,从而延缓了果实的亮度下降。a*值的变化趋势与L*值相反,总的来说,各组番茄果实的a*值呈现出增加的趋势。在模拟运输1 d时,各组果实的a*值无差异显著性(P>0.05),但到3 d时,各组之间差异显著(P<0.05),这可能与番茄果实此时的损伤指数较高有关。据报道,果实瘀伤会引起果肉褐变和色素沉积[36]。b*值呈现出波动趋势,各组果实的值起伏变化没有明显规律,可能受多种因素互相影响。总的来说,L*、a*和b*值变化趋势基本与果实外观表型所对应。上述实验结果表明,振动会对加快番茄果实颜色变化,导致其亮度下降,红色指数上升,果实愈发成熟和衰老。1-MCP缓释贴纸能在模拟运输期间持续释放1-MCP,抑制果实生理代谢,延缓果实成熟和衰老,因此对番茄果实的颜色变化有较好的保持效果。
2.5 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实AsA和MDA含量的影响
AsA是番茄果实中重要的营养成分,同时也是参与果实抗氧化防御系统的重要抗氧化物[37]。如图5-A、图5-B所示,未经振动的番茄果实的AsA含量呈持续下降趋势,而经过振动处理的各组番茄果实则表现为短暂升高后快速下降。其中纸箱包装振动组果实的AsA含量最高,在1 d时高达8.75 mg/100 g,在此之后迅速下降,在3 d时已经低至6.60 mg/100 g。1-MCP处理在整个模拟运输期间保持了较高的AsA含量。模拟运输至3 d,纸箱包装和泡沫箱包装的1-MCP处理组分别比相同包装振动组的的AsA含量高14%和9%。1-MCP处理可调节AsA代谢途径中相关基因的转录水平,提高AsA生物合成基因的上调以及降解基因的下调,从而延缓果实衰老[37]。振动胁迫作为一种非生物胁迫,会引起果实的氧化应激,并诱导果实的抗氧化代谢调节。在本试验中,发现振动胁迫会短暂提高番茄果实的AsA,而多数模拟运输的相关研究并未报道这一现象[6,10,35],据分析可能是因为本试验的取样点及周期较短,从而观察到这一现象。
A-纸箱包装AsA含量;B-泡沫箱包装AsA含量;C-纸箱包装MDA含量;D-泡沫箱包装MDA含量
图5 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实AsA含量和MDA含量的影响
Fig.5 Effect of 1-MCP slow-release stickers on tomato fruit AsA content and MDA content during simulated transport
振动胁迫会造成番茄果实细胞受损,MDA是细胞脂质过氧化的副产物,可反映果实氧化应激程度和膜结构完整性[38]。如图5-C、图5-D所示,随着模拟运输时间延长,各组番茄果实的MDA含量呈增加趋势,振动处理加快了MDA含量的积累。相比之下,纸箱包装的番茄果实由于受到更大的振动损伤,MDA含量高于泡沫箱包装的处理组。1-MCP处理可以延缓MDA含量的积累速率,在所有时间点的MDA含量均低于振动组(P<0.05)。
2.6 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实生理代谢酶活力的影响
LOX与果实细胞脂质的成熟衰老过程和抗逆胁迫息息相关[26]。如图6-A、图6-B所示,LOX活力的变化趋势与MDA含量的变化相似。无论何种包装,振动组在整个模拟运输期间均表现出更高的LOX活力,显著高于其他组(P<0.05)。在3 d时,纸箱和泡沫箱包装的振动组果实的LOX活力分别是0 d时的1.68倍和1.53倍。1-MCP处理可以显著抑制LOX活力的增加(P>0.05),从而减轻果实的氧化损伤。上述结果表明,振动胁迫会加快果实细胞损伤,引起果实膜脂过氧化损伤,纸箱包装的减振效果不如泡沫箱包装,因此纸箱包装果实的MDA含量和LOX活力高于泡沫箱包装的果实。
A-纸箱包装LOX活力;B-泡沫箱包装LOX活力;C-纸箱包装POD活力;D-泡沫箱包装POD活力;E-纸箱包装CAT活力;F-泡沫箱包装CAT活力
图6 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实LOX、POD和CAT活力的影响
Fig.6 Effect of 1-MCP slow-release stickers on tomato fruit LOX, POD, and CAT activity during simulated transport
POD和CAT是重要的氧化还原酶,参与果实的抗氧化代谢,可以去除超氧阴离子自由基和过氧化氢,从而减少对膜的损伤[39]。如图6-C、图6-D所示,各组番茄果实的POD活力不断增加。1-MCP处理的POD活力增长幅度最大,显著高于其他处理组(P<0.05)。在整个模拟运输期间,无振动组果实的POD活力始终处于较低水平,在3 d时,纸箱和泡沫箱包装组分别为1.94、2.06 U/g,而1-MCP处理果实分别为4.03、4.87 U/g。CAT活力变化趋势也大抵如此(图6-E、图6-F),振动处理提高果实的CAT活力,且1-MCP处理组显著高于其他处理组(P<0.05)。模拟运输至3 d,纸箱包装的1-MCP处理组的CAT活力分别是其他处理组的1.91倍和1.41倍,而泡沫箱包装分别为对应处理组的1.93倍和1.12倍。振动胁迫会加快果实成熟与衰老,导致活性氧代谢失调,不断产生超氧阴离子自由基、过氧化氢等,并在一定时间内诱导POD、CAT等抗氧化酶活力的提高,这与许时星等[34]、XU等[39]、XIA等[40]的研究结果一致。
2.7 1-MCP缓释贴纸对模拟运输期间番茄果实相关指标的主成分分析
主成分分析通过降维将多项指标转化为少数综合性指标,这些综合性指标能够保留原有指标的大部分信息,且彼此间不相关,该方法比单一评价更快捷、准确,同时可避免性状间的相关性对评价结果的影响[41]。如图7所示,对不同处理的2种外包装番茄果实的各项指标进行主成分分析,分为3个独立分析模块:无振动(图7-A)、振动(图7-B)和振动+1-MCP(图7-C)。各模块均以前2个主成分(PC1和PC2)进行分析,累计贡献度分别为88.9%、93.4%和90.8%,均大于80%,表明前2个主成分能代表样品的主要信息特征。图中蓝色箭头代表各项指标的载荷分布,如图所示,各模块中硬度、AsA、L*和b*等指标的载荷均位于PC1轴的负半轴(集中于第二和第三象限),损伤指数、呼吸强度、乙烯生成速率、SAR、a*、MDA、LOX、POD和CAT等指标的载荷均位于PC1轴的正半轴(集中于第一和第四象限)。图中圆圈代表各时间节点番茄果实的得分数据落点,在各模块中,随着模拟运输时间的延长,得分均向PC1轴正方向偏移。得分越偏离0 d,表明该时间节点的番茄果实品质劣变越严重。对于进行模拟振动处理的番茄果实(图7-B、图7-C),在相同的时间节点,泡沫箱包装的得分更接近0 d,表明模拟振动后,泡沫箱包装的番茄品质优于纸箱包装。值得注意的是,对于无振动的番茄果实(图7-A),反而是纸箱包装的得分更接近0 d,表明不受振动胁迫时,纸箱包装更能维持番茄果实品质。
A-无振动处理的纸箱和泡沫箱包装;B-振动处理的纸箱和泡沫箱包装;C-振动+1-MCP处理的纸箱和泡沫箱包装
图7 模拟运输期间不同包装及处理的番茄果实采后品质主成分分析双标图
Fig.7 Biplot of the postharvest quality of tomato fruit in different packages and treatments during simulated transport with principal component analysis
3 结论
综上所述,完熟期番茄果实不耐贮运,在模拟运输期间受振动胁迫影响,容易产生机械损伤,造成果实品质劣变。采取合适的外包装及处理技术,可以有效维持完熟期番茄果实的采后品质,延长其货架期。本试验主要研究结果总结如下:a)1-MCP缓释贴纸能有效延缓模拟运输期间完熟期番茄果实的品质劣变,与其降低番茄果实的生理代谢强度和提高其抗氧化酶相关;b)在模拟振动运输中,由于具有较好的减振性能,泡沫箱包装更能维持完熟期番茄果实品质;c)在无损贮藏中,纸箱包装具有更好的透气性,能延缓果实成熟衰老进程,更好地维持完熟期番茄果实的贮藏品质。在实际应用中,应针对具体的贮运流通环节来选择合适的外包装及处理技术,以减轻高成熟度番茄流通过程中损耗过大的问题。
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