猕猴桃是猕猴桃科(Actinidiaceae),猕猴桃属(Actinidia)浆果类植物,营养丰富、酸甜可口,深受消费者喜爱。2022年,中国猕猴桃产量为238万t,占全球52.4%。尽管如此,我国仍大量进口国外猕猴桃,猕猴桃的商品性和经济效益不高,其中一个重要原因就是早采严重影响果实的耐贮藏性、感官及营养品质。近年来,随着种植区域拓展和市场开拓,果实采摘期和上市期不断提前,早采现象日趋严重和普遍。尽管政府积极宣传早采早摘后果严重,并严厉打击早采行为,但早采现象屡禁不止,依然普遍存在。当前,早采行为已成为制约猕猴桃产业经济效益提高的主要因素之一。
按照成熟时间,猕猴桃可分为早熟、中熟和晚熟品种[1]。常见的早熟品种有翠香、红阳,中熟品种有亚特、金香,晚熟品种有海沃德、徐香、金艳、贵长等[2]。早采的猕猴桃果实的保护层发育不完善,在贮藏过程中易发生失水皱缩,抗病性和耐贮性均较差[3]。研究表明早采的‘Hort16A’猕猴桃的冷害发生率高达80%～100%,而延迟采收后果实的冷害率逐渐降低甚至无冷害现象的发生[4]。‘Hayward’猕猴桃于-0.5 ℃贮藏6个月期间,早采果实的硬度下降更快,且贮藏结束后其硬度显著低于其他采收期;此外,152花后天数(days after full bloom, DAFB)采收的‘Hayward’果实,其可溶性固形物含量(soluble solid content, SSC)与192 DAFB相比显著降低了13.1%,可滴定酸(titratable acidity, TA)含量显著降低了76.0%[5]。早采的‘金艳’猕猴桃虽然在低温贮藏时能保持较高的硬度,但常温货架果实硬度迅速下降,且果实干物质消耗迅速,果实失重加快,糖酸比、干物质含量较低[6]。CHOI等[7]将DAFB 160～170采收的‘Hayward’、‘Haegeum’、‘Hongyang’猕猴桃于0 ℃贮藏90 d,3个品种的SSC和TA含量在不同采收期之间没有统计学差异,但随着贮藏期的延长,SSC和TA含量分别呈现增加和减少的趋势。总体而言,目前早采对中早熟猕猴桃的贮藏特性及其理化品质的系统研究仍然相对缺乏。
本文选用陕西省主栽的中早熟猕猴桃‘翠香’为研究对象,根据猕猴桃成熟特性设置4组早采时间,将不同采收时间猕猴桃经常温和冷藏成熟后,综合分析早采对翠香猕猴桃外观品质、理化特性及贮藏特性的影响,从而补充早采对猕猴桃贮藏特性和理化品质的影响数据,同时为‘翠香’猕猴桃适时采收提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 样品处理
‘翠香’猕猴桃采摘于陕西省周至县规范化果园,分别于DAFB 88、95、102、109采收,即早采4周～1周(E4～E1)。以花后116 d采收的果实为正常采收对照(Control),其SSC为7.09 °Brix,干物质(dry matter,DM)含量为15.08%。猕猴桃采后立即运回实验室,室温散去田间热,去除有病虫害和有机械损伤的果实。将每个采收期的猕猴桃样品分为3 组,每组90个猕猴桃,每30个猕猴桃为一个生物重复:将刚采收的猕猴桃定义为采收时(at harvest,AH)组;于25 ℃,相对湿度(relative humidity, RH)(88%±2%)贮藏至硬度为(5±1) N,为常温成熟(room temperature maturation, RTM)组;于0～2 ℃,RH 95%贮藏至硬度至(15±3) N 后,于20 ℃,RH(85%±5%)的恒温恒湿培养箱贮藏至硬度为(5±1) N,为冷藏成熟(low temperature maturation, LTM)组。
将不同采收期猕猴桃处理后,测定AH组的横纵经、单果重等果型指标;测定RTM组的失重、腐烂率;测定LTM组出库时的失重率,后熟后的腐烂率、冷害率,冷害指数。此外,使用3组处理的整果测定DM、细胞膜透性等指标,之后将猕猴桃打浆,取部分果浆测定SSC等,其余果浆于-40 ℃保存,用于测定总糖、TA等理化指标。
1.2 试剂与仪器
甘露醇、NaOH、CuSO4、酒石酸钾钠、葡萄糖、盐酸等试剂均为分析纯,上海源叶生物科技有限公司。
PAL-1数字阿贝折射仪,日本爱拓公司;雷磁DDS-307A型电导率仪,上海仪电科学仪器股份有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 外观品质
取10个果实,用游标卡尺分别测量果实的横径和果实的纵径。果形指数为果实纵径与横径的比值。另外,随机挑选10个果实,利用电子天平分别称量,计算10个果实的单果重的平均值。
1.3.2 理化品质
1.3.2.1 SSC、DM
SSC使用PAL-1数字阿贝折射仪测量。DM含量采用烘干法[8]测定:在果实中端切取2 mm的薄片,65 ℃条件下于烘箱中烘干至恒重,测定切片烘干前后的质量,DM含量的计算如公式(1)所示:
(1)
式中:m1,烘干后质量;m2,烘干后质量,g。
1.3.2.2 TA和总糖含量测定
采用GB 12456—2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》酸碱指示剂滴定法测定样品的TA含量,并作适当修改。采用GB/T 15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法(含第1号修改单)》测定样品的总糖含量。
1.3.3 贮藏特性
1.3.3.1 失重率、腐烂率
失重率参考KAUR等[9]的方法测定,腐烂率参考胡苗[10]的方法,计算如公式(2)和公式(3)所示:
失重率
(2)
腐烂率
(3)
1.3.3.2 冷害率、冷害指数
冷害率和冷害指数参考SUO等[11]的方法。从各重复中随机取出30个果实于20 ℃下放置5 d,观察冷害发生情况。冷害程度分为5级:0级(无冷害发生);1级(冷害发生面积0%～25%);2级(冷害发生面积为25%～50%);3级(冷害发生面积50%～75%);4级(冷害面积75%～100%)。冷害率和冷害指数的计算如公式(4)和公式(5)所示:
冷害率
(4)
冷害指数
(5)
1.3.3.3 细胞膜透性
果实细胞膜透性以相对电导率来表示,其测定参考LI等[12]的方法。取9个猕猴桃,从果实中部距表皮1～2 mm处,利用打孔器取直径为9 mm,厚度为4 mm的果肉组织圆片。将圆片组织在去离子水中浸泡3 min,取出后吸干表面水分,并分成3份浸入40 mL 0.4 mol/L的甘露醇溶液中,通过电导率仪测定溶液的电导率,记为E0;于20 ℃室温条件下静置3 h,测定溶液的电导率,记为E1;将圆片组织浸泡液在100 ℃水浴中加热30 min,用甘露醇溶液补至40 mL后,再次测定溶液电导率,记为E2。相对电导率的计算如(6)所示:
相对电导率
(6)
1.3.4 数据分析
采用Microsoft Excel 2019对实验数据进行统计处理,SPSS 20进行显著性差异检验和多重比较,P<0.05代表差异显著,所有试验均为3个重复。使用OriginPro 2023软件进行图表绘制。
2 结果与分析
2.1 不同采收时间猕猴桃果实外观品质变化
果实大小和质量的变化是反映果实生长状况的指标之一。由图1可知,随着采收成熟度的增加,猕猴桃果实横、纵径逐渐增长,同时伴随着单果重的逐渐升高。E3和E4时期猕猴桃果实的横径与纵径均显著低于Control组(P<0.05),这说明早采4周和3周猕猴桃的外形还未停止生长,处于膨大期,这可能直接影响果实的感官及营养品质[13]。此外,Control组果实的单果重为91.71 g,与之相比E3和E4组果实的单果重分别显著降低了13.9%和14.6%。以‘翠香’猕猴桃平均每公顷产22 500公斤计,早采3周、4周每公顷损失的产量则高达3 135～3 277.5斤。
a-横纵径和果形指数;b-单果重
图1 不同采收时间猕猴桃大小和质量
Fig.1 Size and quality of kiwifruit harvested at different times
注:不同小写字母表示不同采收期之间样品存在显著差异(P<0.05)(下同)。
果形指数是猕猴桃纵径与横径的比值,其值越小,果实越圆润,其值越大,果实越细长。如图1-a所示,翠香猕猴桃果形指数均>1,果实为长圆形。E4时期果实果形指数较Control组显著增加0.096(P<0.05),这表明E4时期猕猴桃果实外形更加细长,不够圆润饱满。
2.2 不同采收时间对猕猴桃理化品质的影响
2.2.1 不同采收时间对猕猴桃SSC和DM含量的影响
不同采收时间猕猴桃的SSC和DM含量变化如图2所示。无论何种处理,早采猕猴桃的SSC均显著低于正常采收组(P<0.05),并且随着采收期的提前,果实的SSC呈现显著下降趋势。就DM含量而言,除RTM处理外其他处理中E4～E1组的含量与Control组相比也显著降低(P<0.05),但RTM-E4组DM含量也显著低于该组中的其他采收期(P<0.05)。AH-E4的SSC为和DM含量分别为4.73 °Brix和15.08%,其含量分别比AH-Contol降低了33.4%和28.2%,这说明早采的猕猴桃成熟度低,果实中积累的可溶性固形物和干物质含量较少。常温成熟后,早采猕猴桃的SSC仍显著低于Control。姚天娇[14]发现早采的‘华优’猕猴桃在20 ℃放置14 d后,其SSC也显著低于晚采果实。除Control组外,RTM处理各采收期猕猴桃的SSC和DM含量显著高于LTM组(P<0.05),这主要是因为猕猴桃在冷藏成熟过程中具有较高的呼吸速率[15],糖类等物质作为呼吸作用的重要底物被消耗。
a-SSC;b-DM
图2 不同采收时间猕猴桃的SSC和DM含量
Fig.2 SSC and DM content of kiwifruit harvested at different times
注:不同的大写字母表示同一采收期中不同处理样品之间的差异显著性,不同的小写字母表示同一处理中不同采收时间样品之间的差异显著性(P<0.05)(下同)。
2.2.2 不同采收时间对猕猴桃总糖、TA、糖酸比的影响
总糖和TA含量是评价猕猴桃成熟度、营养品质和风味品质的重要指标[16]。如图3所示,不同采收期TA和总糖含量受不同处理的影响较大。在AH组中,总糖和TA随着采收期的提前而呈现逐渐下降趋势,尤其是E4～E3时期的TA,E4时期的总糖均显著低于Control组(P<0.05)。在RTM组,从Control组到E4时期,猕猴桃中的总糖含量逐渐降低,而TA含量逐渐上升(P<0.05)。其中RTM-E4的猕猴桃总糖含量比Control组低33 g/kg,TA含量较Control组高0.3 g/kg,果实的风味品质严重下降。肖妍[3]将早采的‘徐香’猕猴桃于20 ℃贮藏20 d后,发现还原糖含量也显著低于其他采收期。与RTM处理不同,LTM组猕猴桃的TA和总糖含量总体上随采收时间的提前而显著降低,且所有采收期猕猴桃的TA含量均显著低于其他处理(P<0.05)。其中LTM-E4组TA含量仅为LTM-Control的70.3%,总糖含量仅为LTM-Control的26.9%。这可能是因为早采果实的高腐烂率和软化率引起呼吸强度的增加,导致了糖和酸的耗尽[17]。
a-TA;b-总糖;c-糖酸比
图3 不同采收时间猕猴桃的糖酸含量及糖酸比
Fig.3 Total sugar, TA content, and sugar-acid ratio of kiwifruit at different harvest times
图3-c为不同采收时间猕猴桃的糖酸比。随着采收期的提前,LTM和RTM组的糖酸比总体随着采收期的提前呈现逐渐下降趋势,这表明越早采收的猕猴桃无论是常温成熟还是冷藏成熟其糖酸比显著下降,造成糖酸比严重失调。值得注意的是,LTM-E1和LTM-Control果实的糖酸比分别显著高于RTM-E1和RTM-Control,这主要是因为LTM和RTM的总糖含量没有显著性差异,而LTM组的TA显著最低导致其糖酸比高于RTM处理。
2.3 不同采收时间对猕猴桃贮藏特性的影响
2.3.1 不同采收时间对猕猴桃失重率、腐烂率的影响
猕猴桃贮藏期间,果实发生一系列生理变化,表皮水分含量降低、失水变皱,质量下降[18]。总体而言,RTM和LTM处理后,E2-E4猕猴桃的失重率和腐烂率均高于正常采收期。由图4-a所示,RTM和LTM组中猕猴桃的采收时间越早,果实失重率越高。其中E4组果实失重率最高,RTM和LTM处理后失重率分别达到24.42%和3.72%,分别是Control组的5.5倍和2.6倍。这说明早采不利于果实贮藏过程中水分的保持,尤其是常温贮藏的果实,会严重降低果实的商品价值。同样的,猕猴桃腐烂率也随着采收时间的提前而显著提高,RTM和LTM处理果实的腐烂率分别由正常采收的0%和3.92%显著上升至早采4周的10.42%和22%(图4-b,P<0.05)。这说明早采果实更容易腐烂,不利于长期贮藏。因此,早采显著增加了猕猴桃失重率和腐烂率,前人在早采的‘海沃德’[19]、‘金艳’[6]、‘贵长’[20]猕猴桃也得到了失重率和腐烂率更高的结论。
a-失重率;b-腐烂率
图4 不同采收期猕猴桃的失重率、腐烂率
Fig.4 Weight loss and decay rate of kiwifruit at different harvesting periods
2.3.2 不同采收时间对猕猴桃冷害率、冷害指数和细胞膜透性的影响
冷害是果蔬在冰点以上的不适宜的低温条件下贮藏,发生的基于生理失调和细胞伤害的组织病变[21]。不同采收期猕猴桃的冷害发生情况如图5所示,早采的猕猴桃不同程度的产生了果肉褐变、木质化(图5-a),果肉水渍状(图5-b),果心褐变等冷害症状(图5-c)。其中E4、E3、E2组猕猴桃均发生了较为严重的冷害,外果肉和果皮之间形成一层较厚木质化壳层,果肉水渍化、果心木质化程度高。E1组果实冷害面积较小。症状较轻。Control组果实果皮较薄且去皮后表面光滑,未见冷害症状。前人研究也表明,‘徐香’猕猴桃采收时间越早,冷藏后果实表皮褐变、果实木质化、水渍化症状越严重[21]。此外,本研究中,翠香猕猴桃经冷藏后,果肉组织的水渍化、木质化比果心更严重。有研究表明,‘徐香’猕猴桃在冷藏期间,果肉组织的冷害程度显著也高于果心[22],这与本研究相似。
a-果肉褐变、木质化;b-果肉水渍状;c-果心褐变
图5 不同采收期猕猴桃冷害图片
Fig.5 Chilling injury images of kiwifruit harvested at different stages
由图6-a可知,Control组猕猴桃在冷藏过程中几乎没有冷害发生,冷害率和冷害指数均为0,而早采猕猴桃的冷害率和冷害指数均随采收期的提前而显著上升(P<0.05),这在图5的图片中也可以明显看出。E4组的冷害率和冷害指数分别高达52%和0.39,这可能是因为早采的猕猴桃成熟度低,其抗氧化能力和能量代谢相关酶活性较低、ATP水平和能量负荷减少,因此表现出强烈的低温敏感性[23]。前人在SSC为5.2%采收的‘海沃德’猕猴桃[24]、SSC为4.5%～5.5%采收的‘红阳’猕猴桃[23]上也得到了相似的结论。
a-冷害率、冷害指数;b-细胞膜透性
图6 不同采收时间猕猴桃的冷害率、冷害指数、细胞膜透性
Fig.6 Chilling injury rate, chilling injury index, and cell membrane permeability of kiwifruit harvested at different times
细胞膜透性是反映果实细胞完整性的重要指标[25]。由图6-b可知,AH组猕猴桃的细胞膜透性随采收时间的延长而逐渐升高,这可能是因为随着果实成熟,细胞壁中的纤维素、半纤维素和果胶等成分会发生降解,导致细胞膜破裂或变薄[12]。LTM组早采果实的细胞膜透性均显著高于对照组,LTM-E4组果实的细胞膜透性高达65.39%,这可能是因为E4组猕猴桃冷害率和冷害指数均最高,引起的果肉组织扭曲变形、胞液外渗,从而导致细胞膜透性增加[22]。相似的,RTM处理的早采果实细胞膜透性也显著高于Control,具体原因仍待进一步探究。
3 结论
本文以‘翠香’猕猴桃为研究对象,探究不同早采时间对猕猴桃的外观品质、理化品质和贮藏特性的影响。外观品质上,E4和E3时期的早采猕猴桃外形还未停止生长,处于膨大期,果形指数较高,单果重较低,早采会造成严重的亩产损失。从理化品质来看,早采的猕猴桃成熟度低,果实中积累的可溶性固形物和干物质含量较少,无论是常温成熟还是冷藏成熟,其SSC和DM含量整体仍较低,并且RTM组中各采收期果实的SSC和DM含量显著高于LTM组;随着采收期的提前,LTM和RTM组的糖酸比总体随着采收期的提前呈现逐渐下降趋势,糖酸比严重失调。就贮藏特性而言,RTM和LTM处理后,E2～E4组猕猴桃的失重率和腐烂率均显著高于Control组。而LTM处理的早采猕猴桃还不同程度的产生了果肉木质化、水渍状,果心褐变等冷害症状,其中E4时期的冷害率、冷害指数分别高达52%和0.39,细胞膜透性高达65.39%。总之,早采对猕猴桃的负面影响主要体现产量损失,高腐烂率、冷害率,糖酸比失调等诸多方面。因此,建议‘翠香’猕猴桃于花后120 d左右的正常采收期采摘,同时也要科学的监测猕猴桃的可溶性固形物和干物质含量,综合考虑当年的气候条件等因素。本研究为猕猴桃适期采收提供必要的科学依据,同时以科学数据明确早采行为对猕猴桃外观品质、理化特性和贮藏特性的负面影响,从而有助于根除猕猴桃早采的不良风气,提高我国猕猴桃果实质量和市场形象,促进猕猴桃产业健康持续发展。
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