西梅又叫欧洲李[1](Prunus domestica L.),原产于西亚和欧洲[1],是蔷薇科李属落叶小乔木的果实[2],其营养价值高[3],被称为第三代功能性水果[4]。西梅作为新疆特色林果之一,种植面积超过5万hm2,产量超过45万t,品质优良,深受消费者的喜爱,在改善生态环境、增加农民收入方面发挥重要作用。西梅为典型的呼吸跃变型果实[5],采后果实易受外界环境和生理代谢影响[6],失水皱缩进而腐烂并受到病原菌侵染,影响西梅品质及农户的经济效益。
作为一种呼吸跃变型果实,西梅在采后贮藏运输及冷藏保鲜过程中极易被病原菌污染,灰霉病是导致西梅腐烂的主要病原菌之一[7]。SO2作为一种采后保鲜熏蒸剂,其具有高渗透性和扩散性,能够有效抑制灰霉病的发生[8]。长期以来,SO2是最常见和最有效的商业保存葡萄的方法[9],也有相关文献报道SO2在蓝莓[10]、樱桃[11]、石榴[12]上起到一定的保鲜效果,但对西梅保鲜效果的研究鲜见报道。1-MCP是一种乙烯抑制剂[13],其与细胞膜上的乙烯受体结合,抑制其生理作用[14],在水蜜桃[15]、苹果[16]、南果梨[17]等水果上均有应用。李梓童[18]采用1-MCP结合SO2处理阳光玫瑰,发现5 μL/L1-MCP+1.2 g/kg SO2能够有效保持阳光玫瑰葡萄的果实质地,维持果实挥发性风味物质。周嘉佳[19]采用1-MCP缓释包装纸结合SO2对杏和香梨进行处理,发现能够有效地缓解小白杏和香梨呼吸强度和可溶性固形物(soluble solids content,SSC)的变化,抑制二者可滴定酸(titratable acidity,TA)含量和质量的下降,并有效保留库尔勒香梨香气成分。但值得重视的是,SO2熏蒸的使用量不合理会对果实表皮产生漂白作用并导致SO2残留量超标[20]。
本实验以“法兰西”西梅为试验材料,采用1-MCP结合SO2间隔熏蒸对采后西梅品质及相关酶活性指标进行测定,以期延长西梅贮藏保鲜期并最大程度地减少SO2熏蒸对西梅品质的影响,为后续1-MCP结合SO2熏蒸复合保鲜技术在西梅保鲜上的应用提供理论和指导。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
西梅品种“法兰西”于2024年8月19日采自喀什伽师县商品西梅果园,果实硬度为8.1 N,可溶性固形物含量为23%,选择大小、成熟度基本一致,无病害、无机械损伤果实装入内衬无纺布袋的塑料箱(4 kg),经冷链运输至新疆农业大学食品科学与药学学院保鲜库,并在(5±1) ℃预冷24 h后进行实验处理。
NaHCO3、NaOH,广东普惠化工科技有限公司;草酸、邻苯二甲酸氢钾,国药集团化学试剂有限公司;酚酞,天津市天新精细化工开发中心;2,6-二氯酚靛酚钠盐,合肥博美生物科技有限公司。
1.2 仪器与设备
GY-4果实硬度计,乐清市艾德堡仪器有限公司;PAL-1糖度计,日本爱拓株式会社;DDS-307微机型电导率仪,杭州齐威仪器有限公司;EA700-SO2便携泵吸式气体检测仪,深圳市淇安科技有限公司;电子天平、水浴锅,力辰科技有限公司。
1.3 处理方法
预冷完成后,将果实分别装入外敷1.2丝的PE薄膜的无纺布袋内,在袋的两边,上、中、下分别扎上3个孔,放入水果筐中,每箱4 kg,一共20箱,分为4组,每组5箱。贮藏于相对湿度为85%～90%,温度为-1～1 ℃的冷库内;4个处理组分别为:1-MCP处理组、SO2间隔熏蒸处理组、1-MCP结合SO2间隔熏蒸处理组及对照组(CK)。
1.3.1 1-MCP处理
预冷后将西梅放入(0±1)℃冷库内,采用1 μL/L 1-MCP气体熏蒸24 h,取出转移至-1～1 ℃冷库内。
1.3.2 SO2间隔熏蒸处理
采用150 μL/L SO2间歇熏蒸方式进行熏蒸,每次熏蒸30 min,每月熏蒸1次,实验共熏蒸3次。熏蒸后将SO2气体吸收至SO2吸收瓶内,并在相对湿度为85%～90%,温度为(-1～1)℃的冷库内贮藏。西梅低温贮藏时间为120 d,每20 d取1次样,用于测定西梅的相关指标,所有实验均进行3次重复。
1.3.3 1-MCP结合SO2间隔熏蒸处理
将经过1-MCP处理过的西梅,取出一部分,再同SO2间隔熏蒸组做相同处理,所有实验均重复3次。
对照组为随机挑选5箱西梅,贮藏于相对湿度为85%～90%,温度为(-1～1) ℃的冷库内,不进行任何处理。
1.4 果实熏蒸实验装置
实验自制熏蒸装置分为气体发生装置、熏蒸装置、气体吸收装置3部分(图1),并配有便携泵吸式气体检测仪,随时检测熏蒸浓度,该装置能够最大程度上减少SO2残留对于西梅品质的影响。
1-气体发生瓶;2-便携式SO2检测器;3-阀门;4-熏蒸箱;5-气体吸收瓶。
图1 SO2气体熏蒸装置
Fig.1 SO2 gas fumigation device
1.5 测定指标及方法
1.5.1 硬度和SSC
硬度的测定采用GY-4数显果实硬度计,探头直径为3.5 mm。随机选取10个果子,每个果子沿赤道处均匀选取3个位置进行测定。取平均值,单位为N。
SSC的测定方法:随机取10个果实,混合研磨成匀浆,用纱布过滤去澄清汁液,滴于便携式数显糖度计上进行读数,单位为%。
1.5.2 TA
参考曹建康等[21]的方法,采用酸碱滴定法进行测定,单位为%。
1.5.3 色差测定
每组样品分别取10个果子,选择果实赤道面的3个点采用CR-10Plus分光测色仪测得L*、a*、b*,分别代表贮藏期间样品的亮度值、红绿值、黄蓝值。
1.5.4 细胞膜渗透率和呼吸速率
细胞膜渗透率参考金莉莉等[5]的方法测定。
呼吸速率方法为随机挑选1 kg左右果实,置于5 L密封的广口玻璃瓶中,采用便携式CO2检测仪检测CO2浓度,每5 min记录1次示数,并计算呼吸速率[mg/(kg·h)]。
1.5.5 丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量
参考曹建康等[21]的方法测定,单位为μmol/g。
1.5.6 总酚含量和类黄酮含量
总酚含量参考牛丽影等[22]的方法,并略有修改。取2.0 g西梅冻干样品研磨粉碎,加入5.0 mL福林-酚试剂混匀,静置5 min后加入4.0 mL质量浓度7.5 g/100 mL的Na2CO3溶液,单位为mg GAE/g。
类黄酮含量参考曹建康等[21]的方法,单位为OD325/g。
1.5.7 SO2残留量
参考GB 5009.34—2022《食品安全国家标准 食品中二氧化硫的测定》中的方法。
1.5.8 苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)、几丁质酶(chitinase,CHT)、β-葡聚糖酶(β-1,3-glucanase,GLU)活性测定
参考曹建康等[21]的方法测定,单位为U/g。
1.6 数据处理
数据使用Excel 2021进行归纳整理,采用SPSS进行数据分析,P<0.05为差异显著,使用Origin 2024进行软件作图。
2 结果分析
2.1 不同处理对西梅采后硬度和SSC的影响
硬度是反映水果品质较为直观的指标。由图2-a可知,随着贮藏时间的延长,西梅果实硬度呈下降趋势,且在整个贮藏期间,1-MCP结合SO2熏蒸组果实硬度均高于对照组(P<0.05)。贮藏120 d时,对照组、1-MCP组、SO2熏蒸组及1-MCP结合SO2熏蒸组硬度分别为1.34、2.28、1.34、2.67 N;与0 d相比,硬度分别下降了83%、72%、83%、67%。
a-硬度;b-SSC含量
图2 不同处理方式对西梅采后硬度和SSC含量的影响
Fig.2 Effects of different processing methods on the firmness and SSC of postharvest prunes
注:不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)(下同)。
SSC是反应水果糖度的指标之一,也是反映果实成熟度的重要指标之一[23]。由图2-b可知,SSC呈现先上升后下降的趋势。对照组与1-MCP处理组在40 d达到最高值;SO2间隔熏蒸组与1-MCP结合SO2间隔熏蒸组在60 d达到最高值。贮藏120 d时,对照组、1-MCP组、SO2熏蒸组及1-MCP结合SO2熏蒸组西梅SSC含量分别为18.33%、20.06%、19.12%、21.11%;与0 d相比,其分别下降了20%、12%、17%、7.7%。
2.2 不同处理对西梅采后TA含量的影响
TA含量是评价果实采后风味变化的重要指标[24]。由图3可知,1-MCP结合SO2熏蒸组在整个贮藏过程中TA含量均显著高于其余各组(P<0.05)。贮藏120 d时,1-MCP结合SO2熏蒸组TA含量为0.247%,高于对照组42%。
图3 不同处理方式对TA含量的影响
Fig.3 Effects of different treatment methods on TA content of postharvest prunes
2.3 不同处理对西梅采后果皮色度的影响
由图4可知,随着贮藏时间延长,西梅果实表皮L*值整体呈现下降趋势。对照组在20～40 d下降趋势明显,其余各组下降趋势较为平缓。贮藏120 d时,对照、1-MCP、SO2熏蒸、1-MCP结合SO2熏蒸组L*值分别下降53%、45%、37%、38%。a*值分别上升130%、100%、65%、74%。b*值下降70%、66%、51%、42%。
a-L*值;b-a*值;c-b*值
图4 不同处理方式对西梅L*、a*、b*值的影响
Fig.4 Effects of L*,a*,b* of prunes under different processing methods
a-细胞膜渗透率;b-呼吸速率
图5 不同处理方式对西梅细胞膜渗透率和呼吸速率的影响
Fig.5 Effects of different treatment methods on cell permeability and respiratory rate of prunes
2.4 不同处理对西梅采后细胞膜渗透率和呼吸速率的影响
西梅在不同处理条件下,贮藏期间的细胞膜渗透率呈持续增加趋势(图5-a)。在整个贮藏期间,对照组与1-MCP组细胞渗透率显著高于SO2组与1-MCP结合SO2熏蒸组。
西梅果实采后呼吸速率整体呈现先升高再下降趋势。由图5-b可知,贮藏40 d时,各处理组达到呼吸高峰,且1-MCP结合SO2熏蒸组低于对照组、1-MCP组、SO2熏蒸组23%、15%、12%(P<0.05),随后呼吸强度急剧下降。在贮藏120 d时,1-MCP结合SO2熏蒸组呼吸强度较对照组、1-MCP、SO2熏蒸组低27%、22%、18%(P<0.05)。
2.5 不同处理对西梅采后MDA含量的影响
MDA是衡量果实氧化程度的指标之一[25]。如图6所示,在整个120 d的贮藏期内,不同处理组的西梅MDA含量呈现逐渐上升的趋势。贮藏40 d后,对照和其他处理组呈现显著性差异(P<0.05)。贮藏120 d时,对照组、1-MCP组、SO2熏蒸组、1-MCP结合SO2熏蒸组其MDA含量较0 d相比分别提高4.5倍、3.7倍、3.1倍、3.3倍;且1-MCP结合SO2熏蒸组MDA含量比对照组低22.6%。
图6 不同处理方式对西梅采后MDA含量的影响
Fig.6 Effects of different processing methods on the MDA content of postharvest prunes
2.6 不同SO2熏蒸处理对西梅采后总酚和类黄酮的影响
从整体看,随着贮藏时间的延长,西梅果实总酚和类黄酮含量变化整体呈现先升高后降低的趋势。如图7-a所示,贮藏0～60 d时,总酚含量随着贮藏期的延长呈现上升趋势,其中1-MCP、SO2熏蒸组、1-MCP结合SO2熏蒸组在贮藏60 d时,含量分别可达28.41、30.28、33.45 mg/g,分别是对照组的1.06、1.12、1.17倍。说明1-MCP及SO2熏蒸均能够促进总酚含量的积累,抑制其分解,且二者结合效果最佳。
a-总酚;b-类黄酮
图7 不同处理方式对西梅总酚、类黄酮含量的影响
Fig.7 Effects of different treatments on the contents of total phenols and flavonoids in prunes
如图7-b所示,在贮藏0～40 d时,类黄酮含量整体快速上升,40～60 d时,缓慢上升,贮藏60 d时,各处理组类黄酮含量均达到最高峰,且经过1-MCP结合SO2熏蒸处理的西梅,其类黄酮含量显著高于其他处理组(P<0.05)。
2.7 SO2残留量测定
美国食品药品监督管理局对食品中SO2残留限量要求10 mg/kg[26]。本实验使用实验自制SO2熏蒸箱,采用150 μL/L的SO2密闭熏蒸处理30 min,每月进行1次熏蒸处理,共处理3次。贮藏120 d后,SO2熏蒸处理组SO2残留量为3.6 mg/kg,1-MCP结合SO2熏蒸组SO2残留量为4.8 mg/kg,SO2残留量较低,西梅果实安全性较好。
2.8 相关性分析
由图8可知,数值为0.8～1时表示2个指标相关性显著较强;0.6～0.8则表示相关性显著;0.2～0.6意味着相关性相对较弱;当相关系数为0.0～0.2时,相关性更弱,或几乎无相关性。表型性状指标硬度与SSC、TA、VC、L*值、b*值呈现正相关,营养指标TA含量和维生素C含量呈现正相关,表示细胞膜损伤程度的细胞渗透率和MDA含量呈现正相关,总酚和类黄酮含量呈现正相关。
图8 西梅采后品质指标相关性热图
Fig.8 Heatmap analysis of the correlation of quality indicators of postharvest prunes
注:*表示P≤0.05,**表示P≤0.01。
2.9 不同SO2熏蒸处理对西梅采后PAL、CHT、GLU活性的影响
PAL、CHT、GLU均为水果采后苯丙烷代谢关键酶,在水果采后抗病性方面起到重要作用。由图9-a可知,贮藏0～60 d时,1-MCP结合SO2熏蒸与对照组PAL活性均呈现上升趋势,随之逐渐下降。在贮藏60、120 d时,1-MCP结合SO2熏蒸组PAL活性比对照组高16.7%、37.4%。
a-PAL活性;b-CHT活性;c-GLU活性
图9 1-MCP结合SO2熏蒸对西梅PAL、CHT、GLU活性影响
Fig.9 Effect of 1-MCP combined with SO2 fumigation on PAL, CHT, and GLU activity of prunes
CHT、GLU活性与PAL活性趋势整体一致,贮藏60 d时,1-MCP结合SO2熏蒸组CHT活性、GLU活性分别为45.1、50.15 U/g、对照分别为55.4、60.6 U/g,处理组CHT和GLU活性分别是对照组的1.23倍和1.2倍(P<0.05)。贮藏120 d时,处理组CHT、GLU活性是对照的1.70、1.29倍。
3 讨论
采后生理代谢是水果腐败变质的主要原因。从品质上来看,1-MCP能够延缓西梅果实硬度下降,抑制SSC含量的上升,减缓TA含量的下降。这与周嘉佳[19]针对1-MCP熏蒸小白杏呼吸强度、SSC含量变化的结果一致。从生理上来看,1-MCP能够抑制西梅果实呼吸强度、减少MDA含量的上升。这与张新宪等[27]研究1-MCP对油桃熏蒸处理所得到的结论一致。1-MCP处理对果蔬采后贮藏具有显著效果,能够有效延缓色泽衰退、维持硬度和品质,从而在货架期内保持果蔬的新鲜度[28]。SO2熏蒸推迟了西梅的SSC含量达到高峰、并抑制TA的含量的降低。SO2熏蒸处理可更显著降低细胞膜渗透率的升高、抑制MDA含量的上升。这与集贤等[29]采用SO2对葡萄进行熏蒸处理,所得出的结论一致。这可能是因为SO2具有抗氧化、抗真菌等作用[30],抑制葡萄采后病虫害,延缓营养物质流失[31],从而延长水果贮藏保藏期。
本实验将1-MCP与SO2间隔熏蒸进行结合,贮藏120 d后,与0 d相比西梅硬度下降67%,SSC含量下降7.7%,TA含量高于对照、1-MCP、SO2间隔熏蒸组42%、23%、19%,减缓了MDA含量升高、抑制呼吸强度、细胞膜渗透率的上升,且与其他组具有显著差异(P<0.05)。
从抗病性来看,本实验发现1-MCP结合SO2熏蒸能够显著促进西梅果实总酚、类黄酮含量的提升。ALI等[12]采用SO2保鲜垫贮藏石榴,发现SO2能够保持石榴低温贮藏过程中的总酚含量,郑艳丽等[32]采用M20+1-MCP+SO2对鲜切花进行熏蒸处理,其总酚含量呈现明显的上升趋势。PAL、CHT、GLU均为果实抗病相关活性酶。PAL是苯丙烷代谢途径中的关键酶之一,参与抗性次生代谢产物的形成[5],CHT和GLU在植物抗病方面发挥协同作用[33]。在贮藏期间,1-MCP结合SO2熏蒸处理与对照相比显著提升了西梅PAL、CHT、GLU活性,延缓总酚和类黄酮的降解。
4 结论
通过各处理组西梅贮藏品质的效果分析,1 μL/L 1-MCP结合150 μL/LSO2间隔熏蒸与单独1 μL/L 1-MCP、150 μL/L SO2间隔熏蒸处理及对照相比,显著减缓果实硬度的下降、保持果实SCC含量,降低呼吸强度,有效抑制细胞渗透率的上升,减缓MDA含量的增加,提高总酚和类黄酮的含量,促进PAL、CHT、GLU活性的增加。
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