热水处理对新余蜜橘采后贮藏品质的影响

陈楚英1,付永琦1,万春鹏1,刘善军1,陈金印1,2*

1(江西农业大学,江西省果蔬保鲜与无损检测重点实验室,江西 南昌,330045) 2(萍乡学院,江西 萍乡,337055)

为探明热水处理对新余蜜橘贮藏品质的影响,采用主成分分析法分析热水(53 ℃、3 min)处理对冷藏条件下[(5±0.5) ℃,80%~95% RH]贮藏120 d的‘彭家39号’新余蜜橘采后贮藏品质的影响。结果表明,热水处理可减少新余蜜桔采后腐烂的发生,延缓可溶性固形物(total soluble solids content,TSS)、可滴定酸(titratable acidity, TA)、维生素C (Vitamin C, Vc)含量的降解,抑制果实呼吸速率及丙二醛(malondialdehyde, MDA)的积累,提高果实抗氧化酶如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性,延缓果实后熟衰老。主成分分析和综合得分显示,冷藏60 d后,对照组新余蜜橘的综合品质急剧下降,而热水处理可使果实贮藏时间延长20 d左右。因此,热水处理可作为一种延长新余蜜橘贮藏寿命和维持果实采后品质的理想措施。

关键词 热水;新余蜜橘;贮藏品质;主成分分析

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.017835

第一作者:博士,助理研究员(陈金印教授为通讯作者,E-mail:jinyinchen@126.com)。

基金项目:江西省柑橘产业技术体系(jxars-07);江西省"赣鄱英才555工程"(2012);江西省教育厅科技落地计划项目(111)

收稿日期:2018-05-22,改回日期:2018-10-23

新余蜜橘是“本地早”经新余市科技工作者40多年的筛选、种试和高接遗传稳定性观察,选育出的具有优良形状的特色地方宽皮柑橘品种。近年来,随着人们对新余蜜橘的深入认识,其市场份额大幅提高。然而与大多数其他柑橘品种相比,新余蜜橘采收时间为10月中下旬,正值江西高温季节,果实采后呼吸旺盛,常温贮藏1个月左右,果皮失水萎蔫,光泽度下降,同时由于果皮薄、松脆,易造成烂果现象,严重影响果实的外观品质和商品价值。因此,新余蜜橘的采后保鲜问题成为亟待解决的难题之一。目前,采后低温冷藏是调控新余蜜橘采后生理代谢变化的最为有效措施之一,在低温冷藏环境下果实呼吸作用及营养品质的降解明显受到抑制,达到防止果实过早衰老的目的[1-2]。另外,适当的热水处理可以保鲜柑橘果实。结果表明,热处理降低果实对低温的敏感性,提高抗病能力以及贮藏效果[3-5]。然而,目前针对新余蜜桔适时贮藏的研究较少,热水处理对新余蜜桔采后衰老及品质劣变的影响也尚不明确。

主成分分析法(principal component analysis,PCA)是把多个变量通过降维处理整合成少数几个较少的综合变量且尽可能多地反映原有变量信息的统计分析方法。该方法化繁为简,避免主观随意性,近年来在分析生物性状和果蔬品质中已得到广泛应用[6-8]。邵明灿等[9]利用PCA系统评价一氧化氮(nitric oxide, NO)处理对绿芦笋贮藏品质的影响,得出了NO处理可显著减缓绿芦笋采后品质的劣变,使贮藏期限延长4 d左右。李玉等[10]通过PCA发现不同浓度1-甲基环丙烯(1methyl-cyclopropene, 1-MCP)处理对绿皮无刺佛手瓜果实的低温贮藏品质均有不同程度的保持作用,900 nL/L的1-MCP处理较对照组可使果实品质下降的开始时间推迟15 d。本研究以新余蜜橘为实验材料,基于PCA探讨热水处理对新余蜜桔采后品质的相关调控规律,为新余蜜橘采后贮藏保鲜提供科学评价方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试新余蜜橘(彭家39号)果实,采自于江西省新余市珊娜果品示范园,放置于江西农业大学果蔬保鲜与无损检测重点实验室预贮2天后,选取色泽均匀、大小一致、无机械损伤和病虫害的健康果实作为试验用果,参照陈楚英等[11]的方法将新余蜜橘果实随机分成两组,一组为对照组(CK),清水洗净后,室温通风晾干;另一组为热水处理组(HWD),热水处理53 ℃、3 min,通风降温后,室温晾干。热水处理及对照组各300个果实均用聚乙烯(polyethylene, PE)薄膜PE保鲜袋(d=0.03 mm)包装,置于(5±0.5) ℃(80%~95% RH)条件下贮藏120 d,每组3次生物学重复。

NaOH、乙醇、草酸、2,6-二氯酚靛酚、抗坏血酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、聚乙烯吡咯烷酮、L-蛋氨酸、氮蓝四唑、EDTA-Na2、冰乙酸、醋酸钠、愈创木酚、三氯乙酸等均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;核黄素为色谱纯,胶状几丁质、昆布多糖为分析纯,美国Sigma Aldrich公司;过氧化氢酶(CAT)试剂盒,南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

UV-2600型紫外可见分光光度计,日本岛津;Avanti JXN-26智能型高速冷冻离心机,美国贝克曼库尔特公司;Forma-86C ULT Freezer型超低温冰箱,美国Thermo Fisher Scientific公司;HH-6型数显恒温循环水浴锅,江苏常州国华电器有限公司;Elix 5型超纯水制备系统,美国Millipore公司;DS-1型高速组织捣碎机,上海比朗仪器有限公司;RA-250WE型手持数字糖度计,日本Kyoto Electronics公司;3051H型果蔬呼吸测定仪,均方理化科技研究所;MIR-254恒温光照培养箱,日本三洋;DDS-307型电导率仪,上海仪电科学仪器股份有限公司。

1.3 测定项目

1.3.1 腐烂率统计

腐烂率统计计算公式见式(1):

腐烂率

(1)

1.3.2 果实品质分析

从每个处理组中随机抽取15个果实,经捣碎机破碎离心后,取上清液进行果实品质分析。果实TSS含量用数字折射糖度计测定;TA含量采用酸碱中滴定法测定,结果以柠檬酸的量换算;Vc含量采用2, 6-二氯靛酚滴定法测定。

1.3.3 生理指标测定

采用果蔬呼吸测定仪检测果实呼吸强度;丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定[12];细胞膜透性测定,参照CHEN等[13]的方法,结果以相对电导率表示;超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和过氧化物酶(peroxidase, POD)活性分别采用氮蓝四唑(nitroblue tetrazolium, NBT)还原法和愈创木酚法测定[14];过氧化氢酶(catalase, CAT)活性采用CAT试剂盒测定。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0软件进行T检验及PCA。

2 结果与分析

2.1 热水处理对新余蜜橘采后生理生化指标的影响

表1显示了热水处理对新余蜜橘采后生理生化指标的影响。结果表明,在冷藏条件下,随着贮藏时间的延长,果实腐烂率、MDA含量、相对电导率呈现逐渐上升趋势,且在贮藏后期(≥60 d),以上3个指标的升幅增大。热水处理能有效抑制新余蜜桔腐烂的发生,MDA的积累以及相对电导率的快速增加。林丽萍等[15]研究表明,热水(hot water dipping, HWD)处理能显著降低赣南脐橙果实青、绿霉病的发病率,在本研究中,经HWD处理的新余蜜橘的采后腐烂率低于对照组。TSS含量、Vc含量、抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性随着冷藏时间的延长呈现先上升后下降的变化趋势,在冷藏后期(≥60 d),低温有效延缓果实中营养物质的流失,同时保持较高的抗氧化酶活性,延缓了新余蜜桔冷藏过程中的品质劣变及衰老进程,较好地保持较高的商业品质。BASSAL和EL-HAMAHMY研究表明热水处理可提高‘Navel’和‘Valencia’脐橙的TSS含量和抗氧化酶活性,与本研究结果相同[16]

表1 热水处理对新余蜜橘主要品质和生理指标的影响
Table 1 Effect of HWD treatment on major storage quality and physiological indices of Xinyu tangerines

处理腐烂率/%TSS/%TA/%VC/[mg·(100·g)-1]呼吸强度/[mg·(kg·h)-1]相对电导率/%MDA/(mmol·g-1)SOD/(U·g-1·min-1)CAT/(U·g-1·min-1)POD/(U·g-1·min-1)0 d0.00±0.0011.40±0.100.81±0.0124.17±0.1339.73±0.7816.21±0.781.30±0.027.46±0.1745.07±2.8131.16±1.26HW-20 d0.00±0.0012.60±0.17a0.64±0.0030.74±0.19a25.37±1.7620.88±1.42b1.42±0.0214.85±1.51a40.53±2.44a37.72±0.63bCK-20 d0.00±0.0011.90±0.10b0.67±0.0027.72±0.44b25.09±1.1022.25±1.10a1.52±0.079.59±2.40b58.13±3.66b40.76±1.58aHW-40 d0.00±0.0013.43±0.06a0.56±0.0128.74±0.25a18.49±2.2225.69±1.53b1.69±0.03b39.48±2.86a69.33±3.33a38.15±1.06aCK-40 d1.40±0.7212.93±0.17b0.55±0.0126.37±0.65b18.01±1.5831.25±2.38a1.86±0.05a29.72±2.26b61.73±5.62b34.89±0.74bHW-60 d3.20±0.72b11.67±0.150.48±0.01a26.81±0.51a16.19±0.52b30.07±0.52b1.93±0.02b19.14±1.80a124.27±5.24a40.35±2.09aCK-60 d4.20±0.80a11.63±0.160.42±0.01b24.80±0.32b19.38±1.25a40.73±1.25a2.13±0.04a12.47±1.56b76.27±5.05b31.26±2.07bHW-80 d6.10±0.72b11.03±0.120.46±0.01a24.94±0.32a15.25±1.7439.50±1.64b2.10±0.04b15.79±1.85a106.67±4.03a44.81±1.76aCK-80 d7.80±1.25a10.93±0.120.39±0.01b22.60±0.69b16.21±0.5554.09±1.55a2.51±0.08a8.62±0.64b89.20±6.92b28.67±1.77bHW-100 d10.30±0.81b10.67±0.06a0.37±0.01a21.58±0.48a19.25±2.5546.26±1.76b2.23±0.05b12.43±1.02a102.93±4.66a54.02±1.85a

续表1

处理腐烂率/%TSS/%TA/%VC/[mg·(100·g)-1]呼吸强度/[mg·(kg·h)-1]相对电导率/%MDA/(mmol·g-1)SOD/(U·g-1·min-1)CAT/(U·g-1·min-1)POD/(U·g-1·min-1)CK-100 d12.60±1.44a10.43±0.12b0.30±0.00b19.98±0.47b22.25±1.0362.01±2.03a2.58±0.11a8.43±1.62b63.47±2.44b36.82±2.86bHW-120 d17.80±1.24b10.37±0.060.30±0.00a20.70±0.24a23.39±1.93b55.23±1.99b2.42±0.09b8.04±1.6288.93±5.62a36.69±1.99aCK-120 d21.50±0.72a10.20±0.060.24±0.00b17.98±0.63b29.25±0.89a74.26±1.89a2.93±0.13a9.40±0.9057.07±3.61b28.15±1.36b

注:试验所得数据均为3次的平均值,小写字母a,b表示相同贮藏时间里热水处理与对照组之间的差异显著性(P<0.05)。

2.2 PCA

本试验以热水处理和对照组新余蜜桔的腐烂率(X1)、TSS含量(X2)、TA含量(X3)、Vc含量(X4)、呼吸强度(X5)、相对电导率(X6)、MDA含量(X7)、SOD活性(X8)、CAT活性(X9)、POD活性(X10)为分析数据源,对表1数据作标准化处理和PCA,结果如表2所示。

表2 热水处理对新余蜜桔贮藏品质影响的特征值和方差贡献率
Table 2 Eigenvalue and variance contribution rate ofHWD treatment on storage quality of Xinyu tangerines

成分初始特征值特征值合计方差贡献率/%累积方差贡献率/%15.48054.80154.80122.58025.79580.59631.11011.10391.69840.4454.44596.14450.2652.65598.79860.0890.89099.68870.0150.14799.83580.0120.11599.95090.0050.04799.997100.0000.003100.000

主成分个数的选择标准是以能够反映原有变量的85%以上信息量为依据,即当累积方差贡献率大于85%时可确定主成分的个数[17]。以热水处理及对照组的新余蜜桔的生理生化指标为分析数据源进行PCA,得到新余蜜橘10个主成分的特征值、方差贡献率和累计方差贡献率,结果见表2。据此可知,第1成分的贡献率为54.801%,第2成分的贡献率为25.795%,第3成分的贡献率为11.103%,前3个成分的累计方差贡献率已经达到91.698%>85%,因此选取前3个主成分作为新余蜜橘果实10个生理指标数据分析的有效成分。

2.3 新余蜜桔贮藏品质的综合评价

由表3可知,可以用3个变量F1F2F3代替原来的10个生理指标对不同处理、不同贮藏时间的新余蜜桔贮藏品质进行综合评价,得出线性组合(其中X1X10均为标准化变量)分别为:

F1=-0.174X1+0.153X2+0.166X3+0.160X4+0.050X5-0.176X6-0.175X7+0.077X8 -0.076X9+0.001X10

(2)

F2=-0.042X1+0.143X2-0.131X3+0.141X4-0.353X5+0.012X6+0.059X7+0.263X8+0.272X9+0.239X10

(3)

F3=0.073X1+0.344X2-0.160X3+0.036X4-0.103X5+0.206X6+0.207X7+0.427X8-0.347X9-0.592X10

(4)

表3 主成分的载荷系数和特征向量
Table 3 Loading coefficients and eigenvectors of eachprincipal component

成分载荷系数特征向量成分1成分2成分3成分1成分2成分3腐烂率-0.951-0.1070.082-0.174-0.0420.073TSS0.8400.3700.3820.1530.1430.344TA0.909-0.338-0.1780.166-0.131-0.160Vc0.8760.3630.0400.1600.1410.036呼吸强度0.274-0.910-0.1140.050-0.353-0.103相对电导率-0.9660.0300.229-0.1760.0120.206MDA-0.9580.1510.230-0.1750.0590.207SOD0.4220.6800.4750.0770.2630.427CAT-0.4150.702-0.385-0.0760.272-0.347POD0.0070.616-0.6580.0010.239-0.592

选取的第1、第2主成分的方差贡献率α1(54.801%)、α2(25.795%)、α3(11.103%)作为权数,构建综合评价模型:

F=α1F1+α2F2+α3F3,即F =0.548 01F1+0.257 95F2+0.111 03F3

(5)

F值为综合评价指标,应用该模型结合表1标准化后的数据,计算出热水处理和对照组果实冷藏120 d的综合得分(图1),综合得分(F值)数值越高,即表明品质越好。在冷藏条件下,随着贮藏时间的延长,热水处理和对照组果实冷藏40 d,F值快速上升,说明处于商业成熟期的果实由于后熟作用,贮藏40 d,果实进入完熟期,F值达到最大值。此后F值开始下降,说明果实开始进入衰老期,果实品质逐渐劣变,热水处理可显著减缓新余蜜橘果实品质的劣变速率。在冷藏60 d内,对照组果实的综合得分仍为正值(0.03),至80 d时,其综合得分已降为-0.35,而此时热水处理果实的综合得分仍为正值(0.01)。贮藏至120 d时,热水处理和对照组果实的综合得分分别降为-0.74和-1.08,说明此时新余蜜橘的果实品质已严重劣变,完全失去商品价值。

图1 热水处理对新余蜜橘综合评分的影响
Fig.1 Effect of HWD treatment on comprehensive score of Xinyu tangerines

3 结论与讨论

本研究通过测定经HWD处理的新余蜜桔果实的腐烂率、TSS含量、TA含量、Vc含量、呼吸强度、相对电导率、MDA含量、SOD活性、CAT活性、POD活性等10个生理指标,采用主成分分析法,建立综合评价模型,得到热水处理和对照组果实在各贮藏时段的综合得分,客观反映果实综合品质的优劣程度。结果表明,通过PCA有效地选取前3个主成分,累积方差贡献率达到91.698%,综合得分显示对照组新余蜜橘在冷藏(5±0.5) ℃条件下的最大贮藏时限不宜超过60 d,在贮藏中后期,热水处理可显著减缓采后果实品质的劣变速度,并可使新余蜜橘的贮藏寿命延长20 d左右,为热水处理新余蜜橘采后贮藏保鲜中的应用提供理论依据。

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Effects of hot water dipping on postharvest storage qualityof Xinyu tangerines during cold storage

CHEN Chuying1, FU Yongqi1, WAN Chunpeng1, LIU Shanjun1, CHEN Jinyin1,2*

1 (Jiangxi Key Laboratory for Postharvest Technology and Nondestructive Testing of Fruits and Vegetables, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China) 2 (Pingxiang University, Pingxiang 337055, China)

ABSTRACT In order to explore the effects of hot water on the storage quality of Xinyu tangerines by principle component analysis, Xinyu tangerines were treated with hot water dipping (HWD) for 3 min at 53 ℃ before storing them at (5±0.5) ℃ and at 80%-95% relative humidity for 120 days. The results showed that HWD treatment could reduce the incidence of postharvest deterioration, attenuated the degradation of total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA), and vitamin C content, inhibited the respiration rate of the fruit and the accumulation of malondialdehyde (MDA). Also, activities of antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and peroxidase (POD) were enhanced, which delayed fruit ripening. Principal component analysis revealed that the comprehensive quality of Xinyu tangerines exhibited a sharp decrease in the control group after 60 days of cold storage, while HWD treatment could prolong the shelf life for about 20 days. Therefore, HWD treatment can be an ideal method for extending the storage life and maintaining the postharvest quality of Xinyu tangerines.

Key words hot water dipping; Xinyu tangerines; postharvest quality; principal component analysis