有研究表明,短期N 2处理不仅能诱导植物产生抗性,而且能影响果蔬的成熟衰老进程。具体表现在:适当的N 2预处理可明显降低呼吸速率,抑制乙烯的合成和作用,减轻果蔬生理病害,延长贮藏寿命,改善果蔬品质等[310],在果蔬贮藏保鲜方面已显现出一定的应用前景。截止发稿前,有关短期N 2处理对猕猴桃贮藏保鲜的作用尚未见报道。
本文通过对贮前“徐香”猕猴桃进行N 2短期处理,结合低温贮藏以及常温货架期评价,探讨该处理在延缓猕猴桃果实衰老、软化中的作用,为改进猕猴桃贮藏保鲜技术提供一些基础数据。
1材料与方法1.1材料“徐香”猕猴桃(八成熟果实),2006年8月28日采收于浙江省江山市。采后6 h内运回实验室,10℃下机械预冷12 h.次日,挑选无病虫害、无机械损伤,大小均匀,成熟度相对一致的果实备用。
1.2处理方法将果实置于5 L玻璃瓶中,密封,在预冷间(8~10℃)用100%N 2处理6 h(对照果实置于空气中),使气流通过蒸馏水瓶加湿,气流流速100 mL/min.每个处理为2 kg的果实,重复3次。已处理的果实用聚乙烯薄膜袋(规格0.025 mm)包装,每袋1 kg,然后置于0~1℃下贮藏。每隔7 d取样。
28 d后将果实置于常温(20℃)下观察,分别于1、2、3、4 d取样,测定相关生理、生化指标。
1.3主要试剂和仪器主要试剂:N 2(杭州市今工特种气体有限公司)、2,6-二氯靛酚、甘露醇(分析纯)、甲醇(分析纯)、1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)。
主要仪器:质构仪(TA.XT2i型),英国;红外分析仪(HQF-20型),江苏;气相色谱仪(SP- 6890型),山东;电导仪(HI-9932型),HANNA,意大利;紫外分光光度计(Cintra-20),澳大利亚GBC公司。
1.4测定方法1.4.1果实硬度、可溶性固形物(TSS)、总酸(TA)和VC含量的测定随机取10个果实,去皮,采用质构仪(探头直径6 mm)测定果肉硬度。将果实搅碎、匀浆,收集果汁。以手持阿贝折光仪测定果汁TSS含量;酸碱滴定法测定TA含量,检测结果以柠檬酸计量换算;采用2,6-二氯靛酚滴定法测定VC含量。
1.4.2呼吸速率的测定取0.5 kg果实于3 L容器中,密闭,2 h后用红外CO 2分析仪测定CO 2生成量。测定结果以鲜重计算。
1.4.3乙烯产生速率的测定取0.5 kg果实于3 L容器中,密闭,2 h后抽取1 mL顶部气体,用气相色谱仪检测乙烯含量。测定结果以鲜重计算。
1.4.4细胞膜透性的测定取15个果实,用打孔器(直径10 mm)打15个果皮圆片,以蒸馏水清洗3次,滤纸吸干,然后放入具塞刻度试管(规格50 mL)中,加入20 mL 0.3 mol/L甘露醇溶液,静置30 min,用电导仪测电导率;煮沸30 min,冷却至室温,再测电导率。以前、后两次电导率之比所得相对电导率表示细胞膜透性。
1.4.5 1,1-二苯基苦基苯肼(1,1-Diphenyl-2- picrylhydrazyl,DPPH)自由基清除能力的测定参照Larrauri等人[11]的方法并略加修改。取新鲜果肉6 g,磨碎,加入40 mL甲醇浸提,过滤。取0.1 mL上清液,加入到2.9 mL 0.1 mmol/L DPPH溶液(甲醇配制)中,25℃下静置30 min后测定该溶液在517 nm处的吸光值。
DPPH自由基清除能力计算公式:样品对DPPH清除能力(%)=[1-(A-B)/A 0 ]×100式中,A 0DDD未加样品的DPPH(2.9 mL DPPH+0.1 mL甲醇)的吸光值;ADDD样品与DPPH反应后的吸光值;BDDD空白样品(0.1 mL样品液+2.9 mL甲醇)的吸光值。
1.4.6数据差异性分析本试验数据为3次重复的平均值及其标准误。采用SPSS10.0软件进行数据统计和差异显著性分析。
2结果与分析2.1短期N 2处理对冷藏猕猴桃果实采后品质的影响采后的猕猴桃因其果实内淀粉等多糖类物质的降解,导致果实软化,硬度下降,可溶性糖积累,可滴定酸及VC含量下降。由图1可见,在冷藏条件下,猕猴桃果实硬度前7 d下降很快,随后缓慢下降,28 d后硬度达到1.91 kg/cm 2,果实略微变软;0~1℃贮藏28 d后,TSS含量持续增加,由贮前的6.5%增加到11.4%,增长了75%;而TA含量从1.74%降低到1.02%,下降了41%;VC含量缓慢下降,由贮前的84.42 mg/100 g下降到80.20 mg/100 g.
经短期N 2预处理后猕猴桃果实硬度在冷藏前14 d内呈上升趋势,然后快速下降;冷藏28 d时果实硬度为5.48 kg/cm 2,显著高于对照(见图1)。此外,短期N 2处理可明显抑制冷藏28 d的猕猴桃果实中TA含量的下降幅度(较对照增加36%),减少TSS含量的增加,但与对照相比差异不显著(P<0.05)。该处理对VC含量的影响不大(见表1)。由此可见,短期N 2处理可显著抑制冷藏猕猴桃果实硬度的下降,尤其是贮藏前期硬度的快速下降,延缓了果实后熟软化过程,并较好地保持了果实的品质。
贮藏期/d图1短期N 2处理对0~1℃冷藏猕猴桃果实硬度的影响Fig. 1 Effect of short-term N 2 treatment on firmness of kiwifruit during cold storage at 0~1℃124温度处理可溶性固形物含量(TSS/%)总酸(TA/%)维生素C〔VC/mg?(100g)-1〕0 d,0℃对照6.50±0.03 a 1.74±0.04 a 84.42±2.35 a N 2 6.50±0.03 a 1.74±0.04 a 84.42±2.35 a 28 d,0℃对照11.40±0.05 a 1.02±0.02 a 80.20±0.80 a N 2 10.80±0.03 a 1.39±0.21 b 85.76±0.89 b 4 d,20℃对照13.00±0.05 a 0.90±0.01 a 37.10±2.22 a N 2 11.60±0.02 b 0.88±0.02 a 37.77±2.22 a表1短期N 2处理对冷藏猕猴桃及其转入常温货架期间果实TSS、TA和VC含量的影响Table 1 Effect of short-term N 2 treatment on contents of total soluble solids(TSS),total titratable acidity(TA)and ascorbic acid of kiwi fruits stored for 28 days at 0-1°C and subsequent 4-day storage at 20℃注:同一栏中相应的小写字母相同表示差异不显著(5%水平)。
2.2短期N 2处理对冷藏猕猴桃果实呼吸和乙烯产生速率的影响在0~1℃贮藏条件下,猕猴桃果实前14 d的呼吸速率逐渐下降,随后迅速上升,第28天时呼吸速率达到14.02 mg CO 2 /(kg?
h)。短期N 2处理的果实的呼吸速率在前7 d与对照无显著差异,但21 d后差异显著;至28 d时呼吸速率仅为对照的67%。与呼吸速率的变化规律相似,猕猴桃果实乙烯释放速率前21 d缓慢下降,随后急剧增加,至28 d时达到0.88μL/L/kg/h(图2b)。短期N 2处理可明显减少猕猴桃果实冷藏28 d时乙烯释放速率的增加幅度,如冷藏至28 d时乙烯释放速率仅为0.54μL/L/kg/h.
短期N 2处理对0~1℃冷藏猕猴桃果实的呼吸速率和乙烯释放速率的影响Fig.2 Effect of short-term N 2 treatment on rates of respiration and ethylene release rate of kiwifruit during cold storage at 0~1℃2.3短期N 2处理对冷藏猕猴桃果皮细胞膜完整性的影响相对电导率的变化可反映细胞质膜结构的完整性。由图3可知,随着猕猴桃果实冷藏时间的延长,果皮相对电导率持续增加。短期N 2处理降低了猕猴桃果实冷藏期间果皮相对电导率的增加幅度。冷藏28 d后短期N 2处理的果皮相对电导率为对照的61%,表明该处理可维持猕猴桃果实质膜结构的完整性。
2.4短期N 2处理对冷藏猕猴桃果实DPPH自由基清除能力的影响DPPH是一种稳定的有机自由基,可通过检测植物组织对DPPH自由基的清除能力来评价其抗氧化能力的强弱[12~13].由图4可看出,冷藏猕猴桃果实对DPPH自由基的清除能力前7 d增加,然后下降,21 d后表现为上升趋势。短期N 2处理短期N 2处理对冷藏猕猴桃衰老及货架期软化的影响的猕猴桃果实对DPPH自由基的清除能力在前14 d与对照差异不显著,14 d后明显提高,至28 d时开始下降,但仍显著高于对照。表明短期N 2处理可明显提高猕猴桃果实对DPPH自由基的清除能力,使果实组织具有较强的抗氧化能力。
图3短期N 2处理对0~1℃冷藏猕猴桃果皮细胞膜完整性的影响Fig.3 Effect of short-term N 2 treatment on membrane integrity of kiwi fruit skin during cold storage at 0~1℃图4短期N 2处理对0~1℃冷藏猕猴桃果实DPPH自由基清除能力的影响Fig.4 Effect of short-term N 2 treatment on DPPH scavenging activity of kiwifruit during cold storage at 0~1℃2.5短期N 2处理对常温货架期猕猴桃果实品质的影响猕猴桃于0~1℃下贮藏28 d后转至常温货架贮藏期间,果实品质呈下降趋势,表现在TSS、TA和VC含量及果肉硬度下降(见表1、图5b)。
与对照相比,短期N 2处理的冷藏猕猴桃果实常温货架贮藏期间TA和VC含量下降不快,而TSS含量下降较快(比对照减少1.4%),差异显著(见表1)。与对照相比,短期N 2处理的果实硬度在常温货架前2 d下降显著,随后变化缓慢,但整个货架期间仍高于对照(见图5b)。
2.6短期N 2处理对常温货架期猕猴桃果实乙烯释放速率的影响图5a显示,冷藏猕猴桃果实在常温货架期间乙烯释放速率迅速增加,至第3天时达到*大值(206.1μL/L/kg/h)。短期N 2处理可明显抑制猕猴桃果实在常温3 d货架期间乙烯释放速率的增加。
图5短期N 2处理对常温货架期猕猴桃果实硬度和乙烯释放速率的影响Fig.5 Effect of short-term N 2 treatment on flesh firmness and ethylene release rate of kiwifruit during shelf at 20℃126猕猴桃果实采后迅速软化是导致其货架期短及商品价值下降的主要原因。低温贮藏虽在一定程度上延迟果实软化,但随着贮藏时间的延长,呼吸作用加强,糖、酸和VC等内含物消耗加快,果肉硬度下降,果实发生软化(见表1)。本研究结果表明,短期N 2处理可明显抑制冷藏猕猴桃的后熟软化,改善果实的采后品质,表现在显著抑制果实冷藏期间TA含量的下降,降低TSS含量的增加,并保持较高的VC含量(表1)。同时极显著地抑制果实硬度的下降,尤其是贮藏前期的快速下降(见图1)。
呼吸和乙烯2个因素与果蔬采后衰老密切相关。本试验中,随着冷藏时间的延长,猕猴桃果实的呼吸和乙烯释放速率逐渐下降,21 d后逐渐增加。短期N 2处理可显著降低冷藏28 d的猕猴桃果实的呼吸和乙烯释放速率的增加幅度,进一步说明短期N 2处理对冷藏猕猴桃果实后熟衰老明显的抑制作用,这与Pesis等人[8]以3%O 2+97%N 2处理费约果得到的结果一致。
近年来对香蕉[14]、橘子[9]、番茄[6]等果蔬的研究表明,适当的N 2处理可有效延缓果蔬采后衰老,但其作用机理尚不清楚。一些研究认为可能与低氧诱导乙醇脱氢酶(ADH)和丙酮酸脱羧酶(PDC)等呼吸酶类活性的升高,启动植物进入乙醇发酵过程,以维持组织较高的ATP与能荷水平,并保持细胞质pH的稳定有关[15].但也有研究者指出,N 2处理可引发低氧信号激活某些厌氧反应基因,如乙醇脱氢酶(Adh)、甘油醛3-磷酸脱氢酶基因族(Gpc)以及木葡聚糖内糖基转移酶(XET)的表达,从而提高植物的耐缺氧能力[16].自由基衰老学说认为,氧自由基可对生物体产生氧化毒害作用,而生物体也存在清除能力;但当氧化与抗氧化失衡时,细胞膜的完整性遭到破坏,组织衰老。本试验中,短期N 2处理可明显降低猕猴桃果实冷藏期间果皮相对电导率的增加(见图3),同时显著提高了猕猴桃果实冷藏14 d后对DPPH自由基的清除能力。表明短期N 2处理抑制冷藏猕猴桃果实的后熟衰老,可能与提高自身的抗氧化能力,维持冷藏猕猴桃果皮细胞膜完整性密切相关。
为深入探讨短期N 2处理对猕猴桃果实软化的作用,调查了冷藏28 d后猕猴桃在常温货架期间果实的软化情况。结果发现短期N 2处理降低了猕猴桃果实在常温货架期前3 d乙烯释放速率的增加幅度,抑制了整个常温货架期间果肉硬度的下降,延缓了果实软化。
4结论N 2处理6 h,可明显抑制冷藏猕猴桃的后熟衰老,改善果实的采后品质,表现在抑制猕猴桃果实冷藏期间TA含量的下降,降低TSS含量的增加幅度,保持较高的VC含量;显著抑制猕猴桃果实硬度的下降,尤其是贮藏前期硬度的快速下降;降低冷藏28 d时呼吸和乙烯释放速率的增加幅度,对冷藏猕猴桃果实的后熟衰老有十分明显的抑制作用。另外,N 2处理降低了冷藏猕猴桃果实常温货架期前3 d乙烯释放速率的增加速度,抑制整个货架期间果肉硬度的下降幅度,延缓果实的后熟软化,较好地保持了果实的商品性。