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采收期對(duì)京白梨果實(shí)細(xì)胞壁代謝及貨架品質(zhì)的影響

2015-10-24 05:43魏建梅齊秀東
食品研究與開發(fā) 2015年11期
關(guān)鍵詞:采收期細(xì)胞壁軟化

魏建梅,齊秀東

(1.中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院,河北秦皇島,066004;2.河北科技師范學(xué)院,河北秦皇島066004)

采收期對(duì)京白梨果實(shí)細(xì)胞壁代謝及貨架品質(zhì)的影響

魏建梅1,齊秀東2,*

(1.中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院,河北秦皇島,066004;2.河北科技師范學(xué)院,河北秦皇島066004)

研究了不同采收期京白梨果實(shí)后熟軟化過程中細(xì)胞壁代謝和貨架品質(zhì)的變化。結(jié)果表明,采期Ⅰ和采期Ⅱ果實(shí)硬度大,葉綠素含量高,可溶性固形物含量低,呼吸速率不穩(wěn)定,軟化進(jìn)程緩慢。采期Ⅱ的果實(shí)細(xì)胞壁代謝與采期Ⅲ、采期Ⅳ和采期Ⅴ存在顯著差異,表明果實(shí)成熟度不夠。采期Ⅴ果實(shí)無明顯呼吸躍變峰,細(xì)胞壁酶活性高,果實(shí)軟化后易衰老,貨架期短,表明該期果實(shí)已經(jīng)完熟。而采期Ⅲ和采期Ⅳ(盛花后135 d~142 d)的果實(shí)呼吸、細(xì)胞壁代謝、品質(zhì)變化正常,具有適宜的采收成熟度。

采收期;京白梨果實(shí);細(xì)胞壁代謝;貨架品質(zhì)

京白梨原產(chǎn)中國(guó),是秋子梨系統(tǒng)中最優(yōu)良的品種,也是北京、昌黎一帶的特色優(yōu)勢(shì)梨品種,為當(dāng)?shù)毓r(nóng)的重要經(jīng)濟(jì)來源,具有很高的栽培價(jià)值[1]。但是,京白梨果實(shí)在樹上即使進(jìn)入成熟期也會(huì)一直保持堅(jiān)硬的果肉質(zhì)地,采收后必須經(jīng)后熟軟化才能達(dá)到應(yīng)有的食用品質(zhì),且其常溫下的后熟期僅為7 d~10 d,鮮果供應(yīng)期短,極不耐貯運(yùn)[2]。由于京白梨具有其特殊的果實(shí)發(fā)育成熟特性,多年來,果農(nóng)主要根據(jù)市場(chǎng)需求和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行采收,忽視了京白梨的采收期與果實(shí)后熟品質(zhì)和耐貯性的關(guān)系,導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)果品不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)地位,影響了京白梨產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。許多研究表明,采收過早,果實(shí)無法表現(xiàn)其固有品質(zhì);采收過晚,耐貯性差;只有適時(shí)采收的果實(shí)才能獲得最佳的品質(zhì)和貯藏能力[3-5]。因此,科學(xué)確定京白梨果實(shí)的采收期是發(fā)揮其品種固有風(fēng)味品質(zhì)和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑,也是京白梨果實(shí)后熟軟化調(diào)控的關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前,果實(shí)適宜采收期的確定主要通過種子的色澤、果肉硬度、固形物及淀粉含量等指標(biāo)來確定[6],關(guān)于不同采收期對(duì)梨果實(shí)貯藏品質(zhì)和生理變化的影響研究比較多[7-10],但除趙晨霞[11]、賈曉輝等[12]對(duì)京白梨不同采期的果實(shí)色澤和品質(zhì)進(jìn)行研究外,國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同采收期京白梨果實(shí)后熟軟化機(jī)理的研究尚未見報(bào)道。為此,本試驗(yàn)設(shè)定5個(gè)采收期,分別對(duì)京白梨果實(shí)后熟軟化過程中細(xì)胞壁代謝及其貨架品質(zhì)的變化進(jìn)行了研究,以期為京白梨適宜采收期的確定提供技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1材料與處理

京白梨果實(shí)采自昌黎縣兩山鄉(xiāng),樹齡20年,果園管理水平中等,園地為砂質(zhì)壤土。參考當(dāng)?shù)夭墒战?jīng)驗(yàn),分別設(shè)5個(gè)采收期(見表1),每次采收時(shí)均選取無病、無蟲、無傷、成熟度一致的果實(shí)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,散掉田間熱,在常溫(19℃~21℃)下進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。每2天取樣一次,測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)。

表1 京白梨果實(shí)的不同采收期Table 1

1.2測(cè)定項(xiàng)目及方法

果實(shí)呼吸速率用氣流法測(cè)定;果肉硬度用GY-B型數(shù)顯硬度計(jì)(Φ3.5 mm)測(cè)定;可溶性固形物含量用TD-45型數(shù)字折光儀測(cè)定;果皮色素含量用分光光度計(jì)測(cè)定;果膠含量用咔唑法測(cè)定;半纖維素含量用蒽酮法測(cè)定;多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性的測(cè)定參照Gross[13]的方法;果膠甲酯酶(PME)活性測(cè)定按Lin等[14]的方法;β-半乳糖苷酶(β-Gal)和α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶(α-L-Af)活性測(cè)定按Brummell等[15]的方法。

1.3數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,用DPS v7.05進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同采收期的京白梨果實(shí)呼吸速率變化

不同采收期的京白梨果實(shí)呼吸速率變化如圖1。

圖1 不同采收期的京白梨果實(shí)呼吸速率變化Fig.1Changes of respiration rate in Jingbaili pear fruit of different harvest date

由圖1可知,不同采收期的京白梨果實(shí)呼吸速率變化呈顯著差異,尤其是果實(shí)呼吸躍變期的差異更為顯著。采期Ⅰ和采期Ⅱ的果實(shí)呼吸速率呈忽高忽低的變化,且始終低于其它3個(gè)采期,表明這2個(gè)采期的果實(shí)生理狀態(tài)不穩(wěn)定,未達(dá)到正常成熟期。采期Ⅲ的果實(shí)呼吸躍變峰出現(xiàn)最早且最高,采期Ⅳ的果實(shí)呼吸躍變峰較采期Ⅲ推遲2 d,并略低于采期Ⅲ,之后均迅速下降,但二者變化規(guī)律一致,與以往研究結(jié)果相吻合[16]。采期Ⅴ的果實(shí)在采后2 d~10 d內(nèi)呼吸速率較低且基本恒定,10 d后下降,未表現(xiàn)出明顯的躍變峰,表明該采收期的京白梨果實(shí)已達(dá)到完熟狀態(tài)。

2.2不同采收期的京白梨果實(shí)硬度和可溶性固形物含量變化不同采收期的京白梨果實(shí)硬度和可溶性固形物含量變化如圖2。

圖2 不同采收期的京白梨果實(shí)硬度和可溶性固形物含量變化Fig.2Changes of firmness and soluble solids content in Jingbaili pear fruit of different harvest date

由圖2-A可知,采收越早,果實(shí)初始硬度越大,不同采收期京白梨果實(shí)的硬度雖然均在貯藏期間呈“慢—快—慢”的下降趨勢(shì),但軟化進(jìn)程表現(xiàn)出差異顯著,即采期Ⅰ和采期Ⅱ的果實(shí)初始硬度大,常溫貯藏0 d~6 d內(nèi)其硬度下降很少,6 d后硬度開始迅速下降,而采期Ⅲ、采?、艉筒善冖醯墓麑?shí)初始硬度均低于采期Ⅰ和采期Ⅱ,常溫貯藏0 d~4 d其硬度緩慢下降,4 d后則迅速下降,且極顯著低于采期Ⅰ和采期Ⅱ,10 d后下降趨緩。上述結(jié)果表明,采期Ⅲ、采期Ⅳ和采期Ⅴ的果實(shí)軟化節(jié)律符合梨果實(shí)正常后熟軟化特征,與以往研究結(jié)果相吻合[16]。圖2-B顯示,采期Ⅰ和采期Ⅱ的果實(shí)可溶性固形物含量在采收時(shí)較低,隨果實(shí)后熟不斷上升,8 d后與其它3個(gè)采期的果實(shí)差異縮小,但仍處于最低水平。采期Ⅲ、采期Ⅳ和采期Ⅴ的果實(shí)可溶性固形物含量變化規(guī)律基本一致,并在貯藏10 d后趨于平穩(wěn),且完成后熟軟化后果實(shí)具有良好的食用品質(zhì)。但采期Ⅴ的果實(shí)后熟完成后貨架期短、易黑心,表明該采期的果實(shí)處于完熟狀態(tài),不適宜長(zhǎng)期貯藏。

2.3不同采收期的京白梨果實(shí)果皮色素含量變化

不同采收期的京白梨果實(shí)果皮色素含量變化如圖3。

圖3 不同采收期的京白梨果實(shí)果皮色素含量變化Fig.3Changes of pericarp pigment content in Jingbaili pear fruit of different harvest date

圖3-A顯示,采期Ⅰ的果實(shí)采收時(shí)果皮葉綠素含量最高,采后常溫下其含量下降最迅速,2 d后即與其它處理無顯著差異。采期Ⅱ、采期Ⅲ和采期Ⅳ的果實(shí)采收時(shí)葉綠素含量居中,完成后熟后與其它采期間差異不顯著。采期Ⅴ的果實(shí)果皮葉綠素含量最低,且一直處于最低水平。圖3-B表明,不同采收期的京白梨果實(shí)采收時(shí)類胡蘿卜素含量相近,且其含量的變化趨勢(shì)也基本一致,各處理間無顯著差異。由此認(rèn)為,京白梨后熟軟化期間果皮色澤變化主要是葉綠素降解的結(jié)果,與類胡蘿卜素含量變化關(guān)系不大,從葉綠素含量及變化認(rèn)為京白梨果實(shí)不宜在采期Ⅰ(盛花后121d)之前采收。

2.4不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁組分變化

不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁組分含量變化如圖4。

圖4 不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁組分含量變化Fig.4Changes of cell pectin content in Jingbaili pear fruit of different harvest date

根據(jù)前述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選取采期Ⅱ、Ⅳ、Ⅲ和采期Ⅴ的京白梨果實(shí)進(jìn)行了其后熟軟化進(jìn)程中的細(xì)胞壁代謝研究,以進(jìn)一步探討采收期對(duì)果實(shí)軟化和品質(zhì)的影響。圖4-A表明,不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁組分含量變化差異顯著。采期Ⅱ果實(shí)采收時(shí)共價(jià)結(jié)合果膠(CSP)含量最高,極顯著高于其它采期,隨果實(shí)后熟軟化CSP含量快速下降,10 d后與其它采期間差異不大。采期Ⅲ和采期Ⅳ的果實(shí)采收時(shí)CSP含量相近,采期Ⅴ果實(shí)CSP含量最低,隨果實(shí)軟化不斷降低,貯藏4 d后,采期Ⅲ和采期Ⅴ的果實(shí)CSP含量變化相吻合,采期Ⅳ一直處于居中狀態(tài)。在離子結(jié)合型果膠(ISP)和水溶性果膠(WSP)的含量變化上,4個(gè)采收期的果實(shí)均呈不斷增加的趨勢(shì),其中,采期Ⅴ果實(shí)WSP和ISP含量一直處于最低水平,WSP含量以采期Ⅱ?yàn)樽罡?,采期Ⅲ、采期Ⅳ變化居中,而采期Ⅱ、采期Ⅲ果?shí)的ISP含量較高,但二者間無顯著差異,采期Ⅴ果實(shí)的ISP含量變化居中(圖4-B,圖4-C)。從圖4-D可以看出,采期Ⅱ果實(shí)在采收時(shí)半纖維素含量最高,隨果實(shí)后熟軟化急劇降低,貯藏12 d后與其它采期相近;而采期Ⅲ、采期Ⅳ和采期Ⅴ的果實(shí)半纖維素含量變化趨勢(shì)一致。

2.5不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁酶活性變化

不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁酶活性變化如圖5。

圖5 不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁酶活性變化Fig.5Changes of cell wall enzymes activities in Jingbaili pear fruit of different harvest date

不同采期的京白梨果實(shí)PG和PME活性均隨果實(shí)后熟軟化逐漸升高,但采期Ⅱ與其它3個(gè)采期間存在顯著差異,即采期Ⅱ果實(shí)PG、PME活性雖也不斷增加,但完成后熟軟化之前(采后10 d內(nèi))始終低于其它3個(gè)采期,貯藏后期采期Ⅱ果實(shí)的PME活性與其它采期差異縮小(圖5-A,圖5-B)。在β-Gal上,各采期也隨果實(shí)后熟軟化表現(xiàn)不斷升高的趨勢(shì),在貯藏初期4個(gè)采期間沒有表現(xiàn)出顯著差異,貯藏8 d后不同采期間開始表現(xiàn)出一定差異,其中,采期Ⅱ的β-Gal活性快速上升,12 d出現(xiàn)活性高峰后急劇下降,采期Ⅴ的活性卻一直升高,而采期Ⅲ和采期Ⅳ的β-Gal活性始終低于采期Ⅱ和采期Ⅴ,二者變化規(guī)律基本一致,且無顯著差異(圖5-C)。圖5-D顯示,4個(gè)采期的京白梨果實(shí)采收時(shí)α-L-Af活性相近,隨著果實(shí)后熟軟化α-LAf活性不斷增加,且隨采收期的推遲增加速率加快,在整個(gè)后熟軟化過程,采期Ⅱ的活性上升很慢,采期Ⅴ增加最快,采期Ⅲ和采期Ⅳ居中。由此可知,不同采收期的京白梨果實(shí)細(xì)胞壁代謝主要以采期Ⅱ與其它采期的差異最顯著。

3討論與結(jié)論

硬度是果實(shí)的重要品質(zhì),決定果實(shí)的口感和采收期,可溶性固形物含量是果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)的主要指標(biāo),而色澤是果實(shí)外觀品質(zhì)的重要體現(xiàn)[6,17-18],因不同采收期的果實(shí)成熟度不同故表現(xiàn)出不同的內(nèi)外品質(zhì)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),采期Ⅰ和采期Ⅱ的果實(shí)采收時(shí)硬度過大,葉綠素含量高,可溶性固形物含量低,且果實(shí)軟化進(jìn)程慢,同時(shí),呼吸速率的不規(guī)則變化表明果實(shí)還未達(dá)到穩(wěn)定的生理成熟度,均不適宜采收。而從采期Ⅲ(盛花后135 d)開始采收的京白梨果實(shí)具有其典型的后熟軟化和呼吸躍變過程,能充分發(fā)揮其固有的內(nèi)在品質(zhì),外觀品質(zhì)良好,但采期Ⅴ(盛花后149 d)的果實(shí)可溶性固形物含量高,但后熟品質(zhì)差,果實(shí)易于衰老,貨架期短。這與在阿巴特梨果實(shí)上的研究結(jié)果一致[19]。

研究表明,由果膠、纖維素、半纖維素等組成的細(xì)胞壁組分相互交聯(lián)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),是果實(shí)硬度表現(xiàn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ),細(xì)胞壁組分變化對(duì)果實(shí)軟化起重要作用[20],而參與細(xì)胞壁組分降解的水解酶類(PME、PG、β-Gal和α-L-Af)會(huì)使細(xì)胞間的連接減少,導(dǎo)致細(xì)胞離散,是引起果實(shí)軟化的重要生理原因[21-22]。本研究發(fā)現(xiàn),β-Gal和α-L-Af對(duì)果實(shí)軟化的貢獻(xiàn)大于PME和PG,可能在果實(shí)軟化早期起主要作用,而PME和PG主要作用于果實(shí)后期軟化,促進(jìn)果膠從不溶性成分向可溶性成分的轉(zhuǎn)化[16]。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同采收期的京白梨果實(shí)后熟軟化過程中細(xì)胞壁組分及其水解酶活性變化趨勢(shì)基本一致,但不同采期間表現(xiàn)出一定差異。各采期京白梨采收時(shí)果實(shí)硬度均很高,細(xì)胞壁組分均以難溶的CSP和半纖維素為主,隨果實(shí)后熟軟化,WSP和ISP含量漸趨升高,CSP和半纖維素含量降低,4種細(xì)胞壁酶活性也不斷升高。但比較結(jié)果表明,采期Ⅱ果實(shí)的細(xì)胞壁代謝特性與其它3個(gè)采期間存在顯著差異,即采期Ⅱ果實(shí)不溶性細(xì)胞壁組分含量最高且降解速率最快,相應(yīng)的其水溶性組分也最高,從細(xì)胞壁酶尤其是β-Gal活性變化表明采期Ⅱ的京白梨果實(shí)后熟軟化生理狀態(tài)不穩(wěn)定,與呼吸變化結(jié)果相呼應(yīng),表明此期果實(shí)未達(dá)到正常的生理成熟階段。

以上分析結(jié)果表明,不同采收期對(duì)京白梨果實(shí)后熟軟化過程中的細(xì)胞壁代謝特性產(chǎn)生顯著影響,表現(xiàn)出顯著不同的果實(shí)呼吸代謝過程,導(dǎo)致后熟品質(zhì)的顯著差異,進(jìn)而影響其貨架品質(zhì)和貨架期。因此,綜合比較認(rèn)為,冀東地區(qū)京白梨果實(shí)發(fā)育期應(yīng)不少于128 d,盛花后135 d~142 d(采期Ⅲ~采期Ⅳ)之間采收的果實(shí)不僅表現(xiàn)出良好的風(fēng)味品質(zhì),而且具有優(yōu)良的貯藏特性。但不宜超過盛花后149 d(采期Ⅴ),因這時(shí)京白梨已達(dá)完熟階段,果實(shí)易于衰老,貨架期短,不宜長(zhǎng)期貯藏。

盡管成熟度是影響果實(shí)品質(zhì)的內(nèi)在因素,將盛花期標(biāo)記法作為京白梨果實(shí)采收的依據(jù),可以克服不同年份因氣候不同帶來的誤差,在生產(chǎn)中具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義,但是,立地條件、田間管理技術(shù)和貯藏環(huán)境都對(duì)果實(shí)成熟和后熟軟化產(chǎn)生較大影響,因此也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以考慮,同時(shí),確定采收期還要考慮果實(shí)的用途和運(yùn)輸?shù)纫蛩?,以便更好地發(fā)揮和保持果實(shí)固有品質(zhì)。

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Effect of Harvest Date on Cell Wall Metabolism and Fruit Quality of Jingbaili Pear during Shelf-Life Period

WEI Jian-mei1,QI Xiu-dong2,*
(1.Environmental Management College of China,Qinhuangdao 066004,Hebei,China;2.Hebei Normal University of Science&Technology,Qinhuangdao 066004,Hebei,China)

The Jingbaili pear fruit,with different harvest dates,were used to study the change of cell wall metabolism and fruit shelf-quality during ripening and softening.The results showed that the fruits picked in harvest stageⅠandⅡhave highest hardness and chlorophyll content,lowest soluble solids content,unsteady respiration rate and slowly ripening rate,meanwhile,there was a significant difference in cell wall metabolism between harvest stage II and harvest stage III,IV and V,meaning fruit maturity is not enough at harvest stage II.The fruit of harvest stageⅤwere easy to aging with no respiratory climacteric peak and higher activities in cell wall enzymes,which showed that fruit of this period were overripe.However,the harvest timeⅢandⅣ(135-142th day after florescence)was the optimal harvest date because the fruits were of suitable maturity,and exhibited the normal physiological metabolism and good quality during storage.

harvest time;Jingbaili pear fruit;cell wall metabolism;shelf quality

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.11.003

2014-07-18

河北省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(12226806);秦皇島市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(201501B032)

魏建梅(1973—),女(漢),副研究員,博士,研究方向:果品采后生理與保鮮技術(shù)。

齊秀東(1970—),男(漢),副研究員,碩士,研究方向:果品貯藏保鮮與加工。

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