譚 歸,孟新濤,車(chē)?guó)P斌,李德華,木志杰,張世雄,潘 儼,*(.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 8005; .新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,新疆烏魯木齊 8009; .北京恒鮮科技有限公司,北京 0; .吐魯番果業(yè)有限公司,新疆吐魯番 88000)

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氣調(diào)包裝材料對(duì)厚皮甜瓜采后呼吸途徑的影響

譚 歸1,孟新濤2,車(chē)?guó)P斌2,李德華1,木志杰3,張世雄4,潘 儼2,*
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊 830052; 2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,新疆烏魯木齊 830091; 3.北京恒鮮科技有限公司,北京 101121; 4.吐魯番果業(yè)有限公司,新疆吐魯番 838000)

采用聚乙烯醇(PVOH)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)3種包裝材料在同一氣調(diào)比例下對(duì)新疆厚皮甜瓜進(jìn)行貯藏實(shí)驗(yàn),每10 d使用液相氧電極儀測(cè)定不同呼吸途徑:糖酵解(EMP)、三羧酸循環(huán)(TCA)、戊糖磷酸途徑(PPP)、細(xì)胞色素系統(tǒng)途徑(CP)、交替途徑(AP)、總呼吸(Total)的呼吸速率;采后第70 d統(tǒng)計(jì)各處理組甜瓜的腐爛率、好果率情況。結(jié)果表明:在貯藏溫度為(3±1) ℃,相對(duì)濕度為75%～85%條件下,甜瓜裝入三種包裝材料膜內(nèi)充入O2、CO2濃度分別約為5.59%、1.80%后與CK相比較,采后各處理組總呼吸途徑速率均得到有效抑制,其中PP處理組采后各呼吸速率均小于其它三組,EMP路徑呼吸速率受環(huán)境影響轉(zhuǎn)移到以TCA路徑為主。至貯期結(jié)束后,PP包裝膜處理的甜瓜貯藏品質(zhì)相對(duì)最好,可以有效降低呼吸速率、延緩甜瓜的成熟衰老、防止病害的發(fā)生;CK貯藏效果最差。

厚皮甜瓜,采后,呼吸途徑,氣調(diào)處理,品質(zhì)

甜瓜是新疆主要的經(jīng)濟(jì)作物之一,新疆現(xiàn)有甜瓜種植面積規(guī)模不斷擴(kuò)大。根據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù),截至2014年,全區(qū)甜瓜種植面積100多萬(wàn)畝,總產(chǎn)量2.3495×106t[1],已成為新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支柱產(chǎn)業(yè)和農(nóng)民增加收入的重要渠道之一[2]。新疆甜瓜采收集中在夏季,采收后的甜瓜大量涌入市場(chǎng),短期內(nèi)對(duì)本地市場(chǎng)沖擊大,致使采后大部分新疆甜瓜以外銷(xiāo)為主,甜瓜的運(yùn)輸方式以公路為主,運(yùn)輸條件簡(jiǎn)陋;貯藏方式以冷藏為主,而冷貯藏條件設(shè)施的不完善導(dǎo)致時(shí)常發(fā)生病害,很大程度上降低了貯藏甜瓜的食用品味、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和衛(wèi)生安全性,造成甜瓜很大程度的腐爛敗壞[3-5]。因此,控制和利用呼吸作用這個(gè)生理過(guò)程來(lái)延長(zhǎng)甜瓜的貯藏期是至關(guān)重要的途徑之一。

目前對(duì)甜瓜保鮮貯藏研究范圍也比較的廣泛,多集中于采后過(guò)程中使用的物理、化學(xué)、生物化學(xué)等方法防治。其中化學(xué)藥物尤其是人工合成保鮮劑會(huì)產(chǎn)生農(nóng)藥殘留、病原物產(chǎn)生抗藥性和環(huán)境污染等問(wèn)題,相比較而言,使用物理保鮮方法安全可靠且無(wú)殘留問(wèn)題。呼吸作用無(wú)論在維持果實(shí)生命活動(dòng),還是物質(zhì)合成方面都有著重要的意義,而甜瓜呼吸途徑是一個(gè)物質(zhì)消耗過(guò)程,所以在貯藏和運(yùn)輸中,盡可能保持果實(shí)低而又正常的呼吸代謝,是維持甜瓜品質(zhì)、延長(zhǎng)貯藏期的基本原則和要求[6]?；谏鲜霰尘耙约敖Y(jié)合地域瓜果特色,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究相同氣體比例不同材料包裝的甜瓜,分析氣調(diào)包裝對(duì)各呼吸途徑的影響與腐爛指數(shù)、好果率的關(guān)系,以期為新疆厚皮甜瓜的貯藏應(yīng)用及推廣提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜瓜 于2015年10月4日采自吐魯番地區(qū)魯克沁鎮(zhèn)西州密17號(hào)甜瓜(CucumismeloL.)作為實(shí)驗(yàn)材料,選擇單瓜重1.8～3.0 kg,帶果柄、無(wú)機(jī)械傷、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí),套發(fā)泡網(wǎng)裝箱,采后5 h內(nèi)運(yùn)輸?shù)叫陆r(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,使用水果檢測(cè)儀(經(jīng)折光儀校正)對(duì)西州密17號(hào)逐一進(jìn)行篩選,共篩選出可溶性固形物含量為14.0%～17.0%的500個(gè)果實(shí)作為實(shí)驗(yàn)材料,貯藏在溫度為(3±1) ℃的冷庫(kù)中用于實(shí)驗(yàn);包裝材料 根據(jù)現(xiàn)有常用果蔬保鮮包裝膜材料[7-11],參考選定37.5 μm聚乙烯醇無(wú)孔包裝膜(Polyvinyl alcohol,vinylalcohol polymer,PVOH)，53.0 μm聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯包裝膜 (Polyethylene terephthalate,PET，為激光打孔,孔距1.0 cm,孔徑0.1 μm);78.0 μm聚丙烯無(wú)孔包裝膜(Polypropylene,PP，包裝膜規(guī)格:35 cm×45 cm) 北京恒鮮科技有限公司;疊氮鈉(NaN3) 上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;正磷酸(H3PO4)、無(wú)水乙醇(C2H5OH) 天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;丙二酸(C3H4O4)、氟化鈉(NaF) 上海山蒲化工有限公司;磷酸鉀緩沖液(K2HPO4、KH2PO4) 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;水楊基氧肟酸(SHAM) 美國(guó)Sigma-Aldrich試劑生產(chǎn)商;連二亞硫酸鈉(Na2S2O4)、氯化鉀(KCl) 天津市福晨化學(xué)試劑廠;所有試劑 均為分析純。

Checkmate3頂空分析儀 丹麥Dansensor公司;K-BA100R水果檢測(cè)儀 日本久保寺事業(yè)中心制造部;Oxytherm液相氧電極儀 英國(guó)漢莎公司;HT-D400型袋式氣調(diào)包裝 浙江瑞安市華騰機(jī)械有限公司;KM603型氣體混配儀 德國(guó)威特氣體技術(shù)公司;ML204型電子分析天平 上海梅特勒-托利多;5810R型低溫高速離心機(jī) 德國(guó)Eppendoff Centrifuge;HX-502型研磨機(jī) IKA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 處理方法 實(shí)驗(yàn)共設(shè)為4個(gè)處理。分別為CK、PVOH、PET、PP。其中CK處理為單瓜套泡沫網(wǎng)袋放入塑料周轉(zhuǎn)筐內(nèi),每箱裝5個(gè)瓜。PVOH、PET、PP處理:單瓜放入各包裝袋中,每一種處理包裝袋內(nèi)放入15 cm×30 cm的高強(qiáng)吸水紙(G07)3張,包裝機(jī)參數(shù)設(shè)定抽氣時(shí)間3.0 s,充氣時(shí)間5.0 s,熱封時(shí)間1.0 s,袋內(nèi)氣體成分為O2、CO2、N2,由儲(chǔ)氣罐氣體經(jīng)過(guò)混配儀時(shí)O2為5.59%±0.2%、CO2濃度為1.80%±0.2%,在使用氣調(diào)包裝機(jī)每次包裝充氣5個(gè)果實(shí)后，用頂空分析儀檢測(cè)袋內(nèi)氣體濃度是否符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求(O2濃度5.59%±0.2%、CO2濃度1.80%±0.2%)。每組處理125個(gè)瓜,用于頂空檢測(cè)氣調(diào)處理每組5個(gè),呼吸速率測(cè)定每組共18個(gè),其余果實(shí)為腐爛率、好果率統(tǒng)計(jì)。冷庫(kù)條件為貯藏溫度(3±1) ℃,相對(duì)濕度為75%～85%。

1.2.2 測(cè)定方法 果實(shí)的呼吸速率的測(cè)定,參考史青純方法略有改動(dòng)[12]。液相氧電極儀測(cè)定不同呼吸途徑:糖酵解(glycolysis,EMP)、三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle,TCA)、戊糖磷酸途徑(pentose phosphate pathway,PPP)、細(xì)胞色素系統(tǒng)途徑(cytochrome pathway,CP)、交替途徑(alternative pathway,AP)、總呼吸途徑的呼吸速率。

獲取甜瓜赤道部位中心果肉,切取的樣品質(zhì)量為0.4 g,投入液相氧電極反應(yīng)池(2.5 mL容量)中,使用移液器取2.0 mL磷酸鉀緩沖液至反應(yīng)池中,以避免傷誘導(dǎo)呼吸。待反應(yīng)曲線(xiàn)穩(wěn)定并持續(xù)到300 s時(shí),停止反應(yīng),記取數(shù)據(jù)。10 d測(cè)定一次,測(cè)定6次,每次取樣為3個(gè)果實(shí),每個(gè)呼吸途徑取樣品重復(fù)測(cè)定3次,取平均值。

1.2.3 氧電極反應(yīng)試劑及呼吸抑制劑配制 氧電極測(cè)定緩沖液:20.0 mmol/L pH7.4磷酸緩沖液1.0 L。A液為1.0 mmol/L K2HPO4,稱(chēng)取87.085 g K2HPO4,加入蒸餾水溶解定容至500 mL。B液為1.0 mmol/L KH2PO4,稱(chēng)取13.609 g KH2PO4,加入蒸餾水溶解定容至100 mL。C液為20.0 mmol/L pH7.4磷酸緩沖液,取A液16.04 mL,再取B液3.96 mL,加入900 mL蒸餾水定容至1.0 L。

電極液(KCl半飽和溶液):使用磁力攪拌器20 ℃下配制KCl飽和溶液100 mL,不斷加入KCl,靜置至不再有沉淀析出后,取飽和溶液加100 mL蒸餾水稀釋為50%至200 mL溶液。

終濃度為10.0 mmol/L NaF:按2.0 mL反應(yīng)體系計(jì)算,加入0.1 mL NaF后反應(yīng)杯內(nèi)濃度至10.0 mmol/L,配制NaF溶液濃度為0.2 mol/L。稱(chēng)取0.857 g NaF,用100 mL蒸餾水定容,用于EMP途徑呼吸的專(zhuān)一抑制。

終濃度50.0 mmol/L C3H4O4:按2.0 mL反應(yīng)體系計(jì)算,加入0.1 mL丙二酸溶液后反應(yīng)杯內(nèi)濃度至50 mmol/L,配制的C3H4O4溶液濃度為1.0 mol/L。稱(chēng)取10.406 g C3H4O4,用蒸餾水定容至100 mL,用于TCA循環(huán)呼吸的專(zhuān)一抑制。

終濃度10.0 mmol/L Na3PO4:按2.0 mL反應(yīng)體系計(jì)算,加入0.1 mL正磷酸溶液后反應(yīng)杯內(nèi)濃度至10.0 mmol/L,配制的Na3PO4溶液濃度為0.2 mol/L。稱(chēng)取2.45 g Na3PO4,用100 mL蒸餾水定容,用于PPP途徑呼吸的專(zhuān)一抑制。

終濃度1.0 mmol/L NaN3:按2.0 mL反應(yīng)體系計(jì)算,加入0.1 mL NaN3溶液后反應(yīng)杯內(nèi)濃度至1.0 mmol/L,應(yīng)配制NaN3溶液濃度20.0 mmol/L。稱(chēng)取0.130 g NaN3,用100 mL蒸餾水定容,用于CP途徑呼吸的專(zhuān)一抑制。

終濃度3.0 mmol/L SHAM:按2.0 mL反應(yīng)體系計(jì)算,加入0.1 mL SHAM溶液后反應(yīng)杯內(nèi)濃度至3.0 mmol/L,配制的SHAM溶液濃度為60.0 mmol/L。稱(chēng)取0.919 g SHAM,20.0 mL乙醇(80%)溶解后、蒸餾水定容至100 mL,用于AP途徑呼吸的專(zhuān)一抑制。

1.2.4 呼吸速率測(cè)定 總呼吸速率測(cè)定為不加入任何專(zhuān)一性抑制劑,其余各呼吸途徑的測(cè)定采用以下專(zhuān)一性抑制劑的方法,呼吸速率為樣品在液相氧電極的2.0 mL反應(yīng)體系中計(jì)算單位時(shí)間測(cè)得的溶解氧消耗量。按表1和表2方法使用移液器準(zhǔn)確移入總量2.0 mL的反應(yīng)液、各個(gè)呼吸主途徑和電子傳遞鏈的0.1 mL專(zhuān)一抑制劑。

表1 呼吸主途徑的呼吸速率測(cè)定Table 1 Measurement of main pathways respiration rate

注:VTotal為總呼吸速率測(cè)定;VRest為剩余呼吸測(cè)定;VEMP為糖酵解呼吸速率測(cè)定;VTCA為三羧酸循環(huán)呼吸速率測(cè)定;VPPP為戊糖磷酸途徑呼吸速率測(cè)定;/表示該途徑呼吸速率測(cè)定不添加此專(zhuān)一抑制劑;表2同。

表2 呼吸電子傳遞途徑的呼吸速率測(cè)定Table 2 Measurement of electron transport chains respiration rate

注:VCP為細(xì)胞色素系統(tǒng)途徑呼吸速率測(cè)定;VAP為交替途徑呼吸速率測(cè)定。

1.2.5 腐爛指數(shù)測(cè)定 參照畢陽(yáng)、陳學(xué)紅方法略有改動(dòng)[13-14]。按甜瓜腐爛面積大小將甜瓜劃分為9級(jí):0級(jí):果實(shí)無(wú)病斑;1級(jí):直徑0.5 cm下的分散零星小病斑不超過(guò)20個(gè);2級(jí):直徑1.0 cm以下的小病斑在15個(gè)以上,或總病斑面積小于3%;3級(jí):最大病斑或病斑連成片直徑在1.5～3.0 cm之間不超過(guò)3個(gè),病斑總面積不超過(guò)5%的果面積;4級(jí):最大病斑直徑3.0 cm以上,全果病斑面積5%～10%;5級(jí):10%～20%果面腐爛;6級(jí):20%～40%果面腐爛;7級(jí):40%～60%果面腐爛;8級(jí):全果腐爛。計(jì)算腐爛指數(shù)公式為:

1.2.6 好果率測(cè)定 好果率的計(jì)算式:好果率(%)=腐爛指數(shù)為1級(jí)以下的果實(shí)數(shù)量/總果實(shí)數(shù)量×100

1.2.7 O2、CO2濃度變化 用頂空分析儀測(cè)定PVOH、PET、PP三組氣調(diào)處理包裝袋內(nèi)O2及CO2含量的變化,每組處理測(cè)定5個(gè)果實(shí),每10 d測(cè)定一次,共測(cè)定6次。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2007、Sigma Plot 12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,相關(guān)性分析利用SPSS 19.0軟件。呼吸速率由電極儀配套電腦軟件自動(dòng)計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜瓜在不同包裝材料內(nèi)氣體濃度的變化

對(duì)三種處理甜瓜袋內(nèi)氣體濃度跟蹤檢測(cè),從圖1、圖2中可以看出,果實(shí)在入貯時(shí),各包裝袋內(nèi)O2、CO2濃度均約為5.59%、1.80%,PET處理組的O2含量在貯藏內(nèi)趨于平穩(wěn)略上升,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于PVOH、PP處理組的O2含量,PET處理組O2含量的最大值出現(xiàn)在貯期結(jié)束為6.78%;PP處理組的O2含量在貯藏20 d降到最小為0.61%,貯期結(jié)束時(shí)PVOH、PP處理組的O2濃度值小于貯期初始值。PP處理組的CO2含量在貯藏20 d內(nèi)上升至最大濃度值后略有下降,且在20 d后的貯藏期內(nèi)高于PVOH、PET處理組的CO2含量,最大值為5.91%;貯期結(jié)束時(shí),相對(duì)于其它兩處理組,PET處理組的CO2值最小為2.20%,三組氣調(diào)處理在貯藏結(jié)束時(shí)與貯藏初期相比均有上升。

圖1 西州密在不同包裝材料內(nèi)O2濃度的變化Fig.1 Changes in the O2 content of melom in different package materials

圖2 西州密在不同包裝材料內(nèi)CO2濃度的變化Fig.2 Changes in the CO2 content of melom in different package materials

2.2 不同包裝材料對(duì)甜瓜EMP呼吸途徑的影響

從圖3可知,貯期期間CK、PVOH、PET處理組果實(shí)的EMP呼吸速率呈先升高后降低的趨勢(shì);而PP處理組果實(shí)呈先下降后升高再下降的趨勢(shì)。CK的EMP呼吸峰值出現(xiàn)在貯期為10 d時(shí),其值為3.48 nmol O2·mg-1FW·min-1,在貯期結(jié)束時(shí)下降至1.56 nmolO2·mg-1FW·min-1。PVOH、PET兩組處理的果實(shí)在貯期20 d時(shí)出現(xiàn)EMP呼吸速率峰值,分別為2.98、3.02 nmolO2·mg-1FW·min-1,這兩組氣調(diào)處理與對(duì)照組差異性不顯著(p>0.05)。PP處理組在貯期10 d時(shí)為2.02 nmol O2·mg-1FW·min-1,呼吸峰值出現(xiàn)在貯期20 d,且低于其余三個(gè)處理組。其中PP處理在整個(gè)貯期內(nèi)EMP呼吸速率是最低的,貯期結(jié)束時(shí)僅為1.07 nmolO2·mg-1FW·min-1，相比CK低31.40%,其呼吸值極顯著低于CK(p<0.01)。

圖3 不同包裝材料對(duì)西州密EMP呼吸速率的影響Fig.3 Effects of different package materials on EMP respiration rate of melon

2.3 不同包裝材料對(duì)甜瓜TCA呼吸途徑的影響

由圖4可知,貯藏期間CK、PET處理組果實(shí)TCA呼吸速率先升高后降低,PVOH、PP處理組果實(shí)的TCA呼吸速率呈先下降后升高再下降。在貯藏期0 d時(shí),四組處理的呼吸值均為9.89 nmol O2·mg-1FW·min-1,其中CK在貯期10 d時(shí)上升至14.24 nmol O2·mg-1FW·min-1。受氣體濃度及材料膜透氣率的影響,三組氣調(diào)處理TCA呼吸速率在貯期內(nèi)均低于CK,其中PET、PVOH、PP峰值出現(xiàn)在貯期20 d,PP處理組TCA呼吸峰值相比其它兩組氣調(diào)處理最小,約為8.475 nmol O2·mg-1FW·min-1,貯期結(jié)束時(shí)PP處理組呼吸值最小為0.596 nmol O2·mg-1FW·min-1，相比CK偏低約74.30%,CK與PET處理呈差異不顯著(p>0.05),與PP處理呈極顯著差異(p<0.01)。而CK在貯期結(jié)束時(shí)呼吸速率仍高于其他三個(gè)處理組為2.307 nmol O2·mg-1FW·min-1,這有可能是因?yàn)樵谔墙徒膺^(guò)程中的產(chǎn)物丙酮酸進(jìn)入線(xiàn)粒體后,在氧氣充足條件下,持續(xù)通過(guò)一個(gè)包括三羧酸和二羧酸的逐步脫羧脫氫,進(jìn)行了徹底的氧化分解[15],所以在貯藏期內(nèi)TCA呼吸速率相比其他三組處理仍然偏高。

圖4 不同包裝材料對(duì)西州密TCA呼吸速率的影響Fig.4 Effects of different package materials on TCA respiration rate of melon

2.4 不同包裝材料對(duì)甜瓜PPP呼吸途徑的影響

從圖5可知,貯藏期間四組處理果實(shí)的PPP呼吸速率均呈先升高后降低的趨勢(shì)。在貯藏期10 d時(shí),CK出現(xiàn)最高峰值為2.546 nmol O2·mg-1FW·min-1,隨后開(kāi)始逐步下降,至貯期結(jié)束時(shí)為1.355 nmol O2·mg-1FW·min-1。在整個(gè)貯藏期內(nèi)四個(gè)處理組在50 d時(shí)均高于初始值,而PP處理呼吸速率最小為0.425 nmol O2·mg-1FW·min-1;PVOH、PET兩組處理果實(shí)在貯期20 d出現(xiàn)峰值,分別為1.322、1.954 nmol O2·mg-1FW·min-1。其中PET處理組至貯期結(jié)束時(shí)PPP呼吸速率仍然很高,為1.138 nmol O2·mg-1FW·min-1,與CK呈顯著差異(p<0.05)。PET處理組之所以在貯期結(jié)束時(shí)仍有較高呼吸速率,有可能受氣體濃度及材料膜透氣率的影響,包裝膜內(nèi)氣體濃度維持在一定范圍內(nèi),PPP途徑對(duì)葡萄糖直接氧化分解,有較高的能量轉(zhuǎn)換效率[16]。

圖5 不同包裝材料對(duì)西州密PPP呼吸速率的影響Fig.5 Effects of different package materials on PPP respiration rate of melon

2.5 不同包裝材料對(duì)甜瓜CP呼吸途徑的影響

由圖6可知,貯藏期間各處理組果實(shí)細(xì)胞色素系統(tǒng)途徑呼吸速率有波動(dòng)且整體降低。在貯藏初期,四個(gè)處理組的CP呼吸速率值約為3.55 nmol O2·mg-1FW·min-1,CK呼吸峰值出現(xiàn)在10 d為4.501 nmol O2·mg-1FW·min-1,其余三組氣調(diào)處理峰值出現(xiàn)不明顯,而PP處理組在整個(gè)貯期中處于較低呼吸狀態(tài),至貯期50 d四個(gè)處理組下降至0.34～1.476 nmol O2·mg-1FW·min-1,PVOH處理組與PET處理組呈顯著差異(p<0.05);PP處理組與CK呈極顯著差異(p<0.01)。導(dǎo)致這種現(xiàn)象有可能是因?yàn)榧?xì)胞線(xiàn)粒體中電子傳遞途徑會(huì)受到內(nèi)外因素的影響而發(fā)生變化,比如外界環(huán)境溫度低。除CK外,其余三組處理還受到氣體濃度及膜材料透氣率的影響。

圖6 不同包裝材料對(duì)西州密CP呼吸速率的影響Fig.6 Effects of different package materials on CP respiration rate of melon

2.6 不同包裝材料對(duì)甜瓜AP呼吸途徑的影響

從圖7可知,CK、PET處理組果實(shí)抗氰呼吸鏈呼吸速率呈先上升后降低的趨勢(shì),而PVOH、PP處理有波動(dòng)且整體呈降低的趨勢(shì)。在貯藏期0 d時(shí),四個(gè)處理組的值均為1.73 nmol O2·mg-1FW·min-1,在10 d時(shí)CK、PET處理出現(xiàn)呼吸峰值分別為2.48、2.05 nmol O2·mg-1FW·min-1,與PP、PVOH處理的呼吸速率差異性極顯著(p<0.01)。PP處理在整個(gè)貯藏期間呼吸速率較小,至貯期結(jié)束時(shí)為0.22 nmol O2·mg-1FW·min-1,氣調(diào)包裝處理抑制酶類(lèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化運(yùn)輸,降低呼吸速率。貯期結(jié)束后三組氣調(diào)處理與CK的呼吸速率相比偏低約50.24%～78.54%。

圖7 不同包裝材料對(duì)西州密AP呼吸速率的影響Fig.7 Effects of different package materials on AP respiration rate of melon

2.7 不同包裝材料對(duì)甜瓜總呼吸途徑的影響

從圖8可以看出,隨著貯藏時(shí)間的推移,CK與PET處理總呼吸速率變化一致,均先升高后降低;PP與PVOH處理總呼吸速率均呈現(xiàn)先降低后升高再降低的趨勢(shì)。由于CK沒(méi)有經(jīng)過(guò)氣體濃度的調(diào)節(jié)，其總呼吸速率明顯高于其他三組氣調(diào)處理,在采后第10 d出現(xiàn)呼吸高峰,值為24.98 nmol O2·mg-1FW·min-1,到貯期結(jié)束時(shí)呼吸速率仍有6.58 nmol O2·mg-1FW·min-1。PET處理在20 d出現(xiàn)峰值為19.44 nmol O2·mg-1FW·min-1,到貯期結(jié)束時(shí)逐漸下降為5.98 nmol O2·mg-1FW·min-1。PVOH、PP處理組貯藏期呈先下降后升高再下降的趨勢(shì),沒(méi)有出現(xiàn)明顯峰值,在20 d時(shí)總呼吸速率分別為16.98、13.76 nmol O2·mg-1FW·min-1,PP處理呼吸速率在貯期結(jié)束時(shí)與CK相比偏低約60.63%,PP處理與CK差異極顯著(p<0.01)。在整個(gè)貯期結(jié)束后PP處理總呼吸速率最低，僅為2.59 nmol O2·mg-1FW·min-1。

圖8 不同包裝材料對(duì)西州密總呼吸速率的影響Fig.8 Effects of different package materials on total respiration rate of melon

2.8 貯期結(jié)束后不同處理組的貯藏甜瓜腐爛指數(shù)及好果率

在冷藏20 d后對(duì)甜瓜進(jìn)行腐爛指數(shù)和好果率統(tǒng)計(jì)。從表3中可以看出,CK的腐爛指數(shù)最大,為0.621,好果率僅為0.089;PP組腐爛指數(shù)最小為0.235,好果率最大為0.588,這是因?yàn)樵谕坏蜏刭A藏環(huán)境下,PP處理組充入約5.59%的氧氣和1.80%的二氧化碳濃度在適宜透氣率條件下,既能減弱果實(shí)呼吸強(qiáng)度延緩果實(shí)衰老又能有效抑制病原菌的生長(zhǎng)和病斑的擴(kuò)大,大大降低其腐爛程度。PVOH處理組腐爛指數(shù)為0.321,在同樣處于同一貯藏環(huán)境下,由于PVOH材料膜透氣率次之,雖然能抑制病原菌的繁殖生長(zhǎng)但不能滿(mǎn)足果實(shí)最低呼吸強(qiáng)度,在切開(kāi)果實(shí)對(duì)其觀測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)有浸漬軟腐現(xiàn)象。PET處理組的腐爛指數(shù)0.564,明顯要高于PVOH和PP處理組,可能是PET膜材料透氣率最大,氣體交換滲透快,包裝袋內(nèi)氣體濃度較高并沒(méi)有明顯抑菌效果,所以沒(méi)有明顯降低果實(shí)的腐爛程度。

表3 不同包裝處理西州密腐爛指數(shù)及好果率Table 3 Decay index and intact fruit rate of different package treatments melon

表4 同一氣體濃度不同膜材料與各呼吸途徑的相關(guān)性分析Table 4 Correlative analysis of different membrane materials and respiratory pathways in the same gas concentration

注:**:在p<0.01水平(雙側(cè))上極顯著相關(guān);*:在p<0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

甜瓜腐爛的主要原因之一是病原微生物的侵染,導(dǎo)致果實(shí)感官變差和品質(zhì)下降,出現(xiàn)病斑,隨及出現(xiàn)果肉軟腐坍塌,從而失去食用價(jià)值。合理適宜的氣調(diào)包裝處理能有效抑制采后病害的發(fā)生,通過(guò)直接抑制病原物的生長(zhǎng)及其代謝,以及間接維持寄主抗病性的方式來(lái)延緩果實(shí)的成熟衰老,延長(zhǎng)果實(shí)可食用期。

2.9 三種膜材料在同一氣體比例與各呼吸途徑相關(guān)性分析

相關(guān)性分析是在同一成熟度時(shí)三組膜材料在同一氣體比例條件下,對(duì)整個(gè)貯期內(nèi)各呼吸途徑速率的分析。如表4所示,PVOH、PET、PP處理組中O2與PPP呼吸途徑的呼吸速率呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01),PVOH、PET處理組中CO2與PPP呼吸途徑的呼吸速率呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)。在PVOH處理中O2濃度與EMP呼吸途徑的呼吸速率呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05)、CO2與AP呼吸途徑的呼吸速率呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01);PET處理組中O2濃度與EMP呼吸途徑的呼吸速率呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01);在PP處理組中CO2濃度與總呼吸的呼吸速率呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05),與AP呼吸途徑的呼吸速率呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。

3 討論

本次實(shí)驗(yàn)材料西州密17號(hào)甜瓜屬于呼吸躍變形果實(shí),呼吸躍變與果實(shí)的品質(zhì)和耐貯性有密切的關(guān)系,甜瓜伴隨著呼吸躍變,果實(shí)的顏色、質(zhì)地、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都在發(fā)生變化[17]。甜瓜采后貯藏過(guò)程中會(huì)受大量的病害侵染,黑斑病是甜瓜貯藏期危害性最大的病害之一,造成果實(shí)品質(zhì)下降[18]。為了抑制甜瓜病害，降低甜瓜腐爛率，延長(zhǎng)貯藏期、可食用性,采用氣調(diào)包裝技術(shù)能有效降低果實(shí)呼吸速率,抑制果實(shí)采后侵染性病害的發(fā)生。因此,氣調(diào)包裝因其保鮮效果明顯和非化學(xué)物質(zhì)處理之特性而被認(rèn)為是有極大發(fā)展和應(yīng)用價(jià)值的水果保鮮技術(shù)之一[19]。

此次實(shí)驗(yàn)中通過(guò)設(shè)計(jì)5.59% O2和1.80% CO2同一氣體濃度和不同包裝材料膜結(jié)合處理甜瓜,其貯藏溫度為(3±1) ℃,庫(kù)內(nèi)相對(duì)濕度為75%～85%。在圖8中,CK總呼吸峰值比其他三組總呼吸高峰出現(xiàn)約提前10 d,PP處理組在20 d時(shí)呼吸速率分別比PET、PVOH處理組偏低約29.19%、18.52%,表明氣調(diào)保鮮包裝延緩了果實(shí)呼吸高峰的出現(xiàn),同時(shí)抑制呼吸強(qiáng)度[20-21]。圖3、圖4、圖8中顯示,甜瓜貯藏期間總呼吸與EMP、TCA的呼吸速率變化趨勢(shì)基本保持一致,其中TCA占總呼吸速率的比例較大,這有可能是EMP呼吸主路徑受氣調(diào)環(huán)境影響,呼吸路徑轉(zhuǎn)移到另一主路徑TCA途徑上的原因所致。圖5中PPP途徑呼吸速率在貯期有峰值出現(xiàn),有可能是果實(shí)受逆境脅迫、病原菌侵染等原因?qū)е?。在冷?0 d,CK最先出現(xiàn)腐爛癥狀,主要表現(xiàn)為果實(shí)顏色變暗、霉菌、凹陷、皺縮、水漬狀等,從表3中顯示腐爛指數(shù)為0.621;三個(gè)材料膜包裝處理組都有效抑制黑斑病的發(fā)生,PVOH處理組切開(kāi)果肉部分出現(xiàn)水浸漬現(xiàn)象,PET處理組甜瓜在食用時(shí)風(fēng)味、色澤等感官品質(zhì)較差,PP處理組果實(shí)腐爛指數(shù)最小僅為0.235,好果率值最大,這與陳存坤等[22]的研究結(jié)果相似。在表4相關(guān)性分析中,O2濃度在三組氣調(diào)包裝中均對(duì)甜瓜PPP呼吸途徑存在負(fù)相關(guān),這有可能說(shuō)明O2濃度越大越能加速PPP途徑的前端路徑呼吸速率。

但低濃度O2和高濃度CO2共同處理對(duì)有些真菌抑制的效果并不明顯[23]。在此次實(shí)驗(yàn)中有效抑制了鏈格孢屬黑斑病,但對(duì)鐮刀菌屬白霉病控制效果不明顯。今后將會(huì)進(jìn)一步探究如何有效利用低溫氣調(diào)貯藏對(duì)新疆厚皮甜瓜采后病害的防治。

4 結(jié)論

氣調(diào)包裝處理均有降低甜瓜呼吸速率的重要特性,采用PP包裝膜處理的甜瓜貯藏品質(zhì)相對(duì)最好,腐爛率和好果率均要優(yōu)于CK、PVOH和PET處理組。

在氣調(diào)包裝處理?xiàng)l件下,O2濃度對(duì)甜瓜PPP呼吸途徑有顯著影響,TCA途徑對(duì)貯藏期甜瓜果肉總呼吸貢獻(xiàn)最大;5.59% O2和1.80% CO2濃度能有效抑制甜瓜黑斑病病原菌的繁殖生長(zhǎng),相對(duì)減少甜瓜貯藏過(guò)程中的腐爛損失。因此,選擇合適包裝膜材料用于包裝西州密17號(hào)甜瓜,可以有效降低呼吸速率、延緩甜瓜的成熟衰老、防止病害的發(fā)生,能更好的保持甜瓜原有色、香、味、質(zhì)地特性等品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,最終有效地延長(zhǎng)甜瓜的貯藏期,從而增加經(jīng)營(yíng)者的經(jīng)濟(jì)收益和為消費(fèi)者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

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Effects of modified atmosphere package materials on respiratory pathway ofCucuminsmeloL.

TAN Gui1,MENG Xin-tao2,CHE Feng-bin2,LI De-hua1,MU Zhi-jie3,ZHANG Shi-xiong4,PAN Yan2,*

(1.Institute of Food science and Pharmaceutical Science,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China; 2.Institute of Agro-products Storage and Processing,Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091,China; 3.Beijing Hengxian Science and Technolagy Ltd.,Beijing 101121,China; 4.Turpan Fruit Industry Co.,Ltd.,Turpan 838000,China)

The storage experiments ofCucumismeloL. were carried out under the same air-conditioning ratio used 3 different packaging materials of polyvinyl alcohol(PVOH),polyethylene terephthalate(PET)and polypropylene(PP). Different respiratory pathways were measured by liquid oxygen electrode every 10 days,including the respiration rate of glycolysis(EMP),tricarboxylic acid cycle(TCA),pentose phosphate pathway(PPP),cytochrome pathway(CP),alternative pathway(AP),total respiration(Total). On the 70th day after harvest,the decay rate and fruit rate of each treatment group were analyzed. The results showed that the storage temperature was(3±1) ℃ and the relative humidity was 75%～85%. The concentrations of O2and CO2in the 3 kinds of package materials were about 5.59% and 1.80% and then compared with CK. The total respiratory rate of each treatment group was effectively inhibited. As the respiration rate of PP treatment group was less than that of other three groups,and the respiratory pathway of the EMP was affected by environment and shifted to the TCA. At the end of the storage,PP package treatment of melon storage quality was relatively best,which could effectively reduce the respiratory rate,delay the maturity,prevent the occurrence of disease and senescence. The quality of CK was worst.

CucumismeolL.;postharvest;pathway respiratory;controlled atmosphere treatments;quality

2017-02-07

譚歸(1988-),男,在讀碩士研究生,研究方向:農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮,E-mail:350638459@qq.com。

*通訊作者:潘儼(1979-),男,博士,副研究員,研究方向:果蔬采后生理,E-mail:panyan1590@163.com。

國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2014GA890002)。

TS206

A

1002-0306(2017)14-0248-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.14.048