耿 彪,張啟彤,2,朱樹華,黃丹丹
(1 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,泰安271018)(2 石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院)
桃(Prunus persicaL.)是一種具有理想風(fēng)味和較高營養(yǎng)價值的水果,但其在采收后因高溫、潮濕等原因易迅速腐爛[1],因此,桃果實(shí)常溫貯藏期極短。冷藏是一種廣泛應(yīng)用于果實(shí)采后保鮮的方式[2],但當(dāng)桃果實(shí)長期暴露在低溫環(huán)境(0~10 ℃)會表現(xiàn)出明顯的冷害現(xiàn)象[3],限制桃果實(shí)冷藏期[4]。天然產(chǎn)物保鮮劑是近年來新興的保鮮技術(shù)之一[5],越來越引起研究者們的關(guān)注。槲樹(Quercus dentataThunb)主產(chǎn)于中國北部地區(qū),槲樹葉提取液中存在大量的天然抗氧化物質(zhì),前人研究已經(jīng)從DPPH自由基清除能力、羥基自由基清除能力、超氧陰離子清除能力等5 個方面證明了槲樹葉提取液具有較強(qiáng)的抗氧化能力,同時槲樹葉中還含有三萜類、甾醇類、黃酮類等有益于人體健康的成分[6-7]。目前,關(guān)于槲樹葉提取液對果蔬保鮮的研究甚少。因此,本研究以‘新泰紅’水蜜桃為試材,研究不同濃度槲樹葉提取液對冷藏期間桃果實(shí)貯藏品質(zhì)及抗氧化系統(tǒng)的影響,以期為外源槲樹葉提取液在桃果實(shí)保鮮中的應(yīng)用提供依據(jù)。
(1)槲樹葉提取液制備。槲樹葉片采摘自山東省臨沂市,準(zhǔn)確稱取干槲樹葉片50 g,放入1 000 mL 圓底燒瓶中,加入800 mL 雙蒸水,加熱回流4 h,得到700 mL 槲樹葉粗提液。分別取70、140、210 mL槲樹葉粗提液定容至終體積2 L,分別得到2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液。
(2)‘新泰紅’桃果實(shí)采自山東省新泰市一農(nóng)家果園,隨機(jī)選取大小均勻、無明顯機(jī)械損傷、無病蟲害以及成熟度(八成熟)一致的果實(shí)。試驗(yàn)設(shè)4 個處理,分別以2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液浸果30 min,采用雙蒸水浸果30 min 作為對照,每個處理重復(fù)3 次,每次重復(fù)80 個果實(shí)。處理完畢后晾干果實(shí)表面殘留水分,隨機(jī)將大小相近的果實(shí)以10 個為1 組放入貯藏盒中,于0 ℃、空氣相對濕度85%~90%條件下貯藏(貯藏0 d 果實(shí)不處理)。每隔7 d 隨機(jī)取10 個果實(shí),測定果實(shí)冷害指數(shù)、果實(shí)硬度以及相對電導(dǎo)率,其余果實(shí)經(jīng)液氮冷凍后貯存于-80 ℃,用于相關(guān)指標(biāo)測定。
(1)果實(shí)冷害指數(shù)。冷害指數(shù)參照Shan 等[8]的方法。根據(jù)冷害程度將果實(shí)分為5 級:0 級,無冷害發(fā)生;1 級,冷害面積<5%;2 級,冷害面積5%~25%;3 級,冷害面積25%~50%;4 級,冷害面積50%~75%;5 級,冷害面積>75%。
(2)果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)。果實(shí)硬度采用艾德堡GY-4 果實(shí)硬度計測定,探頭直徑為11 mm??扇苄缘鞍缀坎捎每捡R斯亮藍(lán)法測定[9];可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[10];維生素C 含量采用2,2’-聯(lián)吡啶分光光度法測定[11]。
(3)果實(shí)生理指標(biāo)。果肉褐變度測定參考Lei等[12]方法。稱取冷凍研磨后的桃果肉5.0 g 于離心管中,加入15 mL 預(yù)冷的95%乙醇,在4 ℃下放置6 h 后,11 200 r/min,4 ℃,離心20 min,得到上清液。采用UV-6100S 型紫外可見分光光度計測定其在410 nm 處吸光度,空白參比為95%乙醇。褐變度用410 nm 處吸光值表示;總酚含量采用Folinciocaulten 法測定[13](以鮮重計)。相對電導(dǎo)率測定參考姚文思等[14]的方法。丙二醛含量測定參照Guo等[15]方法。超氧陰離子自由基(O2·-)產(chǎn)生速率參照溫澤林等[16]方法測定,以鮮重計。參照Patterson等[17]方法測定過氧化氫(H2O2)含量,以鮮重計。根據(jù)Liu 等[18]的方法測量羥基自由基(·OH)含量。超氧化物歧化酶(SOD)活性參照Yang 等[19]方法測定,用愈創(chuàng)木酚作為底物測定過氧化物酶(POD)活性[20],多酚氧化酶(PPO)活性參照Ali 等[21]方法測定,苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性參照黃玉平等[22]方法測定,上述所有酶活力均用U/g 表示。
所有數(shù)據(jù)用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析,采用Duncan’s 法檢驗(yàn),以P值表示差異顯著性(P<0.05 表示差異顯著)。
由圖1-A 可知,隨著冷藏時間延長,各處理桃果實(shí)冷害指數(shù)均不斷上升??傮w來看,不同濃度槲樹葉提取液處理果實(shí)冷害指數(shù)均低于對照,冷藏第28 d 時,2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理果實(shí)冷害指數(shù)均顯著低于對照,分別為對照的89.0%、79.5%和84.8%,其中5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的效果最明顯。
由圖1-B 可知,桃果實(shí)硬度隨貯藏時間的延長而不斷下降,槲樹葉提取液處理的果實(shí)硬度均明顯高于對照。在冷藏第28 d,2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)硬度分別為5.77、6.63、6.09 kg/cm2,與采樣當(dāng)天(0 d)相比分別減少了44.4%、36.1%、41.3%,而對照果實(shí)硬度為5.57 kg/cm2,與采樣當(dāng)天相比下降了46.3%。可見,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理對減緩果實(shí)的軟化速度優(yōu)于其他處理。
圖1 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)冷害指數(shù)以及硬度的影響
如圖2-A 所示,桃果實(shí)可溶性蛋白含量在冷藏14 d 內(nèi)逐漸下降,之后波動變化。槲樹葉提取液處理的桃果實(shí)可溶性蛋白含量均顯著高于對照。在冷藏第28 d 時,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)可溶性蛋白含量與采樣當(dāng)天(0 d)相比僅損失了5.8%,2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理和對照的果實(shí)可溶性蛋白含量則分別損失了13.3%、15.1%和19.9%??梢姡螛淙~提取液處理能有效延緩冷藏桃果實(shí)可溶性蛋白含量的下降,其中5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的效果優(yōu)于其他處理。
圖2 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)可溶性蛋白、可溶性糖和維生素C 含量的影響
如圖2-B 所示,果實(shí)在冷藏期間可溶性糖含量隨著冷藏時間的延長,總體呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。槲樹葉提取液處理在冷藏大部分時期的果實(shí)可溶性糖含量顯著高于對照。其中5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)可溶性糖含量在整個貯藏期間內(nèi)始終維持較高水平,并且顯著高于2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理和對照。
如圖2-C 所示,在整個冷藏期間,桃果實(shí)維生素C 含量呈現(xiàn)先上升至峰值然后下降的趨勢。其中5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)維生素C 含量最高,對照果實(shí)維生素C 含量最低。在冷藏第14 d,2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)維生素C含量分別是對照的1.09、1.18、1.14 倍,可見,槲樹葉提取液處理能在一定程度上維持果實(shí)較高的維生素C 含量,且以5.0 g/L 槲樹葉提取液處理效果最好。
如圖3-A 所示,貯藏期間桃果實(shí)褐變度逐步上升。冷藏第28 d,對照桃果實(shí)的褐變度為0.52,為采樣當(dāng)天(0 d)的1.68 倍;5.0 g/L 槲樹葉提取液處理桃果實(shí)的褐變度為0.43,僅為采樣當(dāng)天(0 d)的1.39 倍;2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)褐變度分別為采樣當(dāng)天(0 d)的1.60 倍和1.52倍??梢?,槲樹葉提取液處理能夠明顯延緩桃果實(shí)的褐變,其中以5.0 g/L 槲樹葉提取液處理效果最佳。
由圖3-B 可以看出,5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理能夠有效提高冷藏期間桃果實(shí)的總酚含量,尤其在冷藏第28 d,其含量分別達(dá)8.65、8.09 mg/g,分別為對照的1.18、1.11 倍。而2.5 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)總酚含量僅在第7 d 顯著高于對照。可見,不同濃度槲樹葉提取液處理間桃果實(shí)總酚含量有明顯差異,其中5.0 g/L 槲樹葉提取液處理效果顯著優(yōu)于2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理。
圖3 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)褐變度以及總酚含量的影響
如圖4-A 所示,桃果實(shí)相對電導(dǎo)率隨著冷藏時間的延長總體呈現(xiàn)逐步上升的趨勢。綜合來看,槲樹葉提取液處理在冷藏大部分時期的桃果實(shí)相對電導(dǎo)率顯著低于對照。在冷藏第28 d,對照果實(shí)相對電導(dǎo)率最高,達(dá)到了45.6%,而5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)相對電導(dǎo)率在冷藏期間上升速度最慢,到冷藏第28 d 僅為36.9%,且顯著低于2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理。
圖4 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)相對電導(dǎo)率、MDA 含量的影響
如圖4-B 所示,在冷藏期間果實(shí)MDA 含量除在冷藏第14 d 略微下降外,總體隨著冷藏時間的延長呈逐步上升的趨勢。各濃度槲樹葉提取液處理的果實(shí)MDA 含量均顯著低于對照,且5.0 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)MDA 含量上升緩慢,在冷藏大部分時期顯著低于其他處理。
圖5 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)活性氧物質(zhì)的影響
如圖6 所示,冷藏期間桃果實(shí)SOD 活性逐漸降低,槲樹葉提取液處理在冷藏大部分時期顯著提高了果實(shí)冷藏期間的SOD 活性,尤其是5.0 g/L 槲樹葉提取液處理,果實(shí)SOD 活性在冷藏期間始終顯著高于對照和其他處理。槲樹葉提取液處理對果實(shí)POD 活性的影響與SOD 相反,在冷藏期間,槲樹葉提取液處理均顯著低于對照,尤其在冷藏第21 d,2.5、5.0、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理的果實(shí)POD 活性分別為對照處理的94.7%、65.7%、72.5%。不同濃度槲樹葉提取液處理的果實(shí)PPO、PAL 活性在整個貯藏期均顯著低于對照,在冷藏第28 d,5.0 g/L槲樹葉提取液處理的果實(shí)PPO、PAL 活性分別為采樣當(dāng)天(0 d)的1.47、2.95 倍;而2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理和對照的果實(shí)PPO 活性則分別為采樣當(dāng)天(0 d)的1.78、1.65 倍和1.90 倍,PAL活性則分別為采樣當(dāng)天(0 d)的3.98、3.48 倍和4.53 倍。由此可見,槲樹葉提取液處理能夠有效抑制PPO、PAL 活性的積累,且以5.0 g/L 槲樹葉提取液處理效果最為顯著。
圖6 槲樹葉提取液對冷藏桃果實(shí)酶活性的影響
外觀形態(tài)和品質(zhì)是評價桃果實(shí)風(fēng)味的重要依據(jù)[23]。本研究發(fā)現(xiàn),與2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理及對照相比,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理能較好地延緩桃果實(shí)冷藏期間冷害指數(shù)的上升和硬度的下降,保持較高的可溶性蛋白、可溶性糖、維生素C含量??扇苄缘鞍缀涂扇苄蕴鞘侵参锛?xì)胞重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在低溫等不利條件下能夠有效地減輕細(xì)胞所遭受的冷害程度[24-25]。
膜脂過氧化是果實(shí)衰老的重要因素。其中丙二醛是膜脂過氧化最重要的產(chǎn)物之一,它的產(chǎn)生加劇了細(xì)胞膜的損傷[26-27]。相對電導(dǎo)率也是反映植物膜系統(tǒng)狀況的一個重要參數(shù)[28]。細(xì)胞膜損傷的加劇也會引起組織褐變等冷害癥狀的產(chǎn)生[29]。本研究發(fā)現(xiàn),與2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理及對照相比,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理能夠有效地延緩桃果實(shí)冷藏期間MDA 含量和相對電導(dǎo)率的升高,從而有效抑制了膜脂的過氧化程度,進(jìn)而減輕果實(shí)褐變和冷害程度。
植物在遭受逆境脅迫或衰老的過程中,會誘導(dǎo)自身產(chǎn)生大量的活性氧(ROS),過量的ROS 會間接影響植物體自身的新陳代謝[30]。O2·-和H2O2是果實(shí)組織中活性氧重要的代謝失調(diào)產(chǎn)物,在低溫等不利條件下O2·-和H2O2結(jié)合會生成毒性更強(qiáng)的·OH,從而加劇膜脂的過氧化程度[31-32]。本研究結(jié)果表明,與2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理及對照相比,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理能較好地延緩果實(shí)冷藏期間產(chǎn)生速率及H2O2、·OH 含量的上升,有利于維持果實(shí)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,提高果實(shí)對冷害的抵御能力。
果實(shí)褐變的發(fā)生與組織中的保護(hù)酶系統(tǒng)有關(guān),SOD 作為保護(hù)酶之一,能將O2·-歧化成毒性較低的H2O2,并清除過量的ROS 而緩解果實(shí)褐變[33]。本研究發(fā)現(xiàn),與2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理及對照相比,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理能夠顯著提高果實(shí)組織的SOD 活性和降低果實(shí)褐變度??偡雍亢蚉PO、PAL 活性都與果實(shí)的褐變程度密切相關(guān)。PAL是與酚類物質(zhì)合成直接相關(guān)的酶,而PPO 能夠?qū)⒁恍┓宇愇镔|(zhì)催化成醌類物質(zhì),進(jìn)而引起果實(shí)發(fā)生褐變[34]。低溫脅迫可加速誘導(dǎo)PPO、PAL 活性提高,導(dǎo)致香蕉果實(shí)褐變[35]。POD 是組織中保護(hù)酶之一[36],同時也參與了酚氧化的過程。馮立娟等[37]研究表明POD 活性的表達(dá)與果皮褐變程度呈正相關(guān)。與2.5、7.5 g/L 槲樹葉提取液處理及對照相比,5.0 g/L 槲樹葉提取液處理能夠顯著降低桃果實(shí)的POD、PPO、PAL 活性,從而降低桃果實(shí)褐變程度。
綜上所述,槲樹葉提取液處理不僅能減輕桃冷藏期間果實(shí)冷害,還能有效延緩膜脂過氧化物與活性氧物質(zhì)的積累,誘導(dǎo)相關(guān)抗氧化酶活性的提高,有效延緩采后果實(shí)衰老,從而保持果實(shí)的貯藏品質(zhì)與營養(yǎng)價值,以5.0 g/L 槲樹葉提取液處理效果最為明顯。