曲淋鴻,李燦嬰,2*,張希,李雪,葛永紅,2
1. 渤海大學食品科學與工程學院(錦州 121013);2. 遼寧省食品安全重點實驗室,生鮮農產品儲藏加工及安全控制技術國家地方聯(lián)合工程研究中心(錦州 121013)
西洋梨(Pyrus communisL.)原產于英國,在歐洲、澳大利亞以及北美也都有種植,我國山東、遼寧、河南、河北、北京等地也均有栽培[1],并且種植面積與品種不斷擴大,包括巴梨、三季梨、茄梨、阿巴特、帕克漢姆、紅巴梨、早紅考密斯等[2]。三季梨,在8月中下旬成熟,常溫需要10~15 d的后熟,口感才能達到最佳,后熟的果實味美香甜、果肉軟膩、香氣濃郁,而且還含有天然營養(yǎng)物質,如碳水化合物、蘋果酸、鈣、鉀和維生素等[3],但三季梨果實貯備性能差,采后衰老速度很快,易受到病原真菌侵染而腐爛,嚴重影響果實商品價值。因此,開發(fā)綠色、安全、高效、廣譜的采后防腐保鮮技術是梨產業(yè)發(fā)展中的關鍵。
磷酸鈉作為一種食品添加劑,常用于即食食品、奶制品、谷類食品、肉制品中,作為食品的緩沖劑可以有效調劑食品的pH、增加離子強度,達到殺菌、保持食物嫩度的效果[4]。據報道,磷酸鈉可以控制食源性細菌沙門氏菌、彎曲桿菌、大腸桿菌和單核細胞增生李斯特菌等的生長[5]。外源磷酸鈉能夠控制金冠蘋果采后黑斑病的發(fā)生,并且研究發(fā)現(xiàn)經磷酸鈉處理,可以提高果實體內苯丙烷代謝相關酶的活性,如過氧化氫酶、過氧化物酶等,還可以提高木質素、黃酮等相關的抗氧化物質含量[6]。研究還表明,磷酸鈉可以抑制病原真菌的生長,降低馬鈴薯、洋蔥、大棗和桃果實在儲藏過程中的腐爛[7-8]。此外,外源磷酸鈉還可以通過調節(jié)呼吸作用、糖代謝、細胞壁降解酶活性和線粒體能量代謝,抑制果肉硬度、抗壞血酸含量、可滴定酸和可溶性固形物含量的下降來維持蘋果和大棗果實的品質[9-10]。已有研究證明,外源使用1-甲基環(huán)丙烯、硝普鈉、苯并噻重氮、水楊酸、茶多酚、草酸等能夠維持梨果實硬度,延緩軟化進程[11-16],但有關外源磷酸鈉在三季梨儲藏保鮮中的研究較少報道。
研究以三季梨果實為試驗材料,采后經磷酸鈉溶液浸泡處理,探討在常溫貯備期間三季梨果肉硬度、乙烯釋放量、可溶性固形物含量等相關品質指標的變化,為磷酸鈉在采后保鮮中的應用提供理論基礎。
磷酸鈉(山東西亞化工有限公司);氫氧化鈉、無水乙醇(天津市致遠化學試劑有限公司);磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀(天津市福晨化學試劑廠);濃鹽酸、濃硫酸(錦州古城化學試劑廠)。
三季梨果實采自錦州市北鎮(zhèn)市羅羅堡鎮(zhèn),在商業(yè)成熟度時采收,紙箱(40個/箱)包裝后當天運抵渤海大學實驗室進行處理。
WYT-32阿貝折光儀(廈門中村光學儀器廠);5424R小型冷凍離心機(德國Eppendorf公司);UV-2550紫外-可見分光光度計[島津儀器(蘇州)有限公司];GC7820液相色譜儀(山東滕州魯南分析儀器有限公司);GY-1型水果硬度計(杭州托普儀器有限公司);AII basic研磨機(德國IKA集團)。
1.3.1 果實處理
挑選大小一致、顏色均勻、無機械傷和病蟲害的三季梨果實210個,分別置于預試驗篩選的0.5 g/L的磷酸鈉溶液和清水中浸泡10 min,取出待果實表面無水分后裝入紙箱中,在相對濕度(RH)40%~50%,溫度20~22 ℃條件下貯備待用。
1.3.2 取樣
參考Ge等[17]方法。分別在儲藏第0,第3,第6,第9,第12和第15天取經磷酸鈉處理和對照果實各15個,去皮后取其果實中部皮下0.3~1.0 cm的果肉切碎,液氮速凍后裝入小型自封袋中,置于-80 ℃冰箱中保存待用。
1.3.3 失重率測定
參照Ge等[17]方法。分別于儲藏第0,第3,第6,第9,第12和第15天使用稱量法測定果實質量,每次處理用果實30個。失重率用式(1)進行計算。
1.3.4 乙烯釋放量測定
參照唐琦等[18]方法并修改。分別將儲藏第0,第3,第6,第9,第12和第15天經磷酸鈉處理和對照的果實,在規(guī)格5 L的干燥器中每次放入10個,1.5 h后從干燥器中抽取15 mL氣體,排水法收集于玻璃瓶中,用封口膜封好后倒置待測。乙烯釋放量用氣相色譜法測定,進樣量為1.0 mL,乙烯釋放速率以mL/kg·h表示。
1.3.5 果肉硬度測定
參照魏美林[19]方法,在果實儲藏15 d期間內,每間隔3天,使用GY-1型號果實硬度計測定經磷酸鈉處理和對照的果實果肉硬度。每次取果實15個,削去陰陽兩面果實中部1~2 mm厚果皮,再用硬度計直接測定硬度并記錄,單位用N表示。
1.3.6 可溶性固形物含量(SSC)測定
參照魏美林[19]方法,在果實儲藏15 d期間內,平均每3天用阿貝折光儀測定經磷酸鈉處理和對照果實的可溶性固形物含量,表示為%。每次處理用15個果實。
1.3.7 可滴定酸(TA)測定
參照曹建康等[20]方法并修改。準確稱取各5.0 g經磷酸鈉處理和對照果肉組織,液氮研磨成粉末后加入適量蒸餾水繼續(xù)研成勻漿,移入刻度50 mL離心管中,并加入蒸餾水至45 mL,于4 500 r/min離心15 min,收集上清液采用酸堿滴定法測定TA,表示為%。
1.3.8 水不溶性果膠和水溶性果膠含量測定
參考曹建康等[21]方法并修改,分別準確稱取3.0 g的經磷酸鈉處理和對照果肉組織,置于研缽中研磨成勻漿,將經離心、水浴得到的上清液移入100 mL容量瓶中并使用蒸餾水定容至刻度,分別得到水溶性果膠提取液與水不溶性果膠提取液。
反應體系為1.0 mL水不溶性果膠或水溶性果膠提取液,0.2 mL咔唑-乙醇溶液(1.5 mol/L),6.0 mL濃硫酸,振蕩搖勻試管中的溶液,在黑暗處放置20 min,隨后在水浴80 ℃中保溫20 min,冷卻至室溫后用紫外分光光度計測定反應體系在530 nm處的吸光度。水不溶性果膠和水溶性果膠含量均以mg/g表示。
1.3.9 數(shù)據分析
全部指標進行3次生物學重復,數(shù)據使用Microsoft Excel 2007計算標準誤差并作圖。使用SPSS 16.0軟件進行最小極差法分析處理和對照間的差異,p<0.05為顯著性差異。
果實在常溫儲藏期間,由于呼吸消耗和水分蒸騰等因素會致使果實出現(xiàn)質量減輕的現(xiàn)象,果實發(fā)生萎蔫干癟的主要原因則是果實體內水分的過多流失,進而影響果實外觀品質。隨著儲藏時間的延長,由圖1可知,對照果實乙烯釋放量在儲藏過程中呈先升后降的趨勢,6~12 d期間增加速度最快,在12 d達到釋放高峰,而經磷酸鈉處理果實在15 d內呈上升趨勢,未出現(xiàn)高峰。由此說明,外源磷酸鈉處理延遲了果實乙烯高峰的出現(xiàn),能夠延緩果實衰老。
圖1 外源磷酸鈉處理對三季梨果實乙烯釋放量的影響
可溶性固形物含量是衡量果實適時采收和耐貯存性的一個重要指標。在果實儲藏初期,果實體內的有機物質逐漸轉化為可溶性糖以及少部分的氨基酸和維生素,導致SSC增加。后期由于缺少持續(xù)供應的有機物質,SSC開始作為呼吸供能物質被逐漸消耗,導致SSC下降。由圖2(A)可以看出,隨著儲藏時間的延長,SSC逐漸增加,直至積累到第9天達到峰值后開始下降。在整個15 d儲藏過程中,經磷酸鈉處理的果實SSC始終高于對照,并且在第3和第9天差異顯著。硬度是判斷果實軟化變質的重要品質指標之一,果實硬度的下降主要由于水分流失、自身呼吸消耗、果膠物質降解等因素。由圖2(B)可以看出,在整個15 d儲藏期間,兩組果實的果肉硬度隨著時間的延長均逐漸下降,但經磷酸鈉處理的果實的硬度始終大于對照果實,對照果實在3~9 d硬度下降速度最快,經磷酸鈉處理的果實在6~9 d下降較快,但兩組果實在12 d后硬度基本變化不大,在第6和第9天差異顯著。由此可以看出外源磷酸鈉在保持三季梨SSC和硬度方面具有顯著效果。
圖2 外源磷酸鈉處理對三季梨果實可溶性固形物含量(A)和果肉硬度(B)的影響
由圖3可知,隨著儲藏時間的延長,對照組和經磷酸鈉處理果實中可滴定酸逐漸下降,但經磷酸鈉處理果實可滴定酸始終高于對照組。在儲藏第3,第6和第12天,經磷酸鈉處理果實可滴定酸顯著高于對照組,分別是對照組的1.2,1.25和1.22倍。
圖3 外源磷酸鈉處理對三季梨果實可滴定酸的影響
果實軟化主要是由于果實細胞壁結構和成分發(fā)生改變,該過程在細胞壁降解酶的作用下將水不溶性果膠(原果膠)分解為水溶性果膠。由圖4(A)可知,隨著儲藏時間的延長,經磷酸鈉處理和對照果實水不溶性果膠含量均逐漸下降,兩組都在0~3 d期間下降的速度最快,但經磷酸鈉浸泡處理后的果實水不溶性果膠含量在15天儲藏期內高于對照果實,并且由圖可知,在儲藏第3,第6和第9天具有顯著差異,經磷酸鈉處理果實水不溶性果膠含量分別是對照果實的1.78,1.70和1.66倍。此外,在儲藏期間經磷酸鈉處理和對照果實中水溶性果膠含量均逐漸上升,并且磷酸鈉處理抑制了三季梨果實中水溶性果膠含量的升高,在儲藏第3,第9和第12天具有顯著性差異,對照果實水溶性果膠含量是經磷酸鈉處理果實的1.38,1.19和1.37倍(圖4B)。由此可以看出外源磷酸鈉對于三季梨水不溶性果膠轉變成水溶性果膠的轉化進程具有抑制作用。
圖4 外源磷酸鈉處理對三季梨果實水不溶性果膠含量(A)和水溶性果膠含量(B)的影響
三季梨果實屬于呼吸躍變型果實,采后有明顯的乙烯釋放高峰,常溫條件下衰老速度很快,也極易被病原真菌侵染而腐爛[22]。研究發(fā)現(xiàn),外源磷酸鈉處理顯著降低了三季梨果實的乙烯釋放量,并且推遲乙烯釋放高峰時間。在新高梨、黃金梨、早酥梨果實上的研究也證明,外源1-MCP、己醛熏蒸通過抑制乙烯釋放速量和呼吸速率保持果實品質,從而延長儲藏期和貨架期[23-25]。由于采后呼吸作用的加強,三季梨果實消耗體內的有機物,淀粉逐漸分解為糖儲藏在果實體內[26]。儲藏過程中糖由于果實呼吸作用被消耗,導致儲藏后期SSC下降。試驗還發(fā)現(xiàn),經磷酸鈉處理的三季梨果實在整個儲藏期間SSC均高于對照果實。由此說明,外源磷酸鈉能夠抑制果實的呼吸作用,維持三季梨果實中的糖含量。儲藏過程中糖的降解消耗使果實中的有機酸逐漸游離出來,表現(xiàn)出一定的酸味,TA是評價果實酸度的重要指標。隨著儲藏期間的延長,三季梨果實中TA逐漸下降,但外源磷酸鈉處理保持了果實較高的TA。已有研究證明,外源磷酸鈉處理能夠延緩蘋果果實中TA的下降,同時調控能量代謝[17]。南果梨果實上的研究表明,外源苯并噻重氮處理延緩了果實TA的降低,保持了較高的儲藏品質[27]。由此說明,外源激發(fā)處理能夠抑制梨果實中有機酸的代謝,保持較高水平的TA。
硬度是衡量果實軟化的重要指標,與果膠物質降解有關,水不溶性果膠可與纖維素結合成果膠纖維素,能夠使果實保持堅硬。在后熟過程中,三季梨果實硬度逐漸下降,主要原因是水不溶性果膠(原果膠)被細胞壁降解酶分解為水溶性的果膠,細胞間的粘結作用消失,細胞組織松弛,細胞結構被破壞。在延邊小香水梨中果膠的變化與三季梨果實類似[28]。該研究表明,經外源磷酸鈉處理的三季梨果實水不溶性果膠含量始終高于對照組,水溶性果膠含量低于對照,果肉硬度下降速度顯著被抑制,說明外源磷酸鈉抑制了果膠物質的分解,延緩了軟化。李漢良[29]研究發(fā)現(xiàn),外源沒食子酸丙酯處理可減緩新高梨水溶性果膠含量的上升,在儲藏期間抑制了水不溶性果膠的的分解,進而延緩果實軟化。Ge等[30]試驗發(fā)現(xiàn)施用外源磷酸鈉能抑制棗果中多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶、纖維素酶和β-葡萄糖苷酶等細胞壁降解酶的活性,并且保持了水不溶性果膠含量,延緩棗果實的軟化。由此說明,外源磷酸鈉處理能夠保持果實硬度,抑制細胞壁降解酶活性。
外源磷酸鈉處理能有效降低乙烯釋放量并推遲釋放高峰,抑制三季梨果實硬度降低,延緩可滴定酸下降、水不溶性果膠轉換成水溶性果膠的過程,從而抑制果實軟化,保持果實儲藏品質。