田全明, 路 帆, 殷貝貝, 劉雪艷, 魏 佳, 吳 斌

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】2020年新疆杏種植面積達(dá)到2×105hm2,年產(chǎn)量超過1.5×106t,位居全國第一[1,2]。小白杏是新疆南疆地區(qū)主要種植鮮杏品種之一,因其風(fēng)味獨(dú)特,含有多種碳水化合物、維生素及豐富的營養(yǎng)價(jià)值[3]。小白杏屬于呼吸躍變型果實(shí),采收后會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)后熟軟化現(xiàn)象,與采收初期相比,后期貯藏過程中其內(nèi)部的糖酸類物質(zhì)含量會(huì)發(fā)生顯著變化,極易出現(xiàn)軟化腐爛等問題,影響果實(shí)風(fēng)味[4,5],影響鮮食杏在市場流通[6,7]。研究杏果實(shí)中糖代謝與貯藏品質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)性,控制糖含量變化,對(duì)提高杏果實(shí)的貯藏品質(zhì),減少小白杏后熟軟爛有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】真空預(yù)冷是一種快速降低果實(shí)中心溫度且冷卻均勻的果蔬預(yù)冷技術(shù)[8,9]。陳亞鵬等[10]對(duì)芥藍(lán)的研究中,真空預(yù)冷可以有效降低葉和根的溫差,并降低呼吸強(qiáng)度、失重率和葉綠素含量,抑制丙二醛(MDA)含量的增長。在鮮食蓮子[11]采后貯藏研究中發(fā)現(xiàn),真空預(yù)冷結(jié)合補(bǔ)水處理能顯著降低失重率,抑制褐變,較好的保持其外觀品質(zhì),延長貯藏期。氮?dú)?N2)是一種廣泛應(yīng)用于果蔬貯藏保鮮中熏蒸氣體,研究表明,氮?dú)獍b處理對(duì)果蔬有顯著的保鮮效果。86.6%的氮?dú)鈱?duì)白玉菇進(jìn)行保鮮處理,可有效的推遲呼吸高峰,保持其硬度,保鮮期可達(dá)7 d以上[12]。對(duì)新疆小白杏[13]的研究中發(fā)現(xiàn),真空預(yù)冷結(jié)合氮?dú)馓幚?可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞壁代謝延緩小白杏果實(shí)采后軟化,較好的保持小白杏的品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于真空預(yù)冷結(jié)合氮?dú)獍b對(duì)果品糖代謝影響的報(bào)道及研究較少。需研究真空預(yù)冷結(jié)合氮?dú)?N2)包裝處理對(duì)小白杏糖代謝的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】采用真空預(yù)冷結(jié)合N2熏蒸方法,對(duì)新疆小白杏進(jìn)行采后處理,分析真空預(yù)冷結(jié)合N2熏蒸方式對(duì)采后小白杏糖代謝的影響,為杏果實(shí)在采后保鮮方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 小白杏

綠熟期小白杏(TSS≥12.18%)于2020年5月采自新疆庫車縣小白杏種植基地。挑選無病蟲害、無機(jī)械損傷,且大小、顏色、外觀一致的小白杏,采用真空預(yù)冷機(jī)將果心溫度預(yù)冷至4℃?zhèn)溆谩?/p>

1.1.2 試 劑

氫氧化鈉、3,5二硝基水楊酸,天津市光復(fù)精細(xì)化工廠;蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇(均為標(biāo)準(zhǔn)品)德國Dr.Ehrenstorfer股份有限公司;蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖分解酶、中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶(均為試劑盒),北京Solarbio科技有限公司。

1.1.3 儀 器

高效液相色譜(安捷倫 美國PerkinElmer公司);十萬分之一分析天平 MS105DU(瑞士Mettler Toledo公司);Centrifge 5810 R型高速冷凍離心機(jī)(德國Eppendorf公司);激光打孔機(jī)(日本HITACHI公司);GD1913 型氣調(diào)包裝機(jī)(廣州行遠(yuǎn)包裝機(jī)械有限公司)。

1.2 方 法

1.2.1 樣品處理

將氣調(diào)包裝機(jī)的氣調(diào)比例調(diào)到100% N2,通過O2和CO2檢測器測量確定保鮮盒中的O2濃度≤0.05%(v/v)。將預(yù)冷后的果實(shí)放入保鮮盒中(每盒20個(gè)),氣調(diào)包裝。用激光打孔機(jī)于2 h后打孔,貯于10℃恒溫箱中,每隔3 d測定各項(xiàng)生理指標(biāo)。杏果實(shí)用液氮凍樣后,放入-40℃冰箱貯存。真空預(yù)冷4℃、真空預(yù)冷4℃結(jié)合N2熏蒸2 h分別表示為CK、N2-2。

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 可滴定酸(Titratable Acid TA)含量和還原糖含量

參照曹建康等[14]方法測定。

1.2.2.2 HPLC測定果糖、蔗糖、葡萄糖、山梨糖醇含量

糖含量測定采用Chunmei等[15]方法。取5 g杏粉加入25 mL超純水中,超聲30 min,8 000 r/min離心20 min,取上清液,過0.22 μm水相濾膜后待測。

1.2.2.3 SPS、SS、SS-I、AI、NI活性

蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶、蔗糖分解酶、中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶按照北京Solarbio科技有限公司試劑盒使用說明書測定相關(guān)酶活性。

SPS、SS活性以每g組織1 min催化產(chǎn)生1 μg蔗糖定義為一個(gè)酶單位(U/g)。

SS-I、NI、AI活性以每g組織1 min產(chǎn)生1 μg還原糖定義為一個(gè)酶單位(U/g)。

1.2.2.4 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

用超純水制備1 000 mg/L蔗糖、果糖、葡萄糖、山梨糖醇標(biāo)準(zhǔn)母液避光儲(chǔ)存于-4℃冰箱。利用標(biāo)準(zhǔn)品母液稀釋配制并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,濃度梯度為0.10,0.20,0.50,1.00,2.00,5.00和10.00 mg/L。

1.2.2.5 色譜條件

色譜柱:鈣離子交換柱(安捷倫2600 Hi-Plex Ca液相色譜柱8.0 μm,7.7 mm×300 mm)。

儀器條件:流動(dòng)相:純水;檢測器:RI檢測器;柱溫:40℃;流速:0.4 mL/min;進(jìn)樣量:10 μL。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用 GraphPad Prism 8.0軟件作圖,SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以及利用 Duncan法來比較均值。P≤0.05表示差異顯著,P≤0.01表示差異極顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 杏果實(shí)中蔗糖、葡萄糖和果糖、山梨糖醇含量的測定

研究表明,蔗糖的出峰時(shí)間為17.273 s、葡萄糖的出峰時(shí)間為20.081 s、果糖的出峰時(shí)間為25.927 s和山梨糖醇的出峰時(shí)間為34.798 s;蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨糖醇相應(yīng)的驗(yàn)證參數(shù),其中標(biāo)曲中蔗糖的出峰時(shí)間為17.287 s、葡萄糖的出峰時(shí)間為20.095 s、果糖的出峰時(shí)間為25.981 s和山梨糖醇的出峰時(shí)間為34.769 s,校準(zhǔn)曲線在范圍內(nèi)線性回歸良好(R2=0.998 7～0.999 3)。建立的測定方法能夠同時(shí)定量測定果實(shí)中蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨糖醇的含量。表1,圖1

表1 HPLC法測定杏子中糖的驗(yàn)證參數(shù)

圖1 HPLC色譜圖-標(biāo)準(zhǔn)品(1)和樣品(2)

2.2 N2-2對(duì)小白杏葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨糖醇含量的影響

研究表明,小白杏在貯藏過程中葡萄糖、果糖的含量逐漸升高。貯藏第0 d時(shí)葡萄糖和果糖的含量分別為(45.90±2.50) mg/g、(27.4±1.59) mg/g,貯藏至18 d時(shí),N2-2處理組的葡萄糖和果糖含量分別為93.42、54.73 mg/g。在貯藏期間,N2-2處理組葡萄糖和果糖的含量始終高于CK組,N2-2處理能促進(jìn)葡萄糖和果糖的生成。蔗糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),貯藏初期蔗糖含量高于其他糖類,貯藏第0 d時(shí)蔗糖的含量為(58.62±1.46) mg/g,貯藏至第9 d時(shí),蔗糖含量達(dá)到最大,CK組與N2-2處理組的最大值分別為79.26、73.42 mg/g,之后蔗糖含量逐漸下降。山梨糖醇含量呈逐漸下降的趨勢(shì),貯藏第0 d時(shí)山梨糖醇的含量為(36.02±1.25) mg/g,貯藏至第18 d時(shí)山梨糖醇的含量完全消失。N2-2對(duì)杏果實(shí)進(jìn)行處理后,在貯藏期間可以減緩蔗糖的合成量并加速蔗糖和山梨糖醇的分解,促進(jìn)葡萄糖和果糖的生成。圖2

圖2 N2-2處理下小白杏糖組分變化

2.3 N2-2對(duì)小白杏還原糖含量的影響

研究表明,還原糖含量呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期間還原糖含量下降較緩慢,N2-2處理組還原糖含量始終高于CK組。貯藏至第6 d時(shí),N2-2還原糖的含量是11.94%,CK組還原糖的含量是8.16%,其中N2-2處理組還原糖含量是CK組的1.32倍。在第12～18 d貯藏過程中,N2-2處理組中的還原糖含量呈上升趨勢(shì)。在第6～18 d,CK組和N2-2處理組的還原糖含量均呈上升趨勢(shì),但CK組還原糖含量仍低于N2-2處理組。N2-2處理能有效的延緩小白杏中還原糖含量的降低,使還原糖含量維持在一個(gè)較高的水平,保持杏果實(shí)的品質(zhì)。圖3

圖3 N2-2處理下小白杏還原

2.4 N2-2對(duì)小白杏TA含量的影響

研究表明,在貯藏0～18 d,N2-2處理組和CK處理組的杏果實(shí)中TA含量都呈現(xiàn)逐漸下降的變化趨勢(shì),但N2-2處理組中TA含量始終高于CK組,在貯藏第15 d,N2-2處理組和CK組TA含量分別為1.29%、1.01%。N2-2處理能抑制小白杏果實(shí)的呼吸強(qiáng)度,減少營養(yǎng)成分的消耗,從而減少TA的消耗,延緩果實(shí)衰老。N2-2處理組TA在貯藏0-18 d顯著高于CK組(P<0.05),N2-2處理能有效減緩杏果實(shí)貯藏過程中TA含量的下降,較好的保持杏果實(shí)的風(fēng)味。圖4

圖4 N2-2處理下小白杏TA含量變化

2.5 N2-2對(duì)小白杏糖組分相關(guān)酶活性的影響

研究表明,在整個(gè)貯藏期間,SPS、SS-Ⅰ、SS酶活性均呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì),其中N2-2處理組SPS、SS-Ⅰ酶活性顯著高于CK組。SPS活性在第9 d時(shí)達(dá)到最大值,CK組與N2-2處理組分別為371.73、457.14 U/g,其中N2-2處理組酶活性是CK組的1.31倍,貯藏至第18 d時(shí),CK組與N2-2處理組SPS活性分別為194.35、283.39 U/g。SS-Ⅰ酶活性在第12 d時(shí)達(dá)到最大值,CK組與N2-2處理組最大值分別為220.41、290.85 U/g,其中N2-2處理組SS酶活性是CK組的1.32倍,貯藏至第18 d時(shí),CK組與N2-2處理組SS-I活性分別為132.75、237.31 U/g。貯藏期間,N2-2處理組SS酶活性顯著低于CK組,在第9 d時(shí)SS酶活性達(dá)到最大值,CK組與N2-2處理組最大值分別為406.58、358.92 U/g,其中CK組SS酶活性是N2-2處理組的1.12倍,貯藏至第18d時(shí),CK組與N2-2處理組SS活性分別為200.81、171.12 U/g。N2-2處理能顯著降低SS酶活性,抑制了杏果實(shí)蔗糖的合成,減緩杏果實(shí)中蔗糖含量的增加。NI、AI酶活性總體呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì),在第18 d時(shí),NI、AI酶活性達(dá)到最大,CK組與N2-2處理組的NI活性最大值分別為182.80、202.18 U/g ,N2-2處理組是CK組的1.11倍。CK組與N2-2處理組的AI活性最大值分別為171.57、214.40 U/g,N2-2處理組是CK組的1.25倍。其中N2-2處理組顯著高于CK組(P<0.01),N2-2處理能顯著提高AI、NI酶活性,促進(jìn)了葡萄糖和果糖的生成,提高了小白杏貯藏品質(zhì)。圖5

圖5 N2-2處理下小白杏糖組分相關(guān)酶活性變化

3 討 論

葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨糖醇是杏果實(shí)中的主要可溶性糖[16]。在杏果實(shí)發(fā)育過程中,杏果實(shí)內(nèi)的葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨糖醇、還原糖和可滴定酸的含量均發(fā)生明顯變化,杏果實(shí)后熟過程中,糖的積累方式會(huì)從葡萄糖轉(zhuǎn)向蔗糖。華北杏在貯藏過程中總糖變化趨勢(shì)與蔗糖變化趨勢(shì)一致,貯藏前期果糖和葡萄糖含量較高,后期蔗糖含量明顯下降[7],與試驗(yàn)結(jié)果相一致。Geng等[17]對(duì)桃的研究表明,桃果實(shí)中總糖的含量與蔗糖成正比。山梨糖醇和蔗糖是植物光合作用的產(chǎn)物,在糖代謝過程中,蔗糖合成酶在蔗糖的合成中起到重要作用,蔗糖磷酸合成酶的活性與蔗糖含量的變化趨勢(shì)基本一致,蔗糖分解酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶催化蔗糖分解生成葡萄糖和果糖,且在貯藏期間這一過程不可逆[18]。

果實(shí)采后的糖代謝主要受蔗糖代謝相關(guān)酶活性的調(diào)控,蔗糖代謝相關(guān)酶的相互作用很大程度上決定了果實(shí)可溶性糖的組成與積累[19-20]。SPS、SS-Ⅰ、SS是調(diào)控蔗糖含量變化的3種酶,其酶活性能夠反映出貯藏期間杏果實(shí)內(nèi)部的蔗糖含量變化。研究發(fā)現(xiàn),SS酶活性與蔗糖的生成量呈正相關(guān),其活性能直觀的反映蔗糖合成的能力,N2-2處理組的蔗糖含量低于對(duì)照組,而葡萄糖、果糖、還原糖和可滴定酸的含量高于CK組,這可能是N2-2處理抑制了SS酶的活性,減緩了蔗糖的生成量,使得N2-2處理組中蔗糖含量始終低于CK組。同時(shí),N2-2處理能提高AI、NI、SPS酶活性,促進(jìn)蔗糖的分解,提高果實(shí)中葡萄糖和果糖的含量。果實(shí)還原糖含量的增加還可能與可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶密切相關(guān),由于高活性的可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶的存在,導(dǎo)致在果實(shí)整個(gè)果實(shí)發(fā)育過程中蔗糖含量維持在較低水平[21-22],在杏果實(shí)成熟階段,可溶性酸的代謝速率逐漸下降,可溶性酸的含量逐漸減少。山梨糖醇作為光合產(chǎn)物,對(duì)杏果實(shí)的生長,果實(shí)的品質(zhì)和產(chǎn)量有密切關(guān)系[23-24]。杏果實(shí)山梨糖醇的含量在整個(gè)貯藏過程中逐漸降低,在貯藏至第18 d時(shí),CK組中山梨糖醇的含量降到最低但未完全消失,N2-2處理組的杏果實(shí)中山梨糖醇完全消失。在整個(gè)貯藏過程中,N2-2處理組中山梨糖醇的含量始終低于CK組,且下降的速率大于CK組,N2-2處理能夠較大程度的促進(jìn)山梨糖醇的分解,加速葡萄糖和果糖的生成,從而提高小白杏的貯藏品質(zhì)及其商品價(jià)值。

研究只對(duì)小白杏中糖類物質(zhì)含量及調(diào)控其代謝的相關(guān)酶活性進(jìn)行研究驗(yàn)證,后期還需對(duì)酸組分及相關(guān)酶進(jìn)行分析,更進(jìn)一步把握真空預(yù)冷結(jié)合N2熏蒸處理后小白杏果實(shí)中糖酸代謝規(guī)律。

4 結(jié) 論

杏果實(shí)中的可溶性糖類物質(zhì)為葡萄糖、果糖、蔗糖和山梨糖醇,可溶性酸類物質(zhì)為可滴定酸。貯藏前期蔗糖、山梨糖醇、還原糖和可滴定酸的含量逐漸減少,葡萄糖、果糖逐漸增加,貯藏結(jié)束時(shí),N2-2處理組蔗糖比對(duì)照組低12.57%,還原糖和可滴定酸分別比對(duì)照組高5.60%和19.06%;N2-2處理組葡萄糖和果糖分別比對(duì)照組高13.32%和11.60%。同時(shí),N2-2處理組顯著提高了蔗糖分解酶、中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶活性,分別比對(duì)照組高23.89%、10.89%和13.15%。較高的酶活性促進(jìn)了蔗糖和山梨糖醇的分解和轉(zhuǎn)化,提高了小白杏中葡萄糖和果糖的含量。