热水处理对金柑果实采后腐烂及生理特性的影响

刘萍 何建军 唐艳 范七君 牛英 娄兵海 邓崇岭

摘 要： 金柑是果皮和果肉同食的柑果類型，对采后处理要求极为严格。该研究以金柑 （Fortunella crassifolia）为材料，研究了其经30、40和50 ℃热水浸泡后果实的腐烂率、失重率、可溶性固形物、硬度、有机酸、细胞渗透率以及抗氧化酶活性变化。结果表明：经30 ℃热水处理5 min的果实失重率高于对照，而经40 ℃和50 ℃处理的果实失重率低于对照或差异不显著。经热水处理的果实总酸含量略低于对照，可溶性固形物含量在18%上下波动且差异不显著。热水处理可提高果实硬度，降低贮藏前期果实细胞渗透率以及贮藏过程中果实过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性，激发过氧化氢含量升高，可有效降低贮藏过程中金柑果实腐烂率，但不同采收期的金柑所需的热水处理温度和时间不同。对于1月初采收的果实，处理时间为5 min或10 min可降低果实腐烂率；2月初采收的果实，40 ℃或50 ℃热水处理10 min可有效降低果实腐烂率；3月初采收的果实，当处理温度达到50 ℃，处理时间达到10 min，才可有效降低果实腐烂率，且对果实品质没有明显的不利影响。

关键词： 热水处理， 金柑， 品质， 腐烂率， 抗氧化物酶

中图分类号： Q945 文献标识码： A 文章编号： 1000-3142（2018）08-1041-09

Abstract： Kumquat was the type of tangerine fruit with the skin and pulp both edible， therefore the processing requirements for the postharvest treatments are extremely strict. The present research treated kumquat （Fortunella crassifolia） with hot water using three temperature gradient， 30， 40 and 50 ℃， respectively. The fruit rotting rate， weight loss rate， soluble solids， hardness， organic acid， cell permeability and the changes of antioxidant enzyme activity were investigated. The results showed that the total acid content was maintained at 0.3% during the storage process. After hot water treatment， the total acid content was slightly lower than that of the control， and the soluble solids content was around 18% and not significant compared to the control. The hardness of the treated fruits was first decreased and then increased during storage， but the hardness of the heat-treated fruit was higher than that of the control group during the whole storage. The leakage rate of cell membrane first increased and then decreased， and the hot water treatment could delay the peak time. The fruits CAT activity of the 40 ℃ and 50 ℃ hot water treatment were lower than that of the control. During the whole storage period， the fruits POD activity was lower than that of the control after hot water treatment. Hot water treatment could increase the kumquat fruit SOD activity， and with the increase of storage temperature， the effect was enhanced. Hot water treatment could increase the H2O2 content of the fruit and thus induce a series of physiological effects. However， the temperature and the duration of hot water treatment should be correspondingly adjusted. This study showed that， for the fruit harvested in March， if the hot water was higher than 40 ℃， the processing time should be longer than 5 min， which could effectively reduce the rate of fruit decay.

Key words： hot water treatment， kumquat， rotting rate， quality，defense enzyme

金柑（Fortunella crassifolia），色泽金黄、营养丰富、具有止咳化痰等功效，且11月至翌年3月上市，深受消费者欢迎。截至2016年，广西阳朔县白沙镇金柑的栽培面积达到1万hm2，年产量30万t，经济效益可观，但价格波动大，且采后保鲜技术不配套。因此研究金柑采后保鲜技术，降低果实腐烂率，对产业发展至关重要。然而，金柑不同于其它柑橘品种，果皮和果肉同时可以食用，因此园艺产业中常用的有毒化学杀菌剂在金柑中不适合使用，应以物理方法和无毒的化学保鲜方法为主。

贮藏前热处理一般是指用高于果实成熟季节（10～15 ℃）的温度对果实进行采后处理的一种技术（詹丽娟，2006），其在水果采后的研究与应用已有近一百年的历史。研究表明，热处理可改变水果表皮结构和清除表皮细菌，会使植物病原菌细胞质凝结、细胞溶解（Hansen et al，2006），减少微生物入侵的几率；同时，可降低细胞壁裂解酶活性（Gustavo & Civello，2008），提高抗氧化物酶活性和β-1，3葡聚糖酶基因的表达，且对果实可溶性固形物含量和色泽等品质没有负面影响（Hong et al，2007）。热处理的方法主要有热水、热空气、热蒸汽和热灰掩埋等，生产中以热水和热空气处理为主。热空气处理温度较低，热伤害较小，但传热较慢，所需时间较长；热水处理时间短，易操作，但温度过高容易造成热伤害，因此热处理的温度和时间要由水果的大小、种类和成熟度等因素来决定才能达到有效的处理且没有热伤害。目前热处理技术在柑橘（Ezz et al，2004）和猕猴桃（Mao et al，2014）等的采后保鲜中广泛应用。近年来有关金柑的保鲜方法主要有水杨酸处理（王淑娟等，2012）、采后钙处理（刘萍等，2016）以及留树保鲜（李明娟等，2012）等。有关金柑果实热处理的处理温度和处理时间的报道较少。本研究根据阳朔金柑采收期不断延长的产业特点，针对不同采收期的金柑，研究热水处理对金柑果实腐烂率、果实品质和抗氧化酶活性的影响，寻找最佳的热水处理温度和时间，以此探讨热水处理应用于金柑采后贮藏保鲜上的可能性，为生产实践提供基础。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

该试验于2013—2015年，在广西阳朔县白沙镇进行，材料为10年生金弹（Fortunella crassifolia），株行距为4 m × 4 m。成熟期采收大小一致的果实，热水处理后放置室温贮藏。鲜果进行失重率、可溶性固形物和有机酸含量测定，果皮经液氮速冻、研磨后放置于-80 ℃超低温冰箱中保存备用，用于酶活性测定。重复两年。

热水处理：设30、40和50 ℃三个温度梯度，分别浸泡3、5和10 min，凉干后放置室温下贮藏。

对照：不经任何处理，通风晾干后室温贮藏。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 贮藏期果实腐烂率统计 分别在2013年12月27日，2014年1月27日和3月3日，2015年1月4日、2月3日和2月27日采集成熟度和大小一致的果实，设三个温度梯度（30、40和50 ℃）和三个时间梯度（3、5和10 min），进行不同温度和不同时间热水处理。每个处理选200个果，单果包装后室温贮藏。每隔7 d统计一次腐烂果个数，计算果实腐烂率。

1.2.2 青霉菌接种 以2月3日采收的果实为材料，分别用30、40和50 ℃热水处理5 min，每个处理选60个金柑用于接种。每个果实接种10 μL 1×105 CFU·mL-1的青霉菌液，在室温下贮藏。接种后每天统计发病率及病斑大小。

1.2.3失重率测定 每个处理随机选取10个果实，每隔5 d测定其重量，计算失重率。

1.2.4可溶性固形物测定 取果汁，利用数显糖度计（RA-250WE、KEM）测定。

1.2.5可滴定酸测定 取果汁稀释10倍，用0.05 mol·L-1氢氧化钠酸碱滴定法。

1.2.6果实硬度测定 利用果实硬度计（GY-3，浙江托普仪器有限公司）进行测定。

1.2.7细胞膜渗透率测定 每个处理随机选取6～8个果实，削2 mm厚果皮，并将其剪成大小一致的小块，称取1.0 g样品放入三角瓶，加入50 mL去离子水静置过夜后，测初电导率，100 ℃水浴10 min后，放置2 h测终电导率，以初电导率的百分率代表膜透性。

1.2.8 抗氧化物酶活性测定 采用愈创木酚还原法，470 nm比色测定POD活性；采用高锰酸钾还原法，240 nm比色测定CAT活性；采用NBT还原法，以抑制氮蓝四唑光化还原的50%为一个酶活性单位，在560 nm比色测定SOD活性（李合生，2000）。

1.2.9 H2O2活性测定 采用硫酸钛法（谭钺等，2014），410 nm比色测定。

1.3 数据统计与分析

应用Excel和SAS软件进行数据统计和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度热水处理对不同采收期金柑腐烂率的影响

由表1可知，1月份采收的金柑果实，各处理果实在贮藏前期腐烂率较低，贮藏后第35天腐烂率开始明显上升。与对照相比，经30、40和50 ℃热水处理3 min的果实腐烂率高于对照果實，其他各处理腐烂率均低于对照。同一温度相比，3、5和10 min处理时间越长，作用效果越明显。在贮藏后第49天，对照果实的腐烂率为9.5%，经30 ℃热水处理3、5和10 min的腐烂率分别为14.5%、11%和7%；经40 ℃不同时间热水处理的果实腐烂率分别为12%、7.5%和6.5%；经50 ℃不同时间热水处理的果实腐烂率分别为15.5%、3%和2%。对于1月份采收的果实，当处理时间超过5 min才能有效降低果实腐烂率。

由表2可知，2月初采收的金柑果实在贮藏后第21天腐烂率开始急剧上升。与1月初采收的金柑果实不同，经30 ℃热水处理10 min的果实腐烂率高于经30 ℃热水处理5 min的果实，且经30 ℃热水处理的果实腐烂率高于对照。在40 ℃和50 ℃热水处理中，经50 ℃热水处理10 min的果实腐烂率最低。在贮藏第50天，40 ℃热水处理3、5、10 min的果实和对照果实腐烂率分别为27%、24%、14%和22%。在贮藏第56天，经50 ℃热水处理的果实和对照果实腐烂率分别为51%、26%、19%和29%。这说明对于2月初采收的金柑果实当热水处理温度大于40 ℃且作用时间超过5 min才可降低金柑果实腐烂率。

由表3可知，3月初采收的果实贮藏性较差，在贮藏第17天后腐烂率开始急剧上升。30 ℃热水处理的作用效果与40 ℃热水处理相比差异不显著，各处理以50 ℃热水处理10 min作用效果最显著。在贮藏第46天，经50 ℃热水处理3、5和10 min果实腐烂率分别为26%、23%和13%，对照果实为29%。这说明对于3月初采收的果实热水处理温度要达到50 ℃，且作用时间要超过5 min才可有效减少果实腐烂率。

2.2 不同温度热水处理对果实腐烂率及病斑大小的影响

由图1可以看出，各处理果实在接种后第5天开始发病，经30、40、50 ℃热水处理和对照果实发病率分别为25.9%、29.6%、16%和55.6%。接种后第8天，各处理和对照果实发病率分别为100%、96.3%、88%和100%。接種后第9天各处理间果实发病率无显著差异。对照果实病斑直径大于热水处理果实，在接种后第5天，各热水处理和对照果实病斑直径分别为0.79、0.71、0.78和0.85 cm，接种第7天各处理和对照果实病斑直径分别为0.80、0.78、0.80和0.87 cm。

2.3 不同温度热水处理对金柑果实失重、可溶性固形物和有机酸含量变化的影响

由图2可知，贮藏过程中各处理果实失重率逐渐增加，经30 ℃处理的果实，失重率高于对照果实，经40 ℃处理的果实失重率低于对照，经50 ℃处理的果实在贮藏前20 d失重率与对照基本一致，贮藏后期失重率略高于对照。在贮藏第20天，各处理和对照果实失重率分别为2.53%、1.55%、1.76%和1.74%。贮藏过程中，可溶性固形物含量在18%上下浮动，经热水处理的果实可溶性固形物高于对照果实。可滴定酸含量先上升后下降并维持在0.3%左右，处理的果实可滴定酸含量低于对照果实。

2.4 不同温度热水处理对果实硬度和细胞膜渗透率的影响

由图3可知，各处理果实的硬度在贮藏过程中呈现先下降再上升波动变化，但在整个贮藏过程中经热水处理的果实硬度高于对照果实。细胞膜渗漏率在贮藏过程中呈现先上升后下降的变化趋势，对照果实在贮藏后第10天细胞膜渗透率达到高峰。热水处理可延缓高峰出现，经30 ℃和50 ℃处理的果实，在贮藏第15天出现高峰。各处理相比，经40 ℃热水处理的果实细胞膜渗透率最低，经30 ℃和50 ℃处理的果实在贮藏前10天细胞膜渗透率略低于对照，15 d后高于对照果实。在贮藏第10天，经30、40、50 ℃热水处理和对照果实的细胞膜渗透率分别为83.3%、77.6%、81.0%和84.2%。

2.5 不同温度热水处理对金柑果实POD、SOD、CAT活性以及H2O2含量的影响

由图4可知，贮藏过程中，各处理果实POD活性先下降，17 d后上升又下降，经热水处理的果实POD酶活性低于对照果实。各处理相比，经50 ℃热水处理的果实POD酶活性最低，且处理温度越高，POD酶活性越低。

由图5可知，各处理果实SOD活性在贮藏过程中呈先下降后上升的变化趋势。经热水处理的果实SOD酶活性在贮藏前期低于对照果实，贮藏23 d后高于对照。随着贮藏温度的升高，作用效果越显著，经30 ℃处理的果实SOD酶活性与对照相比差异不显著。

从图6可以看出，贮藏过程中各处理果实CAT活性起伏波动，在贮藏前期酶活性下降，17 d后上升然后再次下降。经40 ℃和50 ℃热水处理的果实CAT活性低于对照果实，经30 ℃处理的果实与对照果实差异不显著。

从图7可以看出，经50 ℃热水处理的果实在贮藏第7天，H2O2含量急剧上升然后下降，整个贮藏后期H2O2含量低于对照；经40 ℃热水处理的果实在贮藏第7天，H2O2含量急剧上升然后下降，贮藏后期起伏波动；经30 ℃热水处理的果实H2O2含量与对照变化趋势基本一致，贮藏前期下降，贮藏第23天上升然后下降。这说明40 ℃和50 ℃热水处理可激发贮藏早期金柑果实H2O2含量。

3 讨论与结论

果实腐烂率直接影响果实采后贮藏性。本研究发现，采后热水处理可有效降低金柑果实腐烂率延长金柑贮藏期。但不同采收期的果实，所需要的作用温度和作用时间也有所不同。本研究结果表明，30 ℃热水处理可有效降低1月初采收果实的腐烂率，但对于3月份采收的果实作用不显著。这说明有效的处理温度不仅与品种和果实大小有关，还与采收期密切相关。果实的失重率，可溶性固形物和可滴定酸含量以及果实硬度是体现果实内在品质的重要指标，同时影响着果实的贮藏性。该试验研究表明，30 ℃热水处理增加果实失重率，40 ℃和50 ℃热水处理对果实失重影响不显著。这说明热水处理可以激发果实的呼吸速率，但当温度达到一定高度时这种刺激作用会减弱，说明适宜的处理温度可以抑制果实在贮藏过程中的呼吸速率，减缓生理代谢。这与Luo et al（2009）和Alique et al（2005）等在杨梅和草莓上的研究一致。另外，热水处理可增加可溶性固形物含量，降低果实可滴定酸含量，对果实品质具有一定的影响，但影响较小，这与王静等（2016）的研究一致。

有研究表明，当植物受到胁迫刺激时，H2O2会迅速产生并由质膜水通道进入细胞质，作为第二信使参与信号转导、基因调控和防御反应在细胞间迅速扩散和代谢。田世平等（2011）研究报道H2O2可促进植物细胞壁的形成，诱导植保素合成，参与植物细胞的形态重建。本研究结果表明，热水处理可诱导贮藏前期金柑果实H2O2含量的升高，提高果实硬度，降低贮藏前期细胞渗透率的上升，这与王静等（2016）和千春录等（2013）研究一致。这可能是因为采后热激处理使金柑果实受到胁迫，从而激发H2O2的合成，H2O2做为信号分子诱导植物产生一系列抗逆反应，维护细胞膜的稳定性，改变果实硬度，从而提高果實贮藏性。但是多余的H2O2对生物膜、核算、蛋白等具有损伤作用，而植物体内的SOD、CAT和POD等抗氧化物酶可调节体内H2O2的平衡。该试验研究表明，热水处理果实POD活性低于对照果实，贮藏前17天处理果实SOD活性低于对照，CAT活性高于对照，这与庞凌云等（2012）在金柑和赵云峰等（2014）在龙眼上的研究一致，与绍兴峰等（2007）在苹果上的研究不一致，这可能因为不同品种和处理时间，热水处理对其作用效果不一致。此外，本研究结果表明，在贮藏23 d后，对照果实的H2O2含量升高且高于处理果实，同时处理果实SOD活性高于对照，再次证明为了避免过多的H2O2对植物造成损失，植物体内本身会做出相应的应急反应。

综上所述，热水处理可激发果实H2O2含量增加，诱导一系列信息表达，从而延缓果实衰老，且不影响金柑果实正常风味。热水处理在金柑采后贮藏保鲜上具有一定的效果，但采收时间不同，最佳处理温度也有所不同。1月上旬采收的金柑果实，处理温度为30、40和50 ℃，处理时间为5 min或10 min可降低果实腐烂率；对于2月初采收的果实，40 ℃或50 ℃热水处理10 min可有效降低果实腐烂率；对于3月初采收的果实，当处理温度达到50 ℃，处理时间达到10 min，才可有效降低果实腐烂率。

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