1-MCP处理对花红采后常温贮藏品质的影响

张 龙,江 皓,李利娟,穆 茜,张全全,张往祥,2,*

(1.南京林业大学南方现代林业协同创新中心,南京林业大学林学院,江苏南京 210037; 2.扬州小苹果园艺有限公司,江苏扬州 225200)

花红(MalusasiaticaNakai)又名小苹果、林檎、智慧果等,是一种蔷薇科苹果属植物,属于海棠原种之一,其果实成熟期多集中在8～9月份。花红具有较好的食用价值,其果实色泽艳丽、酸甜可口,加工风味独特,可作为果干、果丹皮及酿酒的原料[1],价格实惠,深受广大消费者的喜爱;花红果实富含糖、酸、多种维生素和矿物质,具有较高的营养价值;花红的花、果皆可观赏,其花繁密,其果绚丽,树姿优雅,让人赏心悦目[2-3],具有较高的观赏价值。因此,花红在食用、加工和观赏方面均极具发展前景。但作为一种呼吸跃变型果实[4],花红在采摘后的一段时间内呼吸作用很强,果实极易沙化和成熟软化,从而引发一系列不可逆的生理生化反应,商品价值显著降低。

1-甲基环丙稀(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一种乙烯受体抑制剂,其通过与乙烯受体蛋白结合,阻碍乙烯信号传导,进而抑制乙烯合成,达到延缓果实衰老和延长贮藏期的目的[5-8]。目前,已经证实1-MCP对苹果[9]、香蕉[10]、猕猴桃[11]、芒果[12]和李[13]等多种水果采后的保鲜效果具有促进作用,能有效延缓果实的成熟。孔繁东等[14]对不同方法处理海棠果常温贮藏研究发现,利用1-MCP结合纳他霉素处理保鲜效果略好于1-MCP单独处理,且都优于对照组果。张鹏等[15]对两种成熟度海棠果研究发现,1-MCP处理可以有效延缓两种成熟度海棠果果实的衰老。马李一等[4]采用不同类型杀菌剂对花红保鲜效果进行研究发现,中草药杀菌剂涂膜处理保鲜效果明显优于化学杀菌剂,且都优于对照组。尽管对于花红采后品质方面的研究有一些报道,但是关于1-MCP处理对花红常温贮藏品质方面影响的研究鲜见报道。

本研究以花红为研究对象,通过测定其在常温贮藏期间生理及品质上的变化,分析1-MCP处理对花红的保鲜效果,为1-MCP在花红常温贮藏保鲜的研究提供理论依据,并为花红采后保鲜贮藏提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试花红(MalusasiaticaNakai) 于2018年9月采自山东临沂,采后筛除压伤果、畸形果,选择大小相近、果面平滑、无病虫害的果实,并将果实按照成熟度划分为两种,即低成熟度(果实表面绿色占比90%以上)和高成熟度(果实表面红色占比80%以上)[15],散去田间热,立即装箱,并及时运回南京林业大学化学实验室(南京)进行相应处理;1-MCP粉剂(有效含量>92%) 北京酷来搏科技有限公司;氢氧化钠溶液 分析纯(AR),国药集团化学试剂有限公司;包装用PE膜(15 μm)、BOPP保鲜袋和塑料周转箱(61 cm×41 cm×26 cm) 南京鸿瑞塑料制品有限公司。

BSA3202S电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;TA-XT.Plus型质构仪 北京微讯超技能仪器技术有限公司;阿贝折光仪 上海精密仪器仪表有限公司;GXH-3051H型果蔬呼吸测定仪 北京海富达科技有限公司;X-Rite Ci64型色差计 爱色丽(上海)色彩科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 将同一成熟度花红果实分为两组,即对照组(CK组)和处理组(1-MCP组)。将1-MCP组花红放置于PE膜(15 μm)制成的1 m3封闭袋中。精准称取1.58 g 1-MCP粉剂置入50 mL烧杯中,按1∶5 (m/V)的比例加入超纯水,充分振荡溶解,所得1-MCP浓度为1.0 μL/L,置于烧杯,立即将配制好的1-MCP溶液放入封闭袋内,迅速封上封闭袋;将CK组花红置于另一PE膜制成的同样大小的封闭袋内,并放置等量纯净水封口。各处理在室温条件(20±1) ℃下放置24 h,取出通风1 h后,用BOPP保鲜袋包装花红果实并封口,按照成熟度和处理条件各自随机分装12袋,每袋装6个果实,快速测定每袋果实质量并编号,立即放入塑料周转箱内,封口置于(20±1) ℃、RH85%～90%常温库。高成熟度处理组记为1-MCP-H,高成熟度对照组记为CK-H;低成熟度处理组记为1-MCP-L,低成熟度对照组记为CK-L。从每组随机选取4袋花红进行失重率和腐烂率测定,取每袋平均值,又放回重复抽取5次,然后从选出的4袋中各随机抽取1袋进行生理指标的测定,每5 d测定一次,各进行3次平行实验,各处理测定次数参考马李一等[4]方法,当果实腐烂率超过28.33%,基本失去商品价值,则停止测定。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 果实表皮色彩测定 采用X-Rite Ci64型(爱色丽,上海)色差计进行测定。光源为内置D65标准光源,测色光斑直径4 mm。每组取6个果实测定果表皮主色,每个果实选取赤道3个点,重复3次。

1.2.2.2 腐烂率和失重率测定 花红的腐烂率与失重率参照马加春等[16]的方法测定并有所改进。

花红腐烂情况采用观察称重法,当花红果表面腐烂面积超过10%,即为烂果。从每个处理中随机各选出4袋,每次称取一袋,结果取平均值,腐烂率计算公式为:

式中:mk表示第k天时随机选出1袋花红果中烂果的质量,k=0、5、10、15…,m表示随机挑选1袋花红果在贮藏前的质量。

失重率测定采用差重法,从每个处理中随机各选出4袋,每次称取一袋,结果取平均值,计算公式为:

式中:MK表示第K天时随机挑选1袋花红果的质量,K=0、5、10、15…,M表示随机挑选1袋花红果在贮藏前的质量。

1.2.2.3 硬度测定 硬度采用TA-XT.Plus型质构仪测定,使用P/2N探头(直径2 mm),测试深度10 mm,测试速度2 mm/s;每次测定各组随机取6个花红果实在胴部带皮测定,单果重复测定3次,结果取平均值,单位为kg/cm2。

1.2.2.4 呼吸强度的测定 呼吸强度采用GXH-3051H型果蔬呼吸测定仪测定,结果以CO2计,单位为mg/(kg·h)。

1.2.2.5 可滴定酸含量(Titrable Acidity Content,TA)、维生素C(Vitamin C,VC)和可溶性固形物含量(Soluble Solid Content,SSC)的测定 可滴定酸含量采用氢氧化钠溶液滴定法测定[17],可滴定酸以苹果酸表示。

式中:c标准NaOH溶液的浓度,mol/L;V滴定消耗标准NaOH溶液体积,mL;m样品质量,g;V0样品稀释液总体积,mL;V1滴定时吸取的样液体积,mL;K换算为主要酸(苹果酸)的系数(0.067)。

维生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[17],单位为mg/100 g。

可溶性固形物含量参照李合生[18]方法进行,采用阿贝折光仪测定。具体步骤:先校准,然后用小刀将参试果实去皮,用纱布包裹果肉,迅速挤出1滴汁液在折射棱镜的毛玻璃面上,关闭棱镜,读出折射率。每次测量前用蒸馏水清洗棱镜上的样品液,并擦干,每组取6个果实,单果测定4个点,结果取平均值。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件对数据进行统计分析;采用SPSS Statistics 17.0软件对数据进行差异性显著分析。

2 结果与分析

2.1 1-MCP处理对不同成熟度花红果色彩参数的影响

色彩参数L*值代表色彩亮度,其值越大则亮度越高,0表示黑色,100表示白色;a*值表示红色或绿色,正值偏红,负值偏绿;b*值表示蓝色或黄色,正值偏黄,负值偏蓝[19-20]。

由图1A可知,两种成熟度果实L*值均呈先上升后下降趋势,低成熟度果实L*值普遍高于高成熟度果实;相同成熟度果实贮藏10 d后,1-MCP组L*值显著高于CK组(P<0.05)。说明1-MCP处理可以有效提高两种成熟度果实亮度,使果实更具色泽。

由图1B可知,两种成熟度果实a*值均呈缓慢上升趋势,且在整个贮藏期间,高成熟度果实a*值均显著高于低成熟度果实(P<0.05)。在低成熟度果实中,贮藏10 d时,CK-L组果实a*值已显著高于1-MCP-L组(P<0.05),1-MCP-L组果实变红速率较慢;在高成熟度果实中,贮藏15 d时,1-MCP-H组a*值显著高于CK-H组(P<0.05),随着贮藏期的延长,1-MCP-H组果色趋于亮红,CK-H组则趋于暗红。说明1-MCP处理可以促进高成熟度果实更加红亮,同时抑制低成熟度果实变红。

由图1C可知,CK-L组、CK-H组与1-MCP-L组果实b*值呈平缓上升趋势,1-MCP-H组果实b*值呈缓慢下降趋势,且低成熟度果实b*值显著高于高成熟度果实(P<0.05)。在低成熟度果实中,1-MCP-L组b*值显著低于CK-L组(P<0.05),1-MCP-L组果实黄化速度较慢;在高成熟度果实中,1-MCP-H组b*值显著低于CK-H组(P<0.05)。说明1-MCP处理能够有效抑制果实黄化现象。这与肖子寒等[21]对金红苹果的研究结果相类似。

图1 1-MCP处理对不同成熟度花红果表皮色彩参数的影响Fig.1 Effects of 1-MCP treatment on the colorparameters of Malus asiatic with different maturity 注:不同英文字母表示各处理间差异显著(P<0.05),图2～图8同。

2.2 1-MCP处理对不同成熟度花红果实腐烂率的影响

腐烂率是果实贮藏保鲜的一个综合性指标,果实保鲜效果越好,其腐烂率就越低,反之,腐烂率就越高[22]。1-MCP可以有效抑制病斑扩散速度,提高果实抗病性,防止果实腐烂[23]。

由图2所示,在整个贮藏期间,两种成熟度果实的腐烂率均呈上升趋势。在低成熟度果实中,CK-L组果实腐烂率在贮藏4 d之前与1-MCP-L组无显著性差异(P>0.05),在贮藏4 d之后,CK-L组果实腐烂率均显著高于1-MCP-L组(P<0.05),在贮藏15 d时果实基本失去商品价值,此时CK-L组果实腐烂率为27.57%,是1-MCP-L组(8.72%)的3.16倍;在高成熟度果实中,随着贮藏时间的延长,CK-H组果实腐烂率均显著高于1-MCP-H组(P<0.05),在贮藏10 d时果实基本失去商品价值,此时CK-H组果实腐烂率为28.21%,是1-MCP-H组(7.87%)的3.58倍。张鹏等[15]对海棠果货架品质的研究发现,1-MCP处理可以有效延缓海棠果腐烂速率,对低成熟度海棠果处理效果更好。王艳聪等[24]对富士苹果的研究发现,1-MCP能有效处理降低果实腐烂率。本研究中,对比两种成熟度果实腐烂率可以发现,高成熟度果实腐烂率上升速率和增幅均高于低成熟度果实,表明1-MCP处理可以有效减缓花红果实腐烂率的增长,且对低成熟度花红果实处理效果更明显。

图2 1-MCP处理对不同成熟度花红腐烂率的影响Fig.2 Effects of 1-MCP treatment ondecay rate of Malus asiatica with different maturity

2.3 1-MCP处理对不同成熟度花红果实失重率的影响

由图3所示,在常温贮藏期间,两种成熟度果实的失重率均呈上升趋势,同一成熟度果实中CK组果实失重率显著高于1-MCP组(P<0.05)。在低成熟度果实中,贮藏15 d时,CK-L组果实基本萎蔫,此时失重率高达12.86%,是1-MCP-L组(4.58%)的2.81倍;当贮藏25 d时,1-MCP-L组果实失重率为12.35%,果实基本也已萎蔫,失去商品价值。在高成熟度果实中,贮藏10 d时,CK-H组果实失重率为10.05%,是1-MCP-H组(3.97%)的2.53倍;当贮藏20 d时,1-MCP-H组果实失重率为11.46%,此时已经失去商品价值。对比两种成熟度果实失重率可以看出,当失重率达到10%时,相同成熟度果实中,1-MCP组贮藏期较CK组推迟约10 d。谢季云等[9]对红富士苹果贮藏品质的研究发现,经1-MCP处理,中期采摘果实比早、晚期采摘果实失重率低。马加春等[16]对无花果的研究发现,1-MCP处理能有效减少果实在常温贮藏期间的质量损失率。本研究中,1-MCP处理可以明显抑制两种成熟度花红果实失重率的上升,且低成熟度花红果实更耐储藏。

图3 1-MCP处理对不同成熟度花红失重率的影响Fig.3 Effects of 1-MCP treatment on weightloss rate of Malus asiatica with different maturity

2.4 1-MCP处理对不同成熟度花红果实硬度的影响

硬度是衡量果实货架期品质的重要指标之一,与果实质地密切相关[25-26]。对于脆肉型果实,其贮藏出库时的硬度一般不能低于5.5 kg·cm-2,否则会被认定口感偏软,严重影响到果实的商品价值[27]。

由图4可知,在整个贮藏期间,两种成熟度果实硬度均随着贮藏期的延长而逐渐降低,果肉软化程度逐渐加强,且在相同成熟度果实中,CK组硬度与1-MCP组呈显著性差异(P<0.05)。在低成熟度果实中,贮藏20 d时,CK-L组果实硬度为4.95 kg·cm-2,此时果实已经软化,而1-MCP-L组果实硬度仍能达到7.92 kg·cm-2;在高成熟度果实中,贮藏15 d时,CK-H组果实硬度为5.07 kg·cm-2,此时果实基本软化,1-MCP-H组果实硬度仍能达到7.03 kg·cm-2。在贮藏15 d时,两种成熟度果实中1-MCP组果实硬度均显著高于CK组(P<0.05)。在整个贮藏期间,CK-L组、1-MCP-L组、CK-H组和1-MCP-H组果实硬度降幅分别为46.08%、23.64%、38.47%、31.07%,其中1-MCP处理组果实硬度仍处在5.68～9.18 kg·cm-2范围内。Supapvanich等[28]对甜瓜的研究表明,1-MCP处理能够有效延缓甜瓜果实的软化;Zhu等[10]对香蕉的研究发现,1-MCP能够抑制果实变软,显著延缓果实成熟。本研究发现,1-MCP处理可以有效延缓果实硬度的下降,且低成熟度果实硬度下降速率缓于高成熟度果实。这是由于1-MCP可以破坏纤维素酶和淀粉酶的活性,进而抑制细胞壁的降解,从而延缓果实软化衰老[29]。

图4 1-MCP处理对不同成熟度花红硬度的影响Fig.4 Effects of 1-MCP treatment onfirmness of Malus asiatica with different maturity

2.5 1-MCP处理对不同成熟度花红果实呼吸强度的影响

呼吸作用与果实成熟衰老有着密切的联系,呼吸强度的高低直接决定了果实成熟衰老的快慢。由图5可知,在两种成熟度果实中,随着贮藏期的延长,CK组与1-MCP组果实呼吸强度均呈显著性差异(P<0.05)。在贮藏初期,高成熟度果实呼吸强度为11.04 mg CO2·kg-1·h-1,是低成熟度果实呼吸强度(8.18 mg CO2·kg-1·h-1)的1.35倍。在低成熟度果实中,CK-L组果实呼吸强度在贮藏前5 d增长迅速,并在5 d时到达峰值(14.37 mg CO2·kg-1·h-1),随后下降,而1-MCP-L组果实呼吸强度在前5 d迅速降低,随后缓慢增长,并在20 d时到达峰值(10.15 mg CO2·kg-1·h-1),贮藏14 d之前CK-L组果实呼吸强度显著高于1-MCP-L组(P<0.05),贮藏14 d之后CK-L组果实呼吸强度显著低于1-MCP-L组(P<0.05);在高成熟度果实中,CK-H组果实呼吸强度在贮藏5 d时到达峰值(15.48 mg CO2·kg-1·h-1),随后下降,而1-MCP-H组果实呼吸强度在贮藏前期快速下降,随后缓慢增长,在15 d时到达峰值(9.85 mg CO2·kg-1·h-1),贮藏11 d之前CK-H组果实呼吸强度显著高于1-MCP-H组(P<0.05),贮藏11 d之后CK-H组果实呼吸强度显著低于1-MCP-H组(P<0.05)。Li等[30]在新红星苹果上的研究发现,1-MCP处理能够显著抑制苹果贮藏过程中果实的呼吸强度,并推迟呼吸高峰的出现。Lv等[31]对苹果的研究发现,1-MCP处理导致呼吸峰值延迟。本研究发现,1-MCP处理可以有效降低花红果实的呼吸强度,且能够延缓果实呼吸强度峰值的出现,对低成熟度果实处理效果更佳。

图5 1-MCP处理对不同成熟度花红呼吸强度的影响Fig.5 Effects of 1-MCP treatment on respirationintensity of Malus asiatica with different maturity

2.6 1-MCP处理对不同成熟度花红果实可滴定酸(TA)含量的影响

可滴定酸含量对果实风味影响很大,是评价果实品质的重要指标之一。由图6可知,整个贮藏期间,两种成熟度果实TA含量变化具有一致性,均呈下降趋势,这可能与细胞呼吸消耗有机酸有关[32]。贮藏初期,低成熟度果实TA含量为0.78%,是高成熟度果实TA含量(0.71%)的1.1倍。在低成熟度果实中,随着贮藏时间的延长,1-MCP-L组果实TA含量显著高于CK-L组(P<0.05),整个贮藏期间,1-MCP-L组与CK-L组TA含量降幅分别为46.00%、64.00%。在高成熟度果实中,贮藏5 d之后1-MCP-H组果实TA含量显著高于CK-H组(P<0.05),整个贮藏期间,1-MCP-H组与CK-H组TA含量降幅分别为50.70%、57.75%。1-MCP-L组果实TA含量始终保持相对较高水平,CK-H组果实TA含量始终保持相对较低水平。王云香等[33]在黄元帅和红富士苹果上的研究发现,1-MCP处理可以延缓TA含量的下降。本研究表明,1-MCP处理可以有效延缓花红TA含量的下降,维持果实的风味品质,且对低成熟度果实处理效果更佳。

图6 1-MCP处理对不同成熟度花红可滴定酸含量的影响Fig.6 Effects of 1-MCP treatment on titratable aciditycontent of Malus asiatica with different maturity

2.7 1-MCP处理对不同成熟度花红果实维生素C(VC)含量的影响

维生素C又称抗坏血酸,因果实中含有促使抗坏血酸氧化的酶,使得果实中的抗坏血酸在贮藏过程逐渐被氧化而减少[34]。由图7可知,两种成熟度果实VC含量在贮藏5 d前呈上升趋势,随后迅速下降,且均在第5 d到达峰值,在贮藏9 d之后,1-MCP组果实VC含量显著高于CK组(P<0.05)。在低成熟度果实中,贮藏前6 d,1-MCP-L组果实VC含量与CK-L组无显著性差异(P>0.05),在贮藏6 d后,1-MCP-L组果实VC含量显著高于CK-L组(P<0.05);在高成熟度果实中,随着贮藏时间的延长,1-MCP-H组果实VC含量均显著高于CK-H组(P<0.05)。当贮藏时间为25 d时,1-MCP-L组果实VC含量显著高于1-MCP-H组(P<0.05)。王志华等[35]对不同成熟度塞外红苹果的研究发现,在整个贮藏期间,1-MCP处理能够保持果实相对较高的VC含量,且高成熟度果实VC含量高于相对应贮藏时间下的低成熟度果实VC含量。穆茜等[36]对丽格海棠果实研究发现,1-MCP可以显著抑制海棠果VC含量的下降。本研究表明,在贮藏中后期,1-MCP处理可以有效抑制低成熟度花红果实VC的氧化降解,同时可以延缓高成熟度果实VC含量的下降。

图7 1-MCP处理对不同成熟度花红常温贮藏期间VC含量的影响Fig.7 Effects of 1-MCP treatment on vitaminC content of Malus asiatica with different maturity

2.8 1-MCP处理对不同成熟度花红果实可溶性固形物(SSC)含量的影响

可溶性固形物主要是指可溶性糖类,是衡量果实品质的重要指标[37]。由图8可知,随着贮藏时间的延长,两种成熟度果实SSC含量均呈先上升后下降趋势。贮藏前期SSC含量上升,可能是由于多糖(淀粉、纤维素、几丁质等)的水解使可溶性糖含量增加;贮藏期间出现下降,可能是由于果实呼吸作用的消耗使糖含量减少[32]。在低成熟度果实中,贮藏11 d之前1-MCP-L组SSC含量显著低于CK-L组(P<0.05),且CK-L组果实SSC含量在5 d时到达峰值(11.23%),贮藏11 d之后1-MCP-L组SSC含量显著高于CK-L组(P<0.05),且1-MCP-L组果实SSC含量在15 d时到达峰值(11.34%);在高成熟度果实中,随着贮藏时间的延长,1-MCP-H组果实SSC含量显著高于CK-H组(P<0.05),且在贮藏10、5 d时分别达到峰值,为12.02%、12.75%。曹森等[11]对不同成熟度猕红阳猴桃的研究发现,1-MCP处理可以抑制SSC含量的损失,保证果实的风味。洪凯等[13]对脆李的研究发现,货架期采用1-MCP处理能较好地延缓果实SSC的下降。本研究可知,1-MCP处理可以有效推迟低成熟度果实SSC含量峰值的出现,保持果实口感;同时可以减缓高成熟度果实SSC含量的下降。

图8 1-MCP处理对不同成熟度花红可溶性固形物含量的影响Fig.8 Effects of 1-MCP treatment on solublesolids content of Malus asiatica with different maturity

3 结论

本文对两种成熟度花红果实进行1-MCP处理,并置于常温下贮藏,结果表明,CK组果实表皮色泽暗淡,且低成熟度果实伴有黄化现象产生;果实腐烂率、失重率增加迅速;果实硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和维生素C含量快速下降;果实呼吸强度前中期保持较高水平。经1-MCP处理过的果实则有效地维持了果皮色泽,减缓了腐烂率、失重率的增加和硬度的下降,果实持续保持口感良好,经济效益更加持久;降低了果实的呼吸强度,且推迟了呼吸强度峰值的出现,抑制了果实呼吸代谢活动;同时延缓了果实可滴定酸含量、维生素C含量和可溶性固形物含量的下降,保持了果实的营养与风味品质。其中,1-MCP对低成熟度花红处理效果更好,有效减少果实黄化现象的发生,明显降低果实失重率、腐烂率和呼吸强度,且果实硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和维生素C含量维持在较高水平,保持了果实的口感风味,有效地延长了果实贮藏时间,对果实起到了很好的保鲜作用。