草酸—壳聚糖复合处理对采后芒果果实品质及保鲜效果的影响

2021-11-03 11:11黄玉咪徐超杨文慧吴晓露封碧红
南方农业学报 2021年7期
关键词:果实品质壳聚糖草酸

黄玉咪 徐超 杨文慧 吴晓露 封碧红

摘要:【目的】探索草酸—殼聚糖复合处理对采后芒果果实品质及保鲜效果的影响,为芒果采后的贮藏保鲜提供理论依据及技术指导。【方法】以台农一号芒果为材料,做以下4种方式处理:1%壳聚糖(Chitosan,CTS)浸泡5 min(CTS处理),5 mmol/L草酸(Oxalic acid,OA)浸泡10 min(OA处理),5 mmol/L OA浸泡10 min晾干后再置于1% CTS浸泡5 min(OA-CTS处理),以及清水浸泡(对照,CK),各处理晾干后置于20 ℃冷库贮藏,探讨3种保鲜方式对芒果腐烂率和硬度,可溶性固形物、可滴定酸、多酚、类黄酮和花青素含量,以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和谷甘光肽还原酶(GR)活性的影响。【结果】贮藏过程中,OA、OA-CTS处理明显抑制花青素含量的积累,OA-CTS处理使其峰值延后4 d。贮藏第5~9 d时,OA和OA-CTS处理诱导果实类黄酮含量的积累;贮藏前13 d,OA-CTS处理诱导CAT活性的升高;贮藏第5、13、21和25 d时,CTS和OA-CTS处理的果实多酚含量显著高于CK(P<0.05,下同);第21 d时,与CK相比,CTS、OA和OA-CTS处理的硬度分别增大0.7、2.1和1.2 kgf,CTS、OA和OA-CTS处理的可溶性固形物含量分别减少4.9%、1.3%和5.4%(绝对值,下同),可滴定酸含量分别增加0.40%、0.36%和0.26%,GR活性分别升高0.08、0.10和0.21 U/g;第25 d时,CTS和OA-CTS处理使芒果的腐烂率分别降低0.5%和0.8%,CTS、OA和OA-CTS处理使果实固酸比分别下降51.50、9.41和37.21,CTS和OA处理使CAT活性分别提高2.96和15.87 U/g,OA和OA-CTS处理使POD活性分别升高2.50和3.97 U/g,OA处理使多酚含量减少0.03 U/g。【结论】1%壳聚糖、5 mmol/L草酸及草酸—壳聚糖复合处理均能较好地保持采后芒果果实的感官和营养品质,提高抗氧化能力,延长其贮藏时间,均可用于芒果采后保鲜。

关键词: 台农一号芒果;草酸;壳聚糖;果实品质;采后保鲜

中图分类号: S667.709.3;TS255.36               文献标志码: A 文章编号:2095-1191(2021)07-1790-08

Effects of oxalic acid-chitosan compound treatment on quality and postharvest storage of mango

HUANG Yu-mi, XU Chao, YANG Wen-hui, WU Xiao-lu, FENG Bi-hong*

(College of Agriculture, Guangxi University, Nanning  530004, China)

Abstract:【Objective】In order to provide theoretical basis and technical guidance for the storage and fresh-keeping of mango(Mangifera indica Linn) fruit,the effects of oxalic acid and chitosan on the quality and fresh-keeping of mango fruit were studied. 【Method】Tainong No.1 mango fruits were soaked in 1% chitosan for 5 min(CTS treatment), 5 mmol/L oxalic acid for 10 min(OA treatment), 5 mmol/L oxalic acid for 10 min and then soaked in 1% chitosan for 5 min(OA-CTS treatment), and soaking in clear water(control, CK), then dried and stored in a cold storage at 20℃. The effects of three preservation ways on the decay rate,  hardness, soluble solids, titratable acid, total phenolics, flavonoids, antho-cyanins and the activities of catalase(CAT), peroxidase(POD) and glutenin reductase(GR) were investigated. 【Result】During storage, the accumulation of anthocyanin was inhibited by OA and OA-CTS, and the peak value of anthocyanin was delayed for 4 d by OA-CTS. The accumulation of flavonoids was induced by OA and OA-CTS at the 5th to 9th d, the activities of CAT were increased by OA-CTS treatment by the 13th d, and the activities of CAT were increased by CTS and OA-CTS treatments by day 5, day 13, day 21 and day 25. At the 21st day, the hardness of CTS, OA and OA-CTS increased by 0.7, 2.1 and 1.2 kgf, while the soluble solid content of CTS,OA and OA-CTS decreased by 4.9%,1.3% and 5.4% (absolute value, the same below), respectively, the titratable acid contents increased by 0.40%, 0.36% and 0.26% respectively, and the GR activity of CTS, OA and OA-CTS increased by 0.08, 0.10, 0.21 U/g. At the 25th d, CTS and OA-CTS decreased the decay rate of mango by 0.5% and 0.8%, CTS, OA and OA-CTS decreased the solid-acid ratio by 51.50,9.41 and 37.21, CTS and OA increased the CAT activity by 2.96 U/g and 15.87 U/g, the POD activity was increased by 2.50 and 3.97 U/g by OA and OA-CTS, and the polyphenol content was decreased by 0.03 U/g by OA. 【Conclusion】1% chitosan, 5 mmol/L oxalic acid and the compound treatment of oxalic acid-chitosan can maintain the sensory and nutritional quality of postharvest mango, improve the antioxidant ability and prolong the storage time of mango. These treatments can be applied in mango postharvest storage.

Key words: Tainong No.1; oxalic acid; chitosan; fruit quality; postharvest storage

Foundation item: Guangxi Natural Science Foundation(2018GXNSFAA281207)

0 引言

【研究意义】芒果(Mangifera indica Linn)是漆树科杧果属芒果种植物,著名热带水果之一,其果实香味浓郁、风味好、营养丰富,深受种植者和消费者的喜爱。台农一号芒果种植面积大,果实成熟时期恰逢高温高湿季节,易受病害侵袭,采后果实也容易受病害侵袭(陈维维等,2016;徐宁等,2019),且采后常温放置易后熟腐烂,货架期短(Zhao et al.,2008;肖丹等,2019),严重制约其产业的发展。草酸(Oxalic acid,OA)是一种简单的二元有机酸,其参与生物体的多种代谢反应。目前,有关OA等对台农一号芒果的采后保鲜效果研究不是很全面。因此,研究芒果的采后保鲜技术,对延长芒果贮藏期和提高商品价值具有重要意义。【前人研究进展】郑小林(2010)、李佩艳等(2019)、王珍娥(2019)研究表明,外源OA处理可通过提高果实的抗病性,抑制采后果实病情发展和褐变发生,以延缓果实成熟和衰老进程。有研究表明,外源OA处理具有极强的抗氧化性,是一种天然的抗氧化剂,在毫摩尔浓度水平下即可发挥作用,因此在食品贮藏保鲜方面具有重要作用(杨莹,2016;Hajilou and Razavi,2016;Martínez-Esplá et al.,2019)。周道志(2016)研究表明,OA处理可通过降低木瓜超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性及膜透性等相关指标的增加速率,以及降低木瓜果皮的黄化速率,以延缓常温下木瓜成熟进程。刁小琴等(2017)研究表明,OA结合臭氧处理可明显降低马铃薯多酚含量,并通过控制其呼吸强度及多酚氧化酶和过氧化物酶活性的增加,以延缓马铃薯衰老。壳聚糖(Chitosan,CTS)是一种直链的高分子多糖,具有无毒、环保和易成膜等特性(徐群娜等,2015),CTS溶液容易在果蔬表面形成一层膜,对O2、CO2和C2H4等分子具有选择渗透作用,通过营造一个低O2和高CO2的小环境从而抑制病菌的侵入和滋生,以达到延缓果实衰老、减少腐烂、保持果蔬品质和延长贮藏寿命的作用(Noiwan et al.,2018;Petriccione et al.,2018;阚超楠等,2019)。【本研究切入点】目前,关于OA和CTS在台农一号芒果的采后保鲜报道主要是探究其单独处理对果實生理品质的影响,而针对二者复合处理使用对芒果保鲜效果影响的研究尚未见相关报道。【拟解决的关键问题】探讨OA、CTS及OA-CTS复合处理3种浸泡保鲜方式对台农一号芒果采后果实品质及抗氧化活性的影响,以期了解适合芒果采后保鲜的方法,为延长芒果贮藏期和提高芒果果实品质提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试芒果为台农一号,采摘自广西百色市田阳区芒果基地。选取果蒂饱满、果皮青色、个体大小均匀、带果柄、无病害、无机械损伤的果实用于试验,采收后的芒果立即运至实验室,于12~13 ℃预冷12 h散去田间热。壳聚糖、草酸、抗坏血酸和氢氧化钠等试剂均购自南宁市国拓生物科技有限公司,CAT、POD和谷胱甘肽还原酶(GR)试剂盒购自北京索莱宝科技有限公司。

1. 2 试验设计

预冷结束后,将挑选好的台农一号果实置于1%施保功(江苏省苏州富美实植物保护剂有限公司)浸泡1 min,用清水冲洗3次,晾干后将其分为4组,每组120个果实,分别进行以下处理:1% CTS浸泡5 min(CTS处理),5 mmol/L OA浸泡10 min(OA处理),5 mmol/L OA浸泡10 min再置于1% CTS浸泡5 min(OA-CTS处理),以及清水浸泡处理(对照,CK)。果实晾干后用保鲜袋包好,于20 ℃冷库中贮藏,保鲜袋扎4个小孔,每4 d取一次样测定各项生理指标,重复3次。在贮藏第1、5、9、13、17、21和25 d取样测定各项生理指标,共取样7次,每个指标3次重复。

1. 3 测定指标及方法

贮藏最后1 d测定各处理芒果的腐烂率。参照郑小林等(2005)的标准,根据芒果果实表面的病斑大小及腐烂程度进行评价,将腐烂现象分为5个等级(表1)。腐烂率(%)=[∑(腐烂等级×该级果实数)/(最高级数×总果数)]×100。芒果果实硬度采用FHT-15手持式硬度计(广州兰泰仪器技术有限公司)进行测定;可溶性固形物含量采用ATAGO-PAL1(广州市爱测智能科技有限公司)进行测定;可溶性糖、可滴定酸、多酚、类黄酮和花青素含量的测定参照曹建康等(2007)的方法;按照索莱宝生物试剂盒(北京索莱宝科技有限公司)说明方法测定CAT、POD和GR活性。

1. 4 统计分析

采用Exce1 2013进行数据处理及制图,用SPSS 22.0进行差异显著性分析(P<0.05)。

2 结果与分析

2. 1 不同浸泡方式对芒果果实腐烂率的影响

由图1可知,在贮藏第25 d时,OA-CTS处理使芒果腐烂率下降0.8%(绝对值,下同),效果显著(P<0.05,下同);CTS处理使芒果腐烂率下降0.5%,效果也达显著;OA处理使芒果腐烂率降低0.2%,效果不显著(P>0.05,下同)。因此,OA-CTS处理能更好地抑制芒果病害的滋生。

2. 2 不同浸泡方式对芒果果实硬度的影响

由图2可知,随着贮藏时间的延长,CK的芒果果实硬度呈逐渐下降趋势。贮藏第9 d时,CTS、OA和OA-CTS处理的果实硬度分别比CK大1.4、2.3和2.9 kgf,差异显著;贮藏第21 d时,CTS、OA和OA-CTS处理的果实硬度分别比CK大0.7、2.1和1.2 kgf,差异显著,说明这3个处理均能有效延缓芒果果实硬度下降。

2. 3 不同浸泡方式对芒果果实可溶性固形物含量的影响

由图3可知,在贮藏期间,CK的芒果果实可溶性固形物含量始终保持上升趋势。贮藏第25 d时,CTS、OA和OA-CTS处理的果实可溶性固形物含量分别比CK少4.9%、1.3%和5.4%,差异显著,表明CTS、OA和OA-CTS处理可抑制芒果可溶性固形物上升的速度,保持芒果良好品质,增加芒果耐贮藏性。

2. 4 不同浸泡方式对芒果果实可滴定酸含量的影响

由图4可知,随着贮藏时间的延长,各处理的芒果果实可滴定酸含量呈不断下降趋势。贮藏第9~21 d时,CTS、OA和OA-CTS处理的果实可滴定酸含量显著高于CK;贮藏第21 d时,CK的可滴定酸含量已降至0.27%,CTS、OA和OA-CTS处理的果实可滴定酸含量分别比CK多0.40%、0.36%和0.26%(绝对值,下同),差异显著;贮藏第25 d时,CTS和OA-CTS处理的果实可滴定酸含量分别比CK多0.30%和0.10%,差异达显著水平。说明CTS、OA和OA-CTS处理在延缓芒果果实可滴定酸降解方面均具有很好的效果。

2. 5 不同浸泡方式对芒果果实固酸比的影响

由图5可知,CK的芒果果实固酸比随着贮藏时间的延长呈上升趋势;贮藏第25 d时,CK的果实固酸比为81.85,CTS、OA和OA-CTS处理的果实固酸比分别比CK低51.50、9.41和37.21,差异达显著水平。说明CTS和OA-CTS处理能有效延缓芒果的成熟,对芒果具有明显的保鲜效果。

2. 6 不同浸泡方式对芒果果实多酚含量的影响

由图6可知,各处理的芒果果实多酚含量在贮藏期时均呈缓慢下降趋势。贮藏第5、13、21和25 d时,CTS和OA-CTS处理的果实多酚含量显著高于CK,贮藏第21 d时,其含量分别比CK增加0.02和0.07 U/g,说明这2个处理可延缓芒果多酚含量的下降;贮藏第9和第25 d,OA处理的多酚含量分别比CK减少0.07和0.03 U/g,说明OA加速了多酚含量的下降。综上所述,CTS和OA-CTS处理在减缓芒果果实的褐变度和保持其商品性方面具有一定的效果,其中OA-CTS处理的效果最好。

2. 7 不同浸泡方式对芒果果实类黄酮含量的影响

由图7可知,在贮藏期间,CK的芒果果实类黄酮含量呈先上升后下降的变化趋势,其类黄酮含量在第13 d达峰值后下降;OA和OA-CTS处理在贮藏第5~9 d诱导了果实类黄酮含量的积累,且OA-CTS处理比CK提前4 d达峰值。可见OA和OA-CTS处理促进了芒果果实类黄酮含量的积累,其中OA-CTS处理的效果最好;CTS对果实类黄酮含量没有影响。

2. 8 不同浸泡方式对芒果果实花青素含量的影响

由图8可知,在贮藏期间,CK的芒果果实花青素含量前期呈上升趋势,在第17 d达峰值后下降;OA处理在贮藏第5和第13 d明显抑制了花青素含量的积累,其含量比CK分别减少0.04和0.06 U/g;OA-CTS处理显著抑制了芒果花青素含量的积累,使其峰值延后了4 d。花青素含量的升高与可溶性糖含量的的变化有关,可溶性糖含量的增加可促进花青素的合成。由2.3可知,OA和OA-CTS处理的糖合成受到抑制,花青素的合成因而变得缓慢。花青素作为次生代谢物具有一定的抗氧化能力,其合成受到抑制,说明其抗氧化功能受到了影响。而CTS处理对芒果花青素含量没有影响。

2. 9 不同浸泡方式对芒果果实CAT活性的影响

由圖9可知,CK的芒果果实CAT活性呈上升趋势;贮藏第17 d时,CTS和OA处理提高了果实CAT活性,贮藏第25 d时,其CAT活性分别比CK升高2.96和15.87 U/g;贮藏前13 d,OA-CTS处理诱导了CAT活性的升高。由此说明CTS、OA和OA-CTS处理均能显著提高芒果果实CAT活性,减少H2O2积累,减缓果实衰老。

2. 10 不同浸泡方式对芒果果实POD活性的影响

由图10可知,贮藏期内,CK的芒果果实POD活性呈先上升形成峰值后下降的变化趋势;在贮藏第2和25 d时,OA和OA-CTS处理的POD活性分别比CK高2.56和3.03 U/g,显著延缓果实POD活性的下降。CTS处理对芒果蛤实POD活性无显著影响。由此说明,OA和OA-CTS处理在贮藏后期对清除H2O2和O2-等有害物质具有很好的效果,起到了延缓芒果果实衰老作用。

2. 11 不同浸泡方式对芒果果实GR活性的影响

由图11可知,在贮藏前期,CK的芒果果实GR活性呈缓慢上升形成一个峰值后迅速下降的变化趋势;CTS处理在贮藏第17 d形成峰值,其GR活性为0.63 U/g,明显高于CK,形成峰值后,GR活性开始下降;CTS、OA和OA-CTS处理在贮藏第21 d时,其GR活性分别比CK高0.08、0.10和0.21 U/g,显著延缓了GR活性的下降。说明OA、CTS和OA-CTS处理均能提高芒果果实GR活性,对提高果实的抗氧化能力起到一定的作用。

3 讨论

芒果在贮藏期间,随着贮藏时间的延长,其表面组织软化或被破坏,易受微生物侵染而腐烂变质,使得果实感官质量和营养品质逐渐下降。腐烂率是判断果实贮藏效果最直观,也是最主要的生理指标之一(林玉钦等,2020)。果实硬度的大小表明果实的软化程度,是评价果实成熟与衰老的重要指标。本研究中,壳聚糖和草酸—壳聚糖复合处理显著降低了果实的腐烂率,壳聚糖、草酸和草酸—壳聚糖复合处理3种保鲜方式均延缓果实硬度下降,可能是因为涂膜处理使果实表面形成一层保护膜,使果实表面结构更紧密,对抵御部分微生物的入侵,维持果实品质起到一定作用,该结果与邹小波等(2019)、刘容和崔媛媛(2020)研究得出涂膜能在果实表面形成保护性屏障的结论相似,即在一定程度上抵御了微生物对蓝莓的分解作用也能有效抑制鲜切淮山的菌落总数。

喻最新等(2019)认为草酸处理可延缓果实糖分的代谢,进而达到延缓果实衰老的效果;张晶琳等(2019)研究表明涂膜处理可降低柠檬可溶性固形物含量,延缓可滴定酸含量下降,通过延缓糖和酸的转化,起到延缓果实成熟的作用。本研究中3种保鲜方式均降低果实可溶性固形物含量,延缓可滴定酸含量下降,抑制了芒果固酸比的上升,可能是因为3种保鲜方式抑制了果实糖分代谢,延缓了芒果糖酸转化,对延缓果实的成熟起到一定作用。

植物果实中存在着大量的酚类物质、类黄酮及花青素等植物次生代谢产物,这些物质与果蔬的抗氧化活性密切相关。多酚物质是酶促褐变的关键底物,是引起果蔬酶促褐变的重要因素(范林林等,2017)。类黄酮和花青素具有抗氧化作用,可延缓果实衰老(陈自立等,2020;马丽丽等,2020)。本研究中,壳聚糖和草酸—壳聚糖复合处理可延缓果实多酚含量的下降,促进果实类黄酮含量的积累,可能是因为壳聚糖和草酸—壳聚糖复合处理可通过减少多酚物质的损耗,诱导果实的类黄酮含量升高,以此抑制芒果的褐变反应,提高果实的抗氧化能力,进而达到延缓果实衰老的效果。同时,本研究中草酸和草酸—壳聚糖复合处理抑制了芒果花青素含量的积累,说明其可通过减少花青素的含量来加速芒果的后熟过程。

H2O2、OH-和O2-等超氧自由基离子是果实中有害的活性氧物质,活性氧的累积可引发和加剧膜脂过氧化,进而造成细胞膜脂系统的损伤(任艳芳等,2020)。CAT、POD和GR等植物酶促和非酶促反應系统物质具有强大的抗氧化功能,对H2O2、OH-和O2-等果实有害物质自由基具有清除作用(陈自立等,2020;林静颖等,2020)。王静(2018)认为草酸处理可通过延缓哈密瓜GR活性下降,从而提高果实的抗性,以延缓果实衰老。杨文慧等(2020)研究表明,草酸处理可通过提高香蕉的CAT和POD活性以减少自由基的积累,进而达到减缓果实冷害的效果;本研究中,壳聚糖、草酸和草酸—壳聚糖复合处理在不同程度上提高了果实CAT、POD和GR活性,可能是因为3种保鲜方式能通过提高果实抗氧化酶活性的方式来提高活性氧物质的清除能力,以减轻活性氧物质对细胞膜系统的损害,从而达到延缓果实衰老的目的。

虽然草酸—壳聚糖复合处理对芒果采后保鲜贮藏有一定效果,但是关于其对活性氧有害物质的清除以提高果实保鲜效果的原理和机制仍需深入研究和调查。在本研究的基础上,可进一步进行细胞分子水平机理方面的研究,以揭示其内在机理,更好地为芒果保鲜贮藏提供参考。

4 结论

1%壳聚糖、5 mmol/L草酸以及草酸—壳聚糖复合处理均能较好地保持采后芒果果实的感官和营养品质,提高抗氧化能力,延长其贮藏时间,均可用于芒果采后保鲜。

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(責任编辑 邓慧灵)

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