张 群,舒 楠,宁密密,李绍华
(1.湖南省农产品加工研究所,湖南 长沙 410125;2.湖南大学研究生院隆平分院,湖南 长沙 410125;3.岳阳峰岭菁华果业股份有限公司,湖南 岳阳 414000)
猕猴桃是猕猴桃科(Actinidiaceae)猕猴桃属的多年生藤本落叶植物,原产于我国,富含抗坏血酸(VC)、膳食纤维及多种矿物质,具有很高的营养和保健价值,深受消费者的青睐[1-3]。猕猴桃果实属于呼吸跃变型,采后易软化腐烂,贮藏性差[4-5]。软化是猕猴桃果实采后成熟与衰老的典型特征,也是限制果实长期贮藏的关键因素[6-8]。在栽培种植过程中可采取系列方法增强耐贮性:别智鑫等[9]采用氮肥+磷肥+农家肥相结合的施肥方式可显著延长“秦美”猕猴桃果实贮藏期;胥伟秋等[10]在种植过程中施用钙制剂可提高“金实1号”猕猴桃果实的贮藏性;屈魏等[11]研究表明,适度挂树预贮可提高“徐香”猕猴桃的耐贮性和抗冷害能力;刘焕[12]研究发现,膨大剂处理对“翠香”猕猴桃贮藏性的影响大于“徐香”和“秦美”;曾祥碧等[13]采用外黄内黑和棕黄色套袋可提高“贵长”猕猴桃的品质及贮藏性。
近年来,由于农业产业结构调整和猕猴桃高产高效的特点,果农栽培猕猴桃的积极性逐渐提高,栽培面积逐年增加[1]。从猕猴桃生产范围来看,各区域土壤、气候、农户的施肥种类、施肥量及管理方法等都存在差异,导致猕猴桃贮藏品质和食用品质也存在很大差异[1]。近年来,水果种植均要求多施用有机肥,减少化学肥料,提升鲜果品质。有研究报道,施用不同肥料[9,14]、不同氮肥[15]会影响猕猴桃产量、品质及贮藏性,但目前关于不同施肥处理对猕猴桃采后贮藏期间硬度和细胞壁降解的影响鲜有报道。为寻求减施化肥,增施有机肥对猕猴桃贮藏性能的影响,本研究在岳阳“东红”猕猴桃园中进行不同的施肥处理,以有机肥和生物菌肥代替部分化肥,生理成熟后采摘,进行室温贮藏,对果实软化和细胞壁降解进行研究分析,探明不同施肥处理对猕猴桃采后果实软化、细胞壁降解及相关酶活性的影响程度,以期为实际生产中减施化学肥料,增施有机肥和生物菌肥,提高耐贮性提供技术与理论依据。
1.1.1 材料与试剂
试验于湖南省岳阳临湘市五里牌镇千针村土壤肥力中等的5年龄猕猴桃园中进行。供试树种为“东红”猕猴桃。
试验设置5组施肥处理和对照(CK)6个处理,每个处理3次重复,随机区组排列,每小区选连续10株长势一致的树。肥料种类见表1,具体施肥方案见表2。田间管理按常规方法进行。
表1 肥料信息Table 1 Fertilizer information
表2 猕猴桃不同施肥处理试验Table 2 Experiment on different fertilizing methods of kiwifruit
多聚半乳糖醛酸、果胶、羧甲基纤维素钠、P-硝基酚-β-D-吡喃半乳糖苷:纯度大于99.0%,Sigma-Aldrich公司;其他化学试剂均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司;实验室用水由Millipore Milli QRG超纯水系统制备。
1.1.2 仪器与设备
Avanti J-26XP型高效冷冻离心机,美国贝克曼库尔特有限公司;UV7100型紫外分光光度计,日本Shimadzu公司;Mettler Toledo AL204型电子天平、Mettler Toledo Delta 320型pH计,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。
1.2.1 试验设计
各供试植株的果实于2021年8月18日采摘,选择大小均匀、无明显病虫害和机械损伤的果实作为贮藏试验用果。分别在各试验区采摘上层果360个,采后当天运回实验室。果实摊晾散热后均分为3份,分别装入打有透气孔的塑料袋中,置于(25±1)℃室温贮藏,定期取样检测,并将果实去皮切块于液氮中速冻,-80℃超低温冰箱保存用于细胞壁组分(原果胶、可溶性果胶、淀粉、纤维素)含量和细胞壁软化酶(多聚半乳糖醛酸酶(PG)、果胶甲酯酶(PME)、纤维素酶(Cx)、β-半乳糖苷酶(β-Gal)及淀粉酶)活性测定。每3 d进行相关指标的测定,试验设3次重复,结果以xˉ±s表示。
1.2.2 测定项目与方法
1.2.2.1 果肉硬度
从各组中随机取10个果实,取每个果实的赤道线附近两对称部位进行测定。
1.2.2.2 软化率
猕猴桃手感微软、可食用的计为软化果,每3 d统计软化猕猴桃的数量(重复3次),软化率以3 d内软化的猕猴桃数量占贮藏果实的百分比计。
软化率(%)=软化果实数×100/贮藏果实总数
1.2.2.3 可溶性果胶和原果胶含量
参照曹建康等[16]的方法略加改进,提取可溶性果胶和原果胶后采用咔唑法测定其含量。原果胶含量以质量分数(%)表示,可溶性果胶含量以mg·g-1FW表示。
1.2.2.4 纤维素含量
参照王学奎[17]的方法,用蒽酮法测定纤维素含量。
1.2.2.5 淀粉含量和淀粉酶活性
参照曹建康等[16]的方法测定。淀粉含量以每克猕猴桃果肉中含淀粉毫克数表示,淀粉酶活性以每小时每克猕猴桃果肉样品淀粉水解为葡萄糖的质量表示,单位:mg/(g·h)。
1.2.2.6 PME活性
参照Ly-Nguyen等[18]的方法,以每分钟每克鲜质量样品催化果胶释放羧酸的物质的量为一个酶活力单位。酶活性单位为:mmol/(min·g)。
1.2.2.7 PG活性
参照曹建康等[16]的方法测定。以每小时每克猕猴桃果肉样品(鲜质量)在37℃催化多聚半乳糖醛酸水解生成半乳糖醛酸的质量表示。酶活性单位为:mg/(h·g)。
1.2.2.8 Cx活性
参照曹建康等[16]的方法测定。以每小时每克猕猴桃果肉样品(鲜质量)在37℃条件下催化羧甲基纤维素水解形成还原糖的质量表示。酶活性单位为:mg/(h·g)。
1.2.2.9 β-Gal活性
参照Gwanpua等[19]的方法测定。以每分钟每克鲜样水解释放对硝基苯酚的物质的量表示。酶活性单位为:mmol/(min·g)。
1.2.3 数据处理
采用Origin 2016软件进行作图分析,SPSS 20.0软件进行差异显著性检验以及数据间相关性分析。
果肉硬度是评价果实耐贮性最直观的外在指标之一,硬度的变化是果实内在各种生理生化变化的外在体现[4]。果肉硬度常作为果实适时采收和贮藏的重要指标。
在不同施肥处理下,猕猴桃果肉硬度在室温贮藏过程中随时间变化情况如图1所示。贮藏初期,生物菌肥+有机肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)的硬度大于纯化肥组(GD、PH、GD+PH),对照组(CK)硬度最低。如图1所示,果实在采后贮藏过程中,硬度均呈下降的趋势。硬度下降过程可分为两个明显的阶段,贮藏初期硬度快速下降,后期下降缓慢,与“美味”[20]和“秦美”[21]猕猴桃的后熟结果一致。室温条件下,贮藏第一阶段是从采收至贮藏15 d左右,果肉硬度下降迅速。CK组的硬度从(16.80±1.60)kg/cm2降至(0.50±0.05)kg/cm2,下降幅度达97.02%,平均每天的硬度下降率为6.47%;GD组、PH组、GD+PH组、GD+YJ+SW组和PH+YJ+SW组硬度分别从较高值降至(0.56±0.06)kg/cm2、(0.60±0.04)kg/cm2、(0.60±0.10)kg/cm2、(0.60±0.06)kg/cm2和(0.65±0.05)kg/cm2,这一阶段称之为硬度速降期。第二阶段(15~21 d)硬度下降速率相对变缓,硬度基本稳定在最低值。GD+YJ+SW组、PH+YJ+SW组的硬度分别由(0.60±0.06)kg/cm2、(0.65±0.05)kg/cm2降至0.40 kg/cm2,此阶段称之为硬度缓降期。果实在前后两个阶段的硬度损失率差异达到极显著水平(P<0.01),CK组、纯化肥组、有机肥+生物菌肥+化肥组,3组间的硬度变化达到极显著水平(P<0.01),且CK组硬度始终较低,纯化肥(GD、PH、GD+PH)及化肥+生物肥+有机肥(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)组内硬度变化差异均不显著。
图1 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间果实硬度的影响Fig.1 Effect on hardness of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
本试验中果实硬度下降速度依次为PH+YJ+SW组<GD+YJ+SW组<PH组<GD+PH组<GD组<CK组,耐贮性依次为PH+YJ+SW组>GD+YJ+SW组>PH组>GD+PH组>GD组>CK组,说明施用有机肥+生物菌肥+化肥(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW),其耐贮性优于施用纯化肥(GD、PH、GD+PH)。PH+YJ+SW组最耐贮藏,耐贮性与初始硬度具有相关性,初始硬度值越高,贮藏中硬度变化相对缓慢,更耐贮藏。
不同施肥处理组的猕猴桃在后熟过程中软化开始时间及软化速率均不同[22]。如图2所示,CK组猕猴桃在室温贮藏3 d软化率为5.17%±0.76%,随后软化率快速上升,贮藏12 d时,CK组的软化率达100%。GD组贮藏3 d时软化率为5.00%±0.50%,贮藏6 d时软化率达21.00%±3.61%,12 d时达80.00%±5.00%,第15天时完全软化。PH组贮藏3 d时软化率达2.10%±0.36%,贮藏6 d时达11.33%±3.21%,贮藏15 d时达100%。GD+PH组在室温贮藏3 d时软化率为0,贮藏6 d时为10.33%±1.53%,贮藏15 d时达80.00%±5.00%,贮藏18 d时达100%。GD+YJ+SW组、PH+YJ+SW组在室温贮藏3 d时软化率均为0,贮藏6 d时软化率分别达9.67%±0.58%、5.17%±0.76%,贮藏18 d时软化率均达100%。可见CK组最不耐贮藏,最早开始软化,化肥组(GD、PH、GD+PH)内差异不大,有机肥+生物菌肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)内差异不大,但组间差异大,软化时间和软化完毕时间为CK组最早,其次为化肥组,最后为化肥+有机肥+生物菌肥组。施有机肥+生物菌肥+化肥可推迟软化时间,较耐贮藏。上述结果表明,施肥处理时合理减施化肥,增加有机肥和生物菌肥,可以提高果实耐贮性,推迟软化时间和软化率。
图2 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间果实软化率的影响Fig.2 Effect on fruit soft percentage of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
2.3.1 不同施肥处理对猕猴桃贮藏期间原果胶和可溶性果胶质量分数的影响
果胶是构成细胞壁的主要成分,果实在后熟过程中原果胶在果胶酶的作用下不断被水解为可溶性果胶,果实变软[18-19,22-23]。由图3A可见,果实在贮藏过程中,原果胶质量分数呈直线下降趋势,与“秦美”[22]、“红阳”[23]猕猴桃果胶含量的变化结果一致,使用有机肥+生物菌肥+化肥处理的果实原果胶质量分数高于CK组和化肥组,PH组比GD组的原果胶质量分数高,CK组最低。刚采收时,有机肥+生物菌肥+化肥组的原果胶质量分数高于化肥组。GD+YJ+SW组比GD组高0.07个百分点,比PH组高0.02个百分点,比GD+PH组高0.04个百分点。PH+YJ+SW组比GD组高0.09个百分点,比PH组高0.04个百分点,比GD+PH组高0.06个百分点。有机肥+生物菌肥+化肥组内、化肥组内原果胶质量分数差异不显著,但均显著高于CK组(P<0.05)。
由图3B可知,在室温贮藏前期,可溶性果胶含量呈上升趋势,后期缓慢下降,与“秦美”[22]、“红阳”[23]猕猴桃贮藏期可溶性果胶变化一致。在采后贮藏9~15 d,可溶性果胶含量迅速上升。CK组室温贮藏12 d时,可溶性果胶含量达峰值(2.80±0.28)mg·g-1FW。化肥组贮藏在12 d时达峰值,其中GD组、PH组、GD+PH组可溶性果胶含量分别达2.62、2.42、2.52 mg·g-1FW;有机肥+生物菌肥+化肥组在贮藏15 d时达峰值,其中GD+YJ+SW组和PH+YJ+SW组分别达2.60、2.51 mg·g-1FW。不同施肥组的果实在室温贮藏下,可溶性果胶含量达峰值时间有差异,有机肥+生物菌肥+化肥组的时间晚于CK组和化肥组。不同组间增加幅度差异显著(P<0.05),组内增加幅度差异不显著。有机肥+生物菌肥处理延缓了原果胶的降解和可溶性果胶含量的升高,从而延缓了果实细胞骨架物质果胶的分解,延缓果实软化。在种植猕猴桃进行施肥处理时,CK组种植前期不施肥,仅后期施壮果肥,果实不耐贮藏。合理施肥处理,减施化肥,增加有机肥和生物菌肥,可以提高猕猴桃果实的耐贮性。
图3 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间原果胶(A)和可溶性果胶含量(B)的影响Fig.3 Effect on proto-pectin and soluble pectin contents of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
2.3.2 不同施肥处理对猕猴桃贮藏期间纤维素含量的影响
纤维素是构成细胞壁的一个主要成分,是维持果实硬度的主要物质,也是评价果实耐贮性的重要指标[22]。纤维素在果实后熟阶段逐渐被水解,果实硬度下降。由图4可知,随着贮藏时间的延长,猕猴桃果实纤维素含量逐渐降低。在整个贮藏期间,CK组果实的纤维素含量均低于其他组,化肥组果实的纤维素含量低于化肥+有机肥+生物菌肥组。室温贮藏至21 d时,CK组与初始相比降低了83.75%,化肥组(GD、PH、GD+PH)较刚采收时分别降低了67.91%、63.34%、61.43%,化肥+有机肥+生物菌肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)较刚采收时分别降低了51.80%、45.53%。CK组降幅最大,化肥组次之,有机肥+生物菌肥+化肥组最小。可见,合理施肥可延缓果实纤维素的降解,有机肥+生物菌肥+化肥比纯化肥处理能更好地抑制纤维素的降解,延缓细胞结构的破坏及果实硬度降低,从而延缓果实软化进程。
图4 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间纤维素含量的影响Fig.4 Effect on cellulose content of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
2.3.3 不同施肥处理对猕猴桃贮藏期间淀粉含量的影响
猕猴桃为淀粉积累型果实,其果实含糖量(甜度)、风味等关键品质主要取决于采前淀粉含量的高低[24-25]。猕猴桃果实中淀粉代谢是一个由积累到降解的动态变化过程。淀粉作为内容物对植物细胞起支撑作用,并能维持细胞的膨胀力,淀粉可被水解转化为可溶性糖,进入呼吸代谢,引起细胞张力下降,导致果实软化[24-25]。
由图5可见,不同施肥组猕猴桃果实的淀粉含量在室温贮藏期间持续下降。在整个贮藏期间,CK组果实的淀粉含量均低于不同施肥处理组,化肥组果实的淀粉含量低于有机肥+生物菌肥+化肥组。室温贮至21 d时,CK组与初值相比降低了97.00%,化肥组(GD、PH、GD+PH)较初值分别降低了95.51%、93.94%、94.78%,有机肥+生物菌肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)较初值分别降低了95.33%、95.20%。可见,合理施肥可延缓果实中淀粉的降解,有机肥+生物菌肥+化肥比纯化肥组能更好地延缓淀粉的降解,抑制果实软化,提高耐贮性。
图5 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间淀粉含量的影响Fig.5 Effect on starch content of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
2.4.1 不同施肥处理对猕猴桃果实贮藏期间PME和PG活性的影响
PME主要使果胶去甲酯化,催化果胶酯酸转化为果胶酸,破坏多聚糖醛酸链间钙的横向联接而导致细胞分离,同时生成适合于PG作用的底物,进而使PG沿多聚半乳糖醛酸主链水解果胶酸,使果胶降解,导致细胞壁解体而使果实软化[22-23]。由图6A可知,PME活性随贮藏时间的延长呈先上升后下降的变化趋势,与“秦美”[22]、“红阳”[23]猕猴桃贮藏期PME变化一致。CK组在室温贮藏6 d时PME活性达到峰值(0.32±0.01)mmol/(min·g),之后呈下降趋势。化肥组(GD、PH、GD+PH)室温贮藏到12 d时PME活性达到峰值,分别为(0.32±0.003)、(0.30±0.001)、(0.30±0.005)mmol/(min·g),化肥组间差异不显著。有机肥+生物菌肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)室温贮藏到15 d时PME活性达到峰值,分别为(0.31±0.008)、(0.29±0.004)mmol/(min·g),组内差异不显著。有机肥+生物菌肥+化肥组的PME活性峰值低于CK组和化肥组,化肥组的PME活性峰值低于CK组。说明合理施肥可延缓PME活性峰值的出现时间,并降低峰值,延缓果胶的降解及果实软化,延长贮藏期。
图6 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间PME(A)和PG(B)活性的影响Fig.6 Effect on PME(A)and PG(B)enzyme activities of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
PG是以PME作用的产物多聚半乳糖醛酸为反应底物的酶。果实贮藏期间,PG的水解作用使果胶降解,细胞壁解体,最终导致果实软化[22-23]。由图6B可知,随着室温贮藏时间的延长,果实PG活性呈先升后降的趋势,贮藏前期,CK组果实的PG活性始终高于其他组,化肥组(GD、PH、GD+PH)果实的PG活性高于生物菌肥+有机肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW),且组间差异显著,但组内差异不显著。不同处理组PG活性出现峰值的时间不同,CK组贮藏12 d时出现峰值(6.19±0.61)mg/(h·g);化肥组贮藏15 d时出现峰值,依次为GD组(6.01±0.60)mg/(h·g),PH组(5.96±0.58)mg/(h·g),GD+PH组(5.92±0.58)mg/(h·g);化肥+有机肥+生物菌肥组的果实贮藏15 d时出现峰值,依次为GD+YJ+SW组(5.85±0.57)mg/(h·g),PH+YJ+SW组(5.80±0.56)mg/(h·g)。化肥组(GD、PH、GD+PH)的果实PG活性峰值分别比对照组低2.91%、3.72%、4.36%,化肥+有机肥+生物菌肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)果实的PG活性峰值分别比对照组低5.49%、6.30%。可见,合理的施肥处理可降低果实PME和PG活性,从而延缓原果胶的降解,进而延缓果实硬度下降和软化。施肥处理中采用化肥结合生物菌肥和有机肥优于单纯施用化肥。减施化肥,提高有机肥和生物菌肥可降低PME和PG活性且延缓峰值出现时间,提高果实的耐贮藏特性。
2.4.2 不同施肥处理对猕猴桃果实贮藏期间CX和β-Gal活性的影响
Cx能降解构成细胞壁的纤维素,从而破坏细胞结构,导致果实软化[22-23]。由图7A可知,随着室温贮藏时间的延长,果实Cx活性呈先升后降的趋势。在整个室温贮藏期间,对照组的Cx活性比其他组高。化肥组(GD、PH、GD+PH)果实的Cx活性高于生物菌肥+有机肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)。在贮藏0~18 d Cx活性呈上升趋势,贮藏到18 d时,Cx活性达峰值。不同施肥处理的猕猴桃果实在贮藏中Cx活性峰值不同,CK组最高,达(6.79±0.64)mg/(h·g),化肥组(GD、PH、GD+PH)的果实Cx活性峰值依次为(6.70±0.66)mg/(h·g)、(6.63±0.65)mg/(h·g)、(6.58±0.64)mg/(h·g),分别比CK组低1.33%、2.36%、3.09%;化肥+有机肥+生物菌肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)的果实Cx活性峰值依次为(6.23±0.61)mg/(h·g)、(5.52±0.57)mg/(h·g),分别比CK组低8.25%、18.70%。可见,合理的施肥处理可降低果实Cx活性,从而延缓纤维素的分解,进而延缓果实硬度下降和软化。施肥处理以减施化肥,增施有机肥和生物菌肥为宜,即化肥结合生物菌肥和有机肥优于单纯的施用化肥。
β-Gal主要是切断细胞壁物质的半乳糖苷键,可清除半乳糖残基,对水解果胶和半纤维素均有作用[22,26]。由图7B可知,β-Gal活性在贮藏期间呈现先上升后下降的趋势,且处理组始终低于CK组。CK组β-Gal活性在第12天时达到峰值,处理组β-Gal活性在第15~18天时达到峰值,比CK组要晚3~6 d。说明合理的施肥处理延缓了β-Gal活性高峰出现的时间;CK组β-Gal活性高峰值为(0.48±0.04)mmol/(min·g),化肥组(GD、PH、GD+PH)β-Gal活性高峰值分别为(0.46±0.04)、(0.44±0.04)、(0.42±0.04)mmol/(min·g),依次比CK组低4.17%,8.33%、12.5%;生物菌肥+有机肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)活性高峰值分别为(0.40±0.04)、(0.38±0.04)mmol/(min·g),依次比对照组低16.67%、20.83%。
图7 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间Cx(A)和β-Gal(B)活性的影响Fig.7 Effect on Cx(A)andβ-Gal(B)enzyme activities of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
可见,合理施肥处理可降低Cx和β-Gal的活性,并延缓Cx和β-Gal活性高峰出现的时间,使细胞壁中纤维素和果胶的分解降速,从而延缓果实的后熟软化,使果实耐贮性增强,其中,化肥+生物菌肥+有机肥的效果优于单纯的化学肥料。
2.4.3 不同施肥处理对猕猴桃果实贮藏期间淀粉酶活性的影响
猕猴桃果实采前以贮存淀粉的形式积累碳水化合物,随着果实后熟进程,淀粉酶水解淀粉形成可溶性糖,使其可溶性固形物含量升高,食用品质得以改善[24-25]。
淀粉酶活性提高能促进果实中淀粉的降解,在果实软化过程中具有重要作用[24-25]。由图8可以看出,采后猕猴桃果实中淀粉酶活性变化趋势为先上升后下降。CK组室温贮藏至9 d时达峰值,淀粉酶活性为(0.74±0.04)mg/(g·h)。化肥组(GD、PH、GD+PH)室温贮至12 d达峰值,淀粉酶活性分别为(0.68±0.02)、(0.66±0.006)、(0.68±0.01)mg/(g·h),分别比CK组低8.10%、10.81%、8.10%。生物菌+有机肥+化肥组(GD+YJ+SW、PH+YJ+SW)室温贮至15 d达峰值,淀粉酶活性分别为(0.66±0.01)、(0.64±0.02)mg/(g·h),分别比对照组低10.81%、13.51%。淀粉酶活性峰值大小依次为CK组>化肥组>生物菌肥+有机肥+化肥组。贮藏中淀粉酶活性峰值出现时间最早为CK组,其次为化肥组,生物菌肥+有机肥+化肥组最晚。可见,种植过程中合理施肥可延缓淀粉酶活性的增加,并降低淀粉酶活性峰值,延缓峰值的出现时间,从而延缓果实淀粉降解和果实软化。
图8 不同施肥处理对“东红”猕猴桃贮藏期间淀粉酶活性的影响Fig.8 Effect on starch enzyme activities of‘Donghong’kiwifruit during storage with different fertilizing methods
猕猴桃果实采后软化过程常伴随多糖类物质(如淀粉、果胶和纤维素)的降解[22-23]。由表3可见,猕猴桃果实软化率与原果胶、淀粉、纤维素含量呈极显著负相关(P<0.01),相关系数分别为-0.924、-0.948、-0.910,与可溶性果胶呈极显著正相关(P<0.01)。原果胶、淀粉和纤维素为果实细胞壁的组成部分,可支撑细胞的张力,维持果实的硬度。但后熟过程中,细胞壁降解,细胞间的支撑力减弱,果实软化。果实的原果胶降解为可溶性果胶,淀粉、纤维素降解为可溶性糖类,增加果实的口感。果实细胞壁物质降解需要酶的作用,果实软化率与PG、Cx、β-Gal和淀粉酶活性呈极显著正相关(P<0.01),与PME呈显著负相关(P<0.05)。Cx、PG、β-Gal和淀粉酶活性对猕猴桃软化率的贡献大于PME,Cx、PG、β-Gal和淀粉酶协同作用于细胞壁,降解原果胶、纤维素和淀粉,使细胞间的支持作用变弱,导致果实硬度下降。
表3 猕猴桃果实硬度、细胞壁组分及降解酶活性间的相关性Table 3 Correlation between hardness,cell wall composition and enzyme activity of kiwifruit
综上所述,通过合理施肥可延缓Cx、PG和β-Gal等细胞壁降解酶的活性,减缓原果胶向水溶性果胶的转换,抑制果胶的水解速度,较好地保持细胞壁的完整性,从而延缓果实软化。减施化肥,增施有机肥和生物菌肥可更好地延缓果实软化,增加耐贮性。
果实的硬度由细胞壁的完整性决定,细胞壁降解酶活性变化影响果实硬度的变化[5-6,22-25]。猕猴桃果实中原果胶、淀粉和纤维素是构成细胞壁的重要物质,果实在后熟期间,原果胶、淀粉和纤维素降解,细胞壁的支撑作用减弱时,细胞间变松散,导致果实逐渐变软,硬度下降[22-25]。在本试验中,不同施肥处理的猕猴桃果实刚采收时硬度高,硬度值在16.8~18.5 kg/cm2之间,原果胶含量为1.57%~1.68%,淀粉含量为134.0~138.0 mg/g,随贮藏时间延长,果实后熟软化,原果胶下降,可溶性果胶逐渐升高,淀粉含量逐渐下降,同时纤维素质量分数也逐渐下降。果实软化速率依次为对照组>化肥组>化肥+有机肥+生物菌肥组,使用化肥+有机肥+生物菌肥种植的猕猴桃果实中的原果胶、淀粉、纤维素下降最缓慢。相关性分析表明,不同施肥组果实细胞壁物质中的原果胶、纤维素和淀粉质量分数与硬度均呈极显著相关(P<0.01)。
猕猴桃果实质地软化是由于细胞壁降解酶水解细胞壁多糖,细胞间连接减少,导致细胞间结合力减少,细胞离散,细胞支撑少[22-25]。本试验结果发现,不同施肥组猕猴桃果实中,原果胶、可溶性果胶及纤维素含量与PME活性无显著相关性,但原果胶、可溶性果胶、淀粉和纤维素含量均与PG、Cx、β-Gal和淀粉酶活性呈极显著相关(P<0.01),可说明细胞壁降解酶通过降解细胞壁物质,增加可溶性果胶的含量,促进果实软化。
PG水解果胶酸,降解果胶,Cx活性的上升引起纤维素的解聚,导致细胞壁解体。本研究中发现,不同施肥处理的猕猴桃果实采后果肉组织的PG、Cx、β-Gal、淀粉酶活性均随贮藏时间的延长呈先上升后下降的变化趋势。CK组果实中PG、Cx、β-Gal、淀粉酶活性均快速上升,且活性高峰值高于其他施肥组,施用有机肥+生物菌肥+化肥可延缓PG、Cx、β-Gal、淀粉酶活性的上升,进而延缓果实软化。由此推测,猕猴桃种植中,不同施肥处理对其软化速率有重要的影响,其中施有机肥+生物菌肥+化肥的果实贮藏性能更强,软化缓慢。
猕猴桃种植过程中不同施肥处理的果实细胞壁物质和细胞壁降解酶活性均有较大的差异。对照组和化肥组的果实在贮藏期间果实细胞壁中原果胶、纤维素、淀粉等物质的分解速率高于有机肥+生物菌肥+化肥组,导致果实软化速率高,降低果实的耐贮性。为延长猕猴桃果实的贮藏时间,防止在贮藏和销售过程中果实硬度下降速度过快,生产种植中宜减施化学肥料,增施有机肥和生物菌肥。