1-MCP处理对水蜜桃质地和风味的影响

周慧娟,张夏南,苏明申,杜纪红,陈翅宏,李雄伟,张明昊,叶正文

(上海市农业科学院林木果树研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海 201403)

根据国家桃产业技术体系统计,2020年中国桃收获面积100 hm2,产量1 450万t,居世界第一,其中80%以上的果实用于鲜食销售。桃果实尤其是软溶质桃果实质地柔软,采后易发生品质劣变及腐烂损耗[1]。低温冷藏可延长果实的保鲜期,但长期的低温(≤8℃)冷藏易使果实产生木质化、絮败、果肉褐变、果肉变红、糖酸比失调、固有芳香成分丧失或有害挥发性物质生成等品质劣变症状[2],使果实丧失固有风味[3],降低市民的消费意愿,影响品牌建设[4-5]。

在延长桃果实保鲜期的研究中,以低温为基础(＜5℃)的减压贮藏保鲜[6]、气调复合保鲜[7]、热处理复合保鲜[8-9]、UV处理[4,7,10-11]及1-甲基环丙烯(1-MCP)处理[12-13]等复合保鲜技术成为国内外研究的热点。通过梳理国内外研究进展发现,桃果保鲜领域的研究以机理为主,且多以果实外观为核定果实贮藏期的主因素,而适用于规模化应用推广的、以采后品质调控为主因素的保鲜技术仍有待研发。1-MCP是一种强力的乙烯作用拮抗剂,其与乙烯受体的结合能力是乙烯的10倍左右。在呼吸跃变型果实上,1-MCP的抑制衰老作用显著[14-15],可通过抑制果实呼吸强度和乙烯释放速率调控果实质地和整体风味的变化[16],且使用的浓度与贮藏时间和贮藏温度均有关[17]。水果的质地被认为是一种机械和声学互作的多重特征[18],近年来,前人利用质构仪对果实质地进行了研究[19],得出水果的质地与多汁性密切相关[20-21],可作为评价果实汁液丰富度的指标之一[22]。水果的质地受贮藏条件的影响较大,被作为培育具有优良果实品质的品种的基本性状之一,亦是评价贮藏技术的重要参数[22]。适当的温度管理可以降低果实组织对机械伤的生理反应,减少瘀伤等症状的出现[23],温度调控是重要的保鲜方法[24]。果实固有风味的丧失是传统低温冷藏技术的瓶颈,果实质地、糖酸含量及果实的综合风味评价(酸味、甜味、苦味、咸味和鲜味)是目前研究的热点[25-26],也是评价采后品质劣变调控技术成功与否的衡量标准。传统的感官分析存在一定的局限性,对产品的最终评价引入不可避免的误差;仪器分析、传统的化学分析方法存在费用大、消耗时间长、程序繁琐等问题[27],基于哺乳动物味觉机理的人工电子舌能够很好地弥补该需求[28]。本试验以‘湖景蜜露’水蜜桃为材料,研究不同浓度1-MCP处理对水蜜桃果实乙烯释放速率、呼吸强度、腐烂率、质地、糖酸含量和综合风味的影响,并对低温冷藏和货架期间‘湖景蜜露’水蜜桃果实糖酸含量和电子舌测定的甜、酸、苦、鲜、咸味值进行相关性分析,以期将客观指标评价和感官分析相结合,综合评价贮藏保鲜技术,解决销售市场中存在的品质劣变导致的果实风味降低的问题。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料于2020年7月12日采摘于上海市浦东新区桃咏桃业专业合作社基地,以主栽品种‘湖景蜜露’为试材,行株距4 m×5 m,树龄12年,三主枝型,常规栽培管理,果实套单层黄袋。于30株桃树树冠外围高1.5 m处随机采摘向阳面果实,每株随机采摘60个成熟度一致、大小均一、色泽均匀、无病虫害、无机械损伤的果实,采摘后的果实立即运至基地冷库进行分装、预冷处理。在果实硬度一致的前提下(果肉组织硬度12.5—21.2 N),用H100F型无损伤糖度计(北京阳光亿事达科技有限公司)对果实进行可溶性固形物含量测定,以保证入库品质的一致性。

1.2 试验设计

将果实放入体积为108 L的密闭箱内,使用不同浓度的1-MCP(1.62 μL∕L、3.24 μL∕L、6.48 μL∕L)熏蒸24 h,熏蒸处理在温度为(15±2)℃、相对湿度为65%—70%的条件下进行;之后将果实置于4℃条件下预冷12 h;最后,将不同处理组果实单层摆放于内衬厚度为0.03 mm防雾保鲜袋的塑料周转筐中,置于温度为(1.0±0.5)℃、相对湿度为85%—90%的冷库中贮藏。以不做任何处理的置于温度为(15±2)℃、相对湿度为65%—70%的果实为对照。

贮藏期间对不同处理组果实的失重率、腐烂率、乙烯释放速率、呼吸强度、果实质地、糖酸含量、甜味、酸味、苦味、咸味、鲜味等指标进行测定。每5 d测定一次,每处理3筐,每筐24个果实,3次重复。

1.3 测定项目和方法

失重率=(初始质量-调查时质量)∕初始质量×100%,每处理15个果实,3次重复。

腐烂率=(初始果数-好果数)∕初始果数×100%,每处理15个果实,3次重复。

乙烯释放速率:参照Khan等[29]的方法稍加修改。在15℃条件下,将5个桃子放置于容量为4 L的密闭容器中密封1 h,用进样针吸取1 mL混合气体,用气相色谱仪[GC7890A,安捷伦科技(中国)有限公司]进行测定,结果以nL∕(kg·h)表示。

呼吸强度:参照周慧娟等[4]方法,随机取8个桃果实,准确称重后,置于连接在红外线CO2分析仪气路的4 L密闭塑容器中,在15℃下用GXH-305型红外线CO2气体分析仪测定,空气流量1.0 L∕min。以单位质量果实单位时间内生成的CO2量表示呼吸速率[mg∕(kg·h)]。

糖酸含量:参照严娟等[30]的方法并加以优化。取3份约0.5 g、液氮研磨的桃果实粉末于离心管中,加入5 mL提取液(无水乙醇和0.4%偏磷酸体积比4∶1),浸提24 h,10 000 r∕min离心10 min。取上清液进行浓缩,超纯水溶解后,过0.22 μm滤膜,待测。用e2695高效液相色谱仪(美国Waters公司)对样品进行糖酸测定,进样重复3次。

质构:质构仪(Stable Micro Systems TA.XT plusC,UK)搭配直径为5 mm的圆柱形探头(P∕5),测试参数为测前速度60 mm∕min,测试速度120 mm∕min,测后速度600 mm∕min,触发力5 g。第一次下压距离为3 mm,测定参数为果皮硬度、果皮脆性;第二次下压距离为20 mm,获得参数为果肉硬度、果肉紧实度、果肉脆性。

五味(甜味、酸味、鲜味、苦味、咸味)测定:采用INSENT(SA402B)电子舌系统,主要由味觉传感器、信号采集器和模式识别系统3个部分组成。该装置配有7个传感器(ZA、BB、BA、GA、HA、JB、CA),以Ag∕AgCl作为参比电极,在室温下进行数据采集。本试验采用体积分数为10%的酒精作为清洗溶剂,采样时间120 s,1次∕s,每个样品重复采集8次,取稳定后的4次数据。

1.4 数据分析

采用SPSS 18.0、Excel 2010软件对试验数据进行处理分析。

2 结果与分析

2.1 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实腐烂率和失重率的影响

由表1和图1可知,不同浓度的1-MCP处理均可降低货架期果实的腐烂率,对冷藏期间果实腐烂率的影响不显著;试验期间(冷藏30 d、货架期3 d),3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理组果实腐烂率＜1.3%,显著低于CK。由图1可知,整个冷藏和货架期间,不同浓度1-MCP处理的果实失重率均显著低于对照,不同浓度1-MCP处理组间果实失重率无显著差异,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理效果较佳。

表1 冷藏和货架期间不同处理组水蜜桃果实腐烂率的变化Table 1 Changes of honey peach fruits decay rate in different treatment groups during cold storage and shelf life %

图1 冷藏和货架期间不同处理组水蜜桃果实失重率的变化Fig.1 Changes of weight loss rate of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.2 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实乙烯释放速率和呼吸强度的影响

由图2可知,CK和1.62 μL∕L的1-MCP处理组果实出现典型的双乙烯释放高峰,货架期间乙烯释放速率呈急剧上升趋势;3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理显著抑制了冷藏期间果实乙烯释放速率和乙烯释放高峰的出现。冷藏5—25 d及货架期间,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理组果实呼吸强度均显著低于CK。

图2 冷藏和货架期间不同处理组水蜜桃果实乙烯释放速率和呼吸强度的变化Fig.2 Changes of ethylene release rate and respiration intensity of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.3 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实质构特性的影响

由图3可知,不同浓度1-MCP处理对果实带皮硬度和果皮脆性无显著影响。冷藏10—30 d,不同浓度1-MCP处理组果实果肉组织硬度均显著高于对照;冷藏20—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实果肉脆性显著高于对照;冷藏10—20 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实果肉紧实度显著高于对照。可见,适宜浓度的1-MCP处理可通过抑制果实乙烯释放速率和呼吸强度,调控果肉的软化速度和果肉紧实度,较好地保持果实固有质构特性,对贮藏后期的果肉特性影响较大。货架期间,不同浓度的1-MCP处理组果实和对照带皮硬度、果肉组织硬度、果皮脆性、果肉脆性及果肉紧实度均呈下降趋势,说明果实可正常后熟软化,不同浓度的1-MCP处理未对果实正常后熟造成不可逆的负面影响。

不同小写字母表示相同时间不同处理间差异显著。

2.4 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实中蔗糖、果糖、葡萄糖含量的影响

由图4可知,冷藏前期(0—5 d),不同浓度1-MCP处理和对照的果实中蔗糖、果糖、葡萄糖含量均呈急剧下降趋势,是果实自身的一种对低温的应激防御反应。适宜浓度的1-MCP处理可抑制冷藏期间果实品质的下降。冷藏0—15 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量显著高于对照;冷藏25—30 d,3.24—6.28 μL∕L的1-MCP处理组果实葡萄糖含量显著高于对照;冷藏后期(20—30 d)和货架期间,不同处理组间果实蔗糖和果糖含量无显著差异。

图4 冷藏和货架期间不同处理组水蜜桃果实蔗糖、果糖、葡萄糖含量的变化Fig.4 Changes of sucrose content,glucose content and fructose content of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.5 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实中苹果酸和柠檬酸含量的影响

由图5可知,整个冷藏期间,对照果实中苹果酸含量呈先下降(0—10 d)后上升(10—30 d)的变化趋势,柠檬酸含量呈前期急剧下降(0—5 d)和后期平稳的变化趋势。3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理可抑制贮藏前期苹果酸含量的下降和后期苹果酸含量的上升;3.24 μL∕L的1-MCP处理可抑制贮藏前期柠檬酸含量的下降,贮藏后期各处理组果实柠檬酸含量差异不显著。可见,适宜浓度的1-MCP处理可抑制贮藏前期苹果酸和柠檬酸含量的下降,以及长期冷藏导致的苹果酸含量的异常增加。

图5 冷藏和货架期间不同处理组水蜜桃果实苹果酸和柠檬酸含量的变化Fig.5 Changes of malic acid content and citric acid content of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.6 对‘湖景蜜露’水蜜桃果实五味的影响

根据机器参数设置,酸味-13设置为无味点,低于-13说明无酸味,大于-13时数值越大,酸味越重;咸味-6设置为无味点,低于-6说明无咸味,大于-6时数值越大,咸味越重;甜味、苦味和鲜味数值越大说明味道越重。由图6可知,整个低温冷藏期间,不同处理组果实甜味、酸味均呈下降趋势,苦味和鲜味呈上升趋势,苦味呈先上升后下降平稳的趋势;货架期间,不同处理组果实甜味、苦味和鲜味呈下降趋势,酸味和咸味呈上升趋势,说明长期的低温冷藏可导致果实糖酸比失调、异味产生,综合风味降低。冷藏20—30 d,1.62 μL∕L和3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实甜度和鲜味值均显著高于对照,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理组果实酸味和咸味值显著低于对照;冷藏15—25 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实苦味值显著低于对照。可见,适宜浓度的1-MCP处理可抑制果实整体风味的丧失,较好地保持果实的固有风味。

不同小写字母表示相同时间不同处理间差异显著。

2.7 ‘湖景蜜露’水蜜桃低温贮藏和货架期间果实五味与糖酸含量的相关性分析

由表2可知,蔗糖含量与葡萄糖、果糖、苹果酸、柠檬酸含量呈显著正相关,可通过代谢和转化途径共同决定果实的综合风味。果实甜味与蔗糖含量、柠檬酸含量及苦味值呈显著正相关,与酸味值和咸味值呈显著负相关;果实酸味与蔗糖含量、柠檬酸含量及甜味值、苦味值均呈显著负相关;果实苦味与柠檬酸含量及甜味值、鲜味值呈显著正相关,与酸味值和咸味值呈显著负相关;果实咸味与葡萄糖和果糖含量呈显著正相关,与甜味值、苦味值和鲜味值呈显著负相关;果实鲜味与苦味值呈显著正相关,与酸味值和咸味值呈显著负相关。蔗糖、果糖、葡萄糖和柠檬酸为低温冷藏和货架期间‘湖景蜜露’水蜜桃果实综合风味物质评价的关键性参数指标。长期低温冷藏期间,果实糖酸含量的下降及比例失调可导致果实异味(苦味的产生),柠檬酸、葡萄糖和果糖含量和比例变化可能与冷藏后期异味产生有关。通过研究果实蔗糖、果糖、葡萄糖和柠檬酸的含量和比例变化,可进行果实采后品质劣变调控技术的探索。

表2 低温冷藏和货架期间水蜜桃果实五味与糖酸含量的相关性分析Table 2 Correlation analysis of 5 flavors of honey peach fruits with sugar content and acid content during cold-storage and shelf life

3 讨论

桃果实常温放置易腐烂变质,低温可延长果实的保鲜期,但长期的低温(≤8℃)冷藏易使果实出现品质劣变症状,使果实丧失风味。1-MCP作为乙烯作用拮抗剂,在呼吸跃变型果实上的抑衰老作用较显著[14-15],且使用的浓度与贮藏时间和贮藏温度均有关[17]。本研究表明:低温冷藏条件下,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理显著抑制了冷藏期间‘湖景蜜露’水蜜桃果实的乙烯释放速率和乙烯释放高峰的出现,并显著抑制了冷藏5—25 d及货架期间果实的呼吸强度,与王雁等[31]的研究结论一致。

果实质地和多汁性、耐贮性密切相关[19-22],可通过调控果实质构的变化,影响果实的耐贮性[32]。果实质地受贮藏条件的影响较大[20],其中1-MCP处理可通过抑制果实呼吸强度和乙烯释放速率来调控果实质地的变化[27]。本研究表明:1-MCP处理对果肉组织硬度影响较大,冷藏10—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实果肉组织硬度和果肉紧实度显著高于对照;冷藏20—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP处理组果实果肉脆性显著高于对照;说明适宜浓度的1-MCP处理可通过抑制果实乙烯释放速率和呼吸强度调控果肉的软化速度和果肉紧实度,从而影响果实的耐贮性。这与1-MCP处理在软溶质桃‘青州’蜜桃[17]、‘中华’寿桃[33]和蟠桃[34]及硬溶质桃‘八月脆’桃[35]和‘艳红’水蜜桃[36]上的应用效果一致。货架期间,不同处理组果实和对照组果实带皮硬度、果肉组织硬度、果皮脆性、果肉脆性及果肉紧实度均呈下降趋势,说明果实可正常后熟软化,不同浓度的1-MCP处理未对果实正常后熟造成不可逆的负面影响。

糖酸含量、甜味、酸味及苦味是评价水果品质的重要参数[28,37],果实的整体甜酸度下降及异味产生与果实糖酸含量的下降和比例失调密切相关[15-16]。蔗糖作为桃果实成熟过程中的主要可溶性糖,可通过改变细胞的膨压导致果实软化[38]。本研究表明:3.24 μL∕L的1-MCP处理可抑制冷藏前期(0—15 d)果实中蔗糖、果糖、葡萄糖含量的下降及贮藏后期(20—30 d)果实中葡萄糖含量的下降,与1-MCP处理主要对贮藏过程中蔗糖等可溶性糖的增减起抑制作用的研究结论一致[27]。3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP处理可抑制贮藏前期苹果酸含量的下降和后期苹果酸含量的异常增加,说明1-MCP对果实糖酸调控的相应浓度不同[27],与Fan等[39]研究结论一致,但对柠檬酸含量影响的机制需进一步研究。

利用电子舌对果实的甜味[28]、酸味和苦味[37]进行评价,可作为验证贮藏效果的指标之一,在国外电子舌已经较成熟地应用于食品味道特性的标识、风味调控等方面。本研究表明:整个低温冷藏期间,不同处理组果实甜味、酸味呈下降趋势,苦味和鲜味呈上升趋势,说明长期的低温冷藏可导致果实甜味、酸味下降、苦味和鲜味上升,综合风味降低。3.24 μL∕L的1-MCP处理可抑制冷藏期间果实甜度和鲜味值的下降以及咸味和苦味的产生,较好地保持果实固有风味,与王毓宁等[40]在枇杷上的结论一致。相关性分析表明:蔗糖含量与葡萄糖、果糖、苹果酸、柠檬酸含量呈显著正相关,可通过代谢和转化途径共同决定果实的综合风味。果实甜味、酸味、苦味与蔗糖、果糖和柠檬酸含量密切相关,说明蔗糖、果糖和柠檬酸为低温冷藏和货架期间‘湖景蜜露’水蜜桃果实综合风味物质评价的关键性参数指标,与张浩等[29]研究结论一致。长期低温冷藏期间,果实糖酸含量的下降及比例失调可导致果实异味(苦味的产生),柠檬酸、葡萄糖和果糖含量和比例变化可能与冷藏后期异味产生有关,可通过研究果实蔗糖、果糖、葡萄糖和柠檬酸的含量和比例变化,进行果实采后冷藏期间品质劣变调控技术的探索。以上结果说明,利用电子舌对果实的甜味[21]、酸味[11]和苦味[22]进行评价,可作为验证贮藏效果的指标之一。

4 结论

本研究表明:3.24 μL∕L的1-MCP密闭熏蒸24 h,置于(1±0.5)℃、相对湿度为85%—90%的冷库中贮藏,可显著降低‘湖景蜜露’水蜜桃果实的乙烯释放速率、呼吸强度、腐烂率和失重率,延缓果实软化;抑制果实蔗糖、果糖、葡萄糖、苹果酸含量的下降及苦味和咸味的产生,保持较高的甜度和鲜度,综合风味佳。蔗糖、果糖、葡萄糖和柠檬酸含量为低温冷藏和货架期间‘湖景蜜露’水蜜桃果实综合风味物质评价的关键性参数指标。