外源褪黑素对“红地球”葡萄采后贮藏品质的影响

王天菊,沈庆庆,况世雪

(楚雄师范学院资源环境与化学学院,云南楚雄,675000)

葡萄VitisviniferaL.是世界四大水果之一,也是世界上种植面积最广的水果。葡萄果实味美可口,且富含糖酸、多种矿物质和维生素以及花色苷、单宁和白藜芦醇等酚类物质[1-2],营养保健价值极高,深受广大消费者的喜爱和青睐。但葡萄果实采后的生理代谢非常旺盛,腐烂和霉变速度快,容易感染各种病害,营养流失严重,降低了葡萄的品质和经济价值。目前,葡萄采后主要采用冷藏和气调贮藏,或者再结合相应的化学和生物方法,尽可能延长葡萄的贮藏保鲜时间[3-4]。

褪黑素作为一种新型的多功能信号分子和天然植物激素,近年来在果蔬采后贮藏保鲜中得到广泛研究和关注[5]。适宜浓度的外源褪黑素处理可以有效延缓蜂糖李果实衰老,保持果实品质,保鲜效果最好的褪黑素处理为250 μmol/L[6]。 150 μmol/L褪黑素可以维持“夏黑”葡萄的外观,且维持果实内丰富的营养[7-8]。在抑制甜樱桃果实褐变、樱桃番茄保鲜、保持果实营养品质等方面,褪黑素也发挥着重要作用[9-10]。

目前,褪黑素大多数研究都是在蔬菜或植物叶片上的应用,在葡萄采后贮藏保鲜方面的研究相对较少。为此,研究了不同浓度褪黑素浸泡“红地球”葡萄果实后在常温下贮藏的保鲜效果,为葡萄保鲜技术提供一定的数据支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理

试验材料为鲜食葡萄品种“红地球”,2022年4月购买自元谋“果然好”农业有限公司的同一个葡萄种植基地同一批次的葡萄果实,全园管理水平一致。葡萄选择穗形整齐、大小一致,色泽透亮、无病虫害和任何损伤的成熟果实,以相同粒数(30粒)的3串为1份样品,用相同量不同浓度的外源褪黑素0 μmol/L(对照,CK)、50 μmol/L(T1)、100 μmol/L(T2)、200 μmol/L(T3)、400 μmol/L(T4)浸泡0.5 h,每个处理重复3次,共15个处理。自然晾干后置于室温环境贮藏(温度:12～28 ℃,平均湿度53%)。并于0、8、10、12、14、16 d随机选取每份样品15个果实(每串5个)用于测定生理和品质指标,每个指标重复测定3次。

1.2 测定方法

硬度用手持硬度计(GY-2型指针式水果硬度计,广州铭睿电子科技有限公司产)测量;可溶性固形物含量用手持式折光仪(N-1α型手持数字折光仪,日本爱拓ATAGO公司产)测定;3,5-二硝基水杨酸比色法测定可溶性糖含量[11];酸碱滴定法测定可滴定酸含量[12];2,6-二氯淀酚钠法测定维生素C含量[13];采用刘畅等人的方法测定多酚氧化酶(PPO)活性[14];愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性[15];硫代巴比妥酸法测定丙二醛(MDA)含量[16]。失重率计算公式:失重率(%)=(贮前质量-贮后质量)/贮前质量×100。

1.3 数据处理

采用 Excel 2010 软件进行原始数据的整理及处理;SPSS 21.0对各个处理间的数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA);采用Duncan’s法进行多重比较(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 褪黑素处理对“红地球”葡萄贮藏过程中形态指标的影响

形态指标是判断葡萄果实品质最直观的指标。由表1可知,从第10 d开始,对照组(CK)葡萄果实的颜色和光泽发生显著变化,而采用褪黑素处理后的果实在第12 d开始发生变化,比对照组推迟2 d。从霉变的时间来看,T1和T4两个处理是从第12 d开始有零星霉点,而T2和T3处理组是从第14 d开始有零星霉点(见图1),比CK处理推迟4 d。5个处理组相比较,T2和T3两个处理组较好地维持了采后葡萄果实的形态。

图1 不同浓度褪黑素处理后“红地球”葡萄果实形态变化

表1 “红地球”葡萄果实形态指标

由图2可知,随着贮藏时间的延长,葡萄果实的失重率逐渐增加,贮藏16 d后,各处理组失重率由高到低排序为CK>T4>T1>T3>T2,其中T2处理组的失重率最低,为23.8%,极显著低于CK,说明T2处理对抑制“红地球”葡萄果实失重最佳。

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05),不同大写字母表示极差异显著(p<0.01)。

综上所述,外源褪黑素处理可以保持葡萄果实原来的颜色和色泽,有效减少果实水分的损失和霉变程度,其中以T2处理组的贮藏保鲜效果最好。

2.2 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实硬度的影响

随着贮藏期的延长,葡萄果实硬度下降,处理前“红地球”葡萄果实硬度为2.77 kg/cm2,贮藏到第16 d时,各个处理组的硬度都显著下降,与处理前相比,各处理组中果实硬度分别减少了1.57、1.41、0.85、1.62 kg/cm2,而CK减少了1.84 kg/cm2,果实硬度的变化幅度情况为CK>T4>T1>T2>T3(见图3)。因此,褪黑素对采后“红地球”葡萄果实硬度有一定的维持作用,还可以保持其采后贮藏品质。

图3 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实硬度的影响

2.3 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可溶性固形物的影响

可溶性固形物可以反映葡萄贮藏品质的波动,是研究葡萄衰老的一个重要参数。处理前葡萄果实可溶性固形物含量为23.0%,由图4可见,随着贮藏时间的延长,葡萄果实可溶性固形物含量一直呈下降趋势,贮藏到第16 d时,T1、T2、T3、T4处理的可溶性固形物含量分别为14.9%、16.7%、16.1%、14.0%,与处理前相比,分别降低了54%、38%、43%、64%,而对照(CK)组则降低了125%,说明褪黑素对采后“红地球”葡萄的可溶性固形物含量具有维持作用,以T2处理下降最少,维持可溶性固形物含量效果最好。

图4 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可溶性固形物含量的影响

2.4 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可溶性糖含量的影响

果蔬采后生理活动需要的能量来源于糖类物质。因此,可溶性糖在果蔬采后保鲜中具有重要作用。处理前“红地球”葡萄果实可溶性糖含量为13 μg/g,处理后果实中可溶性糖含量随着贮藏时间的延长而逐渐增加,但增加程度不同,其中以T2处理增加最少,对照CK增加最多。贮藏至第16 d时,T1、T2、T3、T4组的可溶性糖含量与第8 d相比,分别增加了27.37、23.77、26.03、26.13 μg/g,而CK处理增加了29.30 μg/g(见图5)。褪黑素处理组葡萄果实的可溶性糖含量增加率极显著少于对照组,说明褪黑素处理可以有效抑制“红地球”葡萄果实中可溶性糖含量的增加。

图5 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可溶性糖的影响

2.5 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可滴定酸含量的影响

可滴定酸是构成葡萄果实口感和品质的重要指标之一。处理前“红地球”葡萄果实可滴定酸含量为0.41%,由图6可知,随着贮藏时间的推移,葡萄果实中可滴定酸含量呈持续下降趋势。贮藏到第8 d时T2处理组可滴定酸含量的降幅最少,而CK降幅最多;贮藏到第14 d后T2处理组可滴定酸的含量与第8 d相比,减少了0.063%,而CK组可滴定酸含量减少了0.1%,说明褪黑素可以延缓葡萄果实可滴定酸含量的下降,T2处理组可滴定酸含量降低得比较缓慢也比较少,说明T2处理对“红地球”葡萄在常温贮藏下维持可滴定酸含量效果最好。继续贮藏到第16 d时,可滴定酸含量仍然在下降,但是下降不显著。

图6 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实可滴定酸含量的影响

2.6 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实维生素C含量的影响

处理前“红地球”葡萄维生素C含量为0.683 mg/kg,随着贮藏期延长,葡萄果实中维生素C含量逐渐下降,贮藏到第8 d时维生素C含量与贮藏前相比显著下降,而采用褪黑素处理后下降较少。贮藏到第14 d时,T1、T2、T3、T4这4个处理中,葡萄果实维生素C含量与初始值相比,分别下降了26.83%、17.9%、24.87%、29.93%,CK组维生素C含量下降了39.73%(见图7)。第14 d之后,果实维生素C含量虽然在减少,但变化不显著,可能是由于葡萄果实的品质下降到了一定程度,维生素C会趋于一个稳定的量。以上结果表明,褪黑素可以延缓采后“红地球”葡萄维生素C含量的下降速度,其中以T2处理的效果最好,最有利于采后“红地球”葡萄维生素C含量的维持。

图7 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实维生素C含量的影响

2.7 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实PPO活性的影响

影响葡萄果实品质的指标还有果皮褐变,发生褐变的主要原因是葡萄果实中PPO促使多酚类物质氧化形成醌,从而引起颜色变化[30]。处理前“红地球”葡萄果实PPO活性为3.75 μg·g-1·min-1,随着贮藏时间延长,PPO活性越来越高,在贮藏前10 d,褪黑素处理后果实PPO活性变化并不显著;贮藏到第14 d时,T1、T2、T3、T4处理与原活性相比分别增加了10.49、8.57、9.9、9.9 μg·g-1·min-1,CK增加了12.01 μg·g-1·min-1,PPO活性增幅高低排序为CK>T1>T3>T4>T2;贮藏到第16 d时,PPO活性与第14 d相比变化不显著(见图8),可能是随着贮藏时间的延长,PPO会逐渐失活。研究结果表明,褪黑素对采后“红地球”果实PPO活性的升高有抑制作用,以T2处理的抑制效果最好,推迟了果皮褐变的时间,更适合采后葡萄的常温贮藏,T3处理次之。

图8 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实PPO活性的影响

2.8 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实POD活性的影响

POD是存在于生物体内且活性较高的一种酶,在过氧化氢存在的情况下,能将酚类物质氧化聚合而形成褐色物质引起果蔬褐变,所以POD是果蔬保鲜过程中重要的指标之一[17]。

处理前“红地球”葡萄果实POD活性为1.35 μg·g-1·min-1,根据图9所示,葡萄果实中POD的活性在贮藏期间一直处于上升趋势,贮藏到第14 d时以T2处理POD活性的增幅最低;贮藏到第16 d时,POD活性急剧升高,与第14 d相比,各处理分别增加了20.29、13.52、14.26、18.2 μg·g-1·min-1,CK增加了24 μg·g-1·min-1,POD活性增幅高低排序为CK>T1>T4>T3>T2,说明褪黑素对采后“红地球”葡萄果实中POD活性的升高有抑制作用,其中T2处理抑制POD活性升高的作用最显著,其次为T3处理。

2.9 褪黑素处理对“红地球”葡萄果实MDA含量的影响

MDA是衡量葡萄果实保鲜过程中氧化应激程度的指标,在葡萄贮藏过程中发生的许多过氧化反应终产物就是MDA,它会影响葡萄果实内部某些酶产生和反应,进而影响果实的贮藏品质;其次,MDA含量增多,也会加剧葡萄组织细胞膜损伤。因此,研究采后葡萄MDA含量的变化就显得尤为重要[29]。处理前“红地球”葡萄果实MDA含量为1.7 μmol/g,随着贮藏时间延长,MDA含量一直处于上升趋势,贮藏到第8 d时4个处理MDA含量的升高幅度显著低于CK;贮藏到第14 d时葡萄果实MDA含量与第8 d相比,T1、T2、T3、T4 4个处理分别升高了55%、47%、56%、52%,CK升高了71%;贮藏到第16 d时对照CK组的MDA含量仍极显著上升,而T1、T2、T3变化不显著(见图10)。可见,褪黑素对采后“红地球”葡萄果实MDA含量的增加有抑制作用,整个贮藏期中T2处理组MDA含量升高最少,说明T2处理可以有效地减缓果实内的过氧化反应,减少果实细胞膜的损伤,维持葡萄果实贮藏品质。

图10 不同浓度外源褪黑素处理对“红地球”葡萄果实丙二醛含量的影响

3 结论与讨论

本研究发现,外源褪黑素处理可以保持“红地球”葡萄果实的颜色、色泽和硬度,维持果实的水分和可溶性固形物含量,抑制果实可溶性糖、MDA、PPO活性、POD活性升高,推迟果皮褐变的时间和缓解褐变的程度,保持了细胞膜的完整性,也对果实可滴定酸含量、维生素C含量的降低有一定的抑制作用。综合所测各个指标,100 μmol/L的褪黑素处理可以更好地延长“红地球”葡萄采后贮藏保鲜的时间和保持贮藏期间的品质。

在常温贮藏下,褪黑素可以抑制葡萄果实的呼吸速率和蒸腾速率,保持葡萄果实原有的颜色和色泽,也促使葡萄果实表皮霉变的时间得以延长,可以很好地保持采后“红地球”葡萄果实的品质,延长贮藏期,这与褪黑素在蜂糖李[5]、梨[18]、荔枝[19]、油桃[20]等水果上的贮藏保鲜效果相似。本试验中褪黑素处理可以抑制“红地球”葡萄果实可溶性固形物的下降,这与褪黑素处理百香果[21]时的研究结果相一致。褪黑素还可以维持“红地球”葡萄果实中可滴定酸和维生素C含量,这与褪黑素在蜂糖李[5]、“泰山早霞”苹果[23]中的研究结果相似;褪黑素能抑制POD、PPO活性的升高,这也在甜樱桃[6]、水蜜桃[24]等水果中得到了相应的证实;褪黑素可以抑制MDA含量的升高,延长贮藏时间,这与褪黑素在蜂糖李[5]、水蜜桃[22,24]的作用相一致。以上使用褪黑素处理各种水果之后,无论是在常温状态下还是冷藏状态下,褪黑素对果蔬贮藏保鲜的效果都较明显。

本研究发现,100 μmol/L褪黑素对浸泡处理的“红地球”葡萄室温贮藏效果明显,而史星雲等[25]研究发现,200 μmol/L褪黑素对“红地球”葡萄常温贮藏效果显著,研究结果不一致。推测原因可能是贮藏温度和湿度影响褪黑素使用效果,史星雲等的研究是在常温(25±0.5)℃,相对湿度75%±5%的贮藏环境下,而本研究的贮藏温度是室温,温度范围是12～28 ℃,平均相对湿度是53%,由于当地昼夜温差大,空气干燥,早晚低温有利于葡萄的贮藏,而低湿度能抑制病原微生物的繁殖,因而,天然的环境更能延长葡萄贮藏时间和保持品质,故相对低浓度的褪黑素同样能够达到较好的保鲜效果。Sun等研究表明,“峰早”葡萄采用0.5 mmol/L褪黑素浸泡处理2 h后24 ℃ 常温贮藏效果最显著[26],而Wang等研究发现,巨峰葡萄在4 ℃低温冷藏下采用200 μmol/L褪黑素浸泡处理25 min后效果最佳[27]。这些试验结果证明,因葡萄种类、处理方法、时间及外部环境等因素不同而褪黑素的使用浓度和贮藏保鲜效果存在差异。因此,在选用褪黑素处理果实时,应根据不同葡萄品种和贮藏环境来判断和筛选最佳的处理方法和使用浓度。

褪黑素来源于植物中的天然物质,易被人体吸收,且其可归类为一种维生素[28],对人体有调节机体代谢、提高睡眠质量等益处[29],因此,褪黑素在果蔬产品保鲜贮藏方面的研究和应用前景非常广阔。