谭廷鸿,高帆,王卓,肖洋,吴瑶,吴春芳,党宗榕,杨红
(1.铜仁学院农林工程与规划学院,贵州铜仁 554300;2.铜仁学院贵州省梵净山地区生物多样性保护与利用重点实验室,贵州铜仁 554300)
地果(FicustikouaBur.)又名野地瓜、地枇杷、地石榴,为桑科榕属无花果亚属的多年生常绿木质匍匐植物[1-2],其根、茎、叶均可入药,具有消炎、止泻、祛风湿、通经络、利尿、止白带等功效[3-4],植株具有绿化、护坡、水土保持、耐受重金属等功能[5-6]。地果成熟的果实洗净后可直接食用,味道鲜美、醇香四溢、营养丰富、老少皆宜,是一种原生态且具有广阔市场前景的新型水果[7-8]。由此可见,地果是一种集食用、药用、园林绿化和生态功能于一体的多用途植物[9-11]。
目前有关地果的研究报道主要集中在其藤蔓的化学成分和抗逆特性分析等方面[9,12-15]。同时,也有学者对地果的园林绿化、光合作用及果实营养进行研究[8,16-19]。此外,Wang 等[1]对地果的叶绿体基因组进行测序和解析;石登红等[20-21]报道了地果的转录组学分析数据,并基于转录组学结果研究了地果茎叶的差异性表达基因。还有部分学者对地果的生态适应性、繁育技术和开发利用进行了研究[22-26]。然而,关于地果果实贮藏技术和保鲜效果方面的研究较少。杨秀群等[27-28]利用高效液相色谱法测定了冷冻干燥、加热干燥和冰冻处理后地果果实中的糖分和有机酸的种类及含量,但未考虑几种储藏方法是否会造成地果果实营养元素损失。
地果果实每年7~8 月份成熟,采摘期正直高温酷热的夏季,采后不宜室温储运,否则容易造成色泽、感官品质及营养物质变化。地果成熟的果实汁液较多,糖分、氨基酸和蛋白质等营养物质含量较高[7,19],因此若不及时进行适宜的贮藏保鲜,难以实现批量采摘和销售。鉴于当前有关地果果实采后贮藏保鲜技术缺乏理论支撑和科学参考,严重限制了地果的规模化人工培育,本研究以九成熟地果果实为材料,用正交试验筛选获得的最佳复合保鲜液处理果实后,设置不同温度条件和贮藏方式进行贮藏保鲜试验,定期取样测定贮藏期间果实表观形态及生理生化指标的变化,综合分析不同贮藏方式对地果成熟果实保鲜效果的影响,以期为后续地果果实采后贮藏保鲜技术开发和果实品质研究提供参考。
地果果实:2020 年7 月于铜仁学院校内的地果人工种植基地采摘,九成熟、带果柄、大小形态基本一致,无畸形、无腐烂、无虫害、无机械损伤。将采集的地果果实用蒸馏水浸泡3 min,除去杂物,取出待表面水分自然晾干后备用。浓盐酸、草酸、乙醇、NaOH(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;VC含量检测试剂盒、丙二醛含量检测试剂盒:南京建成生物工程研究所有限公司。
MS204TS 电子分析天平:北京欧信胜科技有限公司;TGL-16 冷冻离心机:湖南湘立科学仪器有限公司;DW-86L338 型超低温冰箱:湖南弘林科学仪器有限公司;GL-88B 涡旋振荡仪:北京科海恒天生物科技有限公司;721 紫外分光光度计:上海元析仪器有限公司优质;GY-1 型水果硬度计:杭州托普仪器有限公司;SP60型色差计:美国爱色丽公司;RHB0-80ATC 型手持折光仪:上海垒固仪器有限公司;DK-8D 型恒温水浴锅:浙江赛德仪器设备有限公司;SPX-30085H-II 型恒温箱:上海新苗医疗器械制造有限公司。
1.3.1 正交试验
通过查阅相关文献及前期对地果果实贮藏保鲜单因素试验研究,初步筛选了柠檬酸、抗坏血酸、NaCl 和L-半胱氨酸4 种保鲜剂及相应最佳剂量范围。按照表1 的组合保鲜液进行L9(34)正交试验,对地果果实进行10 min 浸泡处理(以蒸馏水为对照组),浸泡后取出沥干,真空包装后置于4 ℃的冰箱内贮藏。每隔2 d进行褐变度测定,测量10 d。以贮藏至10 d 的褐变度作为贮藏效果的评价指标优选出最佳的复合保鲜液配方。
表1 L9(34)正交试验因素水平设计Table 1 Factors and levels of L9(34)design
1.3.2 最佳复合保鲜液浸泡后贮藏试验
地果果实使用最佳复合保鲜液处理后,随机分成6 组,每组称取(1 200±10)g,分别放入低密度聚乙烯薄膜保鲜袋内,其中3 组果实分别置于25、15、4 ℃的恒温箱进行开放式贮藏(air-permeable storage,APS),开放式贮藏使用聚乙烯保鲜袋,两面均匀打孔(孔径5 mm)各9 个,使果实能自然透气;剩余3 组果实置于25、15、4 ℃的恒温箱进行密闭式贮藏(air-tight storage,ATS),密闭式贮藏使用不打孔的聚乙烯保鲜袋包装。所有贮藏处理均避光进行,贮藏期间每隔2 d 随机取出足量果实,用于果实形态参数及贮藏品质指标的测定,当处理组果实的皱腐率超过60% 时,则视为最长贮藏期限,并停止该组贮藏和取样。每组至少随机取出(50±5)g 果实,用液氮速冻后于-80 ℃超低温冰箱中保存,用于果实贮藏品质指标的测定。
1.3.3 指标测定方法
1.3.3.1 褐变度测定
采用消光值法,称取地果果实2 g,放入50 mL 离心管内,按料液比1∶10(g/mL)加入蒸馏水,制成匀浆,冷冻离心后取上清液于50 ℃水浴5 min,然后测定410 nm 处吸光值,并用10×A410表示褐变度。
1.3.3.2 果实直径
在果实赤道面,每隔60°用游标卡尺测定记录果实的直径,测量精度为0.01 mm,求平均值。每个处理测定12 颗果实,重复3 次。
1.3.3.3 硬度
参照Yuan 等[29]的方法,使用硬度计测定贮藏期内的果实硬度,每个处理组随机取12 颗果实进行测定,计算平均值,重复3 次,单位kg/cm2。
1.3.3.4 色差值
参照普红梅等[30]的方法,在果实赤道面每隔90°取一个点,共测4 个点,用色差计测定记录L*值,计算平均值表示其色差值。每个处理测定12 颗果实,重复3 次。
1.3.3.5 皱腐率
参照林炎娟等[31]的方法,每次测定12 颗果实,重复3 次。皱腐率按如下公式计算。
式中:D为皱腐率,%;FD为腐烂或皱缩果实数量;Ft为果实总数量。
1.3.3.6 质量损失率
参照普红梅等[30]的方法,采用称重法,每次12 颗果实,重复3 次。质量损失率按如下公式计算。
式中:M为质量损失率,%;M0为初始质量,g;Mt为贮藏后质量;g。
1.3.3.7 可溶性固形物和可滴定酸含量
参照韩絮舟等[32]的方法进行可溶性固形物(total soluble solids,TSS)和可滴定酸(titratable acidity,TA)含量测定,将果实研磨成匀浆,转移至100 mL 容量瓶中,定容、摇匀,静置30 min 后过滤,收集滤液,利用折光仪测定TSS 含量。采用氢氧化钠滴定法测定TA 含量,折算系数以柠檬酸计。
1.3.3.8 丙二醛含量
参照Zhu 等[33]的方法并略有改动。采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)法,将果实用三氯乙酸溶液研磨成匀浆,离心收集获得丙二醛(malondialdehyde,MDA)上清液,加入TBA 溶液沸水浴后,于4 ℃,3 000 r/min 下离心15 min 后测定上清液在450、532、600 nm 波长下的吸收值。丙二醛含量以鲜重(fresh weigh,FW)计,单位为nmol/g FW,每组3 次重复。
1.3.3.9 VC含量
参照曹建康等[34]的方法,以2,6-二氯酚靛酚滴定法测定,将果实与草酸溶液研磨成匀浆,转移至100 mL 容量瓶中定容、摇匀,提取10 min 后,过滤收集滤液进行滴定。VC含量以鲜重计,单位为mg/g FW。
每组处理的各项指标均重复测定3 次,采用Microsoft Excel 2010 对数据进行预处理,并使用Graph-Pad Prim 5 和Canvas X 进行数据统计、差异显著性分析和制图。
各保鲜液对地果果实褐变度的正交试验结果见表2,方差分析见表3。
表2 各保鲜液对地果果实褐变度影响的正交试验Table 2 Orthogonal test scheme and results analysis of the effects of various fresh-keeping liquids on the browning degree of Ficus tikoua fruits
表3 方差分析Table 3 Variance analysis
由表2 和表3 可知,采用果实褐变度作为正交试验结果的评定指标,褐变度值越小,保鲜效果越好;反之,则保鲜效果越差。综合保鲜液A(柠檬酸)、B(抗坏血酸)、C(L-半胱氨酸)、D(NaCl)4 种因素,A 因素中A2 较优,B 因素中B1 较优,C 因素中C3 较优,D 因素中D1 较优。通过极差分析的R 值可知,影响地果果实褐变度指标的主次因素顺序为B>D>A>C,即影响最大的是抗坏血酸(P<0.05),其次是NaCl 和柠檬酸(P<0.05),最后是L-半胱氨酸(P<0.05),地果成熟果实的最佳复合保鲜液配方组合为B1D1A2C3。通过验证试验发现,最佳复合保鲜液处理后,地果果实的褐变度为1.36±0.13 低于其他所有组别。由此,1.5%柠檬酸+0.5%抗坏血酸+0.15%L-半胱氨酸+0.5% NaCl 为最佳复合保鲜液。
2.2.1 不同贮藏条件对地果果实形态的影响
形态是果实吸引消费者的最直观表征,不同贮藏条件对地果果实形态的影响见图1。
图1 不同贮藏条件对地果果实形态的影响Fig.1 Effects of different storage conditions on fruit morphology of Ficus tikoua
由图1 可知,地果成熟果实使用最佳复合保鲜液浸泡后,分别以不同方式贮藏10 d,3 种开放式贮藏条件下的地果果实形态均发生了明显的变化;其中,25 ℃和15 ℃开放式贮藏条件下果实主要表现为腐烂,而4 ℃开放式贮藏的果实已明显皱缩。与此不同,3 种密闭式条件下分别贮藏至10 d,地果果实的形态与贮藏前相比没有明显差异。
2.2.2 不同贮藏条件对地果果实直径的影响
果实直径的变化能够定量反映果实形态的改变,不同贮藏条件下地果果实直径变化见图2。
图2 不同贮藏条件下地果果实直径变化Fig.2 Changes in fruit diameter of Ficus tikoua under different storage conditions
由图2 可知,随着贮藏时间的延长,所有贮藏条件下果实的直径均逐渐减小。贮藏至10 d,3 种开放式贮藏条件下果实的直径分别减小38.51%、26.29%、44.37%,而3 种密封式贮藏的果实直径均减小不足15%;即使贮藏至18 d,3 种密闭式条件下果实的直径分别减小24.79%、22.02%、10.13%;此外,15 ℃和4 ℃分别密闭贮藏至26 d 和42 d,果实的直径也仅减小28.16%、26.63%。以上结果表明,最佳复合保鲜液浸泡后,密闭式贮藏有利于地果果实形态的维持,而适宜低温密闭贮藏对果实形态的维持时间更长。
2.2.3 不同贮藏条件对地果果实皱腐率的影响
皱腐率即果实皱缩率或腐烂率,是评价果实贮藏效果的重要指标。通常,果实皱腐率超过60%则无继续贮藏意义。不同贮藏条件对地果果实皱腐率的影响见图3。
图3 不同贮藏条件下地果果实皱腐率变化Fig.3 Changes in fruit rotten rate or shrunken rate of Ficus tikoua under different storage conditions
由图3 可知,与贮藏期间果实的形态变化相似,随着贮藏时间延长,果实的皱腐率逐渐上升。在开放式贮藏条件下,25、15 ℃分别贮藏至10、14 d,果实皱腐率超过60%;4 ℃贮藏10 d,皱腐率超过60%;说明地果在25、15 ℃和4 ℃开放式贮藏条件下的最长贮藏期限分别是10、14、10 d。与此不同,在密闭式贮藏条件下,25、15 ℃和4 ℃分别贮藏至18、26 d 和42 d,皱腐率则上升超过60%。这说明最佳复合保鲜液浸泡后,密封式贮藏能够显著抑制地果果实的腐烂或皱缩,且适宜的低温密封贮藏相对更有利于延长果实的贮藏时间。
2.2.4 不同贮藏条件对地果果实质量损失率的影响
贮藏期间果实质量损失的原因在于水分蒸发和呼吸消耗,果实质量损失率是评价果实风味的主要指标之一。不同贮藏条件对地果果实质量损失率的影响见图4。
图4 不同贮藏条件下地果果实质量损失率变化Fig.4 Changes in fruit mass loss rate of Ficus tikoua under different storage conditions
由图4 可知,地果果实随贮藏时间延长,质量损失率不断上升。不同温度对应不同贮藏方式的果实质量损失率上升趋势各不相同,但密闭式贮藏条件下果实质量损失率上升的幅度和速率明显低于开放式贮藏。贮藏至10 d,25、15、4 ℃开放式贮藏果实的质量损失率分别高达47.00%、29.18%、59.67%,而密闭式贮藏果实的质量损失率分别为13.77%、8.63%、2.58%;3 种温度分别密闭式贮藏至18、26、42 d,果实的质量损失率上升为30.23%、26.29%、30.87%。表明最佳复合保鲜液浸泡后,密闭式贮藏显著抑制了地果果实质量的损失,且适宜的低温密闭式贮藏能更有效维持果实的质量。此外,4 ℃开放式贮藏至10 d,果实的质量损失率高达59.67%,明显高于25 ℃和15 ℃对应的开放式贮藏,推测过低温度的开放式贮藏会加速果实内部水分的蒸发。
2.2.5 不同贮藏条件对地果果实色差值变化的影响
果实的色泽直接影响消费者的购买欲,不同贮藏条件对地果果实色差值变化的影响见图5。
图5 不同贮藏条件下地果果实色差值变化Fig.5 Changes in fruit L*of Ficus tikoua under different storage conditions
由图5 可知,贮藏期间地果果实的L*值呈现下降趋势,说明随着贮藏时间延长,果实的表面色泽逐渐变暗,颜色由淡红色逐渐变黑。贮藏前4 d,各贮藏组之间的L*值差异不明显,6 d 后,各贮藏组之间的L*值差异逐渐增加。贮藏至10 d,3 种开放式贮藏及25 ℃密闭式贮藏的L*值均降低至50 以下,其中25 ℃开放贮藏的L*值已降至22.14;而15 ℃和4 ℃密闭式贮藏的L*值仍保持在60 以上。说明开放式贮藏及室温密闭贮藏均不利于维持地果果实的表面色泽。相反,15、4 ℃分别密闭式贮藏至18、42 d,地果果实的L*值仍能维持在30 以上。表明最佳复合保鲜液浸泡后,适宜的低温密闭式贮藏能更有效维持地果果实的色泽。
2.2.6 不同贮藏条件对地果果实硬度的影响
果实贮藏期间硬度的变化是判断果肉质地、衡量果实耐贮性的重要指标之一。不同贮藏条件对地果果实硬度的影响见图6。
图6 不同贮藏条件下地果果实硬度变化Fig.6 Changes in fruit firmness of Ficus tikoua under different storage conditions
由图6 可知,除了4 ℃开放式贮藏外,其余贮藏条件下的果实硬度随贮藏时间延长呈逐渐降低趋势,且密闭式贮藏果实硬度的下降速度较开放式贮藏缓慢;此外,贮藏至4 d 起,密闭式贮藏的果实硬度均高于同期开放式贮藏,表明密闭式贮藏能够延缓地果果实贮藏期间硬度的下降。对于4 ℃开放式贮藏,果实的硬度先下降后上升;贮藏至4 d,果实硬度降低为最小值,而后逐渐上升,直至10 d,果实硬度超过贮藏前的硬度。说明过低温度的开放式贮藏会导致果实硬度增加,但这种硬度的增加可能是由于果实水分丧失过快而导致的皱缩现象。与此不同,4 ℃密闭式贮藏期间地果果实硬度均呈现缓慢降低趋势;贮藏直至42 d,果实硬度仅降低57.61%。表明最佳复合保鲜液浸泡后,低温密闭式贮藏更有利于维持地果果实的硬度。
2.2.7 不同贮藏方式对地果果实TSS 含量的影响
可溶性固形物主要指可溶性糖类,是检测水果采后品质和贮藏效果的重要基础指标之一[35]。不同贮藏方式对地果果实TSS 含量的影响见图7。
图7 不同贮藏条件下地果果实可溶性固形物含量变化Fig.7 Changes in TSS content of Ficus tikoua fruits under different storage conditions
由图7 可知,随着贮藏时间延长,地果果实TSS 含量先上升后下降,开放式贮藏条件下TSS 含量上升和下降幅度大于密闭式贮藏。开放式贮藏前2 d,果实TSS 含量急剧上升,贮藏至第2 天,TSS 含量达到最大值,随后TSS 含量骤然降低。3 种温度的密闭式贮藏,果实TSS 含量均先缓慢上升,后又缓慢降低,25 ℃在第4 天达到最大值,随后TSS 含量缓慢降低。说明密闭式贮藏能有效抑制果实中TSS 含量的骤变。开放式贮藏期间,4 ℃条件下果实TSS 含量均低于25 ℃和15 ℃;与此相反,在密闭式贮藏期间,4 ℃条件下果实TSS 含量均高于25 ℃和15 ℃。表明使用最佳复合保鲜液浸泡处理后,低温开放式贮藏不能抑制地果果实TSS 含量的增加或降低,但低温密闭式贮藏能够延缓地果果实TSS 含量的降低。
2.2.8 不同贮藏方式对地果果实TA 含量的影响
TA 含量直接影响果实的口感、风味及耐贮性[36]。果实在贮藏期间,果内的有机酸会通过代谢而转化成其他物质,因而TA 含量会逐渐降低。不同贮藏方式对地果果实TA 含量的影响见图8。
图8 不同贮藏条件下地果果实可滴定酸含量变化Fig.8 Changes in TA content of Ficus tikoua fruits under different storage conditions
由图8 可知,地果果实使用最佳复合保鲜液浸泡后,在贮藏期间TA 含量呈下降趋势,且开放式贮藏果实TA 含量下降幅度均大于密闭式贮藏,表明密闭式贮藏有利于延缓果实有机酸的代谢分解。从图8 还可以看出,无论开放式贮藏还是密闭式贮藏,低温条件下果实TA 含量的下降趋势均较室温贮藏缓慢。此外,密闭式贮藏6 d 后,4 ℃条件下地果果实的TA 含量均明显高于同期25 ℃和15 ℃条件下果实的TA 含量。由此可见,最佳复合保鲜液浸泡后,4 ℃低温密闭式贮藏对于延缓地果果实TA 含量下降的效果最佳。
2.2.9 不同贮藏方式对地果果实MDA 含量的影响
MDA 含量是反映细胞膜脂过氧化程度的重要指标,不同贮藏方式对地果果实MDA 含量的影响见图9。
图9 不同贮藏条件下地果果实MDA 含量变化Fig.9 Changes in MDA content of Ficus tikoua fruits under different storage conditions
由图9 可知,地果果实MDA 含量随着贮藏时间延长均呈上升趋势。25 ℃和4 ℃开放式贮藏期间果实MDA 含量上升趋势相似。25 ℃密闭式、15 ℃开放式和15 ℃密闭式,3 种贮藏条件下前6 d 的果实MDA 含量变化趋势相似,但贮藏6 d 后,15 ℃密闭式贮藏果实MDA 含量低于同期前两种贮藏条件。4 ℃密闭式贮藏前14 d 果实MDA 含量上升缓慢,而后随贮藏时间的延长,果实MDA 含量上升明显,但即使贮藏至42 d,果实MDA 含量仍保持在30 nmol/g FW 以下。结果表明,最佳复合保鲜液浸泡后,中高温密闭式贮藏和开放式贮藏均不能有效抑制地果果实MDA 含量的增加,而适宜的低温密闭式贮藏能够有效减缓果实MDA 含量的积累。
2.2.10 不同贮藏方式对地果果实VC含量的影响
VC含量直接影响水果的营养价值,不同贮藏方式对地果果实VC含量的影响见图10。
图10 不同贮藏条件下地果果实维生素C 含量变化Fig.10 Changes in VC content of Ficus tikoua fruits under different storage conditions
由图10 可知,在不同贮藏条件下,随着贮藏时间延长,地果果实VC含量均呈降低趋势,低温不能较好地抑制地果果实VC含量的下降。整个贮藏期间,开放式贮藏果实的VC含量降低程度高于密闭式贮藏,其中,4 ℃密闭式贮藏果实VC含量下降最为缓慢。这表明使用最佳复合保鲜液浸泡后,适宜的低温密闭式贮藏相对更有利于延缓地果果实VC含量的降低。
果实贮藏的意义不仅仅是为了延缓果实衰老、褐变和腐烂,更需要维持果实的贮藏保鲜品质。柠檬酸可通过降低pH 值抑制氧化酶活性从而缓解果蔬褐变;抗坏血酸是一种还原剂,能够将醌还原成酚类物质,进而可作为一种有效的褐变抑制剂;L-半胱氨酸作为一种具有生物活性的天然氨基酸,具有高效的褐变抑制作用,被广泛用于果蔬保鲜中;NaCl 是一种低价安全的食品添加剂,在果蔬褐变抑制方面具有重要作用。通过正交试验表明,柠檬酸、抗坏血酸、L-半胱氨酸和NaCl 的复合保鲜液对地果果实同样具有延缓褐变的效果。
研究结果显示,在复合保鲜液浸泡处理后进行密闭式贮藏,与25 ℃和15 ℃相比,4 ℃低温贮藏能够抑制地果果实直径、硬度、L*值等感官指标的降低,有效减缓质量损失率、皱腐率和MDA 含量的上升;同时还能有效延缓TSS、TA、VC含量等保鲜品质指标的降低。表明,4 ℃低温密闭式贮藏是地果成熟果实在复合保鲜液浸泡处理后的适应贮藏保鲜条件,该贮藏方式可以有效延长地果果实的贮藏保鲜期。
在开放式贮藏条件下,4 ℃贮藏期间地果果实直径、皱腐率、质量损失率、L*值、TSS、TA、VC含量和MDA 含量的变化与25 ℃无明显差异,然而,各贮藏温度均不能较好地维持地果果实形态、表观指标和保鲜品质,表明地果成熟的果实不宜进行开放式贮藏。此外,4 ℃开放式贮藏期间,地果果实的硬度并非逐渐降低,相反呈现逐渐增加趋势,这可能是由于低温开放式贮藏导致果实水分散失过快,表明在开放式贮藏条件下,地果成熟的果实对低温敏感。
综上,本研究通过正交试验筛选了能够有效抑制地果果实褐变的最佳复合保鲜液,其配方为1.5%柠檬酸+0.5%抗坏血酸+0.15%L-半胱氨酸+0.5% NaCl。同时,在最佳复合保鲜液浸泡处理后,4 ℃低温密闭式贮藏相对更有利于维持地果果实的感官指标和保鲜品质,可以有效延长地果的贮藏期至42 d。