采后常温贮藏对南亚热带甜玉米品质的影响

2024-12-27 00:00:00弓雪刘亚利李高科贺囡囡莫润秀陈坤韦正乙覃宏宇卢生乔张述宽
南方农业学报 2024年9期
关键词:甜玉米品质

摘要:【目的】研究两广地区优异的甜玉米品种采收后常温贮藏时间对其品质的影响,为采后甜玉米保鲜技术研究和新品种选育提供理论依据。【方法】以6个甜玉米品种为试验材料,采收后室温贮藏0、1、3和5 d后,测定籽粒的含水量及可溶性蛋白、可溶性糖、多糖、蔗糖和淀粉含量,并利用主成分分析评价影响甜玉米采后品质的关键因子。【结果】甜玉米品种随着采收后贮藏时间的延长,籽粒的含水量、可溶性糖含量和蔗糖含量均呈下降趋势,淀粉含量呈上升趋势,不同品种间可溶性蛋白和多糖含量变化趋势存在明显差异。贮藏5 d与0 d相比,桂甜619籽粒可溶性蛋白、可溶性糖和蔗糖含量降幅最大,分别为26.07%、56.22%和57.03%,淀粉含量增幅最大,为101.57%;粤甜38号籽粒可溶性糖含量降幅最小,为28.75%,淀粉含量增幅最小,为14.64%;桂甜111籽粒蔗糖含量降幅最小,为28.97%。各品种在采后常温贮藏期间,可溶性糖和淀粉含量最高值均为桂甜111贮藏1 d时,分别为93.47和55.64 mg/g;可溶性糖和蔗糖含量的最低值均为桂甜619贮藏5 d时,分别为33.48和16.72 mg/g。采后常温贮藏期平均变异系数中,多糖和淀粉的变异系数较大,分别为19.02%和19.86%。相关分析结果表明,含水量与多糖和淀粉含量分别呈显著(Plt;0.05,下同)和极显著(Plt;0.01,下同)负相关,可溶性糖含量与蔗糖含量呈极显著正相关,与淀粉含量呈显著负相关。主成分分析结果显示,3个主成分累计贡献率达83.05%,可溶性糖、蔗糖和淀粉含量是决定甜玉米采后贮藏品质的主要指标。【结论】采后常温贮藏对6个甜玉米品种的品质影响显著,不同甜玉米品种间糖类物质转化速率和蛋白质降解速率存在明显差异。可溶性糖、蔗糖和淀粉含量可作为甜玉米采后常温贮藏品质评价的初步指标。

关键词:甜玉米;采后;常温贮藏;品质

中图分类号:S513.093文献标志码:A文章编号:2095-1191(2024)09-2754-09

Effects of postharvest storage at room temperature on the quality of south subtropical sweet corn in China

GONG Xue1,LIU Ya-li1,LI Gao-ke2,HE Nan-nan1,MO Run-xiu1,CHEN Kun1,WEI Zheng-yi1,QIN Hong-yu1,LU Sheng-qiao1*,ZHANG Shu-kuan3*

(1Corn Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanning,Guangxi 530007,China;2Crops Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Laboratory of CropGenetic Improvement,Guangzhou,Guangdong 510640,China;3Guangxi Academy of AgriculturalSciences,Nanning,Guangxi 530007,China)

Abstract:【Objective】The purpose of the study was to investigate the postharvest storage at room temperature on the quality of excellent sweet corn varieties in Guangdong and Guangxi,so as to provide theoretical basis for the research on preservation technology of postharvest sweet corn and the breeding of new varieties.【Method】Treatments was set up at room temperature 0,1,3,and 5 d after harvest.The kernel water content,soluble protein content,soluble sugar content,polysaccharide content,sucrose content and starch content of 6 sweet corn varieties were separately measured after diffe-rent treatments.The key factors affecting the post harvest quality of sweet corn were evaluated using principal component analysis.【Result】As the number of storage day after harvest increased,water content,the soluble sugar content and su-crose content decreased in the sweet corn kernels,while the starch content increased.There were great differences in the changes of soluble protein content and polysaccharide content among varieties.Compared with 0 dafter storage,the con-tents of soluble protein,soluble sugar and sucrose in Guitian 619 decreased the most(26.07%,56.22%and 57.03%respec-tively),while starch content increased the most(101.57%)5 d after storage.Yuetian 38 had the smallest decrease in soluble sugar content(28.75%)and the smallest increase in starch content(14.64%);Guitian 111 had the smallest decline in sucrose,which was 28.97%.During the postharvest storage period of each variety at room temperature,the highest va-lues of soluble sugar and starch content were 93.47 mg/g and 55.64 mg/g respectively,when Guitan 111 was stored for 1 d;the lowest values of soluble sugar and sucrose content were 33.48 mg/g and 16.72 mg/g for Guitian 619 stored for 5 d.In the average coefficient of variation during the postharvest storage period at room temperature,the coefficients of variation of polysaccharides and starch were large,which were 19.02%and 19.86%respectively.The results of correlation analysis showed that water content was significantly and negatively correlated with polysaccharide content(Plt;0.05,the same be-low),and extremely significantly and negatively correlated with starch content(Plt;0.01,the same below);soluble sugar content was extremely significantly and positively correlated with sucrose content,and significantly and negatively corre-lated with starch content.Principal component analysis showed that the cumulative contribution rate of the 3 principal components reached 83.05%,and the soluble sugar,sucrose and starch contents were the main indexes to determine the storage quality of sweet corn after harvest.【Conclusion】Postharvest storage at room temperature has significant impact on the quality of 6 sweet corn varieties.The conversion rate of sugar substances and the degradation rate of protein among dif-ferent sweet corn varieties has great differences.The soluble sugar,sucrose and starch content can be adopted as primary reference indexes for evaluating the quality of sweet corn stored at room temperature after harvesting.

Key words:sweet corn;postharvest;storage at room temperature;quality

Foundation items:Guangxi Science and Technology Major Project(Guike AA22068095);Middle-aged and Young Teachers’Basic Research Ability Promotion Project of Guangxi Universities(2021KY1196);Science and Technology Development Fund of Guangxi Academy of Agricultural Sciences(Guinongke 2021ZX11);Basic Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences(Guinongke 2021YT016)

0引言

【研究意义】甜玉米(Zea mays L.saccharataSturt)具有营养丰富、皮薄多汁、甜香质脆等特点,是集粮、果、蔬、饲为一体的经济作物,素有“蔬菜玉米”“水果玉米”之称,深受广大消费者喜爱(Xianget al.,2020;时文林,2022)。近年来,国内甜玉米需求量日益增多,栽培面积不断扩大,贸易量逐年提升,对玉米种植结构调整和农民致富增收起到巨大推动作用(赵福成等,2014;薛万新等,2023)。但甜玉米生产季节性强,采收期较集中,采收后含水量和营养成分快速变化,常温保鲜技术难度大,货架期短,直接影响甜玉米食味品质和加工保鲜,严重制约甜玉米产业的持续发展(Xie et al.,2016;任梦云等,2022)。因此,开展常温贮藏对广西和广东优异甜玉米品质的影响研究,为深入研究采后甜玉米品种变化机理打下基础,对甜玉米的贮藏保鲜具有重要意义。【前人研究进展】普通玉米的单个或多个基因突变引起淀粉合成受阻,造成籽粒中糖分大量积累,形成甜玉米(Jha et al.,2016;李坤等,2020;Hong et al.,2021)。甜玉米在乳熟期进行采收,籽粒中富含糖类物质、蛋白质、脂肪酸、游离氨基酸、维生素和微量元素等(Songet al.,2013;Liu et al.,2017;Cheah etal.,2020;Baseggio etal.,2021)。其中,甜玉米籽粒中可溶性糖含量决定其甜度,糖组分含量决定其风味(赵福成等,2014;Szymanek et al.,2015;卢柏山等,2020)。甜玉米籽粒皮薄、含水量高,采收后籽粒水分散失快速(时文林,2022),强烈的呼吸作用加速糖分和有机物等营养物质的消耗,加之糖类物质持续转化成淀粉(Huang et al.,2013;Ketthaisong et al.,2013),因此,采后鲜穗的水分、糖类物质和有机物含量随着贮藏时间的延长而降低,导致甜玉米品质和商品性不断下降(肖金宝等,2020;时文林,2022)。甜玉米在30℃下贮藏1d,籽粒中60%的糖类物质转化成淀粉;0℃下贮藏1d,仅有6%的糖类物质转化成淀粉(张鹏等,2013)。目前甜玉米上市较集中,而低温贮藏成本高、所需场地大,无法大规模应用(谢玉花等,2014;时文林,2022)。肖金宝等(2020)研究发现,北方6个甜玉米品种采收后于室温下放置0、8、16、24和32 h,随着采收后贮藏时间的延长,籽粒可溶性蛋白、淀粉、可溶性糖和蔗糖含量及蔗糖代谢酶活性等均呈下降趋势。任梦云等(2022)以浙江省农业科学院收集及创制的62份甜玉米自交系为试验材料,采收后室温放置0、4、8、24和48 h,发现甜玉米可溶性糖的主要成分是蔗糖,生化甜度与可溶性糖、蔗糖和果糖含量呈显著正相关,可溶性糖和蔗糖含量是生化甜度的决定性因素;随着贮藏时间的延长,可溶性糖含量下降,甜玉米自交系的最佳贮藏时间在8 h内。蔡含娜等(2023)研究发现,福建的甜玉米品种雪甜7401在常温贮藏0~10 d时呼吸强度逐渐下降、果穗失重率快速增加、籽粒中可溶性糖和蔗糖含量快速降低。陈坚剑等(2023)以浙江的甜玉米单交种浙甜211为试验材料,利用测糖仪测定采后1~7 d的糖分变化,发现常温贮藏条件下浙甜211前2 d糖分呈缓慢下降趋势,第3 d开始糖分显著下降,7 d后糖分降低24.8%,平均每天下降3.5%。【本研究切入点】已有研究表明,在采后短期(2 d内)常温贮藏时不同甜玉米的可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖、淀粉等含量显著变化(肖金宝等,2020;任梦云等,2022)。然而,目前采后中长期常温贮藏对不同甜玉米品种籽粒品质影响的研究较少。此外,广东和广西地处南亚热带地区,两地甜玉米种植面积约占全国总面积的1/2(薛万新等,2023),但对该区域甜玉米品种采后生理的研究甚少。【拟解决的关键问题】以6个两广优异甜玉米品种为试验材料,分析采后常温贮藏0~5 d对不同甜玉米品种籽粒品质的影响,以期为采后甜玉米保鲜技术研究和新品种选育提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为广西农业科学院玉米研究所培育的桂甜110、桂甜111和桂甜619,以及广东省农业科学院作物研究所培育的粤甜37号、粤甜38号和粤甜高维E2号。

1.2试验方法

试验于广西农业科学院玉米研究所明阳基地(22°60′85″N,108°23′81″E)试验田内开展。田间按照随机区组试验设计,每种材料种植4个重复。每个品种均为自交授粉,最佳采收期随机采收鲜果穗,每份材料随机采收5个果穗,3次重复。采收后室温带苞叶贮藏0、1、3和5 d后分别进行采样。剥取果穗中部籽粒混匀,样品短暂保存于-80℃超低温冰箱,用于测定相关生理生化指标。

1.3测定指标及方法

采用烘干法测定籽粒含水量,含水量(%)=(初始鲜重-干重)/初始鲜重×100。可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝法测定,可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法测定,蔗糖含量采用间苯二酚法测定(肖金宝等,2020);多糖含量采用硫酸苯酚法测定(汪其双等,2024)。

利用主成分分析评价采后贮藏时间对甜玉米品质的影响(魏常敏等,2020)。变异系数(%)=标准偏差/平均值×100。

1.4统计分析

采用Excel 2010进行数据处理,运用SPSS 25.0进行方差分析和相关分析,采用Excel 2010和Photo-shop CC 2020作图。

2结果与分析

2.1采后常温贮藏对甜玉米籽粒含水量的影响

由图1-A可知,采后贮藏0 d时,6个甜玉米品种的籽粒含水量存在明显差异,其中粤甜37号籽粒含水量最高,桂甜111籽粒含水量最低;随着采后贮藏天数的增加,6个甜玉米品种的籽粒含水量均持续降低,且粤甜37号籽粒含水量始终显著高于其他品种(rlt;0.05,下同)。贮藏5 d与0 d相比,粤甜高维E2号籽粒含水量从43.48%降至38.42%,降幅最大,为11.64%;粤甜37号籽粒含水量从49.52%降至47.72%,降幅最小,为3.63%(图1-B)。综上可知,采后常温贮藏对甜玉米籽粒含水量有明显影响,其中对粤甜高维E2号的影响最大,对粤甜37号的影响最小。

2.2采后常温贮藏对甜玉米籽粒可溶性蛋白含量的影响

由图2-A可知,采后贮藏0 d时,桂甜111、桂甜619和粤甜37号与其他品种的籽粒可溶性蛋白含量存在显著差异,其中桂甜619籽粒可溶性蛋白含量最高,为16.79 mg/g,也是6个品种在整个贮藏期的最高值,桂甜111籽粒可溶性蛋白含量最低,为12.29 mg/g;贮藏1 d时,桂甜111和粤甜37号与其他品种籽粒可溶性蛋白含量存在显著差异,其中桂甜111籽粒可溶性蛋白含量为15.63 mg/g;贮藏3 d时,桂甜111籽粒可溶性蛋白含量最低,显著低于除粤甜37号外的其他4个品种;贮藏5 d时,粤甜37号籽粒可溶性蛋白含量最低,为11.99 mg/g。从贮藏0 d到5 d,仅桂甜619和粤甜37号的籽粒可溶性蛋白含量发生显著下降,降幅分别为26.07%和16.80%,其余品种含量变化幅度不显著(rgt;0.05,下同)(图2-B)。

2.3采后常温贮藏对甜玉米籽粒可溶性糖含量的影响

由图3-A可知,采后贮藏0 d时,粤甜高维E2号籽粒可溶性糖含量最高,显著高于其他品种;随着采后贮藏天数的增加,品种间可溶性糖含量的差异逐渐增大,且单个品种的变化规律存在差异,桂甜111籽粒可溶性糖含量显著升高,在贮藏1 d时达所有品种中最高值,为93.47 mg/g;除桂甜111和粤甜37号外,其余品种均在贮藏0 d时可溶性糖含量最高,且随着采后贮藏天数增加而总体下降;贮藏5 d时,桂甜619籽粒可溶性糖含量降至33.48 mg/g,为6个品种在整个贮藏期的最低值。贮藏5 d与0 d相比,桂甜619籽粒可溶性糖含量降幅最大,为56.22%;粤甜38号籽粒可溶性糖含量降幅最小,为28.75%(图3-B)。表明贮藏5 d对桂甜619的可溶性糖含量影响最大,对粤甜38号影响最小。

2.4采后常温贮藏对甜玉米籽粒多糖含量的影响

由图4-A可知,采后贮藏0 d时,粤甜37号籽粒多糖含量最低,粤甜38号多糖含量最高;贮藏1 d时,粤甜37号籽粒多糖含量上升,其余品种多糖含量有所下降;贮藏3 d时,粤甜37号籽粒多糖含量降至8.15 mg/g,为6个品种在整个贮藏期的最低值;贮藏5 d时,粤甜38号籽粒多糖含量升至21.29 mg/g,为6个品种在整个贮藏期的最高值。贮藏1~5 d时,粤甜37号和粤甜38号籽粒多糖含量先骤降,之后显著上升,桂甜619和粤甜高维E2号籽粒多糖含量则先显著升高后显著下降;贮藏5 d与0d相比,仅有粤甜高维E2号籽粒多糖含量下降,降幅为12.51%,其余品种多糖含量均为上升,其中粤甜37号籽粒多糖含量增幅最大(78.60%),桂甜110增幅最小(12.15%)(图4-B)。综上可知,采后常温贮藏对甜玉米籽粒多糖含量有明显影响,其中对粤甜37号的影响最大。

2.5采后常温贮藏对甜玉米籽粒蔗糖含量的影响

由图5可知,采后常温贮藏对甜玉米籽粒蔗糖含量的影响较大,随着贮藏天数的增加,桂甜111、粤甜37号和粤甜38号籽粒蔗糖含量先增加后降低,其余3个品种的含量均逐渐下降。贮藏0 d时,桂甜111籽粒蔗糖含量是桂甜619的1.07倍,贮藏5 d时上升至1.78倍;在整个贮藏期,6个品种籽粒蔗糖含量的最高值是粤甜高维E2号贮藏0 d时的52.72 mg/g,最低值是桂甜619贮藏5 d时的16.72 mg/g(图5-A)。贮藏5 d与0 d相比,桂甜619籽粒蔗糖含量从38.91 mg/g降至16.72 mg/g,为所有品种中降幅最大(57.03%);桂甜111籽粒蔗糖含量从41.80 mg/g降至29.69 mg/g,为所有品种中降幅最小(28.97%)(图5-B)。综上可知,采后常温贮藏对桂甜619的蔗糖含量影响最大,对桂甜111的蔗糖含量影响最小。

2.6采后常温贮藏对甜玉米籽粒淀粉含量的影响

如图6所示,随着贮藏天数的增加,桂甜110和桂甜111籽粒淀粉含量呈先升高后降低再升高的变化趋势,粤甜38号与之相反。贮藏1 d时,不同品种间籽粒淀粉含量差异最大,桂甜111籽粒淀粉含量最高(55.64 mg/g),显著高于其他品种,且较贮藏0 d时上升95.14%;粤甜高维E2号籽粒淀粉含量为28.50 mg/g,较贮藏0 d时下降19.55%(图6-A)。贮藏5 d与0 d相比,所有品种籽粒淀粉含量均显著升高,其中桂甜619籽粒淀粉含量增幅最大,为101.57%,粤甜38号增幅最小,为14.64%(图6-B)。

2.7甜玉米采后贮藏相关指标分析结果

由表1可知,采后常温贮藏0和3 d时,多糖的变异系数最大,分别为21.11%和30.55%;贮藏1和5 d时,淀粉的变异系数最大,分别为33.44%和20.90%;4个贮藏时间平均变异系数中,多糖和淀粉的变异系数较大,分别为19.02%和19.86%。由表2可知,含水量与多糖和淀粉含量分别呈显著和极显著(rlt;0.01,下同)负相关,可溶性糖含量与蔗糖含量呈极显著正相关,与淀粉含量呈显著负相关,其他指标间无显著相关性。采后常温贮藏甜玉米各指标的变化幅度与各指标间的相关性不同,难以用单项指标判定影响甜玉米采后品质变化的主要成分,因此需进一步开展主成分分析。

主成分分析结果(表3)显示,第一主成分(PC1)、第二主成分(PC2)和第三主成分(PC3)的贡献率分别为45.84%、21.84%和15.37%,累计贡献率达83.05%。决定PC1大小的指标主要有含水量、可溶性糖含量、蔗糖含量和淀粉含量,决定PC2大小的指标主要有含水量和蔗糖含量,决定PC3大小的指标主要是可溶性蛋白含量。在PC1中,可溶性糖含量和蔗糖含量有较高的正向载荷,淀粉含量有较高的负向载荷;在PC2中,蔗糖含量有较高的正向载荷,含水量有较高的负向载荷;而PC3中的可溶性蛋白含量有较高的正向载荷。

3讨论

3.1不同贮藏时间对甜玉米品质的影响

近年来,我国甜玉米产业发展迅猛,国内消费市场逐步扩大(薛万新等,2023)。但是,甜玉米生产季节性强、采收期短、不耐贮藏,若鲜穗采收后售卖、加工不及时,糖分转化加速,易造成失水变质,影响口感和品质(谢玉花等,2014;王福东,2020)。肖金宝等(2020)研究发现,甜玉米采收后在常温条件下贮藏,籽粒中可溶性糖、蔗糖等糖类物质含量随着贮藏时间的延长而下降。本研究中,甜玉米采收后贮藏时间对其品质有显著影响,随着贮藏时间的延长,各品种籽粒的含水量、可溶性糖和蔗糖含量均呈明显的下降趋势,淀粉含量呈上升趋势。相关分析结果表明,可溶性糖含量与蔗糖含量呈极显著正相关,含水量与淀粉含量呈极显著负相关。采收后切断叶片向果穗供给蔗糖,强烈的呼吸作用会消耗大量的糖类物质和水分,同时糖类物质分解合成淀粉(Huang et al.,2013;Ketthaisonget al.,2013),因此,采收后常温贮藏造成甜玉米籽粒中可溶性糖、蔗糖等糖类物质含量和含水量降低,淀粉含量增加。

不同甜玉米品种间的可溶性糖、可溶性蛋白、蔗糖和淀粉变化速率存在差异(肖金宝等,2020;任梦云等,2022)。本研究中,随着采后贮藏时间的延长,桂甜111、粤甜37号和粤甜38号籽粒蔗糖含量先升高后降低,桂甜110、桂甜619和粤甜高维E2号籽粒蔗糖含量持续下降;贮藏1 d时,桂甜111、粤甜37号和粤甜38号籽粒蔗糖含量增加,可能是由于苞叶中剩余的蔗糖转移到甜玉米籽粒中。但随着贮藏时间的延长,呼吸消耗增加和蔗糖降解速率加快,籽粒中蔗糖含量逐渐降低(张鹏等,2013;肖金宝等,2020)。贮藏5 d与0 d相比,仅桂甜619和粤甜37号籽粒可溶性蛋白含量发生显著下降,其余品种可溶性蛋白含量未发生显著变化,与任梦云等(2022)发现采后甜玉米可溶性蛋白含量下降的结果基本一致。本研究发现采后常温贮藏0和3 d时,多糖的变异系数最大;贮藏1和5 d时,淀粉的变异系数最大;4个贮藏时间平均变异系数中,多糖和淀粉的变异系数较大,说明不同甜玉米品种籽粒中的多糖和淀粉含量存在明显差异(肖金宝等,2020)。

3.2甜玉米品种综合分析

本研究发现甜玉米品种随着采收后常温贮藏时间的延长,籽粒的含水量逐渐下降,多糖含量既有上升,又有下降。相关分析结果表明,籽粒含水量与多糖含量呈显著负相关。可见,采后常温贮藏甜玉米各指标的变化幅度与各指标间的相关性不同,指标间的相互作用使信息发生重叠,难以用单项指标判定影响甜玉米采后品质变化的主要成分,需进一步开展主成分分析(弓雪等,2023)。主成分分析将多个单项指标进行降维建模,获得相应综合指标,是一种科学的评价方法(和凤美等,2014;王淑君等,2023)。魏常敏等(2020)采用主成分分析法对甜玉米品种的10个性状进行综合分析,结果表明,风味因子、口感因子和糖分因子的累计贡献率为85.20%。本研究采用主成分分析法对6个甜玉米品种的6个指标进行降维处理,3个主成分累计贡献率为83.05%。其中,可溶性糖、蔗糖和淀粉含量是决定PC1大小的主要指标,且是6个指标中含量较高的3个指标;此外,可溶性糖含量与淀粉含量呈显著负相关,与蔗糖含量呈极显著正相关,甜玉米中可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的变化情况能较大程度反映甜玉米采后常温贮藏品质的综合评价结果。因此,在甜玉米采后常温贮藏品质评价过程中,若品种数量过多,人员、时间和经费不充裕时,可根据可溶性糖、蔗糖和淀粉这3个主要参考指标进行初步评价,缩小筛选范围,然后对目标品种进行多指标综合评价,准确评价甜玉米采后品质。

4结论

甜玉米采收后切断植株叶片光合产物向果穗供给,籽粒中呼吸代谢旺盛,会消耗大量的糖类物质和水分,而糖类物质转化成淀粉过程在继续,因此随着采收后贮藏时间的延长,籽粒含水量降低,可溶性糖、蔗糖等糖类物质含量下降,淀粉含量增加。不同甜玉米品种间糖类物质转化速率和蛋白质降解速率存在明显差异。可溶性糖、蔗糖和淀粉含量可作为甜玉米采后常温贮藏品质评价的初步指标。

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(责任编辑 罗丽)

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