南果梨貯藏期果皮超微結(jié)構(gòu)變化與褐變的關(guān)系

李 磊， 李 棟， 方旭東， 李賢宇

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 能源化工系，天津300402）

南果梨，俗稱(chēng)安果梨，為遼寧省特產(chǎn)水果[1]。9月中上旬是南果梨釆收的集中期，果實(shí)采摘后冷藏10～15 d果實(shí)迅速變軟，果皮和果心發(fā)生褐變，降低了梨的商品品質(zhì)，嚴(yán)重影響著南果梨低溫貯藏技術(shù)的應(yīng)用和推廣，果皮褐變的發(fā)生已成為制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸[1-3]。

梨的貯藏品質(zhì)與果皮結(jié)構(gòu)有著密不可分的關(guān)系，陳國(guó)剛等[3]研究利用CA處理庫(kù)爾勒香梨結(jié)果表明，CA處理在一定程度上能較好地延緩果皮蠟質(zhì)含量的上升，通過(guò)抑制果皮蠟質(zhì)超微結(jié)構(gòu)變化從而延緩庫(kù)爾勒香梨采后衰老。李富軍[4]等研究表明，貯藏過(guò)程中鴨梨和萊陽(yáng)梨發(fā)生果皮和果心褐變的內(nèi)在因素之一可能是過(guò)厚的角質(zhì)層和過(guò)小的細(xì)胞間隙率。劉劍鋒等[5]從果皮形態(tài)結(jié)構(gòu)方面證明了尖把酸梨貯藏品質(zhì)差的原因可能是果皮表面粗糙，有大量小山丘狀突起，蠟質(zhì)層厚而難以觀察到氣孔或皮孔。鈣處理、殼聚糖涂膜南果梨對(duì)抑制其褐變的發(fā)生，特別是南果梨果皮超微結(jié)構(gòu)的變化與褐變發(fā)生之間關(guān)系，還鮮有報(bào)道。

從文獻(xiàn)中可以看出，果皮超微結(jié)構(gòu)的變化對(duì)果實(shí)貯藏過(guò)程中品質(zhì)有著非常重要作用。作者以南果梨為試驗(yàn)材料，通過(guò)浸鈣和殼聚糖涂膜等處理方法探究對(duì)其在貯藏過(guò)程中果皮褐變與其超微結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系，以期為南果梨貯藏期品質(zhì)的保持研究提供理論依據(jù)，促進(jìn)南果梨產(chǎn)業(yè)更好的發(fā)展和保鮮新技術(shù)的有效開(kāi)發(fā)[6-8]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

南果梨：挑選大小、成熟度、色澤等均勻一致的果實(shí)，當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)處理。

殼聚糖（水溶性，脫乙酰度＞85%，80目）：購(gòu)自索萊寶試劑公司。

1.2 儀器設(shè)備

MILLI-Q Academic超純水儀：美國(guó)密理博公司產(chǎn)品；BSA124S電子分析天平：賽多利斯公司產(chǎn)品；SJIA-10N冷凍干燥機(jī)：寧波市雙嘉儀器有限公司產(chǎn)品；GSL-1100X-SPC-16M鍍膜儀：沈陽(yáng)科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司產(chǎn)品；XL30ESEM環(huán)境掃描電子顯微鏡：荷蘭飛利浦公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理

將供試材料隨機(jī)等分為3份，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%CaCl2溶液浸泡15 min，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%殼聚糖溶液涂膜，然后用去離子水浸泡15 min。

每個(gè)處理90個(gè)果實(shí)，自然晾干后平均分3袋隨機(jī)排列裝入保鮮袋中并挽口包裝，放入相對(duì)濕度為85%～95%、溫貯藏度為0℃冷庫(kù)中。作者從貯藏初期到貯藏末期（10個(gè)月后）間隔5個(gè)月取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 南果梨果皮褐變程度統(tǒng)計(jì) 果皮褐變指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為0級(jí)，果皮無(wú)褐變；1級(jí)，果皮褐變面積小于1/3；2級(jí)，果皮褐變面積占總面積的1/3～2/3；3級(jí)，果皮褐變面積超過(guò)2/3，指數(shù)計(jì)算公式：

果皮褐變指數(shù)=Σ（病果數(shù)×病果級(jí)數(shù)）／（檢查總數(shù)×最高級(jí)數(shù)）×100%

1.4.2 掃描電鏡樣品的制備 根據(jù)林建城[7]方法并適當(dāng)修改來(lái)制備待測(cè)樣品。首先，利用去離子水清洗果皮表明灰塵等雜質(zhì)；而后，用刀切取寬約為3 mm、長(zhǎng)約為4 mm的果皮和厚度約為2 mm的果皮橫截面數(shù)塊，放入0.2 mol/L磷酸緩沖溶液配制含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%抗壞血酸的2.0%pH 6.8戊二醛溶液中，冰箱中冷藏固定24 h。冷藏結(jié)束后，先用磷酸緩沖液清洗，接著用叔丁醇分5個(gè)梯度脫水，再在體積分?jǐn)?shù)100%叔丁醇中浸泡15 min。以上處理完成后置于冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥持續(xù)12 h，干燥結(jié)束后將樣品觀察面朝上放于載玻片。

1.4.3 待測(cè)樣品電鏡掃描 將冷凍干燥好的已放入載玻片的果皮先用GSL-1100X-SPC-16M鍍膜儀鍍膜，而后利用XL30ESEM型飛利浦掃描電子顯微鏡觀察拍片。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種處理對(duì)南果梨貯藏期果皮褐變的影響

圖1 3種處理對(duì)南果梨貯藏期間果皮褐變指數(shù)影響Fig.1 Effects of three treatments on peel browning index of'Nan Guo'pear

由圖1可知，在整個(gè)貯藏期間，3種處理的南果梨果皮都不同程度的出現(xiàn)了褐變現(xiàn)象。3種處理的南果梨中，果皮褐變程度最小是由質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%氯化鈣處理，貯藏品質(zhì)顯著高于質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%殼聚糖涂膜處理（p＜0.05），并且極顯著高于對(duì)照（p＜0.01）；殼聚糖涂膜處理的南果梨果皮褐變程度高于氯化鈣處理但低于空白對(duì)照，且與空白對(duì)照之間呈現(xiàn)極顯著特征（p＜0.01）。

2.2 南果梨貯藏期果皮表層組織結(jié)構(gòu)變化

由圖2～8可以看出，貯藏南果梨果皮表面較光滑、平整和均勻；通過(guò)電鏡200倍和1 500倍放大觀察發(fā)現(xiàn)，果皮表面的角質(zhì)層分布均勻且致密，沒(méi)有明顯的裂痕。貯藏末期，對(duì)照南果梨，果皮褐變部位放大200倍觀察，表面零亂粗糙，出現(xiàn)片狀結(jié)構(gòu)，在1 500倍下可以看出果皮細(xì)胞間的連接已被破壞、細(xì)胞胞間有空隙出現(xiàn)，發(fā)生這種情況推斷是由于果皮細(xì)胞已木栓化，引發(fā)了細(xì)胞間隙和細(xì)胞孔。

南果梨果皮褐變部位表面有角質(zhì)層大面積脫落，果皮表皮細(xì)胞裸露呈現(xiàn)蜂窩狀并且在上面布有已經(jīng)栓化后死亡的表皮細(xì)胞組織，果皮蠟質(zhì)覆蓋面積逐漸減小，這些癥狀表明果皮通透能力在逐步增強(qiáng)。與對(duì)照相比，浸鈣和殼聚糖涂膜處理果皮褐變程度要相對(duì)低得多；貯藏末期，浸鈣處理、殼聚糖涂膜處理南國(guó)梨果皮表面與貯藏前相近，在果皮表面上，裂紋短小且非常少，結(jié)構(gòu)比較完整，沒(méi)有明顯的病理性變化。

圖2 貯藏前果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.2 Peel skin surface structure before storage

圖3 貯藏5個(gè)月后CK果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.3 CK peel skin surface structure after 5 months storage

圖4 貯藏末期CK果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.4 CK peel skin surface structure at the end of storage

圖5 貯藏5個(gè)月后涂膜果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.5 Chitosan coating peel skin surface structure after 5 months storage

圖6 貯藏末期涂膜果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.6 Chitosan coating peel skin surface structure at the end of storage

圖7 貯藏5個(gè)月后氯化鈣處理果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.7 Calcium chloride treatment peel skin surface structure after 5 months storage

圖8 貯藏末期氯化鈣處理果皮表面結(jié)構(gòu)Fig.8 Calcium chloride treatment peel skin surface structure at the end of storage

表1 不同處理南國(guó)梨貯藏期間果皮表層組織結(jié)構(gòu)變化Table 1 Skin surface layer organization structure changes by different treatments during storage

表2 不同處理南國(guó)梨貯藏期間果皮橫面組織結(jié)構(gòu)變化Table 2 Organization structure change skin in cross section by different treatments during storage

2.3 南果梨貯藏期果皮橫斷面組織結(jié)構(gòu)變化

由圖9～15可知，在貯藏前，南果梨通過(guò)利用電子掃描電鏡觀察果皮橫截面后發(fā)現(xiàn)果皮厚度比較均勻、表皮細(xì)胞組織排列的整齊有序并且比較平整一致。貯藏結(jié)束時(shí)，對(duì)照處理的南果梨果皮褐變部位經(jīng)放大100倍、500倍后發(fā)現(xiàn)表皮細(xì)胞組織排列混亂且明顯木栓化增厚。與對(duì)照處理南果梨相比，氯化鈣處理和殼聚糖涂膜處理的果實(shí)果皮斷面組織變化不明顯，與貯藏前期相似，果皮恒斷面平整一致、薄厚還比較均勻，氯化鈣處理效果更好。

圖9 貯藏前期南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.9 Transverse tissue structure of Nanguo pear peel before the cold storage

圖10 貯藏5個(gè)月后空白對(duì)照處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.10 CK peel transverse tissue structure after 5 months storage

圖11 貯藏末期空白對(duì)照處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.11 CK peel transverse tissue structure at the end of storage

圖12 貯藏5個(gè)月后殼聚糖涂膜處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.12 Chitosan coating peel transverse tissue structure at the end of storage

圖13 貯藏末期聚糖涂膜處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.13 Chitosan coating peel transverse tissue structure at the end of storage

圖14 貯藏5個(gè)月后氯化鈣處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.14 Calcium chloride treatment?peel transverse tissue structure at the end of storage

圖15 貯藏末期聚糖涂膜處理南果梨果皮斷面組織結(jié)構(gòu)Fig.15 Calcium chloride treatment peel transverse tissue structure at the end of storage

3 結(jié)語(yǔ)

果實(shí)貯藏品質(zhì)與組織的超微結(jié)構(gòu)變化有緊密的聯(lián)系。張曉敏等研究庫(kù)爾勒香梨貯藏期間果皮蠟質(zhì)超微結(jié)構(gòu)的變化與果實(shí)采后衰老的關(guān)系，結(jié)果表明貯藏期間，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果皮蠟質(zhì)超微形態(tài)處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，木栓化程度嚴(yán)重；1-MCP處理能在一定程度上延緩果皮蠟質(zhì)含量的上升，可能是通過(guò)抑制果皮蠟質(zhì)超微結(jié)構(gòu)變化從而延緩庫(kù)爾勒香梨采后衰老。

果實(shí)中的角質(zhì)膜對(duì)梨果實(shí)耐貯性有著重要的影響，它可保護(hù)果實(shí)表面免受機(jī)械性損傷，果皮銹斑的出現(xiàn)與角質(zhì)層不同程度的變化有著必然的聯(lián)系[9]。王迎濤等[10]研究套袋黃冠梨果實(shí)花斑病發(fā)生與其組織結(jié)構(gòu)變化的關(guān)系結(jié)果表明，套袋果實(shí)花斑病發(fā)病部位角質(zhì)層模糊，發(fā)病果實(shí)正常部位的角質(zhì)層、表皮層厚度和比正常果實(shí)要低得多，套袋黃冠梨果皮組織結(jié)構(gòu)明細(xì)的變化，與花斑病的發(fā)生的關(guān)系有著直接聯(lián)系。

作者利用掃電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)南果梨果皮很薄，貯藏期間易發(fā)生果皮褐變。采后初期，南果梨果皮表面角質(zhì)層未發(fā)現(xiàn)明顯的裂痕，分布均勻一致且表皮組織排列整齊有序；貯藏結(jié)束時(shí)，果皮褐變部位出現(xiàn)了已栓化后死亡的細(xì)胞組織、大面積脫落的角質(zhì)層、裸露呈蜂窩狀的表皮細(xì)胞并且果皮蠟質(zhì)也在逐漸減少；整個(gè)貯藏期間，果皮褐變呈上升趨勢(shì)。氯化鈣處理和殼聚糖涂膜處理的果實(shí)果皮表面結(jié)構(gòu)完整，裂紋較少，沒(méi)有明顯的變化；果皮橫截面均勻、平整、薄厚程度一致；貯藏期間，兩種處理褐變變化很小；氯化鈣處理的效果比殼聚糖涂膜處理效果好，兩種處理都不同程度的延緩了貯藏期間南果梨果皮褐變，這可能是由于兩種處理影響了果皮的超微結(jié)構(gòu)的變化，從而延緩了褐變的發(fā)生。