氯化鈣對機械傷番茄果實生理特性的影響

劉 瑤,左進華,鄭秋麗,高麗樸,史君彥,王 清

(北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜產(chǎn)后處理重點實驗室, 果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北地區(qū)園藝作物生物學 與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點實驗室,北京 100097)

番茄(LycopersicumesculentumMill),屬茄科番茄亞屬草本植物,又名西紅柿[1],因其色澤艷麗、酸甜可口[2],同時含有大量的營養(yǎng)物質(zhì),因此受到消費者的廣泛青睞。但由于番茄果實較軟,在運輸期間容易受到損傷,影響其貯藏時間和貯藏品質(zhì),同時番茄在貯藏期間也極易受到病害的侵染[3],導致其腐爛、變質(zhì),因此如何有效延長具有機械損傷的番茄貯藏期,保持其在貯藏期間的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值對番茄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

果蔬在運輸期間造成的機械損傷主要分為外部損傷和內(nèi)部損傷。外部損傷主要指果蔬在運輸過程中出現(xiàn)的擠壓、沖擊和沖擊磨損;內(nèi)部損傷主要包括果蔬表層的劃痕和各種其他形式的內(nèi)部損傷,如擠壓和裂紋[4]。番茄的機械損傷大多數(shù)是由于在運輸過程中的振動從而引起的碰撞和擠壓。為了減少番茄在運輸過程中產(chǎn)生機械損傷所造成的經(jīng)濟損失,亟需一種高效、簡便的處理方法延長具有機械損傷番茄的貯藏時間。有研究表明,適當處理可以延長機械損傷果蔬的保鮮時間,如王云香等[5]運用腐胺處理具有機械損傷的青椒,將青椒的貯藏時間延長至18 d;胡云峰等[6]將切分的青椒置于臭氧中處理,可保持第6 d青椒的色、味、品質(zhì)。也有研究表明,氯化鈣處理可延長果蔬的貯藏時間,同時保持貯藏品質(zhì),如楊巍等[7]用氯化鈣和抗壞血酸結(jié)合處理鮮切蘋果,有效抑制了蘋果的褐變;陳娟娟等[8]運用氯化鈣和水楊酸結(jié)合處理辣椒可維持在貯藏期間辣椒營養(yǎng)成分;王穎等[9]將楊桃表面用氯化鈣和殼聚糖進行涂膜處理,有效提高了楊桃的保鮮效果。但用氯化鈣處理機械損傷番茄的研究卻鮮有報道。

表1 感官評價標準Table 1 Sensory evaluation criteria

因此,本實驗為研究氯化鈣處理對具有機械傷的番茄果實生理特性的影響,采用1 mmol/L氯化鈣處理具有機械損傷的番茄,將處理后的番茄于20 ℃貯藏,研究其在貯藏期間生理品質(zhì)和抗氧化酶活性的變化,以期為氯化鈣在番茄貯藏保鮮上的應用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試番茄 采收于北京順義小湯山基地,選取粉紅期的番茄進行采摘,采收后立即運回實驗室,所選取的番茄均為無病蟲害、無損傷、成熟度基本相同;0.03 mm PE膜 北京華盾雪花有限公司;氯化鈣、高錳酸鉀 分析純,國藥集團化學試劑有限公司;30%過氧化氫 分析純,西隴化工有限公司;三氯乙酸、石英砂、丙酮、聚乙二醇(6000)、氫氧化鈉 分析純,北京化工廠;聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、濃鹽酸、甲醇、愈創(chuàng)木酚、苯丙氨酸 天津市科密歐化學試劑有限公司;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 分析純,天津市永晟精細化工有限公司。

CR-300色差計 日本Konica Minolta公司;UV-1800紫外分光光度計 上海精密科學儀器有限公司;TGL-16G-A高速冷凍離心機 廣州晟龍實驗儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;GY-4-J型數(shù)顯水果硬度計 浙江托普儀器有限公司;IKA A11 basic分析研磨機 德國艾卡。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理及貯藏 將挑選好的番茄果實采用高處墜落法模擬機械損傷,從距離地面50 cm的高處進行墜落處理[5]。將未破裂的番茄果實隨機分為兩組,每組50個,預實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)過1 mmol/L CaCl2處理效果最佳,因此,一組番茄在1 mmol/L CaCl2中浸泡10 min作為CaCl2處理組,另一組在蒸餾水中浸泡10 min作為CK組,將晾干后的番茄裝入0.03 mm厚度的PE保鮮袋中折口包裝,每袋裝入5個番茄果實,置于20 ℃黑暗貯藏12 d,每3 d進行觀察并測定相關(guān)的生理生化指標。實驗重復3次,所測得的數(shù)據(jù)取平均值。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 感官評價 由經(jīng)過標準培訓的10名人員組成品評小組,對不同實驗的番茄果實進行評判,根據(jù)果型、色澤、氣味、滋味和手感進行逐一評分,感官評分越高,說明該番茄的質(zhì)量越好。評分1～3分為不可接受,4～7分為品質(zhì)一般,8～10分為商品價值較高,其中感官5分時,為番茄最低商品價值[10]。

1.2.2.2 腐爛率 采用稱重法來測評番茄果實的腐爛率,該標準以番茄局部長霉、腐爛、流水等全部計入腐爛果實質(zhì)量[11],如式(1)所示:

式(1)

1.2.2.3 硬度 使用GY-40J型數(shù)顯水果硬度計進行測定,選取6個果實,測定赤道位置硬度,探頭直徑為0.7 cm[12],取其平均值。

1.2.2.4 色度 采用CR-300色差計測定,每組選取5個番茄果實,在番茄果實的赤道位置用記號筆劃3個標記圈,作為測定色差的專用測點,每3 d對固定的點進行測定,得到L*、a*、b*值,a*值越大,表明樣品為紅色,a*值為負,表明樣品為綠色;b*值越大,表明樣品為黃色[13]。

1.2.2.5 維生素C含量 維生素C(VC)含量采用鉬酸銨比色法[15]。向1 g番茄樣品中,加入5 mL草酸-EDTA于4 ℃、13000×g離心20 min,取2 mL清液中依次加入3 mL草酸-EDTA、0.5 mL偏磷酸乙酸、1 mL 5%硫酸、2 mL 5%鉬酸銨,將混合液于80 ℃加熱10 min,冷卻后定容至10 mL,測定760 nm處的吸光值,如式(2)所示:

式(2)

式中,cVC濃度=80.131×OD760+1.5749,做出標準曲線,mg/L;V比色體積、V總體積、V加樣量,mL;m為樣品重量,g。

1.2.2.6 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[14]。取磨樣后的番茄組織1 g,準確量取5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)與番茄樣品混合并置于4 ℃、13000×g離心20 min,將2 mL上層清液與2 mL 6.7 g/L的硫代巴比妥酸(TBA)混合煮沸20 min,冷卻后測定混合液450、532和600 nm處的吸光值,計算公式如式(3)所示:

MDA含量(mmol/g)={[6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450]×V提取液}/(V樣品×m×1000×1000)

式(3)

式中,V提取液為樣品提取液總體積,mL;V樣品為測定時所取樣品提取液體積,mL;m為樣品質(zhì)量,g。

1.2.2.7 多酚氧化酶、過氧化物酶、抗壞血酸過氧化物酶活性 番茄果實的PPO、POD、APX活性測定均參照曹建康等[16]的方法測定,測定番茄果實在420、470和290 nm處的吸光值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理采用Excel 2010統(tǒng)計分析軟件,所有數(shù)據(jù)為3次重復實驗的平均值和標準誤差,利用Origin 9.0分析與作圖,利用IBM SPSS Statistics 22軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性檢驗(P<0.05為差異顯著)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氯化鈣處理對機械傷番茄感官的影響

感官評價是消費者購買蔬菜最直觀的評價,新鮮的番茄果型端正、色澤新鮮潔凈、軟硬適度、手感光滑[10]。如圖1所示,番茄在貯藏期間感官評分呈下降趨勢,CaCl2處理的番茄感官評分始終高于CK,在貯藏第6 d后,差異顯著(P<0.05)。貯藏第9 d,CK組的番茄感官評分低于3分,此時已完全失去商品價值,而CaCl2處理組的番茄在貯藏第12 d,感官評分仍處于較高水平,仍具有商品價值。結(jié)果表明,經(jīng)過CaCl2處理的具有機械損傷番茄,可保持在貯藏期間較高的感官品質(zhì),延長貨架期。

圖1 CaCl2處理對番茄感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of CaCl2 treatment on sensory quality of tomato 注:與CK相比,*表示差異顯著(P<0.05), **表示差異極顯著(P<0.01),圖2～圖9同。

圖2 CaCl2處理對番茄腐爛率的影響Fig.2 Effect of CaCl2 treatment on decay rate of tomato

2.2 氯化鈣處理對機械傷番茄腐爛率的影響

隨著貯藏時間的延長,番茄的腐爛率升高,腐爛率可以較為直觀地展現(xiàn)番茄的商品價值。由圖2可知,貯藏第3 d后,CK組番茄的腐爛率大幅度上升,在貯藏第6 d,CK組番茄腐爛率達到43.12%,貯藏末期達到90.18%,番茄的腐爛率高于40%時失去商品價值[27]。因此,CK組貯藏6 d后,番茄完全失去商品價值。經(jīng)過CaCl2處理的番茄在貯藏末期腐爛率為5.28%,此時仍具有較高的商品價值,且在貯藏3 d后,CK組和CaCl2處理組的番茄差異極顯著(P<0.01)。因此,經(jīng)過CaCl2處理的番茄在貯藏期間保持了較高的商品價值,有效維持番茄的外觀品質(zhì)。

2.3 氯化鈣處理對機械傷番茄硬度的影響

硬度是評價果蔬成熟與衰老程度的重要指標,可較為直觀地反映出番茄商品價值[17]。如圖3所示,在貯藏期間CaCl2處理組和CK組的番茄硬度均呈下降趨勢,在貯藏末期,CK組番茄硬度與初值相比下降了29.96%,而CaCl2處理組番茄的硬度下降了25.79%。由此表明,經(jīng)過CaCl2處理可以延緩機械損傷番茄硬度的改變,保持番茄在貯藏期間的品質(zhì)特性,延緩其采后衰老。

圖3 CaCl2處理對番茄硬度的影響Fig.3 Effect of CaCl2 treatment on firmness of tomato

2.4 氯化鈣處理對機械傷番茄色度的影響

色澤是果實重要的感官品質(zhì)之一[18],新鮮的番茄色澤新鮮潔凈,而失去商品價值的番茄色澤較差、無光澤、表皮黑暗且具有皺紋[10]。如圖4所示,在貯藏期間CK組和CaCl2處理組的L*值均呈下降趨勢,表明番茄在受到機械損傷后,表皮亮度下降,但經(jīng)過1 mmol/L CaCl2處理番茄下降相對緩慢,在貯藏12 d時,差異顯著(P<0.05),此時處理組L*值比對照組高4.62%。a*值為正,表明樣品為紅色,b*值越大,表明樣品為黃色。在貯藏期間,番茄果實的a*值呈上升趨勢,且貯藏第3 d后,CK組的a*值始終高于處理組,且在貯藏第6 d差異顯著(P<0.05)。在貯藏期間,處理組番茄的b*值始終高于CK組。由此說明,CaCl2處理具有機械損傷的番茄可延緩其轉(zhuǎn)紅。

圖4 CaCl2處理對番茄色度的影響Fig.4 Effect of CaCl2 treatment on color of tomato

2.5 氯化鈣處理對機械傷番茄維生素C(VC)含量的影響

維生素C是番茄重要的抗氧化物質(zhì)[8],還是其重要的營養(yǎng)指標。如圖5所示,貯藏前3 d,VC含量快速下降,可能是由于采后植株失去了營養(yǎng)來源。隨著貯藏時間的延長,CaCl2處理組和CK組番茄的VC含量均下降,但處理組始終高于CK組,在貯藏末期,CK組VC含量下降至初值的67.45%,而CaCl2處理組番茄的VC含量下降至初值的70.59%。研究表明,鈣可以調(diào)控果蔬的呼吸速率和一些基礎(chǔ)的生命活動,從而延緩衰老[19],本實驗結(jié)果顯示,適量的CaCl2處理番茄可以延緩其VC含量的下降,從而延緩衰老,延長貯藏時間,與郝浩永等[18]的結(jié)果相似。

圖5 CaCl2處理對番茄VC含量的影響Fig.5 Effect of CaCl2 treatment on vitamin C content of tomato

2.6 氯化鈣處理對機械傷番茄丙二醛(MDA)含量的影響

丙二醛是植物組織膜質(zhì)過氧化的主要產(chǎn)物,其含量的多少反映膜損傷的程度[20]。由圖6可知,番茄在貯藏期間丙二醛含量逐漸升高,但CK組始終高于CaCl2處理組,且貯藏3d后,差異極顯著(P<0.01)。貯藏末期CK組番茄的MDA含量比CaCl2處理組高32.8%,表明具有機械損傷的番茄經(jīng)過1 mmol/L CaCl2處理后,可以抑制其在貯藏期間MDA含量的積累,抑制番茄組織過氧化反應,延長貯藏期。

2.7 氯化鈣處理對機械傷番茄多酚氧化酶(PPO)活性的影響

PPO是影響酶促反應的關(guān)鍵酶,其在氧存在的條件下可將酚類底物催化成醌,并進一步聚合成黑色素[21],使果蔬發(fā)生褐變。由圖7所示,隨著貯藏時間的延長,CaCl2處理組和CK組番茄的PPO活性呈先上升后下降趨勢,在貯藏第3 d達到最高值,此時CaCl2處理組的PPO活性是CK組的1.43倍,且在貯藏期間CaCl2處理組的活性始終高于CK組,差異顯著(P<0.05)。由此說明,經(jīng)過CaCl2處理具有機械損傷的番茄可以促進傷口的愈合,增加植物對病原體的抗性[22],延長貨架期。

圖7 CaCl2處理對番茄多酚氧化酶活性的影響Fig.7 Effect of CaCl2 treatment on PPO activity of tomato

2.8 氯化鈣處理對機械傷番茄過氧化物酶(POD)活性的影響

POD作為一種重要的氧化還原酶類,其活性的變化作為果實后熟衰老的一種重要指標[23]。如圖8所示,在貯藏期間,CaCl2處理組和CK組番茄呈下降趨勢,與孫婭等[28]的處理雙孢菇結(jié)果相似。經(jīng)過CaCl2處理的番茄POD活性始終高于CK組,且在第9和第12 d差異極顯著(P<0.01)。在貯藏第12 d,處理組和CK組的POD活性達到最低值,與初值相比,此時的POD活性分別下降了38.66%和47.69%。由此說明,經(jīng)過CaCl2處理的具有機械損傷的番茄,可以延緩POD活性的下降,緩解衰老與腐爛的發(fā)生。

圖8 CaCl2處理對番茄過氧化物酶活性的影響Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on POD activity of tomato

2.9 氯化鈣處理對機械傷番茄抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性的影響

圖9 CaCl2處理對番茄抗壞血酸過氧化物酶活性的影響Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on APX activity of tomato

APX是以抗壞血酸為電子供體的專一性很強的過氧化物酶,其在植物細胞中可用來催化抗壞血酸和H2O2發(fā)生氧化還原反應,用以提高植物細胞的抗氧化還原系統(tǒng),保護細胞不被破壞[24]。由圖9可知,在貯藏期間,APX隨著貯藏時間的延長逐漸下降,且在第12 d差異顯著(P<0.05)。由此說明,用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄會降低其氧化損傷,增強APX的活性,保護番茄組織細胞,延長保鮮時間。

3 結(jié)論與討論

用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄果實,可以有效緩解其在貯藏期間腐爛發(fā)生,使其保持較高的感官品質(zhì),延長貨架期,維持較高的硬度和色度,郝浩永等[18]、陳莉等[25]均有相關(guān)報道。氯化鈣處理可以有效延緩貯藏期間VC含量的下降,延緩MDA含量的積累,同時,提高POD、APX和PPO的活性,延緩貯藏期間的衰老[26],與本文研究結(jié)果一致。因此運用1 mmol/L CaCl2處理具有機械損傷的番茄果實,可以有效延緩其在貯藏期間的腐爛,延長貯藏期和保鮮期,為具有機械傷番茄的貯藏保鮮提供理論依據(jù)。