外源L精氨酸對采后番木瓜果實冷害及品質(zhì)影響

宋漢良,張善英,劉帥民,潘永貴

(海南大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,海南?？?570228)

番木瓜(CaricapapayaL.)是一種具有豐富營養(yǎng)價值的水果。然而,因為番木瓜是呼吸躍變型果實,所以其在采后極易變黃、衰老腐爛[1-2],而低溫貯藏能夠保持果實采后品質(zhì),延長其貨架期。但是,番木瓜作為熱帶水果,不適宜的低溫容易誘導(dǎo)果實發(fā)生冷害,主要表現(xiàn)為表皮凹陷,果肉組織腐敗,水果風(fēng)味喪失等,并且易發(fā)生病害[3]。因此,增加番木瓜果實抗冷性,是降低其低溫貯藏冷害關(guān)鍵。

L-精氨酸(L-arginine,L-Arg)在植物中作為一種重要的氮素貯藏營養(yǎng)物外,還是多胺(PA)和一氧化氮(NO)等物質(zhì)的前體物質(zhì)。而PA和NO都是植物中重要的信使分子,參與包括生長發(fā)育、抗逆性等在內(nèi)的幾乎所有的植物生理生化過程[4]。已有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),NO處理能夠降低李子[5]、黃瓜[6]和哈密瓜[7]等果實冷害影響。同樣,PA的積累有利于減輕石榴[8]、桃[9]和芒果[10]等水果冷害癥狀。此外,Zhang等[11]研究發(fā)現(xiàn),L-Arg處理能增加番茄果實PA和NO的含量,降低其冷害影響,同時還維持其品質(zhì)。

由此可見,L-Arg可以通過影響果蔬抗逆性和成熟衰老調(diào)控等方面[12],提高果蔬貯藏性,在果蔬保鮮方面具有潛在的應(yīng)用前景。我國目前針對番木瓜果實低溫貯藏保鮮方面研究較少,而且外源L-Arg處理在番木瓜果實抗逆性和貯藏品質(zhì)方面研究尚未見報道。為此,本研究中以海南本地品種“中白”番木瓜果實為試驗材料,研究不同濃度的外源L-Arg處理對采后番木瓜果實冷害和品質(zhì)的影響,以期提出新的高效安全的番木瓜果實采后保鮮技術(shù),為L-Arg處理在番木瓜果實貯藏保鮮中的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番木瓜 品種“中白”,采自海南省?？谑协偵絽^(qū)商業(yè)種植園,所有采收的番木瓜均為表皮亮綠色并帶有一道黃綠色的果實,于采收后立即運回實驗室,并置于15 ℃條件下預(yù)冷過夜,挑選出質(zhì)量在700～800 g,留有(5±1) mm果蒂,無病蟲害,無機械傷的果實;L-精氨酸 上海阿拉丁生化科技股份有限公司;磷酸、丙酮、石英砂 西隴化工股份有限公司;蒽酮、鄰菲啰啉、三氯乙酸、三氯化鐵、硫代巴比妥酸 國藥集團化學(xué)試劑有限公司;施保功 美國富美實公司。

MCI-250智能生化培養(yǎng)箱 浙江托普儀器有限公司;DOS-307雷磁電導(dǎo)率儀 上海精密科學(xué)儀器;CR-400色差儀 日本Konica Minolta公司;FT327果實硬度計 意大利Breuzzi;PAL-1數(shù)顯糖度計 日本Atago;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司;AR124CN電子天平、ST2100 pH計 奧豪斯儀器有限公司;TGL-16M高速冷凍離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司;T6紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 原材料處理 將選好的番木瓜果實用濃度為1 g/L的施保功浸果泡2 min 進行殺菌后分成4 組,每組180個果實,然后分別用0、0.4、0.8、1.2 mmol/L的L-Arg溶液浸果10 min后自然晾干表面水分,將果實用0.01 mm聚乙烯保鮮袋(40 cm×30 cm)包裝,每袋5個果實,置于(6±1) ℃[13-14],濕度85%～90%條件下貯藏48 d。每組各選30個果實用于統(tǒng)計貯藏期間果實相關(guān)冷害指數(shù),每12 d取樣,每個處理組隨機取18個果實,然后測定相應(yīng)指標。所有實驗平行3次。

1.2.2 指標測定

1.2.2.1 冷害指數(shù)測定 按照胡亮[15]方法進行評價,將番木瓜果實的冷害程度分為五級:0級-果面完好無冷害癥狀;1級-果皮出現(xiàn)凹陷,有輕微的冷害斑,占果面10%以下;2級-果皮凹陷,有冷害斑,占果面30%以下;3級-果蒂果皮潰爛,果皮出現(xiàn)大量冷害斑,占果面50%以下;4級-果蒂果皮嚴重潰爛,果皮冷害部分占果面50%以上。

冷害指數(shù)(%)=Σ(冷害級別×該級別個數(shù))/(最高級數(shù)×總果數(shù))×100

1.2.2.2 其他理化指標測定 色澤參數(shù)采用色差計測定,在每個木瓜果實的赤道區(qū)選三個不同位置測定;硬度采用硬度計,探頭直徑為6 mm[16],單位為kg/cm2;可溶性固形物含量采用手持數(shù)顯折光儀進行測定;可滴定酸含量采用氫氧化鈉中和滴定法[17],以蘋果酸計,折算系數(shù)為0.067;失重率采用稱重法[18];維生素C含量測定按照曹健康等[19]方法,以抗壞血酸為標準品來制作標準曲線。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析均采用IBM SPSS Statistics 22軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析,利用Duncan式多重比較對差異顯著性進行分析(P≤0.05表示差異顯著;P≤0.01為差異極顯著),用Sigmaplot 14軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源L-Arg處理對番木瓜果實冷害影響

番木瓜果實冷害指數(shù)是反映其在貯藏過程中受到冷害程度的重要評價指標。由圖1可以看出,所有番木瓜果實在12 d均檢出冷害指數(shù),即果皮出現(xiàn)大小不一水漬斑的冷害癥狀,且冷害指數(shù)隨貯藏時間的增加而上升。在貯藏期24～48 d,對照組冷害指數(shù)均顯著高于各L-Arg處理組(P<0.05)。貯藏48 d時,對照組番木瓜果實冷害指數(shù)分別是0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg處理組的1.54倍、1.65倍和1.34倍,說明適宜濃度(0.8 mmol/L L-Arg)的L-Arg處理在一定程度上能夠減輕采后番木瓜果實冷害癥狀。有研究表明,一定濃度的L-Arg能促進果實NO、PAs和脯氨酸合成,增強果實抗逆性[11],但當L-Arg濃度較高時,可能會導(dǎo)致NO合成過量,對果實造成生理傷害[20];也可能是Arg作為一種堿性氨基酸,過高的濃度可能會對番木瓜果實自身產(chǎn)生傷害。

圖1 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實冷害指數(shù)影響

2.2 外源L-Arg處理對番木瓜果實品質(zhì)影響

2.2.1 對番木瓜果皮色澤影響 如表1所示,番木瓜果實在貯藏過程中,a*和b*值均呈上升趨勢,而L*值則出現(xiàn)下降,到了貯藏后期36 d之后,對照組和0.8 mmol/L L-Arg處理組色澤出現(xiàn)顯著性差異(P<0.05)。在第48 d時,對照組果肉a*、b*值分別比0.8 mmol/L L-Arg處理組高出23%和4.73%。綜上所述,表明L-Arg處理在一定程度上能夠延緩采后番木瓜果實采后的色澤變化,且在較低濃度L-Arg處理效果更佳,但L-Arg處理濃度過高會加速果實轉(zhuǎn)色過程。

表1 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實色差指數(shù)的影響

2.2.2 對番木瓜果實硬度的影響 果實硬度是衡量果實貯藏品質(zhì)的重要指標,如圖2所示,采后番木瓜果實硬度均隨貯藏時間延長而下降。對照組和L-Arg處理組番木瓜果實硬度在24 d之前無顯著差異,在貯藏24 d后開始迅速下降,且果實硬度隨著L-Arg處理濃度升高而下降幅度明顯。貯藏48 d時,對照組番木瓜果實硬度分別是0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg處理組的1.15倍、1.44倍和1.99倍,對照組與各處理組之間差異顯著(P<0.05)。且對照組番木瓜果實硬度比0 d下降了22.54%。說明外源L-Arg處理可以一定程度上維持較好果實硬度,但L-Arg處理濃度過高,可能由于加快果實呼吸代謝,導(dǎo)致果實過早成熟軟化甚至腐爛。然而,對照組果實硬度下降緩慢可能是由于冷害脅迫而造成果實組織木質(zhì)化現(xiàn)象[22]。

圖2 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實硬度的影響

2.2.3 對番木瓜果實失重率影響 采后番木瓜果實的失重率隨貯藏時間延長而逐漸升高。如圖3所示,貯藏期36 d之前,對照組番木瓜果實失重率均高于各L-Arg處理組;在第48 d時,1.2 mmol/L L-Arg處理組失重率是對照組、0.4 mmol/L L-Arg處理組和0.8 mmol/L L-Arg處理組的1.03倍、1.11倍和2.45倍。結(jié)果表明,適宜濃度L-Arg處理番木瓜能抑制果實失重率的增加,其原因可能是通過減少其內(nèi)部水分蒸騰、降低其干耗、延長其正常生理活動而阻止失重率的增加,但L-Arg處理濃度過高,則加快其果實質(zhì)量損失,與L-Arg在蜜橘果實保鮮應(yīng)用的研究結(jié)果一致[21]。

圖3 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實失重率的影響

2.2.4 對番木瓜果實可溶性固形物含量影響 可溶性固形物含量是衡量果實品質(zhì)的重要指標,與成熟也密切相關(guān)。如圖4所示,隨著番木瓜果實貯藏時間的延長,各組番木瓜果實的可溶性固形物含量均呈先升高后下降的變化趨勢。在貯藏48 d時,0.8 mmol/L L-Arg處理組果實可溶性固形物分別比對照組、0.4和1.2 mmol/L L-Arg處理組高出3.63%、9.27%和26.24%,并存在顯著差異(P<0.05)。表明L-Arg處理可以維持番木瓜果實較高可溶性固形物含量,進而能夠維持果實細胞良好滲透壓,減少離子流失,有利于增強果實抗冷性。

圖4 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實可溶性固形物含量的影響

2.2.5 對番木瓜果實可滴定酸含量影響 可滴定酸含量影響水果的口感,其含量高低與水果的品質(zhì)密切相關(guān)[23]。如圖5所示,番木瓜果實可滴定酸含量在貯藏過程中呈先上升后下降的趨勢,且整個貯藏過程,對照組可滴定酸含量均低于各處理組。貯藏24 d時,0.4、0.8和1.2 mmol/L L-Arg處理組果實可滴定酸含量分別是對照組的1.19倍、1.36倍和1.66倍,對照組與處理組之間存在顯著性差異(P<0.05)。上述結(jié)果表明,L-Arg處理能在一定程度上維持番木瓜果實較高可滴定酸含量,維持果實較好營養(yǎng)品質(zhì)。

圖5 外源L-精氨酸處理對番木瓜果實可滴定酸含量的影響

2.2.5 對番木瓜果實抗壞血酸含量影響 由圖6可知,貯藏過程中,番木瓜果實抗壞血酸含量變化與可滴定酸含量變化趨勢一致。貯藏48 d時,0.8 mmol/L L-Arg處理組果實抗壞血酸含量分別是對照組、0.4和1.2 mmol/L L-Arg處理組的1.87倍、1.18倍和1.39倍,并各組之間存在顯著差異(P<0.05)。說明外源L-Arg處理可以延緩果實抗壞血酸的降解,其中0.8 mmol/L L-Arg處理組效果最佳。且有研究表明果蔬抗壞血酸含量與其抗冷性存在正相關(guān)性[24]。

圖6 外源L-Arg處理對番木瓜果實抗壞血酸含量的影響

3 結(jié)論

本研究表明,外源Arg處理同樣可以增強番木瓜果實抗冷性,其中0.8 mmol/L的Arg減輕番木瓜果實冷害效果最為明顯;在降低冷害處理中,外源Arg處理不僅維持了較好果實硬度,而且延緩了番木瓜果實色澤變化以及可溶性固形物、可滴定酸和抗壞血酸含量的下降,提高了番木瓜的耐貯藏性。然而,未來研究還需要進一步深入了解外源Arg處理對番木瓜果實內(nèi)源Arg分解代謝影響,及其在熱帶水果抗冷性的潛在作用,為未來允許其進入商業(yè)用途提供理論依據(jù)。