納米銅加蔗糖處理對(duì)非洲菊切花的保鮮作用

王書玉，黎 藍(lán)，賴凌峰，李紅梅，劉季平，何生根

（仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，廣州510225）

0 引言

非洲菊(Gerbera jamesonii)又稱扶郎花、猩猩菊，為菊科大丁草屬多年生草本花卉，具有品種豐富、花色艷麗、花期較長(zhǎng)、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為世界第五大切花[1-2]。在非洲菊切花采后貯運(yùn)及瓶插觀賞過(guò)程中，花枝莖末端切口部位及瓶插液中極易滋生和積聚大量以細(xì)菌為主的微生物及其殘?bào)w和分泌物，并造成切花莖基部吸水受阻，導(dǎo)致花枝莖部彎折、花瓣缺水萎蔫等現(xiàn)象，進(jìn)而嚴(yán)重影響觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]。在切花瓶插液中加入一些殺菌劑已成為延緩非洲菊切花采后衰老的有效措施。已有研究表明，8-羥基喹琳及其硫酸鹽或檸檬酸鹽[4-6]、二氯異氰脲酸鈉[7]和納米銀[8-10]等殺菌劑處理對(duì)非洲菊切花具有明顯的保鮮效果。

納米銅(nano-copper，NC)作為一種新型的納米材料，具有與納米銀相似的殺菌效應(yīng)，且具有成本低、化學(xué)穩(wěn)定性高、對(duì)環(huán)境相對(duì)安全等優(yōu)點(diǎn)[11]。目前關(guān)于NC抗菌性能的研究越來(lái)越多，并陸續(xù)報(bào)道其在醫(yī)療和食品包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用研究[12-15]。雖有研究報(bào)道銅離子在切花保鮮上的應(yīng)用研究[16]，但尚未見(jiàn)有NC在切花保鮮上的報(bào)道。另外，蔗糖作為切花采后的營(yíng)養(yǎng)和能量物質(zhì)，是非洲菊及其他眾多切花保鮮劑的常用組分，但需與殺菌劑組合使用[17-18]。關(guān)雪蓮等[19]研究表明，殺菌劑8-羥基喹啉檸檬酸鹽(8-HQC)加3%蔗糖溶液處理對(duì)非洲菊切花具有良好的保鮮效果。另外，筆者課題組研究發(fā)現(xiàn)，采用新型殺菌劑納米銀加3%蔗糖溶液處理可有效改善香石竹切花的外觀品質(zhì)和延長(zhǎng)瓶插觀賞時(shí)間[20]。

本研究以非洲菊切花‘紅艷’為試材，觀測(cè)不同濃度NC單獨(dú)處理及其與蔗糖組合的各種瓶插處理對(duì)該切花的保鮮效應(yīng)，旨在為NC在非洲菊及其他切花的采后處理與保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

非洲菊‘紅艷’切花購(gòu)于廣州嶺南花卉批發(fā)市場(chǎng)，并在1 h內(nèi)運(yùn)至試驗(yàn)室復(fù)水備用。選用發(fā)育程度、花枝大小差異較小，呈半開(kāi)放狀（即開(kāi)放程度為50%左右）的花材，用手術(shù)刀環(huán)狀切取約25 cm長(zhǎng)的花枝。

納米銅購(gòu)于上海滬正納米科技有限公司；蔗糖（分析純）購(gòu)于廣州化學(xué)試劑廠。

1.2 試驗(yàn)方案

在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)非洲菊切花進(jìn)行不同濃度的NC單獨(dú)處理及NC與3%蔗糖組合溶液瓶插處理（表1）。試驗(yàn)中設(shè)置6組不同濃度的NC及其與蔗糖的組合溶液，以去離子水（A組）為對(duì)照，各處理5個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)于2019年7—12月在仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院生物技術(shù)研究所人工氣候室中進(jìn)行，設(shè)置溫度為(20±2)℃，濕度為(60±10)%，光照時(shí)間為7:00—19:00，光照強(qiáng)度為12 μmol/(m2s)。

表1 不同NC處理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 切花外觀品質(zhì)及瓶插壽命的觀測(cè) 從瓶插當(dāng)天（計(jì)為第0天）開(kāi)始，每天觀測(cè)非洲菊切花的外觀品質(zhì)變化。參照Liu等[8]的方法，當(dāng)50%花瓣出現(xiàn)萎焉或者花莖自然彎折視為非洲菊切花壽命的終結(jié)。

1.3.2 切花鮮重變化率、吸水量、失水量和水分平衡值的測(cè)定 參照劉季平等[21]的方法，于瓶插當(dāng)天開(kāi)始每天定時(shí)測(cè)定瓶插期間各處理玻璃瓶+瓶插液的質(zhì)量（記為F）、玻璃瓶+切花+瓶插液的質(zhì)量（記為G）。按照式(1)～(4)分別計(jì)算得到切花瓶插期間某一天（第n天）的鮮重變化率、吸水量、失水量和水分平衡值。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析 各處理切花瓶插壽命用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，并用Duncan’s新復(fù)極差法（P＜0.05）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。各處理的鮮重變化率及吸水量、失水量和水分平衡值均用平均值表示。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖采用SPSS 20.0和Excel 2013進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花瓶插壽命的影響

由表2可知，與去離子水處理（對(duì)照）相比，1、3、5 mg/L NC單獨(dú)處理對(duì)非洲菊切花的瓶插壽命沒(méi)有顯著的影響，但各濃度NC加3%蔗糖處理均可不同程度地延長(zhǎng)非洲菊切花的瓶插壽命。其中，E（1 mg/L NC+3%蔗糖）、F（3 mg/L NC+3%蔗糖）組處理的瓶插壽命分別為7.6天和7.4天，并顯著長(zhǎng)于對(duì)照（5.6天），且E、F組之間差異不顯著。

表2 NC處理對(duì)非洲菊‘紅艷’切花瓶插壽命的影響

2.2 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花觀賞品質(zhì)的影響

如圖1所示，瓶插第0～4天期間對(duì)照及各處理組非洲菊切花的觀賞品質(zhì)沒(méi)有明顯的差異，且未見(jiàn)到花莖彎折和花瓣萎蔫等現(xiàn)象。至瓶插第5天，對(duì)照及單用NC處理的切花開(kāi)始出現(xiàn)不同程度的花朵萎蔫和花莖彎折等癥狀，但各濃度NC加3%蔗糖組合處理的切花未見(jiàn)有花莖彎折或者明顯的花朵萎蔫情況。至瓶插第6、7天時(shí)，對(duì)照及NC單獨(dú)處理的各組均出現(xiàn)日益明顯的花莖彎折和花朵萎蔫現(xiàn)象，而各濃度NC加3%蔗糖組合處理（E、F和G組）未發(fā)生明顯的花莖彎折現(xiàn)象。另外，從瓶插第6、7天的花朵萎蔫程度來(lái)看，3 mg/L NC加3%蔗糖組合處理（F組）最輕，1 mg/L NC加3%蔗糖組合處理（E組）次之，5 mg/L NC加3%蔗糖組合處理（G組）再次之。

圖1 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花‘紅艷’觀賞品質(zhì)的影響

2.3 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花鮮重變化率的影響

如圖2所示，對(duì)照（A組）及NC各處理組非洲菊切花的鮮重變化率大致都呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)。自瓶插第2天后，各處理組的鮮重變化率出現(xiàn)不同程度的差異，且各濃度NC加3%蔗糖組合處理（E、F和G組）的鮮重變化率明顯高于對(duì)照及各NC單獨(dú)處理（B、C和D組）。其中，E、F組的鮮重變化率自瓶插第3、4天起顯著高于對(duì)照及各NC單獨(dú)處理組，且自瓶插第5天還顯著高于G組。不過(guò)，E與F組之間以及各NC單獨(dú)處理與對(duì)照（A組）之間的鮮重變化率均未見(jiàn)顯著差異。

圖2 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花‘紅艷’鮮重變化率的影響

2.4 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花吸水量、失水量和水分平衡值的影響

在瓶插第1～3天，對(duì)照及各NC處理組非洲菊切花的吸水量和失水量均呈快速下降趨勢(shì)。至瓶插第3～6天，對(duì)照（A組）及NC單獨(dú)處理（B、C和D組）的切花繼續(xù)呈緩慢下降趨勢(shì)，而各濃度NC加3%蔗糖組合處理（E、F和G組）則大致維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平（圖3）。另外，對(duì)照及各NC處理組非洲菊切花的水分平衡值大致都呈不同程度的下降趨勢(shì)。不過(guò)，在整個(gè)瓶插期間，E（1 mg/L NC+3%蔗糖）和F（3 mg/L NC+3%蔗糖）組處理非洲菊切花的吸水量、失水量和水分平衡值均高于對(duì)照和其他處理，且E、F組之間差異不顯著。

圖3 不同NC瓶插處理對(duì)非洲菊切花‘紅艷’吸水量、失水量和水分平衡值的影響

3 結(jié)論

（1）與對(duì)照（去離子水處理）及不同濃度(1、3、5 mg/L)NC單獨(dú)處理相比，各濃度NC加3%蔗糖的組合處理對(duì)非洲菊切花‘紅艷’具有明顯的保鮮效果。其中，以1 mg/L NC+3%蔗糖及3 mg/L NC+3%蔗糖的組合處理效果最為突出，兩者可顯著延長(zhǎng)該切花的瓶插壽命，并有效減輕該切花瓶插觀賞期間花瓣萎蔫和花莖彎折等品質(zhì)劣變現(xiàn)象。

（2）1 mg/L NC+3%蔗糖及3 mg/L NC+3%蔗糖處理的非洲菊切花‘紅艷’的鮮重變化率、吸水量及水分平衡值均顯著高于對(duì)照、各濃度NC單獨(dú)處理及5 mg/L NC+3%蔗糖處理，表明適宜濃度NC加蔗糖處理可促進(jìn)非洲菊切花瓶插期間的水分吸收，并有效維持其水分平衡和鮮重。

（3）綜合分析認(rèn)為，與對(duì)照及NC單獨(dú)處理相比，適宜濃度的NC加蔗糖瓶插處理對(duì)非洲菊‘紅艷’切花具有明顯的保鮮作用，其中以1 mg/L NC+3%蔗糖及3 mg/L NC+3%蔗糖2個(gè)組合處理的效果較好。

4 討論

祝小云等[22]將非洲菊切花花瓣萎蔫程度和花莖彎折等外觀癥狀視為其瓶插壽命終止的重要標(biāo)志。在本研究中，可觀察到非洲菊切花‘紅艷’在瓶插過(guò)程中易于出現(xiàn)花瓣散亂萎蔫、花朵下垂、花莖彎折等品質(zhì)劣變癥狀（圖1），且瓶插壽命較短（表2）。Ge等[23]基于轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，認(rèn)為非洲菊切花采后莖彎現(xiàn)象可能涉及水分脅迫的發(fā)生。

非洲菊切花瓶插期間，在瓶插液和切花莖末端滋生的大量細(xì)菌易堵塞花莖基部的導(dǎo)管，抑制花莖的水分吸收，進(jìn)而造成水分脅迫[6,8,24]。已有大量研究證實(shí)，采用各種抗菌劑抑制非洲菊切花瓶插液和切花莖末端切口的細(xì)菌繁衍，可改善水分吸收和減輕水分脅迫，最終減輕非洲菊切花彎莖和延長(zhǎng)觀賞壽命[6-8,21]。NC作為一種新型的納米無(wú)機(jī)殺菌劑，具有抗菌活性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、成本低、毒性低、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[10-11]。另外，蔗糖作為切花保鮮劑中最常用的糖源，可為其采后花枝維持正常生理活動(dòng)和花朵開(kāi)花提供所需的營(yíng)養(yǎng)和能量來(lái)源[17-19,20]。關(guān)雪蓮等[19]認(rèn)為非洲菊切花的彎莖現(xiàn)象與采后水分代謝失衡和瓶插期間糖類等代謝物質(zhì)虧缺有密切聯(lián)系，而采用8-HQC+3%蔗糖溶液作為保鮮劑進(jìn)行處理可有效改善切花觀賞品質(zhì)和延長(zhǎng)其瓶插壽命，并認(rèn)為這一方面是因?yàn)闅⒕鷦?-HQC可減少瓶插液和切花莖末端微生物繁衍與積聚進(jìn)而減輕水分吸收受阻和水分脅迫，另一方面則源于外源適當(dāng)提供蔗糖溶液可為切花采后花枝補(bǔ)充正常生命活動(dòng)所需的能量物質(zhì)。在本研究中，通過(guò)觀測(cè)和分析不同濃度NC單獨(dú)處理及其與蔗糖組合的瓶插處理對(duì)非洲菊切花觀賞品質(zhì)、瓶插壽命和水分代謝的影響，發(fā)現(xiàn)與未處理的對(duì)照相比，1、3和5 mg/L NC單獨(dú)處理并沒(méi)有明顯延緩該切花的品質(zhì)劣變，而各濃度NC加3%蔗糖的組合處理可有效延緩和減輕該切花的花莖彎折與花朵下垂等品質(zhì)劣變癥狀（圖1）。其中，1和3 mg/L NC+3%蔗糖2種組合處理的效果最佳，可顯著延長(zhǎng)切花的瓶插壽命，且2個(gè)處理之間并無(wú)顯著差異（表2）。另外，經(jīng)1和3 mg/L NC+3%蔗糖2種組合處理的非洲菊切花在整個(gè)瓶插期間的鮮重（圖2）、水分吸收量（圖3）和水分平衡值（圖3）均顯著高于對(duì)照和NC單獨(dú)處理。不過(guò)，更高濃度的5 mg/L NC與蔗糖的組合處理，雖然對(duì)非洲菊切花也有一定的保鮮作用，但與對(duì)照及各濃度NC單獨(dú)處理之間差異并不顯著。此結(jié)果意味著，當(dāng)采用過(guò)高濃度NC瓶插處理，由于非洲菊切花持續(xù)地吸收瓶插液中NC并在體內(nèi)不斷積累，可能產(chǎn)生一定的銅離子毒害作用[16,25]，進(jìn)而降低NC與蔗糖組合處理的保鮮效果。筆者在前期試驗(yàn)中觀察到單獨(dú)采用2%～5%蔗糖處理對(duì)非洲菊及其他切花的保鮮效果反而不及對(duì)照。很顯然，單用蔗糖處理雖能在一定程度上補(bǔ)充切花采后所需的營(yíng)養(yǎng)和能量物質(zhì)，但同時(shí)給切花莖末端及瓶插液中細(xì)菌生長(zhǎng)提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)，在此情形下如果沒(méi)有殺菌劑對(duì)微生物生長(zhǎng)的控制，細(xì)菌會(huì)更加快速繁衍和積聚進(jìn)而造成嚴(yán)重的水分吸收障礙和水分脅迫，最終導(dǎo)致非洲菊及其他切花采后品質(zhì)更快劣變，這也是切花采后保鮮中常采用殺菌劑加蔗糖進(jìn)行組合處理的原因[4,17-20,24]。

綜上所述，適宜濃度的NC加蔗糖瓶插處理對(duì)非洲菊‘紅艷’切花具有明顯的保鮮效應(yīng)，具體表現(xiàn)在可有效延緩和減輕該切花的花朵萎蔫和花莖彎折等外觀品質(zhì)劣變癥狀，并顯著延長(zhǎng)切花的瓶插壽命。另外，還可有效維持花枝整個(gè)瓶插期間的鮮重并改善水分關(guān)系。其中，以1 mg/L NC+3%蔗糖及3 mg/L NC+3%蔗糖的2種組合處理效果最佳。鑒于NC的優(yōu)良特性及本試驗(yàn)所獲得的結(jié)果，其在非洲菊及其他切花采后處理與保鮮上具有良好的應(yīng)用前景。不過(guò)，本研究?jī)H初步探討NC與蔗糖組合溶液的瓶插處理對(duì)非洲菊切花的保鮮效果。在此次試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，還可進(jìn)一步優(yōu)化并確定NC、蔗糖及其他保鮮組分組合的最適濃度配比和更適宜的處理方式。同時(shí)，還可開(kāi)展NC單用及與其他組分組合在其他鮮切花種類上的應(yīng)用效果研究，以期為NC在切花保鮮上的廣泛應(yīng)用提供更多的依據(jù)和更有針對(duì)性的指導(dǎo)。