李慧妍,秦文,辛松林,沈麗雯,董紅敏,郭元照,李玉
(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,四川雅安,625014)
黃秋葵(Abelmoschus esculentus(L.)Moench)為錦葵科秋葵屬1年生草本植物,又名秋葵、咖啡堿、羊角菜等。原產(chǎn)于非洲,現(xiàn)廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區(qū)[1]。黃秋葵以嫩果供食用,其肉質(zhì)柔嫩,口感潤(rùn)滑,風(fēng)味獨(dú)特,具有一定的保健功能,近年來(lái)在我國(guó)得到了大面積的種植[2-4]。但由于黃秋葵多在高溫季節(jié)以嫩莢采收且嫩莢表面積大,含水量高,呼吸代謝旺盛等,常溫下放置2~3 d便會(huì)因失重,纖維化而失去商品價(jià)值[5]。將其放置在4.4℃以下又易發(fā)生冷害[6],這些因素在很大程度上抑制了黃秋葵在我國(guó)的流通和消費(fèi),因而,應(yīng)當(dāng)采取必要的保鮮措施對(duì)采后的黃秋葵進(jìn)行處理。
殼聚糖是甲殼素脫乙酞基轉(zhuǎn)化而成的產(chǎn)物,具有良好的保濕性且無(wú)毒副作用,易于生物降解,具有良好的成膜特性及較強(qiáng)的抗菌保鮮防腐能力[7],是一種天然的保鮮劑[8-15]。1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是一種新型乙烯受體抑制劑,能與乙烯受體發(fā)生不可逆的結(jié)合,從而阻斷其與乙烯的結(jié)合,進(jìn)而抑制果蔬的成熟與衰老[16],現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多種果蔬的保鮮上。但目前尚未見(jiàn)有探究在相同低溫貯藏條件下1-MCP及殼聚糖處理對(duì)黃秋葵果實(shí)保鮮效果方面的研究。因此,本實(shí)驗(yàn)以臺(tái)灣五福黃秋葵為實(shí)驗(yàn)材料,選用1-MCP和殼聚糖2種保鮮方式分別對(duì)其進(jìn)行保鮮處理,并結(jié)合(9±1)℃(RH 85% ~90%)低溫下貯藏的方法,探討在相同的低溫貯藏條件下,不同保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)采后低溫貯藏品質(zhì)及生理的影響。
黃秋葵,品種為臺(tái)灣五福,于2014年9月采摘于綿陽(yáng)農(nóng)科院,采摘果實(shí)長(zhǎng)度為10 cm左右,采后立即運(yùn)回四川農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬采后生理實(shí)驗(yàn)室。
殼聚糖,脫乙酰度≥90%,成都科龍化工試劑廠;安喜布(規(guī)格為25 cm×20 cm),蘭州嘉誠(chéng)生物技術(shù)有限公司;其他試劑均為市售分析純。
BS210S型電子天平(1/10 000),塞多利斯北京天平有限公司;JD-2000電子天平(1/100),沈陽(yáng)龍騰科技有限公司;UV-3200掃描型紫外/可見(jiàn)分光光度計(jì),上海美譜達(dá)儀器有限公司;HWS24型電熱恒溫水浴鍋,上海一恒科技有限公司;冷凍高速離心機(jī),美國(guó)Thermo公司等。
1.2.1 樣品處理
將挑選好的黃秋葵分為3組,每組250個(gè),將分好組的黃秋葵分別進(jìn)行以下3種處理:(1)殼聚糖涂膜處理——將黃秋葵浸于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%的殼聚糖涂膜液中1 min,待殼聚糖涂膜液在黃秋葵果實(shí)表面完全侵潤(rùn),撈出后放于實(shí)驗(yàn)室自然通風(fēng)處晾干;(2)1-MCP處理——將0.5片安喜布和250個(gè)黃秋葵同時(shí)放入帶有紙屑的泡沫箱(340 mm×220 mm×180 mm)中,蓋緊蓋子,放置24 h后取出黃秋葵;(3)對(duì)照組——以不做任何處理的為對(duì)照組。將上述各處理組和對(duì)照組黃秋葵裝入帶有紙屑的泡沫箱內(nèi),置于(9±1)℃,相對(duì)濕度為85% ~90%的冷藏庫(kù)內(nèi),每3 d取樣測(cè)定相關(guān)指標(biāo),重復(fù)3次。
1.2.2 指標(biāo)測(cè)定
呼吸強(qiáng)度的測(cè)定:采用靜置法[17],用移液管吸取0.4 mol/L的NaOH 10 mL放進(jìn)培養(yǎng)皿,將培養(yǎng)皿放進(jìn)呼吸室,放置隔板,裝入1 kg秋葵果實(shí),封蓋,1 h后取出培養(yǎng)皿中的堿液移入錐形瓶中(沖洗4~5次),加飽和BaCl25 mL,酚酞2滴,用0.2 mol/L草酸滴定,用同樣方法做空白滴定,以mg/(h·kg)為單位;失重率的測(cè)定:采用重量法[18];葉綠素測(cè)定,采用分光光度法[18];纖維素的測(cè)定,采用蒽酮比色法[19];Vc 的測(cè)定:采用鉬藍(lán)比色法[20];丙二醛(MDA)[21]的測(cè)定:采用TBA顯色法測(cè)定;相對(duì)電導(dǎo)率:測(cè)定參照陳健華[22]的方法;SOD的測(cè)定:采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法[23];CAT、POD 的測(cè)定:參照曹建康[18]等的方法,稍有改動(dòng),稱取5 g果實(shí)樣品,置于研缽中,加入10.0 mL提取緩沖液,在冰浴條件下研磨成勻漿,將勻漿液全部轉(zhuǎn)入到離心管中于4℃、8 000 r/min離心30 min,收取上清液,低溫保存?zhèn)溆谩?/p>
所有的數(shù)據(jù)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,采用ANOVA進(jìn)行鄧肯式多重差異分析,應(yīng)用Origin 8.1軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,所有圖中的豎線代表平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
從圖1可以看出,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),黃秋葵的失重率呈遞增的趨勢(shì),且對(duì)照組的失重率始終高于處理組,差異顯著(P<0.05)。貯藏至15 d時(shí),對(duì)照組黃秋葵的失重率高達(dá)1.42%,是殼聚糖處理組的1.38倍,1-MCP處理組的1.28倍,差異極顯著(P<0.01)。2種保鮮處理均能有效地抑制黃秋葵失重率的增長(zhǎng),相比而言,1-MCP處理組的效果較差。原因可能是殼聚糖處理后在黃秋葵表面形成的膜能夠有效的抑制黃秋葵的呼吸作用和蒸騰作用,從而抑制果實(shí)體內(nèi)有機(jī)物的消耗和水分的流失,進(jìn)而達(dá)到延緩質(zhì)量損失,抑制失重率增長(zhǎng)的作用。
圖1 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)失重率的影響Fig.1 Effect of two anti-staling agent on the weight loss of okra
黃秋葵貯藏過(guò)程中由于生理代謝失?;蛩ダ?,會(huì)導(dǎo)致果實(shí)黃化,因此其表皮內(nèi)所含的葉綠素含量可以反映其在貯藏期間的品質(zhì)變化,是衡量其貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)。如圖2所示,在黃秋葵貯藏過(guò)程中,各組黃秋葵果實(shí)的葉綠素含量變化趨勢(shì)基本一致,即隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),其含量呈下降趨勢(shì),表現(xiàn)為果實(shí)逐漸失去鮮綠色。貯藏18 d時(shí),對(duì)照組的葉綠素含量由最初的0.125 mg/g下降到0.053 mg/g,而殼聚糖和1-MCP處理組的葉綠素含量則分別為0.078 mg/g和0.062 mg/g,均明顯高于對(duì)照組。由此說(shuō)明,與對(duì)照組相比,2種保鮮處理均能夠有效的抑制葉綠素含量的降低(P<0.05),并且,與1-MCP處理組相比,殼聚糖處理組的作用效果更明顯,能更好的保持黃秋葵果實(shí)的葉綠素含量,差異極顯著(P<0.01)。
圖2 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)葉綠素含量的影響Fig.2 Effect of two anti-staling agent on the content of chlorophyll in okra
黃秋葵含有豐富的Vc,具有一定的抗氧化能力,因此其含量可以作為評(píng)價(jià)黃秋葵貯藏品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。由圖3可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),黃秋葵Vc的含量逐漸下降,貯藏至15 d時(shí),殼聚糖和1-MCP處理組的Vc含量分別為38 mg/100 g和32 mg/100 g,均高于對(duì)照組的13 mg/100 g,差異顯著(P<0.05)。由于涂膜可以防止果實(shí)內(nèi)部與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換,從而可以防止Vc被氧化成脫氫-L-抗壞血酸,進(jìn)而氧化成其他物質(zhì),因此,殼聚糖處理組黃秋葵果實(shí)Vc含量的下降要緩慢些,其作用效果要顯著優(yōu)于1-MCP處理組(P<0.05)。
圖3 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)Vc含量的影響Fig.3 Effect of two anti-staling agent on the content of Vc in okra
果蔬中纖維素的含量對(duì)果蔬品質(zhì)和貯藏性變化有重要影響。黃秋葵成熟衰老時(shí),纖維化程度往往增加,從而使組織變得堅(jiān)硬粗糙,品質(zhì)劣變,進(jìn)而影響其食用品質(zhì)及質(zhì)量。因此纖維素的含量可以作為鑒定黃秋葵品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一[24]。
由圖4可以看出,不同處理的黃秋葵的纖維素含量在貯藏過(guò)程中的變化趨勢(shì)基本一致,均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高,但是不同的處理纖維素含量也存在明顯的差異,其中殼聚糖和1-MCP處理組纖維素的含量在整個(gè)貯藏過(guò)程中始終低于對(duì)照組,貯藏至第18天,殼聚糖處理和1-MCP處理的黃秋葵纖維素含量分別僅為對(duì)照組的75.00%和82.74%,說(shuō)明與對(duì)照組相比,2種保鮮劑處理均有利于延緩纖維化的進(jìn)程,保持較好的食用品質(zhì)和商品價(jià)值。其中,殼聚糖處理組的效果最好,能夠明顯減緩貯藏期間黃秋葵纖維素含量的增加(P<0.05)。
圖4 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)纖維素含量的影響Fig.4 Effect of two anti-staling agent on the content of cellulose in okra
呼吸強(qiáng)度是衡量呼吸作用強(qiáng)弱的一個(gè)重要指標(biāo),果實(shí)的呼吸強(qiáng)度越大,說(shuō)明果實(shí)內(nèi)部的生理變化越快,采后黃秋葵果實(shí)的呼吸強(qiáng)度的變化如圖5所示。在整個(gè)貯藏過(guò)程中,各組黃秋葵果實(shí)的呼吸強(qiáng)度均呈先上升后下降趨勢(shì),且呼吸速率出現(xiàn)了明顯的高峰,但不同處理間的變化幅度存在著明顯差異。貯藏第6天時(shí),對(duì)照組果實(shí)出現(xiàn)了明顯的呼吸高峰,呼吸強(qiáng)度為68.02 mg/(kg·h),之后逐漸下降,而不同處理組呼吸高峰的出現(xiàn)時(shí)間也不同,1-MCP處理組的呼吸強(qiáng)度在第12天達(dá)到最高峰,為55.66 mg/(kg·h),而殼聚糖處理組則在第15天迎來(lái)呼吸高峰,其呼吸強(qiáng)度為53.79 mg/(kg·h)。從圖5中可以明顯看出,與對(duì)照組相比,2種保鮮處理均在不同程度上抑制了黃秋葵果實(shí)的呼吸作用,推遲了呼吸高峰的出現(xiàn),降低了呼吸強(qiáng)度,且各處理間差異顯著(P<0.05)。其中以殼聚糖處理組的抑制效果最佳,1-MCP處理組次之。
圖5 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of two anti-staling agent on the respiratory intensity of okra
丙二醛(MDA)是膜脂過(guò)氧化作用的重要產(chǎn)物,MDA含量過(guò)高不僅會(huì)破壞細(xì)胞功能,還會(huì)對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生一定的毒害作用,因此常把MDA作為評(píng)價(jià)膜脂過(guò)氧化程度的指標(biāo),其含量越高,則膜脂過(guò)氧化程度越高,所以在貯藏過(guò)程中,應(yīng)設(shè)法抑制MDA含量的增高[25]。由圖6可以看出,隨著貯藏期的延長(zhǎng),對(duì)照組和處理組黃秋葵果實(shí)中MDA含量均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),但上升的速率有所不同,且對(duì)照組果實(shí)中MDA的含量始終高于處理組。在整個(gè)貯藏過(guò)程中,殼聚糖處理組果實(shí)MDA含量始終低于其他處理組及對(duì)照組,差異顯著(P<0.05),貯藏至18 d時(shí),殼聚糖處理組MDA含量為1.03 nmol/g,顯著低于對(duì)照組的1.46 nmol/g。結(jié)果表明,與對(duì)照組相比,各處理組均能明顯抑制黃秋葵果實(shí)MDA含量的增高,其中以殼聚糖處理組效果最好,1-MCP處理組次之。
圖6 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)MDA含量的影響Fig.6 Effect of two anti-staling agent on the content of MDA in okra
細(xì)胞膜滲透率的大小通常用相對(duì)電導(dǎo)率來(lái)表示,相對(duì)電導(dǎo)率越大表明細(xì)胞膜滲透率越大,說(shuō)明果蔬在逆境或衰老氧化的過(guò)程中細(xì)胞膜遭到破壞的程度越高,這會(huì)促進(jìn)基質(zhì)與衰老相關(guān)酶結(jié)合,使酶活化,進(jìn)而加速果蔬衰老,導(dǎo)致褐變的發(fā)生[26]。由圖7所示,黃秋葵果實(shí)采后處理組和對(duì)照組的相對(duì)電導(dǎo)率的變化趨勢(shì)大致相同,均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而呈逐漸上升的趨勢(shì)。且對(duì)照組果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率始終處于較高水平。與其相比,2種保鮮處理均能顯著延緩黃秋葵果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率的上升(P<0.05),表明2種處理均對(duì)黃秋葵果實(shí)相對(duì)電導(dǎo)率的升高起到了一定的抑制作用。其中殼聚糖涂膜處理組效果最好,1-MCP處理組次之,貯藏18d時(shí)的相對(duì)電導(dǎo)率分別為18.97%和21.16%,遠(yuǎn)低于對(duì)照組的23.13%。
圖7 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)細(xì)胞膜透率的影響Fig.7 Effect of two anti-staling agent on the cell membrane permeability of okra
在植物體內(nèi),SOD是阻礙超氧陰離子轉(zhuǎn)化成H2O2的第一道防線,能夠催化生物體內(nèi)氧活化的第一個(gè)中間產(chǎn)物O2-發(fā)生歧化反應(yīng)生成H2O2,從而起到清除活性氧,維護(hù)氧代謝平衡的重要作用,防止對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)造成傷害。如圖8所示,在貯藏過(guò)程中對(duì)照和處理組的SOD活性在貯藏前期均有所升高,貯藏第3天時(shí),對(duì)照組SOD活性達(dá)到峰值,為27.13 U/(g·min)鮮重,此后1-MCP處理組和殼聚糖處理組的SOD活性繼續(xù)上升,至第6 d時(shí),1-MCP處理組SOD的活性達(dá)到最高值,為31.24 U/(g·min)鮮重,而殼聚糖處理組則在第9天迎來(lái)SOD活性的峰值,為33.42 U/(g·min)鮮重。3組SOD的活性均在達(dá)到峰值后呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì),與對(duì)照組相比,兩處理組下降趨勢(shì)均較緩,在整個(gè)貯藏過(guò)程中,兩處理組果實(shí)SOD活性均顯著(P<0.05)高于對(duì)照組,尤其是殼聚糖處理組,其SOD活性在整個(gè)貯藏過(guò)程中均保持在較高水平,在貯藏至6 d以后,顯著高于1-MCP組和對(duì)照組(P<0.05)。這說(shuō)明,2種保鮮處理均能誘導(dǎo)黃秋葵果實(shí)體內(nèi)SOD活性發(fā)生應(yīng)激性的升高,并維持SOD活性在相對(duì)較高的水平,且殼聚糖處理效果最佳。
圖8 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)SOD含量的影響Fig.8 Effect of two anti-staling agent on SOD activity of okra
POD是植物體內(nèi)抵御活性氧傷害的重要酶類,其活性與果蔬的成熟與衰老密切相關(guān),對(duì)減少活性氧積累、抵御膜脂過(guò)氧化作用和保持膜結(jié)構(gòu)完整性有重要作用[27]。如圖9所示,在貯藏過(guò)程中,各組黃秋葵果實(shí)的POD活性均呈先上升后下降趨勢(shì)。對(duì)照組果實(shí)POD活性在第6天達(dá)到最大值,為6.96 U/(g·min)鮮重,此后迅速下降,貯藏至9 d時(shí),殼聚糖唐處理組活性最高,為7.56 U/(g·min)鮮重,其次為1-MCP處理組,活性為6.72 U/(g·min)鮮重,均明顯高于對(duì)照組的5.64 U/(g·min)鮮重(P<0.05)。并且,在之后的貯藏過(guò)程中,各處理組POD的活性均顯著(P<0.05)高與對(duì)照組。且以殼聚糖處理組效果最好,這說(shuō)明,與1-MCP處理相比,殼聚糖處理能更有效地維持POD活性,延緩果實(shí)衰老,抑制其膜脂過(guò)氧化作用,有益于延長(zhǎng)黃秋葵果實(shí)的保鮮期。
圖9 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)POD含量的影響Fig.9 Effect of two anti-staling agent on POD activity of okra
CAT是果蔬內(nèi)另外一種重要的消除過(guò)氧化物的酶類物質(zhì),其活性一般隨著生物體的衰老而逐漸下降[28],同時(shí)CAT又是典型的誘導(dǎo)酶,采用適當(dāng)條件刺激能誘導(dǎo)其合成,提高其活性,這種逆境條件下刺激體內(nèi)抗氧化酶類活性提高,進(jìn)而清除代謝所產(chǎn)生的活性氧的現(xiàn)象,是生物體的一種保護(hù)性反應(yīng)[29]。從圖10可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),各組黃秋葵果實(shí)CAT活性均呈先緩慢下降后上升再迅速下降的趨勢(shì),貯藏至6 d時(shí),對(duì)照組果實(shí)CAT活性達(dá)到最大值,為202[0.01U/(g·min)鮮重]。而殼聚糖處理組和1-MCP處理組果實(shí)CAT活性則在第9天達(dá)到最大值,分別為 330[0.01U/(g·min)鮮重]、238[0.01U/(g·min)鮮重]。分別是對(duì)照組127[0.01U/(g·min)鮮重]的2.60倍和1.87倍。差異極顯著(P<0.01)。并且在貯藏的6~18 d,2種處理果實(shí)CAT活性均明顯高于對(duì)照組,差異顯著(P<0.05),這說(shuō)明,所采取的2種保鮮處理均可以在一定程度上提高黃秋葵果實(shí)對(duì)逆境的抵抗能力,延緩其衰老的進(jìn)程,從而延長(zhǎng)其貯藏期。其中以殼聚糖處理組效果最佳。
圖10 兩種保鮮處理對(duì)黃秋葵果實(shí)CAT含量的影響Fig.10 Effect of two anti-staling agent on CAT activity of okra
本試驗(yàn)采用殼聚糖和1-MCP對(duì)黃秋葵進(jìn)行處理后,分別置于(9±1)℃(相對(duì)濕度為85% ~90%)下貯藏,研究2種保鮮劑對(duì)黃秋葵果實(shí)的低溫保鮮效果。通過(guò)對(duì)黃秋葵果實(shí)貯藏期間相關(guān)品質(zhì)及生理指標(biāo)的變化進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,殼聚糖處理組和1-MCP處理組均能夠?qū)S秋葵的采后保鮮起到一定效果,延緩其采后成熟衰老的進(jìn)程,均能夠不同程度的降低黃秋葵果實(shí)低溫貯藏下的呼吸強(qiáng)度,推遲呼吸高峰的出現(xiàn),延緩葉綠素的分解及Vc含量的下降,并能夠抑制黃秋葵果實(shí)采后纖維素含量的升高,此外還能夠延緩膜脂過(guò)氧化進(jìn)程,從而減輕活性氧對(duì)細(xì)胞膜的損壞,并能延緩CAT、POD活性的下降,維持SOD活性等,這與邱苗和陳慧云等人在利用殼聚糖處理和1-MCP處理作用在竹筍和毛筍上的研究結(jié)果一致[30-31]。另外,與1-MCP處理組和對(duì)照組相比,殼聚糖涂膜處理組能更好的抑制黃秋葵果實(shí)的膜脂過(guò)氧化并延緩果實(shí)的衰老進(jìn)程,較好地維持了黃秋葵果實(shí)貯藏過(guò)程中的品質(zhì),從而保持果實(shí)原有風(fēng)味等。其相關(guān)機(jī)理可能與殼聚糖涂膜處理可在黃秋葵果實(shí)表面形成微觀網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的薄膜,營(yíng)造一種低O2和高CO2的氣體環(huán)境,達(dá)到抑制呼吸作用,減少果實(shí)內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和呼吸基質(zhì)消耗的目的,進(jìn)而延緩果實(shí)衰老。此外,SOD、CAT和POD酶活性的不同變化可能暗示了貯藏過(guò)程中黃秋葵果實(shí)內(nèi)部不同自由基存在和轉(zhuǎn)化的狀態(tài),這還有待于進(jìn)一步的研究。
通過(guò)對(duì)經(jīng)殼聚糖和1-MCP處理的黃秋葵果實(shí)在(9±1)℃貯藏期間相關(guān)指標(biāo)的研究表明;殼聚糖涂膜處理較其他處理更為顯著地抑制黃秋葵果實(shí)采后纖維素含量的升高,降低黃秋葵果實(shí)失重率,維持Vc和葉綠素的含量,減弱呼吸強(qiáng)度并推遲其峰值的出現(xiàn),抑制黃秋葵果實(shí)MDA含量的增加及相對(duì)電導(dǎo)率的升高,同時(shí)果實(shí)的SOD、CAT和POD活性均顯著高于其他處理組。這說(shuō)明在低溫貯藏中,與1-MCP相比,殼聚糖處理保鮮效果更佳,可有效延長(zhǎng)黃秋葵果實(shí)貨架期,提升其食用品質(zhì)和商品價(jià)值等。
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