湯梅,羅潔瑩,張浣悠,陳紫筱,高楊文,柳建良,王琴,*
(1.蘇州紐邁儀器分析股份有限公司,上海200000;2.仲愷農業(yè)工程學院,廣東廣州510000)
鷹嘴蜜桃屬于水蜜桃類,因具備食用品質的集合優(yōu)勢,在鮮食桃中占有重要地位。目前,鷹嘴蜜桃是廣東省桃類水果中最好的品種,果大形美,質脆味甜,汁多爽口,被稱為“桃之極品”,是廣東省消費者最喜愛的水果之一[1]。鷹嘴蜜桃在廣東的河源連平、韶關翁源、從化、清遠、梅州、云浮等地都有大面積種植,是廣東省的特色水果,其中以連平的種植面積、產量最具規(guī)模,品質最佳。近幾年無論是從產業(yè)規(guī)模、市場需求,還是產品價格和品牌認知度方面,鷹嘴蜜桃產業(yè)都呈現(xiàn)良好的發(fā)展趨勢[2]。
目前鷹嘴蜜桃采摘期的判定,主要根據(jù)果農的經驗,這種方法很難保證鷹嘴蜜桃品質穩(wěn)定性。質量的參差不齊不僅會影響鷹嘴蜜桃的口感,也會使消費者對產品失去信任,不利于鷹嘴蜜桃產業(yè)的發(fā)展。本研究測量了不同時期采摘鷹嘴蜜桃果實與成熟度相關指標,并研究了不同成熟度果實在常溫條件下的貯藏生理及品質相關變化,以期確定鷹嘴蜜桃最佳的采摘期,果實成熟度的判斷標準,為鷹嘴蜜桃的生產提供理論支持和指導。
鷹嘴蜜桃:廣東連平鷹嘴蜜桃基地。
咔唑(97%)、3,5二硝基水楊酸(98%)均為化學純(CP):薩恩化學技術(上海)有限公司;半乳糖醛酸(97%)、無水亞硫酸鈉(98%)均為化學純(CP):上海麥克林生物化學有限公司;酒石酸鉀鈉(≥99.5%)、氯化鋇(≥99.5%)均為分析純(AR):天津百世化工有限公司;草酸(≥99.5%)分析純(AR):天津市福晨化學試劑廠。
TGL16E冷凍離心機:廣州芯康醫(yī)療科技有限公司;UV-1800PC紫外可見分光光度計:上海美譜達儀器有限公司;GY-4數(shù)顯水果硬度計:浙江托普儀器有限公司;PHS-3C PH計:上海儀電科學儀器股份有限公司;MesoMR23-040H-1核磁共振成像分析儀:上海紐邁電子科技有限公司。
1.2.1 材料處理
分別采摘掛果時間為 60、65、70、75 d(分別代表A、B、C和D)鷹嘴蜜桃,用泡沫網袋包裝好后立即運回已消毒的通風預貯藏室進行篩選,去除有機械損傷、病蟲侵害、污染和腐爛的果實,將色澤、大小、成熟度均一的鷹嘴蜜桃挑選出來備用。所有指標重復3次測量,結果取平均值。
1.2.2 鷹嘴蜜桃理化指標測定方法
1.2.2.1 信號強度測定
利用多脈沖回波序列(carr-purcell-meiboom-gill,CPMG)測量樣品的自旋—自旋弛豫時間(T2),將樣品置于永久磁場射頻線圈的中心,進行CPMG脈沖序列的掃描試驗。參數(shù)設定:測量溫度T=(32±0.01)℃,主頻 SF1=21 MHz,偏移頻率 O1=27 576.57 Hz,90°脈沖時間 P1=9 μs,180°脈沖時間 P2=19 μs,采樣點數(shù) TD=450 056,重復時間 TW=4 500 ms,累加次數(shù) NS=2,回波時間TE=1.0 ms,回波個數(shù)NECH=4 500。
1.2.2.2 硬度測定
采用手持硬度計測定:果實去皮后取1 cm×1 cm×1 cm大小方塊果肉,將硬度計探針刺入果肉0.5 cm,讀取顯示屏上最大硬度值,kg/cm2。
1.2.2.3 糖度測定
采用阿貝折射儀測定,取50 g切碎果肉放入組織搗碎機中搗碎,取泥漿于抽濾漏斗中抽濾得濾液備用。用蒸餾水校準折射儀至讀數(shù)為零,用柔軟的絨布擦凈棱鏡表面,滴2 d~3 d待測樣液,使樣品均勻分布于整個棱鏡表面,對準光源,轉動消色調節(jié)旋鈕,使視野分成明暗的兩部分,記錄讀數(shù)。
1.2.2.4 可滴定酸測定
參考Sandie等[3]的方法,稱50 g切碎的果肉于組織搗碎機中,加50 mL去離子水攪拌2min,取泥漿于抽濾漏斗中,并加50 mL的蒸餾水清洗組織搗碎機2次,合并洗滌液于漏斗,攪拌均勻后抽濾。濾液用0.1 mol/L的NaOH滴定中和至PH8.1,記錄NaOH用量。用PH計監(jiān)測溶液PH值的變化,結果以蘋果酸的含量來表示。
1.2.2.5 呼吸強度測定
采用靜置法[4]。
1.2.2.6 蔗糖酶活力測定
參考封冰等[5]方法,取0.5 g樣品、0.5 mL的冰水于預冷的研缽中迅速研磨,再加0.5 mL的冰水清洗研缽2次,合并洗滌液于2.0 mL的離心管進行冷凍離心,上清液即為組織液。取1.0 mL 1 mol/L蔗糖溶液,2.0 mL NaAc-HAc緩沖液(pH 5.2),6.5 mL蒸餾水,混勻后于30℃水浴中預熱5 min,加均勻樣品組織液0.5 mL,迅速混勻并計時5 min,迅速取1 mL反應液加入2 mL 3,5-二硝基水楊酸(3,5-Dinitrosalicylic acid,DNS)顯色液中,終止酶反應,混勻后于沸水中加熱5 min,冷卻后加水定容至25 mL。取蔗糖溶液、NaAc-HAc緩沖液及蒸餾水同前,平衡預熱5 min,取1 mL混合液加入2 mL DNS顯色液中,再加0.5 mL均勻樣品組織液,立即煮沸5 min作為空白為參比,測定反應液在540 nm波長處的吸光值,對照葡萄糖標準曲線計算葡萄糖生成量,并計算蔗糖酶活力值。葡萄糖標準曲線如圖1。
圖1 葡萄糖標準曲線Fig.1 The standard curve of glucose
1.2.2.7 果膠甲酯酶
參考Ariel等[6]的方法,并稍作修改。取0.5 g果肉于預冷的研缽中,再加0.5 mL1%NaCl充分研磨后,轉移到離心管中,用0.5 mLNaCl潤洗2次,合并清洗液于2 mL的離心管中,在4℃,10 000 r/min離心30 min,收集上清液,于4℃保存?zhèn)溆?。在試管中依次加? mL 0.25%(g/mL)的果膠、1 mL 0.01%溴麝香酚蘭指示劑(pH值為7.5),2.0 mL蒸餾水,1.0 mL酶液,立即將試管放入37℃的水浴鍋中30 min,以蒸餾水為對照。取出試管后冷卻,迅速測定其在620 nm波長1 min的變化。每分鐘變化為一個活力單位U/(g·min)。
1.2.2.8 可溶性果膠
參考趙瑞平等[7]的方法,稱取樣品5 g,研磨呈勻漿,加入50 mL 95%的乙醇,在沸水浴上加熱30 min,重復3次。過濾,濾渣放入三角瓶中,加40 mL水,在60℃水浴上加熱30 min。過濾并洗滌濾紙和濾渣,濾液移入100 mL容量瓶并定容,此為可溶性果膠。吸取可溶性果膠1 mL,然后沿試管壁緩慢加入濃硫酸6 mL,混勻后沸水浴上加熱20 min,冷卻至室溫,加入0.2 mL 0.15%咔唑溶液,搖勻后于暗處放置2 h,于530 nm波長處測定吸光度值,并根據(jù)標準曲線計算相應可溶性果膠含量,標準曲線如圖2。
圖2 半乳糖醛酸標準曲線Fig.2 The standard curve of galacturonic acid
試驗所有數(shù)據(jù)均采用EXCEL以及SPSS V13.0版軟件進行數(shù)據(jù)分析與處理,同時ANOVA進行鄧肯氏多重差異性分析,顯著(p<0.05),極顯著(p<0.01)。
2.1.1 感官評價
不同采摘期的鷹嘴蜜桃感官評價如表1。
表1 不同采摘期鷹嘴蜜桃感官評價Table 1 The sensory evaluation of nectarine in different picking period
2.1.2 不同采摘期硬度
果實在成熟過程中,果肉中纖維素、半纖維素及果膠物質含量及結構都會相應的發(fā)生變化,其重要的表觀現(xiàn)象就是硬度減小[8],不同采摘期果實硬度見圖3。
從圖3可知,隨著果實成熟度的升高,樣品的硬度逐漸降低,且當掛果時間超過65 d后,果實的硬度下降速度快速增加。掛果時間由60 d延長到75 d時,果實的硬度下降了24.57%,且掛果時間與硬度之間有較好的負線性相關性,擬合度R2=0.948 2。經方差分析不同掛果時間之間的果實硬度差異極顯著(p<0.01)。由此推斷,硬度可作為判斷果實成熟度的重要標志之一。
圖3 不同采摘期果實硬度Fig.3 The fruit hardness of nectarine in different picking period
2.1.3 不同采摘期水分變化
通過低場核磁共振技術測得的樣品水分分布狀態(tài)見圖4。
圖4 不同采摘期鷹嘴蜜桃水分狀態(tài)分布Fig.4 The distribution of water state of nectarine in different picking period
由圖4可知,不同成熟度的鷹嘴蜜桃中的水分根據(jù)結合力程度的強弱(圖中由弛豫時間反映),都可分為 3種狀態(tài),結合水(0 ms~25 ms),不易流動水(25 ms~200 ms),自由流動水(200 ms~3 000 ms)。隨著成熟度的增加,結合水基本無變化,不易流動水的含量變化不明顯但波峰稍微向右偏移,變化最為顯著的是自由水,雖然在總量上變化不明顯,但是自由水的結合程度明顯降低,信號波峰向又遷移。
不同采摘期鷹嘴蜜桃信號強度變化見圖5。
圖5 不同采摘期鷹嘴蜜桃信號強度變化Fig.5 The change of signal intensity of nectarine in different picking period
湯梅等[9]研究發(fā)現(xiàn),油桃片中不同狀態(tài)的水分在干燥過程發(fā)生明顯的遷移。樣品信號強度如圖5所示,新鮮的鷹嘴蜜桃隨著掛果時間的延長,果實的信號強度呈現(xiàn)下降趨勢,其可能原因是隨著成熟度的增加,有機物含量增加,液泡水含量增加。
鷹嘴蜜桃硬度與信號強度的關系見圖6。
圖6反映,鷹嘴蜜桃信號強度與硬度之間有良好的線性關系,但由于數(shù)據(jù)量有限只能作為參考。
2.1.4 不同采摘期的糖酸比
果實在成熟過程中,由于酶促與非酶促作用,大分子逐漸降解成可溶性小分子,而釋放出甜味、酸味和其它芳香味物質,而使水果呈現(xiàn)出不同的風味見圖7。
圖7 不同采摘期的糖酸比變化Fig.7 The changes of sugar-acid ratio in different picking periods
由圖7可知,隨掛果時間的增加,鷹嘴蜜桃中的糖酸比也逐漸升高,二者具有較好的相關性。淀粉、纖維素、半纖維素、果膠等不可溶性多糖物質隨著果實的成熟不斷被降解為葡萄糖、果糖等小分子糖類,可溶性糖含量增加,待果實完全成熟,為維持機體正常代謝,可溶糖等可溶性小分子不斷被分解。有機酸主要貯存在液泡中,果實成熟時液泡膜發(fā)生滲漏,有機酸外流至細胞質中被降解,含量下降[10]。糖酸比的增加速率在經過劇烈的上升后有所下降。試驗結果說明,隨著鷹嘴蜜桃成熟度的增加,果實的糖酸比會隨之增加,因此最佳的采摘期在掛果后65 d~70 d,此時果實口感最佳。由此說明,可根據(jù)糖酸比來判斷果實最佳采摘期,其中糖酸比在40~70時,質量最佳。
2.2.1 呼吸速率的變化
不同采摘期鷹嘴蜜桃呼吸強度的變化見圖8。
圖8 不同采摘期鷹嘴蜜桃呼吸速率的變化Fig.8 The changes of respiration rate of nectarine peach at different picking stages
由圖8可知,采摘期越早,采后果實的呼吸強度越低。貯藏時間為11 d時,A和B于貯藏的第9天出現(xiàn)1次呼吸高峰,峰值分別為0.078、0.091 mg/(kg·h);C和D則出現(xiàn)2次呼吸高峰,第3天的呼吸峰值分別為0.054 mg/(kg·h)和0.095 mg/(kg·h),第7天呼吸峰值分別為0.095 mg/(kg·h)和0.089 mg/(kg·h)。由此可見,成熟度低(掛果時間小于65 d)的鷹嘴蜜桃果實,采摘后呼吸強度呼吸小,呼吸高峰出現(xiàn)的時間晚,可能只出現(xiàn)1次呼吸高峰;而成熟度高(掛果時間大于65 d)的,呼吸強度大,呼吸高峰出現(xiàn)的時間晚,且有2次高峰,果實衰老得快,貨架期更短。
2.2.2 蔗糖酶活力變化
蔗糖酶可將水果中蔗糖水解為葡萄糖和果糖,從而對豐富鷹嘴蜜桃的果實風味起到重要的作用,不同采摘期鷹嘴蜜桃蔗糖酶活力的變化見圖9。
圖9 不同采摘期鷹嘴蜜桃蔗糖酶活力的變化Fig.9 The changes of sucrase activity of nectarine peach at different picking stages
由圖9可知,鮮采摘的鷹嘴蜜桃蔗糖酶活性不同,其中A和B差異不明顯,而A、C和D之間的差異極顯著(p<0.01)。在整個貯藏過程中,C、D隨貯藏時間的延長,蔗糖酶活性逐漸降低,而A和B在開始貯藏時,果肉中的蔗糖酶活性經過劇烈增加后,B緩慢的下降,A則是繼續(xù)緩慢上升再下降。鷹嘴蜜桃在成熟的過程中,蔗糖酶活性不斷的增加,將果肉中的蔗糖降解為果糖,隨著果實成熟度的增加,酶活性逐漸降低。綜上所述,當蔗糖酶的活性開始下降時,就可以說明果實已經成熟,蔗糖酶活性由增加到下降的轉折點就是鷹嘴蜜桃最佳的采摘期。
2.2.3 果膠甲酯酶活力變化
不同采摘期鷹嘴蜜桃果膠甲酯酶活力的變化見圖10。
果實中的果膠物質從原果膠最終降解成為半乳糖醛酸需要多種酶的參與。果膠甲酯酶(pectinesterase,PE)能夠裂解細胞壁成分中的多聚半乳糖醛酸長鏈上的甲基酯,降低果膠的酯化度,從而提高多聚半乳糖醛酸酶對果膠物質的親和力,以降解多聚半乳糖醛酸[11]。由圖10可知,鮮采摘的鷹嘴蜜桃的成熟度越高PE活性也越高,其中A、B、C和D的PE活性分別為2.26、2.72、3.15 U/(g·min)和5.93 U/(g·min),差異極顯著(p<0.01)。采摘后果實隨貯藏時間的增加,果肉中PE活性也隨之增加,貯藏11天后,A、B、C和D的PE活性分別為貯藏開始時的2.35、2.01、2.41和1.52倍。
圖10 不同采摘期鷹嘴蜜桃果膠甲酯酶活力的變化Fig.10 The changes of PE activity of nectarine peach at different picking stages
2.3.1 硬度變化
成熟的果蔬組織中,細胞間結合力減弱,不足以維持細胞膨壓,細胞壁破裂同時細胞膜結構破壞,內溶物滲出[12],組織宏觀表現(xiàn)為軟化多汁。圖11反映了不同采摘期鷹嘴蜜桃在貯藏過程硬度。
圖11 不同采摘期鷹嘴蜜桃硬度的變化Fig.11 The changes of hardness of nectarine peach at different picking stages
由圖11可知,不同采摘期鷹嘴蜜桃在貯藏過程硬度總體呈現(xiàn)下降的趨勢,且貯藏開始硬度下降速度較,隨后緩慢,其可能原因是果實從樹上采摘后,由于缺少水分的供給,協(xié)同30℃以上高溫等環(huán)境的脅迫作用,果實的硬度下降速率較快,通過機體對環(huán)境脅迫作用的不斷調節(jié),或表層弱結合力的自由水前期已經大量散失,留下的自由水結合程度較強,失水速度變慢,硬度下降也較緩慢。
2.3.2 可滴定酸含量變化
不同采摘期鷹嘴蜜桃可滴定酸含量的變化見圖12。
圖12 不同采摘期鷹嘴蜜桃可滴定酸含量的變化Fig.12 The changes in titratable acid content of nectarine peaches at different picking periods
由圖12可知,掛果時間越長,果肉中可滴定酸含量就越低,其主要原因在于隨著果實的成熟,果實個體變大,水分輸入的增加會導致有機酸被稀釋,加之系統(tǒng)中酶活性的變化,有機酸的分解代謝增加合成減少,從而使有機酸含量的下降[13]。掛果時間為60 d和65 d的新鮮鷹嘴蜜桃的酸度高達0.4%(以蘋果酸),隨著貯藏時間的延長,果實逐漸后熟,酸度有所下降,但同掛果時間為65 d和70 d的相比,可滴定酸含量仍偏高,且差異極顯著(p<0.01)。該試驗結果表明,過早采摘的鷹嘴蜜桃,靠后熟階段而達到成熟的果實,其品質同自然成熟的果實的品質相比,品質較差。
2.3.3 可溶性果膠含量變化
不同采摘期鷹嘴蜜桃可溶性果膠含量的變化見圖13。
圖13 不同采摘期鷹嘴蜜桃可溶性果膠含量的變化Fig.13 The changes of soluble pectin content of nectarine peach at different picking stages
果實在成熟和衰老過程中,果膠物質從原果膠向可溶性果膠的轉變,是果實軟化的重要原因。不同成熟度鷹嘴蜜桃可溶性果膠含量的變化如圖13所示,成熟度越高,果肉中的果膠含量也越高,且差異顯著(p<0.05)。不同成熟度的果實在果膠甲酯酶的作用下,隨著貯藏時間的延長可溶性果膠含量增加,A和B在貯藏前期變化較慢,貯藏后期變化加快,而C和D恰恰相反。貯藏結束時,A、B、C和D的果膠含量同貯藏開始相比分別上升了33.25%、32.12%、29.57%和27.12%。由此可見,亦可以根據(jù)可溶性果膠含量增加的速度來判斷果實的成熟度。
文章以鷹嘴蜜桃為研究對象,采用低場核磁共振等儀器測量的方法,研究不同采摘期鷹嘴蜜桃果實品質及貯藏品質的變化,得出以下結論:
1)掛果時間為65 d~70 d鷹嘴蜜桃果實大小適中,顏色青綠,口感清脆爽口,果肉甜度適中,果香味濃郁,為最佳采摘期。此時果實的相關理化指標為:硬度在4.8 kg/cm2~5.8 kg/cm2之間;糖酸比為 40~73;自由水的弛豫時間 100 ms~1 200 ms,信號強度峰值 20~28。
2)不同采摘期鷹嘴蜜桃采后貯藏過程中的生理變化基本相似,但也存在一些差異。其中掛果時間小于65 d的,貯藏期間(11 d)出現(xiàn)僅1次呼吸高峰,掛果時間大于70 d的,出現(xiàn)2次呼吸高峰;掛果時間小于65 d的鷹嘴蜜桃的蔗糖酶活力呈現(xiàn)先增加后減小趨勢,而掛果時間大于70 d的,呈減小趨勢。
3)不同采摘期鷹嘴蜜桃采后貯藏品質發(fā)生顯著變化,可溶性果膠含量的增加導致硬度逐漸的下降,酸度降低,總體上果實的品質在不斷的降低。
果實的成熟是一個高度協(xié)調的遺傳控制和生化變化的過程,是由多基因調控的復雜過程,乙烯廣泛的作用于植物的各個生理過程。其中番茄果實中多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)基因的轉錄和翻譯都受乙烯的調控[14]而PG是影響果實成熟軟化進程的重要因子。PG酶的作用依賴于PE,即PG酶作用的底物—多聚半乳糖醛酸,必須經PE酶的作用使多聚半乳糖醛酸酯水解去甲酯后,方能被PG利用[15]。Castillejo等[16]從草莓果實中分離到4個PE cDNA序列,它們在各種器官和成熟期草莓中特異性表達,其中FaPE1成熟過程表達量增加,到轉色期達到最大值,但是PE基因對后熟期果實軟化的作用很小。而隨著果實的成熟,基因逐漸表達和積累,果膠酸裂合酶活性逐漸增加,果膠溶解性增加,果實軟化[17-18]。除了果膠分解酶,細胞壁中的糖鍵分解酶和蛋白也對果實的軟化起著重要的作用。因此在鷹嘴蜜桃果實軟化機理研究方面,還有很多工作要做。