热激处理及贮藏温度对水蜜桃果实生理生化变化的影响
提 要 研究了热空气处理和贮藏温度对水蜜桃硬度、果皮色泽、色素含量、呼吸作用、乙烯释放、脂肪氧合酶(LOX)与过氧化物酶(POD)活性的影响。结果表明:40℃热空气处理24小时可保持果实的硬度、抑制果皮中叶绿素的降解,推迟了呼吸高峰的出现,保持了细胞膜的完整性,热处理抑制了乙烯的释放,降低了LOX和POD活性。关键词 水蜜桃;热空气处理;硬度;呼吸强度;色泽;LOX及POD活性
当前人们常采用一些化学药剂控制采后果实的病虫害和延长货架期,但化学处理对人们的健康具有潜在的危害。因此,对包括高、低温处理,辐照处理和气调贮藏等物理方法的研究是当前的热点[1]。热处理可控制病虫害、抑制生理病害、减缓冷害、降低水果软化速度和延长水果货架期[2]。采后热处理已应用于许多园艺产品中进行杀虫和控制病害[3],但采用热处理时首先要考虑不能降低产品质量和产生热伤害。虽然热处理效果现在还不如化学药剂有效,但从环境和安全性角度来看具有更大的潜力。近年来国内外的研究结果表明,采用适当的温度和时间的热处理可保持“金帅”苹果的硬度[4],减缓鳄梨[5]、柑桔[6]、黄瓜[7]、甜椒[8]、番茄[9]等的冷害,抑制草莓的软化和采后的腐烂[10]。无锡水蜜桃是我国的名产,其中以阳山水蜜桃品质最优。无锡水蜜桃属溶质型,也称软桃,成熟时柔软多汁,极不耐贮,采收时又是高温季节,一般常温下货架期不超过7天。低温贮藏,可延长桃果实贮藏期,但低温下易发生冷害,从而降低桃的食用价值。本研究旨在探讨热空气处理与贮藏温度对水蜜桃果实的一些生理生化指标变化的影响。
1 材料与方法
1·1 材料
2000年7月中旬与2001年7月中旬于无锡市阳山镇果园采收八成熟的“湖景”桃(Prunus persicaL·Batsch),采收后在2小时内运到实验室,并及时处理。
1·2 处理方法
选择大小一致、色泽相近,无机械损伤的桃,装入盘中,再放入温度为(40±1)℃,并稳定4小时以上的培养箱中,培养箱底部预先放一盆水,使培养箱内的相对湿度达到90%~95%以上,以减少热处理时桃的失水。桃放置在该温度下处理24小时。热处理结束后立即置于0℃的冷藏箱中尽快冷却,再分别于(4±0·5)℃(低温)和(27±2)℃(常温)两种温度下贮藏,同时设对照,对照果在常温下放24小时,其他处理同热处理桃。
1·3 测定方法
1·3·1 果实硬度 用物性测试仪(英国产,型号为TA-XT2i)测定,探头为P5。测定条件为:测试速度0·3 mm/s,穿透深度5 mm。
1·3·2 果实色泽 选择果皮最绿的部位,用色差计测定,重复6次。
1·3·3 出汁率 称取10个果肉块(直径6 mm,厚6 mm),装入垫有吸水棉的离心管中,1500×g离心10分钟,以果块离心后的失重率作为出汁率。
1·3·4 质膜相对透性 用打孔器沿桃果实横径最大部位打孔,随机取30片,置于50 mL的超纯水中4小时后,用DDS-11型电导仪测定渗出液的电导率,加热煮沸后按同法测定电导率,以相对电导率代表质膜相对透性[11]。
1·3·5 呼吸强度 用静置法测定[12]。
1·3·6 乙烯测定 参照周云等的测定方法[13]。色谱条件,火焰离子检测器(FID)温度为150℃。OV17毛细管柱柱温为60℃。载气为氮气,燃气为氢气,助燃气为氧气。
1·3·7 脂肪氧合酶测定 根据罗云波等的方法[14],加以改进。从3个果实中取2 g果肉组织置于研钵中加入10 mL经4℃预冷的50 mmol/L(pH7·0)磷酸缓冲液,冰浴匀浆,15 000×g(4℃)离心15分钟,上清液用于脂肪氧合酶(LOX)的测定。3 ml反应体系中含有(100 mmol/L)母液50μL,磷酸盐缓冲液(100 mmol/L,pH6·8)2·75 mL,酶液0·2 mL,于234nm处测定吸光度变化。加酶后15秒计时,记录1分钟内吸光度的变化,酶活以OD234/(min·gFW)表示。3次重复。
1·3·8 过氧化物酶测定 从3个果实中取20 g果肉加入50 mmol/L(pH7·0)磷酸盐(含有1·0 mol/LNaCl)缓冲液20 mL,匀浆,离心,取上清液测定酶活。在3 mL反应体系中含有100 mmol/L磷酸盐缓冲液(pH7·0)2·6mL、1%邻苯二胺-乙醇溶液0·1 mL、0·3%过氧化氢0·1 ml,酶液0·2 mL。在430 nm波长下,记录吸光度的变化。重复3次。
2 结果与讨论
2·1 果实硬度和出汁率的变化
常温贮藏时,水蜜桃对照果硬度从采收时的1
246·23 g很快下降到第7天的158·00
g。低温贮藏时,处理果和对照果在开始贮藏时均出现硬度略有上升的现象,对照果硬度从第7天开始下降,热处理果的硬度从第15天开始下降(见图1)。热处理对水蜜桃硬度的保持无论是低温贮藏还是常温贮藏均有显著效果(P<0·05),这与在苹果[15]、草莓[10]、番茄[16]等上的研究结果相似。同时,可以看出贮藏温度对水蜜桃软化速度影响很大,常温贮藏条件下从第1天起硬度即迅速下降,到第5天时已非常柔软,不宜再贮藏。
桃果肉的出汁率也可反应果实的软化程度,出汁率高意味着果实软化度高。在桃果实正常成熟时,果实出汁率高,说明果实软化程度高。如图2所示,热处理的桃果实在常温及低温低于对照果;常温贮藏下桃的出汁率增加较快,未经热处理的桃常温贮藏到第7天出汁率即从开始的5%上升到31·8%,贮藏于低温的水蜜桃到20天时出汁率才27·54%,这进一步说明低温贮藏可以降低桃果实软化速度和保持硬度,延长货架寿命。
2·2 果皮色泽及叶绿素含量
果实表皮色泽及叶绿素含量是果实成熟和衰老的标志,对水蜜桃贮藏而言,期望能保持表皮的绿色和延缓其叶绿素的分解。从图3可知,随着贮藏时间的延长,桃果皮表面的色泽逐步变化,a值不断上升,表示逐步失绿;不论常温或低温贮藏,热处理果皮的色泽都较对照绿,只是热处理的桃在常温贮藏条件下对果皮色泽的影响不如低温贮藏时明显;贮藏温度对桃果色泽的变化影响很大,对照果在常温贮藏第7天时其a值就升到13·97,低温贮藏时色泽变化明显慢于常温贮藏,第25天a值仅11·29,这可通过测定果皮中叶绿素含量得到证实。桃果皮中叶绿素的含量随着贮藏时间的延长而逐步下降(见图4),热处理的桃果实的叶绿素含量降低的速度较对照果缓慢,在常温贮藏时热处理的果实的叶绿素含量同对照的差值要小于低温贮藏下热处理果同对照果的差值,低温贮藏明显有利于叶绿素的保持。对照果常温贮藏到第7天果实叶绿素含量下降了92·58%,低温贮藏到第25天时才下降87·93%。
2·3 细胞质膜相对透性
图5显示,桃贮藏期间质膜相对透性逐步增加,热处理可延缓其增加速度。热处理的桃常温贮藏7天,其质膜相对透性由22·01%增加到50·81%,对照果达到55·02%;在低温贮藏时,在前10天时间质膜相对透性增加缓慢,自第15天开始增加速度加快,贮藏后期(即第25天时)热处理桃的质膜相对透性为50·16%,对照果达到68·61%。相同贮藏条件下,热处理的水蜜桃贮藏条件下的出汁率均质膜相对透性增加速度较对照果缓慢。说明热处理有助于保持细胞膜的完整性。另外,贮藏温度对质膜相对透性影响很大,常温贮藏第7天的质膜相对透性比低温贮藏25天的高。
2·4 呼吸作用和乙烯释放
从图6可知,热处理的桃果实在常温贮藏下,从第1天起呼吸强度就开始上升,贮藏至第4天达到峰值,为64·72(CO2mL/kg·h)。对照果的呼吸强度贮藏至第3天即达到高峰,峰值为66·99
(CO2mL/kg·h)。常温贮藏下热处理的桃果实呼吸高峰比对照果的呼吸高峰推迟了1天,且峰值也比对照果略低。低温贮藏时,热处理的桃果实的呼吸强度从开始时6·68
(CO2mL/kg·h)逐步增加,到第20天时达到呼吸高峰,峰值为17·24
(CO2mL/kg·h),而对照果在第15天时即达到峰值[18·30(CO2mL/kg·h)],热处理的桃果实的呼吸高峰比对照推迟了5天。贮藏温度对呼吸高峰出现的时间及峰值大小有非常大的影响,以对照果而言,常温贮藏至第3天就出现呼吸高峰,峰值为66·99(CO2mL/kg·h),低温下贮藏到第15天才出现高峰,峰值为18·30
(CO2mL/kg·h),只有常温贮藏峰值的1/3。热处理后的水蜜桃置于低温或常温下贮藏,其呼吸类型不变,但同对照果相比呼吸高峰推迟,峰值下降,这同Lurie研究的苹果经38℃热处理后贮藏于20℃下呼吸强度一直低于对照[15]及欧利叶等发现用45℃热空气处理可抑制香蕉的呼吸作用[17]结论一致。常温贮藏下,桃果实约在第5天出现乙烯高峰,然后迅速下降,热处理和对照果乙烯峰值出现的时间相同,只是热处理的峰值仅为对照的90·50%;低温贮藏的对照果到第10天才出现乙烯峰值,热处理的果实到第15天才出现高峰。说明,热处理在低温条件下可推迟乙烯高峰的出现,在常温条件下降低了乙烯峰值(见图7)。乙烯是一种促进成熟衰老的激素,抑制采后果实中内源乙烯生成可延缓果实的后熟软化过程。据研究,在果实后熟软化过程中,乙烯主要是影响后熟软化速度,而非软化的启动因子。桃为呼吸跃变型果实,具有明显的呼吸高峰和乙烯高峰,乙烯高峰出现在软化后期。这同吴敏等在桃上的研究结果相似,只是乙烯高峰出现的时间有所提前,这可能同气候条件、栽培措施、处理方法及贮藏条件不同有关。
2·5 脂肪氧合酶和过氧化物酶活性的变化
LOX(E·C·1·13·11·12, lipoxygenase, LOX)是一种含非血红素铁的蛋白质,专一催化含有顺,顺-1,4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧反应,生成具有共轭双键的脂质氢过氧化物[14]。LOX活性的变化与果实成熟衰老密切相关。桃果实后熟过程中,硬度与LOX呈显著的负相关,低温贮藏可显著抑制LOX的活性,同时推迟乙烯高峰的出现及乙烯生成量。据罗云波、陈昆松等[14、18]研究,LOX主要参与膜脂过氧化作用,导致细胞膜透性的增加,促进胞内钙的积累,激活磷酸脂酶活性,加速细胞膜的降解,膜脂质过氧化产物和膜脂过氧化过程产生的游离自由基毒害细胞膜系统、蛋白质和DNA,导致细胞膜的降解和细胞功能的丧失;LOX参与膜脂过氧化作用产物可进一步生成茉莉酸和脱落酸等衰老调节因子,并参与乙烯的生物合成,促进组织衰老。LOX可以启动膜脂过氧化作用,但一旦膜脂质过氧化反应启动后,LOX便可自我活化。本实验结果表明,桃果实中LOX的活性随着果实后熟进程持续上升,
其活性与果实硬度变化呈极显著的负相关。这同番茄、猕猴桃上的结果相一致。热处理可抑制LOX的活性、乙烯的生成及推迟呼吸高峰的出现,低温贮藏对LOX的活性、乙烯的生成更具有明显的抑制作用,从而延缓了果实的衰老。如图8所示,桃果中脂肪氧合酶在桃采后即保持一定的活性,然后活性逐步上升,在常温下,LOX的峰值出现在第3天,热处理果实LOX的峰值比对照降低了13·52%;低温下可延缓LOX高峰出现,对照果峰值出现在第10天,热处理的果实出现在第15天,且热处理的果实峰值只有对照果的83·51%。在常温和低温条件下贮藏,热处理的均可降低LOX活性。
从图9可知,桃果实中过氧化物酶活性无论常温和低温下均出现一定的高峰,只是高峰出现的时间较LOX的要迟;常温下出现在第5天,低温下对照果POD高峰出现在第15天,热处理果高峰出现在第20天。伴随着POD高峰的出现,桃果实耐贮性开始急剧下降,组织崩溃,腐烂率上升。POD有可能参与了乙烯的产生,POD活性的变化常用来作为果实后熟和衰老的一种指标,一般认为果实衰老时POD活性上升,进行与衰老有关的氧化反应,抑制该酶的活性可抑制果实的衰老过程[12]。热处理和低温可以抑制POD的活性,从而延缓了果实的衰老。本研究结果表明,采后湖景桃果实中的POD变化有明显的峰值,峰值出现在乙烯跃变和LOX峰值之后,这与吕均良在猕猴桃上的研究结果相似[12]。
