外源褪黑素對“紅地球”葡萄采后貯藏品質的影響

王天菊,沈慶慶,況世雪

(楚雄師范學院資源環境與化學學院,云南楚雄,675000)

葡萄VitisviniferaL.是世界四大水果之一,也是世界上種植面積最廣的水果。葡萄果實味美可口,且富含糖酸、多種礦物質和維生素以及花色苷、單寧和白藜蘆醇等酚類物質[1-2],營養保健價值極高,深受廣大消費者的喜愛和青睞。但葡萄果實采后的生理代謝非常旺盛,腐爛和霉變速度快,容易感染各種病害,營養流失嚴重,降低了葡萄的品質和經濟價值。目前,葡萄采后主要采用冷藏和氣調貯藏,或者再結合相應的化學和生物方法,盡可能延長葡萄的貯藏保鮮時間[3-4]。

褪黑素作為一種新型的多功能信號分子和天然植物激素,近年來在果蔬采后貯藏保鮮中得到廣泛研究和關注[5]。適宜濃度的外源褪黑素處理可以有效延緩蜂糖李果實衰老,保持果實品質,保鮮效果最好的褪黑素處理為250 μmol/L[6]。 150 μmol/L褪黑素可以維持“夏黑”葡萄的外觀,且維持果實內豐富的營養[7-8]。在抑制甜櫻桃果實褐變、櫻桃番茄保鮮、保持果實營養品質等方面,褪黑素也發揮著重要作用[9-10]。

目前,褪黑素大多數研究都是在蔬菜或植物葉片上的應用,在葡萄采后貯藏保鮮方面的研究相對較少。為此,研究了不同濃度褪黑素浸泡“紅地球”葡萄果實后在常溫下貯藏的保鮮效果,為葡萄保鮮技術提供一定的數據支撐和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

試驗材料為鮮食葡萄品種“紅地球”,2022年4月購買自元謀“果然好”農業有限公司的同一個葡萄種植基地同一批次的葡萄果實,全園管理水平一致。葡萄選擇穗形整齊、大小一致,色澤透亮、無病蟲害和任何損傷的成熟果實,以相同粒數(30粒)的3串為1份樣品,用相同量不同濃度的外源褪黑素0 μmol/L(對照,CK)、50 μmol/L(T1)、100 μmol/L(T2)、200 μmol/L(T3)、400 μmol/L(T4)浸泡0.5 h,每個處理重復3次,共15個處理。自然晾干后置于室溫環境貯藏(溫度:12～28 ℃,平均濕度53%)。并于0、8、10、12、14、16 d隨機選取每份樣品15個果實(每串5個)用于測定生理和品質指標,每個指標重復測定3次。

1.2 測定方法

硬度用手持硬度計(GY-2型指針式水果硬度計,廣州銘睿電子科技有限公司產)測量;可溶性固形物含量用手持式折光儀(N-1α型手持數字折光儀,日本愛拓ATAGO公司產)測定;3,5-二硝基水楊酸比色法測定可溶性糖含量[11];酸堿滴定法測定可滴定酸含量[12];2,6-二氯淀酚鈉法測定維生素C含量[13];采用劉暢等人的方法測定多酚氧化酶(PPO)活性[14];愈創木酚法測定過氧化物酶(POD)活性[15];硫代巴比妥酸法測定丙二醛(MDA)含量[16]。失重率計算公式:失重率(%)=(貯前質量-貯后質量)/貯前質量×100。

1.3 數據處理

采用 Excel 2010 軟件進行原始數據的整理及處理;SPSS 21.0對各個處理間的數據進行單因素方差分析(One-way ANOVA);采用Duncan’s法進行多重比較(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 褪黑素處理對“紅地球”葡萄貯藏過程中形態指標的影響

形態指標是判斷葡萄果實品質最直觀的指標。由表1可知,從第10 d開始,對照組(CK)葡萄果實的顏色和光澤發生顯著變化,而采用褪黑素處理后的果實在第12 d開始發生變化,比對照組推遲2 d。從霉變的時間來看,T1和T4兩個處理是從第12 d開始有零星霉點,而T2和T3處理組是從第14 d開始有零星霉點(見圖1),比CK處理推遲4 d。5個處理組相比較,T2和T3兩個處理組較好地維持了采后葡萄果實的形態。

圖1 不同濃度褪黑素處理后“紅地球”葡萄果實形態變化

表1 “紅地球”葡萄果實形態指標

由圖2可知,隨著貯藏時間的延長,葡萄果實的失重率逐漸增加,貯藏16 d后,各處理組失重率由高到低排序為CK>T4>T1>T3>T2,其中T2處理組的失重率最低,為23.8%,極顯著低于CK,說明T2處理對抑制“紅地球”葡萄果實失重最佳。

注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05),不同大寫字母表示極差異顯著(p<0.01)。

綜上所述,外源褪黑素處理可以保持葡萄果實原來的顏色和色澤,有效減少果實水分的損失和霉變程度,其中以T2處理組的貯藏保鮮效果最好。

2.2 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實硬度的影響

隨著貯藏期的延長,葡萄果實硬度下降,處理前“紅地球”葡萄果實硬度為2.77 kg/cm2,貯藏到第16 d時,各個處理組的硬度都顯著下降,與處理前相比,各處理組中果實硬度分別減少了1.57、1.41、0.85、1.62 kg/cm2,而CK減少了1.84 kg/cm2,果實硬度的變化幅度情況為CK>T4>T1>T2>T3(見圖3)。因此,褪黑素對采后“紅地球”葡萄果實硬度有一定的維持作用,還可以保持其采后貯藏品質。

圖3 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實硬度的影響

2.3 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可溶性固形物的影響

可溶性固形物可以反映葡萄貯藏品質的波動,是研究葡萄衰老的一個重要參數。處理前葡萄果實可溶性固形物含量為23.0%,由圖4可見,隨著貯藏時間的延長,葡萄果實可溶性固形物含量一直呈下降趨勢,貯藏到第16 d時,T1、T2、T3、T4處理的可溶性固形物含量分別為14.9%、16.7%、16.1%、14.0%,與處理前相比,分別降低了54%、38%、43%、64%,而對照(CK)組則降低了125%,說明褪黑素對采后“紅地球”葡萄的可溶性固形物含量具有維持作用,以T2處理下降最少,維持可溶性固形物含量效果最好。

圖4 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可溶性固形物含量的影響

2.4 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可溶性糖含量的影響

果蔬采后生理活動需要的能量來源于糖類物質。因此,可溶性糖在果蔬采后保鮮中具有重要作用。處理前“紅地球”葡萄果實可溶性糖含量為13 μg/g,處理后果實中可溶性糖含量隨著貯藏時間的延長而逐漸增加,但增加程度不同,其中以T2處理增加最少,對照CK增加最多。貯藏至第16 d時,T1、T2、T3、T4組的可溶性糖含量與第8 d相比,分別增加了27.37、23.77、26.03、26.13 μg/g,而CK處理增加了29.30 μg/g(見圖5)。褪黑素處理組葡萄果實的可溶性糖含量增加率極顯著少于對照組,說明褪黑素處理可以有效抑制“紅地球”葡萄果實中可溶性糖含量的增加。

圖5 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可溶性糖的影響

2.5 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可滴定酸含量的影響

可滴定酸是構成葡萄果實口感和品質的重要指標之一。處理前“紅地球”葡萄果實可滴定酸含量為0.41%,由圖6可知,隨著貯藏時間的推移,葡萄果實中可滴定酸含量呈持續下降趨勢。貯藏到第8 d時T2處理組可滴定酸含量的降幅最少,而CK降幅最多;貯藏到第14 d后T2處理組可滴定酸的含量與第8 d相比,減少了0.063%,而CK組可滴定酸含量減少了0.1%,說明褪黑素可以延緩葡萄果實可滴定酸含量的下降,T2處理組可滴定酸含量降低得比較緩慢也比較少,說明T2處理對“紅地球”葡萄在常溫貯藏下維持可滴定酸含量效果最好。繼續貯藏到第16 d時,可滴定酸含量仍然在下降,但是下降不顯著。

圖6 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實可滴定酸含量的影響

2.6 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實維生素C含量的影響

處理前“紅地球”葡萄維生素C含量為0.683 mg/kg,隨著貯藏期延長,葡萄果實中維生素C含量逐漸下降,貯藏到第8 d時維生素C含量與貯藏前相比顯著下降,而采用褪黑素處理后下降較少。貯藏到第14 d時,T1、T2、T3、T4這4個處理中,葡萄果實維生素C含量與初始值相比,分別下降了26.83%、17.9%、24.87%、29.93%,CK組維生素C含量下降了39.73%(見圖7)。第14 d之后,果實維生素C含量雖然在減少,但變化不顯著,可能是由于葡萄果實的品質下降到了一定程度,維生素C會趨于一個穩定的量。以上結果表明,褪黑素可以延緩采后“紅地球”葡萄維生素C含量的下降速度,其中以T2處理的效果最好,最有利于采后“紅地球”葡萄維生素C含量的維持。

圖7 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實維生素C含量的影響

2.7 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實PPO活性的影響

影響葡萄果實品質的指標還有果皮褐變,發生褐變的主要原因是葡萄果實中PPO促使多酚類物質氧化形成醌,從而引起顏色變化[30]。處理前“紅地球”葡萄果實PPO活性為3.75 μg·g-1·min-1,隨著貯藏時間延長,PPO活性越來越高,在貯藏前10 d,褪黑素處理后果實PPO活性變化并不顯著;貯藏到第14 d時,T1、T2、T3、T4處理與原活性相比分別增加了10.49、8.57、9.9、9.9 μg·g-1·min-1,CK增加了12.01 μg·g-1·min-1,PPO活性增幅高低排序為CK>T1>T3>T4>T2;貯藏到第16 d時,PPO活性與第14 d相比變化不顯著(見圖8),可能是隨著貯藏時間的延長,PPO會逐漸失活。研究結果表明,褪黑素對采后“紅地球”果實PPO活性的升高有抑制作用,以T2處理的抑制效果最好,推遲了果皮褐變的時間,更適合采后葡萄的常溫貯藏,T3處理次之。

圖8 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實PPO活性的影響

2.8 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實POD活性的影響

POD是存在于生物體內且活性較高的一種酶,在過氧化氫存在的情況下,能將酚類物質氧化聚合而形成褐色物質引起果蔬褐變,所以POD是果蔬保鮮過程中重要的指標之一[17]。

處理前“紅地球”葡萄果實POD活性為1.35 μg·g-1·min-1,根據圖9所示,葡萄果實中POD的活性在貯藏期間一直處于上升趨勢,貯藏到第14 d時以T2處理POD活性的增幅最低;貯藏到第16 d時,POD活性急劇升高,與第14 d相比,各處理分別增加了20.29、13.52、14.26、18.2 μg·g-1·min-1,CK增加了24 μg·g-1·min-1,POD活性增幅高低排序為CK>T1>T4>T3>T2,說明褪黑素對采后“紅地球”葡萄果實中POD活性的升高有抑制作用,其中T2處理抑制POD活性升高的作用最顯著,其次為T3處理。

2.9 褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實MDA含量的影響

MDA是衡量葡萄果實保鮮過程中氧化應激程度的指標,在葡萄貯藏過程中發生的許多過氧化反應終產物就是MDA,它會影響葡萄果實內部某些酶產生和反應,進而影響果實的貯藏品質;其次,MDA含量增多,也會加劇葡萄組織細胞膜損傷。因此,研究采后葡萄MDA含量的變化就顯得尤為重要[29]。處理前“紅地球”葡萄果實MDA含量為1.7 μmol/g,隨著貯藏時間延長,MDA含量一直處于上升趨勢,貯藏到第8 d時4個處理MDA含量的升高幅度顯著低于CK;貯藏到第14 d時葡萄果實MDA含量與第8 d相比,T1、T2、T3、T4 4個處理分別升高了55%、47%、56%、52%,CK升高了71%;貯藏到第16 d時對照CK組的MDA含量仍極顯著上升,而T1、T2、T3變化不顯著(見圖10)?？梢?褪黑素對采后“紅地球”葡萄果實MDA含量的增加有抑制作用,整個貯藏期中T2處理組MDA含量升高最少,說明T2處理可以有效地減緩果實內的過氧化反應,減少果實細胞膜的損傷,維持葡萄果實貯藏品質。

圖10 不同濃度外源褪黑素處理對“紅地球”葡萄果實丙二醛含量的影響

3 結論與討論

本研究發現,外源褪黑素處理可以保持“紅地球”葡萄果實的顏色、色澤和硬度,維持果實的水分和可溶性固形物含量,抑制果實可溶性糖、MDA、PPO活性、POD活性升高,推遲果皮褐變的時間和緩解褐變的程度,保持了細胞膜的完整性,也對果實可滴定酸含量、維生素C含量的降低有一定的抑制作用。綜合所測各個指標,100 μmol/L的褪黑素處理可以更好地延長“紅地球”葡萄采后貯藏保鮮的時間和保持貯藏期間的品質。

在常溫貯藏下,褪黑素可以抑制葡萄果實的呼吸速率和蒸騰速率,保持葡萄果實原有的顏色和色澤,也促使葡萄果實表皮霉變的時間得以延長,可以很好地保持采后“紅地球”葡萄果實的品質,延長貯藏期,這與褪黑素在蜂糖李[5]、梨[18]、荔枝[19]、油桃[20]等水果上的貯藏保鮮效果相似。本試驗中褪黑素處理可以抑制“紅地球”葡萄果實可溶性固形物的下降,這與褪黑素處理百香果[21]時的研究結果相一致。褪黑素還可以維持“紅地球”葡萄果實中可滴定酸和維生素C含量,這與褪黑素在蜂糖李[5]、“泰山早霞”蘋果[23]中的研究結果相似;褪黑素能抑制POD、PPO活性的升高,這也在甜櫻桃[6]、水蜜桃[24]等水果中得到了相應的證實;褪黑素可以抑制MDA含量的升高,延長貯藏時間,這與褪黑素在蜂糖李[5]、水蜜桃[22,24]的作用相一致。以上使用褪黑素處理各種水果之后,無論是在常溫狀態下還是冷藏狀態下,褪黑素對果蔬貯藏保鮮的效果都較明顯。

本研究發現,100 μmol/L褪黑素對浸泡處理的“紅地球”葡萄室溫貯藏效果明顯,而史星雲等[25]研究發現,200 μmol/L褪黑素對“紅地球”葡萄常溫貯藏效果顯著,研究結果不一致。推測原因可能是貯藏溫度和濕度影響褪黑素使用效果,史星雲等的研究是在常溫(25±0.5)℃,相對濕度75%±5%的貯藏環境下,而本研究的貯藏溫度是室溫,溫度范圍是12～28 ℃,平均相對濕度是53%,由于當地晝夜溫差大,空氣干燥,早晚低溫有利于葡萄的貯藏,而低濕度能抑制病原微生物的繁殖,因而,天然的環境更能延長葡萄貯藏時間和保持品質,故相對低濃度的褪黑素同樣能夠達到較好的保鮮效果。Sun等研究表明,“峰早”葡萄采用0.5 mmol/L褪黑素浸泡處理2 h后24 ℃ 常溫貯藏效果最顯著[26],而Wang等研究發現,巨峰葡萄在4 ℃低溫冷藏下采用200 μmol/L褪黑素浸泡處理25 min后效果最佳[27]。這些試驗結果證明,因葡萄種類、處理方法、時間及外部環境等因素不同而褪黑素的使用濃度和貯藏保鮮效果存在差異。因此,在選用褪黑素處理果實時,應根據不同葡萄品種和貯藏環境來判斷和篩選最佳的處理方法和使用濃度。

褪黑素來源于植物中的天然物質,易被人體吸收,且其可歸類為一種維生素[28],對人體有調節機體代謝、提高睡眠質量等益處[29],因此,褪黑素在果蔬產品保鮮貯藏方面的研究和應用前景非常廣闊。