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壳聚糖处理对采后建阳桔柚果实品质和贮藏特性的影响

作者:未知

  摘  要  探讨不同浓度壳聚糖处理对采后建阳桔柚果实在(10±1)℃下贮藏的生理特性、营养品质和贮藏特性的影响。结果表明:与对照果实相比,壳聚糖处理能降低建阳桔柚果实的呼吸强度,延缓果皮细胞膜透性的升高,抑制果实表面色调角h°值下降,果肉能保持较高的可溶性固形物、可滴定酸度、总糖、维生素C和类胡萝卜素含量,减少建阳桔柚果实失重和腐烂,保持较高商品率。其中以稀释500倍壳聚糖处理的保鲜效果最佳,果实商品率一直保持在95%以上,感病指数控制在0.1以下,而且果肉基本无汁胞枯水现象,贮藏后期果实的失重率可控制在5%以内。因此认为,稀释500倍壳聚糖处理是保持采后建阳桔柚品质、延长其保鲜期的有效方式。
  关键词  建阳桔柚;果实;壳聚糖;生理特性;营养品质;贮藏特性中图分类号  TS255.36; S666     文献标识码  A
  Abstract  The effects of different concentrations of chitosan treatment on the physiological attributes, nutritional quality and storage behavior of harvested ‘Jianyang Tangelo’ fruit during storage at (10±1)℃ were investigated. Compared with the control ‘Jianyang Tangelo’ fruit, chitosan treatment could reduce fruit respiration rate, delay the increase of pericarp cell membrane permeability, suppress the decrease of hue angle value of fruit surface, maintain higher contents of total soluble solids (TSS), titratable acidity, total sugars, vitamin C and carotenoid in the pulp of ‘Jianyang Tangelo’ fruit. In addition, chitosan treatment reduced fruit weight loss and fruit decay, kept higher rate of commercially acceptable fruit. Among the treatments, the fruits treated with chitosan diluted by 500 times showed the best quality, since the rate of commercially acceptable fruit maintained higher than 95%, the disease index kept lower than 0.1, the low water phenomenon of juicy cell was almost not observed and the weight loss rate could be controlled under 5%. The optimal chitosan treatment for ‘Jianyang Tangelo’ fruit was the 1:500 (Vchitosan: Vchitosan+water) dilution, which might be a promising method for keeping quality and prolonging shelf-life of harvested ‘Jianyang Tangelo’ fruit.
  Keywords  Jianyang Tangelo; fruit; chitosan; physiological attributes; nutritional quality; storage behavior
  DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.021
  建陽桔柚是1984年从日本引进的甜春桔柚嫁接后代中选择优良单株扩繁育成的新品种,八朔为父本、上田温州蜜柑为母本,兼具桔和柚的优良性状[1]。2003年,通过福建省非主要农作物品种认定,命名为“建阳桔柚”。2012年获得地理标志证明商标[2],2017年被国家农业部列入名特优新农产品目录。经过30多年来的人工栽培驯化和品种改良,培育出具有地方特色的名优水果。建阳桔柚单果重可达180~250 g,扁圆形,色泽金黄,带有蜡质光亮,果皮中油胞突出,果肉则为橙黄色,果实无核,甘甜汁多,营养价值也较高,多吃不腻,深受大众喜爱。然而,建阳桔柚采后生理代谢旺盛,贮藏保鲜风险大,常见的贮藏风险有冷害、枯水病、油斑病、侵染性细菌病害等[3-6],因此研发建阳桔柚采后贮藏保鲜技术成为进一步扩大建阳桔柚生产的关键。
  壳聚糖(chitosan),又名甲壳胺、几丁聚糖、脱乙酰甲壳素等,是几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的产物,其化学名称为聚葡萄糖胺(1,4)-2-氨基-β-D葡萄糖。壳聚糖是自然界中唯一的天然碱性多糖,具有调节免疫力、调节血脂和抗菌、抗病毒、诱导植物抗病性等多种生物学功能[7-10]与自发成膜的物理特性。目前,壳聚糖作为天然高效的保鲜材料,应用于果蔬保鲜等领域[11-12],研究人员将壳聚糖涂膜在葡萄[13]、燕红桃[14]、黄肉桃[15]、沙糖桔[16]、苹果[17]、神秘果[18]以及黄花菜[19]、辣椒[20]等果蔬上,能延缓果实衰老,抑制腐败,保持果蔬商品价值,延长贮藏期。因此,壳聚糖作为天然食品保鲜剂具有巨大的潜在市场和广泛的应用前景,近年来,也有研究人员将壳聚糖运用在柑橘类水果的保鲜中,将1%和1.5%壳聚糖分别对柠檬和沙糖桔进行涂膜处理,均能使柠檬和砂糖桔获得更好的品质;但是壳聚糖在建阳桔柚上的应用仍未见报道。本研究以福建省的建阳桔柚为材料,经过不同浓度壳聚糖处理后贮藏6个月,研究壳聚糖对其的保鲜效果,旨在为保持建阳桔柚的采后贮藏品质提供理论依据。   1  材料与方法
  1.1  材料
  建阳桔柚采自福建省南平市标准化桔柚示范园,挑选大小相近、色泽一致、无损伤、无病虫害的桔柚果实作为供试原料。实验所用壳聚糖商品名为卡多赞,购于中国台湾利统公司(Lytone Enterprise, Inc.)。
  1.2  方法
  1.2.1  实验处理  用无菌水清洗挑选好的建阳桔柚果实后于室温下晾干,而后分别用壳聚糖稀释250倍(简称250×)、500倍(简称500×)、750倍(简称750×)、1000倍(简称1000×)及无菌水(简称CK)浸果3 min,室温下晾干后再用厚度为0.015 mm的聚乙烯薄膜袋包装,每袋装6个果实,之后置于温度为(10±1) ℃、相对湿度为90%的人工气候箱中贮藏,贮藏期间每30 d取样5袋,测定相关生理和品质指标。
  1.2.2  测定项目和方法  (1)果皮细胞膜透性:参考林毅雄等[21]介绍的方法,测定建阳桔柚果皮相对电导率,用其表示细胞膜透性。
  (2)果实呼吸强度:按照赵云峰等[22]介绍的方法,测定建阳桔柚果实呼吸强度,结果以mg CO2/(kg?h)表示。
  (3)果实表面颜色:按照林艺芬等[23]的方法测定建阳桔柚果皮a*和b*,根据公式h°=180°+ arctan(b/a)计算h°,h°为色调角,色调是颜色的基本特征;a*和b*是色彩的色度值,a*从红(+a*)到绿(?a*)渐变,b*从黄(+b*)到蓝(+b*)渐变。
  (4)果皮叶绿素和类胡萝卜素含量测定:按照林河通等[24]的方法,测定建阳桔柚果皮叶绿素和类胡萝卜素含量。
  (5)果肉主要营养成分的测定:参照纪颖等[25]介绍的方法,测定建阳桔柚果肉的各营养指标,包括可溶性固形物含量、可滴定酸(以柠檬酸计)含量、维生素C含量、类胡萝卜素含量;按照Jiang等[26]的方法测定建阳桔柚果肉中总糖的含量。
  (6)果实保鲜效果评价指标:参考Chen等[27]的方法,测定建阳桔柚果实的商品率和感病指数。参考Jiang等[26]的方法,测定建阳桔柚果实的失重情况。参照谢建华等[28]的方法,测定建阳桔柚果实枯水指数。
  1.3  数据分析
  各指标重复测定3次(可溶性固形物的测定为重复10次),取其平均值。结果中的数据为平均值±标准误,采用SPSS 20.0软件进行方差分析与差异显著性分析。
  2  结果与分析
  2.1  不同浓度壳聚糖处理对建阳桔柚果皮细胞膜透性的影响
  在果实衰老过程中,细胞膜遭到破坏,膜透性增大,从而使細胞内的电解质外渗,以致细胞浸提液的电导率增大。从图1可知,建阳桔柚在贮藏期间,果皮的相对电导率随时间的延长而逐渐增大,对照的建阳桔柚果皮相对电导率从贮藏开始时的23.3%上升到贮藏末期的46.3%,而经过壳聚糖处理的建阳桔柚果皮细胞膜透性在贮藏期间均低于对照(P<0.05),其中壳聚糖稀释500倍处理抑制细胞膜透率上升效果最佳,在第120天时,相对电导率仅为36.6%,很好地保持了果实细胞膜的完整性,有利于延缓建阳桔柚果实的衰老。
  2.2  不同浓度壳聚糖处理对建阳桔柚果实呼吸强度的影响
  呼吸作用是果蔬将体内有机物氧化分解并产生能量的一项生命活动,呼吸作用越强,果蔬自身的损耗越大,不利于保持良好的品质。壳聚糖具有良好的成膜性,膜内能形成一个相对的低O2高CO2环境,从而抑制建阳桔柚果实的呼吸强度。图2表明,贮藏期间,壳聚糖处理的果实呼吸强度一直低于对照果实的呼吸强度(P<0.05),但是不同浓度壳聚糖处理对果实呼吸作用的抑制效果不同,其中稀释500倍的壳聚糖处理的建阳桔柚果实呼吸强度在贮藏期间始终保持最低,说明其抑制效果最佳。到第120天时,对照的呼吸强度为36 mg/(kg?h),而壳聚糖稀释500倍处理的建阳桔柚果实呼吸强度仅为20.1 mg/(kg?h),比对照低了44.2%。
  2.3  不同浓度壳聚糖处理对建阳桔柚果实表面色泽的影响
  色泽是判定果蔬成熟衰老的重要指标,色调角h°值代表果实色差变化的情况。刚采摘的建阳桔柚果皮中叶绿素含量还较高(图3A),类胡萝卜素含量较低(图3B),故其果皮色泽为黄中带绿,在贮藏过程中,建阳桔柚果皮中的叶绿素含量不断下降,而类胡萝卜素含量逐渐增加,故而建阳桔柚果皮颜色逐渐由黄中带绿向橙黄色转变。壳聚糖处理会促进建阳桔柚果皮的叶绿素含量下降,处理组叶绿素含量明显低于对照,而壳聚糖处理的建阳桔柚其果皮类胡萝卜素含量显著高于对照(P<0.05),但是各浓度处理组中果皮叶绿素和类胡萝卜素含量变化幅度不同。图3C表明,在贮藏的前30 d内,建阳桔柚果皮的色调角h°值迅速下降,对照和壳聚糖处理的果实表面色调角h°值无明显差异。而在30~120 d的贮藏期间,h°值下降较为缓慢。到第120天时,对照和壳聚糖稀释250倍、500倍、750倍、1000倍处理的建阳桔柚果实表面色调角h°值分别为:59.53、61.36、63.92、61.00和61.00,壳聚糖处理的果实表面色调角h°值明显高于对照,壳聚糖处理能加速建阳桔柚果实的退绿过程,其中壳聚糖稀释500倍处理所得的效果最显著。
  2.4  不同浓度壳聚糖处理对建阳桔柚果肉营养成分的影响
  2.4.1  果肉可溶性固形物和可滴定酸含量  图4A表明,各处理组建阳桔柚果肉可溶性固形物含量都呈现出先上升后下降的趋式,这是因为在贮藏初期,果实软化、淀粉等物质转化为可溶性糖类引起可溶性固形物含量急剧上升,之后,随着呼吸底物的消耗,可溶性固形物含量逐渐降低,但壳聚糖处理可以延缓建阳桔柚果肉可溶性固形物含量的下降幅度,其中壳聚糖稀释500倍处理的效果最佳。到第120天时,对照的果肉可溶性固形物含量为8.8%,而壳聚糖稀释500倍处理的建阳桔柚果肉可溶性固形物含量为10.2%,比对照高15.90%。   图4B表明,在贮藏的过程中,建阳桔柚果肉的可滴定酸含量均是下降的趋势,对照的果肉可滴定酸度从0.84%下降为0.31%,经壳聚糖处理的建阳桔柚果肉可滴定酸含量明显高于对照,但不同处理的果实可滴定酸含量变化幅度不同,其中壳聚糖稀释500倍处理的可滴定酸含量下降幅度最小,一直保持在0.45%以上,说明其延缓可滴定酸度下降效果最好。
  2.4.2  果肉总糖含量  图4C表明,在贮藏期间,各处理组建阳桔柚果肉总糖含量变化趋势大体一致,都是先上升后下降,在第30天时达到最高值,之后逐渐下降。但30 d后,壳聚糖处理的果实总糖含量明显高于对照,其中壳聚糖稀释500倍的处理建阳桔柚果肉总糖含量最高。到第120天时,壳聚糖稀释500倍处理的建阳桔柚果肉总糖含量为7.8%,而对照果肉总糖含量为6.4%。
  2.4.3  果肉维生素C和类胡萝卜素含量  图4D表明,在贮藏过程中,建阳桔柚果肉的维生素C的含量呈下降趋势,其中对照的果肉维生素C的含量下降最快,从6.37 mg/100 g下降到1.2 mg/ 100 g。而壳聚糖处理可延缓果实维生素C的降低,因此,壳聚糖处理的果肉维生素C含量高于对照,其中壳聚糖稀释500倍的处理效果最好,果肉维生素C含量一直能保持在3.8 mg/ 100 g以上。
  图4E表明,建阳桔柚在贮藏的过程中,果肉的类胡萝卜素含量都经历了一个先上升后下降的过程,在第90天时达到最高。壳聚糖处理组果肉类胡萝卜素的含量明显高于对照,第120天时,对照果肉类胡萝卜素的含量为11.7 μg/g,而壳聚糖稀释500倍的处理建阳桔柚果肉类胡萝卜素含量最高,达到18.2 μg/g,比对照高55%。
  2.5  不同浓度壳聚糖处理对建阳桔柚保鲜效果的影响
  2.5.1  好果率和果实感病指数  好果率是判断果实贮藏效果的重要指标。图5A表明,在贮藏过程中,对照的好果率急剧下降,到贮藏后期建阳桔柚几乎全部腐烂,好果率仅为2%。而壳聚糖处理可抑制建阳桔柚果实商品率的下降,延缓腐烂的发生,好果率显著高于对照(P<0.05),其中壳聚糖稀释500倍处理的效果最好,果实好果率一直保持在95%以上。
  图5B表明,对照的感病指数急剧上升,到第120天时,感病指数高达2.17,发生的主要病害为炭疽病菌引起的油斑病以及青霉病、绿霉病、黑腐病、酸腐病等,而壳聚糖处理的建阳桔柚感病指数显著低于对照(P<0.05),一直保持较低(感病指数小于1)的水平,这可能与壳聚糖处理可以增强建阳桔柚果实的抗病性进而抑制病原菌的侵染有关,故而能够很好地保持果实的品质,其中以壳聚糖稀释500倍处理的建阳桔柚感病指数始终保持最低,说明其抗病效果最佳。
  2.5.2  果实失重率和果肉枯水  在贮藏期间,随着呼吸作用和水分蒸腾会引起建阳桔柚果实失重。图6A表明,在贮藏过程中建阳桔柚果实失重率逐增。贮藏30 d之前,对照和壳聚糖处理组的建阳桔柚果实的失重率无明显差异,但贮藏30 d以后对照的果实失重率急剧上升,壳聚糖处理组的建阳桔柚果实失重率上升幅度与对照相比明显减弱(P<0.05),图2已表明壳聚糖处理能抑制建阳桔柚果实在采后贮藏期间的呼吸强度,而壳聚糖的成膜性也可降低建阳桔柚的蒸腾作用,进而减少水分散失。到第120天时,对照与壳聚糖稀释250倍、500倍、750倍、1000倍处理的果实失重率分别为11.7%、5.7%、4.6%、8.6%和7.5%,以壳聚糖稀释500倍处理控制建阳桔柚失重的效果最好。图6B表明,在贮藏期间,对照的建阳桔柚果实极易发生汁胞粒化现象,即枯水情况最严重,枯水指数急剧上升;而壳聚糖处理的建阳桔柚果实汁胞枯水指数显著低于对照(P<0.05),其中壳聚糖稀释500倍处理的效果最好,果实基本没有发生汁胞粒化,其枯水指数为0;壳聚糖稀释750倍处理的效果次之。
  3  讨论
  壳聚糖在果蔬保鲜上具有两大优点:一是通过作用于病原菌来控制果蔬病害,可以有效地抑制各类病原菌的侵染[29-30];二是壳聚糖在果实表面形成的膜可以起到气调的作用,进而达到降低呼吸速率,控制表面水分活度,延缓果实衰老,延长贮藏期,有效地保持果蔬的采后品质的效果[31-32]。
  建阳桔柚成熟于11月下旬—12月上旬,属于非呼吸跃变型果实,采摘后建阳桔柚的蒸腾作用、呼吸作用以及各种生理代谢加快,促使桔柚果实衰老速度加快、并且容易遭受病原菌的侵染。与化学保鲜剂、套袋[33]、冷激[34]等传统的柑橘类水果保鲜方法对比,壳聚糖处理能较好地保持建阳桔柚果实的贮藏品质,果实外观色泽良好,处理组的各项测定指标均优于对照组。本研究結果显示,壳聚糖处理后的建阳桔柚果皮上能形成薄膜,在一定程度上减少水分的蒸腾,降低果实失重率;同时也能减少氧气含量,使建阳桔柚果实呼吸强度减弱;减少呼吸底物的消耗,还能防止病原微生物的侵染,减少病害的发生,保持较高的商品率。
  李少华等[35]研究出用1%的壳聚糖涂膜柠檬,付亮[16]等研究用1.5%壳聚糖涂膜沙糖桔保鲜贮藏效果较好,而本研究分析,来源于台湾利统公司的卡多赞,是经过纯化精制后的壳聚糖,不含其他杂质,将其稀释500倍处理建阳桔柚果实,能较好地延缓果肉可溶性固形物、可滴定酸、糖类、类胡萝卜素和维生素C含量的下降,各项营养指标维持最佳,保鲜效果最好。此外,本研究采用浸果成膜,改变过去的喷施方式,大大提高成膜的均匀性,增加壳聚糖的保鲜效果。因此认为,500倍液的壳聚糖处理可以作为建阳桔柚果实采后贮藏保鲜的适宜处理条件。
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论文来源:《热带作物学报》 2019年4期
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