6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實失水和色澤的影響及其機理

李尚斌,張微微,潘永貴

(海南大學食品學院,海南海口 570228)

6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實失水和色澤的影響及其機理

李尚斌,張微微,潘永貴*

(海南大學食品學院,海南海口 570228)

以海南產新鮮檳榔為研究對象,研究了100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%果蠟復合涂膜對采后檳榔鮮果在(25±0.5) ℃和(7±0.5) ℃條件下失水和色澤變化的影響及其機理。貯藏至21 d,低溫結合涂膜處理的檳榔失重率為2.51%、電導率為15.09%、丙二醛為13.1%,含量均顯著低于其他處理組(p<0.05);貯藏至21 d,通過電鏡觀察,低溫結合涂膜處理的檳榔組織結構保持平滑狀態、沒有破損,明顯優于其他處理組,而且該組的檳榔果實表皮葉綠素含量最高、胡蘿卜素含量最低、葉綠素酶活性最低。結果表明復配涂膜配合低溫貯藏能有效抑制丙二醛的生成,維持細胞膜的完整性,降低了葉綠素酶對葉綠素的催化分解以及減緩了胡蘿卜素的生成,相比常溫貯藏和未涂膜處理可以更有效地降低檳榔果實失水,增加檳榔表皮葉綠素的積累,延緩檳榔果實黃化劣變。

檳榔,涂膜,失水,黃化

檳榔(Arecacatechu)是我國四大南藥之一,具有固齒殺菌,消積化食,消腳氣及驅蟲等功效[1]。新鮮檳榔果實在常溫條件下貯藏,一周左右會出現果皮皺縮失水、黃化,失去食用價值[2]。因此,在貯藏過程中失水和黃化是檳榔保鮮亟待解決的問題。

植物生長調節劑在果蔬保鮮上應用廣泛,如6-芐氨基腺嘌呤、赤霉素、吲哚乙酸等生長調節物質通常是保鮮劑的成分之一[3]。采前噴施赤霉素(GA3)有效抑制了歐芹葉綠素和蛋白質的降解以及氨基酸的增加,延緩了乙烯對歐芹衰老的促進作用[4]。GA3處理可抑制棗[5]、桃[6]和柿[7]等果蔬乙烯的生物合成,并推遲乙烯釋放高峰的出現,從而抑制乙烯的作用;6-芐基腺嘌呤(6-BA)是細胞分裂素的一種,能夠抑制蛋白酶、水解酶的合成[8]。研究表明外源6-BA可以中和脫落酸等對葉綠素合成的抑制作用,延緩上海青黃化速率[9],在采后蓮蓬[10]、蕨菜[11]、豇豆[12]的保鮮中也多有應用;果蠟涂膜處理安全、簡單易行、成本低、可操作性強,在荔枝[13]、紫甘薯[14]等的貯藏保鮮中都有應用,且效果顯著。

檳榔屬呼吸躍變型果實,低溫儲藏可以推遲果實遲呼吸峰的出現[15]。同時,檳榔貯藏過程中使用保鮮劑且采用低溫處理會有更好的貯藏效果[2]。此外,在前期研究中,發現100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%果蠟復合涂膜處理對檳榔保鮮效果最佳[16]。在此基礎上,本研究進一步采用該復合涂膜保鮮劑對檳榔果實在不同溫度下失水和果皮顏色變化的影響,并研究該復合涂膜保鮮劑在不同溫度下的保鮮機理。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

檳榔 采摘于海南省萬寧市一個檳榔園,選擇大小一致、顏色均一,無機械傷和病蟲害,單果重25～35 g;6-芐基腺嘌呤(6-BA,純度≥99%)、赤霉素(GA3,純度≥99%) 上海博奧生物科技有限公司;果蠟 甘肅省農業科學院提供;戊二醛、乙醇、丙酮、叔丁醇、三氯乙酸、硫代巴比妥酸 廣州化學試劑廠,以上試劑均為分析純;咪鮮胺錳鹽 德國拜耳-美國富美實,含量50%。

HWS-260型恒溫恒濕培養箱 浙江托普儀器有限公司;AR124CN型電子天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;722型可見分光光度計 上海欣茂儀器有限公司;S-3000N型掃描電子顯微鏡 日本Hitachi公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 檳榔處理方法 檳榔清洗后置于280 mg/L咪鮮胺錳鹽溶液中浸漬殺菌處理1 min后晾干,然后將其分為兩組,每組2 kg:涂膜處理組:將100 mg GA3和100 mg 6-BA溶解于1 L的50%的水與果蠟配比的果蠟制劑中,配制成復合涂膜溶液,把檳榔浸漬在該溶液中1 min后晾干;對照組:不涂膜處理。隨后分別置于(7±0.5)℃和(25±0.5) ℃條件下貯藏,每個處理設3次重復。每間隔3 d測定兩組檳榔各項生理和品質指標。

1.2.2 品質指標

1.2.2.1 失重率 采用電子天平對每一組樣品進行稱重,每組20枚果實,初始單果重(30±1) g,重復3次。

失重率(%)=[(原始重量-每次測定重量)/原始重量]×100。

1.2.2.2 電導率 參照朱志強[17]的方法并做修改,取10片直徑約1 cm的檳榔果實外表皮圓片,用蒸餾水洗滌后用紗布吸干水分,然后置于30 mL蒸餾水中,靜置30 min之后測定電導率P1;然后將其煮沸10 min殺死植物組織,待冷卻后補回蒸發損失的水分,測定其電導率P2,再測定蒸餾水電導率P0;則果皮膜透性(%)=(P1-P0)/(P2-P0)×100。

1.2.2.3 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[18]測定。

1.2.2.4 電鏡檢測 參照林建成[19]的方法并略作修改,取不同處理的檳榔果實中部長×寬×厚約為3 mm×2 mm×2 mm的果肉數塊,放入2.5% pH6.8的戊二醛溶液中,在4 ℃固定24 h。經0.1 mol/L磷酸緩沖液漂洗后,用20%到100%(V/V)的叔丁醇梯度脫水,再用100%(V/V)的叔丁醇浸沒10 min后,真空干燥40 min,然后用電導膠分別把樣品粘貼在樣品臺上,樣品觀察面朝上,鍍膜儀鍍金膜,置于掃描電子顯微鏡于10 kV加速電壓下觀察拍片。

1.2.2.6 葉綠素和類胡蘿卜素含量 參照Arnon方法[20]并做修改,稱取2g檳榔外表皮,加4mL蒸餾水研磨后轉移至25mL容量瓶,用丙酮定容至刻度,混勻后暗處靜置3h,過濾后收集濾液,分別測定其在440、645、663nm處的OD值。

總葉綠素(mg/g)=(20.20×OD645+8.02×OD663)×V/M

類胡蘿卜素(mg/g)=(8.73×OD440+2.11×OD663-9.06×OD645)×V/M

其中,V:提取液體積(20mL);M:樣品質量(0.5g)。

1.2.2.7 葉綠素酶 酶液提取參照Minguez-Mosquera的方法[21]并修改,將1g新鮮表皮樣品加入液氮后在冰浴中研磨成粉末,隨后加入5mL丙酮并置于-20 ℃下15min,隨后在4 ℃下12000r/min離心5min之后去除上清液,按以上方法洗滌2次。沉淀中加入5mL預冷的緩沖液(0.2mol/L磷酸緩沖液pH7.0,含0.24%(V/V)Triton-100,50mmol/LKCl),30 ℃下超聲波振蕩30min,4 ℃條件下12000r/min離心20min,上清液即為粗酶提取液。

酶活性測定參照Fang方法[22]并修改,將2.8mL混合液(含0.3mL120μmol/L的葉綠素a、0.82mL水、0.03mL0.1mol/L的抗壞血酸和1.65mL丙酮)加入到0.5mL酶提取液中,40 ℃水浴條件下在黑暗中反應30min,然后加入6mL己烷和3mL丙酮,在4 ℃條件下12000r/min離心5min,在665nm處測定丙酮層的吸光值的變化。酶活力(即酶促反應速率)表示為μmol/(min·gFW)。

1.3 數據統計分析

采用Sigmaplot 12.0軟件進行數據統計處理,經SAS軟件進行差異顯著性分析。p<0.05表示差異顯著,p<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 復配涂膜對檳榔果實在不同貯藏溫度下失水的影響及其機制

2.1.1 對檳榔果實失重率的影響 檳榔果實采后易失水皺縮,會導致自然損耗,降低其食用品質和商品價值。如圖1所示,隨著貯藏時間的延長,各處理組的檳榔果實失重率都呈現上升的趨勢。在不同溫度下,未涂膜的果實均較涂膜處理過的果實失重率高。貯藏至21 d,常溫貯藏條件下,涂膜處理和未涂膜處理的果實失重率為8.29%和9.76%;而低溫條件下,涂膜處理和未涂膜處理的果實失重率為2.51%和4.02%。由此表明,復配涂膜處理能減緩果實水分的損失,這可能是因為自然水分散失是失重的主要原因,而果蠟的成膜性在一定程度上降低了失水,減少了貯藏過程中的質量損失;同時低溫貯藏能降低檳榔果實的呼吸作用[15],更進一步降低果實的質量損失。

圖1 6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實在不同溫度下失重率的影響Fig.1 Effects of weightlessness rate of GA3,6-BA combined with fruit waxcomposite coating on betel nut at different temperatures

2.1.2 對檳榔果實膜透性和MDA含量的影響 電導率指標反應膜的通透性,電導率越大膜的通透性就越大,反之則越小[23]。如圖2(A)所示,4組檳榔果實電導率隨著貯藏時間的延長均呈上升趨勢。在整個貯藏過程中,在相同溫度下,涂膜處理的檳榔果實電導率均比未涂膜處理要低,而兩組涂膜處理果實中,低溫貯藏果實的電導率要比常溫貯藏低;在貯藏后期,低溫結合復合涂膜組的電導率僅為15.09%,明顯低于其他各組(p<0.05)。

丙二醛(MDA)的含量高低標志著膜脂過氧化的程度,通過測定MDA含量可以了解膜分解程度[24]。由圖2(B)可以看出,4組處理的檳榔果實MDA含量都隨著貯藏時間的延長呈上升趨勢,與電導率的變化趨勢相似。到貯藏后期,涂膜處理果實MDA含量低于未涂膜處理果實,但低溫未涂膜處理檳榔果實的MDA含量高于常溫結合涂膜的檳榔果實;而低溫結合涂膜處理組的MDA含量維持在較低的水平,低于其他各組,貯藏至21 d時,MDA含量僅為13.1%。

綜上所述,與李雯等[2]研究結果一致,對檳榔果實進行涂膜處理能抑制果實膜脂過氧化作用和MDA含量上升,從而抑制了果實膜透性上升,維持了細胞結構的完整性;而低溫處理相比常溫貯藏能較好地維持檳榔果實細胞膜的完整性,延緩細胞膜透性的增大;涂膜處理結合低溫貯藏組合則進一步減緩了檳榔果實細胞膜透性的增加與MDA的積累。

圖2 6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實在不同溫度下電導率(A)和MDA含量(B)的影響Fig.2 Effects of relative electric conductivity(A) and MDA content(B)of GA3,6-BA combined with fruit wax composite coating on betel nut at different temperatures

圖3 不同處理的檳榔組織顯微結構掃描電鏡圖(5000×)Fig.3 Scanning electron micrographs of betel nutwith different treatments(5000×)注:(a)剛采摘的檳榔果實,第0 d;(b)常溫結合涂膜處理組,第21 d;(c)常溫未處理組,第21 d;(d)低溫結合涂膜處理組,第21 d;(e)低溫未處理組,第21 d。

圖4 6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實在不同溫度下色澤的影響Fig.4 Effects of color and luster of GA3,6-BA combined with fruit wax composite coating on betel nut at different temperatures

2.1.3 對檳榔超微結構的影響 貯藏前期檳榔細胞的組織平滑,沒有出現褶皺與破損,細胞超微結構如圖3(a)所示;在貯藏后期,涂膜處理的檳榔果實(圖3b和圖3d)相比剛采摘檳榔的細胞結構,組織完整性保持較好,沒有破損,稍有褶皺;同樣在貯藏后期,常溫未處理組(圖3c)與低溫未處理組(圖3e)細胞組織變得粗糙,而且出現了不同程度的破損,前者更為嚴重。綜上可知低溫結合涂膜處理組檳榔組織狀況明顯優于其他處理組,在貯藏后期的組織狀況也最接近剛采摘的檳榔細胞組織,由此說明低溫結合涂膜處理能很好地抑制細胞壁的降解,保持檳榔果實的細胞組織結構的完整性,因而能進一步的證實該處理能有效地延緩檳榔果實衰老。

2.2 復配涂膜對檳榔果實在不同貯藏溫度下色澤影響及其機制

2.2.1 對檳榔果實色澤的影響 色澤是反映果蔬外觀品質的一個重要指標。如圖4所示,隨著貯藏時間的增加,在低溫貯藏條件下檳榔果實L值呈降低趨勢,顏色變暗,其中未涂膜處理組的亮度比涂膜處理組低,常溫涂膜處理組的亮度稍有降低,保持較好,但是常溫未涂膜處理組亮度呈上升的趨勢。不同溫度貯藏下,對檳榔涂膜處理,使果實色度更加偏向于綠色,低溫較常溫偏綠色度更大;常溫未涂膜組的a值呈上升趨勢,而常溫涂膜組a值先升高再降低,但色度變化率不大;因此常溫涂膜組保持了較好的綠色。不同溫度下涂膜組黃色度值變化趨勢不大,且溫度對黃色度值的影響不顯著(p>0.05);因此涂膜處理能有效地保持檳榔果實的黃色度b值在一個較低的水平。未涂膜檳榔果實的ΔE值在不同溫度貯藏條件下呈下降趨勢,貯藏至第7 d后,其數值均小于涂膜處理組,表明未涂膜處理的檳榔果實色澤變化明顯;常溫涂膜處理組在貯藏期間ΔE值的變化趨勢平緩,而低溫涂膜處理組色澤變化呈先上升后下降的趨勢。由此可知涂膜處理能更好的保持檳榔果實在貯藏期間的色澤,這可能是因為果蠟能增加果實的光澤,改善外觀。另外GA3、6-BA作為生長調節劑,其護綠效果在許多文獻中均有報道[9,25-26]。

圖5 6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實在不同溫度下葉綠素含量和類胡蘿卜素含量的影響Fig.5 Changes of chlorophyll and carotenoid of GA3,6-BA combined with fruit wax compositecoating on betel nut at different temperatures

2.2.2 對檳榔果實葉綠素和類胡蘿卜素含量的影響 如圖5所示,無論是常溫還是低溫貯藏,在整個貯藏過程中,檳榔果實中涂膜處理組葉綠素含量均顯著高于未涂膜組(p<0.01),類胡蘿卜素含量則相反。貯藏至21 d時,兩個不同溫度下的涂膜處理檳榔果實葉綠素含量和類胡蘿卜素含量都與初期測定值相差很小,表明涂膜處理能夠延緩檳榔果實黃化,這與GA3涂膜處理生菜[26]和6-BA涂膜處理綠蘆筍[26]的研究結果一致。因而可知低溫結合涂膜處理檳榔果實在貯藏過程中能很好地抑制檳榔果實類胡蘿卜素含量的增加、保持葉綠素含量,從而延緩檳榔果實黃化。

2.2.3 對檳榔果實葉綠素酶的影響 葉綠素酶可以催化葉綠素及其衍生物側鏈酯鍵的水解,生成脫植基葉綠素,一般認為脫植基作用是葉綠素降解代謝的第一步[27]。如圖6所示,與葉綠素含量變化相反,所有檳榔果實葉綠素酶活性變化均呈現先下降后上升趨勢。在貯藏后期,隨著葉綠素酶活性大幅上升,葉綠素含量則明顯降低。說明葉綠素酶活性與葉綠素含量呈負相關,同時也說明葉綠素酶對葉綠素的降解有重要作用。并且,未涂膜處理的檳榔果實葉綠素酶活性高于涂膜處理組;而常溫貯藏的檳榔果實酶活性比低溫貯藏組高,但差異不顯著(p>0.05),說明葉綠素酶活性受溫度影響不明顯。同樣,用GA3浸泡并使用5 ℃低溫處理鮮切Alstroemeria pelegrina,有效地抑制了葉綠素降解[28]、6-BA對葉綠素合成的抑制作用,維持了黃瓜離體葉子中葉綠素的穩定[29]。以上表明涂膜處理能有效地抑制葉綠素酶活性的增加,延緩葉綠素的降解。

圖6 6-BA、GA3結合果蠟復合涂膜對檳榔果實在不同溫度下葉綠素酶活性影響Fig.6 Changes of chlase of GA3,6-BA combined with fruitwax composite coating on betel nut at different temperatures

3 結論

在(25±0.5) ℃常溫和(7±0.5)℃低溫下,100 mg/L 6-BA+100 mg/L GA3+50%的果蠟復配涂膜處理檳榔果實相比對照組均抑制了MDA的生成,延緩了果實膜透性的上升,維持細胞結構的完整性,因而降低了檳榔果實的失重率;并且復配涂膜抑制了葉綠素酶的活性,延緩了葉綠素分解以及胡蘿卜素的生成,增加葉綠素的積累,延緩了果實黃化;復配涂膜結合低溫貯藏可以進一步有效地降低檳榔果實失水,延緩了黃化劣變,使檳榔果實保持較好色澤。

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Effects of compound with 6-BA,GA3and fruit wax coating on the water loss and skin color of betel nuts and its mechanism

LI Shang-bin,ZHANG Wei-wei,PAN Yong-gui*

(College of Food Science of Technology,Hainan University,Haikou 570228,China)

Fresh betel nut of native species in Hainan was used as the research object,by measuring the water loss rate,chlorophyll and carotenoid,tissue structure and other qualities,to study the effects of choose compound with coating combination of 100 mg/L GA3+100 mg/L 6-BA+50% fruit wax on water loss and etiolation at(25±0.5) ℃ and(7±0.5) ℃. Storaged to the 21st days,the weight loss rate(2.51%),the conductivity(15.09%),the MDA content(13.1%)of betel nuts treated with low temperature and coating was significantly lower than other treatment groups(p<0.05). At the end of storage,the microstructure of betel nuts treated with low temperature and coating was undamaged and maintained a smooth state,which significantly better than that of other treatment groups by electron microscope observation,and it had the highest content of chlorophyll,the lowest content of carotene,and the lowest level of chlorophyll enzyme activity in all groups. The results showed that the composite coating with low temperature storage could effectively inhibit the formation of MDA,keep cell membrane intact reduced the chlorophyll enzyme catalytic decomposition of chlorophyll,slow down the formation of chlorophyll and carotenoid,compared to storage at room temperature and without coating could effectively reduce betel nut fruit water loss,increase the accumulation of chlorophyll of areca and epidermal,delaying the betel nut fruit chlorosis deterioration.

betel nuts;coating;water loss;etiolation

2016-08-12

李尚斌(1991-)，男，在讀碩士研究生，研究方向：果蔬采后生理及保鮮，E-mail:sharplee1208@163.com。

*通訊作者:潘永貴(1970-)，男，博士，教授，研究方向：果蔬采后生理和貯運保鮮技術，E-mail:yongui123@126.com。

國家級星火計劃重點項目(2014GA800001)。

TS255.3

A

1002-0306(2017)02-0319-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.053