不同臭氧處理對甜瓜采后生理影響

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(1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農業職業技術學院園林科技學院,新疆昌吉 831100)

不同臭氧處理對甜瓜采后生理影響

白友強1,廖亮1,許建2,趙曉敏1,王智弘浩1,董子凡1,謝季云1,杜林笑1,馬楠1,李丹1,李學文1,*

(1.新疆農業大學食品科學與藥學學院,新疆烏魯木齊 830052;2.新疆農業職業技術學院園林科技學院,新疆昌吉 831100)

以哈密瓜西州蜜17號為實驗材料,在低溫(6～8 ℃,RH80%～85%)環境下對甜瓜分別采取不同臭氧濃度(2.14、4.28、6.42 mg/cm3)和不同間隔時間(12、24、48 h)處理,每次通入臭氧后進行密閉處理40 min,研究不同臭氧處理對甜瓜在整個貯藏保鮮42 d中的變化。結果表明:臭氧處理能夠有效延緩相對電導率的上升,可滴定酸和抗壞血酸平均每天僅下降1.1%、1.2%,臭氧對其下降起到了明顯的抑制作用,同時降低了23%的呼吸速率,推遲7 d出現呼吸高峰,腐爛指數僅為對照組的6.8%。臭氧濃度4.28 mg/cm3、處理間隔時間24 h可以最好的保持甜瓜果實采后品質,延長了低溫貯藏時間。本文為甜瓜采后貯運保鮮提供了可行的方法。

甜瓜,臭氧,貯藏,生理

甜瓜種植面積超過100萬畝,產量近250萬t,是新疆重要園藝作物,在農業經濟中占有重要地位。但甜瓜成熟期氣溫較高,果實生理活動旺盛、衰老快、病源微生物侵入等原因造成甜瓜品質迅速下降,腐爛嚴重,已成為制約甜瓜產業發展的關鍵技術難題,嚴重影響經濟效益的發揮。王靜等[1]、程俊佳等[2]多位學者現已通過熱處理、殼聚糖等多種處理方式對甜瓜起到了較好的保鮮效果。

臭氧是不穩定的強氧化劑,具有殺菌、防腐、廣譜、擴散性好、保鮮、無殘留、無污染、容易制備、價格便宜等眾多優勢[3-4],現在已經應用到果蔬保鮮、養殖、醫療、工業等多個領域[5]。目前對臭氧的研究已有一百多年的歷史,自2001年美國FDA把臭氧列入可以直接接觸食品的食品添加劑之一[6]之后,國內外對臭氧在食品中的研究不斷增加,在果蔬貯藏方面很多學者發現低溫環境下對草莓進行臭氧處理可以很好地抑制其可滴定酸的下降,保持較好的草莓品質[7];通過臭氧處理冬棗可以延緩貯藏期間抗壞血酸含量的下降[8];Lin.L等[9]通過臭氧處理寬皮桔發現臭氧可以延長果實衰老、降低呼吸;夏靜等[10]發現臭氧處理后的金冠蘋果減少了近80%多的腐爛率;張曉娜通過適宜的臭氧濃度處理無花果后發現可以很好的保護細胞膜透性,減少其通透性,使得無花果保持更好地新鮮度[11];而且現已發現一定的臭氧處理金桔可以延緩腐爛出現的時間,延長貯藏期[12];上述研究對臭氧在果蔬貯藏方面的積極作用給予了肯定[13],但是溫度、濕度、pH、接觸的材質、果蔬種類、組織部位、濃度、處理間隔時間等眾多因素[14-16]都會影響到臭氧在果蔬貯藏過程中的效果,而且高慶義等[17]、劉晉聯等[18]、徐港明等[19]多位研究者都發現高濃度長時間或者較低濃度短時間氣體熏蒸果蔬都會給果蔬帶來一定的負面影響,致使達不到相應的貯藏保鮮效果。因此,針對不同果蔬選擇合適的臭氧處理方式顯得尤為重要。

本實驗通過不同臭氧濃度(2.14、4.28、6.42 mg/cm3)和間隔處理時間(12、24、48 h)處理甜瓜,旨在分析各個生理指標差異及其規律,篩選出最適處理方式,以達到對甜瓜更好的保鮮貯藏,為臭氧在果蔬貯藏保鮮中的應用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甜瓜西州蜜17號,于2016年10月1日采購于新疆烏魯木齊市九鼎果品批發中心,挑選重量在2.0 kg左右,大小均一、無病害、無裂痕、無蟲害、無機械損傷、可溶性固形物12%～14%的甜瓜,套裝發泡網分別裝于標準甜瓜紙箱,每箱4個運送到新疆農業大學食品科學與藥學學院冷庫,在6～8 ℃下預冷12 h后進行臭氧處理。

10 g/h,JY1000型臭氧發生器 徐州金源有限責任公司;雷磁DDS-307型電導率儀 上海儀電科學儀器股份有限公司;HY-805型新小當家電子秤 永康市華鷹衡器有限公司;HT-03,0-5PPM臭氧檢測儀 北京恒泰利達科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 臭氧處理 臭氧共設10個處理,將甜瓜裝于50 L具有上下兩個通氣口的塑料桶中,每個塑料桶裝10個甜瓜,每個桶為一種處理,每次處理前用密封蓋封住塑料桶,通過不同臭氧濃度(2.14、4.28、6.42 mg/cm3)和間隔處理時間(12、24、48 h)給每個處理充入臭氧,臭氧發生器在塑料桶下通氣口充氣的同時在上通氣口用臭氧測定儀測定指定濃度的臭氧濃度,到達指定臭氧濃度后停止充氣并封住上下通氣口,密封40 min后拆掉密封蓋,在低溫(6～8 ℃,RH80%～85%)貯藏環境下貯藏42 d。每次測取樣品三次取平均值。每隔7 d取樣測定一次,貯藏后期每隔14 d測一次,每次重復三次,共6次。

1.2.2 甜瓜貯藏期間生理指標的測定方法

1.2.2.1 相對電導率的測定方法 參照張姣姣的方法[20],采用直徑(8 mm)打孔器打取甜瓜果肉,用鋒利的刀片切取20片相同厚度(2 mm)的薄片,測取煮前煮后的細胞膜透性,重復三次取平均值,單位:%。

1.2.3.2 可滴定酸含量的測定方法 采用氫氧化鈉滴定法[21],單位:%。

1.2.3.3 抗壞血酸含量的測定方法 采用2,6-二氯酚靛酚法[21],取樣5.0 g果實,用10 mL 2%的草酸冰浴研磨定容到25 mL試管中,靜止10 min后過濾取5 mL上清液用2,6-二氯酚靛酚滴至微紅色,15 s不褪色,計算其用量,單位:mg·100 g-1FW。

1.2.3.4 呼吸速率的測定方法 采用靜置法測定[20],單位:CO2mg·kg-1·h-1。

1.2.3.5 腐爛指數的測定方法 參照陳存坤等[22]進行測定。

1.3 數據處理方法

采用Excel 2010、DPS7.05軟件進行數據顯著性分析處理。

2 結果與分析

2.1 不同臭氧處理對甜瓜采后相對電導率的影響

果實相對電導率代表著細胞膜透性的大小,相對電導率越大代表著細胞內營養物質的流失速度越快,果實營養品質下降加快,生理代謝活動不斷增強,從而加速了果實衰老進程[20,23]。從表1可以看出隨著貯藏時間的延長所有組相對電導率呈不斷上升的趨勢,除A1B1、A2B3、A3B2貯藏前14 d外,其他處理相對電導率都顯著低于對照組(p<0.05)。在Δt12 h和Δt24 h貯藏前28 d,各處理組隨著臭氧處理濃度增加,相對電導率先減小后增大,發現A2B2相對電導率最低,且和其他組之間有著顯著性差異(p<0.05),但A2B2貯藏28 d后與CK差異不顯著(p>0.05);在Δt48 h下,除28 d外,隨著臭氧濃度的增大,相對電導率先增大后減小,A1B3相對電導率值最小,第42 d僅為25.81%。適宜的臭氧處理可以很好的保護細胞結構,減少細胞物質外流,有效抑制了相對電導率的上升[24],并且隨著間隔時間的增大,低臭氧濃度效果優于高臭氧濃度;綜合各處理組之間比較得到最優處理為A2B2,第28 d時相對電導率僅為CK的42.3%,但是由于貯藏后期果實代謝活動增強,促使果實組織乙烯、活性氧等有害物質不斷增多,從而破壞磷脂,引起細胞膜透性變大[25]使得效果弱于其他處理組。

表1 不同臭氧處理組合Table 1 Different ozone treatment combinations

注:下文間隔處理時間用Δt表示。

表2 不同臭氧處理對甜瓜相對電導率的影響Table 2 Effect of different ozone treament on the relative conductivity of melon fruits

注:同組以及組和組之間所有數據進行比較,表中不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05),相同字母的表示差異不顯著，表3～表6同。

2.2 不同臭氧處理對甜瓜采后可滴定酸含量的影響

可滴定酸(TA)是果實組織的一種呼吸基質,是細胞生理生化代謝產物的供給者,隨著貯藏時間延長,TA含量會隨之減少[9]。從表2中可以看出,在貯藏過程中,隨著貯藏時間延長所有處理組TA的含量不斷減少,總體呈不斷下降的趨勢;除A3B3外,所有組的TA含量在整個貯藏過程中高于CK,明顯抑制了TA含量的下降。CK、A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3處理到貯藏后期,TA含量依次減少0.64、0.39、0.56、0.60、0.54、0.47、0.49、0.52、0.47、0.72%;2.14 mg/cm3下,TA含量隨著間隔時間的增大不斷下降,Δt12>Δt24>Δt48 h;但是在4.28、6.42 mg/cm3下,隨著間隔時間的增大TA含量先升高后下降,Δt24 h下TA含量數值最高;在不同濃度下分別得到A1B1、A2B2、A3B2為最優處理,均顯著高于CK(p<0.05),綜合比較發現,除第42 d外,A2B2處理最優,貯藏至28 d時TA含量僅減少0.31%,發現適宜的臭氧處理對甜瓜生理代謝TA的消耗起到了一定的抑制作用,明顯延緩了TA的消耗[14]。

表3 不同臭氧處理對甜瓜可滴定酸含量的影響Table 3 Effect of different ozone treament on the TA content of melon fruits

2.3 不同臭氧處理對甜瓜采后抗壞血酸含量的影響

抗壞血酸(VC)含量的高低是衡量清除活性氧能力的基本指標之一,相對較高的VC含量可以減輕活性氧對果實組織的傷害,從而更好地保持果蔬品質,延緩果實的衰老[20]。從表3中可以看出,VC含量在整個貯藏過程中呈不斷下降的趨勢,且貯藏后期下降速度明顯快于貯藏前期。28 d以前各處理組VC含量大于CK,明顯抑制了VC含量的下降,與CK呈顯著性差異(p<0.05),但貯藏后期只有A1B1、A2B2、A2B3處理組VC含量高于CK,其他處理與CK之間無顯著差異(p>0.05),甚至起不到抑制VC含量下降的效果。第42 d時,CK、A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3處理VC含量分別減少58、56、65、68、60、51、54、57、57、57%;2.14、6.42 mg/cm3時,平均每天VC含量的下降隨間隔時間的增大而不斷增大,Δt12>Δt24>Δt48 h,且各組之間有著顯著性差異(p<0.05);4.28 mg/cm3處理,隨著間隔時間的增大VC含量先上升后下降,Δt24 h時VC含量平均每天僅下降1.2%,與其他間隔時間處理有著顯著性差異(p<0.05);不同濃度最優間隔時間之間相互比較得到VC含量A2B2>A1B1>A3B1,且0～42 d A2B2與各處理組之間有顯著性差異(p<0.05),適宜的臭氧處理促使甜瓜產生抗氧化系統,抑制了VC生理代謝過程中的消耗[26];但是其他處理組到貯藏后期與CK之間無顯著性差異(p>0.05),甚至VC含量低于CK,這是因為甜瓜貯藏后期生理代謝活動快速升高而消耗大量營養物質所致[27]。

表4 不同臭氧處理對甜瓜VC含量的影響Table 4 Effect of different ozone treament on the VC content of melon fruits

表5 不同臭氧處理對甜瓜呼吸速率的影響Table 5 Effect of different ozone treament on the respiration rate of melon fruits

2.4 不同臭氧處理對甜瓜采后呼吸速率的影響

呼吸速率是果蔬采后生理生化變化的重要指標之一,呼吸速率的高低衡量著果實組織代謝和衰老進程的快慢,是評價果蔬貯藏效果的重要基準。從表4中可以看出,A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A2B3、A1B3、A3B1、A3B2、A3B3各處理組28 d呼吸峰值分別為6.44、6.58、5.99、5.23、6.35、6.91、6.98、7.14、8.47 CO2mg·kg-1·h-1,相比CK 6.81 CO2mg·kg-1·h-1分別減少5%、3%、12%、23%、7%,增加1%、2%、5%、24%,得到A2B2相比CK呼吸速率減少最多,且較初始值僅增長了4.21 CO2mg·kg-1·h-1;隨著貯藏時期的延長,各組呼吸速率呈波動式上升至出現呼吸高峰,之后呈快速下降趨勢,CK于21 d出現呼吸高峰,而各處理組相比CK推遲7 d至28 d出現呼吸高峰,并且4.28 mg/cm3和A1B1、A1B2處理較CK顯著降低了呼吸峰值(p<0.05);其他處理組雖然也推遲了出現呼吸高峰時間,但是它們的呼吸高峰值大于CK,并且到貯藏后期,所有處理組的呼吸速率都高于CK,這是因為貯藏后期臭氧分解為氧氣使甜瓜環境氧分壓增大以及甜瓜自身生理代謝旺盛產生大量的乙烯、乙醛等有害氣體,從而加快了呼吸代謝[28-29]。

2.5 不同臭氧處理對甜瓜采后腐爛指數的影響

腐爛是甜瓜貯藏過程中最直觀的感官指標之一[23],腐爛指數的大小直接衡量著甜瓜品質及商業價值性。隨著貯藏時間的延長,各組都不同程度的出現了腐爛,并且腐爛指數不斷增大,從表6中可以看出,CK于14 d即出現腐爛,各處理組于21 d出現腐爛,相比CK 不同臭氧處理推遲了7 d出現腐爛,延緩了出現腐爛的時間。在貯藏前21 d,除A1B3、A2B3、A3B3外,各組腐爛指數都顯著低于CK(p<0.05),A2B2處理腐爛指數僅為0.016,而且28 d以后只有A2B2與CK有著顯著性差異(p<0.05),其他處理無顯著性差異(p>0.05);且隨著貯藏時間的延長腐爛指數超過CK,說明貯藏后期,臭氧對甜瓜無保鮮效果,這是因為貯藏后期果實硬度不斷降低,果皮細胞間的通透性增大,致使病原菌更加容易的擴散到果肉組織中,同時臭氧順著前期出現腐爛的地方對甜瓜產生不必要的傷害,致使腐爛加快[30]。

表6 不同臭氧處理對甜瓜腐爛指數的影響Table 6 Effect of different ozone treament on decay index of melon fruits

3 討論

P.E.Frederick等[25]實驗發現一定的臭氧處理抑制了果實的相對電導率,本實驗通過不同臭氧處理甜瓜得到與此相似的結論,但是A1B1、A2B3、A3B2貯藏前期相對電導率反而增長,這可能因為臭氧處理過于頻繁或者臭氧濃度過高對果實組織造成傷害,正如高慶義等[16]發現不恰當的臭氧處理會損壞細胞結構,使細胞物質外流導致相對電導率增大。Δt12、Δt24 h貯藏前28 d,各處理組之間隨臭氧濃度增加相對電導率先減小后增大,說明臭氧處理甜瓜在相同間隔時間下并不是濃度越大越好,最佳貯藏需要一個合適的臭氧濃度。TA含量的高低與甜瓜果實的風味和口感有著密切關系,為了適應外界環境和甜瓜自身生理生化代謝的消耗,TA含量隨著貯藏時間的延長而不斷降低,適宜的臭氧處理顯著地抑制了TA含量的下降,這與張琦等[31]發現臭氧可以延緩樹莓TA含量的下降和武杰等[32]發現臭氧可以很好地保持不同成熟度葡萄的TA含量一致。實驗中4.28 mg/cm3下TA含量最高,低濃度和A2B3的TA含量相對較低,這是因為臭氧對甜瓜的保鮮作用主要是實際接觸濃度,但實際濃度受到眾多因素的影響,低濃度和增大間隔時間使得實際接觸濃度降低,在臭氧保持較高TA含量的同時,低濃度臭氧會使部分甜瓜果實TA分解[13];6.42 mg/cm3下雖然也抑制了TA含量的下降,但是抑制效果與其他處理無顯著性差異,甚至低于CK,這是因為高濃度的臭氧會對甜瓜組織造成一定的傷害,使甜瓜內部組織為了抵御外界的傷害而消耗部分TA[14]。

隨著果實的成熟和衰老,果實組織不斷消耗TA、VC等眾多營養物質,從而使得VC含量不斷降低,在貯藏前期不同臭氧處理明顯抑制了VC含量的下降,這與A.G.Perez等[33]發現0.35 μL/L臭氧可以抑制VC含量的下降和于弘慧等[23]發現適宜的臭氧處理可以有效地保持甜瓜VC含量的結果一致,這是因為適宜的臭氧濃度和間隔處理時間可以對甜瓜果實組織產生抗氧化系統誘導作用,抑制了VC的消耗[26]。但貯藏后期只有A1B1、A2B2、A2B3處理組VC含量高于CK,其他處理與CK之間無明顯差異(p>0.05),甚至起不到抑制VC含量下降的效果,這是因為隨著貯藏時間的進行,生命代謝活動不斷加強,消耗營養物質速度不斷加快,同時貯藏后期臭氧通過表皮組織不斷滲透到細胞內部,破壞了抗氧化系統,氧化了內部的VC,使得VC含量快速下降[27]。甜瓜是一種典型的呼吸躍變型果實,臭氧可以分解消除呼吸代謝產生的乙烯、乙醛等有害氣體,使呼吸速率變低,推遲果實后熟,保持更好的甜瓜品質[4,10]。實驗發現不同臭氧處理推遲了7 d出現呼吸高峰,且4.28 mg/cm3和A1B1、A1B2處理降低了呼吸峰值,這與張曉娜[10]發現臭氧推遲無花果呼吸高峰,降低呼吸速率一致,同時也發現實驗結果與劉晉聯等[18]、陳存坤等[22]用臭氧處理哈密瓜結果相似。這是因為臭氧產生的負氧離子有很強的穿透能力,可以在細胞組織中降低代謝水平,同時臭氧可以分解代謝產物乙烯為CO2、H2O,抑制呼吸速率的上升,減緩甜瓜的后熟,減少營養物質的消耗[26,28-29]。

腐爛主要因為果蔬隨著貯藏期的延長,果實生理代謝的進行以及外源微生物的侵染損壞了果實保護組織,使細胞壁一些物質得到破壞[34],直接影響其可食性;不同臭氧處理都推遲了7 d出現腐爛,這與陳紅兵等[35]發現正常金橘只有兩個月的貯藏時間,而臭氧處理完可以達到三個月才出現腐爛的結果相似。而且貯藏前21 d,Δt48 h處理組腐爛指數要高于CK,可能因為臭氧處理間隔時間過長,實際接觸濃度偏低起不到抑菌效果;但是正如L.Palou等[30]用臭氧處理接有病原菌的檸檬,前6周可以很好地抑制腐爛,但是從第7周失去抑制腐爛的效果一樣,在不同臭氧處理甜瓜后期除了A2B2外其他處理無法抑制甜瓜的快速腐爛,這是因為隨著貯藏期的延長,呼吸代謝不斷增強,有害氣體不斷增多,臭氧分解產生氧氣促使生命活動加強[36]。

4 結論

本實驗綜合分析不同臭氧濃度和間隔處理時間對甜瓜采后生理的影響,發現適宜的臭氧處理可以抑制TA和VC含量的下降,有效延緩相對電導率的上升,降低呼吸速率、腐爛指數,推遲7 d出現腐爛和呼吸高峰;不同的臭氧濃度和間隔處理時間對甜瓜有著至關重要的影響,需要根據不同的果蔬來選擇最適的結合方式,而且臭氧處理甜瓜28 d前效果最好,到貯藏后期將無顯著性保鮮效果,最后得到最適甜瓜采后低溫臭氧處理為4.28 mg/cm3,間隔時間為24 h。

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權威·核心·領先·實用·全面

Effectsofdifferentozonetreatmentsonpostharvestphysiologicalofmelon

BAIYou-qiang1,LIAOLiang1,XUJian2,ZHAOXiao-min1,WANGZhi-honghao1,DONGZi-fan1,XIEJi-yun1,DULin-xiao1,MANan1,LIDan1,LIXue-wen1,*

(1.College of Food science and Pharmaceutics,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052,China;2.Garden Science and Technology College,Xinjiang Agricultural Vocational Technical College,Changji 831100,China)

In this paper,“Xizhoumi No.17”was used as material,and the experiment was carried out at 6～8 ℃with RH80%～85%. The ozone concentration was 2.14,4.28,6.42 mg/cm3and the interval was 12,24,48 h and for closed handling 40 min. The effects of different ozone treatments on the physiological of melon during the whole 42 d storage period was studied. The results showed that ozone treatment can delay the increase of conductivity,inhibit the decline of TA and VCwhose average daily decline only of 1.1and1.2% respectictively. Ozone treatment also reduced the respiration rate by 23%,postphoned respiration peak by 7 days,and its decay index was only 6.8% of the control. Ozone concentration of 4.28 mg/cm3and the interval of 24 h can best guarantee the quality and extend the low temperature storage time of melon fruit,which provides a feasible method for the storage,transportation and preservation of melon.

melon;ozone;storage;physiological

2017-05-22

白友強(1992-),男,碩士,研究方向:果品采后生理及保鮮,E-mail:baiyouq@163.com。

*通訊作者:李學文(1964-),男，博士,教授,從事果蔬采后生理與貯藏保鮮技術方面的研究,E-mail:xjndsp@sina.com。

“十二五”農村領域國家科技計劃課題(2011BAD27B01-02)。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0256-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.047