脫澀與1-MCP處理對柿果實生理生化特性的影響

王瑞慶，韓愛華，聞 靜，張 莉

(1.上饒師范學院 生命科學學院, 江西上饒 334001；2.重慶市渝北區農產品質量安全中心，重慶 401120)

柿(DiospyroskakiThunb.)原產于中國，產量占世界73%(FAO, 2016)。中國已發現的1 000余個品種，主要為澀柿[1]，需要經過脫澀處理才能商業化銷售，然而，脫澀果實迅速軟化，因而貨架期短。

柿果實成熟衰老受乙烯的調控[1]。1-甲基環丙烯(1-MCP)是一種乙烯受體抑制劑，美國、西班牙和瑞士等發達國家已批準在蘋果、柿子、李和番茄等采后保鮮中應用[2]。以往研究表明，1-MCP可以延緩柿果實衰老和軟化[3-5]，緩解低溫貯藏對柿果實產生的冷害[6-7]，抑制柿子切片乙烯產生和果肉軟化[8]。然而，目前1-MCP對脫澀后柿果實的保鮮效果和保鮮機制的系統研究欠缺。1-MCP可否延緩脫澀后柿果實的貨架期，對澀柿鮮銷市場的發展有重要意義。本研究通過高濃度CO2法對‘火柿’果實脫澀，評估脫澀后果實品質變化及1-MCP作用效果，探討脫澀與1-MCP處理影響柿果實衰老的生理生化機制。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

試驗材料‘火柿’(DiospyroskakiL. Huoshi)果實采于陜西乾縣西北農林科技大學黃土高原果樹試驗站。果皮2/3呈黃綠色時采收，選擇無病蟲害、無機械損傷的果實，當天運回實驗室。果實分成4組，分別置于雙層塑料帳內，帳內容積約0.24 m3。進行如下處理：(1)CO2處理：在帳頂部和底部各留一個通氣口，從底部口注入CO2氣體，待CO2充滿后將2個口封緊，測定內部CO2體積分數約85%。(2)1-MCP處理：稱取0.192 g SmartfreshR粉劑(有效成分0.14% 1-MCP，Rohm and Haas Co. Ltd.，美國)，加入4 mL蒸餾水澆溶粉末，立即密封塑料帳，帳內1-MCP體積分數約為500 nL·L-1。(3)CO2+1-MCP處理：對果實同時進行CO2和1-MCP處理。(4)對照(CK)：剩余一組果實用塑料帳封住，作為CK。

各組果實在20 ℃下密閉24 h，取出通風，并裝入帶有30 μm厚度聚乙烯(PVC)薄膜內襯的果箱內，每個處理均分裝于3個果箱(3個重復)，在室溫(20±1)℃下貯藏。不同時期果實樣品于-60 ℃冷凍，用于可溶性單寧、丙二醛(MDA)和保護酶活性的測定。

1.2 測定方法

每個處理取6～10個果實，用于品質指標測定。用硬度計(意大利FT-327，探頭直徑11 mm)測定果實赤道面對稱兩側果肉硬度，取平均值作為該果實硬度。用WYT-4型手持折光儀測定可溶性固形物(SSC)質量分數。榨取果汁并過濾，量取20 mL濾汁，加入50 mL蒸餾水，用0.1 mol·L-1NaOH滴定至pH 8.1(pH計ORION-230A型)，折算成蘋果酸，作為可滴定酸質量分數。呼吸速率參照王瑞慶等[9]的方法進行測定。乙烯釋放速率用氣相色譜儀(島津GC-14A)測定，GDX-502色譜柱，柱溫60 ℃，氫氣0.7 kg·cm-2，空氣0.7 kg·cm-2，氮氣1.0 kg·cm-2，FID檢測器，檢測室溫度110 ℃。

在6個果實上切取4 g果肉，置于預冷的研缽中，逐步加入25 mL預冷的提取緩沖液(含1%聚乙烯吡咯烷酮)并研磨。提取液為100 mmol·L-1pH 7.5的磷酸鈉緩沖液。勻漿在4 ℃、27 000×g 下離心30 min，上清液用于測定。每個處理重復3次。參照Wang等[10]方法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性，根據Jiang等[11]的方法測定過氧化物酶(POD)活性。采用硫代巴比妥酸(TBA)比色法測定MDA質量摩爾濃度。采用福林-丹尼斯法測定并計算可溶性單寧質量分數。

1.3 數據處理與分析

用SPSS 18.0進行數據處理與差異顯著性分析。不同處理間差異顯著性用LSD法進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同處理對柿果實脫澀效果的影響

采收時，‘火柿’果實可溶性單寧質量分數為0.856 g·hg-1；脫澀后，CO2與CO2+1-MCP處理果實可溶性單寧分別下降90.1%(0.085 g·hg-1)和88.8%(0.096 g·hg-1)，兩處理間差異不顯著(P>0.05)，均無明顯澀感。

2.2 不同處理對柿果實呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

由圖1可見，采收當日，‘火柿’果實呼吸速率為18.0 mg·kg-1·h-1。處理后1 d，對照和1-MCP處理果實呼吸速率分別升高了58.9%和62.2%，但二者差異不顯著(P>0.05)，之后相對平穩，沒有出現明顯的呼吸高峰。CO2脫澀后，果實呼吸速率急劇升高，處理1 d后是采收時的4.2倍，隨后下降；1-MCP處理顯著降低了脫澀果實的呼吸速率，3 d后呼吸速率逐漸下降(圖1)。

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圖1 不同處理對柿果實呼吸速率的影響Fig.1 Effect of different treatment on fruit respiratory rate

圖2 不同處理對柿果實乙烯產生的影響Fig.2 Effect of different treatment on ethylene production

圖2顯示，采收當日，柿果實乙烯釋放速率處于較低水平(0.6 μL·kg-1·h-1)。隨著貯藏期延長，各處理果實乙烯釋放速率均顯著升高(P<0.05)。CK在19 d時乙烯釋放達到高峰，為340 μL·kg-1·h-1，之后呈下降趨勢；1-MCP處理果實于31 d出現高峰，比對照延遲12 d，峰值為對照的89.1%。脫澀后，果實乙烯釋放速率急劇上升， 5 d時已達543 μL·kg-1·h-1，1-MCP處理可顯著抑制脫澀果實的乙烯釋放，19 d時達到乙烯釋放高峰(474 μL·kg-1·h-1)。

2.3 不同處理對柿果實品質的影響

圖3顯示，采收當日，果實硬度為9.7 kg·cm-2，隨著貯藏期延長，各處理果實硬度均明顯下降(P<0.05)。CK在貯藏末期25 d時，硬度下降了89.7%，果實軟化。1-MCP處理延緩了果實軟化，硬度顯著高于CK(P<0.05)。CO2脫澀后，果實硬度迅速下降，1-MCP處理明顯延緩了脫澀果實硬度的下降，25 d時下降至0.4 kg·cm-2，與5 d時CO2處理果實硬度相當。

圖3 不同處理對柿果實硬度的影響Fig.3 Effect of different treatment on fruit firmness

貯藏期間，CK和1-MCP處理果實SSC均呈明顯下降趨勢(圖4)，除15 d時1-MCP果實SSC大于CK，其余時間二者差異不顯著(P>0.05)。脫澀后，‘火柿’果實SSC質量分數從21.2%下降至15%左右，之后變化不明顯(P>0.05)。說明，1-MCP處理對脫澀后果實SSC質量分數沒有顯著影響(P>0.05)。

圖4 不同處理對柿果實SSC的影響Fig.4 Effect of different treatment on fruit SSC

CK的可滴定酸在貯藏前期7 d略有上升，之后呈下降趨勢，19 d后下降速度加快(圖5)。1-MCP處理在貯藏前期19 d對果實可滴定酸質量分數整體沒有顯著影響(P>0.05)，21 d以后，處理果實可滴定酸質量分數明顯高于CK。CO2脫澀后，‘火柿’果實可滴定酸質量分數下降了57.1%，之后有少量回升；1-MCP對脫澀后‘火柿’果實可滴定酸沒有顯著影響，一直保持在相對較低水平。

圖5 不同處理對柿果實可滴定酸的影響Fig.5 Effect of different treatment on fruit titrable acidity

2.4 不同處理對柿果實保護酶活性的影響

由圖6可見，CK和1-MCP處理果實貯藏前期17 d SOD活性相對穩定，17 d后明顯升高。1-MCP對CK果實SOD活性整體影響較小。脫澀果實于處理后1 d，SOD活性迅速升高1.5倍，第5天回落。脫澀果實經1-MCP處理后，SOD活性降低，整個貯藏過程SOD活性沒有出現明顯的高峰。

圖6 不同處理對柿果實SOD活性的影響Fig.6 Effect of different treatment on fruit SOD activity

圖7顯示，采收當日，‘火柿’果實POD活性處于較低水平，隨著貯藏期延長，各處理果實POD活性明顯升高(P<0.05)。CK和1-MCP處理果實POD活性5 d后快速升高，1-MCP處理明顯降低了活性升高速度(P<0.05)。脫澀后，POD活性升高速度顯著加快，1-MCP顯著降低了脫澀柿果實POD活性(P<0.05)，但仍大于未脫澀果實。

2.5 不同處理對柿果實MDA的影響

圖8顯示，室溫貯藏期間，各處理果實MDA質量摩爾濃度均顯著升高(P<0.05)。CK于21 d 時達到最大值(0.27 mmol·g-1)，為采收時的4倍。1-MCP處理減緩了貯藏后期(9 d以后)MDA的升高。CO2脫澀后，MDA顯著高于CK(P<0.05)，5 d時MDA質量摩爾濃度為CK的1.4倍；1-MCP處理顯著抑制了脫澀柿果實MDA的升高(P<0.05)，5 d時是CO2脫澀果實的66%。

圖7 不同處理對柿果實POD活性的影響Fig.7 Effect of different treatment on fruit POD activity

圖8 不同處理對柿果實MDA的影響Fig.8 Effect of different treatment on fruit MDA variation

3 討 論

3.1 CO2脫澀效果

‘火柿’屬澀柿品種，可溶性單寧大于0.1 g·hg-1則會產生澀感[12]。澀柿在自然成熟條件下，即使軟化，單寧質量分數一般也大于0.2 g·hg-1[13]，因而商業化銷售前需進行脫澀處理。本試驗利用常溫短時CO2法(CTSD)可有效對‘火柿’脫澀，并且在1-MCP處理果實上同樣有效，說明脫澀過程并不直接依賴于乙烯。

3.2 不同處理對呼吸速率與乙烯釋放速率的影響

本試驗中，CK沒有明顯呼吸峰，說明‘火柿’不屬于典型的躍變型果實，與在‘Costata’柿[14]上的研究結果相同，而Luo[15]研究表明，‘Qiandaowuhe’柿屬于躍變型果實。不同的呼吸類型可能與柿的品種、成熟時期等差異有關。Turk[16]對不同成熟期柿果實研究發現，采收早的柿子采后出現呼吸躍變，采收期晚的無明顯呼吸峰。果實內種子成熟是產生CO2的主要原因，‘火柿’是無核品種，可能是沒有明顯呼吸峰的一個原因。果實脫澀后1 d呼吸速率迅速升高，隨后下降，形成一個CO2高峰，然而這個過程是否屬于呼吸躍變，基于以下幾個因素還需進一步證實：(1)CK在貯藏期間沒有明顯的呼吸高峰出現；(2)高體積分數CO2脫澀處理后，一部分CO2短時間會殘留在果實組織內，影響測定結果[14]；(3)脫澀過程，果實無氧呼吸產生的乙醇可以分解產生CO2。果實脫澀后乙烯釋放速率迅速加快，是由于在高體積分數CO2環境下，產生脅迫乙烯導致[17]。1-MCP處理果實乙烯釋放速率明顯降低，說明1-MCP對CO2產生的脅迫乙烯有緩解作用。此外，脫澀時游離單寧轉化為結合態單寧過程產生的機械作用可能破壞膜系統[13]，也會促進乙烯的產生。

3.3 不同處理對品質的影響

柿果實脫澀后，迅速軟化，不耐貯運，是柿子商業化經營面臨的主要問題。1-MCP處理可顯著延緩‘火柿’硬度的下降，對果實脫澀后也同樣有效。商業上通常果實硬度低于1 kg·cm-2即認為失去商品價值，據此，‘火柿’脫澀后室溫可存放5 d，而1-MCP處理后可將貯藏期延長20 d，達到25 d。有研究認為柿子脫澀后快速軟化，主要是由于單寧結構變化導致細胞膜結構變化所致[13]。本研究中，1-MCP處理未影響‘火柿’果實脫澀效果，但仍然延緩了果實硬度下降，因而不支持上述脫澀果實的軟化機制，而支持乙烯決定柿軟化進程的觀點[1]。 本研究中高體積分數CO2處理后，‘火柿’脫澀并迅速軟化，貨架期縮短，而李自強等[18]的研究表明，高體積分數CO2處理‘次郎甜柿’，明顯抑制果實軟化，延長貨架期，主要與試驗材料差異有關。本研究中澀柿脫澀后，引起乙烯釋放加快，促進果實成熟。而高體積分數CO2處理抑制甜柿的呼吸速率和乙烯釋放速率，因而延緩了衰老，氣調環境對柿有類似的效果[19]。

果實中可溶性固形物質量分數與糖分有很強相關性，因而常用于快速評測糖分質量分數，此外還與酸和礦物質等有關。‘火柿’果實脫澀后，可溶性固形物質量分數急劇降低，此時主要并非由于糖分降低引起，而是由于脫澀后可溶性單寧質量分數下降引起的，因而澀柿品種不宜用可溶性固形物來表征果實中的糖分狀況。此外，單寧對SSC還存在間接影響：當單寧酸高于一定閾值，即抑制蔗糖分解為單糖相關酶的活性[20]，通過影響單糖、多糖的質量分數與比例而影響SSC值。

果實貯藏期間的蒸騰和呼吸作用會導致質量損失。本試驗中，‘火柿’脫澀后失重加速，主要是由于脫澀后細胞的膜系統透性增加，呼吸和蒸騰加速引起的。

3.4 不同處理對保護酶和MDA的影響

果實采后伴隨活性氧的生成，對膜系統產生傷害并加速果實衰老。植物細胞在逆境下可誘導產生保護酶，后者可清除活性氧減輕對細胞的傷害。本試驗中，脫澀果實SOD和POD活性迅速升高，主要由于脫澀后自由基大量產生而誘導形成的。MDA可以反映膜脂過氧化程度。果實脫澀后，MDA質量摩爾濃度升高明顯加快，說明脫澀過程產生了CO2脅迫，膜脂過氧化程度增加。1-MCP處理后明顯降低了MDA質量摩爾濃度，說明其降低了脅迫和膜脂過氧化程度。

綜上，高體積分數CO2可有效對‘火柿’脫澀，1-MCP對脫澀效果沒有明顯影響。1-MCP可顯著延緩室溫貯藏對照和脫澀‘火柿’果實硬度下降，顯著抑制POD活性和MDA升高速度，延緩果實衰老，延長貨架期。