氯化鈣處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)采后生理代謝及品質(zhì)的影響

張瑜瑜，用成健，劉佳妮，陳澤斌，華金珠，蘇源

（昆明學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650214）

藍(lán)莓（Vaccinium spp.），杜鵑花科越橘屬，多年生低灌木[1]，原產(chǎn)于美國(guó)，生長(zhǎng)于海拔900 m～2 300 m的地區(qū)，果實(shí)成熟為藍(lán)色，果肉細(xì)膩、果味酸甜、風(fēng)味獨(dú)特[2]，富含有機(jī)酸、礦物質(zhì)和維生素，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富[3]，是聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織確定的人類五大健康食品之一[4]。但藍(lán)莓含水量較高，皮薄，且屬于典型的呼吸躍變型果實(shí)，采后極不耐貯藏，容易受到枝孢霉（Cladosporium sp.）、鏈格孢霉（Alternaria）和匍柄霉屬（Stemphylium）等病原真菌的侵染而腐爛[5]。通常在常溫（20℃）下放置3 d～5 d就開始腐爛，從而導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)下降，失去商品價(jià)值。因此，探索安全高效及適宜于采后藍(lán)莓果實(shí)的保鮮技術(shù)一直成為近年來的研究熱點(diǎn)[6]。

CaCl2能維持果實(shí)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能，還能調(diào)控果實(shí)的離子環(huán)境和酶活性，是一種符合綠色環(huán)保要求的保鮮處理劑[7]，已廣泛應(yīng)用于蘋果[8]、梨[9]、棗[10-11]等的貯藏保鮮，可以較好地保持果實(shí)硬度、延緩衰老。大量研究結(jié)果表明，CaCl2處理能延長(zhǎng)果蔬貯藏時(shí)間，其作用機(jī)理是鈣能促進(jìn)細(xì)胞分裂和果實(shí)的生長(zhǎng)發(fā)育、維持細(xì)胞壁的穩(wěn)定性[12]。也有關(guān)于采用CaCl2采前噴霧[13]或采后浸泡果柄[14-15]來防治采后菠蘿病害的報(bào)道，但CaCl2處理對(duì)延緩采后藍(lán)莓果實(shí)腐爛及果實(shí)品質(zhì)保持的應(yīng)用和研究還鮮有報(bào)道。因此，本研究以此為切入點(diǎn)，研究不同濃度CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)采后貯藏品質(zhì)的影響，探索其生理機(jī)制，為藍(lán)莓果實(shí)的綠色保鮮技術(shù)提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 供試藍(lán)莓品種

藍(lán)莓品種為“夏普藍(lán)”，2019年10月18日上午10點(diǎn)采于云南澄江藍(lán)莓種植基地，采收無病蟲害、成熟度和大小一致的果實(shí)，置于保鮮盒中，立即運(yùn)回云南省都市特色農(nóng)業(yè)工程研究中心園藝產(chǎn)品采后實(shí)驗(yàn)室冷凍保存。

1.1.2 化學(xué)試劑

無水氯化鈣：天津市福晨化學(xué)試劑廠；2，6-二氯酚靛酚：美國(guó)Sigam-Aldrich公司；蒽酮：上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；愈創(chuàng)木酚：天津光復(fù)精細(xì)化工有限公司；福林酚：合肥博美生物技術(shù)有限公司。以上化學(xué)試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-120-02紫外分光光度計(jì)：日本島津有限公司；BluePard Cu420電熱恒溫水浴鍋：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Lab Tech EV311旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：北京萊伯泰科儀器股份有限公司；PL204型精密電子天平：成都浩宇馳儀表有限公司；Sigma1-14離心機(jī)：北京科普順科技有限公司；TA-XT.Plus型質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)Smsta公司；CR-400色差儀：日本Konica Minolta公司；PR-101α折糖儀：日本ATAGO公司；808智能電位滴定儀：瑞士萬通公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將采收的藍(lán)莓隨機(jī)分成4組，每組約1 000 g，分別取1L 1%、2%、4%濃度的CaCl2溶液和等量的去離子水（對(duì)照組CK）浸泡10 min，晾干后，用聚乙烯保鮮盒分裝，每盒125 g，置于（4±1）℃的貯藏庫(kù)內(nèi)，每3 d取一次樣，測(cè)定相關(guān)生理指標(biāo)和相關(guān)抗氧化酶活性，重復(fù)3次。

1.4 測(cè)定方法

失重率用分析天平測(cè)定，計(jì)算公式如下。

果實(shí)硬度采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定；可溶性固形物的測(cè)定采用折糖儀測(cè)定；過氧化物酶活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[16]；丙二醛含量采用硫代巴比妥酸比色法測(cè)定[17]；類黃酮和花青素采用紫外分光光度法測(cè)定[17]；總酚含量采用福林酚法測(cè)定[18]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和作圖，SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、顯著性分析主成分分析和通徑分析，p＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)采后貯藏品質(zhì)的影響

2.1.1 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)失重率的影響

失重率是衡量果實(shí)采后貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)。CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)失重率的影響見圖1。

圖1 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)失重率的影響Fig.1 Effect of CaCl2treatment on weight loss rate of blueberries

由圖1可知，藍(lán)莓果實(shí)采后貯藏期間，對(duì)照組和3個(gè)濃度CaCl2處理的失重率均處于逐漸上升趨勢(shì)。其中，CK的失重率上升幅度最大，2% CaCl2處理的失重率上升較為平穩(wěn)，3種濃度CaCl2處理的失重率與CK存在顯著差異（p＜0.05），貯藏第 6天后，2% CaCl2處理的失重率顯著低于1%和4% CaCl2處理的失重率（p＜0.05），可知2% CaCl2處理的效果最佳。

2.1.2 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)硬度的影響

果實(shí)硬度是衡量果實(shí)貯藏性狀的重要指標(biāo)，貯藏過程中，隨著果實(shí)的成熟，果肉逐漸變軟，耐壓力也隨之下降，因此，果實(shí)硬度可以直觀地反映其在貯藏過程中的軟化程度[12]。CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)硬度的影響見圖2。

圖2 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)硬度的影響Fig.2 Effect of CaCl2treatment on the firmness of blueberries

由圖2可知，CK果實(shí)硬度處于逐漸下降趨勢(shì)，3種濃度CaCl2處理藍(lán)莓的果實(shí)硬度均呈先上升后下降趨勢(shì)。這可能是由于貯藏前期果膠與鈣緊密結(jié)合[19-20]而引起果實(shí)硬度呈先上升后下降，隨著藍(lán)莓果實(shí)的衰老成熟，果實(shí)硬度趨于下降。3個(gè)CaCl2處理藍(lán)莓果實(shí)硬度同期始終顯著高于CK（p＜0.05），貯藏第3天到第15天，2% CaCl2處理的果實(shí)硬度顯著高于濃度為1%和 4%的 CaCl2處理（p＜0.05）。由此表明，CaCl2處理能保持采后藍(lán)莓果實(shí)的硬度，其中以2% CaCl2處理的效果最佳。

2.1.3 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物的影響

可溶性固形物含量是果實(shí)貯藏品質(zhì)和成熟度的直接反映[21]。CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物（total soluble solids，TSS）的影響見圖3。

圖3 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effects of CaCl2treatment on TSS content of blueberries

由圖3可知，貯藏期間，CK和3個(gè)濃度CaCl2處理藍(lán)莓果實(shí)的TSS含量均呈逐漸下降趨勢(shì)，且貯藏3 d～15 d時(shí)，3個(gè)CaCl2處理的TSS含量均顯著高于CK（p＜0.05）。貯藏第3天，1% CaCl2處理的TSS含量比CK高13.64%；2% CaCl2處理的TSS含量比CK高38.37%；4% CaCl2處理的TSS含量比CK高7.38%；貯藏第15天，1% CaCl2處理的TSS含量是CK的1.40倍；2% CaCl2處理的TSS含量是CK的2.14倍；4% CaCl2處理的TSS含量是CK的1.51倍。由此可知，CaCl2處理能較好地維持藍(lán)莓果實(shí)采后的TSS含量，其中以2% Ca－Cl2處理的效果最優(yōu)。

2.2 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)抗氧化能力的影響

2.2.1 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)過氧化酶活性的影響

過氧化物酶（peroxidase，POD）是果實(shí)抗氧化作用的關(guān)鍵酶，其活性與果實(shí)采后衰老密切相關(guān)，它能阻止過量的活性氧對(duì)細(xì)胞膜的傷害，能延緩衰老[22]。CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)POD活性的影響見圖4。

圖4 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)POD活性的影響Fig.4 Effects of CaCl2treatment on POD activity of blueberries

由圖4可知，CK和3個(gè)CaCl2處理藍(lán)莓果實(shí)的POD活性均在第9天達(dá)到最大值，2%、1%、4% CaCl2處理和CK的POD活性分別為59.2、49.8、44.1 U/g FW和37.6U/gFW，2% CaCl2處理POD活性是CK的1.57倍。貯藏3 d～15 d時(shí)，3個(gè)CaCl2處理POD活性顯著高于CK（p＜0.05）。由此可知，CaCl2處理能有效延緩藍(lán)莓果實(shí)采后POD活性的下降程度。

2.2.2 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)過氧化氫酶活性的影響

CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)過氧化氫酶（catalase，CAT）活性的影響見圖5。

圖5 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)CAT活性的影響Fig.5 Effect of CaCl2treatment on CAT activity of blueberries

由圖5可知，CK和3個(gè)CaCl2處理藍(lán)莓果實(shí)的CAT活性與POD活性的變化趨勢(shì)基本一致，且均在第9天達(dá)到最大值，其中2% CaCl2處理時(shí)CAT活性最大，為211.55 U/g FW，是CK的1.66倍，其次為 4% CaCl2處理，是CK的1.46倍；4個(gè)處理CAT活性均在第15天降到最低，其中，2% CaCl2處理的CAT活性最高，為152.33 U/g FW，是CK的1.65倍。貯藏3 d～15 d時(shí)，3個(gè)CaCl2處理 POD 活性顯著高于 CK（p＜0.05），由此表明，CaCl2處理能有效減緩藍(lán)莓果實(shí)采后CAT活性的下降。

2.2.3 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)丙二醛含量的影響

CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的影響見圖6。

圖6 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)MDA含量的影響Fig.6 Effect of CaCl2treatment on MDA content of blueberry

MDA含量是果實(shí)采后貯藏過程中膜脂過氧化程度的直接反映[23]。由圖6可知，CK和3個(gè)CaCl2處理藍(lán)莓果實(shí)的MDA含量均處于逐漸上升的趨勢(shì)。在貯藏期間，3個(gè) CaCl2處理MDA含量均顯著低于CK（p＜0.05）。其中，貯藏第6天時(shí)，2%濃度CaCl2處理的MDA含量為31.26 μmol/g FW，僅為CK的43.21%；1% CaCl2處理的MDA含量為47.32 μmol/g FW，僅為CK的65.41%；4% CaCl2處理的MDA含量為53.52 μmol/g FW，僅為CK的73.71%；貯藏第9天，CK的MDA含量達(dá)到107.21 μmol/g FW，其次是4%的CaCl2處理，MDA含量為72.76μmol/gFW，再次是1%和2%的CaCl2處理，MDA含量分別為66.28 μmol/g FW和45.62μmol/g FW，2%的CaCl2處理的MDA含量?jī)H為CK的42.55%。由此可知，CaCl2處理可以有效抑制藍(lán)莓果實(shí)采后MDA含量上升，能延緩衰老，其中，2% CaCl2處理的效果最好。

2.3 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)酚類物質(zhì)代謝的影響

總酚、類黃酮和花青素是果蔬體內(nèi)的重要酚類物質(zhì)，能提高其抗氧化能力，延緩衰老[24]。CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)酚類物質(zhì)代謝的影響見圖7～圖9。

圖7 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)總酚含量的影響Fig.7 Effect of CaCl2treatment on the total phenol content of blueberry

圖8 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)類黃酮含量的影響Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on flavonoids content in blueberry

圖9 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)花青素含量的影響Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on anthocyanin content of blueberry

由圖7可知，3個(gè)CaCl2處理的總酚含量均處于下降趨勢(shì)，且顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 3天，1% CaCl2處理的總酚含量為5.06 mg/g，是CK的1.23倍；2% CaCl2處理的總酚含量為5.72mg/g，是CK的1.39倍；4% CaCl2處理的總酚含量為4.73mg/g，是CK的1.15倍。貯藏第15天，2%、1%和4%的CaCl2處理的總酚含量分別是CK的3.01、2.38倍和2.54倍。

由圖8可知，3個(gè)CaCl2處理的類黃酮含量顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 12天，2%、1%、4% CaCl2處理的類黃酮含量分別為7.01、5.27、4.57 mg/g，分別是CK的1.96、1.48倍和1.28倍。

由圖9可知，3個(gè)CaCl2處理的花青素含量顯著高于 CK（p＜0.05）。貯藏第 9天，2%、1%和 4% CaCl2處理的花青素含量分別為10.94、8.98、9.01 mg/g，分別是CK的1.53、1.25、1.26倍。因此，CaCl2處理能抑制藍(lán)莓果實(shí)采后總酚、類黃酮和花青素含量的下降，延緩其衰老，其中2% CaCl2處理的效果最好。

2.4 CaCl2處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)采后生理及貯藏品質(zhì)影響指標(biāo)的多元統(tǒng)計(jì)分析

2.4.1 主成分分析

為進(jìn)一步確定CaCl2處理和貯藏時(shí)間對(duì)藍(lán)莓果實(shí)采后生理及貯藏的影響，將所測(cè)定的8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，藍(lán)莓果實(shí)主成分原始數(shù)據(jù)碎石圖見圖10，相關(guān)的特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率見表1，主成分因子載荷圖見圖11，主成分載荷矩陣見表2，相關(guān)性分析見表3。

圖10 氯化鈣處理對(duì)藍(lán)莓果實(shí)生理指標(biāo)主成分分析碎石圖Fig.10 Lithotripsy diagram of principal component analysis of physiological indexes of blueberry fruit treated with CaCl2

圖11 各指標(biāo)的主成分因子載荷圖Fig.11 Principal component factor loading diagram of each indicator

表1 主成分的初始特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率Table 1 Initial eigenvalue,variance contribution rate and cumulative variance contribution rate of principal components

由圖10和表1可知，主成分分析提取出特征值大于1的2個(gè)主成分，它們的貢獻(xiàn)率分別為75.170%、21.350%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率分別為75.170%、96.520%。可以說明，這2個(gè)主成分可以代表所測(cè)的全部生理指標(biāo)，可以充分反映原始數(shù)據(jù)的大部分信息。

表2 各指標(biāo)的主成分載荷矩陣Table 2 Principal component load matrix of each index

表3 氯化鈣處理藍(lán)莓果實(shí)貯藏品質(zhì)及生理代謝指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation between storage quality and physiological and metabolic indexes of blueberry fruits treated with calcium chloride

由表2和圖11可知，果實(shí)硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素在第1主成分有較高的正向載荷，而失重率和MDA在第1主成分有較高的負(fù)向載荷，表示第1主成分會(huì)隨著果實(shí)硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素的增加而增大，隨著失重率和MDA的增加而減小。POD和CAT在第2主成分有較高的正向載荷，表示第2主成分會(huì)隨著POD和CAT增加而增大。

由表3可知，失重率與MDA呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與果實(shí)硬度、TSS、總酚、類黃酮、花青素呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）；果實(shí)硬度與 TSS、總酚、類黃酮、花青素呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），與MDA呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）；TSS與 MDA 呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01），與總酚、類黃酮、花青素呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）；POD與 CAT呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）；MDA 與總酚、類黃酮、花青素呈極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）；總酚、類黃酮、花青素三者之間呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）。由此表明，藍(lán)莓果實(shí)采后貯藏過程中的品質(zhì)與其組織的抗逆性、細(xì)胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。

2.4.2 通徑分析

由主成分分析的結(jié)果可知，CaCl2能提高采后藍(lán)莓果實(shí)的品質(zhì)，延緩采后衰老。影響果實(shí)采后衰老的因素較多，且這些因素相互制約。因此，通過進(jìn)一步的回歸分析和通徑分析來探討影響藍(lán)莓果實(shí)采后衰老的相關(guān)因素對(duì)其采后衰老的重要性，對(duì)CaCl2延緩果實(shí)衰老的機(jī)制進(jìn)行研究。

將所測(cè)定的生理指標(biāo)包括失重率（X1）、果實(shí)硬度（X2）、TSS（X3）、POD（X4）、CAT（X5）、總酚（X6）、類黃酮（X7）、花青素（X8）和丙二醛（Y）共 9個(gè)因子進(jìn)行逐步回歸分析，得到回歸方程：Y=59.3+0.43X1-0.118X2-2.429X3+12.827X6+24.597X7+9.913X8，其中，F(xiàn)=95.56，決定系數(shù)R2=0.993，p＜0.01，該回歸方程極顯著，回歸方程中的失重率（X1）、果實(shí)硬度（X2）、TSS（X3）、總酚（X6）、類黃酮（X7）、花青素（X8），這 6 個(gè)變量可以解釋99.3%的因變量差異，說明這6個(gè)變量可以代表影響藍(lán)莓果實(shí)采后衰老指標(biāo)（MDA）的主要因素。為進(jìn)一步分析它們對(duì)藍(lán)莓果實(shí)衰老指標(biāo)（MDA）的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)，對(duì)MDA含量和這6個(gè)變量進(jìn)行通徑分析，結(jié)果見表4。

表4 以丙二醛為因變量的通徑分析Table 4 Path analysis with malondialdehyde as the dependent variable

由直接通徑系數(shù)可知，類黃酮（X7）的直接通徑系數(shù)最大，為1.185，表明其對(duì)MDA的直接作用最大，其余5個(gè)因子的直接通徑系數(shù)的大小依次為花青素（X8）、總酚（X6）、果實(shí)硬度（X2）、TSS（X3）和失重率（X1）。由此可知，失重是影響藍(lán)莓果實(shí)采后衰老的首要因素，果實(shí)硬度、TSS、總酚、類黃酮和花青素是延緩藍(lán)莓果實(shí)采后衰老的重要因子。通過分析各個(gè)間接通徑系數(shù)可知，TSS（X3）對(duì)類黃酮（X7）的間接作用最大，其間接通徑系數(shù)為1.145 895；通過相關(guān)系數(shù)分析可知，失重率（X1）對(duì)MDA的影響最大，為0.947，且呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），失重率、TSS、總酚、類黃酮、花青素與MDA呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。

3 結(jié)論

CaCl2處理能抑制采后藍(lán)莓果實(shí)的失重，延緩其果實(shí)硬度和TSS含量的下降程度，減緩果肉腐爛，顯著提高藍(lán)莓采后果實(shí)的POD和CAT活性，減輕細(xì)胞膜的過氧化損傷，同時(shí)減緩類黃酮、總酚和花青素含量的下降，抑制MDA含量的上升，對(duì)“夏普藍(lán)”藍(lán)莓的采后貯藏品質(zhì)具有較好的保持作用。主成分分析結(jié)果表明，提取出的2個(gè)主成分可以代表所測(cè)得全部指標(biāo)。相關(guān)性分析結(jié)果表明，所測(cè)生理指標(biāo)之間存在極顯著正相關(guān)，可以表明藍(lán)莓果實(shí)采后貯藏過程中的品質(zhì)與其組織的抗逆性、細(xì)胞壁的完整程度和抗氧化能力有密切聯(lián)系。通徑分析結(jié)果表明，氯化鈣處理的藍(lán)莓果實(shí)，可溶性固形物通過對(duì)類黃酮對(duì)MDA的間接作用最大。失重率對(duì)MDA的影響最大，為0.947，且呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），果實(shí)硬度、TSS、總酚、類黃酮、花青素與MDA呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。