‘翠香’獼猴桃黑頭病常溫貯藏期間生理特性研究

陳麗娟，楊亞明，戚英偉，杜 薇，殷偉杰，任小林，丁毓端

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院，陜西楊凌 712100；2.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蠶桑食品研究所/農(nóng)業(yè)部功能食品重點實驗室/廣東省農(nóng)產(chǎn)品加工重點實驗室，廣州 510610)

陜西省是中國栽培面積和產(chǎn)量最大的省份，2016年分別占全國種植面積和產(chǎn)量的32.07%和54.91%[1]。‘翠香’獼猴桃是一種品質(zhì)優(yōu)良的中早熟品種。然而，‘翠香’黑頭病(又稱黑斑、黑霉、霉病)日趨嚴(yán)重，影響果實品質(zhì)，造成經(jīng)濟損失。該病發(fā)病初期，幼果底部出現(xiàn)小黑點，后期逐漸增加并形成片狀，但斑點下果肉不發(fā)病。有研究表明鈣與黑頭病有關(guān)[2]。果實中約80%的總鈣含量是在坐果后的前幾周積累的，這表明坐果時鈣營養(yǎng)不良可能導(dǎo)致收獲時果實鈣含量較低[3]。也有研究表明鈣可以防治黑頭病[4-5]。

付博等[6]通過對陜西‘翠香’獼猴桃黑斑病病原的分離、形態(tài)學(xué)觀察、致病性測定和分子鑒定，認(rèn)為病原為間座殼屬真菌Diaportheeres。Phomopsis(有性態(tài)為Diaporthe)分布廣泛，常發(fā)生在植物生長后期或因營養(yǎng)不良和蟲害而衰弱的植物中[7]。另外，王西銳等[8]從患病獼猴桃中分離病原菌并進(jìn)行測序，發(fā)現(xiàn)其與枝孢屬(Cladosporium)有99%的同源性。目前對該病的認(rèn)識有所欠缺，不能有效地解決該病田間防治和貯藏管理問題。采后貯藏過程中，該病導(dǎo)致‘翠香’獼猴桃不耐貯藏，嚴(yán)重者在樹上就已經(jīng)軟化，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。由于該病對采后貯藏的影響較大，極易腐爛，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。所以，黑頭病對‘翠香’果實的生理特性影響研究對該果業(yè)的持續(xù)發(fā)展顯得極為重要。本研究通過測定采后‘翠香’黑頭病果實常溫貯藏下的的生理指標(biāo)，掌握黑頭病對‘翠香’果實的生理特性影響，可以為其貯藏管理提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

2019年9月，在陜西楊凌‘翠香’果園采收可溶性固形物含量約為7.5%的果實。挑選出果形適中、無機械損傷的果實用于后續(xù)試驗，感病果則根據(jù)果實表面黑頭病面積大小，將果實分為健康(無黑頭)、輕病(病斑0～50%)、重病(病斑≥50%)3類。每25個果實采用PE保鮮袋包裝，開口放置在淺框內(nèi)，置于室溫(22±1) ℃，相對濕度為(65±5)%下貯藏。

1.2 測定指標(biāo)及方法

硬度參考Ge等[9]方法，每重復(fù)選取9個果，用GY-15型硬度計測定，柱形探頭直徑11 mm，測定深度8 mm，測量速度為5 mm·s-1，探頭下降/上升速度為10 mm·s-1，在果實的赤道處去皮測定2次，2次測定位置保持相互垂直，單位：N。

果實色差的測定：參考張偉[10]的方法。

可溶性固形物(SSC)和可滴定酸的測定：取每個果果柄處和花萼處果肉榨汁，采用糖酸儀一體機測定SSC，將200 μL純果汁稀釋50倍測定含酸量(單位：%)；干物質(zhì)含量的測定為取一定量的鮮果切成薄片放在錫箔紙上，105 ℃殺青30 min，50 ℃烘干至恒量，2次質(zhì)量之差后計算即為干物質(zhì)含量(單位：%)。

呼吸速率的測定：參考劉懸爍[11]的方法略作改進(jìn)；乙烯釋放速率根據(jù)Choi等[12]方法，每12個果實分別放入玻璃缸并密封，60 min后，抽吸5 mL氣體于小瓶中以水密封保存。用氣相色譜儀測定乙烯含量。載氣為氮氣(99.999%)，柱溫 70 ℃，入口溫度100 ℃，測試室溫150 ℃。

抗氧化代謝相關(guān)酶活性的測定：參考曹建康等[13]、李圓圓[14]的方法略作改進(jìn)。

酸溶性鈣、鎂、鉀含量的測定根據(jù)Shahkoomahally等[15]和Da等[16]方法修改。果肉樣品在105 ℃脫水30 min，在70 ℃烘干至恒量。稱取0.1 g干燥樣品，放入滅菌管中，加入6 mL硝酸和2 mL雙氧水。微波消解儀(MA165-001 multipre -41 FC2，意大利)消煮后的剩余液體最后定容至50 mL，測試時稀釋。由原子吸收光譜儀(ZA3000，日立，日本)測定。不同果實組織的酸溶性礦質(zhì)元素的測定選擇的是常溫貯藏3 d的樣品。水溶性礦質(zhì)元素的測定樣品為加水溶解鮮樣1 g，離心過濾后上機。

上述試驗重復(fù)3次，最終數(shù)據(jù)采用均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期硬度的影響

圖1為不同發(fā)病程度的‘翠香’果實，隨著貯藏時間的增加，‘翠香’果實硬度逐漸降低(圖2)。貯藏第0天時，重病果實硬度已經(jīng)和輕病、健康果實的硬度出現(xiàn)顯著性差異，貯藏第3天，重病果實的硬度迅速下降至7 N，輕病果實的硬度下降至72 N，而此時健康果實的硬度維持在90 N，3種不同的果實間硬度繼續(xù)表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)，貯藏第5天時，重病果實硬度已經(jīng)降至2 N左右，錯過最佳食用時間，失去商業(yè)價值。而此時健康果實還保持較高硬度水平，為46 N。

圖1 不同發(fā)病程度的‘翠香’黑頭病果

圖中不同小寫字母分別表示差異顯著性(P<0.05)，下同

2.2 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期乙烯釋放速率和呼吸速率的影響

由圖3可知，在貯藏期間，重病、輕病、健康果實呼吸和乙烯釋放速率均有高峰出現(xiàn)。圖3-A顯示，本次試驗測到的重病果實呼吸速率峰值達(dá)92.14 mg·kg-1·h-1，實際上重病果實呼吸高峰出現(xiàn)在貯藏一開始甚至更早，輕病果實呼吸高峰出現(xiàn)在貯藏第10天，峰值為85.63 mg·kg-1·h-1，健康果實呼吸高峰出現(xiàn)在貯藏第5天，峰值為71.29 mg·kg-1·h-1，三者相比，重病果實的呼吸速率一直保持在較高的水平。重病、輕病、健康果實的乙烯釋放速率的高峰分別是第5天、第7天、第7天(圖3-B)。整個貯藏期間，病果的乙烯釋放速率均高于健康果實，且乙烯釋放高峰提前2 d。貯藏第13天時，重病、輕病果實的乙烯釋放速率達(dá)到50 μL·kg-1·h-1以上，而健康果實此時僅為13 μL·kg-1·h-1。

圖3 呼吸速率和乙烯釋放速率的變化

2.3 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期可溶性固形物含量、可滴定酸含量和干物質(zhì)含量的影響

由圖4可知，在貯藏期間，重病、輕病、健康果實的可溶性固形物隨著貯藏時間的延長而升高，可滴定酸表現(xiàn)出相反的趨勢。重病果實的可溶性固形物在第3天迅速上升，達(dá)到17%，已經(jīng)接近完全成熟的‘翠香’獼猴桃的最高甜度。此時輕病和健康果的可溶性固形物還在較低水平，分別是8.4%，9.3%。隨著貯藏時間的延長，輕病果實的可溶性固形物含量也快速上升。健康果的可溶性固形物在貯藏期間都處于病果水平以下。可滴定酸含量和干物質(zhì)含量變化類似，病果的干物質(zhì)含量在整個貯藏期間都高于健康果。

圖4 可溶性固形物含量、可滴定酸含量和干物質(zhì)含量的變化

2.4 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期色差值的影響

隨著果實成熟，果肉的顏色也隨之變化。以色差L*、a*、b*值來描述顏色轉(zhuǎn)變。其中，L*值表示亮或者暗，a*值表示紅或者綠，而 b*值則表示黃或者藍(lán)。由圖5可知，在貯藏期間，重病、輕病、健康果實的色差值L*、a*、b*三者差異不明顯，在貯藏第3天，重病果的L*值顯著低于輕病和健康果，到第7天，病果與健康果的色差值有顯著性差異，健康果的L*顯著高于病果，a*值和b*值顯著低于病果。整個貯藏中，重病果的L*值一直低于輕病和健康果。

圖5 色差L*、a*和b*值的變化

2.5 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期抗氧化相關(guān)酶活的影響

由圖6可知，在貯藏初期，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性在健康果和病果間沒有顯著差異，健康果的多酚氧化酶(PPO)活性顯著低于病果。隨著貯藏時間的延長，相關(guān)的抗氧化物酶活性也發(fā)生變化。PPO活性在貯藏第3天時活性上升，此后健康果的PPO活性高于病果。CAT活性在健康果中也高于病果。

圖6 抗氧化相關(guān)酶活性的變化

2.6 ‘翠香’黑頭病對果實貯藏期礦質(zhì)元素含量的影響

由圖7可知，在貯藏初期，酸溶性鈣的含量在3種果實之間沒有顯著性差異，而水溶性鈣在健康果中的含量顯著高于病果。貯藏第5天時，健康果的酸溶性鈣顯著高于病果，達(dá)到0.5 mg·g-1。此后酸溶性鈣的水平也相對高于病果，輕病果的酸溶性鈣高于重病果。貯藏第5天以后，健康果和輕病果的水溶性鈣含量也相對高于重病果。酸溶性鉀的含量在貯藏一開始就表現(xiàn)出顯著性差異，可以看到輕病果的酸溶性鉀含量達(dá)到28 mg·g-1，水溶性鉀為1.8 mg·g-1，顯著高于病果。而對于鎂的含量變化，在貯藏前3 d，病果和健康果中酸溶性鎂的含量無明顯差異。

圖7 果肉礦質(zhì)元素含量的變化

由圖8可知，貯藏3 d的‘翠香’果實鉀的含量在果肉中高于果皮，而鈣和鎂的含量在果皮中比較高。貯藏3 d時，鈣、鎂、鉀在果肉中并無顯著性差異，在果皮中可以明顯看到健康果的鉀、鈣顯著高于病果，不同發(fā)病程度的病果間無差異，鎂的含量在健康果和輕病果中顯著高于重病果。從比值來看，鉀/鈣、(鉀+鎂)/鈣的比值在果肉中高于果皮，輕病果的鉀/鈣、(鉀+鎂)/鈣的比值顯著高于健康果。

圖8 ‘翠香’黑頭病果實不同組織的礦質(zhì)元素含量(貯藏3 d后)

由表1可知，礦質(zhì)元素含量及其比值與果實品質(zhì)存在相關(guān)性，健康果中可滴定酸與鉀/鈣、鎂/鈣、(鉀+鎂)/鈣存在顯著正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.955、0.909和0.955。重病果中硬度與鎂/鈣存在顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.894。

表1 ‘翠香’貯藏過程中果肉礦質(zhì)元素及其比值與果實品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

獼猴桃屬于呼吸躍變型果實，有明顯的生理后熟過程，采后常溫不耐貯藏。研究表明在20 ℃左右的室溫貯藏溫度下，獼猴桃果實采后呼吸躍變一般發(fā)生于采后1～2周內(nèi)[17]。本試驗中，健康果實的呼吸高峰出現(xiàn)在第5天，而重病果在一開始貯藏時呼吸速率就比較高，此后一直保持較高水平，且再沒有高峰出現(xiàn)，所以重病果實的呼吸高峰可能在更早出現(xiàn)，這與許多果農(nóng)表示黑頭病果實在樹上就已經(jīng)變軟的說法相一致。乙烯釋放速率也在短時間迅速上升，健康果、輕病果、重病果分別在第7天，第7天，第5天達(dá)到乙烯釋放高峰。重病果的乙烯釋放高峰比健康果提前2 d。已有研究表明獼猴桃果實在常溫下的硬度曲線大致遵循S型曲線，分為緩慢的軟化啟動階段、快速下降的階段、更加緩慢趨于漸近線水平的結(jié)束階段[17]，這一定程度上解釋了健康果實的硬度在第5 d后又回升，但也有可能是取樣不均勻的問題。從可溶性固形物和干物質(zhì)的含量可以看出，在整個貯藏期病果一直保持較高的可溶性固形物和干物質(zhì)含量，可滴定酸則相反。另外，‘翠香’重病果實L*值一直低于健康果實，而L*代表亮度，值越低則亮度越低，代表褐變越嚴(yán)重[18]。說明重病果實已經(jīng)可能發(fā)生嚴(yán)重的褐變，但是由于果肉顏色較深不易被觀察。

果蔬體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除是一個動態(tài)平衡的過程，其中承擔(dān)清除活性氧的酶主要有SOD、POD和CAT等，這些酶對延緩果蔬衰老有著重要作用[19]。SOD在貯藏初期沒有顯著差異，貯藏第3天時，健康果和輕病果中SOD酶活顯著高于重病果，貯藏第5天時，病果顯著高于健康果，此后三者之間無顯著性差異。CAT酶活在貯藏期健康果中活性一直高于病果，CAT能維持植物體內(nèi)過氧化氫平衡，在植物應(yīng)對生物和非生物脅迫過程中發(fā)揮著重要作用，過氧化氫作為信號分子參與植物各種脅迫的信號途徑，但是過量會造成植物細(xì)胞不可逆的損傷，所以，平衡過氧化氫的濃度至關(guān)重要[20]。POD在植物受到外界刺激，病原菌侵染等作用時會相應(yīng)的變化。在貯藏的前5 d，三者之間都無明顯差異，到貯藏第7天及以后，病果的該酶活顯著高于健康果。PPO與果蔬組織的褐變有關(guān)[21]。本試驗在貯藏的前5 d，三者之間都無明顯差異，到貯藏第7天及以后，病果的該酶活顯著高于健康果。

果實的礦質(zhì)元素與果實的抗性、品質(zhì)、貯藏等有關(guān)，研究表明，采前補鈣能減少黑頭病的發(fā)生[22]。不同礦質(zhì)元素本身及其比值都可能與果實的品質(zhì)形成有關(guān)[23-24]，鞏峻豪等[25]研究表明健康蘋果的果皮果肉Ca含量均高于苦痘病果實果皮和果肉，且苦痘病蘋果果實具有較高的K、Mg含量，果實發(fā)病部位的K/Ca、Mg/Ca、[K+Mg]/Ca比值均顯著高于正常果實相對應(yīng)元素的比值[25]。本實驗中健康果果皮組織中鉀元素含量較高，達(dá)到13.69 mg·g-1，顯著高于病果。而鈣、鎂元素在健康果、病果果皮間無顯著性差異。健康果果肉組織中鈣元素含量較高，達(dá)到0.65 mg·g-1，顯著高于病果。而鉀、鎂元素?zé)o顯著性差異。從比值的結(jié)果來看，果皮中Mg/Ca、[K+Mg]/Ca的比值在輕病果中較高。結(jié)果表明，鈣、鎂、鉀含量與其相關(guān)比值與‘翠香’黑頭病有一定的相關(guān)性，還需要進(jìn)一步研究。

黑頭病造成采后‘翠香’果實后熟過程加快，提高果實可溶性固形物和干物質(zhì)含量。感病果果肉中鈣含量顯著低于健康果，鈣、鎂、鉀含量與其相關(guān)比值與‘翠香’黑頭病有一定的相關(guān)性，還需要進(jìn)一步研究。