1-MCP處理對水蜜桃質地和風味的影響

周慧娟,張夏南,蘇明申,杜紀紅,陳翅宏,李雄偉,張明昊,葉正文

(上海市農業科學院林木果樹研究所,上海市設施園藝技術重點實驗室,上海 201403)

根據國家桃產業技術體系統計,2020年中國桃收獲面積100 hm2,產量1 450萬t,居世界第一,其中80%以上的果實用于鮮食銷售。桃果實尤其是軟溶質桃果實質地柔軟,采后易發生品質劣變及腐爛損耗[1]。低溫冷藏可延長果實的保鮮期,但長期的低溫(≤8℃)冷藏易使果實產生木質化、絮敗、果肉褐變、果肉變紅、糖酸比失調、固有芳香成分喪失或有害揮發性物質生成等品質劣變癥狀[2],使果實喪失固有風味[3],降低市民的消費意愿,影響品牌建設[4-5]。

在延長桃果實保鮮期的研究中,以低溫為基礎(＜5℃)的減壓貯藏保鮮[6]、氣調復合保鮮[7]、熱處理復合保鮮[8-9]、UV處理[4,7,10-11]及1-甲基環丙烯(1-MCP)處理[12-13]等復合保鮮技術成為國內外研究的熱點。通過梳理國內外研究進展發現,桃果保鮮領域的研究以機理為主,且多以果實外觀為核定果實貯藏期的主因素,而適用于規模化應用推廣的、以采后品質調控為主因素的保鮮技術仍有待研發。1-MCP是一種強力的乙烯作用拮抗劑,其與乙烯受體的結合能力是乙烯的10倍左右。在呼吸躍變型果實上,1-MCP的抑制衰老作用顯著[14-15],可通過抑制果實呼吸強度和乙烯釋放速率調控果實質地和整體風味的變化[16],且使用的濃度與貯藏時間和貯藏溫度均有關[17]。水果的質地被認為是一種機械和聲學互作的多重特征[18],近年來,前人利用質構儀對果實質地進行了研究[19],得出水果的質地與多汁性密切相關[20-21],可作為評價果實汁液豐富度的指標之一[22]。水果的質地受貯藏條件的影響較大,被作為培育具有優良果實品質的品種的基本性狀之一,亦是評價貯藏技術的重要參數[22]。適當的溫度管理可以降低果實組織對機械傷的生理反應,減少瘀傷等癥狀的出現[23],溫度調控是重要的保鮮方法[24]。果實固有風味的喪失是傳統低溫冷藏技術的瓶頸,果實質地、糖酸含量及果實的綜合風味評價(酸味、甜味、苦味、咸味和鮮味)是目前研究的熱點[25-26],也是評價采后品質劣變調控技術成功與否的衡量標準。傳統的感官分析存在一定的局限性,對產品的最終評價引入不可避免的誤差;儀器分析、傳統的化學分析方法存在費用大、消耗時間長、程序繁瑣等問題[27],基于哺乳動物味覺機理的人工電子舌能夠很好地彌補該需求[28]。本試驗以‘湖景蜜露’水蜜桃為材料,研究不同濃度1-MCP處理對水蜜桃果實乙烯釋放速率、呼吸強度、腐爛率、質地、糖酸含量和綜合風味的影響,并對低溫冷藏和貨架期間‘湖景蜜露’水蜜桃果實糖酸含量和電子舌測定的甜、酸、苦、鮮、咸味值進行相關性分析,以期將客觀指標評價和感官分析相結合,綜合評價貯藏保鮮技術,解決銷售市場中存在的品質劣變導致的果實風味降低的問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料于2020年7月12日采摘于上海市浦東新區桃詠桃業專業合作社基地,以主栽品種‘湖景蜜露’為試材,行株距4 m×5 m,樹齡12年,三主枝型,常規栽培管理,果實套單層黃袋。于30株桃樹樹冠外圍高1.5 m處隨機采摘向陽面果實,每株隨機采摘60個成熟度一致、大小均一、色澤均勻、無病蟲害、無機械損傷的果實,采摘后的果實立即運至基地冷庫進行分裝、預冷處理。在果實硬度一致的前提下(果肉組織硬度12.5—21.2 N),用H100F型無損傷糖度計(北京陽光億事達科技有限公司)對果實進行可溶性固形物含量測定,以保證入庫品質的一致性。

1.2 試驗設計

將果實放入體積為108 L的密閉箱內,使用不同濃度的1-MCP(1.62 μL∕L、3.24 μL∕L、6.48 μL∕L)熏蒸24 h,熏蒸處理在溫度為(15±2)℃、相對濕度為65%—70%的條件下進行;之后將果實置于4℃條件下預冷12 h;最后,將不同處理組果實單層擺放于內襯厚度為0.03 mm防霧保鮮袋的塑料周轉筐中,置于溫度為(1.0±0.5)℃、相對濕度為85%—90%的冷庫中貯藏。以不做任何處理的置于溫度為(15±2)℃、相對濕度為65%—70%的果實為對照。

貯藏期間對不同處理組果實的失重率、腐爛率、乙烯釋放速率、呼吸強度、果實質地、糖酸含量、甜味、酸味、苦味、咸味、鮮味等指標進行測定。每5 d測定一次,每處理3筐,每筐24個果實,3次重復。

1.3 測定項目和方法

失重率=(初始質量-調查時質量)∕初始質量×100%,每處理15個果實,3次重復。

腐爛率=(初始果數-好果數)∕初始果數×100%,每處理15個果實,3次重復。

乙烯釋放速率:參照Khan等[29]的方法稍加修改。在15℃條件下,將5個桃子放置于容量為4 L的密閉容器中密封1 h,用進樣針吸取1 mL混合氣體,用氣相色譜儀[GC7890A,安捷倫科技(中國)有限公司]進行測定,結果以nL∕(kg·h)表示。

呼吸強度:參照周慧娟等[4]方法,隨機取8個桃果實,準確稱重后,置于連接在紅外線CO2分析儀氣路的4 L密閉塑容器中,在15℃下用GXH-305型紅外線CO2氣體分析儀測定,空氣流量1.0 L∕min。以單位質量果實單位時間內生成的CO2量表示呼吸速率[mg∕(kg·h)]。

糖酸含量:參照嚴娟等[30]的方法并加以優化。取3份約0.5 g、液氮研磨的桃果實粉末于離心管中,加入5 mL提取液(無水乙醇和0.4%偏磷酸體積比4∶1),浸提24 h,10 000 r∕min離心10 min。取上清液進行濃縮,超純水溶解后,過0.22 μm濾膜,待測。用e2695高效液相色譜儀(美國Waters公司)對樣品進行糖酸測定,進樣重復3次。

質構:質構儀(Stable Micro Systems TA.XT plusC,UK)搭配直徑為5 mm的圓柱形探頭(P∕5),測試參數為測前速度60 mm∕min,測試速度120 mm∕min,測后速度600 mm∕min,觸發力5 g。第一次下壓距離為3 mm,測定參數為果皮硬度、果皮脆性;第二次下壓距離為20 mm,獲得參數為果肉硬度、果肉緊實度、果肉脆性。

五味(甜味、酸味、鮮味、苦味、咸味)測定:采用INSENT(SA402B)電子舌系統,主要由味覺傳感器、信號采集器和模式識別系統3個部分組成。該裝置配有7個傳感器(ZA、BB、BA、GA、HA、JB、CA),以Ag∕AgCl作為參比電極,在室溫下進行數據采集。本試驗采用體積分數為10%的酒精作為清洗溶劑,采樣時間120 s,1次∕s,每個樣品重復采集8次,取穩定后的4次數據。

1.4 數據分析

采用SPSS 18.0、Excel 2010軟件對試驗數據進行處理分析。

2 結果與分析

2.1 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實腐爛率和失重率的影響

由表1和圖1可知,不同濃度的1-MCP處理均可降低貨架期果實的腐爛率,對冷藏期間果實腐爛率的影響不顯著;試驗期間(冷藏30 d、貨架期3 d),3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理組果實腐爛率＜1.3%,顯著低于CK。由圖1可知,整個冷藏和貨架期間,不同濃度1-MCP處理的果實失重率均顯著低于對照,不同濃度1-MCP處理組間果實失重率無顯著差異,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理效果較佳。

表1 冷藏和貨架期間不同處理組水蜜桃果實腐爛率的變化Table 1 Changes of honey peach fruits decay rate in different treatment groups during cold storage and shelf life %

圖1 冷藏和貨架期間不同處理組水蜜桃果實失重率的變化Fig.1 Changes of weight loss rate of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.2 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實乙烯釋放速率和呼吸強度的影響

由圖2可知,CK和1.62 μL∕L的1-MCP處理組果實出現典型的雙乙烯釋放高峰,貨架期間乙烯釋放速率呈急劇上升趨勢;3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理顯著抑制了冷藏期間果實乙烯釋放速率和乙烯釋放高峰的出現。冷藏5—25 d及貨架期間,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理組果實呼吸強度均顯著低于CK。

圖2 冷藏和貨架期間不同處理組水蜜桃果實乙烯釋放速率和呼吸強度的變化Fig.2 Changes of ethylene release rate and respiration intensity of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.3 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實質構特性的影響

由圖3可知,不同濃度1-MCP處理對果實帶皮硬度和果皮脆性無顯著影響。冷藏10—30 d,不同濃度1-MCP處理組果實果肉組織硬度均顯著高于對照;冷藏20—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實果肉脆性顯著高于對照;冷藏10—20 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實果肉緊實度顯著高于對照。可見,適宜濃度的1-MCP處理可通過抑制果實乙烯釋放速率和呼吸強度,調控果肉的軟化速度和果肉緊實度,較好地保持果實固有質構特性,對貯藏后期的果肉特性影響較大。貨架期間,不同濃度的1-MCP處理組果實和對照帶皮硬度、果肉組織硬度、果皮脆性、果肉脆性及果肉緊實度均呈下降趨勢,說明果實可正常后熟軟化,不同濃度的1-MCP處理未對果實正常后熟造成不可逆的負面影響。

不同小寫字母表示相同時間不同處理間差異顯著。

2.4 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實中蔗糖、果糖、葡萄糖含量的影響

由圖4可知,冷藏前期(0—5 d),不同濃度1-MCP處理和對照的果實中蔗糖、果糖、葡萄糖含量均呈急劇下降趨勢,是果實自身的一種對低溫的應激防御反應。適宜濃度的1-MCP處理可抑制冷藏期間果實品質的下降。冷藏0—15 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實蔗糖、葡萄糖和果糖含量顯著高于對照;冷藏25—30 d,3.24—6.28 μL∕L的1-MCP處理組果實葡萄糖含量顯著高于對照;冷藏后期(20—30 d)和貨架期間,不同處理組間果實蔗糖和果糖含量無顯著差異。

圖4 冷藏和貨架期間不同處理組水蜜桃果實蔗糖、果糖、葡萄糖含量的變化Fig.4 Changes of sucrose content,glucose content and fructose content of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.5 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實中蘋果酸和檸檬酸含量的影響

由圖5可知,整個冷藏期間,對照果實中蘋果酸含量呈先下降(0—10 d)后上升(10—30 d)的變化趨勢,檸檬酸含量呈前期急劇下降(0—5 d)和后期平穩的變化趨勢。3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理可抑制貯藏前期蘋果酸含量的下降和后期蘋果酸含量的上升;3.24 μL∕L的1-MCP處理可抑制貯藏前期檸檬酸含量的下降,貯藏后期各處理組果實檸檬酸含量差異不顯著。可見,適宜濃度的1-MCP處理可抑制貯藏前期蘋果酸和檸檬酸含量的下降,以及長期冷藏導致的蘋果酸含量的異常增加。

圖5 冷藏和貨架期間不同處理組水蜜桃果實蘋果酸和檸檬酸含量的變化Fig.5 Changes of malic acid content and citric acid content of honey peach fruits in different treatment groups during cold storage and shelf life

2.6 對‘湖景蜜露’水蜜桃果實五味的影響

根據機器參數設置,酸味-13設置為無味點,低于-13說明無酸味,大于-13時數值越大,酸味越重;咸味-6設置為無味點,低于-6說明無咸味,大于-6時數值越大,咸味越重;甜味、苦味和鮮味數值越大說明味道越重。由圖6可知,整個低溫冷藏期間,不同處理組果實甜味、酸味均呈下降趨勢,苦味和鮮味呈上升趨勢,苦味呈先上升后下降平穩的趨勢;貨架期間,不同處理組果實甜味、苦味和鮮味呈下降趨勢,酸味和咸味呈上升趨勢,說明長期的低溫冷藏可導致果實糖酸比失調、異味產生,綜合風味降低。冷藏20—30 d,1.62 μL∕L和3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實甜度和鮮味值均顯著高于對照,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理組果實酸味和咸味值顯著低于對照;冷藏15—25 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實苦味值顯著低于對照。可見,適宜濃度的1-MCP處理可抑制果實整體風味的喪失,較好地保持果實的固有風味。

不同小寫字母表示相同時間不同處理間差異顯著。

2.7 ‘湖景蜜露’水蜜桃低溫貯藏和貨架期間果實五味與糖酸含量的相關性分析

由表2可知,蔗糖含量與葡萄糖、果糖、蘋果酸、檸檬酸含量呈顯著正相關,可通過代謝和轉化途徑共同決定果實的綜合風味。果實甜味與蔗糖含量、檸檬酸含量及苦味值呈顯著正相關,與酸味值和咸味值呈顯著負相關;果實酸味與蔗糖含量、檸檬酸含量及甜味值、苦味值均呈顯著負相關;果實苦味與檸檬酸含量及甜味值、鮮味值呈顯著正相關,與酸味值和咸味值呈顯著負相關;果實咸味與葡萄糖和果糖含量呈顯著正相關,與甜味值、苦味值和鮮味值呈顯著負相關;果實鮮味與苦味值呈顯著正相關,與酸味值和咸味值呈顯著負相關。蔗糖、果糖、葡萄糖和檸檬酸為低溫冷藏和貨架期間‘湖景蜜露’水蜜桃果實綜合風味物質評價的關鍵性參數指標。長期低溫冷藏期間,果實糖酸含量的下降及比例失調可導致果實異味(苦味的產生),檸檬酸、葡萄糖和果糖含量和比例變化可能與冷藏后期異味產生有關。通過研究果實蔗糖、果糖、葡萄糖和檸檬酸的含量和比例變化,可進行果實采后品質劣變調控技術的探索。

表2 低溫冷藏和貨架期間水蜜桃果實五味與糖酸含量的相關性分析Table 2 Correlation analysis of 5 flavors of honey peach fruits with sugar content and acid content during cold-storage and shelf life

3 討論

桃果實常溫放置易腐爛變質,低溫可延長果實的保鮮期,但長期的低溫(≤8℃)冷藏易使果實出現品質劣變癥狀,使果實喪失風味。1-MCP作為乙烯作用拮抗劑,在呼吸躍變型果實上的抑衰老作用較顯著[14-15],且使用的濃度與貯藏時間和貯藏溫度均有關[17]。本研究表明:低溫冷藏條件下,3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理顯著抑制了冷藏期間‘湖景蜜露’水蜜桃果實的乙烯釋放速率和乙烯釋放高峰的出現,并顯著抑制了冷藏5—25 d及貨架期間果實的呼吸強度,與王雁等[31]的研究結論一致。

果實質地和多汁性、耐貯性密切相關[19-22],可通過調控果實質構的變化,影響果實的耐貯性[32]。果實質地受貯藏條件的影響較大[20],其中1-MCP處理可通過抑制果實呼吸強度和乙烯釋放速率來調控果實質地的變化[27]。本研究表明:1-MCP處理對果肉組織硬度影響較大,冷藏10—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實果肉組織硬度和果肉緊實度顯著高于對照;冷藏20—30 d,3.24 μL∕L的1-MCP處理組果實果肉脆性顯著高于對照;說明適宜濃度的1-MCP處理可通過抑制果實乙烯釋放速率和呼吸強度調控果肉的軟化速度和果肉緊實度,從而影響果實的耐貯性。這與1-MCP處理在軟溶質桃‘青州’蜜桃[17]、‘中華’壽桃[33]和蟠桃[34]及硬溶質桃‘八月脆’桃[35]和‘艷紅’水蜜桃[36]上的應用效果一致。貨架期間,不同處理組果實和對照組果實帶皮硬度、果肉組織硬度、果皮脆性、果肉脆性及果肉緊實度均呈下降趨勢,說明果實可正常后熟軟化,不同濃度的1-MCP處理未對果實正常后熟造成不可逆的負面影響。

糖酸含量、甜味、酸味及苦味是評價水果品質的重要參數[28,37],果實的整體甜酸度下降及異味產生與果實糖酸含量的下降和比例失調密切相關[15-16]。蔗糖作為桃果實成熟過程中的主要可溶性糖,可通過改變細胞的膨壓導致果實軟化[38]。本研究表明:3.24 μL∕L的1-MCP處理可抑制冷藏前期(0—15 d)果實中蔗糖、果糖、葡萄糖含量的下降及貯藏后期(20—30 d)果實中葡萄糖含量的下降,與1-MCP處理主要對貯藏過程中蔗糖等可溶性糖的增減起抑制作用的研究結論一致[27]。3.24 μL∕L和6.48 μL∕L的1-MCP處理可抑制貯藏前期蘋果酸含量的下降和后期蘋果酸含量的異常增加,說明1-MCP對果實糖酸調控的相應濃度不同[27],與Fan等[39]研究結論一致,但對檸檬酸含量影響的機制需進一步研究。

利用電子舌對果實的甜味[28]、酸味和苦味[37]進行評價,可作為驗證貯藏效果的指標之一,在國外電子舌已經較成熟地應用于食品味道特性的標識、風味調控等方面。本研究表明:整個低溫冷藏期間,不同處理組果實甜味、酸味呈下降趨勢,苦味和鮮味呈上升趨勢,說明長期的低溫冷藏可導致果實甜味、酸味下降、苦味和鮮味上升,綜合風味降低。3.24 μL∕L的1-MCP處理可抑制冷藏期間果實甜度和鮮味值的下降以及咸味和苦味的產生,較好地保持果實固有風味,與王毓寧等[40]在枇杷上的結論一致。相關性分析表明:蔗糖含量與葡萄糖、果糖、蘋果酸、檸檬酸含量呈顯著正相關,可通過代謝和轉化途徑共同決定果實的綜合風味。果實甜味、酸味、苦味與蔗糖、果糖和檸檬酸含量密切相關,說明蔗糖、果糖和檸檬酸為低溫冷藏和貨架期間‘湖景蜜露’水蜜桃果實綜合風味物質評價的關鍵性參數指標,與張浩等[29]研究結論一致。長期低溫冷藏期間,果實糖酸含量的下降及比例失調可導致果實異味(苦味的產生),檸檬酸、葡萄糖和果糖含量和比例變化可能與冷藏后期異味產生有關,可通過研究果實蔗糖、果糖、葡萄糖和檸檬酸的含量和比例變化,進行果實采后冷藏期間品質劣變調控技術的探索。以上結果說明,利用電子舌對果實的甜味[21]、酸味[11]和苦味[22]進行評價,可作為驗證貯藏效果的指標之一。

4 結論

本研究表明:3.24 μL∕L的1-MCP密閉熏蒸24 h,置于(1±0.5)℃、相對濕度為85%—90%的冷庫中貯藏,可顯著降低‘湖景蜜露’水蜜桃果實的乙烯釋放速率、呼吸強度、腐爛率和失重率,延緩果實軟化;抑制果實蔗糖、果糖、葡萄糖、蘋果酸含量的下降及苦味和咸味的產生,保持較高的甜度和鮮度,綜合風味佳。蔗糖、果糖、葡萄糖和檸檬酸含量為低溫冷藏和貨架期間‘湖景蜜露’水蜜桃果實綜合風味物質評價的關鍵性參數指標。