氯化钙对机械伤番茄果实生理特性的影响

刘 瑶,左进华,郑秋丽,高丽朴,史君彦,王 清

(北京市农林科学院蔬菜研究中心,农业农村部蔬菜产后处理重点实验室, 果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室,农业农村部华北地区园艺作物生物学 与种质创制重点实验室,农业农村部都市农业(北方)重点实验室,北京 100097)

番茄(LycopersicumesculentumMill),属茄科番茄亚属草本植物,又名西红柿[1],因其色泽艳丽、酸甜可口[2],同时含有大量的营养物质,因此受到消费者的广泛青睐。但由于番茄果实较软,在运输期间容易受到损伤,影响其贮藏时间和贮藏品质,同时番茄在贮藏期间也极易受到病害的侵染[3],导致其腐烂、变质,因此如何有效延长具有机械损伤的番茄贮藏期,保持其在贮藏期间的感官品质和营养价值对番茄产业的发展具有重要意义。

果蔬在运输期间造成的机械损伤主要分为外部损伤和内部损伤。外部损伤主要指果蔬在运输过程中出现的挤压、冲击和冲击磨损;内部损伤主要包括果蔬表层的划痕和各种其他形式的内部损伤,如挤压和裂纹[4]。番茄的机械损伤大多数是由于在运输过程中的振动从而引起的碰撞和挤压。为了减少番茄在运输过程中产生机械损伤所造成的经济损失,亟需一种高效、简便的处理方法延长具有机械损伤番茄的贮藏时间。有研究表明,适当处理可以延长机械损伤果蔬的保鲜时间,如王云香等[5]运用腐胺处理具有机械损伤的青椒,将青椒的贮藏时间延长至18 d;胡云峰等[6]将切分的青椒置于臭氧中处理,可保持第6 d青椒的色、味、品质。也有研究表明,氯化钙处理可延长果蔬的贮藏时间,同时保持贮藏品质,如杨巍等[7]用氯化钙和抗坏血酸结合处理鲜切苹果,有效抑制了苹果的褐变;陈娟娟等[8]运用氯化钙和水杨酸结合处理辣椒可维持在贮藏期间辣椒营养成分;王颖等[9]将杨桃表面用氯化钙和壳聚糖进行涂膜处理,有效提高了杨桃的保鲜效果。但用氯化钙处理机械损伤番茄的研究却鲜有报道。

表1 感官评价标准Table 1 Sensory evaluation criteria

因此,本实验为研究氯化钙处理对具有机械伤的番茄果实生理特性的影响,采用1 mmol/L氯化钙处理具有机械损伤的番茄,将处理后的番茄于20 ℃贮藏,研究其在贮藏期间生理品质和抗氧化酶活性的变化,以期为氯化钙在番茄贮藏保鲜上的应用提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

供试番茄 采收于北京顺义小汤山基地,选取粉红期的番茄进行采摘,采收后立即运回实验室,所选取的番茄均为无病虫害、无损伤、成熟度基本相同;0.03 mm PE膜 北京华盾雪花有限公司;氯化钙、高锰酸钾 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;30%过氧化氢 分析纯,西陇化工有限公司;三氯乙酸、石英砂、丙酮、聚乙二醇(6000)、氢氧化钠 分析纯,北京化工厂;聚乙烯吡咯烷酮、邻苯二酚、浓盐酸、甲醇、愈创木酚、苯丙氨酸 天津市科密欧化学试剂有限公司;磷酸氢二钠、磷酸二氢钠 分析纯,天津市永晟精细化工有限公司。

CR-300色差计 日本Konica Minolta公司;UV-1800紫外分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;TGL-16G-A高速冷冻离心机 广州晟龙实验仪器有限公司;HH-6型数显恒温水浴锅 国华电器有限公司;GY-4-J型数显水果硬度计 浙江托普仪器有限公司;IKA A11 basic分析研磨机 德国艾卡。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理及贮藏 将挑选好的番茄果实采用高处坠落法模拟机械损伤,从距离地面50 cm的高处进行坠落处理[5]。将未破裂的番茄果实随机分为两组,每组50个,预实验发现,经过1 mmol/L CaCl2处理效果最佳,因此,一组番茄在1 mmol/L CaCl2中浸泡10 min作为CaCl2处理组,另一组在蒸馏水中浸泡10 min作为CK组,将晾干后的番茄装入0.03 mm厚度的PE保鲜袋中折口包装,每袋装入5个番茄果实,置于20 ℃黑暗贮藏12 d,每3 d进行观察并测定相关的生理生化指标。实验重复3次,所测得的数据取平均值。

1.2.2 指标测定

1.2.2.1 感官评价 由经过标准培训的10名人员组成品评小组,对不同实验的番茄果实进行评判,根据果型、色泽、气味、滋味和手感进行逐一评分,感官评分越高,说明该番茄的质量越好。评分1～3分为不可接受,4～7分为品质一般,8～10分为商品价值较高,其中感官5分时,为番茄最低商品价值[10]。

1.2.2.2 腐烂率 采用称重法来测评番茄果实的腐烂率,该标准以番茄局部长霉、腐烂、流水等全部计入腐烂果实质量[11],如式(1)所示:

式(1)

1.2.2.3 硬度 使用GY-40J型数显水果硬度计进行测定,选取6个果实,测定赤道位置硬度,探头直径为0.7 cm[12],取其平均值。

1.2.2.4 色度 采用CR-300色差计测定,每组选取5个番茄果实,在番茄果实的赤道位置用记号笔划3个标记圈,作为测定色差的专用测点,每3 d对固定的点进行测定,得到L*、a*、b*值,a*值越大,表明样品为红色,a*值为负,表明样品为绿色;b*值越大,表明样品为黄色[13]。

1.2.2.5 维生素C含量 维生素C(VC)含量采用钼酸铵比色法[15]。向1 g番茄样品中,加入5 mL草酸-EDTA于4 ℃、13000×g离心20 min,取2 mL清液中依次加入3 mL草酸-EDTA、0.5 mL偏磷酸乙酸、1 mL 5%硫酸、2 mL 5%钼酸铵,将混合液于80 ℃加热10 min,冷却后定容至10 mL,测定760 nm处的吸光值,如式(2)所示:

式(2)

式中,cVC浓度=80.131×OD760+1.5749,做出标准曲线,mg/L;V比色体积、V总体积、V加样量,mL;m为样品重量,g。

1.2.2.6 丙二醛(MDA)含量 采用硫代巴比妥酸法[14]。取磨样后的番茄组织1 g,准确量取5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)与番茄样品混合并置于4 ℃、13000×g离心20 min,将2 mL上层清液与2 mL 6.7 g/L的硫代巴比妥酸(TBA)混合煮沸20 min,冷却后测定混合液450、532和600 nm处的吸光值,计算公式如式(3)所示:

MDA含量(mmol/g)={[6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450]×V提取液}/(V样品×m×1000×1000)

式(3)

式中,V提取液为样品提取液总体积,mL;V样品为测定时所取样品提取液体积,mL;m为样品质量,g。

1.2.2.7 多酚氧化酶、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶活性 番茄果实的PPO、POD、APX活性测定均参照曹建康等[16]的方法测定,测定番茄果实在420、470和290 nm处的吸光值。

1.3 数据处理

基础数据整理采用Excel 2010统计分析软件,所有数据为3次重复实验的平均值和标准误差,利用Origin 9.0分析与作图,利用IBM SPSS Statistics 22软件对数据进行差异显著性检验(P<0.05为差异显著)。

2 结果与分析

2.1 氯化钙处理对机械伤番茄感官的影响

感官评价是消费者购买蔬菜最直观的评价,新鲜的番茄果型端正、色泽新鲜洁净、软硬适度、手感光滑[10]。如图1所示,番茄在贮藏期间感官评分呈下降趋势,CaCl2处理的番茄感官评分始终高于CK,在贮藏第6 d后,差异显著(P<0.05)。贮藏第9 d,CK组的番茄感官评分低于3分,此时已完全失去商品价值,而CaCl2处理组的番茄在贮藏第12 d,感官评分仍处于较高水平,仍具有商品价值。结果表明,经过CaCl2处理的具有机械损伤番茄,可保持在贮藏期间较高的感官品质,延长货架期。

图1 CaCl2处理对番茄感官品质的影响Fig.1 Effect of CaCl2 treatment on sensory quality of tomato 注:与CK相比,*表示差异显著(P<0.05), **表示差异极显著(P<0.01),图2～图9同。

图2 CaCl2处理对番茄腐烂率的影响Fig.2 Effect of CaCl2 treatment on decay rate of tomato

2.2 氯化钙处理对机械伤番茄腐烂率的影响

随着贮藏时间的延长,番茄的腐烂率升高,腐烂率可以较为直观地展现番茄的商品价值。由图2可知,贮藏第3 d后,CK组番茄的腐烂率大幅度上升,在贮藏第6 d,CK组番茄腐烂率达到43.12%,贮藏末期达到90.18%,番茄的腐烂率高于40%时失去商品价值[27]。因此,CK组贮藏6 d后,番茄完全失去商品价值。经过CaCl2处理的番茄在贮藏末期腐烂率为5.28%,此时仍具有较高的商品价值,且在贮藏3 d后,CK组和CaCl2处理组的番茄差异极显著(P<0.01)。因此,经过CaCl2处理的番茄在贮藏期间保持了较高的商品价值,有效维持番茄的外观品质。

2.3 氯化钙处理对机械伤番茄硬度的影响

硬度是评价果蔬成熟与衰老程度的重要指标,可较为直观地反映出番茄商品价值[17]。如图3所示,在贮藏期间CaCl2处理组和CK组的番茄硬度均呈下降趋势,在贮藏末期,CK组番茄硬度与初值相比下降了29.96%,而CaCl2处理组番茄的硬度下降了25.79%。由此表明,经过CaCl2处理可以延缓机械损伤番茄硬度的改变,保持番茄在贮藏期间的品质特性,延缓其采后衰老。

图3 CaCl2处理对番茄硬度的影响Fig.3 Effect of CaCl2 treatment on firmness of tomato

2.4 氯化钙处理对机械伤番茄色度的影响

色泽是果实重要的感官品质之一[18],新鲜的番茄色泽新鲜洁净,而失去商品价值的番茄色泽较差、无光泽、表皮黑暗且具有皱纹[10]。如图4所示,在贮藏期间CK组和CaCl2处理组的L*值均呈下降趋势,表明番茄在受到机械损伤后,表皮亮度下降,但经过1 mmol/L CaCl2处理番茄下降相对缓慢,在贮藏12 d时,差异显著(P<0.05),此时处理组L*值比对照组高4.62%。a*值为正,表明样品为红色,b*值越大,表明样品为黄色。在贮藏期间,番茄果实的a*值呈上升趋势,且贮藏第3 d后,CK组的a*值始终高于处理组,且在贮藏第6 d差异显著(P<0.05)。在贮藏期间,处理组番茄的b*值始终高于CK组。由此说明,CaCl2处理具有机械损伤的番茄可延缓其转红。

图4 CaCl2处理对番茄色度的影响Fig.4 Effect of CaCl2 treatment on color of tomato

2.5 氯化钙处理对机械伤番茄维生素C(VC)含量的影响

维生素C是番茄重要的抗氧化物质[8],还是其重要的营养指标。如图5所示,贮藏前3 d,VC含量快速下降,可能是由于采后植株失去了营养来源。随着贮藏时间的延长,CaCl2处理组和CK组番茄的VC含量均下降,但处理组始终高于CK组,在贮藏末期,CK组VC含量下降至初值的67.45%,而CaCl2处理组番茄的VC含量下降至初值的70.59%。研究表明,钙可以调控果蔬的呼吸速率和一些基础的生命活动,从而延缓衰老[19],本实验结果显示,适量的CaCl2处理番茄可以延缓其VC含量的下降,从而延缓衰老,延长贮藏时间,与郝浩永等[18]的结果相似。

图5 CaCl2处理对番茄VC含量的影响Fig.5 Effect of CaCl2 treatment on vitamin C content of tomato

2.6 氯化钙处理对机械伤番茄丙二醛(MDA)含量的影响

丙二醛是植物组织膜质过氧化的主要产物,其含量的多少反映膜损伤的程度[20]。由图6可知,番茄在贮藏期间丙二醛含量逐渐升高,但CK组始终高于CaCl2处理组,且贮藏3d后,差异极显著(P<0.01)。贮藏末期CK组番茄的MDA含量比CaCl2处理组高32.8%,表明具有机械损伤的番茄经过1 mmol/L CaCl2处理后,可以抑制其在贮藏期间MDA含量的积累,抑制番茄组织过氧化反应,延长贮藏期。

2.7 氯化钙处理对机械伤番茄多酚氧化酶(PPO)活性的影响

PPO是影响酶促反应的关键酶,其在氧存在的条件下可将酚类底物催化成醌,并进一步聚合成黑色素[21],使果蔬发生褐变。由图7所示,随着贮藏时间的延长,CaCl2处理组和CK组番茄的PPO活性呈先上升后下降趋势,在贮藏第3 d达到最高值,此时CaCl2处理组的PPO活性是CK组的1.43倍,且在贮藏期间CaCl2处理组的活性始终高于CK组,差异显著(P<0.05)。由此说明,经过CaCl2处理具有机械损伤的番茄可以促进伤口的愈合,增加植物对病原体的抗性[22],延长货架期。

图7 CaCl2处理对番茄多酚氧化酶活性的影响Fig.7 Effect of CaCl2 treatment on PPO activity of tomato

2.8 氯化钙处理对机械伤番茄过氧化物酶(POD)活性的影响

POD作为一种重要的氧化还原酶类,其活性的变化作为果实后熟衰老的一种重要指标[23]。如图8所示,在贮藏期间,CaCl2处理组和CK组番茄呈下降趋势,与孙娅等[28]的处理双孢菇结果相似。经过CaCl2处理的番茄POD活性始终高于CK组,且在第9和第12 d差异极显著(P<0.01)。在贮藏第12 d,处理组和CK组的POD活性达到最低值,与初值相比,此时的POD活性分别下降了38.66%和47.69%。由此说明,经过CaCl2处理的具有机械损伤的番茄,可以延缓POD活性的下降,缓解衰老与腐烂的发生。

图8 CaCl2处理对番茄过氧化物酶活性的影响Fig.8 Effect of CaCl2 treatment on POD activity of tomato

2.9 氯化钙处理对机械伤番茄抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响

图9 CaCl2处理对番茄抗坏血酸过氧化物酶活性的影响Fig.9 Effect of CaCl2 treatment on APX activity of tomato

APX是以抗坏血酸为电子供体的专一性很强的过氧化物酶,其在植物细胞中可用来催化抗坏血酸和H2O2发生氧化还原反应,用以提高植物细胞的抗氧化还原系统,保护细胞不被破坏[24]。由图9可知,在贮藏期间,APX随着贮藏时间的延长逐渐下降,且在第12 d差异显著(P<0.05)。由此说明,用1 mmol/L CaCl2处理具有机械损伤的番茄会降低其氧化损伤,增强APX的活性,保护番茄组织细胞,延长保鲜时间。

3 结论与讨论

用1 mmol/L CaCl2处理具有机械损伤的番茄果实,可以有效缓解其在贮藏期间腐烂发生,使其保持较高的感官品质,延长货架期,维持较高的硬度和色度,郝浩永等[18]、陈莉等[25]均有相关报道。氯化钙处理可以有效延缓贮藏期间VC含量的下降,延缓MDA含量的积累,同时,提高POD、APX和PPO的活性,延缓贮藏期间的衰老[26],与本文研究结果一致。因此运用1 mmol/L CaCl2处理具有机械损伤的番茄果实,可以有效延缓其在贮藏期间的腐烂,延长贮藏期和保鲜期,为具有机械伤番茄的贮藏保鲜提供理论依据。