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贮藏温度对耐贮性不同的柑橘品种果皮蜡质含量及其化学组成的影响

2021-07-29徐呈祥郑福庆马艳萍张少平陈小婷叶思敏

食品科学 2021年13期
关键词:蜡质长链砂糖

徐呈祥,郑福庆,马艳萍,张少平,陈小婷,叶思敏

(肇庆学院生命科学学院,广东 肇庆 526061)

植物表皮蜡质是覆盖在所有陆生植物地上部分表皮细胞外的疏水层,是植物为适应陆生环境所建立的物理屏障[1],其最主要功能是防止体内水分的非气孔性散失[2-3],并在植物抵抗病菌入侵[4-5]、昆虫取食[6-7]、紫外线辐射[8]、霜冻伤害[9]等生物和非生物胁迫中发挥重要作用,在植物生长发育中不可或缺。研究植物外表皮蜡质的形态、结构、化学组成,在揭示植物类群系统发育[10]、对胁迫的适应性[11-12]及抗逆机制[13-14]等方面已发挥一定的作用。果皮是果实的重要组成部分,是果实与周围生物和非生物环境交流、互作的界面。作为果实抵御干燥空气、化学侵袭、机械损伤和微生物侵染的屏障,果皮表面组织的组成和结构显著影响果实采后的贮藏品质[15-17]。目前,对果皮蜡质的形态结构、化学组成特性及其在采后贮藏保鲜中的作用已有较多研究[18-20]。

研究发现,苹果(Malus domestica)采后硬度和质量损失率变化较小的品种具有厚且均匀致密的角质蜡层[15];普通室温下贮藏,苹果果皮蜡质含量和蜡质超微形态的变化导致果皮发生油腻化现象,从而降低其贮藏品质和营养价值[16];聚氯乙烯气调包装与1 μL/L 1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)结合显著抑制了苹果蜡质含量降低,提高了采后贮藏品质[17];葡萄(Vitis vinifera)对灰霉菌的抗性与葡萄果皮蜡质含量呈正相关,果实抗性随蜡质含量增加而增强;较高含量的蜡质能增强果实表面疏水性,减少病原菌在角质层的附着[18];去除蓝莓(Vaccinium corymbosum)果实表面的蜡质,可加速其果实失水、腐烂,降低抗氧化酶活性和抗氧化剂含量,促进活性氧积累和脂质过氧化作用,促进采后软化、衰老,使保质期缩短[19];优化的打蜡处理(65 g/L、1 min)能有效抑制菠萝(Ananas comosus)采后迅速成熟软化,降低乙烯产量和呼吸速率,缓解果实内部褐变,提高磷酸戊糖途径相对水平,增强与防御相关基因的表达[20]。这些研究结果表明,果皮蜡质是决定果实采后品质的重要因素[21]。

果皮蜡质在柑橘果实贮藏保鲜中的响应与作用目前研究较少,但已有的报道很有价值。Cajuste等报道贮藏过程中果皮裂缝或无蜡区域产生新蜡质是用乙烯处理后‘Navelate’脐橙(Citrus sinensis‘Navelate’)绿霉病发病率下降的重要原因[22]。Ladaniya等研究发现,没有除去蜡质的果实较除去蜡质的果实在冷藏过程中发生冷害的程度轻,外源乙烯处理能提高果皮蜡质含量、降低果皮褐斑病发病率[23]。王敏力等研究报道‘Newhall’脐橙(C. sinensis‘Newhall’)果皮无定形蜡质中晶体的大小、密度、蜡质总含量以及除醛外的各蜡质组分含量均显著高于南丰蜜橘(C. reticulata‘Nanfengmiju’)等4 种耐贮藏性差或中等的品种[24]。曾琼等报道‘Newhall’脐橙果皮光泽型突变类型的耐贮藏性显著优于其普通型及打蜡果实[25],进一步研究发现该突变体果皮蜡质成分变化由相关基因突变引起[26]。贮藏温度对耐贮性不同的柑橘果实果皮蜡质及其化学组成的影响鲜见报道。

‘贡柑’(Citrus reticulata‘Gonggan’)、‘砂糖橘’(C. reticulata‘Shatangju’)是广东西江流域著名特产柑橘品种,其皮薄多汁,果肉鲜滑脆嫩、爽口化渣、清甜低酸、香蜜浓郁,深受消费者欢迎,是当地重要的特色产业、支柱产业和富民产业,分别被中国果品流通协会授予“中国柑王”“中国橘王”的荣誉称号[27-28]。‘砂糖橘’还是华南地区目前栽培面积最大、产量最高的柑橘品种。这两种柑橘在原产地广东肇庆有记载的民间栽培历史已愈400 年,但迟至20世纪90年代中期方受到专业研发机构的关注,但目前所做的研究工作仍然很少,很多领域尚属空白[29-30]。这两种柑橘采后都很容易失水、腐烂,不耐贮藏,相对而言,‘贡柑’耐贮性明显强于‘砂糖橘’。在广东肇庆当地,这两种柑橘成熟上市期集中在当年12月中旬至次年1月中旬,自然条件下贮藏期很短,尚未找到有效解决延长贮藏期的方法;因此,研究这两种柑橘的防腐保鲜方法极为重要。

本课题组前期的贮藏实验发现,‘贡柑’和‘砂糖橘’在2.5~8.5 ℃条件下贮藏30 d内品质保持较好,但贮藏30 d后,(2.5±0.5)℃贮藏易发生冷害(‘贡柑’冷害程度更甚),(4.5±0.5)℃贮藏也有冷害发生,(6.5±0.5)℃贮藏无冷害发生且腐烂率最低,(8.5±0.5)℃下贮藏腐烂率则明显升高,营养和风味品质显著降低。传统上认为,柑橘果实应在不低于10 ℃的环境下贮藏,但这两个柑橘品种适宜贮藏的温度明显更低。本项研究以成熟的‘贡柑’和‘砂糖橘’为试材,采收后装入塑料薄膜微孔保鲜袋中在自然室温(对照,(14.2±2.8)℃)和冷库温度(冷藏,(6.5±0.5)℃)下分别贮藏90 d,定期检测分析质量损失率、腐烂率、果皮表面结构及蜡质含量与组成的变化,从而进一步了解柑橘品种耐贮性与果皮蜡质的关系及其对贮藏温度的响应特性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

广东肇庆‘贡柑’和‘砂糖橘’大量成熟期(12月中旬)时,在广东省德庆县马圩镇果园(平地,23°24’N、111°26’E)选择受光良好、无病虫害、树体大小及长势相当的柑橘树(10 年生),剪取树冠中部的果实(果形端正、大小均匀、表面完全转为黄色,‘贡柑’单果质量(119.5±6.5)g、‘砂糖橘’单果质量(42.5±5.3)g),放入周转箱带回实验室,在自然室温((13.5±0.3)℃)下预贮(周转箱上方覆盖硬质纸板)。

NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·2H2O(化学纯) 上海申博化工有限公司;无水乙醇、戊二醛、多聚甲醛(均为分析纯),甲醇、三氯甲烷、正二十四烷、N,O-双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺(均为色谱纯)上海国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

HZT-A+200电子天平 福州科华仪器有限公司;QY-100A取液器 北京卓立精密设备有限公司;聚四氟乙烯试剂瓶 上海硕光电子科技有限公司;EMITECH临界点干燥仪、KAS-2000F离子溅射仪 英国BRIGHT公司; Quanta 200型扫描电子显微镜 荷兰FEI公司;DF-II集成式磁力搅拌器 江苏金坛顺华仪器有限公司;KQ5200E超声波仪 江苏昆山舒美超声仪器有限公司;HH-4数显恒温水浴锅 江苏常州国华电器有限公司;TGL-16G离心机 上海安亭科学仪器厂;UV1100紫外-可见分光光度计 上海美析仪器有限公司;MD200-2型氮气吹干仪 上海析域仪器设备有限公司;6890N/MSD5973N型气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)仪(NIST02谱库) 美国Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

采后3 d时,选择无明显伤痕的果实分装进聚乙烯塑料薄膜微孔(直径60 μm,18 孔/袋)保鲜袋(100 cm×60 cm)中贮藏。‘砂糖橘’每袋装400 个果实,总计10 袋;‘贡柑’每袋装100 个,共20 袋。每个品种均随机分为2 组,分别在自然室温(对照)和冷库温度(冷藏)下贮藏。室温贮藏期间日均温度为(14.2±2.8)℃,早、晚打开窗户通风换气各1 h;冷藏温度为(6.5±0.5)℃,设备自动调控。在贮藏的第0、30、60、90天测定相关指标。

1.3.2 果实质量损失率、腐烂率测定

果实质量损失率:每袋随机抽取5 个(‘贡柑’)或10 个(‘砂糖橘’)果实,每个处理共计50 个果实,测定贮藏前和贮藏过程中果实的质量,果实质量损失率按公式(1)进行计算。

果实腐烂率:以果面出现直径大于等于0.50 cm的病斑或腐烂斑的果实记为腐烂果。定期统计各袋腐烂果个数,果实腐烂率按公式(2)进行计算。

1.3.3 果皮表面微观结构观察

在赤道部中央部位横向切取宽2.0~2.5 mm、长3.0~3.5 mm的果皮样品,用0.2 mol/L磷酸缓冲液(pH 7.2)清洗后,放入含体积分数2.5%戊二醛和体积分数4.0%多聚甲醛混合液中固定24 h(4 ℃),依次在体积分数30%、50%、70%、90%、100%乙醇中浸泡脱水各2 min,以临界点干燥仪干燥,粘台,离子溅射仪喷金后,用Quanta 200型扫描电子显微镜在10 kV电压下观察拍片。

1.3.4 果皮蜡质含量及组成分析

1.3.4.1 果实表面蜡质提取

每次每袋抽取1 个‘贡柑’或2 个‘砂糖橘’健康果实(各自总共20 个,每处理10 个),每2 个果实为1 组(重复),以去离子水清洗3 次,自然晾干。用游标卡尺测量果实纵径、横径,按圆球体计算果实表面积。用三氯甲烷/甲醇(体积比为3∶1)溶液浸泡结合超声波(50 kHz、60 ℃、500 W)处理法提取蜡质,每组样品提取2 次,每次15 s,每次使用200 mL三氯甲烷/甲醇溶液,提取液合并后转移至500 mL聚四氟乙烯试剂瓶中,用氮气吹干仪吹(蒸发)至溶液体积约10 mL,加入1 μg/μL内标液正二十四烷(C24H72)溶液及250 μL衍生化试剂N,O-双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺,氮吹仪吹干,加入2.5 mL三氯甲烷复溶,以微孔(孔径0.22 μm)膜过滤至进样瓶中,用于GC-MS分析。

1.3.4.2 GC-MS法分析果皮蜡质组成及含量

采用GC-MS仪分析果皮蜡质组成及含量,进样量为1 μL。

GC条件:HP-5型弹性石英毛细管柱(30 m×0.32 mm,0.25 µm),载气为He(纯度99.99%),流量1.2 mL/min。MS条件:电子轰击源离子源(70 eV),四极杆温度150 ℃,离子源温度230 ℃。所分析的蜡质成分包括脂肪醛(饱和脂肪醛、不饱和脂肪醛和芳香醛)、脂肪烃(正构饱和脂肪烃、支链饱和脂肪烃和不饱和脂肪烃)、脂肪醇及脂肪酸[17]。

1.4 数据统计与分析

用Excel 2013软件进行平均值、标准差计算及作图,用邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析,P<0.05表示差异显著。对果皮蜡质总含量及其4 类主要组分的含量与果实质量损失率和腐烂率进行皮尔逊相关性分析,P<0.01表示极显著相关。

2 结果与分析

2.1 贮藏温度对两种柑橘果实质量损失率的影响

质量损失是柑橘果实采后萎蔫、起皱、鲜度降低、品质劣变、货架寿命缩短的重要诱因,即使质量损失没有达到萎蔫程度也已影响到果肉的色泽、硬度、化渣性和风味。质量损失还破坏果实正常的生化代谢,并最终影响果实耐贮性与抗病性。由图1A可知,‘贡柑’果实采收后质量损失很快,但冷藏组果实质量损失率显著低于对照组,在贮藏90 d时,对照组和冷藏组‘贡柑’果实质量损失率分别为3.6%和0.9%。较之于‘贡柑’,‘砂糖橘’果实室温下贮藏质量损失率更高,贮藏30 d时果实质量损失率为1.9%,贮藏60、90 d时分别达3.0%、4.5%;冷藏组果实质量损失率显著小于对照组,贮藏30、60、90 d时分别为0.4%、0.8%、1.4%(图1B)。

图1 室温贮藏和冷藏过程中‘贡柑’(A)和‘砂糖橘’(B)果实质量损失率的变化Fig. 1 Changes in mass loss rate of ‘Gonggan’ mandarin (A) and‘Shatangju’ mandarin (B) fruits stored under room temperature and cold temperature

2.2 贮藏温度对两种柑橘果实腐烂率的影响

由图2可知,随贮藏时间延长,‘贡柑’果实腐烂率持续升高,对照组在贮藏30 d时腐烂率为8.5%,贮藏60 d时为31.3%,贮藏90 d时达73.0%,但冷藏果实腐烂率显著低于对照组,贮藏30 d时腐烂率为0,贮藏60 d时腐烂率为10%,贮藏90 d时为25%。‘砂糖橘’果实在两种温度环境下贮藏的腐烂率差异较‘贡柑’更明显,在自然室温条件下贮藏30、60 d和90 d时,果实腐烂率分别为18.9%、46.5%和90.3%,较同期‘贡柑’对照组的腐烂率分别高122.4%、48.6%、23.7%;贮藏30 、60 d和90 d时,‘砂糖橘’冷藏组腐烂率分别为3.0%、13.0%和42.0%,较对照组分别降低84.1%、72.0%和53.5%,在冷藏90 d时腐烂率较同期冷藏的‘贡柑’高68.0%。

图2 室温贮藏和冷藏过程中‘贡柑’(A)和‘砂糖橘’(B)果实腐烂率的变化Fig. 2 Changes in decay incidence of ‘Gonggan’ mandarin (A) and‘Shatangju’ mandarin (B) fruits stored under room temperature and cold temperature

2.3 贮藏温度对两种柑橘果皮表面结构的影响

由图3可知,‘贡柑’在室温下贮藏30 d,果实表皮微观形态结构变化明显,部分气孔的周围区域出现开裂,蜡质发生轻微凝聚,但同期冷藏组的果实表皮微观结构变化不明显;室温下贮藏60 d,果皮表面明显变粗糙,蜡质大量凝聚,初始微形态结构已观察不到,但冷藏组果实果皮基本完好,微观结构变化较小;贮藏90 d时,室温下贮藏的果实与同期冷藏果实相比,其表皮呈现凹凸不平的微观结构。

图3 ‘贡柑’果实在室温贮藏和冷藏贮藏过程中果皮表面微观结构的变化Fig. 3 Changes in microstructure of ‘Gonggan’ mandarin peel stored under room temperature and cold temperature

由图4可知,与‘贡柑’相比,‘砂糖橘’室温下贮藏30 d,果皮表面微形态结构变化更明显,蜡质普遍凝聚,表面明显粗糙化,而同期冷藏果实变化很小;室温下贮藏60 d,多数果实果皮表面蜡质大面积剥落,真菌菌丝明显发育,而冷藏的果实果皮表面微形态结构基本完好;室温下贮藏90 d,果实表皮呈现凹凸不平的微观结构,而冷藏果实果皮表面结构仍然基本完好。

图4 ‘砂糖橘’果实在室温贮藏和冷藏贮藏过程中果皮表面微观结构的变化Fig. 4 Changes in microstructure of ‘Shatangju’ mandarin peel stored under room temperature and cold temperature

总体上,在90 d的贮藏实验中,在低温下贮藏的两个耐贮性不同柑橘品种果实表皮结构变化都较小,品种间差异不大,但在自然室温下贮藏两个柑橘品种间差异明显,耐贮性强的‘贡柑’较耐贮性差的‘砂糖橘’在贮藏过程中表皮微观形态结构保持得更好。

2.4 贮藏温度对两种柑橘果皮蜡质总含量的影响

由图5A可知,贮藏0 d,耐贮性较强的‘贡柑’果皮蜡质总含量为206.4 μg/cm2。随贮藏时间延长,‘贡柑’果皮蜡质总含量下降,但对两种贮藏温度的响应差异明显:与贮藏前相比,贮藏30 d时对照组果皮蜡质总含量降低28.3%,但冷藏组果实仅降低8.9%;贮藏60 d,对照组果实进一步显著降低,同期冷藏组果实与贮藏0 d时无显著差异;贮藏90 d时,冷藏组果实下降幅度略大,但仍明显高于对照组。贮藏30、60、90 d,冷藏果实果皮蜡质总含量分别比对照组高27.8%、72.1%、70.4%,较贮藏开始时分别降低8.3%、10.5%、14.6%。

由图5B可知,耐贮性差的‘砂糖橘’贮藏0 d时果皮蜡质总含量为133.8 μg/cm2,较‘贡柑’低35.2%,且对两种贮藏温度的响应比‘贡柑’大,贮藏30 d时,对照组果皮蜡质总含量为85.7 μg/cm2,与贮藏0 d相比降低36.0%;贮藏60、90 d,对照组果皮蜡质总含量分别降至55.9、42.2 μg/cm2,与贮藏0 d相比分别降低58.2%、68.5%。与室温贮藏相比,冷藏明显抑制‘砂糖橘’果皮蜡质含量降低,冷藏30、60、90 d时,果皮蜡质总含量分别为121.5、111.2、94.8 μg/cm2,与贮藏0 d相比分别降低9.2%、16.9%、29.1%。

图5 两种贮藏温度下‘贡柑’(A)和‘砂糖橘’(B)果皮蜡质总含量的响应Fig. 5 Changes in peel wax content in ‘Gonggan’ mandarin (A) and‘Shatangju’ mandarin (B) fruits stored under room temperature and cold temperature

2.5 贮藏温度对两种柑橘果皮蜡质主要成分含量的影响

由图6A1、B1、C1、D1可知,‘贡柑’果皮蜡质组分中含量由高到低的主要成分为长链脂肪醛>长链脂肪酸、长链脂肪烃>长链脂肪伯醇,贮藏0 d时含量分别为102.9、48.2、44.3、11.1 μg/cm2。室温下贮藏90 d的过程中,4 类主要组分的含量均大幅降低,但3 个时间点的表现均以长链脂肪酸含量降低幅度最大、长链脂肪伯醇含量降低幅度最小。与贮藏0 d相比,长链脂肪酸、长链脂肪伯醇含量在贮藏30 d时分别降低31.3%、13.7%,在贮藏60 d时分别降低50.2%、28.4%,贮藏90 d时分别降低49.8%、40.0%。冷藏显著抑制其果皮蜡质中4 类主要组分含量的降低,贮藏30、60 d 4 类组分的降低幅度均小于10%,但贮藏90 d长链脂肪酸降幅最大,达26.5%,其余3 类组分降幅均低于20%。

图6 两种贮藏温度下‘贡柑’和‘砂糖橘’果皮4 类长链蜡质组分含量的变化Fig. 6 Changes in contents of four long-chain wax components in peel of ‘Gonggan’ mandarin and ‘Shatangju’ mandarin fruits under two storage temperatures

由图6A2、B2、C2、D2可知,‘砂糖橘’果皮蜡质中含量居前4 位的组分与‘贡柑’果皮相同,也是长链脂肪醛、长链脂肪酸、长链脂肪烃和长链脂肪伯醇,贮藏0 d时各组分的含量依次分别为62.4、30.1、28.6 μg/cm2和7.5 μg/cm2,均明显低于‘贡柑’果皮,其中长链脂肪伯醇含量同‘贡柑’最接近。室温下贮藏过程中‘砂糖橘’果皮蜡质的4 类主要组分含量均大幅降低,各组分的降低幅度存在差异但不明显,其中贮藏30 d时降低幅度由高到低依次为长链脂肪伯醇(44.7%)>长链脂肪烃(42.6%)>长链脂肪酸(36.3%)>长链脂肪醛(32.6%);贮藏60 d与0 d相比降低幅度由高到低依次为长链脂肪伯醇(63.9%)>长链脂肪烃(62.5%)>长链脂肪酸(58.4%)>长链脂肪醛(56.0%);贮藏90 d与0 d相比降低幅度由高到低依次为长链脂肪伯醇(80.2%)>长链脂肪醛(74.1%)>长链脂肪烃(72.0%)>长链脂肪酸(68.9%)。冷藏显著抑制‘砂糖橘’果皮蜡质中4 类主要组分含量降低。总体上,不同冷藏时间均以长链脂肪伯醇降幅最大,贮藏30、60、90 d相对于0 d时的降低幅度分别为11.6%、18.1%、35.0%,冷藏90 d长链脂肪酸含量降低幅度最小。

2.6 贮藏温度对两种柑橘果皮蜡质其他组分含量的影响

除2.5节检测到的主要成分外,还在‘贡柑’和‘砂糖橘’果皮的蜡质中检测到其他组分,分别是支链烷烃、烯烃、烯醛和烯醇,含量均低于5 μg/cm2,但以烯醇的量最少,明显少于烯醛的量,总体上‘砂糖橘’果皮的这些组分含量稍高于‘贡柑’,但其含量在不同贮藏温度下的变化较2.5节所述的4 种主要成分变化更明显。由图7可见,‘贡柑’果皮中含量相对较高的支链烷烃、烯烃、烯醛3 种组分在室温下贮藏30 d时已完全检测不到,冷藏果实贮藏90 d时含量仍然比较高。‘砂糖橘’果皮蜡质的这些组分含量虽然高于‘贡柑’,但对贮藏温度的响应比‘贡柑’更敏感,室温下贮藏30 d时同样检测不到,贮藏中降低幅度更大、速率更快。

图7 两种贮藏温度下‘贡柑’和‘砂糖橘’果皮蜡质其他4 种组分含量的差异Fig. 7 Differences in contents of branched alkanes, alkenes, alkenals and enlos in peel wax of ‘Gonggan’ mandarin and ‘Shatangju’mandarin fruits under two storage temperatures

3 讨 论

本实验以耐贮性较强的‘贡柑’和耐贮性差的‘砂糖橘’为材料进行,结果表明,室温下贮藏90 d,这两种柑橘发生显著的质量损失和腐烂,果皮蜡质总含量减少、表面结构改变,冷藏则显著抑制这些变化,且两种柑橘的质量损失率、腐烂率均与果皮蜡质总含量及4 类主要组分的含量呈极显著负相关(P<0.01),间接说明这两种柑橘果实的耐贮性与各自果皮的蜡质有密切关系。同时,果皮蜡质不同组分的含量随贮藏时间延长而降低的幅度有差异:耐贮性较强的‘贡柑’长链脂肪酸含量降幅最大,耐贮性差的‘砂糖橘’长链脂肪伯醇含量降幅最大;低分子质量的支链烷烃、烯烃和烯醛对较高贮藏温度的响应更敏感。这是否暗示这些组分特别是长链脂肪酸和长链脂肪伯醇可能对两种柑橘的耐贮性起更重要作用,需要进一步验证。但是,两种柑橘品种对贮藏温度响应的总趋势相似,贮藏温度对保鲜效果起关键作用。结果对于产区冬季气候温暖的‘贡柑’‘砂糖橘’的采后保鲜和物流运输有现实意义。

目前,关于果皮蜡质含量同果实耐贮性关系的研究结果不完全一致。对于‘贡柑’和‘砂糖橘’,果皮蜡质含量高的品种耐贮性更强。扫描电子显微镜观察结果表明,两种柑橘贮藏过程中果皮蜡质损失,果皮表面结构受到破坏,这与对‘Newhall’脐橙果皮光泽型突变体蜡质的研究结果[24-26]相似。对比另外一些研究可知,这两种柑橘果皮蜡质含量远低于‘红富士苹果’[16-17]、温州蜜柑(C. unshiu)[31-32]以及苹果梨(Pyrus bretschneideri)[33-34]。结合自然室温下贮藏时两种柑橘果皮蜡质含量很快降低的特性,本研究从一种角度揭示其在采后不耐贮藏的内在原因,说明果皮蜡质对两种柑橘采后衰老具有重要影响,冷藏保鲜的机制之一在于可对果皮蜡质及表面结构提供有效保护。果皮蜡质层结构变化改变果皮通透性,可能因此诱发果实内部代谢失调,从而参与果实耐贮性的应答。结果对于科学认识柑橘贮藏中温度的影响及果皮蜡质的功能有参考意义。

水分与植物生命活动息息相关。果皮蜡质对于果实采后水分保持和生理活动起重要作用。失水过多引起果实表面皱缩,严重影响口感、色泽和风味,降低食用和商品品质[13,21]。果皮蜡质有效调控表皮细胞渗透性,阻止果实中水分非气孔性散失,但其发挥功能的主导因素可能比较复杂,蜡质含量或厚度是一方面,蜡质化学组分可能更关键。Vogg等研究发现,决定番茄(Lycopersicon esculentum)果实表皮水分散失程度的重要因素是蜡质化学组成,果皮蜡质中脂肪族化合物对防止水分蒸腾起重要作用,三萜类化合物等环状组分的保水性能相对较弱[35]。果实发生质量损失首先由于果实水分散失,呼吸消耗是原因之一。‘贡柑’‘砂糖橘’贮藏过程中果实质量损失率与果皮蜡质含量极显著负相关,但其中何种组分在对抑制水分散失起重要作用需进一步研究。

果实在贮藏过程中发生腐烂主要是病原微生物侵染的结果。果皮蜡质具有抵御微生物侵染的生物学功能,作用途径主要有3 条:作为果实的第一道屏障物理性阻止微生物侵染;果皮蜡质的疏水性可在很大程度上营造不适宜微生物侵染所需要的湿润环境,从而抑制微生物附着、萌发、入侵和繁殖[36];果皮蜡质中的某些组分在生理生化上具有抗菌功能,可调节微生物生长和分化。如:苹果梨果皮蜡质组分中长链脂肪酸和三萜类化合物及低极性组分和正烷烃能抑制链格孢菌(Alternaria alternata)分生孢子萌发和菌丝生长[33-34];短梗稠李(Arrabidaea brachypoda)表皮蜡质中含有4 种具有抗真菌活性的黄酮类物质[37];紫葳科连理藤(Clytostoma callistegioides)表皮蜡质提取物中具有能驱避蚜虫定植的活性化学成分[38]。这些研究结果同时说明不同植物种表皮蜡质抵御微生物侵染的方式有差异。‘贡柑’‘砂糖橘’采后贮藏中导致腐烂病高发的病原菌主要是指状青霉菌(Penicillium digitatum)和意大利青霉菌(P. italicum),特别是指状青霉菌,蔓延很快,危害最大[39]。两种柑橘果皮果蜡组分对青霉属病原菌具有抗性的化学成分及其生物活性差异,有待进一步实验分析。

‘贡柑’‘砂糖橘’果实耐贮性有明显差异,但从本实验结果可见,它们果皮蜡质的化学组成很相似,超45%的组分是长链脂肪醛,其次是长链脂肪酸和长链烷烃,长链脂肪伯醇等其他组分相对含量不超过10%,蜡质化学组成与中国江西栽培的同为宽皮柑橘的‘南丰蜜橘’‘温州蜜柑’有明显差别,后两种柑橘中含量最高、居主导地位的蜡质组分是长链脂肪酸,长链脂肪醇相对含量很低或未检测到,醛类未检测到或相对含量低于1.0%[24]。但西班牙瓦伦西亚栽培的‘温州蜜柑’和‘Navelina’脐橙,果皮蜡质中以醛类、烷烃和脂肪酸含量较高,初级醇和萜类物质含量较低,且‘温州蜜柑’果皮蜡质含量显著低于‘Navelina’脐橙,而‘Fortune’橘果皮蜡质主要成分含量由高到低依次为烷烃、脂类、酮类、醛类、脂肪酸、初级醇和萜类[40]。柑橘果皮蜡质含量及其组成是柑橘种类的生物学特性,受遗传信息支配,同时受生长发育中环境和栽培管理影响,如园地土壤营养、果实负载量、病虫害等,甚至具有不稳定性[33,35,40]。为提高‘贡柑’‘砂糖橘’耐贮性,应重视栽培管理以促进果皮蜡质良好发育。

实验研究的两种柑橘果实,贮藏前均未做蜡质诱导处理。贮藏前适当处理果实对果皮蜡质功能发挥很有价值,如:芒果果实冷藏(5 ℃)14 d,表皮蜡质层仍保持致密、均匀、完整,而室温(14 ℃)贮藏的果实蜡层出现很多裂纹;贮藏前以0.1 mol/L 茉莉酸-水杨酸处理,冷藏组芒果果实果皮蜡质中长链脂肪类物质含量显著提高,富含脂类物质的表皮层显著增厚[41];贮藏前用乙烯利处理‘新红星’苹果,果皮蜡质密度增大,加速蜡晶熔化和果实衰老,但1-MCP处理则显著抑制这些过程,因为1-MCP降低其长链脂肪酸合成关键基因MdCER6表达,进而改变果皮蜡质组成、晶体形态及形成醇的途径[42];经脂肪酸合酶抑制剂表没食子儿茶素没食子酸酯处理的‘粉红女士’苹果,在25 ℃贮藏中果皮蜡质脂肪酸及酯类含量均低于未处理组,且该处理抑制脂肪酸合酶活性、降低蜡质积累,缓解“油腻化”[43]。国内外的这些研究成果可为‘贡柑’‘砂糖橘’贮藏的前处理提供参考、借鉴。

本研究未探究‘贡柑’‘砂糖橘’贮藏中果皮蜡质含量、成分的代谢机制和调控路径,但有其他果实的相关研究可资参考。Li Dan等研究表明,‘红香酥’梨贮藏前用1-MCP(1.0 μL/L)处理能显著抑制贮藏过程中乙烯合成和信号通路及蜡质相关基因表达[44]。Li Fujun等研究表明,贮藏前用乙烯利、1-MCP处理‘新红星’苹果,乙烯利会加速果实衰老、促进蜡质含量升高,而1-MCP会抑制果实衰老和蜡质含量升高[42,45]。Valdenegro等研究证实1-MCP通过间接影响灯笼果(Physalis peruviana)果皮蜡质成分变化而延长果实贮藏保鲜期[46]。对苹果梨的研究发现,乙烯利处理明显增加其蜡质组分种类,降低脂肪酸、烷烃含量,提高萜类物质含量,而1-MCP处理会提高烷烃和醛类含量,蜡质组分种类略有增加[47]。‘贡柑’‘砂糖橘’果实采后贮藏中乙烯代谢特性及其与果皮蜡质代谢、果实耐贮性的关系可深入探究。

4 结 论

对广东西江流域耐贮性不同的两种柑橘的研究结果表明,柑橘果实在自然室温下贮藏会发生显著的质量损失和腐烂、果皮蜡质总含量减少、表面结构改变,而冷藏显著抑制‘贡柑’‘砂糖橘’贮藏中的这些变化,对保鲜效果起关键作用。质量损失率、腐烂率均与果皮蜡质总含量及4 类主要组分的含量呈极显著负相关(P<0.01);贮藏过程中果皮蜡质不同组分含量的降低幅度存在差异:耐贮性较强的‘贡柑’长链脂肪酸含量降幅最大、长链脂肪伯醇含量降幅最小,耐贮性差的‘砂糖橘’长链脂肪伯醇含量降幅最大、长链脂肪酸含量降幅最小;小分子质量的支链烷烃、烯烃和烯醛均对较高的贮藏温度响应敏感。两种柑橘果实的耐贮性与果皮蜡质有密切关系。综上,在栽培过程中应重视‘贡柑’‘砂糖橘’栽培管理,促进果皮蜡质良好发育。

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