外源腐胺处理对黄皮甜瓜采后冷害及品质的影响

2022-04-01安路明李学文孟新涛

新疆农业科学 2022年2期

安路明，李学文，潘俨，徐斌，孟新涛，张婷

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所/新疆主要农副产品精深加工工程技术研究中心，乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】甜瓜(CucumismeloL.)属葫芦科，甜瓜属，分厚皮甜瓜类和薄皮甜瓜类。黄皮甜瓜属厚皮甜瓜类，果皮色泽为黄色，果肉松脆、风味独特、营养丰富。甜瓜产季集中，采收季节温度高，常温易导致果实腐烂变质[1]。低温冷藏虽能延缓甜瓜果实衰老，但其对低温环境敏感，尤其黄皮甜瓜，5℃及以下温度贮藏极易引起冷害发生，且冷害出现时间早，症状明显，尤其贮藏后期果实表皮约1/2以上面积出现变色[2-4]，影响黄皮甜瓜的商品性。研究黄皮甜瓜果实冷害发生及控制方法，对甜瓜果实采后冷害调控有重要意义。【前人研究进展】近年来，甜瓜冷害调控方法主要包括冷锻炼[5]、热处理[6]、气调包装[7]、NO处理[8]和水杨酸处理[9]等。甜瓜冷害的发生与果实内源腐胺(Put)和精胺(Spm)含量直接相关[4]。腐胺在调节植物生长发育、延迟衰老和提高抗逆性等方面发挥重要作用[10]。采用外源腐胺处理诱导西葫芦[11]、黄瓜[12]、番茄[13]、甜橙[14]、杏[15]及猕猴桃[16]等果实的采后抗冷性，可显著维持果实品质。【本研究切入点】关于外源腐胺处理提高甜瓜采后抗冷性的研究尚未报道。需要研究外源腐胺处理对黄皮甜瓜采后冷害及品质的影响。【拟解决的关键问题】以黄皮甜瓜新密3号为试材，研究不同浓度外源腐胺处理对其采后果实冷害发生及品质的影响，筛选适宜的外源腐胺浓度，为生产中黄皮甜瓜果实采后冷害调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选择黄皮甜瓜新密3号为试材，于2019年7月15日采自新疆石河子地区124团，八成熟采收，可溶性固形物含量为12%～14%，单果重2.0～3.5 kg，采后12 h内运回新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，在(8±0.5)℃冷库中预冷24 h。腐胺(Put)为分析纯，购自上海麦克林生化科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

挑选大小规格较为一致，无任何机械损伤和病虫侵害的甜瓜果实，随机分为4组，分别使用3个不同浓度(1.0、1.5和2.0 mmol/L)的腐胺(含2g/L 吐温20)处理10 min，以蒸馏水处理作为对照，每组60个果实，在(5±0.5)℃条件下贮藏,环境相对湿度75% ～80%，库房内间隔10 d使用二氧化氯消毒。贮藏期间，每隔7 d取样，每次取3个果实，用于统计果实冷害指数及品质指标测定，以上各组均设置3个重复。

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 冷害指数

冷害指数采用张婷[17]方法。

冷害指数(CII)=∑(冷害果实数×冷害级数)/(总果实数×最高冷害级数)；

冷害程度分为 5 级；0 级，无冷害发生；1 级，冷害发生面积≤10%；2 级，11%<冷害发生面积≤20%；3级，21%<冷害发生面积≤40%；4 级，冷害发生面积≥40%。

1.2.2.2 失重率

采用张婷等[18]方法。

失重率(%)=(入贮时果实质量-结束时果实质量)/(入贮时果实质量)×100%；

1.2.2.3 色差

采用WSC-2型色差计测定。每个果实沿赤道部位均匀选取3个点测量，分别测定亮度值L*、红绿值a*、黄蓝值b*。

1.2.2.4 果实硬度

采用王霞[19]方法,采用GY-4果实硬度计测定，沿着道部位将瓜切开，间隔等距的6个位置，用直径1 cm的探头在对称部位距果皮1 cm处测量硬度，最后取其平均值。

1.2.2.5 抗坏血酸

采用2,6-二氯酚靛酚法[20]测定(mg·100/g FW)。

1.2.2.6 可溶性固形物含量

采用手持数显折糖仪PAL-1测定。随机选取待测果3个，取果实赤道部位的果肉，榨汁后测定可溶性固形物含量，重复3次，取其平均值。

1.2.2.7 细胞膜透性

参照Saltveit[21]和姚丹[22]等方法，取哈密瓜赤道部位果皮，用内径为1 cm的打孔器，取15个4 mm厚的果皮小柱体，用去离子水漂洗3次,洗去多余的果胶物质，用滤纸吸去多余水分。放入20 mL烧杯中。

在试管中加入15 mL 0.3 mol/L的甘露醇,测定初始电导(a)，将洗好的果皮小柱体放入含有甘露醇的试管中,摇床上震荡,30 min后测1次电导(b)。将试管放入沸水中煮15 min,再次测其电导(c)。3次平行，相对电导率计算公式:相对电导率(%)= (b-a)/(c-a)×100%。

1.3 数据处理

用Excel进行数据统计，Sigma Plot 14作图，SPSS 20.0 软件进行差异显著性分析(ANOVA)。

2 结果与分析

2.1 外源腐胺处理对黄皮甜瓜冷害指数的影响

研究表明，对照组新密3号果实在贮藏14 d出现轻微的冷害症状，贮藏21 d,不同外源腐胺处理的新密3号果实均出现不同程度的果皮褐变等冷害症状，不同浓度外源腐胺处理果实冷害出现时间比对照推迟7 d。随着贮藏时间延长,各处理组冷害症状加重,冷害指数上升。腐胺浓度越大，冷害指数越低。贮藏35 d后，各处理组冷害症状进一步加剧，但2.0 mmol/L 腐胺处理比其它处理组的冷害程度更轻。整个贮藏期内，不同外源腐胺处理的果实冷害指数显著低于对照(P<0.05)，2.0 mmol/L 腐胺处理新密3号果实冷害指数显著低于1.0和1.5 mmol/L 腐胺处理组(P<0.05)。外源腐胺处理可以延缓新密3号黄皮甜瓜果实冷害的发生，减轻其冷害症状，其中2.0 mmol/L 腐胺处理效果最明显。图1

图1 不同外源腐胺浓度处理下黄皮甜瓜冷害指数变化Fig.1 Effect of exogenous Put treatment onchilling injury index of yellow melon fruits

2.2 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果实失重率影响

研究表明，贮藏期间新密3号果实采后失重率整体呈上升趋势，对照组果实失重率较高，不同浓度外源腐胺处理组果实失重率较低，且上升较为缓慢。贮藏14 d时，对照组处理的果实失重率为1.85%，而1.0、1.5和2.0 mmol/L外源腐胺处理组果实的失重率分别为1.7%、1.64%、1.6%，不同浓度外源腐胺处理组果实的失重率显著低于对照组(P<0.05)。至贮藏结束,对照组果实失重率为5.69%，不同外源腐胺处理组果实失重率分别为5.58%、5.03%，4.59%，比对照组降低了1.99%、11.52%、19.38%，其中2.0 mmol/L 腐胺处理果实失重率显著低于其它各处理组(P<0.05)。2.0 mmol/L 腐胺处理可有效抑制新密3号黄皮甜瓜果实失重率的增加，降低贮藏过程中的质量损失。图2

图2 外源腐胺处理下黄皮甜瓜果实失重率变化Fig.2 Effect of exogenous Put treatment on weight loss of yellow melon fruits

2.3 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果皮色泽的影响

研究表明，新密3号黄皮甜瓜果实在贮藏过程中，L*值呈现不断下降的趋势，贮藏初期，L*值68.64，贮藏至49 d时，对照组L*值由贮藏初期68.64降至60.33，下降了12.11%，而1.0、1.5和2.0 mmol/L外源腐胺处理组L*值分别下降了10.08%、9.24%、8.76%，其中1.5和2.0 mmol/L外源腐胺处理组的L*值显著低于其它2组处理(P<0.05)，这与其果实冷害发生后表皮不同程度的褐变有关。新密3号黄皮甜瓜果实a*值和b*值均呈先升高后下降的趋势，且在贮藏21 d时达到峰值。贮藏7～49 d，不同处理组的a*值变化不明显(P>0.05)，但不同浓度外源腐胺处理组的b*值显著低于对照组(P<0.05)，外源腐胺处理可维持贮藏期间新密3号黄皮甜瓜果皮的亮度和黄度，2.0 mmol/L外源腐胺处理效果最明显。表1

2.4 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果实硬度的影响

研究表明，随着贮藏时间的延长，新密3号黄皮甜瓜果实的硬度逐渐下降。贮藏初期(0 d)，黄皮甜瓜果实的硬度为65.19 N，贮藏7 d后，对照组果实的硬度下降至55.83 N，下降了14.36%，而1.0、1.5和2.0 mmol/L外源腐胺处理组果实的硬度分别为57.41、59.65、63.83 N,与对照组相比，分别降低了11.93%、8.49%、2.09%；至贮藏结束(49 d)，对照组硬度是41.24 N，不同外源腐胺处理组的果实硬度分别下降至42.16、43.813、44.86 N，比对照组相比，分别降低了1.40%、3.95%、5.55%，整个贮藏期内，外源腐胺处理组的黄皮甜瓜果实硬度显著高于同一时期对照组(P<0.05)，2.0 mmol/L外源腐胺处理也显著高于同一时期其它处理组(P<0.05)。外源腐胺处理可以明显维持黄皮甜瓜果实硬度，2.0 mmol/L外源腐胺处理更有利于抑制其硬度下降。图3

图3 不同外源腐胺浓度处理下黄皮甜瓜果实硬度变化Fig.3 Effect of exogenous Put treatment on hardness of yellow melon fruits

2.5 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果实抗坏血酸的影响

研究表明，随着贮藏时间延长，黄皮甜瓜果实抗坏血酸含量逐渐下降。贮藏21 d，对照组的含量为12.85 mg/100g，与贮藏初期相比，下降了45%，腐胺处理组的果实抗坏血酸含量依次为14.86、15.03、15.69 mg/100g，分别下降了36.43%、35.71%、32.86%，2.0 mmol/L外源腐胺处理与其它处理组之间存在显著性差异(P<0.05)；贮藏35 d，对照组抗坏血酸含量下降至6.51 mg/100g，而腐胺处理组的抗坏血酸含量分别为11.85、12.32和13.35 mg/100g，为对照组的1.82 、1.89、2.05倍，腐胺处理组显著高于对照组(P<0.05)；贮藏49 d，2.0 mmol/L腐胺处理的果实抗坏血酸含量为6.34 mg/100g，显著高于其它各处理组(P<0.05)。2.0 mmol/L外源腐胺处理可使新密3号黄皮甜瓜贮藏过程中果实抗坏血酸维持较高的水平。图4

2.6 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果实可溶性固形物的影响

研究表明，贮藏7 d时，对照组果实的可溶性固形物含量达到最大值13.90%，而不同浓度的外源腐胺处理组贮藏14 d时，可溶性固形物含量达到最大值，分别为13.77%、13.83%、14.23%；贮藏49 d时，对照组果实的可溶性固形物含量为11.63%，外源腐胺处理组果实的可溶性固形物含量依次是12.50%、12.50%、12.87%，贮藏21～49 d，1.0、1.5和2.0 mmol/L外源腐胺处理组果实的可溶性固形物含量均显著高于对照组(P<0.05)。外源腐胺处理能有效抑制黄皮甜瓜果实可溶性固形物的下降，2.0 mmol/L 腐胺处理的效果最显著。图5

图4 不同外源腐胺浓度处理对黄皮甜瓜果实抗坏血酸变化Fig.4 Effect of exogenous Put treatment on ascorbic acid of yellow melon fruits

图5 不同外源腐胺浓度处理下黄皮甜瓜果实可溶性固形物变化Fig.5 Effect of exogenous Put treatment on the soluble solid content of yellow melon fruits

2.7 外源腐胺处理对黄皮甜瓜果皮细胞膜透性的影响

研究表明，贮藏28 d前，相对电导率值变化较小，贮藏35 d时，黄皮甜瓜果皮相对电导率由高到低分别是对照组(44.46%)、1.5 mmol/L 腐胺处理组(38.28%)、1 mmol/L 腐胺处理组(37.42%)和2 mmol/L 腐胺处理组(27.94%)，2.0 mmol/L 腐胺处理组果皮相对电导率显著低于其它处理组(P<0.05)，至贮藏结束时，对照组相对电导率已达68.96%，而不同浓度外源腐胺处理组果皮的相对电导率分别比对照组下降了23.49% 、24.62%和33.05%，2.0 mmol/L外源腐胺处理下降最显著(P<0.05)。2.0 mmol/L外源腐胺处理能抑制黄皮甜瓜果皮细胞膜透性增大，减轻细胞膜损伤，降低冷害的发生。图6

图6 不同外源腐胺浓度处理下黄皮甜瓜果皮相对电导率变化Fig.6 Effect of exogenous Put treatment on the relative conductivity of yellow melon peel

3 讨论

哈密瓜对低温较为敏感，易发生冷害，表现为褐变、凹陷、皱缩失水等冷害症状[4,19,23]。试验研究发现，新密3号黄皮甜瓜5℃贮藏14 d时出现轻微的冷害症状，这一结果与张婷等[17]研究结果基本一致，不同浓度外源腐胺处理可使其冷害发生时间推迟7 d，且冷害症状较轻，该结果与外源腐胺处理减轻杏子[15]、秋葵[24]、西葫芦[11]等果蔬冷害症状研究结果相似。

随着果实冷害的发生，可能导致其严重失水，致使表面皱缩，这一现象在西周密25号哈密瓜果实发生冷害时症状相一致[25]。研究发现，新密3号黄皮甜瓜果实贮藏过程中果实失重，但未见其表皮皱缩，表面失水皱缩不是其冷害发生表现出来的典型症状，可能仅为其贮藏过程中的正常质量损失。随着新密3号黄皮甜瓜果实贮藏过程中冷害的发生，果皮因冷害症状的轻重不一出现颜色不一的褐变程度，使其亮度L*值和黄度b*值在不同处理间表现明显的差异，相关性分析结果也证实了其与冷害指数之间的相关性关系。

研究发现，外源腐胺处理可使其硬度、可溶性固形物和抗坏血酸保持较高的水平，这可能是由于外源腐胺通过渗透调节来增加其对低温的耐受能力[26,19]，减轻黄皮甜瓜的冷害，使其保持较好的品质。抗坏血酸作为果实重要的营养物质，能减少果实活性氧累积和危害。外源腐胺处理可能通过诱导活性氧相关的代谢酶，从而使细胞膜系统免受自由基攻击，维持膜结构稳定性及膜系统完整性，从而减轻冷害的发生[16,27]。相对电导率是一个衡量果实冷害程度的重要指标，研究表明，其与果蔬冷害发生直接相关。外源腐胺处理能延缓冷害发生，抑制黄皮甜瓜果皮相对电导率的增加，这与葡萄[28]、荔枝[29]和桃子[30]中的研究结果一致。是否外源腐胺处理浓度大于2.0 mmol/L会产生更明显的效果，还需进一步验证。