齐红岩，滕录华，李 岩，肖亚男
(沈阳农业大学园艺学院，设施园艺省部共建教育部重点实验室，辽宁省设施园艺重点实验室，辽宁 沈阳 110866)
EFF对薄皮甜瓜采后相关生理因素的影响
齐红岩，滕录华，李 岩，肖亚男
(沈阳农业大学园艺学院，设施园艺省部共建教育部重点实验室，辽宁省设施园艺重点实验室，辽宁 沈阳 110866)
研究不同体积分数EFF(促进保鲜配方)(enhanced freshness formulation，EFF)对薄皮甜瓜贮藏过程中部分采后生理因素的影响，为薄皮甜瓜的贮藏保鲜提供参考依据。以“金亨二号”薄皮甜瓜为试材，分别用1%和2%的EFF溶液浸泡后，以浸泡清水为对照(CK)，测定了甜瓜在10℃贮藏期间果实品质和相关生理指标的变化。经EFF浸泡之后，减慢了果实贮藏期间质量、硬度、水分的降低速率，延缓了可溶性固形物的消耗；EFF处理延迟了乙烯高峰的出现，极显着地降低了乙烯的峰值(P＜0.01)；显着提高了过氧化氢酶(catalase，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的活性(P＜0.05)，极显着降低了过氧化物酶(peroxidase，POD)和多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)的活性(P＜0.01)，延缓了果实的成熟和衰老，延长贮藏期。经EFF处理的果实，贮藏前期2%EFF醛类总量显着高于CK和1% EFF(P＜0.05)；贮藏后期果肉中总芳香物质、总酯类、乙酸酯类和草酸酯类含量均显着升高，而且使芳香物质高峰延迟3d出现；减少了香气成分的缺失，较好地保持了甜瓜果实的品质。综合分析得出，体积分数2% EFF更有利于保持果实品质，延缓果实衰老。
薄皮甜瓜；促进保鲜配方；采后生理；果实品质
薄皮甜瓜(Cucumis melo var. makuwa Makino)又称中国甜瓜、东方甜瓜或香瓜等，作为鲜食果品，薄皮甜瓜具有味美香甜，多汁爽口的特点，但是作为典型的呼吸跃变型果实，收获后很快出现乙烯释放和呼吸高峰，随后果肉急速软化，风味降低，品质变差，导致甜瓜的最佳食用期和货架期短，这成为制约甜瓜生产和消费的瓶颈[1]。所以，近年来，甜瓜的采后保鲜问题已得到各方面的广泛重视。1-MCP作为目前报道最有效的乙烯抑制剂，它可以显着降低贮藏前期果实的呼吸速率和乙烯产生速率[2-4]。还有研究表明果实采后浸钙处理能够降低膜脂过氧化作用，延缓果实相对电导率的上升，维持细胞壁及膜的完整性[5-6]。Paliyath等[7-8]提出，在果实成熟过程中磷脂酶D(phospholipase D，PLD)启动了膜的降解，从而加快了果实衰老。己醛是一种自然合成的植物体内均含有的六碳醛类，大量研究表明其很好的抑制PLD活性，目前，国外已将己醛运用到水果、蔬菜和花卉的保鲜技术中[8-11]。Paliyath等将己醛同几种药品配制在一起，形成一个保鲜剂配方——促进保鲜配方(enhanced freshness formulation，EFF)，在樱桃[12]和李子[13]等果实上应用后，可以延缓果实衰老，延长保鲜期和提高贮藏质量。目前，有关EFF在薄皮甜瓜上的应用及其贮藏效果还未见报道。本研究以薄皮甜瓜果实为材料，以明确膜降解抑制剂 EFF在薄皮甜瓜果实上的贮藏效果并筛选出适宜体积分数，为EFF在薄皮甜瓜采后保鲜方面应用提供理论和实践依据。
1 材料与方法
1.1 材料及处理
以“金亨2号”薄皮甜瓜为试材，2009年6月于沈阳市沈北新区甜瓜生产塑料大棚内购买，统一挑选田间七成熟(采收时可溶性固形物平均达6.0)、大小均匀、无病虫害的甜瓜，采摘后立即运回实验室进行处理。分别用体积分数1%和2%的EFF溶液对果实进行浸泡，EFF的基本成分包括己醛、95%乙醇、吐温-80、抗坏血酸等。以浸泡清水为对照(CK)，浸泡3min之后风干，分别在3个培养箱(温度10℃，相对湿度85%)中贮藏20d左右(甜瓜出现腐烂时终止)。处理之前进行各项指标初始值测定，贮藏期间每3d取样1次，测定相关指标。
1.2 试剂及仪器
正己醛(hexanal)、1-辛醇 美国Sigma公司；乙烯(C2H4)标样 北京中西泰安技术服务有限公司；其他试剂皆为国产分析纯。
精密电子天平 瑞士Startorius公司；果实硬度计(FHM-1) 日本竹村集团；数字折光仪(DT35) 成都万辰光学仪器厂；气相色谱仪(GC-3800)、紫外分光光度计(Cary 4000) 美国Varian公司；气质联用仪(GC Ultra-ITQ900) 美国Thermo Trace公司。
1.3 方法
1.3.1 质量损失率、硬度、水分和可溶性固形物含量
记录甜瓜初始质量，每次取样随机取瓜，称量，计算果实质量损失率；利用FHM-1型果实硬度计(底部直径12mm)进行硬度测定，在果实表皮多处测定，重复10次取平均值；烘干法测定甜瓜水分含量；取果实赤道部位果肉，切碎，榨取果汁，利用数字折光仪进行可溶性固形物含量(soluble solids content，SSC)的测定，所有测定均重复3次，每次重复2个甜瓜。
1.3.2 乙烯释放量
参考刘愚等[14]的方法，分别从各果实的赤道部位取果肉，切成lmm小段碎块，充分混匀后，取样5g放入特制的小瓶中(小瓶体积经精确测量)，密封2h后，抽取200μL气体，用气相色谱仪测定乙烯含量，重复3次。
式中m—凝汽器设计循环水量。研究[12]表明300MW机组循环水温度每降低1℃，机组热效率提高0.23%。
分析条件：CP8567色谱柱，FID检测器，不分馏进样。柱温60℃，进样口温度200℃，检测器温度250℃。载气为氮气，柱流量4mL/min。
1.3.3 相关酶活性
粗酶液的提取：取3g果肉，放入预冷的研钵中，加入4mL提取液(0.1mol/L、pH8.8硼酸钠缓冲液，内含5mmol/L巯基乙醇、1mmol/L EDTA-Na2)，0.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及少许的石英砂，冰浴研成匀浆，转入离心管后，在4℃、12000×g离心20min，取上清液。
多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性测定：采用比色法测定[15]；过氧化物酶(peroxidase，POD)活性测定：采用愈创木酚法[16]；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性测定：采用SOD对NBT光化还原抑制剂的方法[17]；过氧化氢酶(catalase，CAT)活性测定：在240nm处测定吸光度，以每1min OD值降低0.0436的酶量为1个酶活单位，计算酶比活力/(U/g)。重复3次。蛋白质含量采用考马斯亮蓝G-250比色法测定。
1.3.4 芳香物质成分和含量
采用顶空固相微萃取技术(headspace solid-phase micro-extraction，HS-SPME)，用气相色谱-质谱联用仪(gas chromatography mass spectrometry，GC-MS)进行芳香物质的测定分析[18-19]。样品解冻后吸取10mL放入20mL顶空瓶中，添加3.5g分析纯NaCl和内标1-辛醇(质量浓度59.5mg/L)，加盖并压好，振荡使其溶解。将老化好的萃取针插入样品瓶的顶空部分，推出纤维头(聚二甲基硅氧烷涂层厚度为100μm PDMS)，与液面保持0.5cm距离，在40℃萃取30min，然后进气质联用仪进行定性和定量分析。
1.4 数据统计
试验所得数据采用Excel处理、DPS软件进行单因素方差(One-Way ANOVA)分析、Origin 7.5软件进行绘图。
2 结果与分析
2.1 不同体积分数EFF对薄皮甜瓜果实贮藏期间质量损失率、硬度、水分和SSC的影响
图1 不同体积分数EFF对甜瓜果实贮藏期间质量损失率(a)、硬度(b)、含水量(c)和SSC(d)的影响Fig.1 Effect of EFF concentration on weight loss rate (a), firmness (b), water content (c) and soluble solids content (d) in oriental sweet melons during storage
由图1可知，在甜瓜果实贮藏期间，果实硬度和水分均呈现逐渐下降的趋势(图1b、1c)，而果实质量损失率则逐渐上升(图1a)。CK果实硬度和水分含量下降最快，两个EFF处理的下降缓慢，在贮藏15d后，2% EFF果实硬度极显着(P＜0.01)高于 CK，水分含量也显着(P＜0.05)高于CK，而两个处理间差异不显着(图1b、1c)。贮藏过程中果实质量损失率上升趋势为CK＞1% EFF＞2% EFF，至贮藏15d，2% EFF果实质量损失率分别显着低于1% EFF (P＜0.05)和极显着低于CK(P＜0.01)(图1a)。
SSC变化的总体趋势是先升高后降低(图1d)。CK在贮藏6d后SSC急剧升高，并在第9天达到最高，极显着高于两个处理(P＜0.01)，而两个处理贮藏12d后SSC达到最大值；2% EFF处理在第0～12天 SSC始终低于1% EFF，而第15天，2% EFF处理的SSC高于1% EFF的，而且差异显着(P＜0.05)。
2.2 不同体积分数EFF对薄皮甜瓜果实贮藏期间乙烯释放量的影响
图2 不同体积分数EFF对甜瓜果实贮藏期间乙烯释放量的影响Fig.2 Effect of EFF concentration on ethylene production of oriental sweet melons during storage
由图2可知，贮藏期间甜瓜果实乙烯释放量为先升高后降低。CK果实在贮藏后0～9d乙烯释放量一直高于两个处理，而且在第9天达到峰值，为51.8nL/(g·h)，极显着高于EFF的两个处理(P＜0.01)；2% EFF处理在第12天乙烯释放才达到最大值，较CK和1% EFF处理延缓了3d出现乙烯高峰。
2.3 不同体积分数EFF对薄皮甜瓜果实贮藏期间抗氧化酶活性的影响
由图3a、3b可知，CAT活性变化趋势总体上为先升高，后降低，然后再升高。对照果实中CAT活性在整个贮藏期始终低于EFF的两个处理，在贮藏15d后两处理极显着高于CK(P＜0.01)，两处理间差异不显着。POD活性则刚好相反，活性比较为CK＞1% EFF＞2% EFF，且在贮藏15d后CK活性极显着高于1% EFF和2% EFF(P＜0.01)。由图3c可以看出，SOD活性总体上均呈现先降低后升高，然后再降低的趋势。在第3天和第6天时 2% EFF活性高于CK和1% EFF，而CK和1% EFF差异不显着；贮藏9d时各处理SOD活性达到最大，但差异不显着；贮藏至第12天和第15天时2% EFF活性极显着高于1% EFF和CK(P＜0.01)。PPO活性在贮藏过程中先上升后下降(图3d)，CK、1%和2% EFF活性分别在第6、9天和第12天达到峰值，而且在整个贮藏过程中2% EFF活性始终低于CK和1% EFF。
图3 不同体积分数EFF对甜瓜果实贮藏期间CAT(a)、POD(b)、SOD(c)和PPO(d)活性的影响Fig.3 Effect of EFF concentration on CAT, POD, SOD and PPO activities of oriental sweet melons during storage
2.4 不同体积分数EFF对薄皮甜瓜果实贮藏期间芳香物质成分和含量的影响
图4 薄皮甜瓜果实贮藏期间各处理总芳香物质(a)、酯类(b)、乙酸酯类(c)和草酸酯类(d)含量的比较Fig.4 Comparisons on the contents of total aroma compounds (a), esters (b), acetic (c) and oxalates (d) in EFF-treated oriental sweet melons during storage
对贮藏过程中薄皮甜瓜果肉中芳香物质成分进行检测，总共得到了35种芳香成分，包括22种酯类、9种醇类和4种醛类(表1)。在贮藏过程中，芳香物质的总体变化趋势均为先升高后降低。在果实贮藏前期，芳香物质中醇类和醛类为主要成分，如2-乙基-2-烯-1-醇、2-十六烷醇、(E)-6-壬烯醛和己醛等；其中，2% EFF处理由于成分中己醛体积分数较高，所以其果实中在贮藏0～9d己醛含量及4种醛的总量均显着高于CK和1% EFF处理，直至贮藏12d，两处理和CK果实中醛含量均降至最低，而且处理间无显着差异。另外，贮藏0～9d过程中，2% EFF处理果实醇类总量要高于CK和1% EFF，这同样可能与其中较高的己醛体积分数有关系。随着果实逐渐成熟衰老，醇类和醛类含量逐渐减少，酯类含量逐渐增加，22种酯类中以乙酸酯类为主(12种)，其次是草酸酯类(5种)，其他酯类5种。CK果实中芳香物质总量在贮藏9d后达到高峰，而1%和2% EFF处理果实在贮藏后12d才达到高峰，两处理的高峰值均极显着高于CK(P＜0.01)，2% EFF处理果实的峰值最高，且出现的时间比CK延迟了3d，与乙烯释放同步。之后，随着果实开始腐烂，芳香物质总量逐渐下降，果实品质降低，但2% EFF处理果实中总芳香物质含量仍极显着高于1%处理(P＜0.01)，后者又极显着高于CK(P＜0.01)(表1，图4a)。
表1 不同体积分数EFF对甜瓜果实贮藏期间芳香物质成分及含量的影响Table 1 Effect of EFF concentration on aroma composition of oriental sweet melons during storage
由图4a、4b、4c得出，在整个贮藏过程中，总酯类和总乙酸酯类的变化趋势与总芳香物质相同，仍然是CK和EFF处理分别在贮藏后9d和12d达到高峰，而且2% EFF处理从贮藏后6d开始含量始终高于1% EFF和CK。另外，CK果实中总酯类和乙酸酯类从含量最高时(贮藏后9d)到15d时分别减少了67.5%和71.4%，损失了绝大部分；1% EFF从含量最高时(贮藏后12d)到15d时减少了42.2%和48.7%；而2% EFF从含量最高值(贮藏后12d)到15d时仅仅减少了13.8%和20.8%。从表1还可以看出，CK果实到贮藏15d时，原来果实中含量较少的成分如乙酸丙酯、甲硫基乙酸乙酯、2,3-丁二醇二乙酸酯、草酸丙基戊酯和1,2-丙二醇二酯缺失，仅保留了少量的酯类香气，导致总体风味改变；2% EFF处理的果实至贮藏15d时，尽管有部分成分缺失，如乙酸己酯、苯基乙酸乙酯和1,3-丁二醇二乙酸酯，仍保留了绝大部分酯类香气，这可能跟浸泡液中含有己醛并进而参与酯类的合成有关；1% EFF酯类香气的保留程度处于2% EFF和CK之间。由图4d可知，草酸酯类含量在第9天之前很低，9d时EFF的两个处理草酸酯类含量迅速升高达到峰值，2% EFF处理极显着高于1%(P＜0.01)，之后一直保持较高含量，降低缓慢，而CK果实直到贮藏12d才达到最大值，然后迅速降低。
综上可以看出，EFF处理能较长时间保持甜瓜果实的品质，利于甜瓜贮藏，体积分数2%的效果好于1%。
3 讨 论
3.1 EFF在薄皮甜瓜上的贮藏效果
前人大量研究表明，许多膜衰老和乙烯抑制剂都具有延缓果实成熟和衰老的作用，果实从成熟到衰老过程中最直接的表现是果实质量、含水量和硬度降低[20]。作为一种延缓果实衰老的新型保鲜剂，EFF在采后的薄皮甜瓜上应用后，降低了果实硬度的下降速率，与前人在樱桃[12]、李子等[13]果实中得到的结果相同；EFF处理还减缓了果实质量和含水量的下降速率，延长了果实的贮藏时间。因此，认为该保鲜剂可以在薄皮甜瓜上应用，并且具有较明显的效果。但由于实验是在人工培养箱中进行，贮藏温度是10℃，在贮藏后期甜瓜表现出一定的冷害症状，影响了继续贮藏。如能够在空间较大的贮藏库中贮藏，效果会更好。
3.2 EFF对保持甜瓜果实品质的作用
果实成熟期间，组织体内代谢旺盛，可溶性固形物不断消耗，可溶性固形物含量的变化是甜瓜果实各种贮藏物质变化的代表，也是衡量贮藏品质的重要指标，本研究中EFF降低了SSC减少的速率，有利于果实品质的保持。同时，甜瓜贮藏过程中，能否较长时间保持果实的芳香成分也是评价贮藏效果的主要指标之一[21]。本研究中，浸泡EFF后，甜瓜果实在贮藏前期，醛类和醇类含量高于CK，这主要是由于EFF溶液中己醛的作用，而且，己醛是酯类合成的重要前体，因此，能够在贮藏过程中参与酯类的合成，较长时间保持芳香成分含量较高，特别是乙酸酯类和草酸酯类均显着高于对照，这体现出了EFF不但能保持甜瓜果实的品质，而且，还增加了甜瓜果实的风味，体积分数2%的EFF效果要优于1%的，这与Sharma等[12]在樱桃上的研究结果相似。这是1-MCP所不具备的优点，1-MCP作为一种普遍应用的保鲜剂，在桃[22]、厚皮甜瓜[23]、木瓜[24]等应用后均不同程度地降低了贮藏果实中芳香物质的产量，影响了果实的品质。因此，在消费者越来越重视风味和营养品质的现在和将来，EFF作为一种新型保鲜剂，在果实采后保鲜中将有广阔的市场前景。
3.3 EFF对果实采后保鲜的生理机制
果实衰老过程中SOD、POD、CAT 活性上升或下降的时期及幅度可作为果实耐贮性的指标，本实验中，EFF提高了甜瓜果实中SOD和CAT的活性，提高了活性氧的清除能力，延迟了POD和PPO活性高峰的出现，并延迟了乙烯的释放高峰出现，延缓了果实的衰老进程，这与Sharma等[12]在樱桃上的研究结果类似。
EFF作为一种复合保鲜剂，含有己醛、乙醇和抗坏血酸等成分，己醛起主要作用，其延缓果实成熟和衰老的主要机制是通过抑制PLD活性来实现[11]，这是一项创新的技术，在苹果上施用己醛后降低了微生物的生长并延长了货架期[25]，在李子上应用后降低了PLD基因的表达，同时降低了PR10蛋白的表达[13]。其他组分也对果实的贮藏和品质保持起着重要的作用。前人研究证明，乙醇可以抑制乙烯的产量并抑制果实的成熟衰老及延长货架期[26]。作为芳香物质合成的前体，乙醇能促进果实中内酯类物质的生成，较好地保持果实的风味[27]。抗坏血酸是一种普遍存在于植物组织中的高丰度小分子抗氧化物质，具有直接清除植物体内单线态氧、超氧阴离子自由基及羟自由基等活性氧的功能。抗坏血酸还可以降低苹果果实的褐变指数和丙二醛的含量[28]。因此，乙醇、抗坏血酸和己醛等在EFF中协同作用，延长了甜瓜果实的货架期并保持了果实的品质。
本研究只是初步研究了EFF在薄皮甜瓜上的贮藏效果及体积分数的筛选，其深入的作用机制有待于进一步研究。
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Effect of Enhanced Freshness Formulation on Postharvest Physiological Properties of Oriental Sweet Melons (Cucumis melo var. makuwa Makino) during Storage
QI Hong-yan，TENG Lu-hua，LI Yan，XIAO Ya-nan
(Key Laboratory of Protected Horticulture of Liaoning Province, Key Laboratory of Protected Horticulture, Ministry of Education, College of Horticulture, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)
Oriental sweet melons Jinheng No. 2 were immersed in enhanced freshness formulation (1% or 2% EFF solution) or plain water (as control) for 3 min before storage in incubators for 20 d at 10 ℃ and a relative humidity of 85%. Postharvest physiological properties of oriental sweet melons were determined at 7-day intervals during storage. EFF treatment alleviated the decrease of weight, firmness, water content and soluble solid, delayed the appearance of the ethylene peak and extremely significantly reduced the ethylene peak height (P ＜0.01). Meanwhile, EFF treatment significantly promoted the activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) (P ＜ 0.05), and extremely significantly inhibited the activities of polyphenol oxidase (PPO) and peroxide (POD) (P ＜0.01). Therefore, EFF treatment delayed the maturation and the following senescence of sweet melons, and thus prolonged their storage life. During the early part of the storage period, 2% EFF treated sweet melons had significantly higher aldehydes content than those in the control group and 1% EFF treated sweet melons (P ＜0.05). During the later part, 2% EFF treated sweet melons revealed a significantly increase in the contents of total aroma compounds, esters, acetic and oxalates, and the appearance of the aroma peak was delayed for 3 days, thus reducing the loss of aroma compounds and maintaining the quality of sweet melons. Collectively, these results indicate that 2% EFF treatment is more beneficial to delay the senescence of oriental sweet melons and maintain their quality.
oriental sweet melon；enhanced freshness formulation；postharvest physiology；fruit quality
S652.2
A
1002-6630(2011)14-0311-07
2010-10-10
国家自然科学基金项目(30972000)；辽宁省教育厅创新团队项目(2007T160)；沈阳市科技计划项目(1091179-1-02)
齐红岩(1971—)，女，教授，博士，研究方向为设施园艺与蔬菜生理。E-mail：hyqiaaa@126.com
