氯化钙处理对采后南果梨硬度及相关酶活的影响

白 琳，吕静祎，孙 琨，路研文，葛永红，李灿婴

（1.渤海大学 学报编辑部，辽宁 锦州 121013；2.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁 锦州 121013；3.南昌大学 中德联合研究院，江西 南昌 330096）

0 引言

南果梨属秋子梨系（Pyrus ussriensisMaxim），为辽宁省特产水果. 经过后熟的南果梨，色泽鲜艳，香气逼人，汁液丰富，酸甜可口，深受消费者喜爱［1］. 南果梨富含微量元素及多种氨基酸，是梨中珍品. 然而，南果梨采后软化速度快，不耐贮藏，从而限制南果梨产业的发展.

钙是植物中非常重要的矿物元素之一，钙处理可以降低果实的呼吸强度，从而减缓果实软化，延长货架期［2-3］. 果实软化是衰老的主要特征之一，贮藏期间南果梨果实细胞膜和细胞壁在PG和PME的作用下降解，细胞壁纤维素逐渐减少，果胶溶解，从而果实软化衰老［4-6］. 在番茄［7］、桃［8］、樱桃［9］、猕猴桃［10］以及苹果［11］果实上的研究表明，钙离子可以加强果实细胞壁结构，保持果实细胞膜和细胞壁的结构和功能，从而保持果实的高硬度，延缓果实的成熟软化，减少果实的腐烂，抑制生理病虫害的发生. 目前还未见CaCl2处理南果梨采后软化影响的研究. 本试验以南果梨为试材，通过测定贮藏期间硬度、果胶含量、淀粉含量、纤维素含量的变化及相关酶的活性，研究CaCl2处理对采后南果梨果实成熟衰老过程中软化的影响，为南果梨果实的远距离销售与贮藏保鲜提供参考.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南果梨于2019年9月17日采摘自辽宁锦州义县一商业果园，随机挑选大小均匀、成熟度一致，无机械损伤和病虫害的南果梨. 采后用纸箱包装当日运回实验室进行处理.

食品级CaCl2购自深圳招源生物科技有限公司；其他实验试剂均为国产分析纯.

1.2 仪器与设备

DW-86L828J型-86 ℃超低温保存箱（青岛海尔生物医疗股份有限公司）；GY-4型数显水果硬度计（浙江托普仪器有限公司）；GC-7820气相色谱仪（山东鲁南瑞虹化工仪器有限公司）；UV-2800扫描型紫外可见分光光度计（安捷伦科技有限公司）；QUINTIX124-1CN电子天平（奥豪斯仪器（上海）有限公司）；JOAN⁃LAB电热数显恒温水浴锅（林茂科技（北京）有限公司）；电热鼓风干燥箱（绍兴万力仪器有限公司）；CenLee20R台式高速冷冻离心机（湖南凯达科学仪器有限公司）.

1.3 果实的处理方法

将南果梨随机分为两组，进行如下处理：第一组用1%的CaCl2溶液浸泡15 min；第二组用蒸馏水浸泡15 min作为对照. 每处理重复3次，处理后的果实晾干后室温贮藏（22 ± 1 ℃）. 贮藏期间每4 d进行一次取样，取9个果实用于测定果肉硬度，9个果实用于测定呼吸强度，另取5个果实将果肉切成0.5 cm3大小的块状，液氮速冻后贮藏在-80 ℃的超低温保存箱中用于各项指标的检测.

1.4 生理指标及测定方法

1.4.1 硬度的测定

采用GY-4型数显水果硬度计测定，随机取9个果实，沿赤道方向呈120°角等距取三个位置，用去皮刀削去2 cm2大的果皮，将水果硬度计垂直于果实表面缓慢压入，记录果实表面压至刻度线时的测量值，单位为Kg/cm2.

1.4.2 呼吸强度的测定

随机选取大小相似、无机械损伤的南果梨9个，放入2000 mL的烧杯中并用多层保鲜膜进行封口，凡士林加以密封. 在密闭容器内静置1 h后，抽取1 mL样品气体注入到气相色谱仪中进行分析，呼吸强度以产生的二氧化碳含量计算. 色谱条件为：氢离子火焰（FID）检测器，温度120 ℃；转化炉温度360 ℃；不锈钢填充柱，柱温100 ℃；载气高纯N2、燃气高纯H2，0.05 MPa，空气泵0.1 MPa.单位为μL·kg-1·h-1. 每个处理均进行三次生物学重复，每个重复测定呼吸强度三次，求平均值.

1.4.3 原果胶和可溶性果胶含量的测定

原果胶和可溶性果胶含量采用咔唑比色法［12］测定. 以生成半乳糖醛酸的质量分数（%）表示，半乳糖醛酸标准曲线公式为（Y= 0.005 8X-0.004 1，R2= 0.999 3）.

1.4.4 淀粉含量的测定

淀粉含量采用酸水解法［13］测定.以淀粉水解生成葡萄糖的质量计算淀粉的质量分数（%），葡萄糖标准曲线公式为（Y= 1.037 8X-0.002 5，R2= 0.997 9）.

ABAQUS建模后，将混凝土柱划分为8个单元，梁划分为10个单元，模型计算时调用PQ-Fiber子程序.

1.4.5 粗纤维含量的测定

粗纤维含量的测定参考曹建康［14］等的方法，样品经酸、碱处理后，干燥至恒重. 按下式计算：

1.4.6 PG和PME活性的测定

采用比色法测定PG活力［14］，以每小时每克果实组织样品（鲜质量）在37 ℃催化多聚半乳糖醛酸水解生成半乳糖醛酸的质量表示，单位为U·g-1；PME活力参照Vicente等［15］的方法并作改进，测定其在620 nm波长处1 min内的变化，以每分钟每克果实组织样品吸光度变化0.01为1个活力单位，单位为U·g-1.

1.4.7 AM和Cx活性的测定

AM活性的测定根据曹建康［14］等的方法. AM活力以每分钟每克果实中酶催化可溶性淀粉产生麦芽糖的质量计算，麦芽糖标准曲线公式为（Y= 0.565 4X-0.030 9，R2= 0.997 6）；Cx以每小时每克果实中酶37 ℃催化羧甲基纤维素形成还原糖的质量计算，参照1.4.4中葡萄糖标准曲线，单位为U·g-1.

以上各项指标均重复测定3次.

1.5 数据分析

2 结果

2.1 CaCl2处理对南果梨果实硬度的影响

果实硬度是衡量果实成熟度和贮藏品质的一个重要指标［15-16］. 由图1可知，南果梨果实硬度在贮藏期间呈下降趋势. 与对照相比，CaCl2处理的果实硬度下降缓慢. 在贮藏第8 d后整体高于对照. 在贮藏第24 d，CaCl2处理的果实硬度为对照的10.28倍（P< 0.01）. 可见，CaCl2处理能够有效延缓南果梨果实软化速度，尤其在贮藏后期效果更好.

图1 CaCl2处理对南果梨果实硬度的影响

2.2 CaCl2处理对南果梨果实呼吸强度的影响

由图2可知，对照和CaCl2处理组果实的呼吸强度均呈现先升高后下降的趋势. 在贮藏前16 d，CaCl2处理组的呼吸强度比对照低. CaCl2处理组的呼吸高峰出现在第20 d，对照组的呼吸高峰出现在第16 d，且其峰值是CaCl2处理组的1.49倍（P< 0.01），可见CaCl2处理抑制了南果梨果实的呼吸强度，同时推迟了呼吸高峰的出现时间.

图2 CaCl2处理对南果梨果实呼吸强度的影响

2.3 CaCl2处理对南果梨原果胶和可溶性果胶含量的影响

南果梨果实中的原果胶含量在整个贮藏期间呈下降趋势（图3a）. CaCl2处理的南果梨果实的原果胶含量在贮藏期间整体高于对照. 在贮藏0~4 d，对照组的原果胶含量迅速下降，而CaCl2处理组则不明显. 在贮藏第4 d，CaCl2处理组的原果胶含量为对照的1.15倍（P< 0.01）. 在贮藏第20 d，CaCl2处理组原果胶含量为对照组的1.26倍（P< 0.01）. 与原果胶相反，南果梨果实的可溶性果胶含量在贮藏期间整体呈上升趋势，且CaCl2处理组的可溶性果胶含量整体低于对照组（图3b）. 在贮藏第24 d，对照组的的可溶性果胶含量是CaCl2处理组1.10倍（P< 0.01）. 可见，CaCl2处理可抑制南果梨果实贮藏期间原果胶的降解和可溶性果胶含量的上升.

图3 CaCl2处理对南果梨原果胶和可溶性果胶含量的影响

2.4 CaCl2处理对南果梨PG 和PME 活性的影响

果实软化与细胞壁物质的降解有关，PG和PME能够催化此降解反应，因此PG与PME对果实的软化起重要作用［17］. 由图4a可知，经CaCl2处理的南果梨果实的PG活性整体比对照组低. CaCl2处理组的PG活性峰值出现在第20 d，而对照组则出现在第16 d且为CaCl2处理组的PG活性峰值的1.56倍（P< 0.01）. 由图4b可知，在贮藏8~24 d，CaCl2处理组的PME活性均低于对照组. 在贮藏16~24 d，CaCl2处理组的PME活性分别是对照的54.90%（P< 0.01）和36.34%（P< 0.01）. 由此可见，CaCl2处理抑制了南果梨果实贮藏期间PG和PME活性的上升，延缓了果胶的降解.

图4 CaCl2处理对南果梨PG和PME活性的影响

2.5 CaCl2处理对南果梨粗纤维含量和Cx 活性的影响

纤维素是细胞壁的骨架物质. 研究表明，Cx活性增加引起的纤维素降解也是导致果实软化的原因之一［17］. 由图5a可知，在整个贮藏期间，南果梨果实的纤维素含量整体呈下降趋势，且CaCl2处理组的纤维素含量均低于对照组. 在第24 d，CaCl2处理组的纤维素含量比对照组低30.74%（P< 0.01）. 由图5b可知，CaCl2处理组的Cx活性在贮藏期间比对照组低. 在贮藏第16 d，CaCl2处理组的Cx活性比对照组低51.05%（P< 0.01）. 由此可见，CaCl2处理抑制了南果梨果实贮藏期间Cx活性，延缓了纤维素的降解.

图5 CaCl2处理对南果梨粗纤维含量和Cx活性的影响

2.6 CaCl2处理对南果梨淀粉含量及AM 活性的影响

果实淀粉含量与果实的成熟度有关. 由图6a可知，南果梨果实中的淀粉含量在贮藏期间整体呈现下降趋势. 在贮藏0~4 d，CaCl2处理组和对照组的淀粉含量差异不明显. 在贮藏12~24 d，CaCl2处理组的淀粉含量分别是对照组的2.13倍（P< 0.01）和1.78倍（P< 0.01）. 由图6b可知，在贮藏4~16 d，CaCl2处理组的AM活性低于对照组. CaCl2处理推迟了AM活性峰值出现的时间，对照组的AM活性峰值出现在贮藏第12 d，而CaCl2处理组则出现在第20 d. 由此可见，CaCl2处理延缓了南果梨果实贮藏期间AM活性的升高，同时推迟其峰值出现的时间，进而延缓了淀粉的降解.

图6 CaCl2处理对南果梨淀粉含量及AM活性的影响

3 讨论

呼吸作用是采后果蔬的一个基本的生理过程，它与果蔬的贮藏寿命密切相关. 钙能够维持细胞膜结构的完整性，抑制呼吸基质代谢，减低线粒体活力，从而抑制呼吸强度和呼吸过程［18-19］. 本试验中，钙处理在贮藏前期显著降低了呼吸强度，同时推迟了其峰值的出现，有效延缓了果实的成熟衰老进程. 这与在苹果、苹果梨［20］和桃［21］等果实上的研究结果一致.

细胞壁降解酶催化细胞壁物质降解是引起果实软化的重要原因［22］. 果胶和纤维素是构成细胞壁多糖的主要成分. PME、PG及Cx能够催化细胞壁多糖组分的降解，其中PME与PG协同催化果胶的降解，Cx则降解纤维素［23-24］. 本研究中，PG和PME活性在南果梨贮藏前16 d 整体呈上升趋势且在第16 d达到活性高峰，原果胶含量不断下降，可溶性果胶不断上升，可见PG和PME主要在南果梨软化早期起作用. Cx活性在贮藏12~16 d迅速升高，而纤维素含量则在贮藏16~20 d迅速下降，表明Cx主要在南果梨软化晚期起主要作用. 钙是合成细胞壁间层果胶酸钙所必需的元素，钙离子进入细胞后可以与细胞壁中的果胶物质相键合，形成牢固的钙桥，减小细胞壁通透性，稳定细胞壁结构，减少细胞壁降解酶与底物的接触，从而延缓果实的软化［25］. 本研究发现CaCl2处理能够抑制南果梨果实贮藏早期PG、PME和Cx活性的上升，减缓了原果胶和纤维素的降解速度，表明CaCl2处理能够通过在贮藏早期抑制细胞壁多糖降解相关酶的活性，减缓细胞壁多糖物质的降解，从而延缓南果梨果实的后熟软化进程.

采后果实成熟期间淀粉不断水解成低聚糖和单糖，是导致果实软化的原因之一［26］. 淀粉的降解是在AM的催化下进行的［27］. 在西洋梨［28］、丰水梨［29］等梨果实上的研究表明，AM催化的淀粉降解与果实的软化进程密切相关. 本试验中，在贮藏前期（0~12 d），AM活性不断升高，与硬度呈显著负相关（r = -0.895，P< 0. 05），表明AM主要在南果梨软化早期起作用. CaCl2处理降低了贮藏4~16 d的AM活性，同时推迟了其活性高峰的出现时间（比对照组晚了8 d），表明CaCl2处理能够有效地抑制软化早期AM活性的升高，使得南果梨果实的淀粉含量在贮藏早期维持在一个较高水平，维持了细胞的膨压，延缓了果实的软化.

4 结论

CaCl2处理抑制南果梨果实贮藏期间呼吸强度上升和硬度的下降，推迟第一次呼吸高峰的出现，抑制南果梨的后熟软化进程. CaCl2处理能够在贮藏早期抑制PG、PME、Cx和AM活性的升高，抑制贮藏期间原果胶含量、淀粉含量和纤维素含量的下降，从而延缓细胞壁多糖组分和淀粉的降解，从而延缓南果梨的采后软化进程.