采前不同植物生长调节剂处理对淮安红椒室温贮藏品质的影响

仲秀娟, 吴传万, 顾大路, 杨文飞, 孙玉东, 罗德旭, 梁双林, 杜小凤

中国农学通报. 2020, 36(7): 122-127

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中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (7) : 122-127. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb18110106
食品·营养·检测·安全

采前不同植物生长调节剂处理对淮安红椒室温贮藏品质的影响

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Huai’an Red Pepper Storage Quality Under Room Temperature: Preharvest Treatment Effect of Plant Growth Regulators

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摘要

为研究采前植物生长调节剂喷施处理对淮安红椒采后室温贮藏生理与保鲜品质的影响,于淮安红椒转红期,分别用不同分子量壳聚糖、海带多糖(HDG)、赤霉素(GAs)和水杨酸(SA)进行喷施处理,处理14天后采收红椒,以失重率、腐烂指数、维生素C、丙二醛(MDA)含量、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性为指标,研究采前植物生长调节剂处理对采后红椒室温贮藏期品质的影响。结果表明:低分子量壳聚糖(LWG)处理能显著降低采后红椒室温贮藏过程中的失重率,LWG、HDG和SA处理能显著降低腐烂指数和MDA含量,显著提高维生素C含量,而LWG和SA处理显著提高红椒贮藏期的POD和PPO活性,延缓衰老。可见,采前0.5% LWG和0.8 mmol/L SA处理有利于采后红椒室温贮藏,具有一定的推广价值。

Abstract

To study the effect of different plant growth regulators’ preharvest treatment on Huai’an red pepper storage quality under room temperature, the rate of weight loss, decay index, vitamin C content, malondialdehyde (MDA) content, polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) activity were determined after 14 days treated with chitosan with different molecular weights, kelp polysaccharide (HDG), gibberellic acids(GAs) and salicylic acid (SA) at the period of red pepper turning red. The results showed that the treatment of low molecular weight chitosan (LWG) significantly delayed the weight loss. The treatment of LWG, HDG and SA significantly reduced the decay index and MDA content, and significantly improved vitamin C content, while LWG and SA significantly improved the activities of POD and PPO, and retarded senescence process and quality loss. The results suggest that the preharvest treatment with 0.5% LWG and 0.8 mmol/L SA could be a conducive technique to maintain Huai’an red pepper storage quality under room temperature.

关键词

淮安红椒 / 植物生长调节剂 / 采后生理 / 室温贮藏 / 品质

Key words

Huai’an red pepper / plant growth regulators / postharvest physiology / storage under room temperature / quality

引用本文

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仲秀娟 , 吴传万 , 顾大路 , 杨文飞 , 孙玉东 , 罗德旭 , 梁双林 , 杜小凤. 采前不同植物生长调节剂处理对淮安红椒室温贮藏品质的影响. 中国农学通报. 2020, 36(7): 122-127 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb18110106
Zhong Xiujuan , Wu Chuanwan , Gu Dalu , Yang Wenfei , Sun Yudong , Luo Dexu , Liang Shuanglin , Du Xiaofeng. Huai’an Red Pepper Storage Quality Under Room Temperature: Preharvest Treatment Effect of Plant Growth Regulators. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2020, 36(7): 122-127 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb18110106

0 引言

淮安红椒以牛角形果实为主,具有果色鲜红明亮、果面平整光滑、果实大中型、果肉厚实、耐贮运等商品性状,淮安鲜红椒所形成的品牌“淮安红椒”已成为国家地理标志证明商标[1,2]。近年来,淮安红椒的销售价格不断上涨,比普通红椒高出0.4~0.6元/kg。淮安红椒现在已经是淮安市非常重要的特色产业,种植基地也从清江浦区拓展到淮阴区、淮安区、涟水县等县区,目前种植面积近2.7万hm2,年产量达60万t[3]。红椒的生产有较强的季节性,主要分为春提早和秋延后2季[4],主打品种为‘好农11’、‘先红1号’、‘淮椒1108’、‘苏椒14’、‘绿园3号’、‘超越2009’等。淡旺季价格差异明显,探索适宜淮安红椒的贮存保鲜方法可以有效延长供应期,避开红椒集中上市的价格低谷,大大提高红椒种植者的经济效益。传统的红椒保鲜多采用连秧贮藏(即活体保鲜)的方法,待红椒成熟后,通过控光控温、通风排湿等管理手段,保持红椒果实的新鲜度,延长产品的供应时间[5,6]。郭峰等[7]研究发现,0.5、1.0、3.0 mL/L 1-MCP处理能较好地保持淮安红椒硬度、黏着性、咀嚼性、回复性等质地性能。黎春红等[8]试验表明,0.01 mm厚的聚乙烯薄膜包装在整个贮藏期间,能保持红椒较高的感官品质,减缓硬度和可溶性固形物含量的下降,抑制质量损失与腐烂,有效延缓活性氧清除酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性的降低,同时提高抗氧化酶POD和SOD的活性水平。与青椒和其他蔬菜相比,目前针对淮安红椒储藏保鲜的研究相对较少,因而可供选择的方法相对匮乏。
前人的研究表明,壳聚糖、海带多糖、赤霉素、水杨酸等均有利于食物和果蔬的保鲜。壳聚糖因具有优良的安全性、成膜性能和抗菌性能等,已经在食品尤其是青椒、胡萝卜、芦笋、大蒜、桃子等果蔬保鲜方面应用[9,10,11,12,13]。海带多糖从海带中提取,呈白色粉末状,属于水溶性的β-1,3-葡聚糖。程丽林等[14]研究发现海带多糖复合涂膜处理辣椒,能有效调节果蔬的呼吸作用,降低POD、SOD活性,降低水分与营养的损耗,延迟其衰老腐败。赤霉素是一种内源植物激素,可以调节植物的生长发育及植物细胞内许多酶的活性,延缓果蔬的后熟、衰老。任邦来等[15]试验表明,浓度为80 mg/L的赤霉素涂膜处理对黄瓜的保鲜作用较好,特别是防腐和保持维生素C效果较好。张秀兰等[16]用赤霉素和壳聚糖处理毛竹笋,结果表明,赤霉素浸泡和壳聚糖涂膜处理均能降低笋体在低温贮藏下的呼吸速率,但4℃低温配合1.5%壳聚糖处理有更好的保鲜效果。水杨酸是一种小分子酚类物质,化学名称为邻羟基苯甲酸,它广泛存在于植物界。近年来研究人员发现水杨酸对采后果蔬的成熟有调节作用,能抑制苹果后熟中乙烯的产生,有效保持绿熟番茄及梨和苹果果实新鲜,增强抗病力,延长货架寿命[17]
本研究从食品安全角度考虑,以一定浓度的壳聚糖、海带多糖、赤霉素、水杨酸作为保鲜剂,选用‘好农11’作为试验淮安红椒品种,在红椒转红期进行喷淋,红椒成熟后采摘常温贮藏测定指标,分析红椒分别在植物生长调节剂处理下各项指标的变化,旨在明确植物生长调节剂的保鲜效果和用法用量,为淮安红椒的科学保藏提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用辣椒品种为‘好农11’,辣椒种子于2016年9月25日用5%次氯酸钠消毒15 min后经冲洗播入72孔穴盘,采用江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所蔬菜研究中心自制优佳牌蔬菜育苗基质进行育苗,2016年10月30日进行定植,株行距30 cm×50 cm,2016年11月15日安装保温被,根据实际情况进行开、关风口和揭、盖保温被。

1.2 试验方法

1.2.1 试验处理 试验处理药剂包括不同分子量壳聚糖、海带多糖、赤霉素和水杨酸,具体处理方法如表1
表1 试验处理
序号 处理代号 试验处理方法
1 HWG 0.5%高分子量壳聚糖(分子量>500000)
2 MWG 0.5%中分子量壳聚糖(分子量100000~200000)
3 LWG 0.5%低分子量壳聚糖(分子量3000~100000)
4 HDG 0.5%海带多糖
5 GAs 20 mg/L赤霉素
6 SA 0.8 mmol/L水杨酸
7 CK 清水
1.2.2 试验设计 试验地点位于淮安市清江浦区武墩镇王桥村红椒种植大棚,小区面积30 m2,随机排列,3次重复,2017年3月16日红椒转红时喷施处理,喷药液量450 kg/hm2,均匀喷施于红椒全身,以喷施等量清水为对照。2017年3月29日红椒成熟时采样1 h内运回实验室,采摘后室内常温贮藏,贮藏期间每隔4天测定指标。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 失重率 参考程丽林[14]的方法。分别测定辣椒质量(G1)和贮藏一段时间后的质量(G2),计算如式(1)。
失重率=G1-G2G1×100%
(1)
1.3.2 腐烂指数 参考梅娜等[18]的方法,有改动。腐烂指数表示病害的严重程度,按红椒上病斑面积的大小,将病害程度分为4级,0级无病斑出现,1级病斑面积低于20%,2级病斑面积为20%~40%,3级病斑面积超过40%,然后按式(2)计算腐烂指数。
 腐烂指数=褐腐级别×该级别红椒数红椒总数3×100%
(2)
1.3.3 Vc含量 采用2,6-二氯青酚滴定法测定[19]
1.3.4 丙二醛(MDA)的测定 采用硫代巴比妥酸法[20],以μmol/(g·FW)表示。
1.3.5 多酚氧化酶(PPO)的测定 参照夏艳秋等[21]的方法,酶活力以每分钟OD值改变0.01为1个活力单位,结果以U/(g·FW)表示。
1.3.6 过氧化物酶活性(POD)的测定 采用愈创木酚氧化法[20],以每分钟在470 nm处吸光度变化0.01为一个酶活性单位(U),结果以U/(g·FW)表示。

1.4 数据分析与处理

利用Excel 2003统计分析软件进行数据整理、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,P<0.01为差异极显著)。

2 结果与分析

2.1 不同植物生长调节剂处理对红椒失重率的影响

红椒采后呼吸作用和水分蒸发会导致其失重、失鲜,从而影响红椒的生理代谢和品质。从图1可以看出,随着贮藏时间的延长,红椒失重率逐渐上升。采后4天时,MWG处理、LWG处理、HDG处理和GAs处理的失重率分别为1.14%、1.66%、1.21%、2.80%,均低于CK处理的3.27%,HWG处理和SA处理则高于CK处理,失重率分别为4.25%和5.63%。至采后8天时情况发生了变化,低于对照处理13.80%的只有MWG处理、LWG处理和SA处理,失重率分别为13.59%、9.26%和12.46%。采后12天时,低于对照处理18.86%的只有LWG处理和SA处理,失重率分别为12.90%和18.29%。采后16天的失重率结果显示,明显低于对照处理32.91%的是LWG处理,为22.60%。
图1 不同植物生长调节剂处理对红椒失重率的影响

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2.2 不同植物生长调节剂处理对红椒腐烂指数的影响

图2可以看出,随着储藏时间的延长,各处理腐烂指数逐渐上升,但均明显低于对照。4天时,对照腐烂指数已高达10.00%,LWG处理和SA处理腐烂指数为0。至8天时,对照腐烂指数达到了15%,LWG处理和SA处理腐烂指数上升到3.33%,这时的HWG处理、MWG处理和GAs处理的腐烂指数为6.67%。到12天时,MWG处理腐烂指数增长放缓,达到8.33%,为同期各处理最低水平,HWG处理为此时腐烂指数最高值达到13.33%,其余各处理为10.00%。16天的结果显示,腐烂指数最高为MWG处理(18.33%),其次为HWG处理(16.67%),最低为LWG处理(10.00%),HDG处理和SA处理腐烂指数为11.67%。
图2 不同植物生长调节剂处理对红椒腐烂指数的影响

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2.3 不同植物生长调节剂处理对红椒Vc含量的影响

Vc(即抗坏血酸)是果品贮藏过程中抗衰老和逆境的重要指标,还是植物体内非酶类自由基清除剂,能有效清除O2和H2O2,提高SOD,维持活性氧代谢平衡,从而延缓果实的衰老。图3显示,红椒Vc含量随着贮藏天数延长呈下降趋势,但Vc含量在各检测时间均明显高于对照。刚采摘时HWG处理、MWG处理、LWG处理、HDG处理、GAs处理和SA处理的Vc含量数值分别为343.04、373.25、443.49、429.20、421.00和435.91 mg/(kg·FW),均高于对照的285.77 mg/(kg·FW)。说明各处理均有利于避免红椒中Vc的流失。在采后的4、8、12、16天中,LWG处理、HDG处理和SA处理的Vc含量优势明显,到16天时,这3个处理的Vc含量数值分别为339.30、332.41和336.57 mg/(kg·FW),均高于其他各处理。
图3 不同植物生长调节剂处理对红椒Vc含量的影响

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2.4 不同植物生长调节剂处理对红椒中MDA含量的影响

植物细胞膜系统的主要组成成分是脂质和蛋白质。脂质氧化产生的自由基可使脂质过氧化从而造成细胞膜损伤。丙二醛(malondialdehyde,MDA)是脂质过氧化反应的产物,能影响细胞膜结构,是细胞衰老的标志。由图4可知,各处理在刚采摘时的MDA含量均小于对照,从第4天开始,HWG处理、MWG处理和GAs处理MDA含量呈上升趋势,在8天、12天和16天时的含量均明显超过对照,LWG处理、HDG处理和SA处理的MDA含量呈下降趋势,且均明显低于对照。可见,LWG处理、HDG处理和SA处理可明显减缓MDA积累。
图4 不同植物生长调节剂处理对红椒中MDA含量的影响

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2.5 不同植物生长调节剂处理对红椒PPO和POD活性的影响

多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是一种含有铜元素的还原酶,其在植物体内广泛存在,主要负责催化酚类底物氧化,属于氧化还原酶类,是引起鲜切果蔬发生酶促褐变的主要酶类之一。从图5可以看出,各处理PPO活性呈先升后降再趋于平稳的趋势,其中LWG处理的PPO活性最高,其次为SA处理;CK处理PPO活性最低,MWG处理PPO活性较低。
图5 不同植物生长调节剂处理对红椒PPO活性的影响

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过氧化物酶(peroxidase,POD)是广泛存在于植物中的铁卟啉金属有机催化剂,POD在H2O2存在的情况下,能催化果蔬中酚类底物和类黄酮化合物的氧化聚合,参与植物中酚类物质的新陈代谢,进而形成褐色物质引起果蔬发生褐变。作为一种高活性的氧化还原酶,POD在植物发育及抗胁迫体系中也有着重要的作用。从图6中可以看出,POD活性呈先升后降再趋于平稳的趋势,其中SA处理的POD活性最高,其次为LWG处理;CK处理POD活性最低,HDG处理PPO活性较低。
图6 不同植物生长调节剂处理对红椒POD活性的影响

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3 结论与讨论

3.1 不同植物生长调节剂处理对红椒贮藏品质的影响

呼吸强度是反映果实贮藏性能的一个重要指标,它与果实的后熟、衰老密切相关[22]。红椒采后呼吸作用和水分蒸发会导致其失重、失鲜,从而影响红椒的生理代谢和品质。姚子昂等[23]研究发现,高分子量壳聚糖膜的透光性较好,透光率可达90%以上,低分子量壳聚糖膜的透光性较差,而避光有助于抑制呼吸作用,因而低分子量壳聚糖处理的红椒果实失重率较低。此外,有研究表明壳聚糖具有良好的成膜性,可以在果蔬的表面形成一层有选择性的保护膜,使果蔬内部形成一种低O2高CO2的环境,从而降低呼吸作用[24]。赵明新等[25]研究表明,一定浓度SA处理可有效抑制鸭梨果实在贮藏过程中的呼吸速率,这对有效保持杏果实的贮藏品质,延缓果实的衰老有重要作用。本试验的研究结果表明,LWG处理和SA处理有抑制红椒呼吸、保持鲜重的作用,可用于红椒的保存。
影响辣椒采后腐烂的主要因素是辣椒的后熟衰老和病原微生物的侵染。辣椒贮藏期间出现的病害包括炭疽病、果腐病、软腐病、灰霉病、疫病和黑斑病等,其中前3种是主要病害[26]。本研究中腐烂指数的结果显示LWG处理、HDG处理和SA处理对红椒腐烂有较好的抑制作用,这与前人的研究结果一致,相关研究表明壳聚糖对灰霉病菌、软腐病菌、褐腐病菌、黑腐病菌、青霉病菌等多种常见果蔬采后致腐真菌都具有较强的直接或间接的抑制作用[27,28,29]。沈艾彬[30]、朱璇[22]等研究表明,适量的SA处理可以抑制果实冷藏期间的呼吸速率,提高果实中抗病相关酶的活性,减少采后果实病害的发生。程丽林等[14]研究指出,海藻多糖除了可以有效调节果蔬的呼吸作用,延迟衰老腐败,还具有抗氧化作用,其抗菌活性物质可抑制细菌生长繁殖,有效降低辣椒的腐烂。
Vc是红椒果实中重要的营养成分之一,同时也是体内清除活性氧的一种重要的抗氧化剂,对延缓果实衰老有一定的作用[31]。在红椒采后保存过程中Vc含量整体呈下降趋势,这与高怀春[32]的研究结果一致。各处理中LWG处理、HDG处理和SA处理的Vc含量高于其他处理和对照。代小梅等[33]指出辣椒采后在光、氧、高温等条件下,Vc极易遭到破坏而减少,壳聚糖涂膜限制了辣椒与氧气的接触,抑制了Vc的降解。龙娇妍等[34]研究指出,蔬菜中还原型Vc和氧化型Vc在环境中的稳定性不同,其中还原型Vc受环境影响较大。MDA是脂质过氧化反应的产物,它与Vc的延缓衰老作用不同,是细胞衰老的标志。本研究中,LWG处理、HDG处理和SA处理可明显减缓红椒贮藏过程中MDA积累,这与各处理中Vc含量变化趋势一致。

3.2 不同植物生长调节剂处理对红椒酶活性的影响

POD、PPO等是植物体内重要的防御酶,其活性高低与植物抗病性相关,这2种酶活性的提高是产生抗性的生理生化基础[35,36,37]。邓雨艳等[38]研究发现,2%壳聚糖处理可以诱导脐橙果实对青霉病的抗病性,提高脐橙果实POD、谷胱甘肽还原酶(GR)活性,延缓果实还原型抗坏血酸(AsA)含量的下降。姚军等[39]以1.0‰ SA处理哈密瓜,可抑制哈密瓜果实的腐烂,增强果肉中PAL、PPO和POD活性。本研究中各处理中PPO活性最高的是LWG处理,其次为SA处理,POD活性最高的是SA处理的,其次为LWG处理,与前人研究结果一致。
淮安红椒作为国家地理标志证明商标,其贮藏保鲜与采后加工决定着产业发展。笔者以转红期淮安红椒为试材,以失重率、腐烂指数、Vc、MDA含量、POD和PPO活性为指标,研究采前高中低分子量壳聚糖、海带多糖、赤霉素和水杨酸等植物生长调节剂处理对采后红椒室温贮藏期品质的影响。试验结果表明,LWG处理能显著降低采后红椒室温贮藏过程中的失重率,LWG、HDG和SA处理能显著降低腐烂指数和MDA含量,且显著提高维生素C含量,而LWG和SA处理显著提高红椒贮藏期的POD和PPO活性,延缓衰老。可见,采前0.5%低分子量壳聚糖和0.8 mmol/L水杨酸处理,有利于采后红椒室温贮藏,具有一定的推广价值,但其最佳使用浓度、贮藏温度和包装材料等交互作用有待进一步研究。

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基金

江苏省农业科技自主创新基金“淮安红椒保鲜技术研究”([CX(16)1021-6])
淮安市农科院院长科研基金“设施蔬菜示范基地建设”(HNY201610)

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