富氢水对仲和红阳中华猕猴桃采后保鲜的作用

富氢水对仲和红阳中华猕猴桃采后保鲜的作用

 

摘要：为探究采后浸用富氢水（HRW）对‘仲和红阳’中华猕猴桃的保鲜影响，通过预试验，以0%、25%、50%、75%、100%梯度确定适宜富氢水浓度范围。在常温（25℃）和低温（4℃）条件下，以双蒸水为对照，分析45%、55%、65%、75%浓度梯度HRW对‘仲和红阳’中华猕猴桃采后果实的失重率、腐烂率、硬度、可溶性固形物、还原糖、可滴定酸质量分数，以及果实色差与外观品质等的影响。测定结果发现，与对照组（双蒸水处理）相比，45%HRW处理组果实失重率（5.48%、4.36%）和腐烂率（13.33%）较低；抑制了可溶性固形物、还原糖质量分数的升高以及可滴定酸的降低，让果实硬度保持在较高水平（17kg/cm2）。并且在4℃冷藏条件下，45%HRW处理组的色差值保持在最高水平（42.13）。总体来说，无论在常温还是冷藏条件下，45%HRW处理组的保鲜效果均最好，且温度对富氢水的作用效果没有明显的影响。说明45%HRW处理结合低温4℃冷藏能够最有效保持‘仲和红阳’猕猴桃的外观和内在品质，是一种切实可行的保鲜措施。

 

猕猴桃（Actinidiachinensis）凭借其酸甜的口感和极高的营养价值深受消费者喜爱。猕猴桃果肉饱满多汁，含有丰富的维生素、叶酸、天然肌醇、胡萝卜素、黄体素、钙、氨基酸等营养成分，在全球的消费量逐年增长[1-4]。‘仲和红阳’中华猕猴桃是通过果枝辐射诱变处理筛选出的大果红心系列品种，于2015年通过广东省品种审定委员会认定为新品种‘仲和红阳’（粤登果2015002）。该品种耐热、开花需冷量低、品质优良、产量高，是广东地区的主栽品种，种植面积约3333hm2[5]。但是该品种的成熟期在8月上旬，正好处于高温高湿条件下，一般在采摘3~4d后果皮开始皱缩，果实表面容易出现光泽变暗的现象，继而果肉变黄并散发出酒精味，影响食用口感[6]。

 

富氢水（hydrogen-richwater，HWR）指含有微量氢分子的水，一般氢浓度达到1.6μg/mL[7]。前期医学研究发现富氢水具有消炎、抗损伤、护理等作用[8-11]，近年来富氢水在农业领域中的应用也逐渐增多[12]。多项研究表明富氢水具有抗氧化、延缓植物衰老的作用，在果蔬采后保鲜方面有良好的利用和发展空间[13-14]。其中，刘照启等[15]的研究指出，氢气具有还原性，可有效提高果蔬抗氧化能力，降低果蔬呼吸作用，进而延长果蔬保鲜时长。有关番茄的研究发现，中等浓度（50%~75%）的HRW处理在一定程度上增强了果实抗灰霉病侵染的能力[16]。Hu等[17]研究表明，富氢水可以降低‘华优’美味猕猴桃呼吸强度及果实腐烂率，同时提高超氧化物歧化酶的活性及清除自由基的能力，缓解脂质过氧化损伤等。最近的研究也显示氢气可以减少乙烯的合成，从而延长‘徐香’美味猕猴桃的货架期[18]。富氢水处理还可以重建紫外线诱导后胡萝卜内活性氧稳态，显著降低诱导后过氧化氢与超氧阴离子的积累[19]。

 

猕猴桃属于浆果类，外果皮薄，中果皮、内果皮果肉多汁。同时猕猴桃是呼吸跃变型果实，采收时果实硬度大、口感酸、糖酸比大，不宜立即食用；在后熟过程中随着乙烯的释放，呼吸强度急剧上升，导致果实迅速软化，进入衰老阶段[20]。猕猴桃对环境中的乙烯较为敏感，仅需少量的乙烯就可促使猕猴桃的硬度降低、呼吸强度上升和酸质量分数降低等一系列生理变化，加快猕猴桃生理后熟，不利于长时间贮藏[21]。乙烯对果实的运输、贮藏及销售造成了不便，也对果农造成了经济损失。因此，亟待解决‘仲和红阳’中华猕猴桃的采后保鲜问题。

 

本试验首次以‘仲和红阳’中华猕猴桃为材料，开展富氢水的保鲜应用研究，以期开发一种适宜于该品种采后保鲜的方法，延长其货架期。

 

1材料与方法

 

1.1试验材料

 

饱和富氢水（氢气存留量1.6μg/mL）采购于氢春天使水业有限公司；月桂酸钠（化学纯）、考马斯亮蓝G-250、纳米二氧化钛、2,6-二氯酚靛酚、丙三醇、月桂酸钠、冰乙酸、草酸溶液、甘油、壳聚糖、甘油、盐酸、氢氧化钠、85%磷酸采购于广州晶源生物科技有限公司。

 

糖度计（SW-32D）：广州市速为电子科技有限公司；水浴锅（HWS-24）：上海一恒科学仪器有限公司；电子天平：广州速为电子科技有限公司；紫外可见光分光光度计（TU-1901）：北京普析通用仪器有限责任公司；磁力搅拌器、研磨钵体、碱式滴定管、电子恒温水浴锅、烘干机、滴定管、锥形瓶、分液漏斗、滤纸、玻璃棒、CR400色差仪：柯尼卡美能达公司；电导率仪（DDS－307）：厦门亿辰科技有限公司。

 

‘仲和红阳’中华猕猴桃于2021年8月采于广东省河源市和平县猕猴桃产学研基地。果实采摘后带冰块一起运送至实验室，选取大小、色泽较为一致的果实进行处理。

 

1.2方法

 

1.2.1富氢水处理预试验。于2021年8月在广州市海珠区仲恺农业工程学院进行预试验，设置5组处理：0%HRW（双蒸水）、25%HRW、50%HRW、75%HRW、100%HRW（饱和富氢水），每组重复3次，各处理36个猕猴桃果实，标号放入保鲜袋，模拟货架环境，袋不封口，置于室温（25℃）贮藏。在第0d（处理当天）、4d、8d、12d，每组随机抽取12个果实测定果实硬度，并观察果实外观变化。结果发现，50%HRW处理下的果实硬度下降趋势较缓慢（见图1）。




在含糖量上，贮藏前期各组差别不大，但到第8d时，75%HRW和100%HRW处理组出现峰值，分别为16.5、16.7%（见图2）。预试验表明，50%~75%的HRW浓度一定程度上延缓了果实贮藏期间软熟过程。

 

 

1.2.2采后保鲜试验。在预试验的基础上，将挑选出的‘仲和红阳’猕猴桃随机分为5组，每组30个果，放置在5个可封闭的收纳箱中，再往5个收纳箱分别倒入双蒸水和已经测好分级浓度（45%、55%、65%、75%）的HRW，密封浸泡处理20min。取出自然风干，均分成2个处理，放入塑料筐，用食品级薄膜封口，并于薄膜对角线位置钻几个直径1cm的孔洞，一个处理放置4℃冰箱中，另一处理常温放置。在贮藏过程中，冷藏处理每隔3d从果实中提取果肉样本进行理化分析；常温处理每隔2d进行分析，每个处理重复3次。同时观察果实外观变化，拍照记录，直到果实完全软化，试验结束。

 

1.3测定指标及方法

 

1.3.1失重率。利用电子天平称量果重，精确到百分位。失重率（%）=（m1-m2）/m1×100，式中：m1为0d果重，g；m2为测定当天果重，g。

 

1.3.2腐烂率。记录每次测定时的果实腐烂状态，腐烂率（%）=腐烂总果数/总果数×100。

 

1.3.3果实硬度。用测头直径大小为8mm的硬度计，在每个果实的垂直中部测定，取平均值，单位kg/cm2。

 

1.3.4可溶性固形物（TSS）质量浓度。使用数显糖度计测定含糖量，用纱布包裹果肉挤压，取待测液数滴，滴于棱镜上，观察记录显示屏含糖量读数，单位以%计。

 

1.3.5还原糖与可滴定酸质量分数。参照王学奎[22]的方法。

 

1.3.6色差与外观。取各浓度HRW和对照（CK）各6个，分别做标记放在同一框中，并于每次测定时拿出观察外观，用色差仪对着猕猴桃果皮照射，测得*L值，并记录取平均值。

 

1.4数据处理

 

全部试验数据均用Excel2016、Origin2021和SPSS26.0进行分析，采用Duncan（SSR）进行多重比较，不同英文字母表示多重比较差异显著。

 

2结果与分析

 

2.1富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃失重率的影响

 

失重率是证明果实商品性和贮藏寿命的一项重要生理指标，也反映出了果蔬的衰老程度。猕猴桃采后随贮存时间的延长出现不同程度的萎蔫、失水、失重等现象，商品价值受到极大影响。因此，失重率常作为猕猴桃保鲜效果的重要指标。由图1可知，经过不同浓度HRW处理后在常温条件下放置8d后，各处理之间的‘仲和红阳’中华猕猴桃失重率存在差异，其中，45%HRW和65%HRW处理后的‘仲和红阳’中华猕猴桃的失重率相对较低，保鲜效果较好，其失重率分别为5.48%、5.29%；55%HRW和75%HRW处理后的‘仲和红阳’中华猕猴桃失重率相对较高，而CK处理下的‘仲和红阳’中华猕猴桃失重率最高。同比在冷藏条件下，HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃的失重率变化趋势与常温条件相似，45%HRW和65%HRW的失重率相对CK较低，其失重率分别为4.36%和4.08%，且与CK对比具有显著差异性（P＜0.05）。失重的重要原因在于失水，富氢水处理可能在一定程度上降低了猕猴桃的呼吸作用和蒸腾作用。

 

2.2富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃腐烂率的影响

 

腐烂率是评价果蔬商品性最直接的指标之一。由表1可知，在常温条件下，随着HRW浓度的增加，‘仲和红阳’中华猕猴桃腐烂率呈“降—升—降”的趋势，在45%HRW处理下的腐烂率最低，为13.33%，而在65%HRW处理下的腐烂率最高，为30%。‘仲和红阳’中华猕猴桃腐烂率在55%HRW、65%HRW和75%HRW处理条件下均比CK高，而45%HRW保持低于CK的腐烂率。说明高浓度的HRW会加剧‘仲和红阳’中华猕猴桃的腐烂，而45%HRW可以抑制猕猴桃采后微生物的生长与繁殖。

 

2.3富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃硬度的影响

 

在猕猴桃的贮藏过程中，果实硬度是最能表现出猕猴桃表观变化的一个指标。硬度随贮藏时间的延长而降低，果实软化。由图2可知，经HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃抑制了其硬度的降低。常温条件下的‘仲和红阳’中华猕猴桃经45%HRW和55%HRW处理后整个贮藏过程都能维持较高的硬度，在处理后第10d时硬度可达17kg/cm2，而65%HRW、75%HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃硬度却在整个贮藏过程中都低于CK，说明45%HRW、55%HRW能够延缓‘仲和红阳’猕猴桃果实的软化，以45%HRW处理的效果最为明显。在冷藏条件下，45%HRW、55%HRW、65%HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃的硬度在处理后0~9d维持在较高水平，其硬度在第9d时比CK高20.6%、27.4%、21.0%，到贮藏中后期，45%HRW的硬度处于平缓下降趋势，最终硬度仍高于CK。说明在常温条件下，45%HRW可以缓解‘仲和红阳’中华猕猴桃的后熟进程中硬度下降的趋势。相比较于常温条件，冷藏条件45%HRW处理的效果最为持久，硬度可保持在较高水平。

 

2.4富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃可溶性固形物的影响

 



 

可溶性固形物（TSS）质量浓度是果实采后成熟品质测定的重要指标，是水溶化合物的总称，猕猴桃中可溶性固形物的主要物质是可溶性糖。由图3可知，在常温条件下，45%HRW、55%HRW、65%HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃的TSS相对于CK和100%HRW低，表明45%HRW、55%HRW、65%HRW在一定程度上抑制了‘仲和红阳’中华猕猴桃TSS的升高，其中以45%HRW的效果最为明显。在冷藏条件下，处理组和对照组TSS在第0~12d内均缓慢上升，相比于常温条件，冷藏条件抑制了‘仲和红阳’中华猕猴桃TSS的升高，以冷藏条件下45%HRW处理的效果最为明显。说明45%HRW处理能较有效地抑制TSS的升高。

 

 

2.5富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃还原糖质量分数的影响

 

猕猴桃采后处于后熟状态，贮藏过程中会发生一系列生理生化反应，例如果实中蛋白质和糖类的消耗。由图4可知，常温条件下，在45%HRW、55%HRW、65%HRW处理下，‘仲和红阳’中华猕猴桃还原糖质量分数低于CK。而75%HRW处理的猕猴桃还原糖质量分数高于CK。说明在常温条件下，45%HRW对‘仲和红阳’中华猕猴桃后熟过程中糖类消耗具有较明显的抑制作用。在冷藏条件下，HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃还原糖质量分数在第0~9d时均比CK低，在第9d后，经45%HRW、65%HRW、75%HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃还原糖质量分数上升较缓慢并维持着比CK还原糖质量分数低的水平。说明适宜浓度的HRW处理可以延缓‘仲和红阳’中华猕猴桃还原糖的增加。

 

2.6富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃可滴定酸质量分数的影响

 

酸类物质质量分数是评价果实风味的常用指标，可滴定酸（TA）影响果实风味和品质，而且在一定程度上能够反映出果实的储藏性能。研究可滴定酸质量分数的变化情况对于研究果实的采后品质尤为重要。由图5可知，常温条件下，所有处理组果实的TA值均表现为缓慢下降，经45%HRW和75%HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃相较其他处理，可滴定酸在相同贮藏天数下维持在相对较高的水平，在整个贮藏过程中一直高于CK，而55%HRW处理组在贮藏前期则处于较低的水平。在冷藏条件下，HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃在第0~12d内可滴定酸质量分数均比CK高。总体而言，45%HRW处理有效延缓了果实可滴定酸质量分数的下降，延长了果实的贮藏时间。

 

2.7富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃色差L值的影响

 

果实色差值显示了果实的亮暗度，L值越大表示所测定果实的颜色越亮，果实皮的褐变和成熟衰老能够通过果皮的亮暗度反映出来。由图6可知，第0~4d，45%HRW、55%HRW的色差值明显高于CK，整个过程中只有45%HRW的色差值一直高于CK，且变化趋势较缓慢。在冷藏条件下，HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃色差在第1~12d变化较为平缓，且色值均明显高于CK，在贮藏末期，45%HRW处理组的色差值处于最高水平，达42.13。说明HRW处理能够有效保持‘仲和红阳’中华猕猴桃的果皮亮度，并起到防止褐化的效果。

 

2.8富氢水处理对‘仲和红阳’中华猕猴桃外观的影响

 

 

在贮藏过程中伴随着果实的软化，通过其表型可以观测出最基本的保鲜效果。随着猕猴桃果实采后贮藏时间的延长，果实逐渐失水萎蔫，光泽黯淡，腐烂出水甚至产生霉斑现象。果实成熟度越高，褐变和失水程度越严重。常温条件下，‘仲和红阳’中华猕猴桃果实失水萎蔫较快，贮藏至第10d时，果实已经失去鲜果商品性（图7）。而冷藏条件下，‘仲和红阳’中华猕猴桃果皮保持较为光滑的状态，无失水萎蔫现象，保持了较好的鲜果商品性。究其原因，可能是与冷藏条件相比，常温处理温度高，果实生理代谢旺盛，营养物质消耗、失水快。根据其外观还可以看出，45%HRW处理后的‘仲和红阳’中华猕猴桃外观维持效果较好，而其他浓度HRW处理则没有较好的保鲜效果。

 

3讨论

 

‘仲和红阳’中华猕猴桃属于呼吸跃变型果实，对乙烯极敏感，后熟时间短，软化快。近期一些研究发现，1-甲基环丙烯（1-MCP）处理可有效延缓‘翠香’和‘徐香’猕猴桃后熟过程[23]。此外，果实表皮在成熟过程中渐渐褐变，面褐变的原因是色素聚集或是酶促反应。胡苗[24]利用褪黑素处理‘华优’猕猴桃，发现0.1mM和0.2mM的褪黑素能够明显抑制果肉的褐变。臭氧与菌细胞的化学物质发生氧化作用，从而达到抑菌效果，也能抑制果蔬在贮藏期间的呼吸强度，延缓淀粉分解[25]。而1-MCP、褪黑素、臭氧局限于各物质作用，综合性不强。在本研究中，45%HRW处理后猕猴桃果实延迟后熟，失重率在常温状态下为5.48%，4℃冷藏状态下为4.36%，果皮色差保持在较高水平，为42.13。腐烂率在较低水平，为13.33%。

 

在果实后熟过程的研究中，田爱林[26]发现‘金福’中华猕猴桃在后熟过程中果实硬度逐渐降低、失重率逐渐升高；随着贮藏时间的延长，猕猴桃的可滴定酸含量呈现下降趋势[27]。韩立敏[18]探究‘徐香’美味猕猴桃的后熟生理变化发现，随着储藏时间的延长，猕猴桃果实中有机酸呈现持续减少趋势，可溶性固形物则逐渐增多。45%HRW处理后果实硬度为17kg/cm2，相较预试验（图8）提升39.16%。可溶性固形物在试验期间无衰落迹象，常温以及冷藏都在第15d达到18%左右高峰。相较预试验（图9），第6~8d便达到16%左右峰值。

 

石小玉[28]证明外源乙烯对猕猴桃具有催熟作用，催熟果实的可滴定酸、叶绿素、SOD显著低于自然成熟果实。在果实贮藏后期，果实内有机物和水分的减少会降低果实本身对外界的抵抗力，进而促进外界病菌对组织内部的入侵，最终导致果实的腐败[29-30]。Hu等[21]用氢气（H2）熏蒸‘徐香’美味猕猴桃，发现氢气通过抑制乙烯相关酶的合成达到延长猕猴桃货架期的作用，表明H2可能和乙烯以及其他气体之间存在协同或拮抗作用，后续还需要深入研究。此外，用不同浓度HRW处理‘徐香’美味猕猴桃发现，30%~80%浓度的HRW可以更好地保持猕猴桃的质量，减少腐烂病发病率，100%HRW处理反而加速腐烂病的发病率[17]。与前人研究结果类似，本试验发现45%HRW处理‘仲和红阳’中华猕猴桃具有最佳的保鲜效果。

 

臧学文[31]用氢气熏蒸葡萄，发现氢气处理均可以降低葡萄果实的失重率，减少可溶性固形物的消耗。HRW处理对三华李的采后保鲜也有相似的作用[32]。上述结论与本试验得到的45%HRW处理‘仲和红阳’中华猕猴桃可抑制失重率和可溶性固形物升高的结果一致。本研究还表明，45%HRW处理一定程度上防止了‘仲和红阳’中华猕猴桃的色度降低。

 

果蔬成熟的过程伴随着活性氧（ROS）的产生、水分亏缺以及营养物质的转变。然而，过多的ROS可能会导致细胞氧化损伤，加速果蔬衰老和腐烂[33-34]。HRW具有较强的抗氧化能力，经过HRW的处理对ROS的抑制和清除有积极作用，从而限制果实贮藏过程中的氧化过程[21]。HRW的处理既能降低食用菌内部ROS和MDA的含量，增强其抗氧化酶活性，还减慢其内部的次生代谢速率，减缓了食用菌营养物质的消耗，增加了食用菌的保鲜时长[34-35]。经过HRW处理的果实，其呼吸速率明显降低，硫代巴比妥酸（TBARS）含量较低，对果实的氧化损伤有保护作用，同时增强了果实中抗氧化酶活性，缓解氧化损伤，进而减缓果实的衰老[17]。本研究发现各浓度HRW处理在每个指标上体现出的效果并非一致，可能在多重因素影响下表现出不一致性，但各处理总体趋势表现出正面影响。

 

4结论

 

HRW作为保鲜剂，具有绿色、环保、安全可靠的优点[36]，在果蔬鲜花上的保鲜研究越来越多，展现出了较好的保鲜效果[37-40]。且HRW作为保鲜剂，可以结合真空预冷等其他措施进行联合处理[40]。本研究用不同浓度HRW处理‘仲和红阳’中华猕猴桃，并测定了一系列生理指标，包括失重率、腐烂率、可溶性固形物含量、还原糖、可滴定酸和L色值。从研究结果可知，以45%HRW处理对‘仲和红阳’猕猴桃保鲜效果最好。同为HRW处理的‘仲和红阳’中华猕猴桃，4℃冷藏比常温条件下的效果皆更为明显。其原因是，一方面低温抑制了‘仲和红阳’中华猕猴桃的生理活动；另一方面45%HRW增强了果实的抗氧化活性，延缓了果实衰老。综上所述，本试验发现45%HRW处理并结合4℃低温冷藏，是一种绿色环保、低成本易操作的‘仲和红阳’中华猕猴桃保鲜方法，可进行推广应用。