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中国精品科技期刊2020

近冰温贮藏对鲜糯玉米采后品质的影响

王娟紫, 王春芳, 乔勇进, 柳洪入, 刘晨霞, 钟耀广

王娟紫,王春芳,乔勇进,等. 近冰温贮藏对鲜糯玉米采后品质的影响[J]. 食品工业科技,2023,44(14):336−345. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022080308.
引用本文: 王娟紫,王春芳,乔勇进,等. 近冰温贮藏对鲜糯玉米采后品质的影响[J]. 食品工业科技,2023,44(14):336−345. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022080308.
WANG Juanzi, WANG Chunfang, QIAO Yongjin, et al. Effect of Near-freezing Temperature Storage on the Quality of Postharvest Fresh Waxy Corn[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(14): 336−345. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022080308.
Citation: WANG Juanzi, WANG Chunfang, QIAO Yongjin, et al. Effect of Near-freezing Temperature Storage on the Quality of Postharvest Fresh Waxy Corn[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(14): 336−345. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022080308.

近冰温贮藏对鲜糯玉米采后品质的影响

基金项目: 上海市科技兴农项目(沪农科推字(2021)第4-1号);上海市农产品保鲜加工专业技术服务平台(21DZ2292200)。
详细信息
    作者简介:

    王娟紫(1998−),女,硕士研究生,研究方向:农产品贮藏保鲜,E-mail:WJZ15306572601@163.com

    通讯作者:

    钟耀广(1965−),男,博士,教授,研究方向:农畜产品加工、功能食品及食品安全,E-mail:ygzhong@shou.edu.cn

  • 中图分类号: TS255.3

Effect of Near-freezing Temperature Storage on the Quality of Postharvest Fresh Waxy Corn

  • 摘要: 为研究近冰温处理对鲜糯玉米贮藏品质的影响,本实验以‘沪红糯1号’糯玉米为实验试材,分别将其贮藏于4 ℃和近冰温(−1 ℃)条件下40 d,测定鲜糯玉米贮藏期间品质及抗氧化活性的变化,并进行相关性分析与主成分分析。结果表明,与4 ℃冷藏相比,近冰温处理能够有效降低鲜糯玉米失重率并延缓玉米籽粒果皮硬度的增加,维持水分、可溶性固形物(soluble solids,TSS)、可溶性糖、可溶性蛋白及次生代谢物质含量。同时,近冰温处理通过维持较高的总酚、类黄酮、花青素含量和过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)活性,减少H2O2含量的积累,维持鲜糯玉米的营养品质,延缓果实衰老。相关性分析表明,鲜糯玉米贮藏时间和失重率、果皮硬度、H2O2含量呈极显著(P<0.01)正相关,与水分含量、TSS含量、可溶性糖含量、总酚含量、类黄酮含量、花青素含量和APX活性呈极显著负相关。主成分分析和综合得分进一步表明,影响鲜糯玉米贮藏品质的关键指标是类黄酮含量、花青素含量、APX活性、果皮硬度、失重率、H2O2含量、CAT活性和SOD活性,近冰温处理具有较好的保鲜效果,有利于维持鲜糯玉米贮藏品质。
    Abstract: To investigate the effects of near-freezing temperature treatment on the storage quality of fresh waxy corn, the 'Huhongnuo 1' waxy corn was used as experimental material in this experiment. The waxy corn was stored at 4 ℃ and near-freezing temperature (−1 ℃) for 40 days, respectively. The changes in quality and the activities of antioxidant enzymes of fresh waxy corn during storage were determined, and correlation analysis and principal component analysis were performed. The results showed that compared with refrigerated storage at 4 ℃, near-freezing temperature treatment could effectively reduce the weight loss, inhibit the rise of fruit skin hardness, and maintain the content of moisture, soluble solids (TSS), soluble sugar, soluble protein and secondary metabolites. In addition, near-freezing temperature treatment could maintain a high level of total phenols, flavonoids and anthocyanins, and increase the activity of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX), which reduced the accumulation of H2O2, maintained the nutritional quality of fresh waxy corn, and delayed fruit senescence. Correlation analysis showed that the storage time of fresh waxy corn was significantly positively correlated with the weight loss rate, fruit skin hardness and H2O2 content and was significantly (P<0.01) positively correlated with water content, TSS content, soluble sugar content, total phenols content, flavonoids content, anthocyanins content and APX activity. Principal component analysis and comprehensive score further showed that the key indicators affecting the storage quality of fresh waxy corn were flavonoids content, anthocyanins content, APX activity, fruit skin hardness, weight loss rate, H2O2 content, CAT activity and SOD activity. The near-freezing temperature treatment had better fresh-keeping effect, which was conducive to maintaining the storage quality of fresh waxy corn.
  • 随着人们经济水平的不断提高,消费者对高品质农产品的需求也在日益增加[1]。糯玉米(Zea mays L. var. certain Kulesh)俗称黏玉米,它是受玉米第9染色体上的隐性糯质基因wx所控制的一种特殊玉米类型[2]。鲜糯玉米中含有蛋白质、氨基酸等多种人体必需的营养元素[3]。因其具有营养物质丰富、风味独特、适口性好等特点,市场需求与日俱增,种植面积逐年增加[4]。玉米鲜食作为人们喜爱的一种食用方式受到人们的重视,但鲜糯玉米采后受呼吸作用,蒸腾作用,微生物滋生等因素影响,会造成食用性下降,风味口感变差,因此,采后鲜糯玉米的贮藏保鲜技术研究显得尤为重要[5]

    目前,应用于鲜糯玉米采后保鲜的贮藏技术包括低温贮藏、气调贮藏、真空包装及生物保鲜等,不同的保鲜技术均在一定程度上维持了鲜糯玉米的贮藏品质。研究表明,温度在果蔬贮藏中对其品质有显著影响[6]。近冰温贮藏作为一种新型果蔬保鲜方式,将贮藏温度控制在0 ℃和果蔬冰点之上,在此温度之间的果蔬组织细胞仍保持活性,但生理代谢受到抑制,从而达到保鲜的目的[7]。近冰温贮藏不仅有利于减缓蓝莓、冬枣、油桃和杏果实采后贮藏期间的营养损失,还能有效维持干杏、西兰花、黄花梨等果蔬的抗氧化能力[8]

    采后果蔬在维持正常生命活动、抵抗逆境胁迫时均会产生活性氧,H2O2是主要且稳定的活性氧之一,过量的H2O2积累会破坏细胞正常的生命活动,最终导致果实衰老[9]。面对极端的环境变化,植物进化出一种称为应激适应的保护机制,在氧化应激下清除过度生成的活性氧的酶促和非酶促保护机制对植物的抗逆性至关重要[10]。果蔬中存在非酶抗氧化系统,包括总酚、类黄酮和花青素等次生代谢产物[11]。CAT、SOD和APX是果蔬体内活性氧酶促清除系统中的重要抗氧化酶。林学亮[12]研究表明,近冰温贮藏有效抑制黄化梨失重率和果实中H2O2含量的上升,并使果实内APX、SOD在贮藏过程中保持较高活性。布丽根·加冷别克等[13]研究表明,与冷藏(4~6 ℃)相比,近冰温(−1.5~−1 ℃)贮藏的吊干杏H2O2含量处于较低水平,更能保持较高的SOD、CAT和APX活性,从而有助于降低吊干杏品质劣变并提高其耐贮性。

    目前,近冰温贮藏鲜食玉米的研究仅限于甜玉米,且研究内容局限于甜玉米的外观与营养品质变化[14]。然而,近冰温贮藏对采后鲜食玉米活性氧代谢(酶促保护机制、非酶抗氧化系统)的影响及其与贮藏品质的关系还未见报道。本研究以‘沪红糯1号’糯玉米为实验材料,研究近冰温贮藏技术对采后鲜糯玉米营养品质与活性氧代谢的影响,以期为延长鲜糯玉米采后保质期和扩大鲜食玉米的市场流通提供理论参考。

    ‘沪红糯1号’糯玉米 购自上海惠和南瓜种植合作社,样品在乳熟期及时采收,采收后2 h内运至中心实验室,挑选玉米穗型大小一致、无病虫害和机械损伤的玉米鲜穗备用;浓硫酸、浓盐酸、甲醇、丙酮、没食子酸、芦丁等 国药集团化学试剂有限公司(分析纯);聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸 上海泰坦科技股份有限公司;芍药素 上海源叶生物科技有限公司。

    RC-4HC型温度湿度测定记录仪 江苏精创电气股份有限公司;BP301S型电子天平 德国塞多利斯公司;TA.XT plus型物性测试仪(质构仪) 英国Stable Micro Systems公司;WYA-ZT型阿贝折射仪 上海仪电物理光学仪器有限公司;Osterode型高速冷冻离心机 德国Biofuge公司;DKS-16型恒温水浴锅 艾万拓威达优尔国际贸易(上海)有限公司;μQuant型酶标仪 德国BIO-TEK公司。

    取带苞衣的鲜糯玉米,挑选大小一致的糯玉米进行冰点的测定。将温度湿度测定记录仪的探针从外苞衣开始插入到玉米籽粒的中心位置,把鲜糯玉米放置于−20 ℃的冰箱中,记录其中心温度数值随时间的变化情况[15]。以时间为横坐标、温度为纵坐标,绘制鲜糯玉米的冻结曲线,从而测定其冰点温度。

    将挑选好的鲜糯玉米果穗放置于(4±0.5)℃冷库中,充分预冷10 h后,随机分为2组,分别为CK组、近冰温处理组,每组100个。将玉米果穗随机单层平铺于已消毒的塑料框内,CK组:置于(4±0.5)℃冷库中;近冰温处理组:置于(−1±0.5)℃的温控冰箱中,贮藏期间相对湿度均保持为90%±5%。预冷结束后选取6个果穗测定果穗中部籽粒的果皮硬度、水分含量和可溶性固形物含量,将部分籽粒经液氮速冻粉碎后贮存在−80 ℃备用。每个处理每隔8 d随机取6个玉米果穗,挑选去除苞衣后成熟度一致的鲜糯玉米,测定果穗中部籽粒的理化性质,共贮藏40 d。每次试验进行三次重复。

    采用称重法测定鲜糯玉米失重率,失重率按下列公式进行计算,结果以%表示。

    (%)=×100

    将玉米籽粒使用组织粉碎机粉碎后,使用水分干燥仪测定鲜糯玉米的水分含量,结果以%表示。

    参照Yang等[16]的方法使用TA.XT质构仪测定鲜糯玉米果皮硬度,选用直径2 mm的圆柱形探头(P2),对其中部的玉米粒进行试验测定,结果以N表示。

    将玉米籽粒使用组织粉碎机粉碎后,使用阿贝折射仪测定TSS含量,结果以%表示。

    可溶性蛋白含量参照曹建康等[17]方法采用考马斯亮蓝染色法测定。以蛋白质质量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标,得线性回归方程y=0.0035x+0.6811(R2=0.9939),按下列公式进行计算,结果以mg/g表示。

    =m'×VVs×m×1000(mg/g)

    式中:m'表示从标准曲线查得的蛋白质的质量,μg;V表示样品提取液总体积,mL;Vs表示测定时所取样品提取液体积,mL;m表示样品质量,g。

    参照曹建康等[17]的方法并稍作改动。称取1.0 g样品,加入5.0 mL经4 ℃预冷的提取缓冲液,冰浴匀浆后,于4 ℃、12000×g 离心30 min,收集上清液进行测定。以每克样品APX酶促反应体系在波长290 nm 处吸光度降低0.01为一个酶活性单位(U),按下列公式进行计算,结果以U/g表示。

    ΔOD290=OD290FOD290ItFtI
    APX=ΔOD290×V0.01×VS×m

    式中:∆OD290表示每分钟反应混合液在290 nm处吸光度的变化值;OD290F表示反应混合液吸光度终止值;OD290I表示反应混合液吸光度初始值;tF表示反应终止时间,min;tI表示反应初始时间,min;V表示样品提取液总体积,mL;Vs表示测定时所取样品提取液体积,mL;m表示样品质量,g。

    参照曹建康等[17]的方法稍作改动。称取1.0 g样品,加入6.0 mL经预冷的1% HCl-甲醇溶液,混匀,于4 ℃避光提取20 min,期间摇动数次,然后12000×g,4 ℃,离心10 min,收集上清液待用。以1% HCl-甲醇溶液作空白参比调零,取上清液分别于280、325、600和530 nm处测定吸光值,重复3次。以波长280 nm处吸光度值表示总酚含量,波长325 nm处吸光度值表示类黄酮物质含量,在波长530和600 nm处吸光度值之差表示花青素含量。以没食子酸含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标制作标准曲线,为y=0.0256x+0.0657(R2=1)计算总酚物质含量;以芦丁含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标制作标准曲线,为y=0.0079x+0.0402(R2=0.9989)计算类黄酮含量;以芍药素含量(μg)为横坐标,吸光度为纵坐标制作标准曲线,为y=0.0522x+0.009(R2=0.9994)计算花青素含量,按下列公式进行计算。结果以mg/g表示。

    =m'×VVs×m×1000(mg/g)

    式中:m'表示从标准曲线查得的总酚或类黄酮或花青素的质量,μg;V表示样品提取液总体积,mL;Vs表示测定时所取样品提取液体积,mL;m表示样品质量,g。

    使用北京盒子生工科技有限公司提供的H2O2含量检测试剂盒;苏州梦犀生物医药科技有限公司提供的可溶性糖含量试剂盒、CAT活性测定试剂盒;南京建成生物工程研究所提供的SOD活性测定试剂盒。

    每个指标测定均重复3次,结果采用平均值。采用统计软件SPSS 17.0进行方差分析、独立样本T检验和相关性分析,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著,并用Origin 2018绘图软件对数据进行主成分分析和图像处理。

    以测定时间为横坐标,鲜糯玉米中心温度为纵坐标,根据温度记录值绘制出鲜糯玉米冻结曲线,如图1所示。由图1可知,鲜糯玉米温度先随时间的延长快速下降,之后温度回升至−1.6 ℃,然后温度继续下降缓慢冻结,从而判断鲜糯玉米的冰点为−1.6 ℃。为了避免温度不稳定发生果实冻结现象,将鲜糯玉米的近冰温贮藏温度设定为−1 ℃。

    图  1  鲜糯玉米冰点曲线
    Figure  1.  Freezing curve of fresh waxy corn

    失重率是鲜糯玉米贮藏期间品质变化的重要指标。由图2A可知,鲜糯玉米失重率随贮藏时间的延长而不断增加。近冰温处理组在整个贮藏期的失重率始终低于CK组,且分别在贮藏32和40 d时差异极显著(P<0.01)。贮藏40 d时,CK组的失重率为8.07%,而近冰温处理组的失重率为4.43%,比CK组低45.11%,这可能是因为近冰温处理温度较低,能够抑制鲜糯玉米的呼吸消耗和水分散失,从而抑制失重率的上升[18]

    图  2  近冰温贮藏对鲜糯玉米失重率(A)、水分含量(B)和果皮硬度(C)的影响
    注:**表示同一天两组之间差异极显著(P<0.01),*表示差异显著(P<0.05);图3~图7同。
    Figure  2.  Effects of near-freezing temperature on weight loss rate (A), moisture content (B) and fruit skin hardness (C) of fresh waxy corn

    鲜糯玉米的水分含量对玉米的食用品质有很大影响。由图2B可知,CK组和近冰温处理组鲜糯玉米的水分含量均在第8 d达到峰值后降低,变化趋势一致。但近冰温处理组在整个贮藏期间的水分含量始终极显著高于CK组(P<0.01)。贮藏至40 d时,CK组的水分含量为53.42%,与初始水分含量(58.05%)相比显著下降,而近冰温处理组的水分含量为58.44%,与初始值无显著差异(P>0.05)。说明近冰温处理可有效保持鲜糯玉米籽粒在贮藏期间的水分。

    果皮硬度与鲜糯玉米的食用口感关系密切。由图2C所示,鲜糯玉米的果皮硬度均随贮藏时间的延长而增加。在40 d 贮藏期间,CK组的果皮硬度均极显著高于近冰温处理组(P<0.01),可能是因为CK组玉米在贮藏期间,水分含量的降低和营养成分的变化导致玉米籽粒果皮硬度增加迅速[19]。贮藏40 d时,CK组的果皮硬度为13.523 N,比初始值(9.781 N)增加了38.28%,而近冰温处理组的果皮硬度(12.334 N)比初始值增加了26.15%,说明近冰温处理能有效抑制鲜糯玉米果皮硬度的增加,从而更好的保持鲜糯玉米的柔嫩口感。

    可溶性固形物(TSS)是果实中溶于水的糖、酸和维生素等化合物的总称,反映了果实采后贮藏品质[20]。由图3A可知,CK和近冰温处理组的TSS含量均随贮藏时间的延长呈下降趋势,近冰温处理组的TSS含量始终极显著高于CK组(P<0.01),这可能是由于低温能够有效抑制鲜糯玉米的生理代谢进程,从而减少糖类等营养物质的消耗,延缓TSS含量的下降。当贮藏40 d时,近冰温处理组的TSS含量为11.85%,比CK组(10.81%)高9.62%,表明近冰温处理有利于维持鲜糯玉米的TSS含量。

    图  3  近冰温贮藏对鲜糯玉米TSS(A)与可溶性糖(B)含量的影响
    Figure  3.  Effects of near-freezing temperature on TSS (A) and soluble sugar (B) content of fresh waxy corn

    可溶性糖是评价鲜糯玉米食味品质的重要指标。由图3B所示,随着贮藏时间的延长,玉米籽粒中可溶性糖含量呈下降趋势。近冰温处理组的可溶性糖含量始终高于CK组,并在8~16 d时差异显著(P<0.05),24~40 d时差异极显著(P<0.01)。在0~8 d,可溶性糖含量的下降速率较明显,这可能是由于采后初期,鲜糯玉米无法获取由其它器官转运的蔗糖等淀粉合成前体物质,采收前所形成的可溶性糖向淀粉转化的代谢活动仍在进行[21],因此,采后可溶性糖含量显著下降。贮藏32~40 d,CK组可溶性糖含量快速降低,这可能是因为后期可溶性糖含量受呼吸作用、微生物侵染等因素的综合影响而大量分解[19]。贮藏40 d时,CK组和近冰温处理组的可溶性糖含量分别是初始可溶性糖含量的54.28%和86.51%,这表明近冰温处理能够更好的抑制可溶性糖的降解,维持鲜糯玉米的风味品质。

    可溶性蛋白是果蔬组织中重要的渗透调节物质和营养物质,能够调控多种生理生化反应,与果蔬组织的成熟衰老关系密切[22]。由图4可知,贮藏至第8 d,CK组的可溶性蛋白含量下降至1.32 mg/g,而近冰温处理组的蛋白含量增加为4.78 mg/g,这可能是由于近冰温处理的玉米籽粒为应对低温胁迫,刺激体内细胞合成蛋白来修复伤害[23],同时,低温环境抑制了细胞组织的生理代谢进程,蛋白的合成量高于蛋白的分解量,使贮藏初期的蛋白含量有所增加。随着贮藏时间的延长,CK组和近冰温处理组的可溶性蛋白含量均呈下降趋势,近冰温处理组的可溶性蛋白含量始终极显著高于CK组(P<0.01)。贮藏至40 d时,CK组和近冰温处理组的可溶性蛋白含量分别是0.24和3.75 mg/g,分别是初始可溶性蛋白含量(4.24 mg/g)的5.66%、88.44%,差异极显著(P<0.01)。综上所述,近冰温处理有利于维持玉米籽粒的可溶性蛋白含量。

    图  4  近冰温贮藏对鲜糯玉米可溶性蛋白含量的影响
    Figure  4.  Effect of near-freezing temperature on the soluble protein content of fresh waxy corn

    总酚、类黄酮、花青素是果蔬组织中重要的次生代谢产物[24]。总酚具有超强的活性氧清除能力,参与抵抗植物逆境应激反应,类黄酮可以抑制脂类过氧化、清除自由基[25],花青素是一种天然色素,具有很强的抗氧化、抗炎和抗癌活性[26]。由图5可知,近冰温处理组的总酚、类黄酮、花青素含量均呈先上升后下降的趋势,并均在第8 d达到峰值,说明近冰温处理有效激活了鲜糯玉米面对逆境胁迫的应激反应,刺激酚类、类黄酮类和花青素等次生代谢物质的产生与积累。在40 d贮藏期间,近冰温处理组的次生代谢产物含量始终极显著高于CK组(P<0.01)。由图5A可知,贮藏40 d时,近冰温处理组的总酚含量为3.91 mg/g,比CK组(3.21 mg/g)高21.81%。由图5B可知,CK组和近冰温处理组贮藏40 d的类黄酮含量分别为5.22、6.08 mg/g,分别是初始值(7.07 mg/g)的73.83%、86.00%。由图5C可知,贮藏至40 d时,CK组和近冰温处理组的花青素含量分别下降到了0.7和0.97 mg/g。上述结果表明,近冰温处理不仅可有效促进贮藏初期玉米籽粒总酚、类黄酮和花青素含量的积累,还能有效减缓次生代谢产物在贮藏期间的损耗,从而维持玉米籽粒的抗氧化活性,延缓果实衰老。

    图  5  近冰温贮藏对鲜糯玉米总酚(A)、类黄酮(B)和花青素(C)含量的影响
    Figure  5.  Effects of near-freezing temperature on total phenols (A), flavonoids (B) and anthocyanins (C) content in fresh waxy corn

    H2O2是采后果蔬在进行新陈代谢等生命活动中产生的活性氧,当H2O2含量过度积累时,会损伤果蔬机体中生物膜脂成分,加速果实的衰老进程[27]。由图6可知,不同处理组的H2O2含量随贮藏时间的增加呈上升趋势,CK组H2O2含量始终高于近冰温处理组,并在第8 d时差异显著(P<0.05),第32和40 d时差异极显著(P<0.01)。贮藏40 d时,CK组的H2O2含量为2.51 μmol/g,比近冰温处理组(2.2 μmol/g)高14.09%,说明近冰温处理能有效降低H2O2含量的积累,从而更好的保持玉米贮藏品质。

    图  6  近冰温贮藏对鲜糯玉米H2O2含量的影响
    Figure  6.  Effect of near-freezing temperature on H2O2 content of fresh waxy corn

    CAT、SOD和APX是果实体内抗氧化酶的重要组成部分,CAT能特异性地将H2O2转化为H2O和O2,APX也可有效分解H2O2,SOD则可通过清除组织中产生的超氧阴离子,从而减少活性氧对果实造成损伤,延缓果实衰老[28]。近冰温贮藏对鲜糯玉米抗氧化酶活性的影响如图7所示。由图7A可知,在整个贮藏期间,CK组CAT活性始终低于近冰温处理组,且均呈先上升后下降趋势,在贮藏16 d时达到峰值,16至40 d期间差异显著(P<0.05)。贮藏40 d时,近冰温处理组的CAT活性为109.71 μmol/min/g,比CK组(105.96 μmol/min/g)高3.54%。上述结果说明近冰温处理可诱导抗氧化酶活力,这与李亚玲等[8]在研究近冰温贮藏对杏果实CAT活性的影响研究一致。近冰温贮藏在贮藏初期更有利于激发CAT活性,并在长期的贮藏过程中能够通过延缓CAT活性的降低,从而更好的清除玉米籽粒内过量的H2O2,维持玉米贮藏品质。

    图  7  近冰温贮藏对鲜糯玉米CAT(A)、SOD(B)和APX(C)活性的影响
    Figure  7.  Effects of near-freezing temperature on CAT (A), SOD (B) and APX (C) activity in fresh waxy corn

    图7B可知,CK组和近冰温处理组的SOD活性总体呈先上升后下降趋势,在40 d贮藏期间,近冰温处理组的SOD活性始终高于CK组,在24 d时差异显著(P<0.05)。贮藏40 d时,近冰温处理组SOD活性(332.42 U/g)比CK组(304.85 U/g)高9.39%,说明近冰温处理在一定程度上有利于维持SOD活性,从而提高鲜糯玉米籽粒的抗氧化性。

    图7C所示,CK组和近冰温处理组的APX活性均随贮藏时间的延长呈下降趋势。在40 d贮藏期间,CK组的APX活性始终低于近冰温处理组,贮藏16 d后差异极显著(P<0.01)。贮藏40 d时,CK组APX活性(383.33 U/g)和近冰温处理组的APX活性(438.89 U/g),分别下降到初始APX酶活(538.89 U/g)的71.13%和81.44%,说明近冰温处理能有效延缓鲜糯玉米贮藏期间APX活性的下降。

    对鲜糯玉米保鲜的各生理指标进行相关性分析,结果如表1所示。鲜糯玉米贮藏时间和失重率、果皮硬度、H2O2含量呈极显著正相关(r=0.889,r=0.856,r=0.871,P<0.01),与水分含量、TSS含量、可溶性糖含量、总酚含量、类黄酮含量、花青素含量和APX活性呈极显著负相关(r=0.485,r=0.896,r=0.703,r=0.526,r=0.716,r=0.796,r=0.734,P<0.01),说明在贮藏期间,失重率、果皮硬度、H2O2含量、水分含量、TSS含量、可溶性糖含量、总酚含量、类黄酮含量、花青素含量和APX活性均能反应贮藏期间鲜糯玉米的品质,且总酚含量、类黄酮含量、花青素含量、CAT活性和APX活性与H2O2含量呈极显著负相关(r=0.673,r=0.859,r=0.863,r=0.426,r=0.825,P<0.01),表明总酚等次生代谢产物含量及CAT等抗氧化酶活性越高,H2O2含量的积累越少,更有利于清除玉米籽粒组织内的活性氧自由基,降低细胞膜脂过氧化程度,鲜糯玉米各生理指标间关联密切。

    表  1  各生理指标间的相关性分析
    Table  1.  Correlation analysis between various physiological indicators
    贮藏
    时间
    失重率水分
    含量
    果皮
    硬度
    TSS
    含量
    可溶性
    糖含量
    可溶性
    蛋白含量
    总酚
    含量
    类黄酮
    含量
    花青素
    含量
    H2O2
    含量
    CAT
    活性
    SOD
    活性
    APX
    活性
    贮藏时间1.000
    失重率0.889**1.000
    水分含量−0.485**−0.630**1.000
    果皮硬度0.856**0.910**−0.616**1.000
    TSS含量−0.896**−0.945**0.488**−0.915**1.000
    可溶性糖含量−0.703**−0.897**0.645**−0.813**0.780**1.000
    可溶性蛋白含量−0.388*−0.650**0.740**−0.758**0.600**0.722**1.000
    总酚含量−0.526**−0.670**0.914**−0.735**0.576**0.690**0.887**1.000
    类黄酮含量−0.716**−0.846**0.812**−0.908**0.817**0.803**0.900**0.924**1.000
    花青素含量−0.796**−0.851**0.762**−0.915**0.823**0.771**0.805**0.869**0.961**1.000
    H2O2含量0.871**0.949**−0.586**0.922**−0.930**−0.830**−0.677**−0.673**−0.859**−0.863**1.000
    CAT活性−0.227−0.412*0.780**−0.347*0.2810.443**0.642**0.766**0.615**0.538**−0.426**1.000
    SOD活性0.334*0.2590.2780.387*−0.405*−0.015−0.0190.165−0.128−0.2090.3120.436**1.000
    APX活性−0.734**−0.836**0.770**−0.861**0.809**0.789**0.837**0.885**0.954**0.912**−0.825**0.609**−0.0571.000
    注:*代表差异显著,P<0.05;**代表差异极显著,P<0.01。
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    对鲜糯玉米生理指标进行主成分分析,将鲜糯玉米贮藏期间的13项指标转化为2个主成分(表2图8)。结果表明,前两个主成分的累计贡献率达到88.315%,且特征值均大于1,说明前两个主成分可以代表各成分大部分的信息[29],符合分析要求。

    表  2  主成分特征值及方差贡献率
    Table  2.  Principal component eigenvalue and variance contribution rate
    主成分特征值方差贡献率(%)累计贡献率(%)
    19.42972.52872.528
    22.05215.78688.315
    30.5644.33892.652
    40.3042.34194.993
    50.2281.75196.744
    60.1611.23797.981
    70.0800.61898.599
    80.0680.52399.122
    90.0430.32799.449
    100.0350.26899.717
    110.0200.15799.874
    120.0130.09899.972
    130.0040.028100.000
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    图  8  碎石图
    Figure  8.  Scree plot

    主成分载荷矩阵可以由表3可知,水分含量、TSS含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、总酚含量、类黄酮含量、花青素含量和APX活性与第1主成分呈正相关;失重率、果皮硬度和H2O2含量与第1主成分呈负相关;第2主成分主要代表CAT和SOD这2个成分,且呈正相关。综合二者可以得出影响鲜糯玉米贮藏品质的关键指标是类黄酮含量、花青素含量、APX活性、果皮硬度、失重率、H2O2含量、CAT活性和SOD活性。

    表  3  主成分载荷矩阵
    Table  3.  Principal component load matrix table
    特征向量成分1成分2
    失重率−0.9140.264
    水分含量0.8110.467
    果皮硬度−0.9290.312
    TSS含量0.861−0.423
    可溶性糖含量0.869−0.059
    可溶性蛋白含量0.8670.195
    总酚含量0.8960.370
    类黄酮含量0.9840.032
    花青素含量0.956−0.064
    H2O2含量−0.910.288
    CAT活性0.6220.659
    SOD活性−0.1180.886
    APX活性0.9530.055
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    表4可知,可用2个主成分变量PCA1、PCA2代替原来的13个指标,得出各主成分特征向量为:

    表  4  主成分得分系数矩阵
    Table  4.  Principal component score table
    指标名称成分1成分2
    失重率−0.2980.185
    水分含量0.2640.326
    果皮硬度−0.3030.218
    TSS含量0.280−0.295
    可溶性糖含量0.283−0.041
    可溶性蛋白含量0.2820.136
    总酚0.2920.259
    类黄酮0.3200.022
    花青素0.311−0.045
    H2O2含量−0.2960.201
    CAT活性0.2020.460
    SOD活性−0.0380.618
    APX活性0.3100.039
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    PCA1=−0.298X1+0.264X2−0.303X3+0.280X4+0.283X5+0.282X6+0.292X7+0.320X8+0.311X9−0.296X10+0.202X11−0.038X12+0.310X13

    PCA2=0.185X1+0.326X2+0.218X3−0.295X4−0.041X5+0.136X6+0.259X7+0.022X8−0.045X9+0.201X10+0.460X11+0.618X12+0.039X13

    以选取的第1、第2主成分的方差贡献率α1(72.528%)、α2(15.786%)作为权数构建综合评价模型:F=α1Y1+α2Y2,即F=0.72528Y1+0.15786Y2。F值代表鲜糯玉米贮藏品质的综合得分。鲜糯玉米综合得分如图9所示,鲜糯玉米CK和近冰温处理组的综合得分均呈下降趋势,且不同贮藏时间的近冰温处理组的综合得分均极显著高于对照组(P<0.01),上述结果表明近冰温处理对鲜糯玉米的保鲜具有明显的效果。

    图  9  鲜糯玉米的综合得分
    Figure  9.  Comprehensive score of fresh waxy corn

    果蔬是具有呼吸作用和蒸腾作用的生物体,呼吸作用会消耗果蔬中的大量有机物质,降低其营养品质和贮藏品质,必须通过减缓呼吸作用和蒸腾作用来减少采后损失[30]。温度是影响鲜糯玉米保鲜效果的重要因素之一,适宜的低温贮藏可以有效延长鲜糯玉米贮藏期。研究结果表明,近冰温处理能够有效延缓鲜糯玉米的水分流失,抑制鲜糯玉米果皮硬度和失重率增加,维持其TSS、可溶性糖、可溶性蛋白等营养物质含量,并通过保持较高的抗氧化酶(CAT、SOD、APX)活性和次生代谢物质(总酚、类黄酮、花青素)含量,增强玉米籽粒抗氧化特性,减缓H2O2含量的积累,从而一定程度上维持鲜糯玉米贮藏品质。

    相关性分析结果表明总酚等次生代谢产物含量及CAT等抗氧化酶活性越高,越有利于减缓H2O2含量的积累。主成分分析得出影响鲜糯玉米贮藏品质的关键指标是类黄酮含量、花青素含量、APX活性、果皮硬度、失重率、H2O2含量、CAT活性和SOD活性。根据构建的鲜糯玉米品质评价模型可知,近冰温处理的鲜糯玉米在贮藏期间的综合得分更高,具有更佳的保鲜效果。

    综上所述,近冰温处理能够有效抑制采后鲜糯玉米的品质劣变,维持玉米果穗良好的贮藏品质,保鲜效果较好,为鲜糯玉米采后贮藏保鲜技术的发展及应用提供了理论参考,但鲜糯玉米贮藏期间的品质劣变机理仍需进一步深入研究,后续可深入探究贮藏期间鲜糯玉米生理生化指标的变化与代谢组和转录组之间的内在关联,进一步阐明鲜食糯玉米的采后衰老机理,从而开发更具针对性的贮藏保鲜技术,以促进鲜糯玉米的市场流通,满足鲜糯玉米的市场需求。

  • 图  1   鲜糯玉米冰点曲线

    Figure  1.   Freezing curve of fresh waxy corn

    图  2   近冰温贮藏对鲜糯玉米失重率(A)、水分含量(B)和果皮硬度(C)的影响

    注:**表示同一天两组之间差异极显著(P<0.01),*表示差异显著(P<0.05);图3~图7同。

    Figure  2.   Effects of near-freezing temperature on weight loss rate (A), moisture content (B) and fruit skin hardness (C) of fresh waxy corn

    图  3   近冰温贮藏对鲜糯玉米TSS(A)与可溶性糖(B)含量的影响

    Figure  3.   Effects of near-freezing temperature on TSS (A) and soluble sugar (B) content of fresh waxy corn

    图  4   近冰温贮藏对鲜糯玉米可溶性蛋白含量的影响

    Figure  4.   Effect of near-freezing temperature on the soluble protein content of fresh waxy corn

    图  5   近冰温贮藏对鲜糯玉米总酚(A)、类黄酮(B)和花青素(C)含量的影响

    Figure  5.   Effects of near-freezing temperature on total phenols (A), flavonoids (B) and anthocyanins (C) content in fresh waxy corn

    图  6   近冰温贮藏对鲜糯玉米H2O2含量的影响

    Figure  6.   Effect of near-freezing temperature on H2O2 content of fresh waxy corn

    图  7   近冰温贮藏对鲜糯玉米CAT(A)、SOD(B)和APX(C)活性的影响

    Figure  7.   Effects of near-freezing temperature on CAT (A), SOD (B) and APX (C) activity in fresh waxy corn

    图  8   碎石图

    Figure  8.   Scree plot

    图  9   鲜糯玉米的综合得分

    Figure  9.   Comprehensive score of fresh waxy corn

    表  1   各生理指标间的相关性分析

    Table  1   Correlation analysis between various physiological indicators

    贮藏
    时间
    失重率水分
    含量
    果皮
    硬度
    TSS
    含量
    可溶性
    糖含量
    可溶性
    蛋白含量
    总酚
    含量
    类黄酮
    含量
    花青素
    含量
    H2O2
    含量
    CAT
    活性
    SOD
    活性
    APX
    活性
    贮藏时间1.000
    失重率0.889**1.000
    水分含量−0.485**−0.630**1.000
    果皮硬度0.856**0.910**−0.616**1.000
    TSS含量−0.896**−0.945**0.488**−0.915**1.000
    可溶性糖含量−0.703**−0.897**0.645**−0.813**0.780**1.000
    可溶性蛋白含量−0.388*−0.650**0.740**−0.758**0.600**0.722**1.000
    总酚含量−0.526**−0.670**0.914**−0.735**0.576**0.690**0.887**1.000
    类黄酮含量−0.716**−0.846**0.812**−0.908**0.817**0.803**0.900**0.924**1.000
    花青素含量−0.796**−0.851**0.762**−0.915**0.823**0.771**0.805**0.869**0.961**1.000
    H2O2含量0.871**0.949**−0.586**0.922**−0.930**−0.830**−0.677**−0.673**−0.859**−0.863**1.000
    CAT活性−0.227−0.412*0.780**−0.347*0.2810.443**0.642**0.766**0.615**0.538**−0.426**1.000
    SOD活性0.334*0.2590.2780.387*−0.405*−0.015−0.0190.165−0.128−0.2090.3120.436**1.000
    APX活性−0.734**−0.836**0.770**−0.861**0.809**0.789**0.837**0.885**0.954**0.912**−0.825**0.609**−0.0571.000
    注:*代表差异显著,P<0.05;**代表差异极显著,P<0.01。
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    表  2   主成分特征值及方差贡献率

    Table  2   Principal component eigenvalue and variance contribution rate

    主成分特征值方差贡献率(%)累计贡献率(%)
    19.42972.52872.528
    22.05215.78688.315
    30.5644.33892.652
    40.3042.34194.993
    50.2281.75196.744
    60.1611.23797.981
    70.0800.61898.599
    80.0680.52399.122
    90.0430.32799.449
    100.0350.26899.717
    110.0200.15799.874
    120.0130.09899.972
    130.0040.028100.000
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    表  3   主成分载荷矩阵

    Table  3   Principal component load matrix table

    特征向量成分1成分2
    失重率−0.9140.264
    水分含量0.8110.467
    果皮硬度−0.9290.312
    TSS含量0.861−0.423
    可溶性糖含量0.869−0.059
    可溶性蛋白含量0.8670.195
    总酚含量0.8960.370
    类黄酮含量0.9840.032
    花青素含量0.956−0.064
    H2O2含量−0.910.288
    CAT活性0.6220.659
    SOD活性−0.1180.886
    APX活性0.9530.055
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    表  4   主成分得分系数矩阵

    Table  4   Principal component score table

    指标名称成分1成分2
    失重率−0.2980.185
    水分含量0.2640.326
    果皮硬度−0.3030.218
    TSS含量0.280−0.295
    可溶性糖含量0.283−0.041
    可溶性蛋白含量0.2820.136
    总酚0.2920.259
    类黄酮0.3200.022
    花青素0.311−0.045
    H2O2含量−0.2960.201
    CAT活性0.2020.460
    SOD活性−0.0380.618
    APX活性0.3100.039
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-08-30
  • 网络出版日期:  2023-05-16
  • 刊出日期:  2023-07-14

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