Effects of Chitosan Combined with Hypochlorite on Post-Harvest Texture and Physiology of Citrus (<i>Citrus sinensis</i> L. Osbeck cv. Jincheng 447) Fruit

Yu-xi MA; Xiao-qiang NING; Yu ZHANG; Xi-ya FENG

doi:10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.005

2018 Volume 40 Issue 8

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Yu-xi MA, Xiao-qiang NING, Yu ZHANG, et al. Effects of Chitosan Combined with Hypochlorite on Post-Harvest Texture and Physiology of Citrus (Citrus sinensis L. Osbeck cv. Jincheng 447) Fruit[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(8): 32-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.005

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Yu-xi MA, Xiao-qiang NING, Yu ZHANG, et al. Effects of Chitosan Combined with Hypochlorite on Post-Harvest Texture and Physiology of Citrus (Citrus sinensis L. Osbeck cv. Jincheng 447) Fruit[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2018, 40(8): 32-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.08.005

Effects of Chitosan Combined with Hypochlorite on Post-Harvest Texture and Physiology of Citrus (Citrus sinensis L. Osbeck cv. Jincheng 447) Fruit

1.
School of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
2.
Food Science and Engineering Teaching Demonstration Center at the National Level, Southwest University, Chongqing 400715, China
3.
High School Affiliated to Southwest University, Chongqing 400700, China

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Corresponding author: Yu ZHANG ;
Received Date: 05/12/2017
Available Online: 20/08/2018
MSC: S379

Abstract

This study was made to investigate the effects of chitosan combined with hypochlorite on the post-harvest physiology and texture of citrus (Citrus sinensis L. Osbeck cv. Jincheng 447) fruit. Chitosan treatments were applied to the harvested citrus fruit, and indexes including firmness of peel and pulp, and malondialdehyde (MDA) content, and activities of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) were analyzed. Generally, during the middle and later periods of storage, the peel and pulp firmness of chitosan-treated groups and their SOD and CAT activities were higher than those of the control group, and MDA content were lower than those of the control group. Determined on the 30th day, the treatment of 1% chitosan in combination with 200 mg/L Ca(ClO)₂ showed significant differences from the control group and its the peel firmness, pulp firmness, SOD and CAT were higher than those of the control, being 706±19.1 N/g, 203.5±4.0 N/g, 249.8±7.5 U/g and 310±20 mg/(g·min), respectively. Its MDA content were lower than those of the control, being 0.090±0.02 μmol/g. 1% Chitosan used in combination with 200 mg/L Ca(ClO)₂ helped to maintain the peel and pulp firmness of citrus fruit, enhance its activities of SOD and CAT and reduce its MAD content, and its good for citrus (Citrus sinensis L. Osbeck cv. Jincheng 447) fruit storage.
- chitosan,
- hypochlorite,
- Beibei 447 glorious orange,
- enzyme activity,
- texture

References

[1]	李谋英, 熊晓山, 余书琴, 等.北碚447号锦橙的选育及丰产栽培技术要点[J].中国柑桔, 1992, 21(2):14-15. Google Scholar
[2]	汪开拓, 廖云霞, 阚建全, 等.杨梅采后低温贮藏期间蔗糖代谢酶活性与果实花色苷合成关系的研究[J].西南大学学报(自然科学版), 2014, 36(12):1-7. Google Scholar
[3]	邓丽莉, 黄艳, 周玉翔, 等.采前壳寡糖处理对柑橘果实贮藏品质的影响[J].食品科学, 2009, 30(24):428-432. doi: 10.3321/j.issn:1002-6630.2009.24.098 CrossRef Google Scholar
[4]	TRIPATHI P, DUBEY N K. Exploitation of Natural Products as an Alternative Strategy to Control Postharvest Fungal Rotting of Fruit and Vegetables[J]. Postharvest Biology and Technology, 2004, 32(3):235-245. doi: 10.1016/j.postharvbio.2003.11.005 CrossRef Google Scholar
[5]	阳元娥, 罗发兴, 谭伟.新型的天然食品保鲜剂-壳聚糖[J].武汉工业学院学报, 2002, 21(3):22-25. Google Scholar
[6]	赵宇瑛, 郑小林.壳聚糖涂膜对绿竹笋采后保鲜效果的影响[J].保鲜与加工, 2015, 15(3):33-37. Google Scholar
[7]	汪东风, 张一妹, 徐莹, 等.壳聚糖复合膜处理对蓝莓保鲜效果的影响[J].现代食品科技, 2014, 30(2):62-65. Google Scholar
[8]	王宝刚, 侯玉茹, 李文生, 等.壳聚糖处理对'早红考密斯'梨虎皮病抑制和贮藏品质的影响[J].中国农业科学, 2013, 46(16):3424-3431. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.16.013 CrossRef Google Scholar
[9]	范林林, 李萌萌, 冯叙桥, 等.壳聚糖涂膜对鲜切苹果贮藏品质的影响[J].食品科学, 2014, 35(22):350-355. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201422068 CrossRef Google Scholar
[10]	MAQBOOL M, ALI A, ALDERSON P G, et al. Effect of a Novel Edible Composite Coating Based on Gum Arabic and Chitosan on Biochemical and Physiological Responses of Banana Fruits During Cold Storage[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59(10):5474-5482. doi: 10.1021/jf200623m CrossRef Google Scholar
[11]	ZHANG Y, ZHANG M, YANG H. Postharvest Chitosan-g-Salicylic Acid Application Alleviates Chilling Injury and Preserves Cucumber Fruit Quality During Cold Storage[J]. Food Chemistry, 2015, 174:558-563. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.11.106 CrossRef Google Scholar
[12]	吴雪莹, 屈立武, 周雅涵, 等.壳聚糖和SiOx处理对采后脐橙果实硬度的影响[J].食品科学, 2015, 36(2):204-209. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201502040 CrossRef Google Scholar
[13]	胡佳羽, 刘亚敏, 李鹏霞, 等.次氯酸钙对贮藏脐橙膜脂过氧化和保护酶活性的影响[J].食品科学, 2009, 30(14):292-295. doi: 10.3321/j.issn:1002-6630.2009.14.065 CrossRef Google Scholar
[14]	杨小胡, 梁丽松, 王贵禧.采后次氯酸钠水浴处理对板栗气调贮藏品质的影响[J].农业工程学报, 2006, 22(9):215-218. Google Scholar
[15]	MARTIN-DIANA A B, RICO D, FRIAS J M, et al. Calcium for Extending the Shelf Life of Fresh Whole and Minimally Processed Fruits and Vegetables:a Review[J]. Trends Food Sci Tech, 2007, 18(4):210-218. doi: 10.1016/j.tifs.2006.11.027 CrossRef Google Scholar
[16]	董树刚, 吴以平.植物生理学实验技术[M].青岛:中国海洋大学出版社, 2006. Google Scholar
[17]	曹明明, 阎瑞香, 冯叙桥, 等.热处理对鲜切玫瑰香葡萄抗氧化活性及生理生化品质的影响[J].食品科学, 2012, 33(8):279-284. Google Scholar
[18]	王春红, 孟泉科, 刘兴华, 等. 1-MCP处理对猕猴桃中抗坏血酸含量及其品质、生理的影响[J].中国食品学报, 2014, 14(5):134-141. Google Scholar
[19]	王晓飞, 杨艳青, 任小林, 等. 1-MCP对'粉红女士'苹果果实采后生理及其品质的影响[J].食品科学, 2014, 35(18):219-223. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201418042 CrossRef Google Scholar
[20]	刘峰, 陈明, 陈金印.壳聚糖处理时间对脐橙的保鲜效果[J].食品与发酵工业, 2010, 36(7):183-187. Google Scholar
[21]	李江阔, 曹森, 张鹏, 等. 1-MCP采前处理对葡萄采后相关酶活性与品质的影响[J].食品科学, 2014, 35(22):270-275. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201422053 CrossRef Google Scholar
[22]	赵丰云, 于坤, 郁松林, 等.采前喷施壳聚糖、壳寡糖对红地球葡萄贮藏品质和防御酶活性的影响[J].食品科技, 2012, 37(5):31-35. Google Scholar
[23]	DU J M, GEMMA H, IWAHORI S. Effect of Chitosan-Coating on the Storage of Peach, Japanese Pear and Kiwifruit[J]. Journal of the Japanese Society for Horticultural Science, 1997, 66(1):15-22. doi: 10.2503/jjshs.66.15 CrossRef Google Scholar
[24]	KUMAR M N R. A Review of Chitin and Chitosan Applications[J]. React Funct Polym, 2000, 46(1):1-27. doi: 10.1016/S1381-5148(00)00038-9 CrossRef Google Scholar
[25]	王炜, 李鹏霞, 黄开红, 等.次氯酸钙处理对红富士苹果防御酶活性的影响[J].江西农业学报, 2009, 21(1):48-50. Google Scholar
[26]	张娜娜, 马丽, 张辉, 等.壳聚糖-改性纳米SiO₂复合涂膜对沪产哈密瓜生理生化品质影响的研究[J].核农学报, 2014, 28(11):2031-2037. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2014.11.2031 CrossRef Google Scholar
[27]	杨雪梅, 尹燕雷, 陶吉寒, 等.采前涂膜对'泰山红'石榴采后贮藏品质的影响[J].食品科学, 2014, 35(24):337-342. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201424065 CrossRef Google Scholar
[28]	HERNANDEZ-MUNOZ P, ALMENAR E, VALLE V D, et al. Effect of Chitosan Coating Combined with Postharvest Calcium Treatment on Strawberry (Fragaria×Ananassa) Quality During Refrigerated Storage[J]. Food Chemistry, 2008, 110(2):428-435. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.02.020 CrossRef Google Scholar
[29]	沈奇, 孙娅, 张维敏, 等.钙处理对双孢菇贮藏期间品质的影响[J].食品科学, 2013, 34(12):331-335. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201312069 CrossRef Google Scholar
[30]	蒋侬辉, 易干军, 孟祥春, 等.钙处理结合壳聚糖涂膜对芒果贮藏品质的影响[J].食品科学, 2009, 30(22):369-372. doi: 10.3321/j.issn:1002-6630.2009.22.088 CrossRef Google Scholar
[31]	梁国庆, 孙静文, 周卫, 等.钙对苹果果实超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性及其基因表达的影响[J].植物营养与肥料学报, 2011, 17(2):438-444. doi: 10.11674/zwyf.2011.9502 CrossRef Google Scholar

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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北碚447锦橙是20世纪80年代由中国农科院柑橘研究所、西南农业大学、四川省农科院果树研究所的有关专家先后经过5次鉴定得到的优良品种^[1].果实呈椭圆形，果皮较细，橙色，有光泽，蒂平，果顶平，因其囊瓣易分离，囊壁薄，果大皮薄，果肉脆嫩化渣，风味浓，无核等优良性状被广泛种植并开发成多种多样的产品^[1].但是，由于在贮藏过程中自身的呼吸代谢、蒸腾作用和成熟衰老过程的进行，导致其果实品质会不断下降，严重影响了果品质量和商品价值^[2-3].传统的果蔬保鲜方法多利用化学保鲜剂对果实进行处理，以控制果实在贮藏过程中病害的发生及品质的下降^[3].但是，随着化学保鲜剂对人们健康及自然环境所带来的危害慢慢显现，如化学杀菌剂的长期和广泛使用所带来的农药残留、抗性菌株的产生以及环境污染等问题，寻求一种无毒、无害、高效、环境友好型且对北碚447锦橙贮藏过程中品质的保持有良好效果的新型保鲜剂显得尤为重要^[4].

壳聚糖属于天然产物，有良好的生物相容性和成模性以及较强的抗菌保鲜防腐能力，作为一种高效、无毒、成本较低的天然保鲜剂受到越来越多的关注和应用^[5].赵宇瑛等研究了壳聚糖涂膜对绿竹笋采后保鲜效果的影响，发现壳聚糖涂膜可显著延缓绿竹笋的硬度、纤维素和木质素增加的速率，抑制苯丙氨酸酶和多酚氧化酶的活性，保持笋肉的良好品质^[6]；汪东风等研究了壳聚糖复合膜处理对蓝莓保鲜效果的影响，发现壳聚糖复合膜能有效减少失重率，保持果实的硬度，提高其超氧化物歧化酶(SOD)的活性^[7]；另外，壳聚糖处理在‘早红考密斯’梨和鲜切苹果等果蔬贮藏品质的保持方面也有较为明显的效果^[8-9].但单独使用壳聚糖保鲜果蔬仍存在一些不足，有研究表明壳聚糖与其他物质复合保鲜效果更好^[10-12]. Maqbool等研究发现10%的阿拉伯胶与1.0%的壳聚糖复合涂膜能降低香蕉果实的失重率和可溶性固形物，延缓果实色泽变化并降低其呼吸速率，从而延长香蕉的货架期至33 d. Zhang等研究表明壳聚糖复合水杨酸能有效提高黄瓜贮藏过程中SOD和CAT等抗氧化酶的活性，抑制丙二醛摩尔质量浓度、电解质渗漏及内源水杨酸浓度的增加.吴雪莹等人研究发现壳聚糖与SiOx复合能显著抑制脐橙果实贮藏期间硬度的下降^[12].近年来，次氯酸钙、次氯酸钠处理提高果蔬保鲜效果的研究已有报道^[13-15]，但是单独使用次氯酸盐进行果蔬保鲜，次氯酸盐很难长时间保留在果皮表面，达不到理想的保鲜效果.如果将次氯酸盐与成膜性较好的材料进行复合使用就能解决以上问题.

因此，本研究以北碚447锦橙为试验材料，研究壳聚糖协同次氯酸盐对北碚447锦橙果实贮藏期间果皮和果肉硬度、失重率、MDA摩尔质量浓度、SOD和CAT活性的影响，以探究壳聚糖协同次氯酸盐对锦橙果实贮藏品质的影响，并为其作为新型保鲜剂在锦橙贮藏方面的应用提供一定的理论基础.

1. 材料与方法

1.1. 材料与试剂

1.1.1. 试验材料

北碚447锦橙，于2014年12月15日采于重庆市北碚区歇马镇，挑选外观整洁、大小适中、无病虫害和机械损伤的果实作为试验材料.

1.1.2. 药品与试剂

壳聚糖(分子质量1600D)，山东济南海得贝海洋生物工程公司；次氯酸钙(分析纯)，成都市科龙化工试剂厂；次氯酸钠(分析纯)，成都市科龙化工试剂厂；其他试剂均为分析纯.

1.2. 仪器与设备

CT3质构仪，BROOKFIELD(博勒飞)公司；数显恒温水浴锅，HH-8国华电器有限公司；LG10-2.4A高速离心机，北京医用离心机厂；722可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；MP4001电子天平，上海恒平科学仪器有限公司.

1.3. 处理方法

果品运到实验室后，先用清水将果实清洗干净，取出晾干水分后再用2%的次氯酸钠溶液浸泡1 min，取出清洗干净，再次晾干水分.然后将果品分为4组(每组50个果实)进行以下4种处理：

对照组：清水，浸渍2 min；处理组1：1%壳聚糖+200 mg/L次氯酸钙，浸渍2 min；处理组2：1%壳聚糖+200 mg/L次氯酸钠，浸渍2 min；处理组3：1%壳聚糖，浸渍2 min.按照上述处理后将果实自然晾干，用0.02 mm聚乙烯塑料袋包扎，在25 ℃条件下贮藏，贮藏期间每隔5 d取样一次进行各项指标的测定，每次每组取8个果实.

1.4. 测试指标

1.4.1. 失重率的测定

1.4.2. 硬度的测定

果皮硬度的测定：用CT3质构仪对果实赤道部分进行测定.参数设定值：目标：4.0 mm；触发点负载：20 g；测试速度：1.00 mm；返回速度：1.0 mm；循环次数：2.0；探头：TA39；负载单位：25 000 g.

果肉硬度的测定：从果实赤道位置将果实横切成两半，用质构仪对横切部分的果肉进行测定.参数设定值：目标：8.0 mm；触发点负载：3 g；测试速度：1.00 mm；返回速度：1.0 mm；循环次数：2.0；探头：TA44；负载单元：25 000 g.

1.4.3. 丙二醛(MDA)摩尔质量浓度的测定

采用硫代巴比妥酸比色法，参考董树刚等^[16]的方法.取1.0 g果肉，加入2 mL 10%的三氯乙酸(TCA)和少量石英砂，研磨至匀浆，再加入7 mL TCA进一步研磨，转入离心管，以2 500 r/min离心10 min，上清液为样品提取液；取上清液(对照空白管加入2.0 mL 10%TCA溶液代替提取液)加入2.0 mL 0.6%硫代巴比妥酸比色法(TBA)混合后在沸水浴中煮沸10 min，取出冷却后再离心10 min，分别测定上清液在532 nm，600 nm波长处的吸光度值，每种处理做3组平行测定，并按下式计算MDA的摩尔质量浓度：

式中：A₅₃₂，A₆₀₀分别为532 nm，600 nm处的吸光度值；W为样品鲜质量；L为比色杯厚度(cm)；V_总为上清液总体积；V_样为测定时所用样品提取液体积；155为1 mL三甲川在532 nm处的吸光系数.

1.4.4. 超氧化物歧化酶(SOD)活力的测定

参照GB/T5009.171-2003保健食品中超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定.

1.4.5. 过氧化氢酶(CAT)活性的测定

采用碘量法测定，具体步骤如下：1)称取10 g样品放入研钵，加入0.2 g CaCO₃和少量水进行研磨，将研磨后的匀浆转入100 mL容量瓶中，并用蒸馏水洗涤研钵并入容量瓶，定容至100 mL，用棉花和纱布过滤定容后的酶液备用；2)取100 mL三角瓶4个，分别编号，向各瓶中准确加入制备的酶液10 mL，立即向3，4号瓶中加入5 mL 3.6 mol/L H₂SO₄，以终止酶活性，作为空白测定；将各瓶放入20 ℃水浴中保温8 min后，向各瓶准确加入0.1 mol/L H₂O₂ 5 mL，摇匀，立即将各瓶放回20 ℃水浴中，开始计时；让酶作用5 min后，迅速取出，在1，2号瓶中加入5 mL 3.6 mol/L H₂SO₄以终止酶的活性；向4个瓶中加入1 mL 20% KI和3滴钼酸铵，用0.2 mol/L NaS₂O₃滴定至淡黄色后，再加入5滴淀粉指示剂，再用NaS₂O₃滴定至蓝色消失，记录NaS₂O₃消耗的总量，每种处理做3组平行测定，并按下式计算CAT活性：

式中：M为NaS₂O₃的摩尔浓度；17.17为H₂O₂的质量转化数.

1.5. 数据分析

应用Excel 2010统计分析所有数据，计算标准误并绘制图；应用SPSS 18.0软件对数据进行单因素方差分析和差异显著性分析(p＜0.05，表示差异有统计学意义).

3. 讨论与结论

本研究表明，壳聚糖协同次氯酸盐能有效抑制北碚447锦橙贮藏期间果皮和果肉硬度的下降以及贮藏中后期果实失重率的上升，保持果实硬度，缓解果实软化.其原因可能与壳聚糖的成膜性有关，壳聚糖在锦橙果实表面形成低O₂和高CO₂的微环境，在一定程度上起到了微气调的作用，且阻塞了果实表皮的气孔，因而对锦橙果实在贮藏期间水分的散失和呼吸作用有一定的抑制作用，从而抑制了贮藏过程中的失重率的上升及硬度的下降^[23-24].

通过本研究还可以得出，壳聚糖协同次氯酸盐可显著降低北碚447锦橙贮藏期间MDA摩尔质量浓度的积累，提高了447锦橙贮藏期间SOD和CAT的活性，延缓了果实的衰老，其变化趋势与其他研究结果基本一致^{[9, 25-26]}，其中，1%壳聚糖+200 mg/L Ca(ClO)₂效果最好.这可能是由于涂膜处理阻碍了氧气进入果实内部，降低活性氧的形成，使脂质过氧化反应受到抑制，从而减少MDA的生成和积累^[27]；另有研究表明，钙能通过在阴离子半乳糖醛酸之间形成交联结构，从而提高细胞壁结构和中间层的稳定性，强化细胞壁结构，有效抑制果实的呼吸速率，果实硬度的下降和失重率的上升，延缓果实软化进程^[28-30]；同时，外源补充钙可以在分子水平上调节SOD和CAT基因表达量来激活SOD和CAT酶的活性^[31]，SOD和CAT作为植物抗氧化保护酶类，其活性的增强有效地提高了清除组织细胞中活性氧的速率，抑制脂质过氧化反应的发生及其所产生的有害代谢产物如MDA，从而更有效地延缓了果实的衰老，利于北碚447锦橙的贮藏保鲜.

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