Colegiul de Științe ale Vieții și Medicină, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Corespondenţă

Wen Li, Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou 570228, China.

Yu Dong, Departamentul de Horticultură, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA.

Departamentul de Horticultură, Centrul de Cercetare și Extindere Agricolă din Columbia Centrală, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA

Corespondenţă

Wen Li, Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou 570228, China.

Yu Dong, Departamentul de Horticultură, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA.

Colegiul de Științe ale Vieții și Medicină, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou, China

Corespondenţă

Wen Li, Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou 570228, China.

Yu Dong, Departamentul de Horticultură, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA.

Departamentul de Horticultură, Centrul de Cercetare și Extindere Agricolă din Columbia Centrală, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA

Corespondenţă

Wen Li, Colegiul de Horticultură, Universitatea Hainan, Haikou 570228, China.

Yu Dong, Departamentul de Horticultură, Universitatea de Stat din Oregon, Hood River, OR, SUA.

Abstract

1. INTRODUCERE

Wampee (COM)Clausena lansium (Lour.) Skeels) este o specie din familia Rutaceae, cultivată pe scară largă în sudul Chinei, precum provinciile Guangdong, Guangxi, Hainan și Yunnan (Chen, Zhang, Chen, Han și Gao, 2017). Este renumit pentru valoarea sa nutritivă, nivelurile ridicate de zahăr, acid și elemente minerale, iar frunzele și semințele sale sunt utilizate în medicina chineză de ani de zile (Li și Xing, 2016). Prasad și colab. (2010) au descoperit că țesutul coajă al fructelor wampee era bogat în cantități de cumarine, amide și alcaloizi carbazoli, care au fost identificați ca funcție antioxidantă și anticancerigenă. Cu toate acestea, wampee este un fruct perisabil, cu o durată de viață scurtă. În plus, problemele post-recoltare, inclusiv înmuierea, rumenirea pericarpului, pierderea aromei și infecția bolii în timpul depozitării sau transportului, au un impact negativ asupra rentabilității cultivatorilor sau industriilor.

Aspectul fructelor a fost identificat ca o trăsătură importantă de calitate la fructe. Deciziile de cumpărare ale consumatorilor sunt influențate de rumenirea țesutului pericarpian. Cauza dezvoltării rumenirii este atribuită formării pigmentului brun o‐Quinone prin catalizarea oxidării compușilor fenolici cu polifenol oxidază (PPO) (Ioannou, 2013; Queiroz, Mendes - Lopes, Fialho și Valente - Mesquita, 2008; Singh și colab., 2018). În plus, scăderea antioxidanților (adică acid ascorbic și flavonoide) și a enzimelor antioxidante (adică superoxid dismutază, catalază și peroxidază) pot fi responsabile pentru dezvoltarea rumenirii (Hodges, Lester, Munro și Toivonen, 2004; Manzocco, Calligaris, Mastrocola, Nicoli și Lerici, 2000; Zhang și colab., 2015). Prin urmare, dezvoltarea de strategii de reducere a rumenirii pericarpului va îmbunătăți calitatea fructelor fructelor wampee.

Obiectivul acestei lucrări a fost în primul rând să investigheze efectul etanolului asupra dezvoltării rumenirii pericarpului, metabolismului fenolului și calității stocării în timpul depozitării și apoi în al doilea rând să evalueze rolul etanolului în sistemele antioxidante ale fructelor wampee.

2. MATERIALE ȘI METODE

2.1 Material fructifer

Fructe Wampee (Clausena lansium (Lour.) Skeels, cv. „Dajixin”) au fost recoltate manual dintr-o livadă din Haikou, Hainan, China (20,02 ° N, 111,11 ° W, altitudine 15 m). Fructele au fost selectate pentru dimensiuni și culori uniforme și fără orice semn vizibil de deteriorare sau boală. Fructele au fost plasate în recipiente de plastic cu saci de polietilenă (PE) de 1 kg (grosime de 0,01 mm, XingFeng Co.) și apoi au fost transportate la laboratorul de recoltare horticultură al Universității Hainan în decurs de 2 ore.

2.2 Tratamente

Un total de 4.050 fructe Wampee au fost selectate aleatoriu și împărțite în cinci tratamente, apoi sigilate în recipiente de plastic și expuse la 100, 300, 500 și 800 μl/L etanol timp de 5 ore la 22 ± 0,5 ° C. Fructele martor au fost expuse la aer în aceeași stare. După tratament, fructele au fost ambalate în pungi de PE nesigilate și apoi depozitate la 8 ± 0,5 ° C și 90% umiditate relativă în frigidere (PRX - 350D - DN, Beijing Puxi Electric Appliance Co. Ltd) timp de până la 12 zile (deoarece 80% dintre fructe și-au pierdut proprietățile comerciale atunci când au fost depozitate timp de 12 zile, am prelevat probe până în a 12-a zi). După 2, 4, 6, 8, 10 și 12 zile, o probă de 135 fructe pe tratament la fiecare dată a fost transferată la 22 ± 0,5 ° C. Patruzeci și cinci de fructe au fost evaluate pentru atribute de calitate și analize antioxidante și 90 de fructe au fost utilizate pentru indicele de rumenire a pericarpului și evaluarea pierderii de apă. Țesutul pericarpian din fiecare tratament a fost congelat rapid și împământat în azot lichid și apoi depozitat la -80 ° C.

2.3 Evaluarea indicelui de rumenire a pericarpului

Indicele de rumenire a pericarpului a fost evaluat din fiecare tratament de 30 de fructe pe replică și evaluat prin măsurarea întinderii suprafeței rumenite totale pe fiecare pericarp de fructe. Clasificarea a fost standardizată utilizând o scală în 5 puncte (Shao, Xie, Chen și Li, 2013): 1, fără rumenire a pericarpului; 2,0% –25% suprafață de rumenire a pericarpului; 3, 25% –50% suprafață de rumenire a pericarpului; 4, 50% –75% suprafață de rumenire a pericarpului; 5, 75% –100% suprafață de rumenire a pericarpului. Indicele de rumenire a pericarpului a fost calculat ca suma numărului de fructe din fiecare dintre cele cinci categorii de către cei cinci factori 1, 2, 3, 4 și 5 și întregul împărțit la 30 de fructe.

2.4 Măsurarea activității polifenol oxidazei (PPO) și a conținutului total fenolic (TP)

Activitatea polifenol oxidazei a fost măsurată așa cum este descris de Luo, Wu, Xie și Chen (2012) cu o ușoară modificare. Două grame de țesut pericarp din 15 prereplicate de fructe au fost extrase și omogenizate în 5 ml de tampon fosfat de sodiu 50 mmol/L (pH 7,8) conținând 0,8 g/L polivinilpolipirolidonă (PVPP) și 1 mmol/L EDTA-Na2. După centrifugare la 12.000 g timp de 30 min la 4 ° C, s-a adăugat o probă din extract (0,1 ml) la 3,0 ml tampon fosfat de sodiu 100 mmol/L (pH 6,4) conținând 50 mmol/L catecol. O unitate de activitate PPO a fost definită ca o creștere de 0,01 în absorbanță la 420 nm/min.

Fenolicii totali au fost măsurați așa cum este descris de Habibi și Ramezanian (2017), cu o ușoară modificare. Un gram de țesut pericarpian din 15 prereplicate de fructe a fost extras și omogenizat în 5 ml metanol conținând 10 ml/L HCI timp de 20 minute la 4 ° C în întuneric, apoi centrifugat la 12.000 g la 4 ° C timp de 30 min. O probă din extract (5 ml) a fost diluată până la un volum final de 50 ml cu metanol conținând 10 ml/L HCI. Supernatantul la 280 nm a fost înregistrat folosind un spectrofotometru (T6, New Century Inc). O curbă de calibrare standard a fost construită folosind acid galic și datele au fost exprimate pe o bază de greutate proaspătă ca mg echivalent acid galic (GAE) kg -1 .

2.5 Evaluări ale fermității fructelor (FF), ale conținutului de solide solubile (SSC) și ale acidității titrabile (TA)

Fermitatea fructelor de 15 fructe pe replică a fost măsurată pe două laturi opuse ale ecuatorului fiecărui fruct după îndepărtarea discurilor cu coajă de 2 mm grosime folosind un contor de duritate manual (FHM-1, Chuk Eatate Co.) cu un 12 mm sondă conică. Forța maximă a fost înregistrată și exprimată în newton (N). După determinarea FF, s-au sucit douăzeci de grame de fructe wampee. SSC a fost determinat folosind un refractometru (N - 1α, Atago Ltd), iar datele au fost exprimate ca procent (%). TA a fost determinată prin titrarea a 5 ml de suc și 50 ml de apă distilată plus trei picături de fenolftaleină la pH 8,3 cu 0,1 mol/L NaOH folosind pH-metru (ST20, OHOUS Company) și exprimată ca procent echivalent de acid citric.

2.6 Determinări ale pierderii în greutate și ale conținutului de malondialdehidă (MDA)

După evaluarea indicelui de rumenire a pericarpului, fructele din fiecare tratament de 30 de fructe pe replică au fost cântărite de fiecare dată. Pierderea în greutate a fost exprimată ca pierdere procentuală din greutatea inițială.

Conținutul de malondialdehidă a fost măsurat așa cum a fost descris de Ding și colab. (2015) cu o ușoară modificare. Două grame de țesut pericarpian din 15 prereplicate de fructe au fost omogenizate în 5,0 ml 0,05 mol/L tampon fosfat de sodiu (pH 7,8) și centrifugat la 12.000 g timp de 15 min la 4 ° C. O probă de supernatant (3,0 ml) a fost adăugată la 3,0 ml 5 g/L acid tiobarbituric. După fierbere timp de 15 minute și centrifugare la 12.000 g timp de 15 minute la 4 ° C, absorbanța a fost măsurată la 450, 532 și 600 nm. Conținutul MDA a fost calculat conform formulei 6,45 × (A532 - A600) - 0,56 × A450 și datele au fost exprimate pe o bază de greutate proaspătă ca μmol/kg.

2.7 Determinări ale conținutului de acid ascorbic (AsA), flavonoide totale (TF) și capacitate antioxidantă totală (TAC)

Conținutul de acid ascorbic a fost măsurat așa cum este descris de Wang și colab. (2016). Două grame de țesut pericarp din 15 prereplicate de fructe au fost omogenizate în 5 ml de acid oxalic 20 g/l și centrifugate la 12.000 g timp de 15 min la 4 ° C. Supernatantul a fost diluat până la un volum final de 50 ml cu 20 g/l soluție de acid oxalic. Conținutul de AsA a fost determinat prin titrarea a 10 ml din soluția diluată cu soluție de 2,6 - diclorfenolindofenol (DCPIP). S-a înregistrat volumul soluției DCPIP utilizate pentru a atinge o culoare roșie permanentă. O curbă de calibrare standard a fost construită folosind acid ascorbic, iar datele au fost exprimate pe o bază de greutate proaspătă ca mg echivalent acid ascorbic (AAE) kg -1 .

Conținutul total de flavonoide a fost măsurat așa cum este descris de Habibi și Ramezanian (2017) cu o ușoară modificare. Un gram de țesut pericarp din 15 prereplicate de fructe a fost extras și omogenizat în 25 ml metanol conținând 10 ml/L HCI timp de 20 min la 4 ° C în întuneric și apoi centrifugat la 12.000 g la 4 ° C timp de 30 min. Supernatantul la 325 nm a fost înregistrat. O curbă de calibrare standard a fost construită folosind catehină și datele au fost exprimate pe o bază de greutate proaspătă ca mg echivalent catehină (CE) kg -1 .

Conținutul total al capacității antioxidante a fost determinat prin analiza 1,1-difenil-2-picrililhidrazil (DPPH). Capacitatea de a elimina radicalii liberi DPPH a fost măsurată așa cum este descris de Alothman, Kaur, Fazilah, Bhat și Karim (2010). Pe scurt, o probă din extractul TF (100 μl) a fost adăugată la 2,9 ml 0,1 mol/L DPPH. O probă martor constând din același volum de solvent a fost utilizată pentru a măsura absorbția maximă a DPPH. Absorbanța la 517 nm a fost înregistrată pentru a determina concentrația de DPPH rămas. Conținutul TAC a fost calculat conform formulei (A517 control - A517 eșantion) /A517 martor × 100 și datele au fost exprimate cu privire la procentul de inhibare a radicalilor DPPH.

2.8 Determinări ale activităților superoxid dismutazei (SOD), catalazei (CAT) și peroxidazei (POD)

Activitatea superoxid dismutazei a fost măsurată așa cum este descris de Shadmani, Ahmad, Saari, Ding și Tajidin (2015) cu o ușoară modificare. Două grame de țesut pericarp din 15 prereplicate de fructe au fost omogenizate în 5 ml de tampon fosfat de sodiu 50 mmol/L (pH 7,8) conținând 0,5 g/L PVPP și 0,5 mmol/L EDTA - Na2. După centrifugare la 12.000 g timp de 20 min la 4 ° C, o probă de extract (0,1 ml) a fost adăugată la 2,9 ml 50 mmol/L tampon fosfat de sodiu (pH 7,8) conținând 130 mmol/L metionină, 750 μmol/L nitro albastru tetrazoliu (NBT) și 20 μmol/L riboflavină. A fost definită o unitate de activitate SOD care a determinat o inhibare de 50% a reducerii NBT monitorizată pe minut la 560 nm.

Activitatea catalazei a fost măsurată așa cum a fost descris de Beers și Sizer (1952). Un gram de țesut pericarpian din 15 prereplicate de fructe a fost omogenizat în 5 ml de tampon fosfat de sodiu 50 mmol/L (pH 7,8). După centrifugare la 12.000 g timp de 20 min la 4 ° C, s-a adăugat o probă din extract (0,3 ml) la 2,0 ml tampon fosfat de sodiu 50 mmol/L (pH 7,8) și 20 mmol/L H2O2. O unitate de activitate CAT a fost definită cantitatea de enzimă capabilă să provoace o schimbare de 0,01 pe minut la 240 nm.

Activitatea peroxidazei a fost măsurată așa cum este descris de Zhang și colab. (2019) cu o ușoară modificare. Două grame de țesut pericarp din 15 prereplicate de fructe au fost omogenizate în 5 ml de tampon acetat de 100 mmol/L (pH 5,5) conținând 1 mmol/L polietilen glicol, 40 g/L PVPP și 10 g/L Triton X-100. După centrifugare la 12.000 g timp de 20 min la 4 ° C, s-a adăugat o probă din extract (0,1 ml) la 3,0 ml guaiacol 25 mmol/l și 0,2 ml 0,5 mol/l H2O2. O unitate de activitate POD a fost definită cantitatea de enzimă capabilă să provoace o modificare de 0,01 pe minut la 470 nm.

2.9 Analiza statistică

Experimentele au fost efectuate folosind un design complet randomizat. Analiza unidirecțională a varianței (ANOVA) a fost efectuată pentru a determina diferențele semnificative între medii folosind testul cu interval multiplu al lui Duncan (p

3. REZULTATE SI DISCUTII

3.1 Efectele fumigării etanolului asupra dezvoltării rumenirii pericarpului

Indicele de rumenire a pericarpului a crescut dramatic în toate tratamentele pe parcursul întregii perioade de depozitare de 12 zile (Figura 1a și b). Etanolul a inhibat în mod eficient dezvoltarea rumenirii pericarpului comparativ cu fructul martor. După 12 zile de depozitare la 8 ± 0,5 ° C, indicele de rumenire a pericarpului a 100, 300, 500 și 800 μl/L tratamente cu etanol a dezvoltat 1,6, 1,1, 0,8 și, respectiv, 2,4, indicând faptul că răspunsul fructelor wampee la rumenirea pericarpului a fost dependentă de concentrația de aplicare a etanolului, așa cum s-a arătat anterior în bayberry chinezesc (Zhang și colab., 2007), căpșuni (Li și colab., 2018) și dud (Choosung, Utto, Boonyaritthongchai, Wasusri și Wongs‐ Aree, 2019) fructe.

fumigării

3.2 Activitatea PPO și conținutul TP

S-a documentat bine că modificările concentrației fenolice și ale activității PPO duc la dezvoltarea rumenirii fructelor (Joslyn & Ponting, 1951; Sapers & Hicks, 1989). Dezvoltarea unei modalități eficiente de reducere a activității PPO poate controla direct rumenirea (Laurila, Kervinen și Ahvenainen, 1998; Moon, Young Kim, Yeul Ma și Lee, 2019). În acest studiu, etanolul aplicat la 100, 300 și 500 μl/L a suprimat semnificativ creșterea activității PPO pe întreaga perioadă de depozitare (Figura 2a), indicând faptul că etanolul ar putea schimba locul activ sau structura PPO, rezultând o reducere de rumenire (Valero, Varon și Garcia - Carmona, 1990). Conținutul ridicat de TP a fost observat în toate tratamentele pe parcursul a 6 zile de depozitare (Figura 2b). Dincolo de 6 zile, controlul și 500 μl/L fructe tratate cu etanol au prezentat scăderi ale conținutului de TP, în timp ce 100, 300 sau 500 μl/L fructe tratate cu etanol au menținut un nivel relativ stabil sau o creștere a conținutului de TP până la 12 zile, sugerând că pierderea TP în martor și 500 μl/L fructe tratate cu etanol s-ar putea datora producerii de o‐Cvinone prin oxidarea compușilor fenolici. Luată împreună, o posibilă explicație pentru controlul rumenirii pericarpului prin etanol poate fi atribuită activității PPO reduse și menținerea nivelului TP (Cheng, Liu, Feng, Dong și Guan, 2019).

3.3 Calitatea stocării

În acest studiu, comparativ cu inițialul, fructul martor a scăzut dramatic în FF și TA după 12 zile de depozitare (Figura 3a și c). Creșterea SSC a fost semnificativ redusă în tratamentul de control (Figura 3b). Etanolul a încetinit declinul FF și TA, în timp ce a crescut nivelul SSC în timpul depozitării. Efectul tratamentului cu 500 μl/L etanol a arătat cele mai mari efecte pozitive asupra inhibării pierderilor în FF și TA și stimulării acumulării de SSC, indicând faptul că aplicarea etanolului la 500 μl/L a fost eficientă pentru reducerea semnificativă a rumenirii pericarpului și menținerea calitatea depozitării comparativ cu fructele netratate. Cu toate acestea, creșterea concentrației de aplicare a etanolului de la 500 la 800 μl/L a cauzat creșteri ale rumenirii pericarpului și deteriorarea calității, indicând faptul că o concentrație ridicată de aplicare a etanolului ar putea duce la deteriorarea celulelor fructelor.