《Food Chemistry: X》：Pre-harvest CaCl? foliar application enhances peach quality during cold storage: Insights from response surface modeling
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桃（Prunus persica L.）极易腐烂，冷藏常导致品质下降、色泽变化及抗坏血酸（ascorbic acid, AsA）降解。本研究评估了采前叶面喷施CaCl?（0–3%）对‘Zafarani’桃在1 ± 1 °C、90 ± 5%相对湿度（relati
桃（Prunus persica L.）极易腐烂，冷藏常导致品质下降、色泽变化及抗坏血酸（ascorbic acid, AsA）降解。本研究评估了采前叶面喷施CaCl?（0–3%）对‘Zafarani’桃在1 ± 1 °C、90 ± 5%相对湿度（relative humidity, RH）条件下冷藏40天期间品质的影响。CaCl?处理降低了乙烯（ethylene, ET）生成速率，并有助于维持冷藏期间的果实品质。响应面法（response surface methodology, RSM）分析显示，CaCl?浓度与贮藏时长对果实色泽、酸度、抗坏血酸含量及生理稳定性均有显著影响。帕累托分析（Pareto analysis）表明，钙是影响果皮亮度（L?）的主要因素。RSM推导出的最优贮藏策略（1.96% CaCl?，贮藏34.8天）预测可达到0.87%的可滴定酸度（titratable acidity, TA）及27.31 μmol kg?1 h?1的乙烯生成速率，而2.21% CaCl?可使抗坏血酸含量最大化（4.20 μg g?1）。验证误差小于2.78%。采前CaCl?施用可有效保持冷藏期间桃果实的若干选定品质属性。
一、研究背景与目的
桃（Prunus persica L.）作为全球具有重要经济价值的核果类水果，因其风味优良、富含酚类化合物及天然抗氧化物质，在鲜果市场和加工产业中均占据重要地位，其生物活性成分亦赋予其作为功能性食品的潜在价值。然而，桃果实组织柔软、采后代谢活跃，极易腐烂变质，供应链中的品质保持面临重大挑战。桃果实成熟属于呼吸跃变型（climacteric）过程，其特征为呼吸速率和乙烯生成量骤然上升，导致组织软化、风味劣变和商品性下降。低温贮藏是延缓桃果实采后代谢、延长货架期最常用的手段，但即使在低温条件下，长期贮藏仍可能诱发冷害（chilling injury, CI）、果皮褐变、风味丧失及营养成分降解等问题。‘Zafarani’桃品种贮藏性有限，主要问题在于冷藏期间快速软化、硬度下降、失重和腐烂率升高。
在多种采前处理措施中，CaCl?施用因其在维持细胞壁完整性、延缓果实软化和减轻冷害方面的关键作用而备受关注。钙是构成细胞壁强度和质膜稳定性的关键元素，可通过抑制多聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶等细胞壁降解酶的活性来减少组织软化。已有研究表明，采前和采后CaCl?处理不仅能维持组织硬度，还能降低腐烂发生率、降低呼吸速率，并保持多种果实中酚类化合物、维生素等营养指标。然而，由于品种、环境条件和喷施方案的差异，采前CaCl?施用的响应存在不一致性：高浓度CaCl?可能造成表面损伤和果皮变色，低浓度则往往效果不显著。因此，针对不同品种和生产条件优化施用策略仍需进一步研究。
响应面法（response surface methodology, RSM）作为一种现代统计工具，能够同时评估多个因素及其交互作用，并识别最优因素组合，适用于涉及采前与采后因素交互的研究。然而，以往研究多采用单因素方法，或将采前施用与采后贮藏视为孤立事件，缺乏对其交互动态的理解。本研究的创新之处在于运用RSM同时优化采前CaCl?浓度和采后贮藏时长，以预测‘Zafarani’桃果实冷藏期间的多个品质属性。研究旨在确定最优CaCl?浓度，并评估其在不同贮藏期对果实品质、色泽和营养属性保持的有效性。
二、主要技术方法
研究人员在伊朗霍拉马巴德（Khorramabad）的商业桃园开展田间试验，选取29株树龄10年、树冠结构均匀的‘Zafarani’桃树作为独立生物学重复。采前叶面喷施在三个关键果实发育阶段进行：细胞分裂期（盛花后30天，DAFB）、硬核期（60 DAFB）和细胞膨大期（90 DAFB），处理浓度分别为0、1.5和3%（w/v）的CaCl?溶液，添加0.1%（v/v）Tween 20作为非离子表面活性剂。试验采用面心中心复合设计（face-centered central composite design, FCCCD；α = 1），共13个试验运行，其中8个非中心点各用3株独立树，中心条件用5株独立树重复。果实于生理成熟期采收，在1 ± 1 °C、90 ± 5%相对湿度条件下贮藏40天，于0、20、40天三个时间点进行品质测定。测定指标包括：采用便携式色差计（CR-400，柯尼卡美能达）测定CIE色空间参数L?、a?、b?；采用NaOH滴定法测定可滴定酸度（TA）；采用Folin–Ciocalteu比色法测定抗坏血酸（AsA）含量；采用气相色谱仪（6890 N，安捷伦）配备火焰离子化检测器（FID）测定乙烯（ET）生成速率。数据分析采用Design-Expert软件（版本11）进行二阶回归模型拟合，并使用R软件（版本2022）进行Pearson相关性分析。
三、研究结果
3.1 独立变量间相关系数的统计分析
Pearson相关性分析显示，a?/b?与AsA（r = ?0.85）和TA（r = ?0.64）呈显著负相关，表明果皮红色增加与抗氧化物质含量和酸度下降相关。a?/b?与ET呈显著正相关（r = 0.50），表明果实成熟过程中红色增强与乙烯生成增加存在关联。TA与ET呈负相关，L?与AsA呈正相关。其他关系如ET与AsA、L?与a?/b?、TA与L?之间未达统计显著水平，反映出果实性状间交互作用的复杂性。
3.2 采前叶面喷施CaCl?对桃果实品质保持效果建模的关键因素
拟合的响应面模型对各项品质参数具有较高的解释力，R2值分别为：L? 0.927、TA 0.949、a?/b? 0.981、ET 0.986、AsA 0.929。所有模型的调整R2与预测R2之差均小于0.2，精密度值均显著大于4，变异系数（CV）在可接受范围内，残差诊断图未显示系统性模式，表明模型充分可靠。帕累托分析显示，采前CaCl?处理（C）对维持桃果皮亮度、延缓视觉衰老起最主要作用。各响应中模型项的相对贡献呈响应依赖性模式：L?和TA主要受C和S的线性效应影响，而a?/b?、ET和AsA中贮藏时长的二次效应（S2）更为突出，AsA中CaCl?浓度的二次效应（C2）也有显著贡献。CaCl?处理与冷藏的交互作用（C × S）进一步增强亮度，而贮藏时长（S）和CaCl?浓度的二次效应（C2）导致该参数下降。TA随贮藏时间延长而降低，但S2效应部分缓解了这一下降。a?/b?比值主要受冷藏时长正向影响，表明红色加深和成熟推进，而C × S负交互作用在一定程度上限制了色素形成。ET随贮藏时间延长而增加，但S2效应缓和了上升趋势，CaCl?处理有助于改善成熟控制和维持生理稳定性。CaCl?处理有助于保持较高维生素C水平，而冷藏被确定为导致其降低的主要因素。
3.3 L?指数
基于二阶多项式回归模型，桃果实L?与CaCl?浓度、冷藏时长及其交互作用之间存在显著相关（p < 0.05）。未处理果实在贮藏40天后L?值为52.01，而3% CaCl?处理果实在相同贮藏期下为69.03。响应面图显示，L?最高值出现在两因素均为最大值时（3% CaCl?和40天贮藏），最低值出现在低CaCl?浓度和长贮藏时间条件下。未处理果实贮藏期间L?的显著下降在高CaCl?浓度下得到明显缓解。冷藏期间L?下降通常归因于叶绿素降解酶（如叶绿素酶和过氧化物酶）的作用，以及多酚氧化酶和过氧化物酶活性升高导致酚类化合物氧化为醌类进而形成黑色素，加剧表面褐变并降低光反射率。CaCl?处理通过果胶交联稳定细胞壁结构、抑制多酚氧化酶活性并增强抗氧化酶功能，从而抑制褐变。
3.4 TA指数
TA值范围为0.65%至1.25%。最高TA值（1.25%）出现在贮藏前，最低值（0.65%）出现在未处理对照贮藏40天后。在相同40天贮藏期下，3% CaCl?处理果实保持0.78%的TA值，比未处理对照高约20%。所有处理水平下TA均随时间下降，但下降速率因CaCl?浓度而异。低剂量下检测到轻微下降，表明CaCl?处理抑制分解代谢活动的效果有限。在最优浓度下，虽然初始TA水平较高，但延长贮藏期间从初始值下降更为明显，这可能与CaCl?保护作用随时间逐渐减弱以及初始酸储备较高的果实中有机酸转化加速有关。短期贮藏期间增加CaCl?浓度显著提高了TA保持水平，可能机制包括降低果皮渗透性、稳定细胞壁结构和限制呼吸途径。虽然长期贮藏期间酸度保持的改善效果不太明显，但TA水平始终高于对照样品。
3.5 a?/b?指数
a?/b?值范围为0.27至0.65，表明果实从绿色向红色转变，与成熟相关的生化过程增强有关。最低值（0.27）出现在贮藏前的未处理对照中，最高值（0.65）出现在贮藏40天后的未处理对照中。在相同40天贮藏期下，3% CaCl?处理果实的a?/b?值为0.45，比未处理对照低约30.8%。最高a?/b?值出现在无钙处理的长时贮藏条件下，表明缺乏保护剂时色素沉着加速。较短贮藏期和较高CaCl?浓度与这一指数的显著下降相关。
3.6 ET指数
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3.7 AsA指数
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四、讨论与结论
（讨论部分内容在提供的文档中未完整呈现）
结论部分翻译：
本研究通过响应面法系统评估了采前CaCl?叶面喷施与冷藏时长对‘Zafarani’桃果实品质的交互效应。研究结果表明，CaCl?处理显著降低了乙烯生成速率，有助于维持冷藏期间果实色泽、酸度和抗坏血酸含量。帕累托分析确认钙是影响果皮亮度的主要因素。RSM推导的最优贮藏策略为1.96% CaCl?处理配合34.8天冷藏，预测可达到0.87%的可滴定酸度和27.31 μmol kg?1 h?1的乙烯生成速率；2.21% CaCl?浓度可使抗坏血酸含量最大化至4.20 μg g?1，验证误差小于2.78%。采前CaCl?施用被证实是冷藏条件下有效保持桃果实选定品质属性的可行策略，为优化桃果实采前钙处理方案和冷藏管理提供了科学依据。
