嘉宝果(
Plinia cauliflora(Mart.) Kausel)又称树葡萄、拟爱神木,属桃金娘科树番樱属果树,常绿灌木或小乔木,原产于南美洲的巴西、玻利维亚、巴拉圭和阿根廷东部地区。 嘉宝果采后贮藏性差,常温贮藏2~3 d即可出现发酵现象,4 d后即腐烂,此外,果实成熟期集中在每年4—5月,采摘期极短,极大地制约了嘉宝果的贮运和销售。
近冰温(NFT)贮藏技术是指将果蔬产品的贮藏温度控制在0 ℃和果蔬的冰点之间,在此温度范围果蔬组织细胞仍保持活性,但生理代谢活动受到抑制,从而达到保鲜的作用。近冰温贮藏技术是继机械冷藏和气调贮藏之后的一种新型物理保鲜方法,由于其具有绿色无污染、保鲜效果好等优点,已经被广泛应用于果蔬贮藏的研究之中。
广州大学生命科学学院的胡凯雪、邱秋萍、胡位荣*等以‘沙巴’嘉宝果作为材料,研究近冰温贮藏对嘉宝果采后品质和抗氧化活性的影响,探究近冰温贮藏嘉宝果的可行性,以期为延长嘉宝果的采后保质期提供理论指导。
1 嘉宝果果实冰点确定
如图1所示,将嘉宝果置于-20 ℃的冰箱,20 min内果实的中心温度迅速下降到-3.7 ℃(生物过冷点);果实组织为适应极低温环境释放出潜热,使温度回升到-1.4 ℃(生物结冰点),而后继续缓慢冰结。为了避免果实发生冻结现象,本实验的近冰温贮藏温度设定为0 ℃。
2 近冰温贮藏对嘉宝果质量损失率和腐烂率的影响
如图2A所示,随着贮藏时间的延长,各处理组的嘉宝果质量损失率呈上升的趋势,整个贮藏期间近冰温组的质量损失率均低于5 ℃组。贮藏9 d时,近冰温组和5 ℃组的质量损失率分别为4.80%、9.80%,存在显著差异;贮藏18 d时,5 ℃组的质量损失率达到16.90%,比近冰温组提高了64.08%,有极显著差异。这可能是因为近冰温贮藏能够抑制嘉宝果的呼吸消耗和水分散失,从而延缓质量损失率的上升。
如图2B所示,整个贮藏期间,嘉宝果的腐烂率呈现不断上升的趋势,贮藏前期各处理组的腐烂率上升幅度接近,贮藏后期5 ℃组上升幅度比近冰温组大。贮藏9 d时,5 ℃组的腐烂率为12.30%,比冰温组提高了37.64%,有显著差异;贮藏18 d时,近冰温组较15 d时的腐烂率上升了25.38%,而5 ℃组上升了44.90%,且5 ℃组失去了贮藏价值。说明近冰温贮藏能有效延缓嘉宝果的腐烂。
3 近冰温贮藏对嘉宝果TSS、TA、VC含量的影响
TSS、TA和VC含量能够直接反映果实的成熟程度和品质状况,其含量的高低也会影响果品的风味,是衡量果实成熟性和耐贮藏性的重要指标。由图3A可知,近冰温组果实TSS含量整体先上升后下降,5 ℃组的含量则先下降后上升再下降,但整个贮藏期间近冰温组的TSS含量始终高于5 ℃组。贮藏3~9 d,各处理组TSS含量都有所上升,可能是贮藏过程中部分淀粉进行了转化。贮藏15 d时,近冰温组的TSS质量分数为14.03%,而5 ℃组则为12.30%,两组差异极显著。
如图3B所示,各处理贮藏组的TA含量随贮藏时间延长呈波动式下降;贮藏3 d时,近冰温组的TA含量与5 ℃组比下降较缓慢;5 ℃组在6 d时达到峰值,近冰温组在12 d时才达到峰值;贮藏18 d时,近冰温组的TA质量分数为1.88%,比5 ℃组提高了13.25%,两组差异极显著。
由图3C可知,在整个贮藏期间,各处理组的VC含量呈现下降的趋势。贮藏前期,两个处理组VC含量下降较快,在6 d时近冰温组下降到32.07 mg/100 g,5 ℃组下降到22.20 mg/100 g,两处理组存在显著差异。贮藏12 d时,近冰温组的VC含量为30.34 mg/100 g,比5 ℃组高51.85%,差异极显著。结合上述分析可知,近冰温贮藏可有效延缓嘉宝果TSS和VC含量的降低,减少TA含量的变化幅度,更有利于保持嘉宝果的风味和果实品质。
4 近冰温贮藏对嘉宝果总酚和类黄酮含量的影响
果蔬组织中存在大量的总酚和类黄酮等植物次生代谢物质,其含量能够反映果蔬的色泽品质、成熟衰老程度以及抗逆性,对果蔬的贮藏、营养价值具有重要影响。如图4A所示,整个贮藏期间各处理组嘉宝果果皮总酚含量呈不断下降的趋势,但冰温组的含量始终高于5 ℃组。贮藏前期,总酚含量急速下降,在6 d时5 ℃组下降了45.90%,而近冰温组下降了36.00%,有极显著差异。贮藏9 d时,近冰温组和5 ℃组的总酚含量分别为15.27 mg/g和10.65 mg/g。贮藏结束时,近冰温组的总酚含量为9.07 mg/g,比5 ℃组高13.83%。由图4B可知,各处理组的类黄酮含量呈波动式下降。贮藏3 d时,近冰温组和5 ℃组类黄酮分别骤降至3.07、2.56 mg/g,组间差异显著。贮藏15~18 d时,与5 ℃组相比,近冰温组类黄酮含量均极显著升高。
5 近冰温贮藏对嘉宝果丙酮酸含量、PDC和ADH活性的影响
由图5A可知,整个贮藏期间不同处理组嘉宝果果实的丙酮酸含量呈波动式下降。贮藏前期,近冰温组和5 ℃组的丙酮酸含量大幅度下降,贮藏3 d时,近冰温组的含量为0.82 μg/g,5 ℃组的含量为0.69 μg/g,有极显著差异。近冰温组丙酮酸含量在9、12 d时分别比5 ℃组高17.65%和20.55%(
P<0.01)。
PDC和ADH作为调控乙醇代谢的关键酶,其活性直接影响乙醇和乙醛的生成量,进而影响果实贮藏品。如图5B、C所示,PDC和ADH的活性随贮藏时间延长而增大。贮藏前期,两个处理组嘉宝果果实的PDC、ADH活性增长缓慢,贮藏后期增长的幅度变大。贮藏12 d,近冰温组的PDC和ADH活性分别比5 ℃组低30.62%、44.51%,均存在显著差异。在贮藏结束时,5 ℃组的PDC和ADH活性分别比近冰温组高16.97%和64.36%。综上说明,近冰温贮藏可以抑制PDC和ADH的活性,降低嘉宝果果实中醇类、醛类的转化率,延缓果实酒精异味产生的进程。
6 近冰温贮藏对嘉宝果的MDA含量和细胞膜透性的影响
当植物受到不良环境的胁迫时,细胞质膜活性下降,膜通透性增加,导致细胞内的电解质外渗,从而导致组织浸泡液的电导率发生变化,而MDA是脂膜过氧化的主要产物之一,会影响膜的结构和正常的生理代谢。嘉宝果的MDA含量在贮藏过程中呈逐渐上升趋势(图6A)。贮藏前期,近冰温贮藏的嘉宝果MDA含量在前6 d上升比较缓慢,而5 ℃组在贮藏期间呈不断上升趋势。贮藏6 d时,近冰温组的MDA含量为47.97 mmol/g,5 ℃组的含量为82.71 mmol/g,两组间有极显著差异。近冰温组的MDA含量在9 d和18 d比5 ℃组分别低27.80%和14.46%。如图6B所示,随着贮藏时间的延长,嘉宝果果皮的膜透性也不断增加。贮藏前6 d,近冰温组和5 ℃组的相对电导率缓慢增加,说明在这一时期低温可以减缓细胞膜的损伤。5 ℃组在贮藏6 d后嘉宝果细胞膜透过性增加明显,而近冰温组在15 d后才呈明显增高趋势。贮藏15 d时,近冰温组和5 ℃组的相对电导率分别为52.59%和67.69%,两者有极显著差异。综上说明近冰温贮藏能有效抑制嘉宝果MDA等代谢产物的积累,降低脂质过氧化对细胞膜的损伤,有利于延缓相对电导率的上升,保持细胞膜的完整性。
7 近冰温贮藏对嘉宝果O2-·产生速率和H2O2含量的影响
O2-·和H2O2是植物体内主要的活性氧,其在低温胁迫的环境下累积会使膜脂过氧化进程加快,破坏细胞膜的结构及功能。由图7A可知,果实的O2-·产生速率在贮藏0~6 d期间快速上升达到峰值后下降。贮藏3 d时,近冰温组O2-·产生速率为1.38 nmol/(min·kg),比5 ℃组低59.65%。近冰温组的O2-·产生速率在贮藏9~12 d极显著低于5 ℃组。如图7B所示,近冰温组和5 ℃组的H2O2含量在整个贮藏期间呈先上升后缓慢下降的趋势。贮藏0~9 d,H2O2含量上升并达到峰值。贮藏6 d时,近冰温组的含量为0.80 mmol/kg,比5 ℃组低8.05%。9~12 d时,近冰温组的变化趋势相比5 ℃组较平缓,且H2O2含量极显著低于5 ℃组。说明近冰温贮藏可以抑制O2-•和H2O2的产生,减轻对嘉宝果细胞组织的损伤。
8 近冰温贮藏对嘉宝果SOD、POD、CAT活性的影响
SOD是植物体内重要的抗氧化酶,可以清除植物体内的超氧阴离子自由基,减少羟自由基的生成,抑制组织细胞的氧化作用。整个贮藏期间,嘉宝果果皮的SOD活性呈波动式上升后下降的趋势(图8A)。贮藏3 d时,各处理组上升,近冰温组的SOD活性为340.32 U/g,而5 ℃组为309.01 U/g,存在显著差异(P<0.05)。整个贮藏期近冰温组的SOD活性均高于5 ℃组,表明近冰温贮藏可提高SOD活性,有利于清除超氧阴离子自由基,延缓果实衰老,保持品质。
POD是植物体内存在的主要氧化还原酶类,它可以有效清除自由基,从而降低自由基对膜的损伤,维持细胞膜结构的稳定。由图8B可知,各组嘉宝果POD活性先上升后下降。5 ℃组的POD活性在贮藏6 d时先达到峰值,但仍比近冰温组低8.99%。近冰温组的POD活性在贮藏9 d时达到峰值,为4.22 U/(min·g),比5 ℃组高46.37%。贮藏12~18 d时,近冰温组POD活性均显著高于5 ℃组,说明近冰温贮藏能延缓POD活性的降低,使嘉宝果在贮藏结束时仍保持较高的活性。
CAT是重要的抗氧化酶,广泛存在于植物组织中,能将过氧化氢分解,以减轻生物机体的氧化损伤。嘉宝果CAT活性在贮藏期间呈不断下降的趋势,近冰温组的活性显著高于5 ℃组(图8C)。贮藏前期,5℃组的CAT活性下降幅度较大,到9 d时,活性只有136.00 U/g,比近冰温组低35.00%。贮藏6 d和12 d,近冰温组的CAT活性均极显著高于5 ℃组,此后,5 ℃组的CAT活性仍不断下降,可能是由于随着贮藏时间的延长,5 ℃组的果实积累大量的H2O2。贮藏18 d时,近冰温组的活性比5 ℃组高46.27%。表明近冰温贮藏可以维持较高的CAT活性,降低组织损伤程度。
9 讨论与结论
在常温条件下,嘉宝果果实极不耐贮,贮藏2~3 d就会出现果实软化、果皮皱缩,甚至散发出“酒精异味”,失去商品价值。因此,必须采用适当方法延缓果实的衰老进程,保持果品的新鲜度与风味。本实验中,VC、总酚和类黄酮三者含量随着贮藏时间延长呈不断下降趋势,与5 ℃组相比,近冰温组可保持较高的VC含量,显著减缓总酚和类黄酮含量的下降,研究结果与舒畅等的结果相似。
贮藏过程中,果实组织进行糖酵解产生丙酮酸,丙酮酸在有氧的条件下通过三羧酸循环进行脱羧和脱氢反应,并释放出能量。在缺氧或低氧的状态下,果实组织内部则以丙酮酸为底物进行无氧呼吸,在PDC和ADH作用下导致大量的乙醇积累,引起异味,加速腐烂。本实验结果显示,贮藏6~12 d,近冰温组的PDC和ADH活性低于5 ℃组,丙酮酸的含量开始积累并达到峰值,可能在低氧胁迫环境下5 ℃组的丙酮酸在高PDC和ADH活性催化下转化成乙醇。因此近冰温贮藏可以延缓丙酮酸含量的降低,抑制PDC和ADH活性,降低果实产生“酒精异味”的风险,延缓果实的衰老。
O 2- •和H 2 O 2 在植物受逆境胁迫时大量生成,极易破坏活性氧产生和清除的动态平衡,对细胞和生物大分子造成氧化损伤。MDA是活性氧攻击细胞膜脂的产物,MDA的积累和细胞膜透性的增加呈正相关,MDA的积累是果实衰老的标志。本研究中MDA含量和相对电导率随着时间的延长而不断升高,O 2- •产生速率和H 2 O 2 含量先上升后下降,活性氧和膜脂过氧化之间具有一定的相关性。SOD、POD、CAT是活性氧清除系统中主要的活性代谢酶,SOD能将O 2- •歧化为H 2 O 2 和O 2 ;CAT能有效清除体内多余的H 2 O 2 ;POD清除H 2 O 2 和脂过氧化物,这3 种酶共同作用保持低水平活性氧状态,减少对细胞膜的损伤。本实验中,贮藏前期O 2- •产生速率和H 2 O 2 不断上升,近冰温组均能提高嘉宝果果实的SOD活性,延缓POD、CAT活性的下降,使MDA含量和相对电导率处于较低的水平,有可能是3 种酶协同作用分解H 2 O 2 ,减轻细胞膜的损伤,维持细胞的完整性;随着贮藏时间的延长,MDA不断积累,果实相对电导率不断增加,表明果实电解质严重外渗,细胞膜透性增加。贮藏后期,与5 ℃组相比,近冰温贮藏能延缓O 2- •产生速率和H 2 O 2 含量上升,减少MDA含量的积累,O 2- •和H 2 O 2 作为SOD、CAT的反应底物,始终低于5 ℃组,因为较高的SOD活性可以清除超氧阴离子自由基,并且延缓POD活性下降,降低相对电导率,提高抗氧化活性。
综合上述分析可知,与5 ℃相比,近冰温贮藏能够延缓嘉宝果果实总酚和类黄酮的下降,减少丙酮酸含量下降,抑制PDC和ADH活性,并显著减缓细胞膜透性和MDA含量的增加,抑制O2-•和H2O2的产生,保持较高的抗氧化酶活性,维持嘉宝果良好的贮藏品质。
本文《近冰温贮藏对嘉宝果采后品质和抗氧化活性的影响》来源于《食品科学》2024年45卷11期258-266页。作者:胡凯雪,邱秋萍,刘顺枝,江学斌,管泽泓,胡位荣。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20231011-083。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑:李雄;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战,促进产学研用各界的交流合作,由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心(动物替代蛋白)及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办,西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。
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