二氧化氯緩釋劑對低溫貯藏荔枝品質(zhì)及關(guān)鍵花青素的影響

郭 莉，吳 廣，尹青春1,，羅 林，鄧 浩1,,

（1.國家市場監(jiān)管重點實驗室（熱帶果蔬質(zhì)量與安全），海南省食品檢驗檢測中心，海南?？?570311；2.海南省熱帶果蔬冷鏈研究重點實驗室，海南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計所，海南?？?571100；3.廣東省食品質(zhì)量安全重點實驗室，華南農(nóng)業(yè)大學食品學院，廣東廣州 510640）

荔枝（Litchi chinensisSonn.）屬于無患子科，是原產(chǎn)于我國的熱帶、亞熱帶水果，其富含花青素，以營養(yǎng)豐富而聞名[1]。荔枝采收于氣溫高濕度大的夏季，采后呼吸強度大，貯藏期易發(fā)生果實破損、褐變以及腐爛等問題[2-3]。海南是我國荔枝最早上市的區(qū)域[4]，常年氣候濕熱，荔枝采后品質(zhì)劣變問題最為突出[5]。

ClO2能有效抑制果蔬褐變和微生物生長，目前已在荔枝、提子等水果的保鮮上應(yīng)用。郭芹等[6]使用不同濃度ClO2處理荔枝，發(fā)現(xiàn)80、120 mg/L 的ClO2可明顯抑制荔枝采后病害的發(fā)生，減緩褐變程度。李奕星等[7]用ClO2、1-MCP 以及兩者聯(lián)合處理無核荔枝，發(fā)現(xiàn)皆能提高好果率、抑制褐變。但高濃度的氣體ClO2不易保存，還有一定的爆炸風險[8]。因此，不需要現(xiàn)配現(xiàn)用、安全性高的ClO2緩釋劑成為果蔬保鮮研究熱點[9]。此外，花青素是荔枝[10]、藍莓[11]、蘋果[12]等水果的主要呈色物質(zhì)，也是判斷果實品質(zhì)的重要指標，但花青素在果實貯藏過程中易分解，大大降低水果商業(yè)價值。目前，ClO2對熱帶水果貯藏期間花青素的影響還未有系統(tǒng)報道。

綜上，本研究選用3 組不同濃度的ClO2緩釋劑應(yīng)用于荔枝采后保鮮中。通過評價荔枝關(guān)鍵品質(zhì)、色澤指標和花青素的影響，通過相關(guān)性分析得到荔枝保鮮效果最佳的ClO2緩釋劑用量，并對其護色機理進行了初步闡述，本研究結(jié)果可為荔枝貯運流通提供應(yīng)用參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

糯米糍荔枝 ?？谑心媳彼l(fā)市場；ClO2緩釋劑 海南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工設(shè)計研究所研制；乙腈、甲醇 色譜級，德國Merck 公司；亞氯酸鈉 天津市大茂化學廠；酒石酸 天津市北辰方正試劑廠；碘化鉀 天津市科密歐化學試劑有限公司；硫代硫酸鈉 天津市登科化學試劑有限公司；常規(guī)試劑 均為國產(chǎn)分析純；20 種花青素混標（純度≥95%）上海甄準生物科技有限公司；原花青素A1、A2、B1、B2、B3、B4、C1（純度≥95%）上海源葉生物科技有限公司。

MettlerXS204 分析天平 美國Mettler Toledo公司；UNIVERSAL320R 高速冷凍離心機 德國Hettich 公司；NS800 分光測色儀 深圳三恩施科技有限公司；SK-GH10 果蔬呼吸測定儀 三克重慶儀器有限公司；FNV-55 數(shù)顯糖度計 河南綏凈環(huán)保科技有限公司；AR8211+電導率儀 東莞萬創(chuàng)電子制品有限公司；Ultimate 3000 超高效液相色譜儀 美國Thermo 公司；三重四極桿質(zhì)譜儀 配有電噴霧離子源（ESI）美國AB 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 ClO2緩釋劑的制備 參考鄧浩等[9]將m（亞氯酸鈉）:m（酒石酸）:m（硅膠）:m（硅藻土）=3:1:0.5:0.5:0.5，漩渦混合后加入無紡布袋中封口。

1.2.2 ClO2緩釋劑處理荔枝 挑選無損傷、大小相近的2.5 kg 荔枝置于5 L 泡沫箱中，每組分別放置0、0.1、0.4、1.2 g ClO2緩釋劑，命名為CK、T1、T2、T3 組，每組共3 個平行，密封后在8 ℃、相對濕度85%條件下貯藏。

1.2.3 品質(zhì)指標的測定

1.2.3.1 可溶性固形物 按NY/T 2637-2014《水果和蔬菜可溶性固形物含量的測定 折射儀法》進行測定，貯藏第1、3、5、7 d 各測一次，單位為%。

1.2.3.2 可滴定酸 可滴定酸（TA）含量，采用酸堿滴定法，參照曹建康等[13]的方法測定，單位為%。

1.2.3.3 呼吸強度 每組取250 g 果實，采用SKGH10 果蔬呼吸測定儀測定，每組測3 次，單位為mg/（kg·h）。

1.2.3.4 相對電導率 每組取5 個果，用打孔器將果赤道面對稱的部位，打成直徑約10 mm 的果皮圓片，每個果2 個孔，共10 個孔果皮置于50 mL 離心管內(nèi)，同時加入30 mL 蒸餾水靜置20 min 后，測定電導率P1；之后將離心管沸水浴加熱10 min，冷卻至25℃后測定電導率P2。相對電導率為P1/P2，每組測3 次，單位為%。

1.2.4 色澤指標的測定 對10 個果實表面赤道部位對角4 個方向果皮的L*、a*。其中，L*表示亮度，正值越大則樣品表面越光亮；a*表示紅綠色差，正值越大則越紅。

1.2.5 花青素含量的測定 樣品前處理：稱取磨碎的果皮1 g，加10 mL 乙腈，加2 粒陶瓷均質(zhì)子，混勻10 min，超聲10 min，10000 r/min 離心5 min，取上清液1 mL，稀釋5 倍，過0.22 μm 有機濾膜，上機檢測。色譜柱：Phenomenex Luna Omega Polar C18（1.6 μm，2.1 mm×100 mm）；柱溫30 ℃；進樣量5.0 μL；流速0.3 mL/min；流動相A：甲醇；流動相B：水；梯度洗脫程序0～2 min，0～20% B；2～3 min，80%B；3～3.5 min，80% B～20% B；3.5～5 min，20% B。質(zhì)譜：離子源：ESI 源，正離子和負離子模式；掃描模式：選擇反應(yīng)監(jiān)測（SRM）模式；電噴霧電壓：4500 和-4500 V；離子源溫度：550 ℃；霧化氣：50 psi；加熱氣：50 psi；氣簾氣：25 psi；碰撞室入口電壓：10 V?；ㄇ嗨刭|(zhì)量分數(shù)計算公式如下：

式中，X 為樣品花青素質(zhì)量分數(shù)，mg/kg；C 為樣品濃度，ng/mL；V 為樣品體積，mL；m 為樣品稱樣量，g；D 為稀釋倍數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個樣品重復(fù)3 次測定，實驗數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計分析，按照鄧肯氏新復(fù)極差法進行組間比較，P＜0.05 表示差異顯著；使用OriginPro 2021 軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 ClO2 緩釋劑對荔枝貯藏期品質(zhì)指標的影響

可溶性固形物（total soluble solids，TSS）主要是指可溶性糖類，即單糖、雙糖、多糖等，是參與采后代謝活動的底物[14]。如圖1 所示，各組的荔枝在貯藏過程中的TSS 含量均有不同程度的下降，說明TSS參與果實采后代謝活動并被不斷消耗。在整個貯藏期間，T1 組的TSS 含量都顯著（P＜0.05）高于CK組，貯藏7 d 時為18.43%，僅比第1 d 下降4.6%。說明低濃度的ClO2處理能延緩荔枝TSS 含量的下降，維持荔枝的良好品質(zhì)。研究表明較低濃度的ClO2處理能延緩木奶果[15]、葡萄[16]等果實TSS 含量的下降，這與本研究的結(jié)果相一致。

圖1 ClO2 緩釋劑對荔枝可溶性固形物的影響Fig.1 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on the total soluble solids of litchi

可滴定酸（titratable acid，TA）是荔枝口感及風味變化的重要因素[17-18]。如圖2 所示，TA 含量在整個貯藏期間呈先上升后下降的趨勢。貯藏5 d 時，CK 組的TA 含量上升至0.177%，而T1 組的TA 含量顯著（P＜0.05）低于CK 組。TA 含量的上升是因為荔枝中酸性轉(zhuǎn)化酶活性增加，促進糖轉(zhuǎn)化成酸，造成TSS 含量的降低[19]。與CK 組相比，T1 組可能通過抑制酸性轉(zhuǎn)化酶活性，減緩荔枝中糖轉(zhuǎn)化成酸的生物過程。貯藏7 d 時，各組的TA 含量均有下降，可能是荔枝中有機酸作為基質(zhì)被呼吸代謝所消耗[20]。

圖2 ClO2 緩釋劑對荔枝可滴定酸的影響Fig.2 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on the titratable acid of litchi

果蔬采后會自主呼吸，呼吸速率越高，受損害程度越大[21-23]。如圖3 所示，荔枝的呼吸速率在貯藏后迅速下降。3 個ClO2緩釋劑組荔枝的呼吸速率在整個貯藏期間均顯著（P＜0.05）低于CK 組，說明ClO2處理可有效抑制荔枝呼吸作用。有研究表明，ClO2能通過抑制在有氧呼吸中發(fā)揮重要作用的環(huán)氧合酶（COX）基因來阻斷線粒體電子傳輸鏈[24]。貯藏7 d 時，T1 組荔枝的呼吸速率為38.40 mg/（kg·h），保持了最低的呼吸速率，說明T1 處理組可以通過減少呼吸過程中有機物質(zhì)的消耗來減緩荔枝的品質(zhì)劣變。相對電導率可評價果蔬的受損傷程度，果蔬組織破損導致細胞液外滲，相對電導率就會增大[25]。如圖4 所示，T2、T3 組荔枝在貯藏期間保持了較高的相對電導率，并顯著（P＜0.05）高于CK 和T1 組。貯藏7 d 時，T3 組荔枝的相對電導率達到峰值35.84%，較同期CK 組增加了200.31%，說明高濃度的ClO2嚴重破壞了荔枝細胞膜的完整性。但T1 組的相對電導率與CK 組在貯藏中后期沒有顯著（P＜0.05）差異，說明低濃度的ClO2緩釋劑對荔枝細胞無明顯不利影響。

圖3 ClO2 緩釋劑對荔枝呼吸速率的影響Fig.3 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on the respiration rate of litchi

圖4 ClO2 緩釋劑對荔枝相對電導率的影響Fig.4 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on the relative conductivity of litchi

2.2 ClO2 緩釋劑對荔枝色澤指標影響

果蔬采后的色澤指標變化可反映果蔬的褐變程度[7]。如圖5～圖6 所示，色澤指標L*、a*值在貯藏期間均有不同程度的下降，說明果實隨著貯藏時間的延長而變暗，果皮的紅色也逐漸褪去，品相變差。T1 組荔枝保持了較高的L*值，并且a*值始終顯著（P＜0.05）高于同期其它組。貯藏7 d 時，T1 組荔枝L*值與a*值為33.67 和20.89，比同期CK 組分別高2.88%和10.13%。有研究表明，適當濃度ClO2可以有效減緩荔枝褪色[6]，維持荔枝色澤，這與本研究的結(jié)果一致。

圖5 ClO2 緩釋劑對荔枝L*值的影響Fig.5 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on lightness value of litchi

圖6 ClO2 緩釋劑對荔枝a*值的影響Fig.6 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on a*value of litchi

綜上，T1 組荔枝貯藏期間綜合品質(zhì)最佳。貯藏7 d 時，T1 組荔枝可溶性固形物、a*分別比同期CK 組顯著提高2.93%，10.13%（P＜0.05），而呼吸速率顯著降低34.54%（P＜0.05）。與此相反，T3 組荔枝第7 d 時相對電導率達最高值36%，a*達降到最低值18.38，說明細胞結(jié)構(gòu)破壞、漂白明顯，貯藏品質(zhì)最差。由于低濃度ClO2有護色保鮮的效果，而高濃度ClO2有強氧化性，且有漂白作用，不利于保鮮。不同濃度ClO2對荔枝色澤、花青素降解規(guī)律尚不清楚，因此需要開展進一步探討。

2.3 ClO2 緩釋劑對荔枝花青素的影響

花青素是一種廣泛存在于植物中的類黃酮色素，使荔枝呈現(xiàn)紅色[26]，其含有大量羥基并且會隨采后貯藏時間的延長或褐變而下降[27-29]。如圖7 所示，與第1 d 相比，荔枝經(jīng)7 d 貯藏大多數(shù)花青素都發(fā)生了明顯降解，其中原花青素A1、原花青素C1、矢車菊氯化物、原花青素A2、飛燕草-3-半乳糖苷氯化物、飛燕草素葡萄糖苷降解最多。在1 d，原花青素A1、A2、B1、B2、B3、B4、C1、矢車菊氯化物、矢車菊素半乳糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷占全部24 種花青素達66.96%，其中7 種原花青素占比49.68%，它們對荔枝貯藏期間顏色變化起關(guān)鍵性作用。Sui 等[30]對荔枝果皮中的原花青素進行了分離鑒定，發(fā)現(xiàn)原花青素A1、A2 是主要花青素，這與本文結(jié)果一致。原花青素富羥基，有較強的抗氧化能力，用以保護細胞膜免受損傷[31]。ClO2作為一種強氧化劑，在荔枝貯藏期間能氧化原花青素中的羥基，造成花青素的分解。

圖7 ClO2 緩釋劑對荔枝花青素含量的影響Fig.7 Effect of slow-releasing ClO2 preservative on the anthocyanin content of litchi

2.4 荔枝色澤指標與關(guān)鍵花青素相關(guān)性分析

為進一步探明ClO2對荔枝中花青素與色澤指標的影響，定義占比超60%的10 種花青素為關(guān)鍵花青素。10 種關(guān)鍵花青素和色澤指標L*、a*值相關(guān)性結(jié)果如表1 所示：CK 組荔枝在貯藏過程中，色澤L*、a*值逐漸降低，顏色加深，紅色逐漸丟失。推測10 種關(guān)鍵的花青素處于活躍的合成分解平衡，因此無一花青素與色澤指標有顯著相關(guān)。T1 組荔枝在貯藏期間，矢車菊素半乳糖苷與色澤L*值有極顯著（P＜0.01）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.999，與色澤a*值也顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.980。矢車菊素-3-O-葡萄糖苷與色澤L*值有顯著（P＜0.05）正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.985。說明最佳濃度的ClO2處理能減少荔枝的褐變，維持紅色色澤，可能與其維持矢車菊素半乳糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷較慢分解有關(guān)。有研究表明，7 種原花青素為無色，而矢車菊素半乳糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷為山楂[32]、蘋果[33]中呈現(xiàn)紅色的主要花青素。隨著ClO2濃度增大，這兩種紅色花青素的合成分解平衡被打破，T1、T2、T3 組矢車菊素半乳糖苷與色澤a*值相關(guān)系數(shù)分別為0.980、0.548、0.360。與此相似的是，3 個處理組的矢車菊素-3-O-葡萄糖苷與色澤a*值相關(guān)系數(shù)也從0.985 降至0.402。其中，最高ClO2濃度T3 組中2 種紅色花青素與色澤指標相關(guān)性最差，說明高濃度ClO2打破了花青素合成分解平衡，對荔枝色澤產(chǎn)生了不利影響。有研究表明氧化劑過氧化氫對黑米花青素[34]、木棗果皮花青素[35]有明顯的破壞作用，且與氧化劑濃度顯著相關(guān)。此外，Qu 等[36]通過轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學聯(lián)合分析認為參與荔枝花色素苷生物合成的查爾酮酶和降解的過氧化物酶同時上調(diào)，荔枝花青素降解多于生物合成，降解與合成不平衡，造成荔枝果皮褐變。Khushboo 等[37]同樣發(fā)現(xiàn)查爾酮酶和過氧化物酶參與荔枝花青素合成與降解，任何一個酶的變化都可引起降解與合成不平衡。推測3 種不同濃度的氧化劑ClO2處理對參與荔枝花色素苷生物合成的查爾酮酶和降解的過氧化物酶產(chǎn)生了破壞作用，打破且加速了荔枝花青素的合成分解平衡。值得注意的是，原花青素A2 與T2 組的a*值和L*值呈顯著（P＜0.05）正相關(guān)，可能是由于原花青素A2 分子結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)和偏二苯甲烷基，能夠吸收紅光的波長，反射出紅色。當荔枝果實中原花青素A2 的含量降低時，由于分子結(jié)構(gòu)的特異性，荔枝果實的紅色程度也會隨之降低，從而導致荔枝色澤a*值的下降。整個調(diào)控網(wǎng)絡(luò)需進一步研究。

表1 荔枝色澤指標與關(guān)鍵花青素含量變化相關(guān)性Table 1 Correlation between color indicators and key anthocyanin contents of litchi

3 結(jié)論

本研究使用不同濃度ClO2緩釋劑進行荔枝保鮮實驗，并分析了ClO2緩釋劑處理的荔枝中關(guān)鍵花青素與荔枝色澤變化的關(guān)系。結(jié)果表明：T1 組（0.1 g ClO2緩釋劑）處理可提高荔枝采后品質(zhì)、防止褐變。貯藏7 d 時，T1 組荔枝可溶性固形物、a*值分別比同期CK 組顯著提高了2.93%和10.13%（P＜0.05），而呼吸速率顯著降低了34.54%（P＜0.05）。與此相反，T3 組（1.2 g ClO2緩釋劑）處理荔枝在第7 d 相對電導率達最高值35.84%，a*達降到最低值18.38，細胞結(jié)構(gòu)破壞、漂白明顯，貯藏品質(zhì)最差。荔枝中原花青素A1、A2、B1、B2、B3、B4、C1、矢車菊氯化物、矢車菊素半乳糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷等10 種關(guān)鍵花青素與色澤指標的相關(guān)性分析表明：在貯藏期內(nèi)，T1、T2、T3 組中色澤a*值與矢車菊素半乳糖苷的相關(guān)系數(shù)分別為0.980、0.548、0.360，與矢車菊素-3-O-葡萄糖苷的相關(guān)系數(shù)為0.985、0.488、0.402。T1 組維持了最好的色澤，而T3 組打破且加速了花青素的分解與平衡，加速了褐變。該研究對ClO2緩釋劑在荔枝保鮮中的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，荔枝花青素的合成與分解調(diào)控機理仍需更深入的研究。