荔枝（桂味、玉荷包）果皮褐變相關(guān)因素的評價

關(guān)鍵詞：荔枝；褐變；酚類物質(zhì)；酶活力

中圖分類號：S667.1 文獻標(biāo)志碼：A

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是無患子科（Sapindaceae Juss.）荔枝屬（Litchi Sonn.）果樹，主要分布在我國的南部、東南部和西南部，其中以廣東、廣西、福建為主要種植區(qū)。荔枝是我國主要的熱帶及亞熱帶水果之一，品種豐富，果實晶瑩剔透，營養(yǎng)價值極高，素有“果中珍品”的美稱，深受國內(nèi)外消費者的喜愛[1]。荔枝果可鮮食、曬干、榨汁、釀酒及制成罐頭等，荔枝果肉中富含礦物質(zhì)、膳食纖維，其加工副產(chǎn)物荔枝果皮、果核則含有豐富的多酚、黃酮類物質(zhì)，具有理氣、養(yǎng)心安神、抗氧化、抗癌等功效，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、營養(yǎng)保健等眾多領(lǐng)域[2-3]。

我國是荔枝種植大國，其產(chǎn)量逐步增長，而對于荔枝的銷售及出口創(chuàng)匯，則需要阻止其變質(zhì)以延長保質(zhì)期。白居易在《荔枝圖序》中指出，荔枝摘下后“一日而色變，二日而香變，三日而味變，四五日外，色香味盡去矣”。果皮顏色是判斷荔枝成熟度的一個重要指標(biāo)，同時也是激起消費者購買欲的關(guān)鍵因素。荔枝果皮鮮艷的紅色是由于成熟過程中果皮花青素積累及葉綠素降解所致[4]。但荔枝成熟時期集中于盛夏季節(jié)，高溫高濕的氣候極易導(dǎo)致褐變和微生物侵染，極大影響荔枝銷售，從而降低荔枝的商品價值[5-6]。荔枝除采收后鮮食外還可以加工成荔枝罐頭、果汁、凍干果塊等產(chǎn)品[7]。荔枝果皮作為荔枝加工副產(chǎn)物之一，其褐變與荔枝果皮中多酚氧化酶和過氧化物酶等酶類氧化降解酚類物質(zhì)密切相關(guān)[8-9]，褐變速度快則將導(dǎo)致荔枝果皮中的酚類活性物質(zhì)被快速氧化降解，不利于荔枝果皮酚類活性物質(zhì)的提取及加工[10]。盡管國內(nèi)外已有很多關(guān)于抑制荔枝果皮褐變方法和果皮多酚分離純化的研究[2， 11-12]，但鮮有關(guān)注不同品種荔枝褐變差異及成分變化。

因此，本研究選擇相同上市時間的2 個荔枝品種桂味和玉荷包為研究對象，對桂味和玉荷包采后低溫儲存過程中果皮顏色、多酚、黃酮、原花青素及褐變相關(guān)酶等指標(biāo)變化進行系統(tǒng)研究，并對采后儲存過程中果皮顏色及測定指標(biāo)進行相關(guān)性分析，以明確桂味和玉荷包荔枝果皮的褐變速度及各成分變化的相關(guān)性，為后續(xù)抑制荔枝果皮褐變現(xiàn)象的研究及荔枝果皮酚類活性物質(zhì)的提取加工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料 桂味、玉荷包2 個品種荔枝果實（大小均一，果實新鮮且無機械損傷），于2023年7 月購自湛江市江南水果批發(fā)市場，重量各為25 kg，1 h 內(nèi)運送至實驗室進行處理。

1.1.2 試劑 福林酚試劑購自北京索萊寶科技有限公司；多酚氧化酶酶活力測定試劑盒、過氧化物酶酶活力測定試劑盒購自北京盒子生工科技有限公司；碳酸鈉、氫氧化鈉、無水乙醇等試劑購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備 M8型雙束光紫外可見分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；JXFSTPRP-Ⅱ-01 液氮碾磨儀，上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司；ELX800 全自動酶標(biāo)儀，美國BIO-TEX 公司；3-30K 低溫高速離心機， 德國Sigma 公司；CPA225D 精密分析電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；手持色差儀，廣州三恩時（3nh）集團。

1.2 方法

1.2.1 果實預(yù)處理 挑出品質(zhì)優(yōu)良的荔枝果實20 kg，去除枝葉，用2.5%雙氧水浸泡5 min，自然風(fēng)干后裝于塑料泡沫箱中密封，然后置于（4±1）℃條件下儲存14 d。分別在0、1、3、7、10、14 d 取樣2 kg 檢測相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2 果皮色差值的測定 參照陳晨等[13]的方法測定果皮色差值。采用手持色差儀測定果皮顏色，每個品種選取9 顆荔枝，測定其頭部、中部（赤道部）、尾部顏色，不同部位測量5 次，輸出L^*、a^*、b^*值3 組數(shù)據(jù)表示果實顏色，ΔE 為總色差。

1.2.3 總酚含量的測定 采用Folin-Ciocalteu 法[14]測定多酚含量。沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.002x+0.1175（R2=0.998），以沒食子酸當(dāng)量（GAE）表示多酚含量（mg/g），并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出樣品中的總酚含量。

1.2.4 總黃酮含量的測定 采用AlCl3-NaOHNaNO₃法[14]測定總黃酮含量。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0007x+0.046（R2=0.999），以蘆丁當(dāng)量（RTE）表示黃酮含量（mg/g），并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出樣品中的總黃酮含量。

1.2.5 原花青素含量測定 參照DB12/T 885—2019 測定荔枝果皮中的原花青素含量。原花青素標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.0012x+0.0087（R²=0.998），并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出樣品中的原花青素含量。

1.2.6 儲存過程中pH 測定 參考王家保[15]的方法并加以修改。采用液氮研磨儀研磨荔枝皮粉，加入10 mL 蒸餾水轉(zhuǎn)入15 mL 離心管中，渦旋振蕩15 min，靜置30 min 后在5000 r/min 條件下離心10 min，利用pH 計測定上清液。

1.2.7 酶活力測定 采用多酚氧化酶（polyphenoloxidase， PPO）檢測試劑盒測定PPO 活力；采用過氧化物酶（peroxidase， POD）檢測試劑盒測定POD 活力。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每組數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與繪圖，利用SPSS 17.0軟件進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝果皮色澤的變化

荔枝果皮的色澤可以直觀反映荔枝的品質(zhì)及商品價值。如圖1 所示，桂味和玉荷包在低溫（4 ℃）下儲存14 d 時果皮顏色明顯褐變。0 d時荔枝顏色鮮艷飽滿，無褐變現(xiàn)象。在儲存至第3 天時，少量玉荷包果皮出現(xiàn)明顯褐變現(xiàn)象，果皮局部顏色明顯加深或變黑，而桂味果皮顏色無明顯變化；在儲存7 d 時，桂味和玉荷包2 種荔枝果皮均出現(xiàn)明顯的顏色加深，其中玉荷包已出現(xiàn)整粒果皮大面積褐變現(xiàn)象，而桂味果皮仍保持紅潤色澤僅局部少量位置呈現(xiàn)顏色加深；儲存14 d時，桂味與玉荷包果皮均出現(xiàn)嚴重褐變。

不同儲存時間下荔枝果皮色差值如表1 所示，L^*、a^* 、b^*和ΔE 分別代表果皮的明亮度、紅綠度、黃藍度和總色差值[16]。結(jié)果表明，隨著儲存時間的延長，桂味和玉荷包果皮的L^*均呈逐漸降低的趨勢，在儲存3d 后，桂味果皮明亮度下降12.13%，玉荷包下降18.47%，這與圖1 中2個品種第3天的顏色變化相符；特別是在儲存14 d 后，桂味果皮整體明亮度下降27.79%，玉荷包整體下降30.40%，表明玉荷包的果皮色澤較快變暗淡，更易褐變。儲存時間從0 d 增加到1d時，桂味與玉荷包的a^*值分別從26.51±1.93 和21.94±2.76 升至29.17±1.94 和23.34±2.58，2個品種均有輕微的轉(zhuǎn)紅現(xiàn)象；隨后隨著儲存時間的延長，2 個荔枝品種果皮的a^*值均逐漸下降，儲存14d 時桂味和玉荷包的果皮a^*值比儲存1d 時分別降低32.84%和28.75%，果皮鮮艷的紅色逐漸失去。在b*值方面，在儲存0～1d 期間，桂味與玉荷包果皮的b^*值均略有上升，表明荔枝果皮有輕微轉(zhuǎn)黃的現(xiàn)象；在儲存1～14 d 期間，桂味和玉荷包果皮b^*值均呈下降趨勢，與儲存1 d 時相比，儲存14 d 時分別下降36.66%和41.42%。就總色差值（ΔE）而言，在儲存0～14 d 期間，桂味與玉荷包果皮的ΔE 均明顯降低，與儲存0 d 時相比，儲存14 d 時下降幅度分別為28.19%和30.69%。由此可以看出，桂味與玉荷包在14 d 的儲存期內(nèi)均發(fā)生了不同程度的褐變，且玉荷包的果皮褐變程度大于桂味。因此，以新鮮荔枝（0 d）為參照的情況下，2 個荔枝品種在儲存相同時間內(nèi)，桂味果皮的顏色變化較小，初步說明桂味果皮儲存品相優(yōu)于玉荷包。

2.2 酚類物質(zhì)含量的變化

荔枝果皮中的酚類物質(zhì)是果皮中重要的生物活性物質(zhì)，同時也是果皮發(fā)生酶促褐變的關(guān)鍵底物，其含量和組成可直接影響荔枝果皮的褐變進程[17]。在不同儲存時間下，2 個荔枝品種果皮中的總酚、黃酮和原花青素含量表現(xiàn)出明顯的差異性（圖2）。2 個荔枝品種果皮中的總酚含量均隨儲存時間的延長急劇減少，其中桂味果皮中的總酚從0 d 的36.02 mg/g 降至14 d 的12.27 mg/g，流失率為64.46%，而玉荷包果皮中的總酚含量則從初始的25.04 mg/g 降至11.36 mg/g，流失率為54.53%（圖2A）。荔枝果皮中的黃酮類物質(zhì)含量的變化趨勢與總酚含量的變化趨勢相同，也呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢（圖2B），桂味的黃酮含量從70.21 mg/g 降至39.98 mg/g，流失率為43.06%，玉荷包的黃酮含量從75.12 mg/g 降至30.98 mg/g，流失率為58.76%，這一變化趨勢與鄧梅[18]的研究結(jié)果一致。在儲存過程中荔枝果皮細胞膜結(jié)構(gòu)可能遭到破壞，導(dǎo)致其流動性下降，通透性增強，因此果皮中的酚類和黃酮類物質(zhì)能夠從細胞中釋放出來與多酚氧化酶等酶類接觸發(fā)生酶促褐變，最終導(dǎo)致荔枝果皮中酚類物質(zhì)大幅度減少[19]。由圖2C 可知，在儲存0～3 d 期間，桂味和玉荷包果皮中的原花青素含量分別從75.12 g/100 g 和69.11 g/100 g 增加到112.15 g/100 g 和126.23 g/100 g，但在第3 天之后2 個荔枝品種果皮中的原花青素含量逐漸下降，儲存14 d 時桂味和玉荷包果皮中的原花青素含量分別下降到40.31 g/100 g 和74.47 g/100 g，原花青素流失率分別為64.06%和41.00%。張印[20]研究認為柑橘果實剛置于低溫環(huán)境時，果實中的酶能正常將苯丙氨酸合成原花青素，此時原花青素合成速率大于降解速率并促進原花青素的積累，但隨著儲存時間的延長，酶活性逐漸受到抑制導(dǎo)致苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為原花青素的速率減緩，原花青素合成速率小于降解速率使原花青素含量逐漸減少。結(jié)果表明，桂味和玉荷包在儲存過程中果皮褐變均會導(dǎo)致其總酚、黃酮和原花青素含量的減少，其中桂味的總酚和原花青素流失速率快于玉荷包，而黃酮則相反。

2.3 PPO和POD活力的變化

PPO是導(dǎo)致荔枝果皮褐變的關(guān)鍵因素之一，它以酚類物質(zhì)為底物在有氧條件下將其氧化成醌導(dǎo)致果皮褐變，直接影響荔枝品質(zhì)及酚類物質(zhì)的含量[21]。如圖3A 所示，在儲存過程中桂味與玉荷包的PPO活力均呈下降趨勢，分別從75.80、82.20 U/g 降至18.60、15.00 U/g，其中玉荷包的下降幅度明顯大于桂味。郭靖等[22]的研究表明，PPO能催化酚類化合物形成醌及其相關(guān)聚合物，并進一步生成褐色物質(zhì)，從而導(dǎo)致果實組織發(fā)生褐變。由2.2可知，隨著儲存時間的延長，2個荔枝品種果皮中的多酚含量逐步降低，PPO所需的酚類底物逐漸被氧化而減少，繼而產(chǎn)生的醌類物質(zhì)增多，從而導(dǎo)致酶活性下降[23]。此外，通過測定與植物組織褐變相關(guān)的另一種關(guān)鍵酶POD活力可知，桂味和玉荷包果皮中的POD活力在儲存14d 的過程中略有下降。但值得注意的是，玉荷包果皮中的POD活力明顯高于桂味，約為桂味的1.33倍（圖3B）。表明玉荷包在儲存過程中果皮的POD活力更高，相較于桂味更易褐變。在荔枝果皮中，PPO 能催化多酚類物質(zhì)形成H₂O₂，而POD作為酶促褐變的重要酶之一，能催化H₂O₂還原為H₂O，并以酚類物質(zhì)作為催化反應(yīng)的間接底物，催化其氧化聚合，導(dǎo)致果皮褐變加劇，造成果實衰老[24]。因此，玉荷包相較于桂味更易褐變。

2.4 果皮pH的變化

在荔枝采后儲存過程中，有機酸作為一種生理反應(yīng)的底物被大量消耗，從而導(dǎo)致果皮pH 發(fā)生改變，而pH 的改變則會影響一些酶的活性以及細胞代謝、物質(zhì)運輸和能量轉(zhuǎn)化，從而使果皮顏色發(fā)生改變，褐變加重[25]。如圖4 所示，隨著儲存時間的延長以及果皮褐變程度的加深，桂味和玉荷包果皮的pH 均呈逐漸上升趨勢，果皮pH分別由5.03、4.80 上升至5.15、4.98，且桂味果皮pH 的上升幅度小于玉荷包，這一現(xiàn)象與胡新宇等[26]的研究結(jié)果一致。

2.5 酚類物質(zhì)、酶活力與色澤間的相關(guān)性和主成分分析

果實采后其組織處于逐漸損壞和衰老的過程，細胞中膜系統(tǒng)間隔區(qū)分功能遭到破壞，使果皮中的酚類物質(zhì)可與PPO、POD等酶類直接接觸而引發(fā)酶促褐變[27]，因此荔枝果皮的褐變與酚類物質(zhì)含量及PPO、POD活力存在一定的相關(guān)性。為了分析2個荔枝品種果皮中酚類物質(zhì)與其色澤（褐變）間的關(guān)系，對所測指標(biāo)進行相關(guān)性分析。如圖5A所示，桂味果皮的色度值與總酚、黃酮、原花青素、PPO和POD各指標(biāo)間均呈正相關(guān)，而與pH 呈負相關(guān)，其中，色度值與黃酮、PPO 呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.001），與總酚、原花青素和POD呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）；此外，桂味果皮中的PPO、POD與總酚間無顯著相關(guān)性，但PPO與黃酮呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.001），而PPO 與原花青素以及POD與黃酮、原花青素間均呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）。玉荷包果皮色度值及其他指標(biāo)間的相關(guān)性如圖5B 所示，玉荷包果皮色度值與總酚呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.001），與黃酮和PPO呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），與pH 呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01），與原花青素和POD間無顯著相關(guān)性；玉荷包果皮中PPO 與總酚（ Plt;0.01 ）、黃酮（Plt;0.001）呈極顯著正相關(guān)，而玉荷包果皮中POD 與總酚、黃酮和原花青素均無顯著相關(guān)性。綜上所述，可初步得出總酚、黃酮、PPO和pH 4個指標(biāo)與荔枝褐變的相關(guān)性較大[28]。

荔枝果皮褐變過程中各評價指標(biāo)95%置信區(qū)間如表2 所示，桂味與玉荷包的95%置信區(qū)間存在明顯差異。主成分分析結(jié)果表明，主成分1 和主成分2 的特征值均大于1，其中主成分1 的方差貢獻率為51.795%，且2個主成分的累計貢獻率達84.406%（表3），表明這2 個主成分能較好地解釋和說明所測7個指標(biāo)的大部分信息[29]。此外，圖6中可以更加直觀地觀察到各指標(biāo)的貢獻率，第1 主成分的方差貢獻率為51.8%，所測指標(biāo)除pH 外，其余均呈正相關(guān)，且所測得的色度、總酚、黃酮和PPO呈現(xiàn)較大載荷；第2 主成分的方差貢獻率為32.6%，其中，原花青素、POD和pH 在第2主成分上呈現(xiàn)較大載荷，原花青素與POD呈負相關(guān)，而與pH 呈正相關(guān)。從圖6中還可以看出供試的2個荔枝品種間相差較遠，玉荷包主要分布于象限的下部，而桂味均分布于象限的上部；2個荔枝品種在不同儲存時間上也分布相差較遠，儲存0～3d 的樣品主要分布于象限的右側(cè)，而儲存7～14 d 的樣品均分布于象限的左側(cè)。結(jié)果表明，供試2 個荔枝品種間及其褐變過程均存在較為明顯的差異[14]。

3討論

荔枝果皮褐變是制約荔枝貯藏、運輸、保質(zhì)期和果實品質(zhì)的重要因素[30]。本研究在對桂味、玉荷包2 個荔枝品種采后儲存的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著儲存時間的延長，其果皮的酚類物質(zhì)均呈逐漸下降趨勢，酚類物質(zhì)的含量和組成直接影響荔枝果皮的褐變進程[16]。在荔枝果實中，果皮只是一個保護性結(jié)構(gòu)，缺乏功能性氣孔，一旦荔枝果實與果樹分離后，果皮組織會迅速失水，水分流失會引發(fā)果皮內(nèi)部酚類物質(zhì)的降解[31]。除此之外，儲存以及樣品處理過程中，膜的亞細胞區(qū)隔受到損害，導(dǎo)致PPO、POD 與酚類物質(zhì)直接接觸，酚類物質(zhì)作為酶促褐變的底物被大量消耗[32]。一般情況下，隨著組織自然衰老，其體內(nèi)的生物活性化合物會在采后儲存過程中逐漸下降[33]。因此，最大限度地減少采后生物活性化合物的降解至關(guān)重要[34]。

由于褐變程度加劇會導(dǎo)致果皮內(nèi)部酚類物質(zhì)減少，嚴重影響后期多酚物質(zhì)的提取[33]。因此，儲存過程中的防褐變尤為關(guān)鍵。儲存環(huán)境中的氣體組成是影響褐變的重要因素，O₂減少和CO₂ 水平升高均影響初級（糖酵解、發(fā)酵和有氧呼吸）和次級（如涉及乙烯產(chǎn)生以及色素、酚類物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)降解等過程）代謝[34]。NAVARRORICO等[33]的研究表明，高濃度CO₂ 和低濃度O₂是低溫儲存過程中較優(yōu)的輔助劑，可有效減緩果蔬的褐變，延長保質(zhì)期。除氣體組成外，儲存過程中荔枝水分流失也是導(dǎo)致褐變加劇的重要原因[35]。因此，在荔枝采后儲存過程中，配以低溫的同時可以使用可控包裝膜來抑制褐變進程，延長儲存期[36]。同時，儲存過程中多酚提取應(yīng)選擇在PPO、POD活力最低時，此時作為底物的酚類物質(zhì)消耗最少[32]。此外，也需選擇合適的樣品處理方式，以保持果皮細胞完整性[32]。

pH也是影響果皮褐變的重要原因，GUYOT等[37]研究表明，pH對多酚有很大影響，可通過褐變程度來證明。在本研究中，隨著褐變程度加劇，果皮pH 呈逐漸上升，同時果皮中的酚類物質(zhì)逐漸減少，與劉佩等[38]的研究結(jié)果一致。相關(guān)性分析表明，總酚、黃酮與pH 呈極顯著負相關(guān)。儲存過程中隨著pH 升高，酚類化合中的超氧陰離子自由基和半醌類中間體的積累越多，更多的半醌類被氧化為鄰醌類，形成棕色聚合物，從而導(dǎo)致褐變[39]。本研究通過對桂味和玉荷包2 個荔枝品種采后果皮褐變相關(guān)因素間的聯(lián)系進行分析，為后續(xù)抑制荔枝果皮褐變現(xiàn)象的研究及荔枝果皮酚類活性物質(zhì)的提取加工提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

4結(jié)論

本研究主要探討了桂味和玉荷包2 個荔枝品種采后果皮褐變相關(guān)因素間的聯(lián)系。結(jié)果表明：2個荔枝品種的色度、總酚、總黃酮、原花青素、PPO活力、POD活力、pH均存在不同程度的差異。在儲存過程中，總酚、黃酮、原花青素含量呈降低趨勢；桂味和玉荷包果皮pH 均呈上升趨勢，且桂味果皮pH 上升幅度小于玉荷包；PPO和POD活力均呈降低趨勢，其中玉荷包的PPO活力下降幅度大于桂味，POD活力約為桂味的1.33倍。