外源γ-氨基丁酸對龍眼果實采后品質的影響

周桐,任心如,黃秋婷,陳瑜嫻,王艷華,黎曉媚,李靜*

1(桂林理工大學 化學與生物工程學院,廣西 桂林,541006) 2(廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室,廣西 南寧,530007)3(濟南大學 化學化工學院,山東 濟南,250022)

龍眼(DimocarpuslonganLour)又稱龍目、桂圓等,是無患子科龍眼屬的亞熱帶經濟果樹植物[1]。龍眼果實營養豐富、味道清甜鮮美,其果肉干可入藥膳,具有益智補腦、延緩衰老、補氣養血等溫補作用[2-4]。我國龍眼種植面積和產量穩居世界第一[5]。由于龍眼果實成熟并采摘在高溫高濕季節,果實水分含量高,采后極易發生褐變、腐爛等品質劣變,不耐貯藏,不便運輸。因此亟待開發安全有效的保鮮技術來減緩龍眼果實的品質劣變。

γ-氨基丁酸又名為4-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA),是一種在生物體內天然存在的非蛋白質氨基酸[6]。一直被認為與多種植物脅迫、抗氧化系統和防御系統有關。研究表明,外源的GABA能夠增進桃、香蕉等果實內源GABA的積累,提高果實的抗冷性[7-8]。GABA處理能夠延緩血橙冷藏期間多酚、花色素苷的降低,提高抗氧化酶的活性,進而較好地保持果實的品質[9]。LIU等[10]發現冷凍的雙孢蘑菇體內的GABA含量高于新鮮雙孢蘑菇,推測低溫可能激發了雙孢蘑菇內源GABA的積累。李靜等[11]研究發現GABA處理能夠降低雙孢蘑菇的質量損失率,較好地保持其硬度和顏色,同時能促進雙孢蘑菇總酚和抗壞血酸的積累,較好地保持雙孢蘑菇的貯藏品質。但是關于GABA處理對采后龍眼果實品質影響的研究鮮有報道。本文以‘儲良’龍眼果實為試驗材料,研究GABA處理對采后龍眼果實品質的影響,旨在為延長龍眼采后貯藏壽命提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

龍眼品種為“儲良”,廣西桂林市雁山市場,挑選大小均勻、果皮無損傷、無腐爛流汁、無霉變、無蟲害、去掉枝梗保留果蒂的新鮮龍眼果實備用;GABA,鄭州超凡化工產品有限公司;氫氧化鈉、酚酞、沒食子酸、鄰苯二甲酸氫鉀、甲醇、三氯乙酸、鹽酸,廣東西隴科學股份有限公司;硫代巴比妥酸,上海源葉生物科技有限公司;福林酚,上海源葉生物科技有限公司;以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

Universal 320/320R離心機,Sigma-Aldrich上海貿易有限公司;TU-1950紫外可見分光光度計,北京普析通用儀器有限公司;NR60CP色差儀,深圳三恩時科技有限公司;TMS-Pro物性分析儀,上海卓好實驗室設備有限公司;LRH-600A-G恒溫培養箱,廣東泰宏君科學儀器股份有限公司;KQ2200DE超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司;H18733電導率儀,北京中儀友信科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 材料處理

將果實混合均勻后隨機分成4組,每組260個果,分別使用清水和濃度為5、10、15 mmol/L GABA溶液浸泡5 min后撈出,自然晾干,使用保鮮袋分裝扎口后放入恒溫培養箱中,(25±1) ℃貯藏6 d。每天隨機取30個果實進行褐變指數、色澤、失重率、可滴定酸、膜透性、硬度、果肉自溶指數等指標的測定。剩余果皮用液氮凍干后磨成粉末,使用塑封袋包裝后,置于-80 ℃貯藏保存,用以測定總酚、類黃酮和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量。

1.3.2 褐變指數測定

試驗參考ZHANG等[12]提出的果皮褐變指數測定方法。將龍眼褐變程度分為5個等級:1級,褐變面積<1/4;2級,1/4≤褐變面積<1/2;3級,1/2≤褐變面積<3/4;4級,3/4≤褐變面積<1;5級,全部褐變。每個組隨機抽取30個龍眼果實進行褐變指數評估,并進行3次生物學重復。果皮褐變指數的計算如公式(1)所示:

果皮褐變指數=∑(褐變級數×該級果數)/總果數

(1)

1.3.3 失重率測定

采用稱重法,每組分別取30個果實用來固定測失重率,使用精確到0.001 g的SQP電子天平進行稱量讀取數值,測定重復3次取平均值[13]。

1.3.4 色差測定

采用標準白色校正過的色差儀測定龍眼果皮的色澤變化,即測定L*值、b*值,其中L*值表示果皮顏色明暗度,即L*=0為黑色,L*=100為白色,b*值表示黃藍色,如L*值越大,顏色相對性越淺,果皮品質顏色越好,而b*值越大,果皮顏色越黃[14]。每次隨機在果皮表面區域取3個不同位置進行測定。每次測量均重復3次取平均值。

1.3.5 硬度測定

參照李靜等[15]的方法并略做修改,從保鮮袋中隨機取出15個龍眼用全質構分析法測定果實硬度。TMS-Pro物性分析儀對龍眼果實進行分析,測定果實硬度的變化,將去皮龍眼水平(即核頭和核尖成線與平臺成平行狀態)放置在儀器測量平臺上,每個果以同樣方法測定3次取平均值,儀器檢測參數設置如下:直徑5 cm圓柱形平板探頭,30%壓縮程度,1.0 mm/s下壓速率,0.3 N觸發力。

1.2.6 膜透性測定

采用相對電導率表示膜透性的大小,參考曹建康等[16]的方法測定果皮相對電導率。

1.3.7 MDA含量測定

參考CHEN等[17]的方法,根據溶液吸光度測算出反應混合液中MDA的濃度,再換算出每克果皮中MDA含量,以μmol/g FW(鮮重)表示。

1.3.8 果肉自溶指數測定

參照呂恩利等[18]的方法。每個組隨機取30個果實并去除果皮,根據果肉自溶面積與整個果肉面積比值A把果肉自溶程度分為5級。0級,果肉有彈性、果肉無自溶;1級,果肉變軟,A<1/4;2級,果肉變軟、流汁,1/4≤A<1/2;3級,果肉變軟、流汁,1/2≤A<3/4;4級,果肉糜爛,A≥3/4。果肉自溶指數的計算如公式(2)所示:

果肉自溶指數=∑(自溶級數×該級果數)/總果數

(2)

1.3.9 總酚和類黃酮含量測定

參考李靜等[19]的方法,稱取2 g樣品凍干粉,加入(體積分數)75%乙醇10 mL并于室溫下超聲1 h,隨后于條件為室溫、12 000 r/min下離心10 min,留取上清液備用?？偡雍坎捎酶Ａ址臃?以沒食子酸為標準品做標準曲線;類黃酮含量采用鋁離子比色法,以蘆丁為標準品制作標準曲線。

1.3.10 可滴定酸(titratable acid,TA)含量測定

采用的是0.1 mol/L標準氫氧化鈉溶液滴定法測定[20],每個組樣品分別取10 g果肉進行研磨至破碎,用蒸餾水沖洗研缽一同轉入100 mL容量瓶中,并用蒸餾水定容至刻度,搖勻靜置30 min后經4層紗布過濾,留20 mL上述濾液,轉入到250 mL三角燒瓶中,滴加適量1%酚酞指示劑,用已標定的NaOH溶液滴定,折算系數為0.067。

1.4 數據處理

每次實驗進行3次重復,使用統計軟件并采用SPSS 25(SPSS,Chicago,1L,USA)統計軟件對試驗數據進行方差分析,采用Duncan′s Range Test(P<0.05)分析數據之間的差異性,用Origin 8.5進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同濃度GABA處理對龍眼果皮褐變指數的影響

果皮褐變是龍眼品質劣變的最主要現象之一,褐變指數的高低在一定程度上決定了果品的經濟價值[21]。圖1表示不同濃度GABA處理對龍眼果皮褐變的影響,對照組和GABA處理組的龍眼果皮褐變指數都隨著其貯藏時間的延長而呈現逐漸上升的趨勢,表明貯藏時間越長龍眼的褐變指數越高;隨著GABA處理濃度的增大,果皮的果皮褐變指數逐漸降低,即15 mmol/L GABA處理組的龍眼果皮褐變指數最低。褐變指數是影響果實外觀的主要指標。對照組和GABA處理組的褐變指數都隨時間延長而增大,但處理組的褐變指數低于對照組(P<0.05)。第6天時,處理組比對照組低1/5,達到了較好的保鮮效果。表明GABA處理能較好維持龍眼果皮新鮮度。

圖1 不同濃度GABA處理對龍眼果皮褐變的影響Fig.1 Effect of different concentrations of GABA on browning of longan pericarp

2.2 不同濃度GABA處理對龍眼果實失重率的影響

龍眼鮮果肉質清甜多汁,其水分含量可達78%～82%[22],鮮龍眼中水分占比很大。因此龍眼在貯藏期間失重率是一項重要指標[23]。圖2表明,龍眼在貯藏期間,其失重率隨著時間的延長而逐漸升高。處理組失重率低于對照組(P<0.05),表明對照組GABA處理都能有效減輕鮮龍眼的失重率,極大程度保持鮮龍眼的水分以及品質。其中15 mmol/L GABA處理的失重率最低,在貯藏第6天時為1.0%,比對照組低1/3。因此對照組中15 mmol/L GABA處理對減緩龍眼失重的效果最好。

2.3 不同濃度GABA處理對龍眼果皮色差的影響

果皮色差變化能直觀體現出果實新鮮程度[24]。L*值越大,表明顏色越淺,果實品質越好;b*為正值,說色在貯藏期間逐漸加深,外觀品質下降;不同濃度GABA處理的龍眼L*值在貯藏期間均高于對照組(P<0.05),由圖3-B可知,處理組b*值低于對照組(P<0.05),說明GABA處理能夠有效減緩龍眼果皮顏色加深,保持龍眼外觀品質。其中15 mmol/L GABA處理組在貯藏后期與對照組差異顯著,貯藏 6 d時,處理組L*值比對照組高5.34,處理組b*值比對照組低3.83。綜合來看,GABA處理能夠較好地保持龍眼色澤光亮,延緩果皮顏色的加深。

圖2 不同濃度GABA處理對龍眼果實失重率的影響Fig.2 Effect of different concentrations of GABA treatment on the weight loss rate of longan fruit

A-不同濃度GABA處理對龍眼果皮色差L*的影響; B-不同濃度GABA處理對龍眼果皮色差b*的影響圖3 不同濃度GABA處理對龍眼果皮色差的影響Fig.3 Effect of different concentrations of GABA treatment on the colour difference of longan pericarp

2.4 不同濃度GABA處理對龍眼果實硬度的影響

果實質地是影響果實商品性的重要參數,果實硬度表明其新鮮程度[25]。如圖4所示,處理組和對照組的鮮龍眼果實硬度在整個貯藏期間呈整體下降趨勢,GABA處理組明顯比對照組硬度要高(P<0.05)。其中15 mmol/L GABA處理組硬度下降速度最慢。貯藏第5天時,果實硬度為1 912.55 gf,與對照組相差最大,第6天時硬度為對照組的1.52倍。綜合分析表明15 mmol/L GABA處理可有效的降低龍眼果實軟化從而保持其硬度。

圖4 不同濃度GABA處理對龍眼果實硬度的影響Fig.4 Effect of different concentrations of GABA treatment on hardness of longan fruit

2.5 不同濃度GABA處理對龍眼果皮細胞膜透性的影響

相對電導率和MDA含量是衡量細胞膜透性和穩定性的2個重要指標[26-27]。一般認為相對電導率可以反映果蔬細胞膜的完整性和功能在不同微環境下的損傷程度,即相對電導率越高,表明細胞膜通透性越大,細胞膜抗逆性越弱;而MDA是細胞膜質過氧化的主要產物,其含量的多少可間接反映細胞膜脂氧化的程度。

不同濃度GABA處理對龍眼果皮膜透性和膜脂過氧化性的影響如圖5和圖6所示。在整個貯藏期內,處理組與對照組的龍眼果皮相對電導率和MDA含量均呈現逐漸上升的趨勢。GABA處理組果皮相對電導率和MDA含量均低于對照組(P<0.05),其中15 mmol/L GABA處理組的膜透性和MDA含量均最低,貯藏第6天,處理組的膜透性和MDA含量比對照組低17.2%和23.1%。這說明GABA處理能夠較好保持龍眼果皮細胞膜的完整性和穩定性,處理組中最佳處理濃度為15 mmol/L。

圖5 不同濃度GABA處理對龍眼果皮膜透性的影響Fig.5 Effects of different concentrations of GABA on the membrane permeability of longan pericarp

圖6 不同濃度GABA處理對龍眼果皮MDA含量的影響Fig.6 Effect of different concentrations of GABA treatment on MDA content of longan pericarp

2.6 不同濃度GABA處理對龍眼果肉自溶指數的影響

龍眼在采后貯藏期間,果肉會快速發生自溶[28]。由圖7可知,對照組果肉在第2天即開始發生自溶,之后自溶指數不斷上升,2～4 d果肉自溶指數緩上升,第4天后果肉自溶指數上升速度明顯增加。自溶指數處理組比對照組低(P<0.05),即不同濃度GABA處理能夠延緩龍眼果肉的自溶現象發生,其中15 mmol/L處理組的效果最好,貯藏前3 d內,果肉無自溶現象,之后逐漸發生自溶,但自溶指數一直低于其他處理組;貯藏至第6天,自溶指數為1.97,比對照組低1/3。這說明GABA處理能顯著降低采后龍眼果肉的自溶。

圖7 不同濃度GABA處理對龍眼果肉自溶指數的影響Fig.7 Effect of different concentrations of GABA treatment on the autolysis index of longan fruit pulp

2.7 不同濃度GABA處理對龍眼果皮總酚和類黃酮含量的影響

不同濃度GABA處理對龍眼果皮總酚含量的影響如圖8所示。龍眼總酚含量在貯藏過程中呈下降的趨勢。貯藏前2 d,處理組與對照組的總酚含量趨于平穩無明顯差異變化,從第2天開始,不同處理組總酚含量出現不同程度的下降,之后差異逐漸顯著(P<0.05),隨著GABA處理濃度的增加,總酚含量下降趨勢逐漸減緩。第6天,15 mmol/L GABA處理組總酚含量為1.5 mg/g,比對照組高1/3,這表明GABA能促進采后龍眼總酚的積累,其中15 mmol/L處理效果最佳。

圖8 不同濃度GABA處理對龍眼果皮總酚含量的影響Fig.8 Effects of different concentrations of GABA on the content of total phenols in longan pericarp

不同濃度GABA處理對龍眼果皮類黃酮含量的影響如圖9所示。在貯藏前4 d,龍眼中類黃酮含量都是以不同增長趨勢上升,其中15 mmol/L GABA處理組的增長速度最快;貯藏4 d后,處理組與對照組的類黃酮含量都呈現下降趨勢(P<0.05);從整體來看,15 mmol/L GABA處理第4天的類黃酮含量最高,含量為0.65 mg/g,之后含量均高于其他處理,因此認為15 mmol/L是處理組中最好的GABA處理濃度。

圖9 不同濃度GABA處理對龍眼果皮類黃酮含量的影響Fig.9 Effects of different concentrations of GABA on the content of flavonoids in longan pericarp

2.8 不同濃度GABA處理對龍眼果肉TA含量的影響

龍眼果實TA有蘋果酸、草酰乙酸、檸檬酸等,其中蘋果酸占總酸含量的34.60%,一般品種龍眼的TA含量為0.096%～0.109%[29]。隨著果實采收后的不斷衰老軟化,其有機酸含量逐漸減少。不同濃度GABA處理對龍眼TA含量的影響見圖10。貯藏前期,龍眼的總酸含量>0.16%,說明該品種屬于高酸龍眼。貯藏前4 d,龍眼果實TA含量呈逐漸下降的趨勢,但是GABA處理組的總酸含量均高于清水組(P<0.05),GABA處理能夠減緩龍眼果實的衰老;貯藏5 d后,總酸含量又開始上升,其中對照組含量增速明顯,在第5天后高于處理組的總酸含量,可能與果實自溶腐爛有關。在整個貯藏過程中,GABA處理組之間的差異并不顯著,但是貯藏6 d后,GABA處理組的總酸含量均顯著低于清水組,這可能是由于GABA處理能夠延緩果實自溶的原因[30]。

圖10 不同濃度GABA處理對龍眼TA含量的影響Fig.10 Effects of different concentrations of GABA on TA content acid in longan

3 結論

實驗結果表明,外源GABA處理能減緩龍眼果實水分的散失和硬度的下降,降低果皮的膜脂過氧化程度,減輕果皮顏色的加深程度,進而有效抑制龍眼果皮的褐變;同時能夠減輕龍眼果肉的自溶,保持較高的TA含量,從而較好地維持果實的貯藏品質,其中15 mmol/L GABA處理組的效果較好。此外外源GABA處理能較好地促進總酚、類黃酮的積累,這可能是外源GABA經果實代謝進入細胞質,導致其內源GABA增多,抑制谷氨酸脫羧酶對谷氨酸脫羧,導致三羧酸循環前體物質分解代謝減慢,進而表現出總酚、類黃酮類物質的積累。

綜上所述,適宜濃度的GABA能有效維持龍眼采后貯藏品質和促進抗氧化物質的積累,為GABA應用于龍眼貯藏保鮮提供了理論依據,但GABA具體作用機制還需進一步研究。