外源甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼果實貯藏性能的影響

張瑞敏，胡凱雪，邱秋萍，劉順枝，胡位榮

農產品保鮮與食品包裝

外源甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼果實貯藏性能的影響

張瑞敏，胡凱雪，邱秋萍，劉順枝，胡位榮*

（廣州大學 生命科學學院，廣州 510006）

研究不同濃度甜菜堿與褪黑素復合處理對采后龍眼果實冷藏的保鮮效果，以期為龍眼貯藏保鮮新技術提供理論參考。以‘儲良’龍眼為實驗材料，分別采用0、5、10、15 mmol/L的甜菜堿與300 mmol/L的褪黑素復配制成保鮮劑處理果實。在溫度為4 ℃、相對濕度為85%條件下貯藏，研究其冷藏期間質量損失率及可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、抗壞血酸（VC）、丙二醛（MDA）、游離脯氨酸含量和過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性的變化。與300 mmol/L褪黑素對照組相比，復合保鮮劑能有效減少龍眼果實水分、TSS、TA、VC和游離脯氨酸含量的損失，使龍眼果肉保持較高的SOD、CAT活性（<0.05），而POD活性和MDA含量維持在較低水平。300 mmol/L褪黑素+10 mmol/L甜菜堿處理對龍眼的冷藏保鮮效果最佳。

龍眼；甜菜堿；褪黑素；復合處理；冷藏

龍眼（）俗稱桂圓，是無患子科龍眼屬的常綠喬木果樹，果實營養豐富，尤其是果肉性溫而味甘，食藥兼用，是我國南方亞熱帶特色水果之一，主要分布在我國廣東、福建、廣西、海南、四川、臺灣等地，種植面積穩定在470萬畝，年產量近200萬t[1]。但由于龍眼果實成熟于高溫高濕季節，加上果實水分含量高、果肉糖分高，采后貯運保鮮過程中極易發生果肉自溶、果皮褐變、腐爛等品質劣變現象[1-2]。龍眼的不耐貯藏性給果實的采收、運輸、銷售和加工等帶來極大的困難。目前，提高龍眼的保鮮效果的方式主要有采前病害防治與養分管理、采后商品化處理，如預冷、防腐、低溫貯藏以及外源活性物質處理、涂膜[3-6]等，但龍眼果實在低溫冷藏期間也容易出現果肉自溶、冷害等問題。隨著人們在實際生產中越來越重視食品食用安全和環境友好，開發新型天然綠色、高效安全的食品保鮮劑，并應用于果蔬貯藏保鮮已經成為研究熱點[7]。

甜菜堿（Glyoine Betaine，GB）是一種普遍存在的水溶性生物堿，在逆境條件下能保護植物體內生物大分子結構和功能，減少滲透失水對細胞膜的損害[8-9]。研究表明，甜菜堿處理黃果柑果實能有效減少質量的損失，并保持可溶性固形物（TSS）、可滴定酸（TA）、抗壞血酸（VC）的含量[10]，提高果實貯藏性。10 mmol/L甜菜堿處理枇杷果實能抑制丙二醛（MDA）含量的上升，提高超氧化物歧化酶（SOD）的活性，減少膜質過氧化與損傷，減輕冷藏期間的冷害癥狀[11]。褪黑素（Melatonin，MT）是廣泛存在于動植物內的一種小分子吲哚胺類物質，可參與植物生長發育過程和對環境脅迫的反應[12-13]。近年來外源褪黑素已被應用于果蔬采后保鮮[14-15]。謝晶等[16]發現外源褪黑素能顯著延緩荔枝質量損失率上升和提高過氧化氫酶（CAT）活性，保持果實較好的生理活性。鑒于目前甜菜堿與褪黑素復合處理對果蔬保鮮效果方面的研究還少見報道[17]，本研究以‘儲良’龍眼為試材，探討不同濃度甜菜堿與褪黑素復合處理對冷藏龍眼的品質和生理變化的影響，以期為龍眼貯藏保鮮新技術提供理論參考。

1 實驗

1.1 材料和儀器

主要材料：九成熟的‘儲良’龍眼果實，采自惠州市龍門縣龍江鎮商品性生產果園。

主要試劑：褪黑素（純度≥99%）、甜菜堿（質量分數≥98%）、Tris、L-抗壞血酸，生工生物工程（上海）股份有限公司；茚三酮、草酸，天津市福晨化學試劑廠；三氯乙酸、磺基水楊酸，天津市大茂化學試劑廠；脯氨酸，北京鼎國生物技術有限責任公司；2,6-二氯靛酚鈉，合肥巴斯夫生物科技有限公司；超氧化物歧化酶測定試劑盒，南京建成生物工程研究所。

主要儀器：DW-86L388J型醫用超低溫保存箱，青島海爾生物醫療股份有限公司；LHS-150SC低溫培養箱，廣州市深華生物技術有限公司；SJH-bS型恒溫水浴鍋，寧波天恒儀器廠；臺式高速冷凍離心機，廣州得翔科技有限公司；手持式折光儀，成都泰華光學有限公司；UV-1800PC型紫外分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；301P-01N型臺式pH計，美國Thermo orion公司。

1.2 材料處理

將采摘的‘儲良’龍眼果實立即運回實驗室，選取大小均勻，顏色一致，無病害，成熟度相近的龍眼，于常溫下先用體積分數為0.5%的咪鮮胺水溶液浸泡5 min，自然晾干。隨機分成4份，分別用300 mmol/L褪黑素+5 mmol/L甜菜堿（300 mmol/L MT+5 mmol/L GB）、300 mmol/L褪黑素+10 mmol/L甜菜堿（300 mmol/L MT+10 mmol/L GB）、300 mmol/L褪黑素+15 mmol/L甜菜堿（300 mmol/L MT+15 mmol/L GB）浸泡果實10 min，以300 mmol/L褪黑素（300 mmol/L MT）浸泡果實為對照。自然晾干后盛于塑料保鮮盒（規格為13.5 cm×11.5 cm×6.5 cm），15顆/盒。外套厚度為0.03 mm的PE保鮮袋，3盒/袋，每種處理設3個平行實驗。果實于4 ℃下貯藏，每隔7 d取一次樣，測定質量損失率、TSS、TA、VC、MDA和游離脯氨酸含量，其余果樣經液氮速凍后置于?80 ℃冷凍保存，用于測定CAT、過氧化物酶（POD）、SOD活性。

1.3 測定項目

1.3.1 質量損失率

每種處理組固定10顆龍眼果實，采用稱量法測定質量損失率。

1.3.2 營養指標

TSS含量的測定采用手持式折光儀法。TA含量的測定參照李玲[18]的方法，以蘋果酸折算值0.067計算TA的含量，單位為g/100 g。VC含量的測定采用2,6-二氯酚靛酚法[18]，單位為mg/100 g。

1.3.3 MDA含量

MDA含量參照李玲[18]的方法，采用硫代巴比妥酸法測量，單位為nmol/g。

1.3.4 游離脯氨酸的測定

游離脯氨酸的測定參照李玲[18]的方法。稱取0.5 g果肉，加入5 mL 質量分數為3%的磺基水楊酸研磨勻漿，移至離心管中，沸水浴10 min，冷卻，離心取上清液待測。取提取液2 mL于具塞試管中，加入2 mL蒸餾水、2 mL冰乙酸和3 mL酸性茚三酮試劑，充分搖勻，沸水浴60 min，冷卻至室溫，加入4 mL甲苯，振蕩30 s，以萃取紅色產物。萃取后再靜置5 min使其完全分層，吸取甲苯層置于分光光度計520 nm處測吸光值，單位為μg/g。

1.3.5 抗氧化酶活性測定

CAT活性參照李玲[18]的方法，提取龍眼果肉的酶液，反應液于240 nm處測吸光值，以每分鐘吸光值變化0.1為1個活性單位，單位為U/(g·min)。POD活性的測定參照李小方等[19]的方法略作修改，采用愈創木酚法測定。SOD活性按照超氧化物歧化酶測定試劑盒中的說明書進行測定，單位為U/g。

1.4 數據處理

每項指標測定重復3次。采用Microsoft Excel 2010和Origin 2018統計分析數據和繪制圖表；采用SPSS 26.0進行差異顯著性檢驗，＜0.05表示差異顯著，＞0.05則表示差異不顯著。

2 結果與分析

2.1 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼質量損失率的影響

質量損失率是反映果實外觀品質的重要指標，直觀體現果實在貯藏期間呼吸代謝引起的水分變化。由圖1可知，在整個貯藏期內，各組處理的龍眼質量損失率均隨時間的延長而不斷增加，300 mmol/L MT組上升速度最快，300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組的質量損失率始終顯著低于其他處理組的（<0.05）。貯藏42 d時，300 mmol/L MT、300 mmol/L MT+5 mmol/L GB、300 mmol/L MT+10 mmol/L GB、300 mmol/L MT+15 mmol/L GB處理的質量損失率分別為23.45%、22.20%、10.00%、15.41%。其中300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組的果實質量損失率比300 mmol/L MT組的低57.36 %。說明褪黑素與甜菜堿復合處理的保鮮效果優于300 mmol/L MT組的，能更好減緩果實水分的損失。這可能由于褪黑素能減弱果實呼吸作用[16]，且甜菜堿能抑制細胞壁降解酶活性，較好地保持了果實的外觀品質[20]。

圖1 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼質量損失率的影響

2.2 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼TSS含量的影響

TSS含量是影響果實風味的重要因素之一，TSS含量越高，表明貯藏過程中營養物質保留得越多[21]。圖2顯示，龍眼果實的TSS含量隨著貯藏時間的增加呈現下降趨勢，外源褪黑素和甜菜堿復合處理組的TSS含量在大部分時間內呈較高水平。在貯藏14～35 d期間，TSS含量曲線變化較平緩，但略有波動?？赡苁且驗橐恍└叻肿犹妓衔锼廪D化為可溶性單糖，導致TSS含量增加；而這些單糖需作為呼吸底物以提供能量給龍眼果實代謝維持生命活動，又導致TSS含量降低[21]。相比于貯藏初始，貯藏42 d后，300 mmol/L MT、300 mmol/L MT+5 mmol/L GB、300 mmol/L MT+10 mmol/L GB、300 mmol/L MT+15 mmol/L GB處理的龍眼果肉的TSS含量分別降低了17.82%、15.41%、12.08%和12.84%。300 mmol/L MT組的降低幅度最大，且該組在第42天時龍眼的TSS含量顯著低于其他處理組的（<0.05），說明褪黑素與甜菜堿復合處理組能更好地維持果實的TSS含量。

圖2 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼TSS含量的影響

2.3 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼TA含量的影響

果實采后因代謝作用消耗或轉化成TA，導致果實口感和品質降低[22]。由圖3可知，在貯藏期內，各處理組龍眼果實的TA含量整體呈現下降趨勢，其中300 mmol/L MT組的TA含量下降速度最快。在貯藏21～35 d期間，300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組的TA含量顯著高于300 mmol/L MT組的（<0.05）。貯藏42 d時，300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組的TA含量從采收時的0.11 g/100 g降至0.06 g/100 g，而300 mmol/L MT組的TA含量則降低到0.04 g/100 g。說明褪黑素與甜菜堿復合處理，特別是300 mmol/L MT+ 10 mmol/L GB組在一定程度上抑制了龍眼果實的呼吸作用，降低了作為呼吸底物的有機酸的代謝，進而減緩了TA的消耗。

圖 3 甜菜堿與褪黑素復合保鮮劑對龍眼TA含量的影響

2.4 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼VC含量的影響

VC是還原型物質，在果實采后極易被降解。由圖4可以看出，在貯藏初期，各處理組龍眼果實的VC含量前期快速下降，后期下降速度減緩。貯藏28～35 d期間，300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組的VC含量顯著高于300 mmol/L MT組的（<0.05）。表明甜菜堿處理能夠有效降低龍眼的呼吸強度，抑制抗壞血酸氧化酶的活性，減少自由基的產生，延緩VC的氧化速度，維持果實營養成分，對龍眼果實起良好的保鮮作用。

2.5 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼游離脯氨酸含量的影響

當植物受到非生物脅迫時，會累積大量可溶性物質以減輕脅迫的傷害，其中游離脯氨酸含量是反映植物遭受逆境脅迫程度的生理指標之一[23]。由圖5可知，當龍眼果實移入冷藏時，300 mmol/L MT、300 mmol/L MT+10 mmol/L GB、300 mmol/L MT+15 mmol/L GB處理組的脯氨酸含量升高，而300 mmol/L MT+5 mmol/L GB處理組的脯氨酸含量則出現短暫下降，其原因可能是龍眼果實在貯藏前期脯氨酸含量的積累需要一定的啟動時間。在21～42 d，300 mmol/L MT組的游離脯氨酸含量始終低于其他3組，說明褪黑素與甜菜堿復合處理的保鮮效果優于褪黑素單一處理。并且，第35天，300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組相比于300 mmol/L MT組的脯氨酸含量高了61.37%，說明具有滲透保護作用的脯氨酸的高積累有助于延緩龍眼果實的衰老進程。

圖4 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼VC含量的影響

圖5 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼游離脯氨酸含量的影響

2.6 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼抗氧化作用的影響

2.6.1 CAT活性

CAT能清除生物體中的活性氧自由基，維持活性氧代謝平衡[24]。由圖6所示，4個處理組的龍眼果肉的CAT活性隨著貯藏時間的延長逐漸下降，但3個褪黑素與甜菜堿復合處理組的下降幅度均小于300 mmol/L MT組的。貯藏42 d時，相較于貯藏初始，300 mmol/L MT、300 mmol/L MT+5 mmol/L GB、300 mmol/L MT+10 mmol/L GB、300 mmol/L MT+15 mmol/L GB處理組的CAT活性分別下降了81.61%、70.83%、55.47%、65.69%。其中300 mmol/L MT+10 mmol/L GB組下降的程度最小，且各處理組間差異顯著（<0.05），說明復合保鮮處理能延緩CAT活性的下降。

圖6 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼CAT活性的影響

2.6.2 POD活性

POD也是清除活性氧自由基的重要氧化酶。貯藏期間果實POD活性的變化能反映果蔬品質和衰老程度[25]。由圖7可知，300 mmol/L MT和300 mmol/L MT+ 15 mmol/L GB處理組的POD活性在冷藏前期下降，之后不斷升高，而300 mmol/L MT+5 mmol/L GB和300 mmol/L MT+10 mmol/L GB處理組則呈現不斷下降趨勢。貯藏21～42 d時，3個甜菜堿與褪黑素復合處理組的POD活性顯著低于300 mmol/L MT組的（<0.05）?？赡苁且驗樘鸩藟A能有效維持逆境下蛋白質和細胞膜的結構和功能，從而減輕膜脂過氧化，使自由基的生成量處于低水平[26]。因此，適宜濃度配比的甜菜堿與褪黑素復合保鮮劑（300 mmol/L MT+ 10 mmol/L GB）處理有助于維持龍眼果實的低POD活性。

2.6.3 SOD活性

SOD是細胞內自由基清除系統中的關鍵酶，與CAT、POD等共同組成植物體內的保護酶系統，能夠抑制植物組織活性氧的積累。當植物衰老或受到逆境侵害時，保護酶活性會顯著升高[27]。由圖8可以看出，冷藏期間龍眼果實SOD活性基本上呈先下降再升高的趨勢，這與蔣紫洮等[28]研究結果相似。冷藏0～28 d，甜菜堿與褪黑素復合處理組的SOD活性顯著高于300 mmol/L MT組（<0.05）。第28天時，300 mmol/L MT+ 10 mmol/L GB組的SOD活性是300 mmol/L MT組的2.18倍，表明外源褪黑素和甜菜堿的結合有利于維持龍眼果實較高的SOD活性，清除活性氧的積累。

圖7 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼POD活性的影響

圖8 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼SOD活性的影響

2.6.4 MDA含量

MDA是細胞膜發生脂質過氧化作用的主要產物，MDA的含量過高，會對細胞膜產生損傷[29]。隨著冷藏時間的延長，各處理組的龍眼果實MDA不斷累積。3個甜菜堿與褪黑素復合處理組的MDA含量一直低于300 mmol/L MT組，尤以300 mmol/L MT+ 10 mmol/L GB的最低（圖9）。貯藏42 d時，300 mmo/L MT組的MDA含量比300 mmol/L MT+5 mmol/L GB、300 mmol/L MT+10 mmol/L GB、300 mmol/L MT+15 mmol/L GB組的高了29.07%、65.84%、56.21%，差異顯著（<0.05）。表明外源褪黑素與甜菜堿復合保鮮劑能通過抑制脂膜的過氧化，減少MDA的積累，降低衰老對龍眼果實細胞膜的損害。

圖9 甜菜堿與褪黑素復合處理對龍眼MDA含量的影響

3 討論

采后果蔬在貯運過程中發生一系列復雜的生理生化變化，造成其營養品質、抗氧化力等的降低，加速果蔬衰老和劣變，因此需要研發高效安全的保鮮技術來提高果蔬的耐貯性。龍眼果實皮薄，果肉汁多、高糖低酸，代謝旺盛，衰老速度快，常溫下7～10 d即腐爛變質，即使是冷藏也會出現果皮褐變、果肉自溶等[1-6]?；谔鸩藟A和褪黑素均參與植物對逆境脅迫的反應[12-14]，本研究采用外源甜菜堿與褪黑素復合處理了龍眼果實，與300 mmol/L MT組相比，復合處理減少了龍眼果實品質指標（質量損失率、TSS、TA、VC含量）的下降，維持了果實的食用品質。這可能與褪黑素和甜菜堿能夠協同減緩果實呼吸代謝強度有關。

正常條件下，植物細胞內活性氧的產生與清除處于動態平衡的狀態，但當細胞衰老或逆境脅迫時活性氧生成加快而清除減慢，從而積累大量的活性氧，導致發生膜脂過氧化，膜結構遭到破壞，反過來加劇細胞的衰老或死亡。本實驗發現與300 mmol/L MT組相比，復合處理誘導冷藏的龍眼果實不斷積累較多的游離脯氨酸（圖5），在整個冷藏期間使SOD和CAT活性維持在較高水平、POD活性處于相對較低水平（圖6～8），從而使抗氧化酶系統彼此協同，有效地清除果實內的自由基，緩解了細胞膜系統遭受的氧化脅迫程度。MDA含量也處于低水平（圖9），延緩采后龍眼果實的細胞衰老過程。

4 結語

本研究以300 mmol/L MT組為對照，分別采用濃度為5、10、15 mmol/L的甜菜堿與300 mmol/L的褪黑素制成復合保鮮劑對廣東省主栽龍眼品種‘儲良’進行采后處理，能有效減少了龍眼果實冷藏期間的水分損失，減緩了營養物質含量的下降。同時，果實積累了較多的游離脯氨酸，并保持較高的CAT和SOD活性和降低的POD活性，抑制了膜脂過氧化程度，較好地提高了采后龍眼果實的耐貯性。其中以300 mmol/L褪黑素+10 mmol/L甜菜堿復合處理的保鮮效果最佳。

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Effects of Exogenous Betaine and Melatonin on Storage Performance of Longan

ZHANG Ruimin, HU Kaixue, QIU Qiuping, LIU Shunzhi, HU Weirong*

(School of Life Sciences, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China)

The work aims to study the effect of different concentrations of betaine and melatonin on the preservation of postharvest longan () fruits during cold storage, so as to provide theoretical reference of the new preservation technology of longan fruits. The 'Chuliang' longan fresh fruits were treated with 0, 5, 10 and 15 mmol/L betaine combined with 300 mmol/L melatonin respectively, and stored at 4 ℃ and 85% relative humidity. The changes of the weight loss rate, soluble solids (TSS), titratable acid (TA), ascorbic acid (VC), free proline, malondialdehyde (MDA), and activities of catalase (CAT), peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD) were investigated. Compared with the 300 mmol/L melatonin control group, the composite preservative could reduce the loss of water, TSS, TA and VC. Meanwhile, betaine combined with melatonin manifested higher SOD and CAT activities (< 0.05), and maintained lower levels of the MDA content and POD activity. Among them, the 300 mmol/L melatonin with 10 mmol/L betaine has the best preservation effect on longan fruits.

; glyoine betaine; melatonin; composite treatment; cold storage

S667.9

A

1001-3563(2024)05-0038-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.05.005

2023-09-03

廣東省現代農業產業技術體系龍眼創新團隊項目（2019KJ123，2020KJ123）