褪黑素处理对百香果采后生理及质构特性的影响

谢 晶，潘家丽，覃子倚，李 静，单 杨，董新红,*

（1.桂林理工大学化学与生物工程学院，广西 桂林 541004；2.湖南省农科院农产品加工研究所，湖南 长沙 410125）

百香果又称鸡蛋果、巴西果，属藤本植物[1]，果实呈椭圆形或呈圆形，在我国广泛种植于广西、广东等省份，是热带水果[2]。成熟的百香果果实散发浓郁芳香，因其含有135种以上芳香物质，故其果汁享有“饮料之王”和“饮料味精”的美誉[3]。百香果是一种传统的药用果实，具有健脾开胃、清热降火、止咳化痰、活血强身、降脂降压、增强免疫力等功效[4]。在美国和欧洲一些国家，百香果广泛作为抗焦虑或镇静剂药物[5-7]来源。百香果中含有丰富的黄酮类成分，具有很好的抗炎作用。

目前，我国的百香果市场仍以鲜食为主。但百香果成熟季节温度较高，属于典型的呼吸跃变型水果[8]，果实呼吸作用强，水分散失严重，乙烯反应快，使得果实在采后理化品质迅速下降，非常容易发生皱缩、腐烂、霉变、产生发酵异味等腐败变质现象，影响其外观、品质、风味、营养和药用价值，成为影响百香果市场潜力发挥的瓶颈[9]。

褪黑素，化学名称为N-乙酰基-5-甲氧基色胺[9]，其首次出现于1958年，从牛松果体中提取出来[10]。1991年，科学家首次在藻类植物中检测到褪黑素[10]。作为饮食中含有的健康成分，许多水果蔬菜都能提供天然的褪黑素[11]。目前有研究表明，褪黑素对植物生长具有调节作用，不仅可以调节植物种子萌发、根系生长以及开花等，还能提高植物对外界环境的抗性[12-13]，减少病原菌侵染而造成的损害[14]，并且褪黑素可以调控果实衰老进程，提高其抗病性，保持果蔬品质[15]。

本文以百香果为试材，使用200μmol/L褪黑素浸泡处理百香果，以清水浸泡作对照（CK），在4℃条件下贮藏，定期测定果实失重率、细胞膜透性、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性和质构特性等指标的变化，旨在揭示外源褪黑素处理对百香果采后生理及质构特性的影响机制，以期为褪黑素在果蔬采后保鲜领域的应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

紫皮百香果（台农），采自桂林市兴安县竹坪村，选取大小一致、果品端正、无机械损伤、无病虫害、表面光滑的优质百香果为试材。

褪黑素（99%），上海源叶生物科技有限公司产品。其他试验所用化学试剂均为国产分析纯。

1.1.2 仪器与设备HWS-24型电热恒温水浴锅，上海一恒科技有限公司；3K30型冷冻离心机，德国Sartorious公司；722PC型可见光分光光度计，上海佑科仪器仪表有限公司；TU-1950型紫外分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；50P型电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司；PHS-3E型电导率仪，上海仪电科学仪器股份有限公司；LRH-250-Z型恒温培养箱，韶关市泰宏医疗器械有限公司；NR60CP型色差仪，深圳市三恩时科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

取果实大小、色泽一致，无病害，成熟度相近的百香果，于室温下将百香果用200μmol/L褪黑素水溶液浸泡3 min，以清水处理为对照（CK），晾干后装于厚度为0.11 mm的PE保鲜袋，4℃条件下贮藏，每个处理约100个果实。每5 d取样1次，每次取样当天测定细胞膜通透性、失重率和质构特性，剩余百香果果皮经液氮速冻并研磨打碎后于-80℃冰箱冷冻备用。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 失重率

参照许俊齐[16]的测定方法。贮藏开始时的质量记为M1（g），贮藏一段时间后（分别为5、10、15、20 d）的质量记为M2（g）。失重率计算方法如下：

1.2.2.2 细胞膜通透性

相对电导率可以反映细胞膜的损伤程度，细胞膜通透性采用电导率仪测定，参照李静等[17]的方法。取10个处理后的百香果果皮，分别在每个果皮上均匀地切取3片大小、厚度一致的果皮圆片，取样后向果皮圆片中加入一定量的蒸馏水，于25℃下浸泡3 h，搅拌均匀后用电导仪测定浸出液体的电导率γ1，然后将测定过γ1的圆片及溶液煮沸30 min，重新加水至原体积，搅拌均匀后再次测定其电导率γ0，重复3次。相对电导率（γ）为测试材料活组织提取液的电导率（γ1）与煮沸后提取液的电导率（γ0）的百分比，计算公式如下：

1.2.2.3 丙二醛（MDA）含量

参考肖茜等[18]的方法，并稍作修改。称取果皮2 g，移入预冷的离心管中，加入10mL 10%三氯乙酸（TCA），振荡混匀后以12 000 r/min离心20 min（4℃），取上清液备用；吸取上清液2 mL，吸取3管作平行对照，随后于试管中加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸（TBA），混合均匀后于沸水中水浴20 min，待溶液冷却后以12 000 r/min离心20 min，取上清液分别测定OD450、OD532、OD600值。

1.2.2.4 超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性

取已预冷的50 mL离心管，称取2 g百香果皮粉末，然后加入10 mL 0.1 mol/L pH 7.8磷酸缓冲液（含5 mmol/LDTT和5%PVP）旋涡振荡30 s，冰浴条件下静置提取10 min，4℃下12 000 r/min离心30 min，取上清液，进行超氧化物歧化酶活性测定。参考于江等[19]的方法，以每克样品每分钟对氮蓝四唑光化反应抑制率为50%为一个酶活性单位进行测定。过氧化氢酶活性测定参照Gao等[20]的方法，以每克样品每分钟吸光变化值减少0.01时为1个酶活性单位进行测定。

1.2.2.5 过氧化物酶（POD）活性

取已预冷的50 mL离心管，称取2 g百香果粉，然后加入0.1mol/LpH为5.5的乙酸缓冲液（含1mol/LPEG、4%PVP和1%Triton X-100）10 mL，旋涡振荡30 s，冰浴条件下静置提取10 min，4℃下12 000 r/min离心30 min，取上清液，低温保存备用。过氧化物酶活性参考周亨乐等[21]的方法，以每克样品每分钟吸光度变化值增加1时为1个过氧化物酶活性单位。

1.2.2.6 质构特性

参考孙彩玲等[22]的方法，将百香果果实自然放置在平台上，选用P50柱形探头。选择全质构（TPA）分析，测试类型为下压，目标模式为形变，目标值为10%，停留时间为2 s，测试前速度为60 mm/s，测试速度为60 mm/s，测试后速度为60 mm/s，感应力为6 g。每组取3个百香果，每个百香果测定3次，结果取平均值。

1.2.3 数据处理

所有试验均重复3次，结果取平均值，采用Excel软件进行数据整理，用Origin 8.0软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 褪黑素处理对百香果失重率及果皮褐变的影响

百香果果实水分含量高，且采后呼吸作用旺盛，易导致其质量的损失，所以失重率是评价采后果蔬贮藏品质的一个重要指标[23]，失重率越高表明百香果品质下降越严重。

由图1可以看出，随着贮藏时间的延长，百香果失重率也开始逐渐呈上升趋势。对照组百香果失重率整体显著高于褪黑素处理组（P＜0.05），贮藏末期（20 d时）的失重率达到最高。褪黑素处理可以显著减缓水分的散失，有效维持果皮的表面结构，保持百香果良好的外观品质。

图1 褪黑素处理对百香果失重率的影响Fig.1 Effects of melatonin treatment on weight lossrates of passion fruits

由图2可知，随着贮藏时间的延长，采后百香果果皮褐变的程度增加，亮度下降，可能与百香果果实褐变物质的不断积累有关。贮藏10 d以后，对照组果实品质明显下降，与褪黑素处理组果实相比外观差别比较明显。对照组果实褐变严重，而且出现明显的果皮皱缩现象，可能与贮藏后期果实水分散失有关。

图2 百香果贮藏期间外观变化Fig.2 Appearance changes of passion fruits during storage

2.2 褪黑素处理对百香果果皮细胞膜通透性的影响

在果实老化的过程中，果实细胞膜活性下降，细胞膜透性增加和不稳定细胞环境促进细胞电解质外渗，因此细胞膜的通透性是判断细胞膜完整性的一个重要参数[24]，而细胞膜透性用相对电导率表示。

由图3可以看出，随着百香果贮藏时间的延长，百香果果皮的相对电导率整体呈上升趋势。对照组与褪黑素处理组在0～10 d内相对电导率增加较快；在10～15 d内，对照组相对电导率急速上升，而褪黑素处理组变化缓慢，且对照组的相对电导率显著高于褪黑素处理组（P＜0.05）；两组均在20 d时达到最高。说明褪黑素处理有助于保持百香果果皮细胞膜的完整性，减少细胞电解质外渗，从而保持果实较好的食用品质，对百香果具有一定的保鲜效果。

图3 褪黑素处理对百香果果皮相对电导率的影响Fig.3 Effects of melatonin treatment on relative electrical conductivity of passion fruit peel

2.3 褪黑素处理对百香果丙二醛含量的影响

丙二醛是膜质过氧化最重要的产物之一，丙二醛含量可作为衡量采后百香果贮藏期间细胞膜透性和稳定性的重要指标之一，MDA累积会造成膜损伤，因此在果蔬生理研究中MDA含量是一个常用指标。

由图4可知，在0～20 d贮藏期间，对照组与褪黑素处理组的MDA含量都表现出先升后降的趋势，贮藏5～15 d褪黑素处理组MDA含量均显著低于对照组（P＜0.05），两组处理均在15 d达到最高值。说明褪黑素能明显延缓百香果贮藏过程中细胞膜脂质过氧化进程，降低膜脂过氧化对细胞的损伤，延缓果实衰老。

图4 褪黑素处理对百香果果皮丙二醛含量的影响Fig.4 Effects of melatonin treatment on malondialdehyde contents of passion fruit peel

2.4 褪黑素处理对百香果超氧化物歧化酶活性的影响

SOD是清除超氧自由基的重要物质，它能阻碍氧自由基对生物细胞的损伤[25]。SOD可以分解活性氧的产物，并通过CAT催化剂生成水和氧，从而降低活性氧自由基对组织细胞的损伤，延缓果蔬的老化，因此SOD活性是生物老化和死亡的重要指标。

由图5可以看出，百香果果皮在0 d时SOD活性为2.04 U。对照组SOD活性先降低后迅速增加，而褪黑素处理组的SOD活性呈直线上升趋势，随后逐渐下降。说明褪黑素处理能提高百香果的SOD活性，提高活性氧清除能力，减轻活性氧带来的损伤，最终延缓了采后低温贮藏百香果的衰老褐变，有利于保持果实的贮藏品质。

图5 褪黑素处理对百香果果皮SOD活性的影响Fig.5 Effects of melatonin treatment on SODactivities of passion fruit peel

2.5 褪黑素处理对百香果过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶能清除H2O2，保护植物细胞，防止H2O2的强氧化性对细胞的破坏，延缓植物的衰老，因此，过氧化氢酶活性是植物新鲜度的一个重要评价指标[26]。

由图6可以看出，对照组百香果在5 d时过氧化氢酶活性急剧上升而后持续下降，褪黑素处理的百香果在5 d时降到最低而后上升，15 d时又迅速下降。贮藏后期，褪黑素处理组的CAT活性均显著高于对照组（P＜0.05）。表明在贮藏后期，褪黑素处理能明显提高CAT活性，增强活性氧清除能力，降低活性氧积累对果实的损伤，有助于延缓采后百香果的衰老褐变，保持果实的贮藏品质。

图6 褪黑素处理对百香果果皮CAT活性的影响Fig.6 Effects of melatonin treatment on CATactivities of passion fruit peel

2.6 褪黑素处理对百香果过氧化物酶活性的影响

过氧化物酶活性的改变是检验植物成熟或衰老的一项指标[27]，POD可以加速果蔬内酚类物质的氧化，促使果皮变色。研究表明，过氧化物酶参与果蔬的酶促褐变[28]。

由图7可见，在0～20 d贮藏期间，褪黑素处理组的POD活性趋于稳定，对照组的POD活性在0～5 d时呈上升趋势，在5 d时达到最高值，然后急剧下降，其原因可能是果实衰老所引起的酶活性下降。说明在贮藏前期，百香果过氧化氢含量较低的时候，褪黑素处理能有效抑制POD活性的升高，降低百香果内过氧化氢的氧化反应，从而延缓百香果的衰老褐变。而贮藏后期，随着果实中产生的过氧化氢含量的升高，褪黑素处理则能够刺激产生POD活性来清除过多的过氧化氢。

图7 褪黑素处理对百香果果皮POD活性的影响Fig.7 Effects of melatonin treatment on PODactivities of passion fruit peel

2.7 褪黑素处理对百香果质构的影响

质地在食品物性学中被广泛用来表示食品的组织状态、口感及美味感觉等。与感官评定相比，利用质构仪测定果蔬的质地特性更容易操作，且重复性好[29]。

2.7.1 硬度

由图8可知，贮藏前期，百香果果皮的硬度逐渐升高，对照组5 d时达到最高，而褪黑素处理组的硬度在10 d时达到最大值。随着贮藏时间的延长，硬度呈降低趋势，这可能是因为果实细胞水分逐渐减少，组织结构遭到破坏致使支撑力下降。在0～20 d贮藏期内，百香果果皮硬度先升高后逐渐降低。与对照组相比，褪黑素处理组始终保持较高的硬度，说明褪黑素处理能够维持果实良好的组织结构，延缓百香果硬度的降低。

图8 褪黑素处理对百香果硬度的影响Fig.8 Effects of melatonin treatment on the hardness of passion fruits

2.7.2 黏聚性

由图9可以看出，在贮藏5 d后对照组百香果的黏聚性开始降低，并且随后保持在稳定水平，但整体来看，褪黑素处理组百香果的黏聚性始终高于对照组（除20 d外）。这说明贮藏期间，褪黑素处理可以延缓百香果黏聚性的降低，能有效保持百香果的生理品质。

图9 褪黑素处理对百香果黏聚性的影响Fig.9 Effects of melatonin treatment on thecohesion of passion fruits

2.7.3 咀嚼性

由图10可知，贮藏过程中百香果果实的咀嚼性表现出先升高后下降的趋势，但变化不显著。褪黑素处理组果实的咀嚼性相对略高于对照组，二者之间无显著差异（15 d除外）。说明褪黑素处理可以延缓咀嚼性的下降，减缓细胞和组织的破坏，延缓采后百香果低温贮藏期间的衰老。

图10 褪黑素处理对百香果咀嚼性的影响Fig.10 Effects of melatonin treatment on mastication of passion fruits

2.7.4 回复性

由图11可以看出，对照组百香果果实的回复性先下降后上升，在贮藏末期又开始下降；而褪黑素处理组的回复性在贮藏过程中先升高后降低。贮藏5 d内，褪黑素处理组百香果的回复性得到了提升，达到最高值0.65，其后回复性保持稳定，在20 d时降到0.57；而对照组百香果果实在贮藏期15 d内回复性低于褪黑素处理组。可以看出，褪黑素处理可有效延缓百香果回复性的下降，延缓采后果实衰老，保持百香果的品质。

图11 褪黑素处理对百香果回复性的影响Fig.11 Effects of melatonin treatment on the recovery of passion fruits

2.7.5 胶着性

胶着性数值可模拟将半固体的样品破裂成吞咽时的稳定状态所需的能量，在贮藏过程中也可客观反映采后果蔬的贮藏品质，胶着性越高表明细胞结构越完整。

由图12表明，对照组百香果的胶着性整体呈下降趋势，而褪黑素处理组果实的胶着性则先上升后下降。在5～10 d贮藏期间，褪黑素处理组的胶着性显著高于对照组（P＜0.05）。说明褪黑素处理可以较好地保持细胞壁结构的完整性，从而在一定程度上维持百香果果实的胶着性。

图12 褪黑素处理对百香果胶着性的影响Fig.12 Effects of melatonin treatment on the adhesiveness of passion fruits

3 结论

活性氧的产生和积累是造成采后果蔬衰老及品质劣变的主要原因之一。在果实采后成熟衰老过程中，往往伴随着活性氧的大量积累，而SOD、CAT、POD等是植物组织中清除活性氧的主要酶类[30-31]。有研究表明，褪黑素处理能抑制水蜜桃电导率的上升，保持细胞膜的完整性[32]。辛丹丹[33]研究也发现褪黑素可以显著提高果实CAT和SOD活性。本研究结果也证实了这一点。

本研究结果表明，在4℃贮藏条件下，200μmol/L褪黑素处理能有效减少果实贮藏期间的水分蒸腾，抑制MDA的产生，减轻细胞膜透性，提高果实SOD和CAT活性，抑制POD活性，从而有效延缓采后百香果衰老褐变。贮藏期间，对照组百香果果实的硬度、回复性、黏聚性、咀嚼性和胶着性等质构特性均有明显下降，褪黑素处理组相对于对照组能较好地保持百香果的水分，保持果实较好的质构特性，从而维持果实较好的外观品质及食用品质。