外源γ-氨基丁酸对龙眼果实采后品质的影响

周桐,任心如,黄秋婷,陈瑜娴,王艳华,黎晓媚,李静*

1(桂林理工大学 化学与生物工程学院,广西 桂林,541006) 2(广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西 南宁,530007)3(济南大学 化学化工学院,山东 济南,250022)

龙眼(DimocarpuslonganLour)又称龙目、桂圆等,是无患子科龙眼属的亚热带经济果树植物[1]。龙眼果实营养丰富、味道清甜鲜美,其果肉干可入药膳,具有益智补脑、延缓衰老、补气养血等温补作用[2-4]。我国龙眼种植面积和产量稳居世界第一[5]。由于龙眼果实成熟并采摘在高温高湿季节,果实水分含量高,采后极易发生褐变、腐烂等品质劣变,不耐贮藏,不便运输。因此亟待开发安全有效的保鲜技术来减缓龙眼果实的品质劣变。

γ-氨基丁酸又名为4-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid, GABA),是一种在生物体内天然存在的非蛋白质氨基酸[6]。一直被认为与多种植物胁迫、抗氧化系统和防御系统有关。研究表明,外源的GABA能够增进桃、香蕉等果实内源GABA的积累,提高果实的抗冷性[7-8]。GABA处理能够延缓血橙冷藏期间多酚、花色素苷的降低,提高抗氧化酶的活性,进而较好地保持果实的品质[9]。LIU等[10]发现冷冻的双孢蘑菇体内的GABA含量高于新鲜双孢蘑菇,推测低温可能激发了双孢蘑菇内源GABA的积累。李静等[11]研究发现GABA处理能够降低双孢蘑菇的质量损失率,较好地保持其硬度和颜色,同时能促进双孢蘑菇总酚和抗坏血酸的积累,较好地保持双孢蘑菇的贮藏品质。但是关于GABA处理对采后龙眼果实品质影响的研究鲜有报道。本文以‘储良’龙眼果实为试验材料,研究GABA处理对采后龙眼果实品质的影响,旨在为延长龙眼采后贮藏寿命提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

龙眼品种为“储良”,广西桂林市雁山市场,挑选大小均匀、果皮无损伤、无腐烂流汁、无霉变、无虫害、去掉枝梗保留果蒂的新鲜龙眼果实备用;GABA,郑州超凡化工产品有限公司;氢氧化钠、酚酞、没食子酸、邻苯二甲酸氢钾、甲醇、三氯乙酸、盐酸,广东西陇科学股份有限公司;硫代巴比妥酸,上海源叶生物科技有限公司;福林酚,上海源叶生物科技有限公司;以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

Universal 320/320R离心机,Sigma-Aldrich上海贸易有限公司;TU-1950紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限公司;NR60CP色差仪,深圳三恩时科技有限公司;TMS-Pro物性分析仪,上海卓好实验室设备有限公司;LRH-600A-G恒温培养箱,广东泰宏君科学仪器股份有限公司;KQ2200DE超声波清洗器,昆山市超声仪器有限公司;H18733电导率仪,北京中仪友信科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 材料处理

将果实混合均匀后随机分成4组,每组260个果,分别使用清水和浓度为5、10、15 mmol/L GABA溶液浸泡5 min后捞出,自然晾干,使用保鲜袋分装扎口后放入恒温培养箱中,(25±1) ℃贮藏6 d。每天随机取30个果实进行褐变指数、色泽、失重率、可滴定酸、膜透性、硬度、果肉自溶指数等指标的测定。剩余果皮用液氮冻干后磨成粉末,使用塑封袋包装后,置于-80 ℃贮藏保存,用以测定总酚、类黄酮和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量。

1.3.2 褐变指数测定

试验参考ZHANG等[12]提出的果皮褐变指数测定方法。将龙眼褐变程度分为5个等级:1级,褐变面积<1/4;2级,1/4≤褐变面积<1/2;3级,1/2≤褐变面积<3/4;4级,3/4≤褐变面积<1;5级,全部褐变。每个组随机抽取30个龙眼果实进行褐变指数评估,并进行3次生物学重复。果皮褐变指数的计算如公式(1)所示:

果皮褐变指数=∑(褐变级数×该级果数)/总果数

(1)

1.3.3 失重率测定

采用称重法,每组分别取30个果实用来固定测失重率,使用精确到0.001 g的SQP电子天平进行称量读取数值,测定重复3次取平均值[13]。

1.3.4 色差测定

采用标准白色校正过的色差仪测定龙眼果皮的色泽变化,即测定L*值、b*值,其中L*值表示果皮颜色明暗度,即L*=0为黑色,L*=100为白色,b*值表示黄蓝色,如L*值越大,颜色相对性越浅,果皮品质颜色越好,而b*值越大,果皮颜色越黄[14]。每次随机在果皮表面区域取3个不同位置进行测定。每次测量均重复3次取平均值。

1.3.5 硬度测定

参照李静等[15]的方法并略做修改,从保鲜袋中随机取出15个龙眼用全质构分析法测定果实硬度。TMS-Pro物性分析仪对龙眼果实进行分析,测定果实硬度的变化,将去皮龙眼水平(即核头和核尖成线与平台成平行状态)放置在仪器测量平台上,每个果以同样方法测定3次取平均值,仪器检测参数设置如下:直径5 cm圆柱形平板探头,30%压缩程度,1.0 mm/s下压速率,0.3 N触发力。

1.2.6 膜透性测定

采用相对电导率表示膜透性的大小,参考曹建康等[16]的方法测定果皮相对电导率。

1.3.7 MDA含量测定

参考CHEN等[17]的方法,根据溶液吸光度测算出反应混合液中MDA的浓度,再换算出每克果皮中MDA含量,以μmol/g FW(鲜重)表示。

1.3.8 果肉自溶指数测定

参照吕恩利等[18]的方法。每个组随机取30个果实并去除果皮,根据果肉自溶面积与整个果肉面积比值A把果肉自溶程度分为5级。0级,果肉有弹性、果肉无自溶;1级,果肉变软,A<1/4;2级,果肉变软、流汁,1/4≤A<1/2;3级,果肉变软、流汁,1/2≤A<3/4;4级,果肉糜烂,A≥3/4。果肉自溶指数的计算如公式(2)所示:

果肉自溶指数=∑(自溶级数×该级果数)/总果数

(2)

1.3.9 总酚和类黄酮含量测定

参考李静等[19]的方法,称取2 g样品冻干粉,加入(体积分数)75%乙醇10 mL并于室温下超声1 h,随后于条件为室温、12 000 r/min下离心10 min,留取上清液备用。总酚含量采用福林酚法,以没食子酸为标准品做标准曲线;类黄酮含量采用铝离子比色法,以芦丁为标准品制作标准曲线。

1.3.10 可滴定酸(titratable acid,TA)含量测定

采用的是0.1 mol/L标准氢氧化钠溶液滴定法测定[20],每个组样品分别取10 g果肉进行研磨至破碎,用蒸馏水冲洗研钵一同转入100 mL容量瓶中,并用蒸馏水定容至刻度,摇匀静置30 min后经4层纱布过滤,留20 mL上述滤液,转入到250 mL三角烧瓶中,滴加适量1%酚酞指示剂,用已标定的NaOH溶液滴定,折算系数为0.067。

1.4 数据处理

每次实验进行3次重复,使用统计软件并采用SPSS 25(SPSS,Chicago,1L,USA)统计软件对试验数据进行方差分析,采用Duncan′s Range Test(P<0.05)分析数据之间的差异性,用Origin 8.5进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同浓度GABA处理对龙眼果皮褐变指数的影响

果皮褐变是龙眼品质劣变的最主要现象之一,褐变指数的高低在一定程度上决定了果品的经济价值[21]。图1表示不同浓度GABA处理对龙眼果皮褐变的影响,对照组和GABA处理组的龙眼果皮褐变指数都随着其贮藏时间的延长而呈现逐渐上升的趋势,表明贮藏时间越长龙眼的褐变指数越高;随着GABA处理浓度的增大,果皮的果皮褐变指数逐渐降低,即15 mmol/L GABA处理组的龙眼果皮褐变指数最低。褐变指数是影响果实外观的主要指标。对照组和GABA处理组的褐变指数都随时间延长而增大,但处理组的褐变指数低于对照组(P<0.05)。第6天时,处理组比对照组低1/5,达到了较好的保鲜效果。表明GABA处理能较好维持龙眼果皮新鲜度。

图1 不同浓度GABA处理对龙眼果皮褐变的影响Fig.1 Effect of different concentrations of GABA on browning of longan pericarp

2.2 不同浓度GABA处理对龙眼果实失重率的影响

龙眼鲜果肉质清甜多汁,其水分含量可达78%～82%[22],鲜龙眼中水分占比很大。因此龙眼在贮藏期间失重率是一项重要指标[23]。图2表明,龙眼在贮藏期间,其失重率随着时间的延长而逐渐升高。处理组失重率低于对照组(P<0.05),表明对照组GABA处理都能有效减轻鲜龙眼的失重率,极大程度保持鲜龙眼的水分以及品质。其中15 mmol/L GABA处理的失重率最低,在贮藏第6天时为1.0%,比对照组低1/3。因此对照组中15 mmol/L GABA处理对减缓龙眼失重的效果最好。

2.3 不同浓度GABA处理对龙眼果皮色差的影响

果皮色差变化能直观体现出果实新鲜程度[24]。L*值越大,表明颜色越浅,果实品质越好;b*为正值,说色在贮藏期间逐渐加深,外观品质下降;不同浓度GABA处理的龙眼L*值在贮藏期间均高于对照组(P<0.05),由图3-B可知,处理组b*值低于对照组(P<0.05),说明GABA处理能够有效减缓龙眼果皮颜色加深,保持龙眼外观品质。其中15 mmol/L GABA处理组在贮藏后期与对照组差异显著,贮藏 6 d时,处理组L*值比对照组高5.34,处理组b*值比对照组低3.83。综合来看,GABA处理能够较好地保持龙眼色泽光亮,延缓果皮颜色的加深。

图2 不同浓度GABA处理对龙眼果实失重率的影响Fig.2 Effect of different concentrations of GABA treatment on the weight loss rate of longan fruit

A-不同浓度GABA处理对龙眼果皮色差L*的影响; B-不同浓度GABA处理对龙眼果皮色差b*的影响图3 不同浓度GABA处理对龙眼果皮色差的影响Fig.3 Effect of different concentrations of GABA treatment on the colour difference of longan pericarp

2.4 不同浓度GABA处理对龙眼果实硬度的影响

果实质地是影响果实商品性的重要参数,果实硬度表明其新鲜程度[25]。如图4所示,处理组和对照组的鲜龙眼果实硬度在整个贮藏期间呈整体下降趋势,GABA处理组明显比对照组硬度要高(P<0.05)。其中15 mmol/L GABA处理组硬度下降速度最慢。贮藏第5天时,果实硬度为1 912.55 gf,与对照组相差最大,第6天时硬度为对照组的1.52倍。综合分析表明15 mmol/L GABA处理可有效的降低龙眼果实软化从而保持其硬度。

图4 不同浓度GABA处理对龙眼果实硬度的影响Fig.4 Effect of different concentrations of GABA treatment on hardness of longan fruit

2.5 不同浓度GABA处理对龙眼果皮细胞膜透性的影响

相对电导率和MDA含量是衡量细胞膜透性和稳定性的2个重要指标[26-27]。一般认为相对电导率可以反映果蔬细胞膜的完整性和功能在不同微环境下的损伤程度,即相对电导率越高,表明细胞膜通透性越大,细胞膜抗逆性越弱;而MDA是细胞膜质过氧化的主要产物,其含量的多少可间接反映细胞膜脂氧化的程度。

不同浓度GABA处理对龙眼果皮膜透性和膜脂过氧化性的影响如图5和图6所示。在整个贮藏期内,处理组与对照组的龙眼果皮相对电导率和MDA含量均呈现逐渐上升的趋势。GABA处理组果皮相对电导率和MDA含量均低于对照组(P<0.05),其中15 mmol/L GABA处理组的膜透性和MDA含量均最低,贮藏第6天,处理组的膜透性和MDA含量比对照组低17.2%和23.1%。这说明GABA处理能够较好保持龙眼果皮细胞膜的完整性和稳定性,处理组中最佳处理浓度为15 mmol/L。

图5 不同浓度GABA处理对龙眼果皮膜透性的影响Fig.5 Effects of different concentrations of GABA on the membrane permeability of longan pericarp

图6 不同浓度GABA处理对龙眼果皮MDA含量的影响Fig.6 Effect of different concentrations of GABA treatment on MDA content of longan pericarp

2.6 不同浓度GABA处理对龙眼果肉自溶指数的影响

龙眼在采后贮藏期间,果肉会快速发生自溶[28]。由图7可知,对照组果肉在第2天即开始发生自溶,之后自溶指数不断上升,2～4 d果肉自溶指数缓上升,第4天后果肉自溶指数上升速度明显增加。自溶指数处理组比对照组低(P<0.05),即不同浓度GABA处理能够延缓龙眼果肉的自溶现象发生,其中15 mmol/L处理组的效果最好,贮藏前3 d内,果肉无自溶现象,之后逐渐发生自溶,但自溶指数一直低于其他处理组;贮藏至第6天,自溶指数为1.97,比对照组低1/3。这说明GABA处理能显著降低采后龙眼果肉的自溶。

图7 不同浓度GABA处理对龙眼果肉自溶指数的影响Fig.7 Effect of different concentrations of GABA treatment on the autolysis index of longan fruit pulp

2.7 不同浓度GABA处理对龙眼果皮总酚和类黄酮含量的影响

不同浓度GABA处理对龙眼果皮总酚含量的影响如图8所示。龙眼总酚含量在贮藏过程中呈下降的趋势。贮藏前2 d,处理组与对照组的总酚含量趋于平稳无明显差异变化,从第2天开始,不同处理组总酚含量出现不同程度的下降,之后差异逐渐显著(P<0.05),随着GABA处理浓度的增加,总酚含量下降趋势逐渐减缓。第6天,15 mmol/L GABA处理组总酚含量为1.5 mg/g,比对照组高1/3,这表明GABA能促进采后龙眼总酚的积累,其中15 mmol/L处理效果最佳。

图8 不同浓度GABA处理对龙眼果皮总酚含量的影响Fig.8 Effects of different concentrations of GABA on the content of total phenols in longan pericarp

不同浓度GABA处理对龙眼果皮类黄酮含量的影响如图9所示。在贮藏前4 d,龙眼中类黄酮含量都是以不同增长趋势上升,其中15 mmol/L GABA处理组的增长速度最快;贮藏4 d后,处理组与对照组的类黄酮含量都呈现下降趋势(P<0.05);从整体来看,15 mmol/L GABA处理第4天的类黄酮含量最高,含量为0.65 mg/g,之后含量均高于其他处理,因此认为15 mmol/L是处理组中最好的GABA处理浓度。

图9 不同浓度GABA处理对龙眼果皮类黄酮含量的影响Fig.9 Effects of different concentrations of GABA on the content of flavonoids in longan pericarp

2.8 不同浓度GABA处理对龙眼果肉TA含量的影响

龙眼果实TA有苹果酸、草酰乙酸、柠檬酸等,其中苹果酸占总酸含量的34.60%,一般品种龙眼的TA含量为0.096%～0.109%[29]。随着果实采收后的不断衰老软化,其有机酸含量逐渐减少。不同浓度GABA处理对龙眼TA含量的影响见图10。贮藏前期,龙眼的总酸含量>0.16%,说明该品种属于高酸龙眼。贮藏前4 d,龙眼果实TA含量呈逐渐下降的趋势,但是GABA处理组的总酸含量均高于清水组(P<0.05),GABA处理能够减缓龙眼果实的衰老;贮藏5 d后,总酸含量又开始上升,其中对照组含量增速明显,在第5天后高于处理组的总酸含量,可能与果实自溶腐烂有关。在整个贮藏过程中,GABA处理组之间的差异并不显著,但是贮藏6 d后,GABA处理组的总酸含量均显著低于清水组,这可能是由于GABA处理能够延缓果实自溶的原因[30]。

图10 不同浓度GABA处理对龙眼TA含量的影响Fig.10 Effects of different concentrations of GABA on TA content acid in longan

3 结论

实验结果表明,外源GABA处理能减缓龙眼果实水分的散失和硬度的下降,降低果皮的膜脂过氧化程度,减轻果皮颜色的加深程度,进而有效抑制龙眼果皮的褐变;同时能够减轻龙眼果肉的自溶,保持较高的TA含量,从而较好地维持果实的贮藏品质,其中15 mmol/L GABA处理组的效果较好。此外外源GABA处理能较好地促进总酚、类黄酮的积累,这可能是外源GABA经果实代谢进入细胞质,导致其内源GABA增多,抑制谷氨酸脱羧酶对谷氨酸脱羧,导致三羧酸循环前体物质分解代谢减慢,进而表现出总酚、类黄酮类物质的积累。

综上所述,适宜浓度的GABA能有效维持龙眼采后贮藏品质和促进抗氧化物质的积累,为GABA应用于龙眼贮藏保鲜提供了理论依据,但GABA具体作用机制还需进一步研究。