赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后品质及抗氧化能力的影响

关键词：赤霉素；壳聚糖；火龙果；采后品质；抗氧化能力

中图分类号：S667.9；TS255.3 文献标志码：A

火龙果（Hylocereus undatus）属仙人掌科（Cactaceae）三角柱属（Hylorereus），为典型的热带、亚热带水果，含有丰富的矿物质、碳水化合物、植物蛋白等营养成分，还具有抗炎、抗氧化、保护微血管、预防贫血等功效，深受消费者喜爱[1]。然而，火龙果多在高温多雨时节采收，在采后贮运期间易出现鳞片黄化、失水皱缩、果实腐烂而丧失商品价值，严重制约火龙果产业的发展[2]。已有研究报道，采用低温贮藏[3]、1-MCP处理[4]、气调处理[5]等技术，均可维持火龙果采后品质。然而，这些采后处理方式存在成本高、药物残留、工艺复杂等问题。因此，急需寻求一种绿色环保，操作便捷，成本低廉的火龙果采后保鲜技术，延缓火龙果采后品质劣变，延长保鲜期。

赤霉素（gibberellin， GA）是一种常见的植物激素，在自然界广泛分布，无毒害且易降解。赤霉素在参与植物生长和发育方面的研究较多，在果蔬保鲜方面研究较少。已有研究表明，采前施用赤霉素GA3 可以延缓甜樱桃[6]、番茄[7]、李子[8]等果实成熟；在采后贮藏期间，芒果[9]、香蕉[10]经GA3 处理后，能延缓营养物质降解，保持果实贮藏品质。壳聚糖（chitosan， CTS）因其成膜性好、有较好的诱抗效果和抗菌性，且绿色无毒，已广泛应用于果蔬保鲜领域，在采后番木瓜[11]、甜瓜[12]、黄皮[13]等果实上均表现出较好的保鲜效果。然而赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后品质及抗氧化能力的影响尚无报道。因此，本研究以此为切入点，阐明赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果贮藏品质、膜脂过氧化水平、抗氧化物质及抗氧化酶活性等的影响，旨在为火龙果采后贮运保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试材料 本试验所用的火龙果品种为金都一号，2023 年9 月4 日采自广东湛江遂溪县火龙果基地，采收成熟度为7 成熟（花后30 d），果肉可溶性糖含量为49.52 mg/g，选取大小一致，果面干净且无机械伤和病虫害的果实，立即运回中国热带农业科学院南亚热带作物研究所采后保鲜实验室，在空调房预冷至25 ℃后待处理。

试剂：壳聚糖购自上海阿拉丁生化科技有限公司，低黏度<200mpa.s，分析纯；赤霉素GA3购自上海恒斐生物科技有限公司， 分析纯。

1.1.2仪器与设备 UV-2700 紫外可见分光光度计，日本岛津公司；Thermo 900超低温冰箱，美国Thermo Fisher 公司；IKA 磁力加热恒温搅拌器，德国IKA 公司；SOP 型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DS-700D 分光测色仪，杭州彩谱科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 赤霉素-壳聚糖复合溶液配制 前期预试验观察了3、5、7、10 g/L 壳聚糖处理后火龙果的表观变化，结果表明，与清水对照相比较，5 g/L壳聚糖喷涂处理，果实腐烂程度最低，保鲜效果最好，确定5 g/L 壳聚糖为后续的处理条件。将壳聚糖加入体积分数为0.5%冰乙酸溶液后，在磁力搅拌器1000 r/min 转速下搅拌，使壳聚糖完全溶解，达到5 g/L 壳聚糖溶液的终浓度，将不同浓度的GA先用少量无水乙醇溶解，之后加入壳聚糖溶液中，搅匀后静置，装入喷壶待用。

1.2.2 火龙果采后处理 将挑选出来的火龙果随机分成6 组，并在250 mg/L 咪鲜胺水溶液中浸泡3 min，晾干后进行喷雾处理，6组处理：第一组为对照组（CK），喷清水；第二组为壳聚糖组（CTS），喷5 g/L 的CTS 溶液；第三组为赤霉素组（GA50），喷50 mg/L GA 水溶液；第四组、第五组、第六组为复合处理组（CTS+GA25、CTS+GA50、CTS+GA100），分别喷5 g/L CTS+25 mg/L GA、5 g/L CTS +50 mg/L GA、5 g/L CTS +100 mg/L GA 的复合液，自然晾干后装入30 μm厚的PE 保鲜袋内松口包扎，置于25 ℃恒温箱贮藏。每隔3 d 取样观察并测定相关指标。

1.2.3 指标测定 （1）失水率和鳞片黄化率的测定。失水率测定参考陈勇等[14]的方法，采用称重法，采收当天每处理随机选取10 个火龙果进行固定跟踪称重，每隔3 d 称重1 次，计算贮藏期间的水分损失。失水率=（贮藏0 d 质量-贮藏n d 质量）/贮藏0 d 质量×100%。火龙果鳞片黄化率的计数方法为发生黄化的鳞片个数占总鳞片个数的百分比，单位为%。

（2）果皮颜色和可溶性糖的测定。用分光测色仪测定火龙果的果皮色度值，L*值表示亮度，值越大，表示果皮颜色越鲜艳；a*值表示红绿色度，a*值为正，表示颜色为红色，a*值为负，表示颜色为绿色。可溶性糖含量采用蒽酮比色法，每处理随机选取3 个火龙果，取赤道附近果皮以下1 cm 的果肉，称量0.1 g，采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒进行测定，结果以mg/g 表示。

（3）脂氧合酶活性、丙二醛和可溶性果胶含量的测定。火龙果处理方法同1.2.2，各试验组每隔3 d 选取3 个火龙果进行取样，取样部位是果皮，将火龙果鳞片剪除，取赤道附近2 cm 宽的一圈果皮，液氮速冻，研磨成粉后待测。脂氧合酶（LOX）活性、丙二醛（MDA）和可溶性果胶含量均采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒进行测定。LOX 活性以U/g 表示，MDA 含量以nmol/g 表示，可溶性果胶含量以mg/g 表示，所有测定均重复3 次。

（4）火龙果抗氧化物质含量和抗氧化相关酶活性测定。火龙果处理和取样方法同1.2.2 和1.2.3-（3），抗氧化物质含量和抗氧化酶活性均采用苏州科铭生物技术有限公司生产的试剂盒进行测定。抗氧化物质总酚和类黄酮含量均以mg/g表示，还原型谷胱甘肽（GSH）含量以μmol/g 表示，还原型抗坏血酸（AsA）含量以μg/g 表示。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性均以U/g 表示，所有测定均重复3 次。

1.3 数据处理

采用Excel 2023 软件统计试验数据，计算出平均值和标准差并制图；采用SPSS 22.0 软件进行方差分析（ANOVA），Duncanʹs 多重比较分析显著性差异。

2 结果与分析

2.1 赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后外观品质的影响

由图1A 可知，在火龙果贮藏第3 天，各试验组均开始出现鳞片黄化现象，随贮藏时间的延长，黄化率持续升高。在贮藏期3～6 d，CK 和CTS+GA25 黄化率显著高于其余处理组（ P<0.05），在贮藏后期，CTS+GA50 明显低于其他试验组，贮藏12 d，CK、CTS、GA50、CTS+GA25、CTS+GA50、CTS+GA100的鳞片黄化率分别为100%、100%、93.01%、98.56%、84.09%、97.03%。可见，CTS+GA50 处理效果最优，可有效抑制鳞片黄化率的上升，延缓火龙果的衰老。

由图1B 可知，随着火龙果贮藏时间的延长，果实失水率逐渐升高，且CK 火龙果的失水率始终高于各处理组。各处理组在贮藏期间也存在差异，在贮藏3～9 d，CTS+GA25和CTS+GA100 之间的失水率无明显差异，均低于CK，而CTS、GA50和CTS+GA50之间的失水率差异不大，低于其他两组。在贮藏6～12 d，CTS+GA50处理的失水率均显著低于其他组（P<0.05），在贮藏第12天，CTS+GA50 比CK 降低20.75%。可见，CTS+GA50 保水效果最好，可显著降低火龙果贮藏期间的水分流失。

由图1C 可知，在贮藏过程中火龙果果皮a*值的变化整体呈先上升后下降趋势。在贮藏前期各试验组a*值均上升，其中CTS+GA50 的a*值显著高于其他处理组，在第6 天各组均出现峰值43.82、41.83、42.01、42.22、45.96、43.87，随后降低，贮藏9～12 d，CTS+GA50 显著延缓火龙果皮色度a*值的下降（P<0.05），第12 天，a*值比CK 提高了13.29%。说明CTS+GA50 处理能有效保持果实红度，较好维持火龙果的表观品质。

由图1D 可知，火龙果贮藏期间CK 的果皮L*值总体呈下降趋势，而处理组的L*值呈先升后降的趋势。在贮藏0～3 d，各试验组无显著差异；贮藏6～9 d，各处理的L*值显著高于CK，而各处理间无明显差异；贮藏9 d，各处理的L*值达到峰值；贮藏12 d 各试验组的L*值分别为36.34、37.87、38.27、38.68、40.4、39.81，其中CTS+GA50的L*值最高。可见，CTS+GA50可延缓L*值降低，保持火龙果的鲜艳度。

2.2 赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果可溶性糖和可溶性果胶含量的影响

如图2A 所示，采后火龙果的可溶性糖含量整体呈先上升后下降的趋势，各试验组均在第9 天到达峰值56.76、61.87、62.45、62.74、66.95、66.18 mg/g，在贮藏6～12 d，各处理组可溶性糖含量显著高于CK（P<0.05），其中CTS+GA50 和CTS+GA100 可溶性糖含量最高，贮藏12 d，可溶性糖含量分别为55.87、55.10 mg/g，而CK 只有46.75 mg/g。可见，CTS+GA50 可有效减缓火龙果可溶性糖含量下降。

可溶性果胶含量变化如图2B，在整个贮藏期间均持续上升，CK 上升幅度最高且均显著高于各处理组（P<0.05）。在贮藏前期，各处理组间无显著性差异。贮藏6～12 d，各试验组可溶性果胶含量开始升高并呈现差异，其中CTS+GA50 可溶性果胶含量最低，贮藏12 d 比CK 降低9.26%。可见，CTS+GA50 能抑制火龙果可溶性果胶含量的上升，有效延迟火龙果采后软化，维持采后品质。

2.3 赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后膜脂过氧化水平的影响

如图3A 所示，火龙果贮藏期间CK 和处理组的LOX 活性均呈现相同变化趋势，先降低后升高。在贮藏期0～6 d 组间差异显著（P<0.05），但降幅均较为平缓。贮藏6 d，CK 的LOX 活性上升迅速，到贮藏12 d，为26.21 U/g，而CTS+GA50组在贮藏后期上升缓慢，显著低于CK（P<0.05），到第12 天仅为CK 的0.81 倍。可见，CTS+GA50处理可有效抑制LOX 活性升高。

火龙果MDA 含量变化如图3B 所示，在0～3 d呈现下降趋势，之后均呈现上升趋势，且CTS+GA50 处理的MDA 含量始终显著低于CK（P<0.05），在第9 天和第12 天，处理组比CK 分别降低23.25%和16.04%。可见，CTS+GA50 处理能有效抑制MDA 含量上升，减少膜脂过氧化程度，维持细胞完整性，延缓火龙果果实衰老。

2.4 赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后抗氧化物质含量的影响

由图4A 可知，在贮藏期间火龙果果皮的类黄酮含量呈现先升后降的趋势，在贮藏3～9 d，CTS+GA50 处理的类黄酮含量均显著高于CK（P<0.05），且在第9 d 时达到峰值4.99 mg/g，比CK高6.40%，差异显著（P<0.05），贮藏12 d，处理组的类黄酮含量为4.92 mg/g，比CK 提高10.07%。可见，CTS+GA50 处理可有效延缓火龙果类黄酮含量下降，有利于增强火龙果果皮抗氧化性。

如图4B 所示，在整个贮藏期间，处理组果皮的总酚含量呈现缓慢下降趋势，贮藏12 d，总酚含量为7.15 mg/g，较0 d 降幅6.04%。而CK 在0～6 d 总酚含量下降迅速，显著低于处理组（P<0.05），CK 在贮藏6～12 d，总酚含量呈现先上升后下降趋势，均显著低于处理组（P<0.05），贮藏12 d，CK 较0 d 降幅达14.59%。可见，CTS+GA50处理能保持采后火龙果较高的总酚含量。

由图4C 可以看出，在火龙果果实贮藏期间，果皮GSH 含量呈现先升后降趋势。在贮藏前期CK 的GSH 快速积累，第3 天到达峰值，组间差异显著（P<0.05），随着贮藏时间的延长，GSH含量又迅速下降，到贮藏12 d，CK 的GSH 含量仅0.35 μmol/g。而CTS+GA50 在贮藏0～6d平缓上升，第6天达峰值，之后平稳下降，贮藏12 d，GSH 含量比CK 提高31.43%。可见，CTS+GA50处理在贮藏后期可延缓GSH 含量下降。

图4D 可知，采后火龙果在贮藏期间AsA 含量呈缓慢下降趋势，在贮藏3、6、9、12 d，处理组的AsA 含量分别是CK 的1.20、1.10、1.09、1.13 倍，且存在显著差异（P<0.05）。可见，CTS+GA50处理有利于提高火龙果AsA 含量，进而提高火龙果的抗氧化性。

2.5 赤霉素复合壳聚糖处理对火龙果采后抗氧化酶活性的影响

由图5A 可知，火龙果CK 和处理组的SOD 活性均呈现先升后降的趋势，在贮藏0～3 d 组间差异不大，随着贮藏时间的延长，SOD 活性迅速上升，贮藏9 d 时达峰值，贮藏6～12 d，CTS+GA50 处理的SOD 活性均显著高于CK（P<0.05），贮藏12 d，比CK 提高17.61%。可见，CTS+GA50 处理可提高SOD 活性，清除过多自由基，延缓火龙果衰老。

由图5B 所示，在火龙果贮藏期间CK 和处理组的POD 活性呈先升后降的趋势，到贮藏6 d 达峰值。整个贮藏期间，CTS+GA50 处理的POD 活性均显著高于CK（P<0.05），在贮藏12 d，CTS+GA50 处理组POD 活性为190.90 U/g，比CK 提高79.22%。说明CTS+GA50 处理可保持火龙果较高的POD 活性。

如图5C 所示，在贮藏期间，火龙果CAT 活性呈先上升后下降趋势，在贮藏9 d 达峰值，处理组CAT 活性在整个贮藏期均显著高于CK（P<0.05），处理组12 d 的CAT 活性比CK 提高15.01%。可见，CTS+GA50 处理能提高火龙果的CAT 活性进而提高其抗氧化性。

3讨论

赤霉素是一种常见的植物激素，安全、易降解、无毒害。赤霉素参与诸多生理过程：种子萌发、茎干生长、花的形成、花药发育，赤霉素还有促进果实生长、延缓衰老的作用[15]。本研究用GA50 和CTS+GA50 处理火龙果，贮藏12d，GA50和CTS+GA50的贮藏品质明显优于CK，而赤霉素复合壳聚糖处理组的保鲜效果又明显优于单独赤霉素处理组。目前已有很多关于赤霉素调控果蔬品质方面的报道，李佳桐等[16]研究发现，赤霉素处理可提高西瓜果实中心糖含量，本研究用CTS+GA50 处理的火龙果贮藏12 d，可溶性糖含量比CK 提高19.5%。蔡仲慧[17]研究发现，赤霉素处理葡萄果实的鲜艳度和红色饱和度均高于对照，与本研究结果一致。周传悦等[10]研究发现，GA 处理后香蕉的抗坏血酸含量被氧化的速率显著降低，本研究也发现，在整个贮藏期间，赤霉素处理的火龙果AsA 含量均明显高于CK。赤霉素可降低采后火龙果的失重率，巴良杰等[18]用50 mg/L GA 处理紫红龙火龙果，明显降低了果实质量损失率。本研究用CTS+GA50处理的火龙果在贮藏12 d，失水率比CK 降低20.75%。赤霉素还可降低采后果蔬的叶片黄化率，FAN 等[19]研究发现，用100 μmol/L GA 处理菜心，叶片黄化率降低56.86%。本研究用50mg/L GA 复合壳聚糖处理有效抑制了火龙果鳞片黄化率的上升。火龙果采后随着贮藏时间的延长，果皮细胞壁成分会发生水解，导致果实软化，硬度降低。赵茹等[20]研究发现，赤霉素能有效减缓青皮核桃硬度的下降，延缓组织结构衰老；也有研究报道，赤霉素可抑制水蜜桃细胞水解酶和果胶酶的活性，从而延缓硬度下降[21]。本研究赤霉素处理降低了火龙果可溶性果胶含量，说明赤霉素处理可延缓火龙果硬度下降。壳聚糖可改善果蔬采后品质，被广泛应用于果蔬保鲜，本研究用赤霉素复合壳聚糖处理，可更好维持火龙果采后品质，一方面是由于赤霉素本身对火龙果品质的调控作用，另一方面在于壳聚糖良好的成膜性和保水性，壳聚糖除了对火龙果有直接的保鲜作用外，还可作为赤霉素的载体，延长赤霉素在果面上的作用时间，二者复合处理起到协同增效作用。

LOX 和MDA 都与膜脂过氧化有关，LOX 能催化不饱和脂肪酸氧化反应，导致膜脂过氧化，加速果蔬衰老，MDA 作为膜脂过氧化的终产物，积累过多会对果蔬细胞质膜和细胞器造成损害[22]。研究发现，采前喷洒GA可延缓李子果肉褐变和膜脂过氧化程度，降低MDA 在果实内的积累[23]。有研究报道，适宜浓度的赤霉素处理能显著降低盐胁迫下万寿菊幼苗MDA 含量[24]。也有研究发现，壳聚糖处理能抑制采后纽荷尔脐橙果实MDA的积累[25]。本研究CTS+GA50 可有效抑制采后火龙果LOX 活性和MDA 含量的升高，延缓果实衰老，其原因可能是壳聚糖膜有微气调作用，形成低氧环境降低了果实呼吸作用；另一方面也可能是复合处理提升了果实内源赤霉素含量，维持了果实细胞旺盛的生理代谢，进而减轻了果实膜脂过氧化损伤。

类黄酮和GSH 有清除植物体内自由基和活性氧的作用，以保护细胞膜结构和功能的完整性。本研究CTS+GA50 处理均提高了火龙果类黄酮和GSH 含量。有研究发现，50 mg/L 外源GA 可以显著提高银杏叶中总黄酮含量[26]，这与本研究结果一致，也有报道嘎啦苹果果皮类黄酮含量随外源GA浓度的增大而增大[27]。在长期的系统进化过程中，植物细胞形成了一套防御活性氧、自由基毒害的保护机制，其中，活性氧清除酶系统起着主要作用，SOD、CAT、POD 等是活性氧清除酶系统中的重要保护酶，可有效清除活性氧自由基，维持活性氧的平衡，防止细胞膜脂过氧化。巴良杰等[18]研究发现，采后紫红龙火龙果经赤霉素处理后，SOD、CAT、POD 活性均呈上升趋势，也有研究报道，赤霉素处理后蜘蛛兰切花可保持较高的CAT、POD 活性[28]；壳聚糖处理也可提高采后果实的抗氧化酶活性，研究发现，1%壳聚糖处理能提高番木瓜果实SOD 活性，增强清除自由基的能力[29]，2%壳聚糖溶液浸泡兰考蜜瓜后，SOD 和POD 保持较高活性[30]，不同浓度的壳聚糖处理均可提升采后桃果实的POD 活性[31]。本研究用0.5%壳聚糖和50 mg/L 的赤霉素复合处理，明显提高了火龙果SOD、CAT、POD 活性，这可能是赤霉素和壳聚糖共同作用进而提高了果实的活性氧清除能力。

综上所述，不同浓度的赤霉素复合壳聚糖处理均能提升采后火龙果的贮藏品质，其中以50 mg/L赤霉素复合壳聚糖处理的效果最优，处理后的火龙果可维持较高的外观新鲜度，较低的黄化率和失水率，且果实可溶性糖含量明显提高。复合处理提高了火龙果抗氧化物质含量和抗氧化酶活性，增强了火龙果采后抗氧化能力，清除过多的活性氧自由基，降低了果实膜脂过氧化程度，维持了果实质膜的完整性，延缓火龙果衰老进而延长保鲜期。