采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果果实采后抗病性的影响

叶 霞，吴 倩，谢国芳

1. 贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳 550005；2. 贵州大学酿酒与食品工程学院/贵州省农畜产品贮藏与加工重点实验室，贵州贵阳 550025

火龙果（Hylocereus undulates）又称吉祥果、玉龙果、芝麻果等，起源于拉丁美洲[1]，是仙人掌科（Cactaceae）量天尺属（Hylocereus）多年生攀援的典型热带植物[2-3]。火龙果果实外形亮丽、口感清甜[2]，且富含甜菜色素、不饱和脂肪酸、有机酸、植物多糖、蛋白质及微量元素[4]，具有预防便秘、降血脂及抗氧化等作用[5-6]，深受消费者的青睐。然而，火龙果成熟于高温多雨的夏秋季节，采后生理代谢旺盛，加速果实衰老腐烂，缩短果实货架期，严重制约其产业发展[3,7]。

油茶（Camellia oleiferaAbel.）又称茶子树或茶油树，起源于中国，是我国重要木本食用油料树种，与油棕、椰子和油橄榄并称世界四大木本油料植物[8]。我国年产油茶籽265万t左右，加工油茶籽油后产生约70万t饼粕，大部分被废弃[9]。研究显示，油茶饼粕对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、沙门氏菌等食源性致病菌[10]和稻瘟病菌、柑橘青霉病菌、黄瓜炭疽病菌、番茄小核病菌、玉米小斑病菌等植物病原菌均具有较好的抑制作用[11]，还发现其对圣女果和荔枝具有较好的保鲜效果[12-13]。

前期研究发现，采前喷施油茶饼粕提取液可维持火龙果采后贮藏品质[14-15]，但其作用机理尚不明确。为此，以紫红龙火龙果为试材，采前喷施不同浓度的油茶饼粕提取液，探究油茶饼粕提取液对火龙果果实采后抗病性的影响。研究结果为油茶饼粕提取液在火龙果的贮藏保鲜中的应用提供理论基础，同时对提高油茶资源的利用率具有重要意义，为开发绿色、环保的果蔬贮藏保鲜新技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试材料 紫红龙火龙果：于2019年9月6日采摘于贵州省罗甸县火龙果基地，八成熟时采收，选择无机械损伤、无病虫害、大小一致的果实开展试验。

油茶饼粕提取液：以采自贵州省思南县野生油茶树的油茶果经液压榨油后的饼粕为原料，参照谢国芳等[15]的方法进行提取。

1.1.2 仪器与设备 YGA2100型O2和CO2分析仪，北京阳光亿事达；ES100型乙烯分析仪，意大利FCE公司；PAL-BX手持型糖酸一体机，日本Atago公司；TCL-16A冷冻离心机，长沙平凡仪器仪表有限公司；UV-2550紫外分光光度计，日本岛津公司。

1.2 方法

1.2.1 油茶饼粕提取液处理 采前1 d，采用浓度分别为0.05%、0.10%、0.25%、0.50%、1.00%的油茶饼粕提取液对火龙果果实进行喷施（以果面水珠下滴为准），每个处理设3次重复，以相邻果树果实喷施清水为对照（CK）。采后立即运回贵阳学院实验室，散去田间热，置于(10±0.5)℃、相对湿度90%~95%下贮藏，每7 d取样分析，液氮冻样，于-80 ℃超低温冰箱保存，备用。

1.2.2 火龙果理化特性的测定 采用分级法测定果实腐烂指数（decay index, DI），依照果实腐烂面积分为4级，0级：果实表面无腐烂现象；1级：果实表面腐烂面积小于1/4；2级：果实表面腐烂面积为1/4~1/2；3级：果实表面腐烂面积大于1/2。腐烂指数=∑(腐烂级别×该级别果实数)/(最高级别×总果实数)。呼吸速率（respiratory rate, RR）和乙烯释放速率（ethylene release rate, ERR）测定参照XIE等[16]的方法。相对电导率（relative conductivity, RC）测定参照曹建康等[17]的方法。脂氧合酶（lipoxygenase, LOX）活力测定参照邵琪等[18]的方法。

1.2.3 火龙果营养成分的测定 总可溶性固形物（total soluble solid, TSS）含量采用PAL-BX手持型糖酸一体机测定，每个重复随机取4个果实，去皮，果肉切碎并混匀，4000 r/min离心10 min，取少量上清液于糖酸一体机测定其TSS含量，重复测定3次，结果用°Brix表示。抗坏血酸（ascorbic acid, AsA）含量测定参照NUNCIO-JÁUREGUI等[19]的方法。

1.2.4 火龙果活性氧代谢的测定 过氧化氢（hydrogen peroxide, H2O2）含量和过氧化氢酶（catalase, CAT）活力测定参照SHADMANI等[20]的方法；采用南京建成生物工程研究所SOD试剂盒测定超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活力。

1.2.5 火龙果防御相关酶活力的测定 苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyase, PAL）活力测定参照YU等[21]的方法；过氧化物酶（peroxidase, POD）活力测定参照LI等[22]的方法；多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）活力测定参照ZHANG等[23]的方法；β-1,3-葡聚糖酶（β-1,3-glucanase, GLU）、几丁质酶（chitinase,CHI）活力测定参照PAN等[24]的方法。

1.3 数据处理

每组试验设3个重复，使用Excel 2016软件整理数据，结果以平均值±标准差表示。采用GraphPad Prism 9.0软件制图，采用RStudio软件进行皮尔逊相关性分析，并生成相关性矩阵，采用IBM SPSS 25软件进行单因素方差分析和主成分分析。

2 结果与分析

2.1 采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果理化特性的影响

不同浓度油茶饼粕提取液处理火龙果后，贮藏至21 d时开始腐烂，处理组果实腐烂指数均低于CK（图1A）。油茶饼粕提取液处理火龙果后，采后贮藏期间火龙果果实呼吸速率呈下降趋势，除0.25%浓度处理果实的乙烯释放速率呈先增后降外，其他均呈持续上升趋势，且贮藏21 d时，与CK相比，处理组均显著抑制火龙果果实的呼吸速率和乙烯释放速率（P<0.05，图1B~图1C）。油茶饼粕提取液处理火龙果后，火龙果果皮的相对电导率均呈先升后降趋势，与CK相比，油茶饼粕提取液可有效抑制相对电导率的增加（图1D）。火龙果果实的脂氧合酶（LOX）活力均呈先降后升趋势，贮藏7 d和14 d时，与CK相比，1.00%油茶饼粕提取液可有效抑制LOX活力升高（图1E）。

2.2 采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果营养成分的影响

油茶饼粕提取液处理能有效维持火龙果果实总可溶性固形物（TSS）含量，且采收贮藏21 d时均显著高于CK（P<0.05）；贮藏期间，火龙果果实抗坏血酸（AsA）含量呈下降趋势，其中1.00%油茶饼粕提取液处理能有效维持果实AsA含量（图2）。

2.3 采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果活性氧代谢的影响

油茶饼粕提取液处理可显著提高火龙果果实采收时H2O2含量（P<0.05），但随着贮藏时间的延长，尤其是贮藏末期CK的H2O2含量显著高于处理组（P<0.05，图3A）。贮藏期间，火龙果果实过氧化氢酶（CAT）活力呈下降趋势，贮藏前14 d，0.10%油茶饼粕提取液处理组火龙果果实的CAT活力均显著高于CK（P<0.05）；贮藏21 d时处理组果实CAT活力均显著低于CK（P<0.05），可能是由于果实体内的H2O2浓度的增加激活CAT活力（图3B）。油茶饼粕提取液处理后，贮藏期间火龙果果实超氧化物歧化酶（SOD）活力呈先升后降趋势，且0.05%油茶饼粕提取液处理能有效维持果实SOD活力（图3C）。

图3 采前油茶饼粕提取液处理对火龙果活性氧代谢的影响Fig. 3 Effects of preharvest treatment of C. oleifera cake extract on reactive oxygen species metabolism of pitaya

2.4 采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果防御相关酶活力的影响

0.10%和0.50%油茶饼粕提取液处理能显著提高火龙果果实采收时苯丙氨酸解氨酶（PAL）活力，0.05%、0.25%、1.00%油茶饼粕提取液处理的果实贮藏期间PAL活力逐渐上升，贮藏21 d时处理组PAL活力均显著高于CK（P<0.05，图4A）。贮藏期间，火龙果果实过氧化物酶（POD）活力呈先升后降趋势，贮藏21 d时，0.05%、0.25%、1.00%处理组的POD活力显著高于CK（P<0.05，图4B）。油茶饼粕提取液处理能显著提高火龙果果实采收时（0 d）多酚氧化酶（PPO）活力（P<0.05，图4C）。与CK相比，油茶饼粕提取液处理能显著提高火龙果果实采收后的β-1,3-葡聚糖酶（GLU）活力（P<0.05），并能有效延缓贮藏期间GLU活力的下降（图4D）。CK和1.00%油茶饼粕提取液处理的火龙果果实几丁质酶（CHI）活力呈先降后升趋势，其余处理组则呈持续上升趋势，说明油茶饼粕提取液可有效维持或提高火龙果CHI活力，从而增强果实抗病性（图4E）。

图4 采前油茶饼粕提取液处理对火龙果防御酶活力的影响Fig. 4 Effects of preharvest treatment of C. oleifera cake extract on defense-related enzymes activity of pitaya

2.5 不同指标间的相关性分析

如表1所示，腐烂指数（DI）与乙烯释放速率（ERR）、相对电导率（RC）、H2O2含量、脂氧合酶（LOX）和几丁质酶（CHI）活力呈极显著正相关（P<0.01），与总可溶性固形物（TSS）含量和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活力呈显著正相关（P<0.05），与超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）及过氧化物酶（POD）活力呈极显著负相关（P<0.01）。相对电导率与乙烯释放速率、TSS含量和CHI活力呈极显著正相关（P<0.01），与PAL活力呈显著正相关（P<0.05），与呼吸速率（RR）、抗坏血酸（AsA）A含量、CAT、PPO、POD和β-1,3-葡聚糖酶（GLU）GLU活力呈极显著负相关（P<0.01），与LOX和SOD活力呈显著负相关（P<0.05）。H2O2含量与乙烯释放速率和CHI活力呈极显著正相关（P<0.01），与呼吸速率、SOD活力、POD活力呈极显著负相关（P<0.01）。

表1 不同指标间相关性分析Tab. 1 Correlation analysis among indicators

2.6 火龙果抗病性评价因素主成分分析

由表2可知，前5个因子的累计方差贡献率达79.90%，保留了15项指标的大部分信息。将所提取的因子进行旋转处理，由5个因子的载荷值可知，因子1的方差贡献高达38.64%，代表相对电导率、POD活力、乙烯释放速率、CAT活力和腐烂指数；因子2主要代表LOX活力和呼吸速率；因子3主要代表CHI活力和AsA含量；因子4主要代表PPO活力、H2O2含量和PAL活力；因子5主要代表TSS含量、SOD和GLU活力。

表2 主成分因子载荷矩阵Tab. 2 Component load matrix after principal component analysis

2.7 采前喷施油茶饼粕提取液对火龙果采后综合评分的影响

综合评分结果显示，1.00%油茶饼粕提取液处理的火龙果果实贮藏期间综合评分均高于CK（图5），说明1.00%油茶饼粕提取液处理效果较好。

图5 采前油茶饼粕提取液处理对火龙果采后综合评分的影响Fig. 5 Effects of preharvest treatment of C. oleifera cake extract on comprehensive score of pitaya

3 讨论

火龙果果实为呼吸跃变型水果，而高强度的呼吸作用会消耗果实的营养物质[25]。本研究中，与CK相比，贮藏后期不同浓度油茶饼粕提取液处理能显著抑制火龙果果实呼吸速率和乙烯释放速率，有效提高火龙果果实TSS含量，维持果实AsA含量稳定。细胞膜通透性是衡量膜完整性的重要指标，相对电导率是衡量细胞膜损坏程度的重要指标[13]。本研究发现，与CK相比，贮藏后期不同浓度油茶饼粕提取液均能有效抑制火龙果果实相对电导率的增加，并有效抑制其腐烂指数上升。说明油茶饼粕提取液可有效减轻火龙果果实细胞膜的损伤程度，保持膜结构和功能的完整性，从而减轻品质劣变的程度。

活性氧（ROS）代谢是果蔬采后重要的生理代谢活动，低水平的ROS在细胞中发挥信号转导作用，而高水平的ROS则会导致细胞代谢紊乱[26]，其水平与ROS相关清除酶的活性有关[27]。本研究中，油茶饼粕提取液可有效维持或提高火龙果果实的SOD活力，从而抑制H2O2的积累。说明茶饼粕提取液可有效促进火龙果果实H2O2代谢，清除果实体内代谢过程中过多的ROS自由基，从而提高果实的抗氧化能力。

已有研究显示，油茶饼粕粗提物及其活性成分对食源性致病菌以及植物病原菌活性具有较好的抑制作用，对果蔬具有良好的保鲜效果[9-14]。PAL、POD、PPO、GLU和CHI是植物抗病性相关的重要防御酶，在保护植物免受氧化损伤、病原菌侵害中起着重要作用，防御酶活力的增强可提高采后果蔬的抗病性[11,28]。PAL是植物苯丙素途径中的关键酶，在植物正常生长发育和抵御病原菌侵害过程中发挥重要作用，并能延长采后果蔬的贮藏期[29-30]。PPO和POD参与果蔬活性氧代谢，同时能催化形成木质素及其他酚类氧化产物有毒醌类等抗菌物质，抵御病菌侵入，从而保护植物体免受病菌侵害[23,31]。GLU和CHI是两类重要的植物病程相关蛋白，被认为是参与植物系统抗性的标记酶，植物被病原体感染时，会产生一些致病相关蛋白来抵抗病原体进一步的感染[23]。GLU可以降解致病性菌丝细胞壁上的β-1,3-葡聚糖，而CHI能够降解大多数病原体的细胞壁，具有直接的抑菌作用[24]。本研究结果表明，与CK相比，采前喷施油茶饼粕提取液可有效提高或维持火龙果采后贮藏期间果皮的PAL、GLU和CHI活力，增强采后火龙果果实对病原菌的普遍抗性，从而抑制果实腐烂指数上升。

相关性分析结果表明，火龙果果实腐烂与ROS的积累、膜脂过氧化密切相关，减轻火龙果果实氧化应激、维持细胞膜完整性是提高抗病性的基础。结果表明，喷施油茶饼粕提取液可能在火龙果果实的抗氧化平衡中起着重要作用，可维持细胞氧化还原稳态，从而调节ROS对果实的毒性，降低膜脂过氧化程度，并提高果实的抗性，缓解病原菌对生物膜的伤害，减轻贮藏期间火龙果果实的腐烂。以上结果表明，油茶饼粕提取液可激活ROS清除酶和抗病性相关酶活力，进而降低ROS的积累，提高火龙果抗病能力，这可能是改善园艺作物贮藏期氧化和防御应激的关键。同时，本研究通过主成分分析对所测指标进行有效降维，并对不同处理的果实抗病性进行综合评价，综合评分最高的为1.00%油茶饼粕提取液处理组，说明其作用效果最佳。

综上所述，采前喷施油茶饼粕提取液处理可通过提高火龙果果实SOD等ROS清除酶的活力，降低ROS的积累，减轻膜脂过氧化程度。同时，提高果实PAL、GLU及CHI等防御相关酶活力，增强火龙果果实的抗氧化和抗病性能力，进而减轻果实腐烂。这些结果说明油茶饼粕提取液处理对减轻火龙果果实腐烂与调控ROS代谢、提高抗氧化能力及抗病性密切相关。