摘要:【目的】探究室温条件下多酚处理对甜樱桃采后品质和活性氧(ROS)代谢的影响,以期为保持甜樱桃果实品质和延长货架期提供新途径。【方法】选用4种多酚单体酚(咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素)处理甜樱桃,以去离子水处理作为对照组,测定在20℃室温贮藏过程中(0~10 d)甜樱桃果实品质、ROS、非酶抗氧化剂含量、抗氧化酶活性及细胞膜脂质过氧化等指标的变化,并对多酚处理后甜樱桃品质与抗氧化系统相关特征进行相关分析。【结果】与对照组相比,多酚处理组甜樱桃果实的失重率明显降低,多酚处理降低甜樱桃贮藏过程中的呼吸速率,减少果实内部营养物质的过度消耗,保持可滴定酸(TA)和维生素C(Vc)较高含量,表现出更高水平的抗氧化酶活性、花青素、总酚、总黄酮和抗氧化能力,同时抑制超氧阴离子(O₂·)的产生和积累,并减轻果实细胞膜的脂质过氧化程度。4种多酚单体酚中,原花青素的处理效果最佳。当贮藏至第10 d时,原花青素处理的甜樱桃果实失重率和腐烂率最低,分别为1.36%和3.49%,Vc含量仅下降35.36%,花青素含量为0.24 g/kg,显著高于对照组(Plt;0.05,下同),总抗氧化能力较对照组显著增加62.61%,丙二醛(MDA)含量仅增加52.45%。果实失重率与腐烂率、MDA含量和O₂·产生率呈极显著正相关(Plt;0.01,下同),与Vc含量、非酶抗氧化剂(总酚、总黄酮、花青素)含量和总抗氧化能力呈极显著负相关,与TA含量呈显著负相关。【结论】多酚处理可抑制ROS积累引起的甜樱桃果实氧化衰老,有效保持果实营养价值并延长其货架期;以原花青素处理的保鲜效果最佳,保持甜樱桃细胞膜结构的完整性,有效防止抗氧化能力下降,延缓果实衰老。
关键词:多酚;甜樱桃;采后品质;活性氧;抗氧化酶
中图分类号:S662.509.3文献标志码:A文章编号:2095-1191(2024)02-0578-11
Effects of polyphenol treatment on postharvest quality and reactive oxygen species metabolism in Prunus avium L.
WANG Zhao-feng',DAI Hua²,GAO Yi-xia¹,LI Zhao',DU Shi-yong³
('College of Bioengineering and Technology,Tianshui Normal University,Tianshui,Gansu 741000,China;²Jingning County Food and Drug Inspection Testing Center,Pingliang,Gansu 743400,China;³Qinzhou Agriculture and Rural Affairs Bureau,Tianshui,Gansu 741000,China)
Abstract:[Objectives]This study aimed to investigate the effects of polyphenol treatment on the postharvest quality and reactive oxygen species(ROS)metabolism of sweet cherries under room temperature conditions,in order to provide anew way to maintain the quality of sweet cherry fruit and extend the shelf life.【Method】The experiment utilized four monomeric polyphenols(caffeic acid,catechin,chlorogenic acid and procyanidin)to treat sweet cherries,with deionized water treatment as the control group.Changes in sweet cherry quality,ROS,non-enzymatic antioxidants content,antioxi-dant enzymes activity,and cellular membrane lipid peroxidation during storage at 20℃(0-10 d)were measured.Additio-nally,a correlation analysis was conducted betweenthe quality of sweet cherries treated with polyphenols and the characte-ristics of the antioxidant system.【Result】Compared to the control group,the treated sweet cherries exhibiteda greatly re-duced weight loss rate.Polyphenol treatment decreased the respiration rate during storage,reduced the excessive consump-tion of internal nutrients,maintained higher levels oftitrable acid(TA)and vitamin C(Vc),and demonstrated increased antioxidant enzyme activity,anthocyanins,total phenols,total flavonoids,and antioxidant capacity.It also inhibited the production and accumulation of superoxide anions(O₂·)and mitigated the degree oflipid peroxidation in sweet cherry cell membranes.Among the four monomeric polyphenols,procyanidin showed the best treatment effect.On the 10°day of storage,sweet cherries treated with procyanidin had the lowest weight loss rate(1.36%)and decay rate(3.49%),a de-crease in Vc content of only 35.36%,an anthocyanin content of 0.24 g/kg,significantly higherthan control group(Plt;0.05,the same below),total antioxidant capacitr significantly increased by 62.61%compared to control group,and only a 52.45%increase in malondialdehyde(MDA)content.Weight loss rate was extremely significantly positively correlated with decay rate,MDA content and O₂·production rate(Plt;0.01,the same below),and extremely significantly negatively correlated with Vc content,non-enzymatic antioxidants(total phenols,total flavonoids,anthocyanins)content and total antioxidant capacity,and significantly negatively correlated with TA content.[【Conclusion】Polyphenol treatment can in-hibit oxidative senescence in sweet cheries caused by ROS accumulation,effectively preserve the nutritional value of the fruit,and extend its shelf life.Thebest preservation effect is achieved by treating with anthocyanins,thereby maintaining the integrity of the cellular membrane structure,effectively preventing the decline in antioxidant capacity,and delaying fruit senescence.
Keywords:polyphenol;sweet cherry;postharvest quality;reactive oxygen species(ROS);antioxidant enzymes
Foundation items:Gansu Key Research and Development Project(20YF8NA051);Young Doctor Fund Project of Gansu Universities(2022QB-136);Industrial Support Plan Project of Gansu Provincial Education Department(2021 CYZC-16);Research Project for High-levelTalents of Tianshui Normal University(0309-20230104002)
0引言
【研究意义】甜樱桃(Prumus avium L.)因其营养成分丰富和色味俱佳而备受青睐,但其果皮薄弱,组织柔软,易受微生物侵染和机械损伤而腐烂变质,使得商品价值和食用价值降低。活性氧(ROS)是甜樱桃的生理代谢产物,其代谢调节是抵抗果实采后腐烂的有效方式之一。ROS参与细胞壁糖蛋白交联,可调节抗病基因表达,对感染水果的病原菌细胞能造成损伤(Chen et al.,2013)。在正常代谢中,ROS的产生和消耗处于动态平衡。当甜樱桃中ROS的生成速率超过消耗速率而造成ROS积累,就会导致甜樱桃细胞中碱基突变的氧化损伤、DNA链断裂、蛋白质损伤和脂质过氧化。丙二醛(MDA)是衡量脂质过氧化的关键指标,其含量升高会使细胞膜的通透性增加,导致细胞膜结构变化和功能紊乱,最终致使甜樱桃果实在贮存期间迅速变质(Sharma et al.,2012;Huan et al.,2016)。此外,ROS的变化也能影响水果组织中非酶抗氧化物质的合成及其稳定性(Asghari and Aghdam,2010;Tian et al.,2013)。目前已采用化学药剂、低温储藏、电离辐射、涂层涂膜等保鲜方式阻断氧化反应(郭文岚,2012;Song et al.,2016;倪世杰,2018;戴礼兵等,2023;王强强等,2023),从而尽可能地保持果蔬抗氧化活性和感官品质,但这些方法存在投资成本高、操作手续复杂及药剂残留的食品安全隐患等问题。因此,寻找筛选已被广泛开发且高效、安全、稳定的植物天然成分(如植物多酚)作为保鲜剂来开展甜樱桃货架期品质影响研究,对甜樱桃果实的采后品质保持及货架期延长具有重要意义。【前人研究进展】为延长甜樱桃货架期,提高其经济效益,研究者一直在努力探索、开发新的采后保鲜剂与措施,进一步阐明其作用模式的潜在机制。李兴友等(2006)采用冷藏条件联合自发气调包装方式贮藏樱桃,腐烂率较低,但其存在设备昂贵、操作实施困难等缺陷。王建清和刘冰(2008)将二氧化硫缓释保鲜剂用于采后樱桃的贮藏保鲜,结果表明该保鲜剂能明显降低樱桃的腐烂率,延长储存时间,保鲜效果较好,但可能导致异味残留,影响果实品质和果皮硬度。杨娟侠等(2011)采用二氧化氯溶液对甜樱桃进行瞬时浸泡处理,发现能降低冷藏甜樱桃的呼吸强度,较好地保持果肉硬度,降低果实腐烂率,但可能有溶剂残留。戚蓉迪等(2014)研究表明,电子束辐照可减缓甜樱桃果实硬度、总花青素含量和单体花青素含量的下降幅度,对果实色泽和总可溶性固形物(TSS)含量影响较小,果实失重率和霉变率均低于未辐照的果实,保鲜效果良好。Liu等(2020)研究发现,对香豆酸能诱导增强甜樱桃果实抗氧化能力和对真菌病原菌的防御反应,显著降低甜樱桃果实的自然腐烂率,保持感官品质。贺莹等(2023)制备肉桂精油/壳聚糖可食性复合涂膜对甜樱桃进行保鲜处理,能较好地抑制微生物生长繁殖,延长甜樱桃保鲜期,保鲜效果良好,但保鲜处理需置于低温贮藏,且涂膜技术操作过程会增加甜樱桃的机械损伤率。彭丽等(2023)采用预冷方式对甜樱桃果实进行保鲜,结果表明,以0℃预冷保鲜效果最佳,能降低甜樱桃果实呼吸强度与乙烯释放量,延缓果实硬度下降,可较好地保持果实外观和风味,且有利于维持果实中维生素C(Vc)、可溶性蛋白和花色苷含量。植物多酚又称植物单宁,是一类广泛存在于植物体内的具有多羟基结构的次级代谢产物,在植物中的含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素(杨澍等,2013)。多酚类物质主要有儿茶素、表儿茶素、原花青素、绿原酸、咖啡酸、根皮苷等(晏日安等,2008;Williamson,2017;许先猛等,2021),具有防止维生素损失(唐传核和彭志英,2001)、护色(邬兆凯,2019)、保鲜(Dushkova et al.,2022)、抗氧化(Opris et al.,2022)、抑菌(Wu et al.,2022)等作用。近年来,因多酚类物质对水果保鲜潜在的作用而日益受到关注(Shaoet al.,2017;Riaz et al.,2020;张雨晴等,2023)。研究表明,绿原酸处理通过增强抗氧化活性以延缓油桃果皮颜色变化,并保持果实的采后质量(Xi et al.,2016)。咖啡酸(柳丽莉,2017)、原花青素(Chen et al.,2019)及儿茶素(刘静润等,2022)被报道可减少桑葚、香蕉、苹果等水果的褐变,具有延缓果实衰老和延长货架期的作用。【本研究切入点】目前,多酚单体应用于水果采后保鲜已有一些研究报道,但用于甜樱桃保鲜方面的研究相对较少,其对甜樱桃保鲜的影响需进一步探究。【拟解决的关键问题】比较4种多酚单体,即咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素对甜樱桃保鲜过程中果实品质、非酶抗氧化剂、抗氧化酶系统和膜脂代谢的影响,以期为保持甜樱桃果实品质和延长货架期提供新途径。
1材料与方法
1.1试验材料
甜樱桃(品种为宾库)采自天水市秦州区果之道种植家庭农场,果实于早晨采收后立即运往实验室,室温保存。2,2-二苯基-1-苦基肼(DPPH)、2,6-二氯靛酚、氢氧化钠、三氯乙酸(TCA)、硫代巴比妥酸(TBA)、四氮唑蓝、乙二胺四乙酸(EDTA)等均为分析纯,购自上海源叶生物科技有限公司;咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素为食品级,购自西安隆茂生物科技有限公司;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)检测试剂盒购自上海齐源生物科技有限公司。主要仪器设备:PAL-1手持式数字折光仪(上海精密仪器仪表有限公司)、DDS-11A型电导率仪(南北仪器有限公司)、HD-UV90紫外可见分光光度计(山东霍尔德电子科技有限公司)、M1416R高速台式冷冻离心机(深圳市瑞沃德生命科技股份有限公司)和BN-QT2 O₂/CO₂气体测定仪(北京波恩仪器仪表测控技术有限公司)。
1.2试验方法
挑选大小色泽均匀、果柄完整、无病虫害和机械损伤、初步达到市售成熟度的果实3000个,随机分为5组,每组600个果实。将5组甜樱桃果实分别浸入以下溶液中:0.2 g/L原花青素(PC处理)、90 mg/L咖啡酸(CA处理)、0.4 g/L儿茶素(C处理)、60 mg/L绿原酸(CHA处理)和去离子水(对照组,CK),在室温下浸泡10 min,经空气干燥后装入聚乙烯袋中,并在(20±1)℃、相对湿度85%~90%下贮藏10d。每2d对各组果实品质特性、抗氧化酶、总抗氧化能力和非酶抗氧化剂进行测定。在相同的时间间隔,对甜樱桃样品取样,在液氮中冷冻,并在-80℃下储存备用。
1.3测定项目及方法
1.3.1失重率和腐烂率采用质量法测定甜樱桃果实失重率,根据公式计算:
失重率(%)=(贮存前果实质量-贮存后果实质量)/贮存前果实质量×100
选择每个处理组中的甜樱桃果实,对果实表面首次出现霉菌病变或裂开、汁液流出情况和严重程度进行视觉评估,并计算腐烂率。
腐烂率(%)=腐烂果实数/总果实数×100
1.3.2甜樱桃品质采用手持式数字折光仪测定TSS含量。利用氢氧化钠滴定果汁中可滴定酸(TA)含量。采用2,6-二氯靛酚滴定法测定Vc含量。称重处理组样品,并将其置于2 L密封玻璃容器中2 h,在20℃采用O₂/CO₂气体测定仪测量CO₂浓度,呼吸速率用CO₂浓度表示。
1.3.3相对电导率和MDA含量参照Zhang等(2015)的方法测定相对电导率。将甜樱桃冲洗干净,用打孔器打取果皮小圆片,经蒸馏水清洗干净后,在20 mL蒸馏水中浸泡20 min,利用电导仪测量溶液电导率(R₁);然后将样品浸泡20 min,煮沸15 min,冷却后测定溶液电导率(R₂),根据公式计算相对电导率。
相对电导率(%)=R,/R₂×100
取1 g甜樱桃果肉加入0.1 mg/mL TCA 10 mL均质处理,于4℃下8000 r/min离心10 min,收集上清液,取2 mL上清液与2 mL TBA溶液(0.6%,w/v)混合,并在沸水中保持10 min。用冷水将溶液冷却至室温,然后于4℃下8000 r/min离心10 min,分别测量532和640 nm波长处的吸光值,计算MDA含量。
MDA(μmol/g)=(A532-A640)×V₁V/(0.155WV₂)
式中,A532和A600分别为532和600 nm波长处的吸光值,V₁为反应后溶液总体积(mL),V为提取溶液总体积(mL),V₂为反应溶液中提取溶液体积(mL),W为样品质量(g),0.155为MDA的消光系数。
1.3.4超氧阴离子(O₂·)产生率和抗氧化酶活性
参照曹健康等(2007)的方法测定Oz·产生率及SOD、CAT和APX活性,参照郭丽红等(1999)的方法测定GR活性。
1.3.5非酶抗氧化剂含量参照曹健康等(2007)的方法测定总酚、总黄酮和花青素等非酶抗氧化剂的含量。
1.3.6总抗氧化能力参照Jacinto-Azevedo等
(2021)的方法,采用DPPH自由基清除活性评价总抗氧化能力。
1.4统计分析
所有试验均重复3次,数据以平均值±标准差表示。采用SPSS 27.0进行Duncan's多重比较方差分析,以确定显著性水平;采用Pearson相关检验分析多酚处理后甜樱桃品质与抗氧化系统相关特征之间的相关性。
2结果与分析
2.1甜樱桃果实失重率和腐烂率的变化
甜樱桃果实失重率是评价果实风味的主要指标之一。如图1-A所示,所有甜樱桃果实在贮藏过程中均出现质量下降的现象,对照组果实下降的速度较多酚处理组快。随着贮藏时间的延长,甜樱桃果实失重率有所增加,这是由于水分从果实向环境的迁移导致。贮藏至第10 d时,多酚处理组的果实失重率显著低于对照组(Plt;0.05,下同),其中原花青素处理的甜樱桃失重率最低,为1.36%,可能是多酚处理使甜樱桃果面形成了一层保护膜,减少蒸腾和呼吸消耗。
甜樱桃在贮藏过程中易软化,加之果面微生物繁殖侵染也易导致霉烂发生。因此,腐烂率是衡量贮藏过程中甜樱桃外观品质的一个重要指标。如图1-B所示,贮藏前4d,对照组和多酚处理组甜樱桃果实均未观察到腐烂。对照组果实从第5d开始出现腐烂,腐烂率随着贮藏时间的延长而增加。与对照组相比,多酚处理组均显著降低甜樱桃的腐烂率,以原花青素处理效果最佳,该组果实在第8d才出现烂果。贮藏至第10d,对照组甜樱桃果实的腐烂率最高,为12.55%,而原花青素处理的甜樱桃果实腐烂率最低,为3.49%。说明多酚处理能有效提高甜樱桃果实的外观品质。
2.2甜樱桃果实品质的变化
果实中TSS的降解可用于描述其成熟衰老相关进程。由图2可知,对照组和多酚处理组甜樱桃果实在贮存过程中TSS、Vc和TA含量及呼吸速率均随贮藏时间的延长而下降。与对照组相比,多酚处理能保持果实相对较高的TSS和TA含量(图2-A和图2-C),并显著延缓果实Vc含量的下降(图2-B)。在整个贮藏期间,多酚处理组的甜樱桃呼吸速率始终低于对照组(图2-D)。贮藏至第10d,对照组甜樱桃Vc含量下降44.6%,咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组分别下降41.54%、39.99%、35.38%和35.36%。与其他多酚处理相比,原花青素处理后不仅显著减缓呼吸速率,还保持相对较高的Vc和TA含量。
2.3甜樱桃果实相对电导率和MDA含量的变化
果实的膜渗透性反映在膜脂质过氧化引发的相对电解质渗漏和MDA含量上,因此,MDA的变化可直接反映细胞膜脂质过氧化程度(Jiang et al.,2004)。果实中MDA含量越高,表明过氧化越严重。如图3所示,甜樱桃果实采后贮藏过程中,其相对电导率和MDA含量均随果实贮藏时间的延长而不断增加。贮藏至第10 d,对照组果实的相对电导率为42.0%,咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组果实的相对电导率均显著低于对照组,分别为40.2%、39.1%、38.5%和37.1%(图3-A);多酚处理组的甜樱桃果实MDA含量在第10d显著低于对照组,对照组MDA含量较贮藏初始值增加103.36%,咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组分别增加70.79%、68.28%、64.93%和52.45%(图3-B),与对照组相比,多酚处理后减缓甜樱桃相对电导率的增加,并可抑制甜樱桃脂质过氧化活动。说明多酚单体尤其是原花青素处理可降低甜樱桃的膜透性,更好地保持果实细胞膜的完整性。在甜樱桃贮藏过程中,细胞膜中的脂质被氧化分解,细胞完整性受损,使得过量的O₂渗透到果实组织中,并加速酚类化合物的酶分解。原花青素处理主要是通过直接或间接清除自由基起到抗氧化作用,可能在甜樱桃果实细胞表面形成了一层保护层,从而保持膜的完整性并隔离底物和酶之间的接触,抑制酚类化合物的酶分解。
2.4甜樱桃果实O₂·产生率和主要抗氧化酶活性的变化
CAT、SOD、GR和APX活性可作为反映ROS在果实组织中积累程度的指标(Yan et al.,2016;张祖姣等,2023)。甜樱桃在衰老过程中会积累产生O2·,SOD可通过催化O₂·分解为O₂和H₂O₂,是ROS清除系统的第一道防线。如图4-A所示,对照组甜樱桃果实的O₂·产生率在贮藏8 d内持续增加,上升至2460μmol/(kg·min),咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组分别上升至2205、1985、1987和1980μmol/(kg·min),均与处理组差异显著。在整个贮藏期间,多酚处理组的甜樱桃果实中Oz·产生率均显著低于对照组。
对照组的甜樱桃果实SOD活性在贮藏前6d持续增加,上升至6.00 U/(g·min),此后开始下降;多酚处理组的甜樱桃果实SOD活性表现出类似的变化趋势,贮藏前6 d,咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组具有更高的水平和峰值,分别上升至6.10、6.07、6.14和6.14 U/(g·min)(图4-B)。对照组的甜樱桃果实CAT和GR活性有相似的变化趋势,贮藏至第6d达峰值,分别为109.1和116.5 U/(g·min;)多酚处理后,CAT和GR活性(第2d除外)高于对照组,贮藏至第10 d,原花青素处理组的果实CAT和GR活性显著高于其他多酚处理组(图4-C和图4-D)。原花青素和绿原酸处理组的甜樱桃果实APX活性在贮藏前2 d表现出增强趋势,分别为34.0和30.2 U/(g·min),随后迅速下降;在4种多酚处理中,原花青素显著延缓APX活性下降(图4-E)。由此可知,多酚引发的抗氧化酶活性增强通常归因于ROS清除和褐变抑制。
2.5甜樱桃果实非酶抗氧化剂含量和总抗氧化能力的变化
除抗氧化酶外,植物还存在广泛的次生代谢产物,如酚类、类黄酮和单宁等,可清除自由基或限制其形成(Quideau et al.,2011)。DPPH自由基清除活性是评估非酶代谢产物总抗氧化能力的重要指标。如图5所示,尽管甜樱桃果实总酚、总黄酮和花青素含量及总抗氧化能力在贮藏后期均有所下降,但与对照组相比,多酚处理后甜樱桃果实上述指标下降程度较缓慢。多酚处理后甜樱桃果实总酚含量在前2 d逐渐增加,然后在第4d急剧下降,随后下降较缓慢;对照组和多酚处理组的甜樱桃果实在总酚含量上显示出相似的变化趋势(图5-A)。多酚处理组甜樱桃果实总黄酮含量在贮藏10d内呈先升高后降低的变化趋势,与对照组相比,原花青素和绿原酸处理组果实总黄酮含量差异显著,贮藏至第10 d时,原花青素处理组果实总黄酮含量较高(图5-B)。在采后贮藏期间,多酚处理组甜樱桃果实花青素含量在第2 d达峰值;贮藏至第10 d时,绿原酸和原花青素处理组的果实花青素含量分别为0.23和0.24 g/kg,显著高于对照组(0.17 g/kg)(图5-C)。总抗氧化能力随着贮藏时间的延长而逐渐下降,贮藏至第10 d,对照组果实DPPH自由基清除率下降61.71%,咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素处理组分别下降55.05%、48.06%、42.18%和37.74%,其中原花青素处理组的总抗氧化能力较对照组显著增加62.61%(图5-D)。上述结果表明多酚处理可通过增加非酶抗氧化剂含量来提高果实抗氧化能力。
2.6甜樱桃果实品质与抗氧化系统相关特征的相关分析结果
为分析甜樱桃果实品质与抗氧化系统相关特征之间的关系,对原花青素处理后的果实品质指标和抗氧化系统相关特征进行相关分析。结果(图6)显示,果实失重率与腐烂率、MDA含量和O₂·产生率呈极显著正相关(Plt;0.01,下同),与果实品质中Vc含量、非酶抗氧化剂(总酚、总黄酮、花青素)含量和总抗氧化能力呈极显著负相关,与果实品质中TA含量呈显著负相关。表明甜樱桃品质变化与果实质量减轻、膜脂过氧化存在较高相关性。甜樱桃果实品质伴随着ROS水平的升高而整体下降,从而证实ROS代谢与甜樱桃品质之间的关系。
3讨论
甜樱桃的果实和果柄均具有较低的表皮扩散阻力和相对较高的表面体积比,容易导致采后失水(刘光发等,2018)。在本研究中,采用4种单体酚(咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素)处理均可有效降低甜樱桃果实的呼吸速率,保持相对较高的Vc、TSS和TA含量,减缓其电导率增加、O₂·产生率及非酶抗氧化剂含量和总抗氧化能力的下降,其中原花青素处理的影响更显著。多酚单体酚处理对TSS、TA和Vc含量的下降具有抑制作用,可能是由于处理后减缓了果实的蒸腾速率和呼吸速率,降低果实水分损失和养分消耗。与对照组相比,4种单体酚处理的甜樱桃果实腐烂率较低,可能是多酚单体酚抑制了甜樱桃表面微生物的生长,提高抗菌性,从而抑制腐烂出现并保持果实整体品质,与柳丽莉(2017)研究咖啡酸保护桑葚受到病原体感染、开凯(2020)研究绿原酸对猕猴桃和樱桃番茄抑菌作用的结果一致,即多酚化合物具有广谱抗菌、杀菌和抗氧化的作用。
4种多酚单体酚处理可形成甜樱桃表面的微环境,减缓呼吸速率,影响采后甜樱桃的生理代谢,从而减少ROS积累造成的氧化损伤。刘单阳等(2022)研究发现,咖啡酸可通过破坏病原菌的生物膜达到抑菌作用,对副溶血性弧菌、霍乱弧菌和肠炎沙门氏菌具有较好抑制作用。本研究中,咖啡酸处理降低甜樱桃的腐烂,可能是其保护甜樱桃免受病原菌感染,延缓甜樱桃的衰老进程从而提高果实品质。儿茶素具有多羟基结构,抗氧化作用强,可抑制脂肪氧化和微生物生长(赵钜阳等,2023)。本研究中,儿茶素处理可能影响甜樱桃表面微生物的代谢反应,抑制微生物的入侵和生长,对甜樱桃起到保鲜作用。唐金蕾(2020)研究表明,绿原酸可有效维持不同切割方式下鲜切马铃薯的色度和亮度,降低失重率和褐变度,延缓膜脂质过氧化程度,抑制多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,显著降低腐烂程度和失水程度。本研究中,绿原酸处理在一定程度上可抑制甜樱桃果实腐烂和失重,可能是其通过抑制相关酶活性提高果实自我修复能力。Chen等(2019)研究表明,原花青素处理可通过增强香蕉抗氧化酶活性和非酶促抗氧化物质含量,以维持细胞氧化还原态的稳定,同时能促进内源原花青素合成,从而显著延缓香蕉采后衰老进程。本研究中,原花青素处理可增加甜樱桃果实非酶抗氧化剂含量来提高其抗氧化能力,此外,原花青素处理显著抑制甜樱桃果实膜相对电导率的升高、MDA积累及ROS生成量增加,表明原花青素在定程度上缓解甜樱桃果实贮藏期间的氧化胁迫,对维持膜的完整性具有促进作用,与Chen等(2019)对香蕉的保鲜研究结果一致。与对照组相比,不同多酚单体酚处理在不同程度上增强甜樱桃果实抗氧化系统能力,减少氧化损伤,从而保持采后甜樱桃果实品质。甜樱桃中抗氧化酶(SOD、CAT、GR和APX)能清除ROS,尤其是SOD可将O₂·转化为H₂O₂,H₂O₂可分别通过CAT、GR和APX进一步分解为H₂O和O₂。本研究发现原花青素处理显著提高甜樱桃果实在贮藏过程中的SOD、CAT、GR和APX活性,有助于清除氧化应激下的ROS,维持ROS代谢平衡,从而提高甜樱桃的采后质量,延长其贮藏期,与原花青素处理荔枝果肉保鲜结果(杨梓萌等,2022)一致。本研究结果表明,与对照组相比,多酚处理有效减缓贮藏后期甜樱桃果实总酚、总黄酮和花青素含量及总抗氧化能力的下降,而这些活性物质均能有效提高果实品质和抗病性(李莉等,2009)。因此,多酚处理主要通过诱导增强果实氧化胁迫和次生代谢物质的产生来改善甜樱桃的相关抗性,从而提高甜樱桃果实的贮藏品质和贮藏时间。
相关分析结果表明,甜樱桃品质与果实质量及腐烂程度、非酶抗氧化剂含量、脂质过氧化和总抗氧化能力存在较高相关性,因此,果实腐烂程度、非酶抗氧化剂含量、脂质过氧化和抗氧化能力可作为评价甜樱桃果实贮藏保鲜的重要参数。
尽管本研究通过多酚单体酚处理甜樱桃提高了其保鲜性能,但具体机理有待进一步验证和分析。同时,在对果蔬保鲜性能的研究中,须考虑影响保鲜效果的果蔬特性、成熟度、贮存条件等差异化因素,结合多酚与果蔬表面相互作用机制,调整其组成,实现多酚在多种果蔬产品的普适性应用,才能进一步提高其实际应用价值。
4结论
采用咖啡酸、儿茶素、绿原酸和原花青素分别处理甜樱桃果实,能抑制贮藏过程中果实ROS积累和细胞膜的脂质过氧化,显著减缓果实衰老过程,提高其总抗氧化能力,较好地保持果实品质,从而延长贮藏期,以原花青素处理的保鲜效果最佳。因此,多酚单体酚特别是原花青素作为抗氧化剂,安全环保、使用方便,在提高甜樱桃果实的抗氧化性和延长其贮藏期方面具有潜在的应用前景。
参考文献(References):
曹健康,姜微波,赵玉梅.2007.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京:中国轻工业出版社.[Cao JK,Jiang WB,Zhao YM.2007.Guidance onpostharvest physiologica and biochemical experiments of fruits and vegetables[M]Beijing:China Light Industry Press.]
戴礼兵,张云天,陈洪彬,蒋璇靓,林育钊.2023.激光微孔保鲜袋包装对樱桃番茄采后保鲜效应的影响[J].现代园艺,46(3):57-59.[Dai LB,Zhang YT,Chen HB,Jiang"XL,Lin YZ.2023.Effect of laser microporous preserva tion bag packaging on postharvest preservation of cherry tomatoes[J].Contemporary Horticulture,46(3):57-59.]doi:10.14051/j.cnki.xdyy.2023.03.026
郭丽红,陈善娜,龚明.1999.玉米谷胱甘肽还原酶活性测定方法的比较[J].云南大学学报(自然科学版),21(5):416-418.[Guo LH,Chen SN,Gong M.1999.Compari-son of methods for glutathione reductase activity assays in maize seedlings[J].Journal of Yunnan University(Natural Sciences Edition),21(5):416-418.]doi:10.3321/j.issn:0258-7971.1999.05.024.
郭文岚.2012.不同涂膜处理对黄冠梨抗氧化成分和抗氧化能力的影响[D].天津:天津大学.[Guo WL.2012.Effects of different coating treatments on antioxidant con-tents and antioxidant ability in Huang guan pear[D].Tian-jin:Tianjin University.]
贺莹,逯丽鑫,张烨,王晓晶.2023.肉桂精油/壳聚糖可食性复合膜对樱桃保鲜的影响[J].北方园艺,(10):87-92.[He Y,Lu LX,Zhang Y,Wang XJ.2023.Effects of cin-namon essential oil/chitosan edible composite film on cherry preservation[J].Northern Horticulture,(10):87-92.]doi:10.11937/bfyy.20222998.
开凯.2020.绿原酸对猕猴桃和樱桃番茄采后病原菌抑制作用及机理研究[D].合肥:合肥工业大学.[KaiK.2020.Inhibition and mechanism of chlorogenic acid on posthar vest pathogens of kiwifruits and cherry[D].Hefei:Hefei University of Technology.]doi:10.27101/d.cnki.ghfgu"2020.001261
李莉,王友升,张帆,王贵禧,刘晓艳,张清华.2009.采前钙处理对树莓果实贮藏效果及清除自由基能力的影响[J].吉林农业大学学报,31(5):616-620.[Li L,Wang YS,Zhang F,Wang GX,Liu XY,Zhang QH.2009.Effect of pre-harvest spraying of calcium on fruit quality and free radical scavenging ability in raspberry during postharvest periods[J].Journal of Jilin Agricultural University,31(5):616-620.]doi:10.13327/j.jjlau.2009.05.039.
李兴友,付祥钊,范亚明.2006.联合气调包装贮藏对樱桃保鲜效果的影响[J].保鲜与加工,6(2):18-20.[LiXY,Fu"X Z,Fan YM.2006.Effect of combined modified-atmosphere packaging on storage ofpostharvest cherry fruits[J].Storage and Process,6(2):18-20.]doi:10.3969/j.issn.1009-6221.2006.02.009.
刘单阳,李腾腾,孙晓红.2022.咖啡酸对3种食源性致病菌的抑菌活性及相关机制的研究[C]//中国食品科学技术学会.中国食品科学技术学会第十八届年会摘要集:67.[Liu DY,LiT T,Sun XH.2022.Antibacterial activity and related mechanism of caffeic acid against three food-bornepathogens[C]/Chinese Society for Food Science and Technology.Abstract of the 18th annual meeting of Chi-nese Society for Food Science and Technology:67.]doi:10.26914/c.cnkihy.2022.001815.
刘光发,司汶,高文华,徐俊杰,刘文霞,吴德宝.2018.肉桂/柠檬草精油抗菌膜对甜樱桃的保鲜效果[J].包装工程,39(7):65-71.[Liu GF,SiW,GaoWH,XuJJ,LiuWX,Wu DB.2018.Effects of antimicrobial film containing combined essential oil of cinnamon and lemon grass on preservation of sweet cherry[J].Packaging Engineering,39(7):65-71.]doi:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.07.013.
刘静润,郝文,彭勇,石晶盈,刘佩,王海波,李林光.2022.覆盆子水提取液对鲜切苹果褐变的抑制作用[J].食品研究与开发,43(18):26-33.[Liu JR,Hao W,Peng Y,Shi JY,Liu P,Wang HB,Li LG.2022.Inhibitory effect of raspberry water extract on the browning of fresh-cut apple[J].Food Research and Development,43(18):26-33.]doi:10.12161/j.issn.1005-6521.2022.18.004.
柳丽莉.2017.植物多酚及其复方提高桑椹品质的研究[D].镇江:江苏科技大学.[Liu LL.2017.Study on the improve-ment of mulberry quality by plant polyphenols and their compound[D].Zhenjiang:Jiangsu University of Science and Technology.]
倪世杰.2018.不同冷藏保鲜处理对甜樱桃贮藏防腐效果研究[D].泰安:山东农业大学,[NiS J.2018.Effects of dif-ferent cold storage and preservation on storage decay control of sweet cherry[D].Tai'an:Shandong Agricultural University.]
彭丽,高姗,熊思国,蒋旭,姜爱丽,陈晨.2023.不同预冷温度对甜樱桃果实保鲜效果的影响[J].包装工程,44(7):104-114.[Peng L,Gao S,Xiong SG,Jiang X,Jiang AL,Chen C.2023.Effects of different precooling temperature on the preservation of sweet cherry[J].Packaging Engi-neering,44(7):104-114.]doi:10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.07.012.
戚蓉迪,颜伟强,岳玲,徐赟,陈志军,包英姿,戚文元,吴爱忠,孔秋莲.2014.电子束辐照对进口甜樱桃保鲜效果的影响[J].核农学报,28(5):839-844.[QiR D,Yan WQ,Yue L,Xu Y,Chen ZJ,BaoYZ,QiWY,WuAZ,Kong QL.2014.Effects of electronic beam irradiation on fresh-keeping of sweet cherry[J].Journal of Nuclear Agricul-tural Sciences,28(5):839-844.]doi:10.11869/j.issn.100-8551.2014.05.0839.
唐传核,彭志英.2001.苹果多酚的开发及应用[J].中国食品添加剂,(2):41-45.[Tang CH,Peng ZY.2001.The development and applicationof apple polyphenol[J].China Food Additives,(2):41-45.]doi:10.3969/j.issn.1006-25132001.02.011.
唐金蕾.2020.外源绿原酸处理对鲜切马铃薯褐变抑制作用研究[D].天津:天津科技大学.[Tang JL.2020.Study on the inhibitory effect of exogenous chlorogenic acid treatment on browning of fresh-cut potato[D].Tianjin:Tianjin University of Science and Technology.]doi:10.27359/d.cnki.gtqgu.2020.000348.
王建清,刘冰.2008.二氧化硫缓释保鲜剂对樱桃保鲜效果的研究[J].包装工程,29(11):11-12.[Wang JQ,LiuB.2008.Research on the preservation of cherries by SO₂slow release preservative[J].Packaging Engineering,29(11):11-12.]doi:10.3969/j.issn.1001-3563.2008.11.004.
王强强,颉敏华,吴小华,陈柏,王学喜,王彦淳,张雯雯.2023.1-MCP与ClO₂复合处理对套袋胜利樱桃冷藏品质的影响[J].甘肃农业大学学报,58(1):77-84.[Wang QQ,Jie MH,Wu XH,Chen B,Wang XX,Wang YC Zhang WW.2023.Effect of the combined treatment with 1-MCP and ClO₂on the quality of the refrigerated victory cherries cultivated by bagging[J].Journal ofGansu Agri-cultural University,58(1):77-84.]doi:10.13432/j.cnki.jgsau.2023.01.010.
邬兆凯.2019.茶多酚对鲜切水果保鲜的影响——以对苹果的作用为例[J].轻工科技,35(2):17-18.[Wu ZK.2019.Effect of tea polyphenols on fresh-cut fruits—Taking apple as an example[J].Light Industry Science and Technology,35(2):17-18.]
许先猛,张增帅,郭俊花,卢军.2021.苹果多酚提取和纯化关键技术研究进展[J].食品与机械,37(2):211-214.[Xu XM,Zhang ZS,Guo JH,Lu J.2021.Research progress on the extraction and purification technology of apple poly-phenols[J].Foodamp;Machinery,37(2):211-214.]doi:10.13652/j.issn.1003-5788.2021.02.036.
晏日安,杨兴,黄雪松,李爱军,2008.苹果多酚的分离提取与抗氧化性能的研究[J].食品科技,33(3):154-156.[Yan RA,YangX,Huang XS,Li AJ.2008.Study on the seperation and anti-oxidative active of apple polyphenol[J].Food Scienceand Technology,33(3):154-156.]doi 10.3969/j.issn.1005-9989.2008.03.044.
杨娟侠,王淑贞,孙家正.2011.二氧化氯对低温冷藏甜樱桃保鲜效果的影响[J].落叶果树,43(4):1-4.[Yang JX,Wang SZ,Sun JZ.2011.Effect of chlorine dioxide on"preservation of sweet cherry incold storage[J].Deciduous Fruits,43(4):1-4.]doi:10.3969/j.issn.1002-2910.2011.04.001.
杨澍,洪阁,刘天军.2013.植物多酚类物质的生物学活性研究进展[C]//中国科学技术协会.第十五届中国科协年会第21分会场:中药与天然药物现代研究学术研讨会论文集:1-6.[Yang S,Hong G,Liu TJ.2013.Research prog-ress of plant polyphenols biological function[C]//China Society for Science and Technology.The 21*sessionof the 15 annual meeting of China Society for Science and Tech-nology:Proceedings of the symposium on modern research of traditional Chinese medicine and natural medicine:1-6.]
杨梓萌,白新宇,尹楠,曾教科.2022.不同多酚处理对荔枝果肉抗氧化能力的影响[J].中国南方果树,51(3):43-50.[Yang ZM,BaiXY,Yin N,Zeng JK.2022.Effect of dif ferent polyphenols treatment on anti-oxidation ability of litchi fruit meat[J].South China Fruits,51(3):43-50.]doi:10.13938/j.issn.1007-1431.20210476.
张雨晴,周靓,施文卫,朱辰晖,袁家伟,吴晓芹.2023.碧螺春老叶多酚对桃果实保鲜效果研究[J].食品与发酵工业,49(4):117-122.[Zhang YQ,Zhou L,ShiWW,Zhu CH,Yuan JW,WuXQ.2023.Study of polyphenol from biluo-chun(Camelliasinensis(L.)O.Ktze.)old leaves onpeach fruit preservation[J].Food and Fermentation Industries,49(4):117-122.]doi:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.029818.
张祖姣,刘宏辉,沈玉平.2023.银杏叶提取物处理对采后南丰蜜橘果实保鲜效果和品质的影响[J].江苏农业学报,39(6):1403-1413.[Zhang ZJ,Liu HH,Shen YP.2023.Effects of Ginkgo biloba leaf extract treatment on preserva tion and fuit quality ofpostharvest Nanfeng mandarin[J].Jiangsu Journal ofAgricultural Sciences,39(6):1403-1413.]doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2023.06.017.
赵钜阳,孙昕萌,李越,王鹏宇,许天一,尹浩然,袁惠萍,陈宝.2023.儿茶素对虾滑贮藏和食用品质的影响[J].食品与生物技术学报,42(5):35-42.[Zhao JY,Sun XM,Li Y,Wang PY,Xu TY,Yin HR,Yuan HP,Chen B.2023.Effects of catechins on storage and edible quality of shrimp paste[J].Journal of Food Science and Biotechno-logy,42(5):35-42.]doi:10.3969/j.issn.1673-1689.2023.05.005.
Asghari M,Aghdam MS.2010.Impact of salicylic acid on post-harvest physiology ofhorticultural crops[J].Trends in Food Scienceamp;Technology,21(10):502-509.doi:10.1016/j.tifs.2010.07.009.
Chen HY,Ling JG,Wu FH,Zhang LJ,Sun ZD,YangH Q.2013.Effect of hypobaric storage on flesh lignification,active oxygen metabolism and related enzyme activities in bamboo shoots[J].LWT-Food Science and Technology,51(1):190-195.doi:10.1016/j.lwt.2012.09.031.
Chen J,LiFF,LiYX,Wang YS,Wang CZ,Yuan DB,Jiang"YM.2019.Exogenousprocyanidin treatment delays senes-cence of harvested banana fruit by enhancing antioxidant responsesand in vivo procyanidin content[J].Postharvest Biogyly and Technology,158:110999.doi:10.1016j.post-harvbio.2019.110999.
Dushkova M,Mihalev K,Dinchev A,Vasilev K,Georgiev D,Terziyska M.2022.Concentration of polyphenolic antioxi-dants in apple juice and extract using ultrafifiltration[J].Membranes,12(11):1032.doi:10.3390/membranes 12111032.
Huan C,Jiang L,An XJ,Yu ML,XuY,Ma RJ,Yu ZF.2016.Potential role of reactive oxygen species and antioxidant genes in the regulation of peach fruit development and ripening[J].PlantPhysiology and Biochemistry,104:294-303.doi:10.1016/j.plaphy.2016.05.013.
Jacinto-Azevedo B,Valderrama N,Henriquez K,Aranda M,Aqueveque P.2021.Nutritional value and biological pro-perties of Chileanwild and commercial edible mushrooms"[J].Food Chemistry,356:129651.doi:10.1016/j.food-chem.2021.129651.
Jiang YM,Duan XW,Joyce D,Zhang ZQ,Li JR.2004.Advances in understanding of enzymatic browning in har-vested litchi fruit[J].Food Chemistry,88(3):443-446.doi:10.1016/j.foodchem.2004.02.004.
Liu XY,JiDC,Cui XM,Zhang ZQ,Li BQ,XuY,Chen T,Tian SP.2020.p-Coumaric acid induces antioxidant capa-city and defense responses ofsweetcherry fruit to fungal pathogens[J].Postharvest Biology and Technology,169:111297.doi:10.1016/j.postharvbio.2020.111297.
Opris O,Lung I,Soran ML,Stegarescu A,Cesco T,Ghendov-MosanuA,Podea P,Sturza R.2022.Effificient extraction of total polyphenols from apple and investigation of its SPFproperties[J].Molecules,27(5):1679.doi:10.3390/molecules27051679.
Quideau S,Deffieux D,Douat-Casassus C,Pouysegu L.2011.Plant polyphenols:Chemical properties,biological activi-ties,and synthesis[J].Angewandte Chemie International Edition,50(3):586-621.doi:10.1002/anie.201000044.
Riaz A,Aadil RM,Amoussa AM O,Bashari M,Abid M,Hashim MM.2020.Application of chitosan-based apple peel polyphenols edible coating on the preservation of"strawberry(Fragaria ananassa cv Fongyan)fruit[J].Jour-nal of Food Processing and Preservation,45(1):e15018.doi:10.1111jfpp.15018.
Shao P,Niu B,Chen HJ,Sun PL.2017.Fabrication and charac-terization of tea polyphenols loaded pullulan-CMC electro-spun nanofiber for fruit preservation[J].International Jour-nal of Biological Macromolecules,107:1908-1914.doi:10.1016/j.ijbiomac.2017.10.054.
Sharma P,Jha AB,Dubey RS,Pessarakli M.2012.Reactive oxygen species,oxidative damage,and antioxidative de-fense mechanism in plants under stressful conditions[J]Journal of Botany,2012:217037.doi:10.1155/2012/217037.
Song LL,Wang JH,Shafi M,Liu Y,Wang J,Wu JS,Wu AM.2016.Hypobaric treatment effects on chillinginjury,mitochondrial dysfunction,and the ascorbate-glutathione(AsA-GSH)cycle in postharvest peach fruit[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,64(22):4665-4674.doi:10.1021/acs.jafc.6b00623.
Tian SP,Qin GZ,Li BQ.2013.Reactive oxygen species involved inregulating fruit senescence and fungal pathoge-nicity[J].Plant Molecular Biology,82:593-602.doi:10.1007/s1103-013-0035-2.
Williamson G.2017.The role of polyphenols in modern nutri-tion[J].Nutrition Bulletin,42(3):226-235.doi:10.1111/nbu.12278.
Wu ZJ,XuQM,LiA L,LvLX,Li LJ.2022.Apple polyphe-nol extract suppresses clostridioides difficile infection in amouse model[J].Metabolites,12(11):1042.doi:10.3390/metabo12111042.
XiY,Fan XG,Zhao HD,LiXH,Cao JK,Jiang WB.2016.Postharvest fruit quality and antioxidants of nectarine fruit as influenced by chlorogenic acid[J].LWT-Food Science and Technology,75:537-544.doi:10.1016/j.lwt.2016.10.004.
Yan FJ,Hu H,Lu LF,Zheng XD.2016.Rhamnolipids induce oxidative stress responses in cherry tomato fruit to Alter naria alternata[J].Pest Management Science,72(8):1500-1507.doi:10.1002/ps.4177.
Zhang ZK,Huber DJ,Qu HX,YunZ,Wang H,HuangZH,Huang H,Jiang YM.2015.Enzymatic browning andantio-xidant activities in harvested litchi fruit as influenced by apple polyphenols[J].Food Chemistry,171:191-199.doi:10.1016/j.foodchem.2014.09.001.
(责任编辑 罗丽)