火龙果（pitaya）为仙人掌科（Cactaceae）三角柱属（Hylocereus）多年生植物,尤其是红肉火龙果富含多种营养素,在预防便秘和尿酸、清除重金属、抗衰老、养颜减肥、降血脂、降血糖、降血压、抗肿瘤等方面功效显著[1]。然而,采后贮藏期间镰刀菌果腐病、炭疽病、黑腐病、病毒等严重制约其产业发展[2,3,4,5],虽然吡唑醚菌酯和咪鲜胺等化学杀菌剂对炭疽病和镰刀菌果腐病具有较好的毒力效果[5,6,7],但存在食品安全隐患。
油茶是山茶科山茶属植物,我国特有的木本食用油料经济作物,与油棕、橄榄和椰子共同称为世界四大木本食用油源[8]。按照国务院批准并印发的《全国油茶产业发展规划（2009—2020年）》,到2020年油茶产量达到250万t,如果全部用于榨油,每年将产生180余万t油茶饼粕,是产品茶油的3倍[9]。近年来,随着油茶饼粕有效成分的明确,油茶饼粕有效成分的提取及其利用成为关注的热点[10,11,12,13,14,15,16],油茶饼粕中含有较多的皂素、多糖和多酚类等抗菌成分,对食源性病原菌（如枯草杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等）和植物病害病原菌（稻瘟病菌、柑橘青霉病菌、炭疽病菌、黄瓜炭疽病菌、番茄小核病菌、玉米小斑病菌、茶白星病、香蕉枯萎病菌等）具有较好的抑制效果[17,18,19,20],对番茄根结线虫病具有良好的防治效果[21],对圣女果和荔枝具有较好的保鲜效果[22,23]。
本文以油茶饼粕为原料,以皂素、总酚和多糖为评价指标开展提取溶剂筛选和提取条件研究,并将油茶饼粕粗提液用于火龙果贮藏保鲜研究中,为其在果蔬贮藏保鲜中应用、油茶饼粕开发利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
油茶果采于贵州省思南县野生油茶树,以液压榨油后得到油茶饼粕为原料。
1.2 方法
1.2.1 油茶饼粕提取溶剂选择 以水、70%的甲醇、乙醇、丙酮为拟考查的提取剂,称取油茶饼粕2~5 g按1∶10 g/mL分别加入不同提取剂中,于60 ℃下超声波辅助提取1 h,提取2次。
表1 U12（12×6×42）因素水平表Tab. 1 Factors and levels of uniform design |
| 因素 Factor | 水平Levels | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| A/% | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 |
| B/℃ | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | ||||||
| C/(g·mL-1) | 5 | 10 | 15 | 20 | ||||||||
| D/h | 4 | 3 | 2 | 1 | ||||||||
1.2.3 处理方法 在最优条件下进行提取得到油茶饼粕粗提液,在40 ℃下真空浓缩4 h,得到提取浓缩液。以‘紫红龙’火龙果为试材,在同一果园,每处理选择80株火龙果进行试验。采前1 d 对火龙果喷施稀释1600倍的油茶饼粕粗提浓缩液（记为粗提液）,以果面滴水为止,记为T;以相邻植株喷施水为对照,记为CK。八成熟时采摘于望谟县火龙果种植基地,采后立即运回实验室,剔除机械伤、病虫害及果实成熟度差异较大的果实,挑选大小均匀一致的果实进行试验,置于通风阴凉处散去田间热,常温愈伤24 h,按10 kg/袋分装于周转箱中,转入(5.0±0.5) ℃、RH 90%冷库,每个处理设3个平行,每平行1袋,每7 d出库1次,统计霉烂指数,并开展硬度、色泽、TSS测定,每平行取5~8个代表性果实,液氮打浆,-80 ℃保存,待测。1.2.4 油茶饼粕提取测定指标及方法 茶皂素含量测定陈莹等[23]的方法;总酚含量测定参照Nuncio-Jauregui等[26]的方法;多糖含量测定参照王金华等[27]的方法;为更好的评价提取效果,皂素、总酚和多糖含量标准化分别按0.5、0.3和0.2权重因子计算综合值。1.2.5 火龙果贮藏测定指标及方法 霉烂指数参照Xie等[28]方法测定;火龙果果皮和果肉色泽采用色差仪测定,L*代表亮度,范围在0~10之间,L*值越高表明样品表面越白。a*代表红(+)或绿(-),b*代表黄(+)或蓝(-);硬度和黏度参照杨玲等[29]方法测定;总可溶性固形物（TSS）采用手持糖度仪测定;可滴定酸参照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定方法》方法测定;还原糖含量：采用3,5-二硝基水杨酸（DNS）进行测定[30];甜菜色苷参照Fathordoobady等[31]方法测定;抗坏血酸含量参照Xie等[30]的方法测定。
1.3 数据处理
各指标均重复测3次,以平均值±标准偏差表示,采用IBM SPSS 22软件对数据进行差异显著性统计分析（P<0.05）,采用Graphpad Prism 7.00软件绘图。
2 结果与分析
2.1 油茶籽饼粕提取条件
2.1.1 提取剂选择 由图1可知,与水相比,有机溶剂可显著提高粗提液中皂素、总酚和多糖的含量,其中,70%甲醇对油茶籽饼粕中皂素和总酚的提取显著（P<0.05）高于70%乙醇和70%丙酮,然而70%乙醇粗提液中多糖含量显著（P<0.05）高于水、70%甲醇和70%丙酮,所得综合值依次为70%甲醇（0.94）、70%乙醇（0.93）、70%丙酮（0.89）和水（0.76）,因此甲醇是油茶籽饼粕综合提取的最佳提取剂。
2.1.2 油茶籽饼粕提取条件优化 均匀设计试验方案及观测值见表2。
表2 均匀设计试验方案及结果Tab. 2 Uniform design and result |
| 序号 Number | A | B | C | D | 皂素 Saponin/% | 总酚 Total polyphenols /[mg·(100 g)-1] | 多糖 Polysaccharide/% | 综合值 Comprehensive value |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1（30） | 2（40） | 2（10） | 1（4） | 2.55 | 20.10 | 3.02 | 0.75 |
| 2 | 2（35） | 3（50） | 3（15） | 1（4） | 1.14 | 23.37 | 4.13 | 0.53 |
| 3 | 3（40） | 5（70） | 4（20） | 1（4） | 1.28 | 19.86 | 6.20 | 0.53 |
| 4 | 4（45） | 6（80） | 1（5） | 2（3） | 1.24 | 22.59 | 7.61 | 0.57 |
| 5 | 5（50） | 1（30） | 3（15） | 2（3） | 1.00 | 21.98 | 5.44 | 0.50 |
| 6 | 6（55） | 3（50） | 4（20） | 2（3） | 1.17 | 21.62 | 5.42 | 0.53 |
| 7 | 7（60） | 4（60） | 1（5） | 3（2） | 1.13 | 16.04 | 6.87 | 0.47 |
| 8 | 8（65） | 6（80） | 2（10） | 3（2） | 1.74 | 17.54 | 12.27 | 0.65 |
| 9 | 9（70） | 1（30） | 4（20） | 3（2） | 1.03 | 18.74 | 6.06 | 0.47 |
| 10 | 10（75） | 2（40） | 1（5） | 4（1） | 2.07 | 17.45 | 13.77 | 0.72 |
| 11 | 11（80） | 4（60） | 2（10） | 4（1） | 1.64 | 17.24 | 15.15 | 0.65 |
| 12 | 12（85） | 5（70） | 3（15） | 4（1） | 2.38 | 18.02 | 18.84 | 0.84 |
选取提取综合值Y、提取剂浓度（A）、提取温度（B）、料液比（C）和提取时间（D）,采用Uniform Design Version 3.0软件对均匀设计试验结果进行逐步回归分析,其回归方差分析结果见表3,所得的综合值随各因素变化的四元二次回归方程如下：
Y=11.5652+0.7155A-0.268B1-135C+0.227D-0.00421A2+0.00191B2+0.0378C2-0.568D2
表3 回归方程的方差分析Tab. 3 Variance analysis table of regression equation |
| 变异来源 Source of variation | 自由 Varance | 平方和 Sum of squares | 均方 Mean square | F值 F value | F临界值 F critical value |
|---|---|---|---|---|---|
| 模型 Model | 8 | 1.12 | 0.141 | 14.86 | 8.845 |
| 误差项 Error term | 3 | 0.028 | 0.00 946 | ||
| 总误差 Total error | 11 | 1.15 | 11 |
由表3可得：回归方程模型显著（P<0.05）,回归方程的决定系数R2=0.9754,即方程可以解释97.54%的综合值数据变异,方程的拟合性好。因此可以用该回归方程对试验的结果进行分析预测。
根据回归分析结果,以综合评价指标为依据,得到最优油茶饼粕提取条件为：1 g油茶饼粕∶15 mL 85%甲醇在75 ℃下超声波辅助提取2 h,提取2次。在此提取条件下,粗提液中皂素含量为2.48%比最佳皂素含量（2.55%）提取试验1条件下略低;总酚含量为23.9%比最佳总酚含量（23.37%）提取试验2条件下略高;多糖含量为19.8%比最佳多糖含量（18.84）提取试验1、2略低;在最优提取条件下的综合值为0.86比最佳单一提取试验1、2和12均高,说明提取条件的优化合理、可靠。
2.2 采前喷施粗提液对‘紫红龙’贮藏品质的影响
2.2.1 采前喷施粗提液对果实霉烂指数的影响 由图2可知,火龙果低温贮藏7 d时未发现明显腐烂,贮藏14 d时霉烂指数显著增加,采前喷施粗提液可显著降低果实的霉烂指数（P<0.05）,可能主要是抑制引起果实腐烂的微生物生长。
2.2.2 采前喷施粗提液对果皮品质的影响 由图3可知,处理对果实采摘时果皮硬度的影响不显著（P>0.05）;贮藏期间处理和对照果皮硬度均呈现先增后降的趋势;贮藏期间对照果皮厚度呈现先增后降的趋势,处理则呈现先降后增趋势,贮藏21 d时略高于对照;贮藏前14 d时处理与对照间果皮果胶含量差异不显著（P>0.05）,贮藏21 d时处理果皮果胶含量显著高于对照（P<0.05）。
2.2.3 采前喷施粗提液对果实色泽的影响 由图4可知,贮藏期间火龙果果皮色泽（L*,a*,b*）显著高于其果肉色泽（P<0.05）。处理对果皮和果肉L*和a*影响均不显著（P>0.05）,说明处理对果皮和果肉的亮度和红色影响不大。贮藏期间,果皮的L*呈现下降趋势,明贮藏期间果皮的亮度呈现下降趋势;处理对果皮b*影响差异显著（P<0.05）,且呈先降后增的趋势,果肉的b*则呈现先增后降的趋势,说明处理可以有效延缓果肉b*的增加,即延缓果肉发黄。
2.2.4 采前喷施粗提液对果肉品质的影响 由图5可知,贮藏期间果肉的硬度变化较小,处理对果肉硬度影响不显著（P>0.05）;贮藏期间,果肉粘度呈现先增后降的趋势,处理可显著延缓果肉黏度的上升（P<0.05）,维持其黏度相对稳定;处理可维持火龙果贮藏期间TSS的相对稳定;贮藏前期火龙果可滴定酸含量显著下降,处理可显著减少降低幅度（P<0.05）,显著延缓贮藏后期火龙果可滴定酸的上升（P<0.05）。
2.2.5 采前喷施粗提液对果实营养成分的影响 由图6可知,贮藏期间对照组果实的甜菜色苷含量呈现持续下降的趋势,处理的甜菜色苷含量则呈现先降后增趋势,贮藏21 d时处理的甜菜色苷显著高于对照（P<0.05）;处理可显著降低采摘时果实还原糖含量（P<0.05）,可显著提高采摘时果实抗坏血酸含量（P<0.05）,贮藏期间对照组果实抗坏血酸呈现先增后降的趋势,处理的抗坏血酸则呈现先降后增的趋势,贮藏前期和后期处理的抗坏血酸含量显著高于对照（P<0.05）,贮藏中期则显著低于对照（P<0.05）。
3 讨论
油茶饼粕是榨油后产生的大量副产物,富含粗蛋白、粗脂肪、多糖等营养成分和皂素、生物碱、多酚类和多糖等抗菌成分,具有减肥、降血糖、抑菌、消炎、抗衰老及预防癌症等功效[7, 9, 12]。目前,对油茶饼粕多以单一皂素、总酚和多糖为目标进行提取条件的优化研究,主要有超声波辅助水提醇沉法[10]进行用于油茶饼粕中茶皂素的提取,并将提取的茶皂素用于肥皂中[11];超声波协助酶法[13]和水酶法[12]用于油茶饼粕多糖的提取;水提法[14]能有效提取油茶饼粕中多酚提取,并分析了油茶饼粕提取液中酚类成分主要是没食子酸、儿茶素、表儿茶素、槲皮素、3,4-二羟基苯乙酸和山茶甙[15]。为充分利用油茶饼粕的有效成分,本文以茶皂素、总酚和多糖等抑菌性有效成分进行综合计算,对其提取剂进行筛选及综合提取条件优化研究,在最优条件下提取的粗提液中皂素含量达2.5%、总酚含量高达24%、多糖含量接近20%,与报道文献相比,本文的方法能同时提取油茶饼粕中的皂素、总酚和多糖,提取效率更高。
油茶作为我国的特有木本食用油经济作物,油茶饼粕是榨油后的副产物,大量油茶饼粕被当做燃料或肥料,造成巨大的资源浪费。将油茶饼粕粗提液应用于果蔬采后贮藏保鲜中,可有效提高油茶饼粕利用率、增加农产品生产绿色投入品的种类、降低化学抑菌剂（保鲜剂）的使用量,从而提高果蔬产品的食用安全性。