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2020 , Vol. 41 >Issue 1: 175 - 183

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.024

Agricultural Product Processing, Preservation, Storage, Analysis and Detection

Screening of Complex Preservative and Its Preservation Effect on Litchi Fruits at Room Temperature

  • LIU Pei 1 ,
  • HAN Dongmei 2 ,
  • MO Aiyan 1 ,
  • WU Huitao 1 ,
  • LUO Tao 1 ,
  • GUO Xiaomeng 1 ,
  • WU Zhenxian , 1, 3, *
Expand
  • 1. College of Horticulture, South China Agricultural University / Guangdong Provincial Key Laboratory of Postharvest Science of Fruits and Vegetables / Engineering Research Center for Postharvest Technology of Horticultural Crops in South China, Ministry of Education, Guangzhou, Guangdong 510642, China
  • 2. Institute of Fruit Tree Research, Guangdong Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of South Subtropical Fruit Biology and Genetic Resource Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Guangzhou, Guangdong 510640, China
  • 3. Guangdong Litchi Engineering Research Center, Guangzhou, Guangdong 510642, China
* WU Zhenxian,E-mail： 。

Received date: 2019-04-09

  Request revised date: 2019-06-17

  Online published: 2020-01-21

Fold

Abstract

In order to screen out the compound preservative formula for litchi fruits storage, the effects of different concentrations of brassinolide (BL) and kojic acid (KA) on the preservation of ‘Jingganghongnuo’ litchi fruits were studied by an orthogonal test. The results showed that the optimum formula of preservative was 40 μmol/L brassinolide, 35 mmol/L kojic acid and soaking 3 min at 25 ℃. The selected preservative formula could inhibit the browning and decay of litchi fruits, reduce the relative conductivity, pH value and malondialdehyde (MDA) content of the pericarp, delay the decrease of total soluble solids (TSS) and vitamin C (VC) content in the pulp, maintain higher L * value, a* value, C * value and anthocyanin content in the pericarp, and inhibit the activities of polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD) and laccase (Lac).

Key words： litchi; complex preservative; brassinolide; kojic acid; browning; storage

Cite this article

LIU Pei , HAN Dongmei , MO Aiyan , WU Huitao , LUO Tao , GUO Xiaomeng , WU Zhenxian . Screening of Complex Preservative and Its Preservation Effect on Litchi Fruits at Room Temperature[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020 , 41(1) : 175 -183 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.024

荔枝（Litchi chinensis Sonn.）是一种典型的亚热带水果,颜色鲜艳,芳香多汁,营养丰富,深受消费者喜爱,具有巨大的商业价值。除中国外,印度、越南、马达加斯加、澳大利亚、南非等国家和地区也有种植[1,2]。我国是世界上荔枝种植面积和产量最大的国家[3],荔枝产量占全球总产量的70%以上[4]。然而,荔枝也是最难以贮藏的水果之一,采后极不耐贮藏,主要表现为果皮快速褐变和腐烂[5],严重影响其贮运和销售,是远销和出口的瓶颈,也影响我国荔枝产业的健康发展。
目前已有大量荔枝贮藏保鲜的研究,但尚未有油菜素内酯用于荔枝果实采后保鲜的研究报道。在植物界已发现有60多种油菜素内酯类化合物[6],研究发现油菜素内酯浸泡处理可抑制鲜切生菜的褐变,延长其货架期[7]。研究表明,外源喷施油菜素内酯后,蔬菜作物的产量与品质均得到显著的提高[8,9],用油菜素内酯处理可以提高蔬菜作物的抗性,缓解逆境伤害[10,11,12]。曲酸是由微生物好氧发酵产生的一种有机酸[13],是理想的多酚氧化酶抑制剂,对人体无害,无环境污染,食用安全[14],对水果、蔬菜及鱼虾等甲壳类产品有着显著的护色效果[15]。进入21世纪,作为一种优良的食品添加剂,曲酸在食品工业、化学工业、农业等领域都得到了广泛的应用[16],并在食品的防腐保鲜和抑制酶促褐变方面得到了进一步的发展。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 材料与试剂 试验材料为采自广东省广州市从化区的‘井岗红糯’荔枝果实,采摘后立即运回广东省果蔬保鲜重点实验室。挑选大小和成熟度（八成熟）一致,且无病虫害及机械伤的果实进行试验。
主要试剂及来源：施保克（45%）,江苏辉丰农化股份有限公司;油菜素内酯（90%）,杭州木木生物科技有限公司;曲酸（99%）,上海毕得医药科技有限公司。
1.1.2 仪器与设备 CR-300型全自动测色色差计,日本Minolta公司;DDS-307型电导率仪,上海精密科学仪器有限公司;UV-1800PC型紫外可见分光光度计,上海美谱达公司;STARTER ST- 3100型酸度计,奥豪斯仪器（常州）有限公司;ATAGO PR-32α型数显折光仪,日本爱拓公司;Quintix 513-1CN型电子天平,德国赛多利斯集团;DK-8D型电热恒温水槽,上海一恒科技有限公司;Forma-993超低温冰箱,美国赛默飞世尔科技公司。

1.2 方法

1.2.1 荔枝果实保鲜处理 取8 kg果实用清水浸泡2 min,设为空白对照（CK）;另取8 kg果实用500 mg/L的施保克浸泡2 min,设为施保克对照（施保克）。在前期单因素试验的基础上,选取以下3个因素设3个不同的水平,T1~T9处理按照表1和表2中对应因素和水平分别浸泡8 kg果实（300~350个果）。晾干后用黑色塑料托盘（PET塑料盘;每盘20个果左右）包膜包装,置于25 ℃恒温箱中贮藏。另选取90个未经处理的荔枝果实进行0 d各项指标的测量。常温隔天进行观察记录,分别于贮藏4、11 d对取样。每个处理从3个重复中分别取10个果,果皮立即冻入液氮,研磨成细块后,保存于-80 ℃冰箱,每个时间点取样重复3次。
表1 正交试验因素与水平表

Tab. 1 Factors and levels of orthogonal experiment

水平
Level		 因素 Factor
A 油菜素内酯
Brassinolide
/(μmol·L-1)		 B 曲酸
Kojic acid
/(mmol·L-1)		 C 浸泡时间
Soaking time
/min
1 30 35 1
2 40 52.5 2
3 50 70 3
表2 正交试验因素与水平组合设计表

Tab. 2 Combined design table of factors and levels for orthogonal experiment

处理
Treatment		 A 油菜素内酯
Brassinolide		 B 曲酸
Kojic acid		 C 浸泡时间
Soaking time
T1 1 1 1
T2 1 2 3
T3 1 3 2
T4 2 1 3
T5 2 2 2
T6 2 3 1
T7 3 1 2
T8 3 2 1
T9 3 3 3
1.2.2 褐变指数的评定 果皮褐变指数参照吴振先[17]的方法,根据外果皮褐变面积分6个等级,每个处理随机选取20个果实进行观察分级,重复3次。
1.2.3 失重率、商品率和腐烂率的测定 失重率的测定：采用称重法,计算方法如下：
$失重率=\frac{(贮藏前果实重量-贮藏后果实重量)}{贮藏前果实重量}\times100\%$
商品率：用褐变指数小于2级的试验果数占试验总果数的百分比表示商品率,计算方法如下：
$商品率=\frac{(0级果数+1级果数+2级果数)}{试验总果数}\times100\%$
腐烂率的测定：观察每袋/盒果实中腐烂流汁的发生情况,根据出现腐烂果实的数量占总果数量来计算腐烂率,每个处理每次观察3个重复。计算方法如下：
$果实腐烂率=\frac{腐烂果实总数}{总果数}\times100\%$
1.2.4 果皮色度值的测定 每个处理随机取10个果实,用全自动色差计测定果皮色度值L*（亮度）、色度值a*（红-绿）、色度值C*（色彩饱和度）等参数。每个处理重复3次。
1.2.5 果皮pH的测定 取5 g果皮,加20 mL双蒸水匀浆,静置2 h后用酸度计测定匀浆pH,以匀浆pH代表荔枝果皮的pH,重复3次。
1.2.6 果皮相对电导率的测定 参照陈建勋等[18]的方法,用电导率仪测定浸泡液电导率,根据煮沸前后电导率的比值计算相对电导率,重复3次。
1.2.7 荔枝果皮花色苷含量的测定 参照张昭其等[19]的方法,采用pH示差法检测。
1.2.8 荔枝果肉营养成分的测定 取20个果,去皮去核,挤出果汁滴在数显折光仪上直接测定可溶性固形物（TSS）的含量;可滴定酸（TA）含量的测定用0.05 mol/L的NaOH滴定;维生素C含量的测定采用2, 6-二氯靛酚滴定法。
1.2.9 丙二醛（MDA）含量的测定 参照Zhang等[20]的方法,以0.5%的TBA溶液作空白,重复3次。
1.2.10 果皮脯氨酸含量的测定 参照曹建康[21]的方法,根据分光光度计在520 nm处测得的各样品的光密度,从标准曲线上查出每毫升被测样品液中脯氨酸的含量。
1.2.11 果皮相关酶活性的测定 多酚氧化酶（PPO）活性的测定：参照曾韶西等[22]的方法,以每克果皮398 nm波长处每分钟吸光度变化0.001为1个酶活单位,以U/g表示。
过氧化物酶（POD）活性的测定：参照Jayachandran等[23]的方法,以每克果皮470 nm波长处每分钟吸光度变化0.01为1个酶活单位,以U/g 表示。
漆酶（Lac）活性的测定：参照Fang等[24]的方法,略有改动。

1.3 数据处理

使用统计软件SPSS 19进行数据处理与分析,用Duncan多重比较方法进行差异显著性检验（P<0.05表示差异显著;P<0.01表示差异极显著）,结果用平均值±标准偏差（SD）表示,用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对‘井岗红糯’荔枝失重率及外观指标的影响

由表3可知,在常温贮藏至第11天时,T9处理的失重率达4.97%,显著高于其他处理,其次是T8处理,失重率为4.42%,其他处理间的失重率差异不显著。T4处理和T5处理的褐变指数在贮藏11 d时显著低于其他处理,其中T4处理最低,且其腐烂率在贮藏11 d后仅为3.33%,显著低于其他处理,从商品率来看,T4处理和T5处理均高于90%,与CK差异显著。综合表3结果表明,各正交处理均显著抑制了荔枝果皮的褐变指数和腐烂率,其中T4处理效果最好。
表3 不同处理‘井岗红糯’荔枝25 ℃贮藏第11天果实失重率及外观品质的比较

Tab. 3 Comparison of weightlessness rates and appearance quality of ‘Jingganghongnuo’ litchi on 11th day at 25 ℃

处理
Treatment		 失重率
Weightlessness rate/%		 褐变指数
Browning index		 腐烂率
Decay rate/%		 商品率
Commodity rate/%
CK 4.08±0bc 2.46±0.30a 51.66±0.07a 47.42±0.06b
施保克 3.89±0c 0.80±0.21bc 11.79±0.04bc 82.80±0.06a
T1 3.87±0c 1.29±0.31b 21.48±0.08bc 76.94±0.08a
T2 3.98±0bc 1.19±0.24bc 17.33±0.08b 76.71±0.08a
T3 4.02±0bc 0.52±0.19bc 10.35±0.00bc 87.89±0.02a
T4 3.96±0c 0.38±0.13c 3.33±0.02c 93.33±0.04a
T5 3.83±0c 0.47±0.32c 6.35±0.06bc 92.06±0.08a
T6 3.87±0c 0.72±0.23bc 10.00±0.05bc 88.33±0.06a
T7 3.93±0c 0.67±0.36bc 6.43±0.04bc 87.14±0.08a
T8 4.42±0b 0.90±0.14bc 16.67±0.02bc 83.33±0.02a
T9 4.97±0a 1.12±0.14bc 22.37±0.03bc 77.63±0.03a

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

注：同列不同的小写字母表示差异显著（P<0.05）。

常温贮藏11 d时,CK的荔枝果皮已大量褐变和腐烂。T4处理和T5处理的果实仍保持鲜艳的红色,无褐变和腐烂现象,其他处理的荔枝或多或少出现褐变或发霉（图1）。常温贮藏条件下,CK和各处理的果皮色度值L*、a*和C*值基本都呈逐渐下降的趋势,贮藏至11 d时T3、T4和T5处理的果皮色度值L*、a*和C*显著高于其他处理（P<0.05）（图2A,图2B,图2C）。果皮花色苷含量在常温贮藏期间是呈逐步下降的趋势,贮藏至4 d时T1处理最高,施保克和T8处理都较低,而T4、T5和T7处理在4 d和11 d时花色苷含量仍保持在较高水平（图2D）。
图1 不同处理‘井岗红糯’荔枝果实25 ℃贮藏第11天的效果

Fig. 1 Effects of different treatments on the appearance of ‘Jingganghongnuo’ litchi stored at 25 ℃ on 11th day

图2 不同处理‘井岗红糯’荔枝常温（25 ℃）贮藏期间果皮色度L*值（A）、a*值（B）、C*值（C）和果皮花色苷含量（D）的比较

图中不同小写字母表示同一天的不同处理在0.05水平差异显著。

Fig. 2 Comparisons of chroma L*(A), a*(B), C*(C) and anthocyanin content (D) of ‘Jingganghongnuo’ litchi pericarp stored at 25 ℃ with different treatments

Different lowercase letters in the figure indicate significant difference among different treatments on the same day (P<0.05).

2.2 不同处理对‘井岗红糯’荔枝果肉中TSS、TA、VC含量和果皮脯氨酸含量的影响

荔枝在采摘后由于呼吸作用等代谢过程不断消耗自身的营养成分,导致可溶性固形物等含量下降,影响果实风味,食用价值和商品价值下降[25]。图3A可见,常温贮藏4、11 d时,CK和各处理荔枝果实TSS含量均降低,差异不显著（P< 0.05）,但其中T4、T5、T8和T9处理维持较高TSS含量,而CK含量最低。
图3 不同处理‘井岗红糯’荔枝常温（25 ℃）贮藏期间果肉TSS（A）、可滴定酸（B）、VC（C）和果皮脯氨酸含量（D）的比较

图中不同小写字母表示同一天的不同处理在0.05水平差异显著。

Fig. 3 Comparison of content of TSS (A), titrable acid (B) , VC (C) of pulp and proline content(D) of pericarp of ‘Jingganghongnuo’ litchi stored at 25 ℃ with different treatments

Different lowercase letters in the figure indicate significant difference among different treatments on the same day (P<0.05).

贮藏4 d时CK的TA含量显著高于其他处理,T4和T5处理常温贮藏过程中TA含量逐步下降,贮藏11 d与其他处理差异显著（P<0.05）（图3B）,其他处理TA含量总体上高于0 d,可能与这些处理贮藏后期果实腐烂严重有关。
各处理常温贮藏期间VC含量和脯氨酸含量总体上呈下降趋势,贮藏4、11 d时T4和T5处理的VC和脯含量的变化量明显小于CK和其他处理,贮藏11 d时仍维持较高含量（图3C,图3D）。
从图3可以得出,T4和T5处理可有效抑制TSS、VC和脯氨酸含量的下降和TA含量的上升,从而保持果实的品质。

2.3 不同处理对‘井岗红糯’荔枝果皮pH、膜透性、MDA含量和PPO、POD与Lac活性的影响

常温贮藏条件下,荔枝果皮pH随着贮藏时间延长而逐渐上升,4 d时T3显著高于其他处理,11 d时CK最高,而T4处理的果皮pH显著低于其他各处理（图4A）;果皮相对电导率反映了果皮细胞膜的受损情况,各处理的果皮相对电导率皆随贮藏时间延长而逐步上升,贮藏4 d CK显著高于其他处理,贮藏至11 d时CK的果皮相对电导率达到56.80%,显著高于其他处理,T1、T2、T4、T5、T7处理显著低于其他处理（P<0.05）（图4B）;果皮MDA含量总体呈下降趋势,T1、T4、T9处理的果皮MDA含量先小幅上升后下降。在贮藏至第11天时T2处理果皮MDA含量显著高于其他处理,而T4、T5和T7处理果皮MDA含量较低,其中T7处理最低,与其他处理差异显著（P<0.05）（图4C）。
图4 不同处理‘井岗红糯’荔枝常温（25 ℃）贮藏期间果皮pH（A）、相对电导率（B）、MDA含量（C）、PPO活性（D）、POD活性（E）和Lac活性（F）的比较

图中不同小写字母表示同一天的不同处理在0.05水平差异显著。

Fig. 4 Comparison of pH value(A), relative conductance(B), MDA content(C), PPO (D), POD (E) and laccase activity (F) in pericarp of ‘Jingganghongnuo’ litchi stored at 25 ℃ with different treatments

Different lowercase letters in the figure indicate significant difference among different treatments on the same day (P<0.05).

常温贮藏过程中CK和各处理果皮的PPO活性均呈现先上升后下降的变化趋势,T3处理和T4处理在0~4 d上升较为缓慢,2个对照和T1处理上升较快;施保克处理在11 d时的PPO活性最高,而T4、T5和T7处理的PPO活性显著低于其他处理（图4D）。
如图4E所示,常温贮藏过程中除T4、T5和T7处理果皮的POD活性表现为先下降后上升外,CK和其他处理的POD活性呈现逐步上升趋势。CK在4~11 d迅速上升,其次是T8处理;贮藏至11 d时T5和T7处理的POD活性显著低于其他处理,其中T5处理最低,11 d时其POD活性为153 U/g,仅为CK的32.14 %,其次是T4和T6处理,分别为同时段CK的41.4%和42.2%。
各处理的果皮Lac活性在常温贮藏下大都是呈逐渐下降的趋势,贮藏0~4 d期间施保克、T2和T8处理的果皮Lac活性略有上升,在贮藏至4 d时这3个处理的果皮漆酶活性显著高于其他处理,而其他处理都明显下降;贮藏至第11天时施保克的果皮漆酶活性最高,T7处理最低,与其他处理差异显著（P<0.05）,T4和T5处理其含量也较低,分别为施保克的44.6%和38.3%（图4F）。

3 讨论

比起一些性能单一的保鲜剂,复配保鲜剂的效果更全面,已有在荔枝上的研究报道[26,27,28],复合保鲜技术也逐渐成为保鲜领域的一大热点。本文通过正交试验研究了不同浓度的油菜素内酯、曲酸和不同浸泡时间对荔枝的保鲜效果,结果发现用40 μmol/L油菜素内酯和35 mmol/L曲酸溶液的复合保鲜剂浸泡3 min（T4处理）对采后‘井岗红糯’荔枝果实的保鲜效果较为理想。
研究发现油菜素内酯处理能抑制果实腐烂和延缓果实衰老,保持良好品质[29],还有研究表明曲酸能明显抑制香菇的褐变及微生物生长[30],本研究结果表明T4处理有效抑制了贮藏期荔枝果实的腐烂和果皮的褐变,常温贮藏至11 d时T4处理的褐变指数为0.38,仅为同时期CK的15%,这与上述研究结果一致。脯氨酸是植物用以维持细胞正常的含水量和膨压,增强渗透调节能力,保护细胞内蛋白功能正常行使的重要抗旱因子[31]。有研究证明油菜素内酯处理能显著提高采后‘千叶竹’能量代谢中相关酶的活性,并明显提高了脯氨酸积累[32],本研究中筛选出来的复合保鲜剂处理后脯氨酸含量高于对照处理,可能与增强细胞渗透调节能力,提高抗性有关。研究结果发现筛选出来的复合保鲜剂有效地延缓了果实营养成分的下降和抑制了膜脂过氧化,与吴京平的研究一致[15]。经T4处理的荔枝果实在整个贮藏期都保持较高的果皮色度值L*、a*、C*,说明其对荔枝果皮外观色泽有很好的保护作用,而且还有效抑制了花色苷含量下降,这也与曲酸的护色作用相呼应。PPO和POD已被证明能促进荔枝褐变进程,其活性变化可能是褐变的早期标志[33]。已有不少研究表明油菜素内酯与曲酸皆有维持良好的抗氧化酶活性,能有效清除自由基和提高抗氧化能力[34,35],对比其他各处理可以发现,经T4处理的荔枝有效抑制了其果皮的PPO、POD和Lac的活性,与前人的研究结果相符合。本研究筛选出的复合保鲜剂能有效保持荔枝果实的良好品质,为提高其贮藏性和维持外观品质开辟了新的思路,并为荔枝采后贮藏生产实践提供了理论与技术支持。

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