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(1.湖南大學(xué)研究生院隆平分院,湖南長沙 410125;2.湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,湖南長沙 410125;3.果蔬貯藏加工及質(zhì)量安全湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南長沙 410125)

荔枝(LitchichinensisSonn.)是我國華南地區(qū)具有特色的亞熱帶水果[1],果肉晶瑩剔透[2],口感細(xì)膩,營養(yǎng)極其豐富[3],具有重要的藥用價值和保健功能[4]。“妃子笑”是優(yōu)良的早熟荔枝品種,果皮淡紅帶綠,皮薄果肉厚,果皮全紅時,果肉口感偏酸,一般在青果時采摘,其外觀對市場競爭力有一定影響[5];“桂味”的果肉清甜可口,具有香味;“糯米糍”荔枝果大肉厚,味濃甜且果核小,原花青素、黃酮、總可溶性酚類物質(zhì)含量高[6];“淮枝”的果皮為暗紅色,果肉多汁且軟滑,品質(zhì)屬中上水平;“糯米糍”的可食率較高,在過熟期間繼續(xù)生長,果肉可溶性固形物下降,VC含量較低,果肉品質(zhì)劣變嚴(yán)重;“桂味”的果肉積累還原糖為主,衰退速度較慢,適宜保質(zhì)采收期更長[7];不同荔枝品種的可溶性固形物、糖酸比、總酸、pH、色澤等基本理化指標(biāo)差異較大。

荔枝采摘季節(jié)一般在炎熱的夏天,采后荔枝水分蒸騰速率加快[8],極易發(fā)生果皮褐變和腐爛[9],這嚴(yán)重影響了荔枝遠(yuǎn)距離運(yùn)輸,在一定程度上減少了荔枝的商品價值[10]。近年來,學(xué)者對荔枝的采后貯藏保鮮生理和技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,但主要集中在低溫和常溫貯藏對于一個荔枝品種的不同品質(zhì)方面的影響[11-16],而對于多個荔枝品種采后低溫貯藏品質(zhì)差異分析及評價未進(jìn)行研究。因此本文以“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”四個廣東荔枝品種為材料,研究采用低溫貯藏分析不同品種的貯藏效果及品質(zhì)變化情況,利用主成分分析建立采后荔枝質(zhì)量評價模型,明確主成分得分與貨架期及貯藏效果的關(guān)系。本研究將為荔枝的采后生理及貯藏保鮮技術(shù)的研究提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”荔枝品種果實(shí)(大小均一,無褐色斑點(diǎn),顏色鮮紅,無病蟲害,且無機(jī)械損傷的成熟果實(shí),剪去枝葉),分別于2018年6月4日、6月20日、6月27日、7月24日采摘自廣州附近果園,重量各約為30 kg,2 h內(nèi)運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室;咪鮮胺水乳劑四川國光農(nóng)化有限公司;蒸餾水。

LI-6262 CO2/H2O分析儀美國LI-COR公司;CR-400型手持式色差計(jì)柯尼卡美能達(dá)(中國)投資有限公司;PAL-BXIACID1型糖酸度計(jì)愛拓科學(xué)儀器有限公司;BSA423S-CW型電子天平賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 果實(shí)處理配制 濃度為0.05%的咪鮮胺殺菌劑,將挑選出的果實(shí)于殺菌劑中浸泡3 min消毒滅菌,完全自然晾干后,用聚乙烯薄膜袋包裝,并用皮筋封口,每20顆荔枝裝一袋。然后放于(4±1) ℃條件貯藏28 d。分別在0、7、14、21和28 d取樣檢測,每次取3袋樣進(jìn)行平行檢測。

1.2.2 指標(biāo)的測定

1.2.2.1 果皮色差值 參照楊勝平[17]的方法,采用手持式色差計(jì)測定荔枝的果皮顏色,取每個品種的每個處理組20顆荔枝,以荔枝赤道為中心,在果肩不同部位測定3次,以L*、a*、b*值表示果實(shí)顏色。C*為色飽和度,ΔE為總色差。

1.2.2.2 果皮褐變指數(shù)和好果率 采用分級方法統(tǒng)計(jì)褐變級數(shù),褐變級數(shù)共分為五級。1級果:果皮表面無任何褐變;2級果:果皮表面呈現(xiàn)輕微褐變;3級果:果皮褐變面積小于25%;4級果:表皮褐變面積在25%～50%之間;5級果:發(fā)生褐變的面積有50%以上;其中,1級果和2級果易被市場接受,具有一定的商品價值[18-19]。如下公式表示褐變指數(shù)和好果率:

褐變指數(shù)=∑(褐變級數(shù)×各級別荔枝果實(shí)數(shù))/總荔枝果實(shí)數(shù)

好果率(%)=(1級果實(shí)數(shù)+2級果實(shí)數(shù))×100/總荔枝果實(shí)數(shù)

1.2.2.3 可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量 隨機(jī)選取荔枝果實(shí)20顆,剝皮去核,擠壓出汁,倒入離心管,靜置片刻,吸取上清液于糖酸度計(jì)中直接讀取可溶性固形物的值(%),重復(fù)3次。

1.2.2.4 可滴定酸(titratable acid,TA)含量 將1.2.2.3中荔枝上清液加適量蒸餾水稀釋50倍,搖勻,吸取適量于糖酸度計(jì)上讀取Acid值,即為可滴定酸含量,單位為g/100 mL,重復(fù)3次。

1.2.2.5 果實(shí)呼吸強(qiáng)度(Q) 采用LI-6262 CO2/H2O分析儀測定荔枝果實(shí)的呼吸。20顆荔枝稱重后,置于2.5 L密閉容器,連接分析儀,待儀器穩(wěn)定后讀數(shù),每隔1 min讀數(shù)一次,讀取6次;重復(fù)三組。呼吸強(qiáng)度以單位質(zhì)量的荔枝果實(shí)在單位時間內(nèi)釋放CO2的量表示。計(jì)算公式如下:

呼吸強(qiáng)度(mgCO2·kg-1·h-1)=(C2-C1)×V×M×1000/V0×m×[(t2-t1)/60]

式中:C1-t1時刻密閉容器中CO2濃度,μmol·mol-1;C2-t2時刻密閉容器中CO2濃度,μmol·mol-1;V-密閉容器容積,L;M-CO2的摩爾質(zhì)量,g·mol-1;V0測定溫度下CO2摩爾體積,L·mol-1;m-測定果實(shí)的重量,kg;t-記錄CO2濃度的時間點(diǎn),min。

1.2.3 主成分分析(PCA) 應(yīng)用SPSS 25軟件中的主成分分析程序,從樣本的相關(guān)矩陣出發(fā),將取樣檢測的ΔE、L*、C*、a*、b*、Q、TSS、TA共8項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,計(jì)算各指標(biāo)的特征值和方差貢獻(xiàn)率,提取特征值大于1的因子作為主成分,利用主成分對不同荔枝品種進(jìn)行綜合評價,建立線性回歸方程和評價模型,計(jì)算四個荔枝品種的綜合得分高低[22]。

表1 不同荔枝品種低溫貯藏期間果皮色差值的變化Table 1 Color changes of pericarp in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小寫字母表示不同品種之間的差異性,同列不同大寫字母表示同種荔枝不同貯藏期的差異性(P<0.05)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

每個試驗(yàn)重復(fù)3次,結(jié)果表示為平均數(shù);實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用OriginPro 7.5進(jìn)行處理及繪圖,采用SPSS 25進(jìn)行顯著性分析,差異顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 果皮色差值的變化

L*值主要反映荔枝果皮亮度。由表1可知,“糯米糍”的果皮L*值在貯藏前7 d下降,下降了13.57%,表明“糯米糍”的果皮色澤暗淡較快,更易發(fā)生褐變現(xiàn)象,其余三個荔枝品種的L*值在貯藏前14 d均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。整個貯藏期內(nèi),“糯米糍”的L*值降低幅度最大,達(dá)7.96%,“桂味”和“淮枝”的L*值分別下降4.75%和7.01%,“妃子笑”的L*值升高4.89%,表明低溫貯藏在一定程度上維持了“妃子笑”和“桂味”荔枝原有的果皮色澤亮度,“糯米糍”的色澤亮度維持時間最短,“淮枝”次之。

a*值代表荔枝果皮紅度,數(shù)值在-60～60之間,顏色從綠到紅。如表1所示,貯藏前7 d,除“糯米糍”外,其他三個品種的a*值都降低,果皮失去鮮紅顏色,7～14 d,a*值有所升高,出現(xiàn)轉(zhuǎn)紅現(xiàn)象。整個貯藏期內(nèi),“糯米糍”的a*值呈先升后降趨勢,變化顯著,下降了24.49%,“妃子笑”下降36.18%,其原有果皮呈青綠色,“桂味”和“淮枝”的a*值略有上升。

b*值代表荔枝果皮黃度,數(shù)值在-60～60之間,代表顏色從藍(lán)到黃。從表2看出,0～7 d,四個品種的b*值均上升,“妃子笑”和“淮枝”升高幅度分別為13.81%和13.90%;14～28 d貯藏期間,“妃子笑”和“糯米糍”的b*值均上升,果皮暗淡,“桂味”和“淮枝”的b*值均下降;“妃子笑”的b*值和其他三個品種之間差異顯著(P<0.05),因?yàn)椤板有Α崩笾さt帶綠。

C*值表示色飽和度,可反映荔枝果皮的鮮艷程度。貯藏前14 d,“妃子笑”、“糯米糍”、“淮枝”的C*值均表現(xiàn)先升高后下降的趨勢,“桂味”的C*值先略下降而后升高。后期貯藏過程中,“糯米糍”的C*值降低了2.55%,果實(shí)大部分腐爛,顏色暗淡,出現(xiàn)流汁現(xiàn)象,褐變嚴(yán)重。

總色差值ΔE可以整體上反映荔枝的鮮紅色程度。由表1可知,四個荔枝品種的初始色差值存在顯著性差異(P<0.05);0～7 d,除“糯米糍”總色差值遞減外,另外三個品種的ΔE值升高,這可能和“糯米糍”發(fā)生了迅速褐變且呼吸作用旺盛有關(guān);7～14 d,四個品種的ΔE值都降低,“淮枝”下降幅度最大,下降9.01%,其次為“妃子笑”,下降5.82%,“桂味”ΔE值變化最小;整個貯藏期間,“淮枝”的總色差值ΔE明顯要小于“妃子笑”和“桂味”,這是因?yàn)椤盎粗Α钡墓榘导t色。

表2 不同荔枝品種低溫貯藏期間可溶性固形物含量的變化Table 2 Change of TSS content in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小寫字母表示不同品種之間的差異性,同列不同大寫字母表示同種荔枝不同貯藏期的差異性(P<0.05)。

表3 不同荔枝品種低溫貯藏期間可滴定酸含量的變化Table 3 Change of TA content in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小寫字母表示不同品種之間的差異性,同列不同大寫字母表示同種荔枝不同貯藏期的差異性(P<0.05)。

2.2 果皮褐變指數(shù)和好果率的變化

由圖1a可知,隨著貯藏時間延長,褐變指數(shù)都逐漸上升,但四個品種的褐變程度以及褐變速度不同?！芭疵佐佟钡暮肿冎笖?shù)明顯要高于其他三個品種,0～7 d,褐變指數(shù)迅速升高,第7 d時褐變指數(shù)為4.267,升高幅度達(dá)54.30%,好果率為0(圖1b)。“淮枝”貯藏第7 d時,褐變指數(shù)為2.117,好果率為66.67%,和“糯米糍”相比,褐變速度稍慢。“妃子笑”和“桂味”褐變程度相對更低,貯藏第14 d時,“妃子笑”褐變指數(shù)為2.250,“桂味”為2.417,且好果率水平都仍高于60%,易被市場接受。

圖1 四個荔枝品種的褐變指數(shù)、好果率的變化Fig.1 Changes of browning index,sound fruit rate in four litchi cultivars

2.3 可溶性固形物含量的變化

可溶性固形物是果肉品質(zhì)的重要性狀之一,其含量變化可反映荔枝中糖含量的變化。從表2看出,“桂味”的初始TSS含量和其他三個品種有顯著性差異(P<0.05);貯藏前7 d,四個荔枝品種的可溶性固形物含量均下降,“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”依次降低了1.54%、4.48%、1.26%、0.80%;7～14 d,“桂味”和“妃子笑”、“糯米糍”和“淮枝”之間的TSS含量無顯著性差異(P>0.05);除“淮枝”外,各品種的TSS含量升高;整個貯藏期內(nèi),“桂味”的TSS含量變化較大,下降7.19%,“糯米糍”為6.35%,“妃子笑”為5.71%,而“淮枝”的TSS含量升高了0.34%;此升降變化現(xiàn)象,可能是因?yàn)槔笾Φ纳泶x作用,貯藏初期,發(fā)生呼吸作用消耗糖類,隨貯藏時間的延長,果肉中的不可溶性固形物(淀粉)轉(zhuǎn)化為糖類。

2.4 可滴定酸含量的變化

從表3可知,“妃子笑”品種的初始可滴定酸含量較高,其TA含量和其他三個品種差異顯著(P<0.05);在貯藏前7 d,四個品種荔枝的TA含量都呈上升趨勢,其中“桂味”上升幅度最大,升高了約12.86%。其次是“妃子笑”,升高5.61%。第14 d時,“糯米糍”的TA含量為0.57 g/100 mL,降低了32.14%,其TA含量和其他三個品種存在顯著性差異(P<0.05),可知品質(zhì)變化非常明顯。“妃子笑”和“桂味”的可滴定酸含量在21 d才明顯下降,分別下降了38.78%和35.37%,說明在此期間,大量的有機(jī)酸等酸作為生理生化反應(yīng)底物被大量消耗。21～28 d內(nèi)TA含量呈上升趨勢,可能是果實(shí)或微生物無氧呼吸產(chǎn)生乳酸的結(jié)果。而“淮枝”的TA含量在0～21 d變化不明顯,幾乎保持平穩(wěn)狀態(tài),21～28 d內(nèi)稍有下降,幅度很小。

2.5 果實(shí)呼吸強(qiáng)度的變化

荔枝是非躍變型果實(shí),成熟過程中沒有呼吸躍變現(xiàn)象。從圖2可以看出,0～7 d,四個品種果實(shí)呼吸強(qiáng)度都呈下降趨勢,可知低溫明顯抑制了果實(shí)呼吸,“妃子笑”下降幅度最大,達(dá)63.94%,可知低溫對其呼吸抑制效果更好;7～14 d,“糯米糍”和“淮枝”的呼吸強(qiáng)度開始上升,分別升高了27.98%和5.93%;14～28 d,和其他三個品種相比,“糯米糍”的呼吸強(qiáng)度明顯大于“桂味”、“妃子笑”和“淮枝”,另外統(tǒng)計(jì)分析表明,在貯藏第14 d時,其呼吸強(qiáng)度和其他三個品種之間存在顯著性差異(P<0.05),說明“糯米糍”的呼吸作用更旺盛,生理生化反應(yīng)進(jìn)行得越快,營養(yǎng)成分消耗快;其中14～21d貯藏期間,呼吸強(qiáng)度有回升現(xiàn)象,這可能是荔枝果皮呼吸交替途徑比例有所增高[23-24];“淮枝”的呼吸強(qiáng)度相對很低。

圖2 四個荔枝品種呼吸強(qiáng)度的變化Fig.2 Change of respiration intensity in four litchi cultivars注:圖中同一橫坐標(biāo)上的不同小寫字母代表同一貯藏時間四個不同品種之間的顯著性差異(P<0.05)。

2.6 PCA及綜合評價結(jié)果

表4 不同荔枝品種主成分分析總方差解釋Table 4 Explanation of total difference indifferent litchi cultivars by using PCA

荔枝在低溫貯藏過程中隨著貯藏時間的延長品質(zhì)會逐漸劣變,PCA可綜合評價四個荔枝品種低溫貯藏期間的差異。從表4可知,由于前3個主成分的特征值均大于1,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到100%,故可提取3個主成分,且這3個相互獨(dú)立的綜合性因子,總體上能解釋荔枝貯藏過程中的絕大部分信息[25-27]。

表5為四個品種荔枝成分矩陣表。從表5看出,第一主成分在荔枝果皮ΔE、L*、C*、b*值上的特征向量的絕對值較大;可溶性固形物、可滴定酸和荔枝果皮a*值在第二主成分中占的比例較大;果實(shí)呼吸Q值在第三主成分中有較高占比,因此PC1的代表成分主要是色度指標(biāo),PC2的代表成分主要是糖酸度等品質(zhì)指標(biāo),果實(shí)呼吸強(qiáng)度是PC3的代表成分。

表5 不同品種荔枝成分矩陣Table 5 Component matrix of different litchi cultivars

根據(jù)表4和表5的結(jié)果,可以建立3個主成分與荔枝8個測得指標(biāo)的線性方程[28-29],分別如下:

F1=0.169ZX1+0.345ZX2+0.248ZX3+0.444ZX4+0.417ZX5+0.399ZX6-0.230ZX7+0.455ZX8

式(1)

F2=0.574ZX1-0.470ZX2+0.079ZX3+0.147ZX4+0.047ZX5+0.284ZX6+0.580ZX7-0.042ZX8

式(2)

F3=-0.407ZX1+0.011ZX2+0.732ZX3-0.136ZX4-0.365ZX5+0.261ZX6+0.256ZX7+0.112ZX8

式(3)

荔枝的3個主成分中,計(jì)算每個主成分的對應(yīng)特征值占所提取的主成分的特征值總和的比例,用這個比例作為權(quán)重,從而得出荔枝主成分的綜合線性模型,如下所示:

F綜=0.591F1+0.247F2+0.163F3

式(4)

根據(jù)公式(4),結(jié)合PCA,求出4個品種荔枝的三個主成分得分和綜合評價,由表6可知,每個荔枝品種的主成分得分和綜合得分情況各不同,“妃子笑”荔枝綜合得分最高,說明其低溫貯藏期間褐變程度低,可溶性固形物和可滴定酸含量變化更小,貯藏效果最佳;其次是“桂味”荔枝?！芭疵佐佟焙汀盎粗Α钡木C合得分值為負(fù)值,說明這兩個品種荔枝低溫貯藏期間風(fēng)味劣變明顯,果皮褐變較快,貨架期壽命短,低溫下不耐貯藏。

表6 不同品種荔枝的得分和排名Table 6 Scores and rankings ofdifferent litchi cultivars

3 討論

荔枝的果皮結(jié)構(gòu)十分特殊,果皮中含有多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)兩種酶類,此外還含有很多酚類物質(zhì)[30];荔枝果皮褐變機(jī)理很復(fù)雜,主要存在酶促和非酶促褐變反應(yīng),貯藏后期,以酶促褐變反應(yīng)為主[31]。盡管低溫貯藏也不能阻止荔枝褐變,但在一定程度上延緩果皮褐變速率,降低褐變指數(shù)。相同條件下,褐變程度還與品種特性有關(guān)[32],吳振先等[33]研究也發(fā)現(xiàn),不同荔枝品種表現(xiàn)不同的PPO活性變化規(guī)律,“桂味”的PPO活性較低,“糯米糍”的PPO活性較高。本試驗(yàn)中所用的四個廣東荔枝品種“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”的褐變指數(shù)存在明顯差異(P<0.05),“糯米糍”的褐變速度更快,褐變指數(shù)更高;“妃子笑”的褐變程度相對更低,Chen等[34]研究證明“妃子笑”在采后貯藏期間,果皮中許多氨基酸的含量顯著增加,這在延緩果皮褐變中起重要作用。另外,低溫貯藏可以在一定程度上有效抑制荔枝呼吸強(qiáng)度[35],“糯米糍”的呼吸強(qiáng)度大于其他三個品種,表明其呼吸作用十分旺盛,果實(shí)后熟衰老嚴(yán)重,這也是其不耐貯藏的原因之一;貯藏期間,四個品種的果實(shí)呼吸強(qiáng)度都有一段遞增的過程,可能是果實(shí)貯藏期間釋放了乙烯,乙烯間接誘導(dǎo)了果實(shí)呼吸作用[36]。果實(shí)呼吸作用等以消耗營養(yǎng)物質(zhì)如可溶性糖、抗壞血酸等為主,采后果實(shí)易腐爛,風(fēng)味品質(zhì)易發(fā)生劣變,貨架期短;而低溫貯藏條件下,本試驗(yàn)四個不同荔枝品種的生理代謝反應(yīng)不同,四個品種荔枝的TSS和TA等品質(zhì)指標(biāo)之間的變化存在差異。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明,四個荔枝品種采后低溫貯藏品質(zhì)指標(biāo)存在差異,四個荔枝品種貯藏特性明顯不同?！芭疵佐佟逼贩N最不耐貯藏,貯藏前7 d,色差值L*下降,a*、b*上升,ΔE降低,褐變指數(shù)迅速升高,腐爛明顯,好果率為0;呼吸作用十分旺盛,導(dǎo)致TSS和TA含量變化較大,果肉糖酸度等品質(zhì)指標(biāo)變化明顯;貯藏貨架期不超過7 d?！盎粗Α贝沃?貯藏前14 d,色度指標(biāo)ΔE、C*值下降幅度大,其褐變程度較高,這可能和其貯藏過程中自身的生理生化反應(yīng)有關(guān);呼吸強(qiáng)度、TSS和TA含量相對變化小,但綜合評價得分最低。“妃子笑”和“桂味”最耐貯藏,色度差變化幅度較小,褐變速率更慢,褐變指數(shù)低,好果率水平高,呼吸作用等生理生化反應(yīng)進(jìn)行得更緩慢,貯藏期間會有可溶性固形物的積累,能維持較好的果肉甜度,可延長貯藏時間,這兩個品種貯藏14 d效果最好。本文將為不同荔枝品種的采后生理及貯藏保鮮技術(shù)提供重要的理論基礎(chǔ)和依據(jù)。