梁 美,王紀(jì)輝,胡伯凱,劉亞娜,耿陽陽,張時(shí)馨,曾亞軍,何佳麗,楊 光

(1.貴州省核桃研究所,貴州 貴陽 550005)(2.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院,貴州 貴陽 550005)(3.貴州陽光食品有限公司,貴州 畢節(jié) 551600)

核桃(Juglans regia L.)是胡桃科、核桃屬的植物,其核仁內(nèi)含有多種營養(yǎng)物質(zhì)[1],其中以人體所必需的不飽和脂肪酸[2-3]、六大營養(yǎng)素[4]最為豐富. 核桃通常進(jìn)入市場(chǎng)的方式主要以帶殼或去殼的干果為主[5-6],但核桃采摘后對(duì)其進(jìn)行干燥的過程會(huì)引起核仁中部分營養(yǎng)物質(zhì)因高溫氧化而產(chǎn)生劣變[7]. 近年以來,鮮食核桃因未經(jīng)干燥,避免了在干燥過程中的營養(yǎng)成分流失[8],加之鮮食核桃香甜的口感[9]、獨(dú)特的風(fēng)味而備受推崇[10],目前在我國的核桃主要產(chǎn)區(qū)已形成了一定規(guī)模的消費(fèi)市場(chǎng)[11]. 泡核桃為貴州本地的優(yōu)良農(nóng)家品種,具有一定的抗病和耐濕熱性,在貴州本地種植范圍較廣,市場(chǎng)推崇度較高,尤以貴州省赫章縣核桃市場(chǎng)認(rèn)可度較高. 此外,貴州地區(qū)因其獨(dú)特的地理環(huán)境和氣候造就了貴州當(dāng)?shù)仵r食泡核桃特有的香甜口感,在西南地區(qū)備受歡迎,尤其是在中高檔餐廳作為一道獨(dú)特的美味佳肴很受消費(fèi)者喜愛. 然而鮮食核桃水分含量較高,冷藏雖然可抑制部分酶的活性,但鮮食核桃的呼吸作用仍在進(jìn)行[12]. 因此,了解和掌握鮮食核桃冷藏過程中的各生理指標(biāo)的響應(yīng)變化,對(duì)于預(yù)測(cè)鮮食核桃冷藏過程中的品質(zhì)變化至關(guān)重要[13-14]. 所以對(duì)采后泡核桃青果冷藏過程中的生理指標(biāo)響應(yīng)變化進(jìn)行探究十分必要,也可以為民間泡核桃青果較為基本的貯藏保鮮提供數(shù)據(jù)參考[15-16]. 鑒于此,本研究以貴州本地鄉(xiāng)間泡核桃青果為試材,跟蹤分析泡核桃青果在低溫自然裸露環(huán)境下的氧化狀態(tài),探究泡核桃青果在3～4 ℃ 冷藏過程中的果實(shí)生理響應(yīng)變化,基于相關(guān)性揭示各生理生化指標(biāo)間的協(xié)同和拮抗作用,依據(jù)主成分分析較為科學(xué)合理地闡釋各生理生化指標(biāo)與泡核桃青果品質(zhì)的相關(guān)密切程度.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

以核桃青果皮顏色略黃且尚未開裂為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采收,泡核桃青果采自貴州省赫章縣財(cái)神鎮(zhèn)某農(nóng)家果園,約九成熟,選擇大小較為一致、青皮無損傷、未褐變及無病蟲害的果實(shí). 采后立即將核桃青果運(yùn)至貴州省核桃研究所冷庫中降溫備用.

1.2 主要儀器與設(shè)備

L5S型紫外可見分光光度計(jì)(上海儀電分析儀器有限公司);3-18R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(湖南可成儀器設(shè)備有限公司);多功能酶標(biāo)儀(BIOTEK).

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以貯藏溫度3～4 ℃、相對(duì)濕度85%～90%進(jìn)行核桃青果貯藏實(shí)驗(yàn). 每次取10個(gè)核桃青果,取出核仁裝入自封袋置于-80 ℃超低溫冰箱中保存樣品備用,定期對(duì)核桃青果的生理指標(biāo)進(jìn)行分析測(cè)定.

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定

超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、脂氧合酶(LOX)、多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定及丙二醛(MDA)、可溶性蛋白、還原糖、VE、類黃酮、植物總酚(TP)含量測(cè)定均采用試劑盒(購自蘇州科銘生物技術(shù)有限公司). 每個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù),取其平均值.

1.4 數(shù)據(jù)分析

以Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與整理,通過Origin 9.1進(jìn)行圖形繪制,以SPSS19.0軟件對(duì)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan多重比較,以SPSS19.0軟件中的分析-降維-因子分析進(jìn)行主成分分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 冷藏期間核桃青果超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性變化

由圖1可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)SOD活性呈現(xiàn)先升高又逐漸下降的趨勢(shì)變化. 在10 d時(shí)SOD活性達(dá)到較高為[(858.38±27.41)U/g 鮮重],70 d時(shí)SOD活性較低僅為[(594.44±7.52)U/g 鮮重]. 0～10 d期間SOD活性升高,10～70 d期間SOD活性逐漸降低,在10～30 d時(shí)SOD活性下降幅度達(dá)10.51%(P<0.05). 在30～40 d時(shí)SOD活性下降幅度較大,降低26.47%(P<0.05). 在40～70 d時(shí)SOD活性下降幅度較為不明顯,降低3.32%(P>0.05).

圖1 冷藏期間超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性變化

由圖1可知,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)POD活性整體上呈現(xiàn)先升高后逐漸下降趨勢(shì)變化. 在10 d時(shí)POD活性達(dá)到較高為[(142.70±4.29)U/g 鮮重],0 d時(shí)POD活性較低僅為[(92.65±1.50)U/g 鮮重]. 0～10 d和20～30 d期間POD活性升高,POD活性增加幅度分別為54.02%(P<0.05)、5.89%(P>0.05). 10～20 d和30～70 d期間POD活性逐漸降低,POD活性下降幅度分別為10.12%(P<0.05)、31.32%(P<0.05).

2.2 冷藏期間核桃青果過氧化氫酶(CAT)和脂氧合酶(LOX)活性變化

由圖2可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)CAT活性呈現(xiàn)“W”的趨勢(shì)變化. 在40 d時(shí)CAT活性達(dá)到較高為[(809.12±43.20)nmol·(min·g)-1鮮重],20 d時(shí)CAT活性較低為[(306.56±11.80)nmol·(min·g)-1鮮重]. 0～30 d和40～55 d期間CAT活性下降;30～40 d和55～70 d時(shí)CAT活性升高. 在0～30 d時(shí)CAT活性下降幅度達(dá)73.57%(P<0.05). 在40～55 d時(shí)CAT活性下降幅度較大,降低77.00%(P<0.05). 在30～40 d時(shí)CAT活性升高幅度較大,增加159.17%(P<0.05). 在55～70 d時(shí)CAT活性升高19.20%(P<0.05).

圖2 冷藏期間過氧化氫酶(CAT)和脂氧合酶(LOX)活性變化

由圖2可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)LOX活性呈現(xiàn)類似“W”的趨勢(shì)變化. 在20 d時(shí)LOX活性達(dá)到較高為[(161.74±4.05)U/g 鮮重],10 d時(shí)LOX活性較低為[(92.23±5.50)U/g 鮮重]. 0～10 d和20～40 d、55～70 d期間LOX活性下降;10～20 d和40～55 d期間LOX活性升高. 在0～10 d時(shí)LOX活性下降幅度較大,降幅達(dá)69.90%(P<0.05). 在20～40 d時(shí)LOX活性降低62.62%(P<0.05). 貯藏時(shí)間在55～70 d期間時(shí)LOX活性降低6.32%(P>0.05). 在10～20 d時(shí)LOX活性升高幅度較大,為75.37%(P<0.05). 在40～55 d時(shí)LOX活性升高35.00%(P<0.05).

2.3 冷藏期間核桃青果丙二醛(MDA)和可溶性蛋白(SP)含量變化

由圖3可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)MDA含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)變化. 在0～20 d時(shí)MDA含量增加速率較慢,20 d時(shí)的MDA含量較0 d增加8.11%(P>0.05);20～30 d時(shí)MDA含量增加速率較快,30 d時(shí)的MDA含量較20 d增加13.21%(P<0.05). 30～55 d時(shí)MDA含量增加速率較慢,55 d時(shí)的MDA含量較30 d增加4.18%(P>0.05);55～70 d時(shí)MDA含量增加速率較快,70 d時(shí)的MDA含量較55 d增加5.53%(P<0.05).

圖3 冷藏期間丙二醛(MDA)和可溶性蛋白(SP)含量變化

由圖3可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)SP含量表現(xiàn)為先下降又逐漸增加的趨勢(shì)變化. 0～10 d時(shí)SP含量下降,0 d時(shí)的SP含量較10 d降低14.62%(P<0.05);10～30 d時(shí)SP含量增加速率較快,30 d時(shí)的SP含量較10 d、20 d時(shí)分別增加28.05%、11.02%,20 d時(shí)的SP含量較10 d增加15.34%,此時(shí)10 d、20 d、30 d時(shí)的SP含量?jī)蓛芍g均達(dá)到顯著性差異水平. 30～55 d時(shí)SP含量增加速率較小,55 d時(shí)的SP含量較 30 d 增加2.69%,此時(shí)30 d、40 d、55 d時(shí)的SP含量差異性均不顯著(P>0.05);55～70 d時(shí)SP含量增加速率較快,70 d時(shí)的SP含量較55 d增加24.27%(P<0.05).

2.4 冷藏期間核桃青果還原糖(RS)和VE含量變化

由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)RS含量表現(xiàn)為先增加又逐漸下降的趨勢(shì)變化. 在低溫貯藏期為10 d時(shí)的RS含量較高為[(69.39±2.34)mg/g 鮮重],70 d時(shí)的RS含量較低為[(50.93±0.78)mg/g 鮮重]. 0～10 d時(shí)RS含量升高,10 d時(shí)的RS含量較0 d增加9.45%(P<0.05). 在10～70 d時(shí)RS含量逐漸下降,其中在10～20 d時(shí)RS含量下降速率較快,10 d時(shí)的RS含量較20 d降低13.53%(P<0.05);20～40 d 時(shí)RS含量下降速率較小,20 d時(shí)的RS含量較40 d降低6.61%(P<0.05);40～70 d時(shí)RS含量下降速率也較為緩慢,40 d時(shí)的RS含量較70 d降低12.57%(P<0.05).

圖4 冷藏期間還原糖(RS)和VE含量變化

由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)VE含量呈波浪形的趨勢(shì)變化. 在低溫貯藏期為10 d時(shí)的VE含量較高為[(619.47±38.46)μg/g],40 d時(shí)的VE含量較低為[(435.84±12.97)μg/g];0～10 d、20～30 d、40～55 d時(shí)VE含量升高,10 d時(shí)的VE含量較0 d增加35.20%(P<0.05),30 d時(shí)的VE含量較20 d增加6.95%(P>0.05),55 d時(shí)的VE含量較40 d增加34.29%(P<0.05). 在10～20 d時(shí)VE含量下降速率較快,10 d時(shí)的VE含量較20 d降低34.32%(P<0.05);30～40 d時(shí)VE含量下降速率較慢,30 d時(shí)的VE含量較40 d降低13.17%(P>0.05);55～70 d時(shí)VE含量下降速率也較為緩慢,55 d時(shí)的VE含量較70 d降低4.20%(P>0.05).

2.5 冷藏期間核桃青果類黃酮、總酚(TP)含量和多酚氧化酶(PPO)活性變化

由圖5可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)類黃酮含量呈“N”形的趨勢(shì)變化. 在貯藏70 d時(shí)的類黃酮含量較高為[(3.99±0.06)mg/g 干重],20 d時(shí)的類黃酮含量較低為[(1.50±0.04)mg/g 干重];0～10 d、20～70 d時(shí)類黃酮含量升高,10 d時(shí)的類黃酮含量較0 d增加8.51%(P>0.05). 20～40 d時(shí)類黃酮含量增速較快,40 d時(shí)類黃酮含量較20 d增加56.00%(P<0.05). 40～55 d時(shí)類黃酮含量增速較慢,55 d時(shí)類黃酮含量較40 d增加14.10%(P<0.05). 55～70 d時(shí)類黃酮含量增速也較快,70 d時(shí)類黃酮含量較55 d增加49.44%(P<0.05). 在10～20 d時(shí)類黃酮含量下降速率較快,20 d時(shí)的類黃酮含量較10 d降低70.00%(P<0.05).

圖5 冷藏期間類黃酮、總酚(TP)含量和多酚氧化酶(PPO)活性變化

由圖5可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)TP含量呈“N”形的趨勢(shì)變化. 在整個(gè)低溫貯藏期間70 d時(shí)的TP含量較高為[(7.98±0.21)mg/g 干重],20 d時(shí)的TP含量較低為[(1.06±0.05)mg/g 干重];0～10 d、20～70 d 時(shí)TP含量升高,10 d時(shí)的TP含量較0 d增加57.93%(P<0.05). 20～30 d時(shí)TP含量增速較慢,30 d時(shí)TP含量較20 d增加51.89%(P<0.05). 30～40 d時(shí)TP含量增加迅速,40 d時(shí)的TP含量是30 d的4.50倍(P<0.05). 40～70 d時(shí)TP含量增速變慢,70 d時(shí)TP含量較40 d增加10.07%(P<0.05),但70 d時(shí)TP含量與55 d的TP含量、55 d時(shí)TP含量與40 d的TP含量均未達(dá)到顯著性差異水平(P>0.05). 在10～20 d 時(shí)TP含量下降速率較快,20 d時(shí)的TP含量較10 d降低116.04%(P<0.05).

由圖5可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)PPO活性呈現(xiàn)波浪形的趨勢(shì)變化. 在10 d時(shí)PPO活性達(dá)到較高為[(66.97±4.81)U/g 鮮重],70 d時(shí)PPO活性較低為[(39.22±2.33)U/g 鮮重]. 0～10 d和20～30 d、40～55 d期間PPO活性升高;10～20 d和30～40 d、55～70 d 期間PPO活性下降. 在0～10 d時(shí)PPO活性升高幅度較大,增幅達(dá)52.17%(P<0.05). 在20～30 d時(shí)PPO活性升高9.66%(P>0.05). 在40～55 d期間PPO活性升高19.45%(P<0.05). 在10～20 d時(shí)PPO活性下降幅度為23.45%(P<0.05). 在30～40 d時(shí)PPO活性下降幅度為20.13%(P<0.05). 在55～70 d時(shí)PPO活性下降幅度較大,降低50.82%(P<0.05).

2.6 各生理指標(biāo)間相關(guān)性分析

由圖6可知,貯藏時(shí)間與SOD、RS呈現(xiàn)出極顯著性負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.91、-0.90,P<0.01),表明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)SOD的活性變?nèi)?尤其是在貯藏后期SOD清除核桃青果因呼吸代謝產(chǎn)生的自由基和活性氧的能力降低,核桃青果后期腐爛、霉變程度加劇. 此外,核桃青果采摘后失去光合作用,糖類化合物的合成不能進(jìn)行,但貯藏期間青果的呼吸作用仍在進(jìn)行,致使之前通過光合作用合成的糖類逐漸被消耗. 貯藏時(shí)間與TP呈顯著性正相關(guān)(r=0.87,P<0.05),貯藏時(shí)間與MDA、SP則呈極顯著性正相關(guān)關(guān)系(r=0.94、0.89,P<0.01),說明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),核桃青果果仁中的總酚含量在逐漸積累,果仁中的其它物質(zhì)被氧化或者轉(zhuǎn)化為酚類物質(zhì). 在貯藏過程中核桃青果逐漸失去水分,致使細(xì)胞在水分脅迫的情況將細(xì)胞組織中的游離氨基酸迅速合成可溶性蛋白以提高細(xì)胞的保水能力. 核桃青果采摘后,雖然部分有益酶仍在發(fā)揮作用來維持果實(shí)的生理代謝平衡,然而果實(shí)的膜脂過氧化仍在發(fā)生,果實(shí)中自由基和活性氧的積累引起細(xì)胞膜脂過氧化,生成丙二醛,核桃青果逐漸衰老;SOD與MDA、SP呈顯著性負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.84、-0.83,P<0.05),SOD與TP呈極顯著性負(fù)相關(guān)關(guān)系(r=-0.96,P<0.01),表明當(dāng)果實(shí)在受到外界不良環(huán)境的脅迫時(shí),細(xì)胞組織內(nèi)的SOD首先發(fā)揮作用,以此來清除組織內(nèi)因代謝失衡而產(chǎn)生的自由基和活性氧來維持機(jī)體代謝平衡,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),果實(shí)失水加劇,SOD活性下降,貯藏后期主要以合成的可溶性蛋白來維持果實(shí)的代謝. 核桃青果采摘后機(jī)體代謝處于平衡的邊緣,自由基和活性氧的代謝處于失衡狀態(tài),自由基作用于脂質(zhì)發(fā)生過氧化反應(yīng),氧化終產(chǎn)物為丙二醛. 青果失水加劇引起多酚氧化酶活性降低,細(xì)胞組織內(nèi)多酚物質(zhì)的氧化中斷,加之其它物質(zhì)的氧化及轉(zhuǎn)化引起總酚含量增加. 此外,SOD與RS呈極顯著性正相關(guān)關(guān)系(r=0.89,P<0.01),說明隨著核桃青果失水加劇,SOD的活性下降,機(jī)體代謝的失衡導(dǎo)致青果的呼吸作用加強(qiáng),進(jìn)一步來維持機(jī)體代謝,從而引起細(xì)胞組織內(nèi)原有積累的還原糖被逐漸消耗;POD與PPO呈顯著性正相關(guān)(r=0.78,P<0.05),說明隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),青果逐漸失去水分,致使POD和PPO的活性降低;MDA與SP、TP呈現(xiàn)出極顯著性正相關(guān)、顯著性正相關(guān)(r=0.89,P<0.01、0.79,P<0.05),MDA與RS呈顯著性負(fù)相關(guān)(r=-0.85,P<0.05),表明青果采摘后受到外界環(huán)境的脅迫,自由基和活性氧代謝失去平衡,引起膜脂過氧化發(fā)生,引起丙二醛含量增加. 此外,青果為減緩水分喪失,加速了游離氨基酸進(jìn)一步合成可溶性蛋白,因?yàn)闄C(jī)體失水加劇,細(xì)胞組織內(nèi)其它物質(zhì)逐漸被氧化生成多酚物質(zhì),加之多酚氧化酶活性下降致使總酚含量增加. 由于機(jī)體自由基、活性氧的生成及清除處于失衡狀態(tài),青果為使這種狀態(tài)發(fā)生逆轉(zhuǎn),呼吸作用增強(qiáng),引起還原糖消耗量逐漸增加;SP與RS呈極顯著性負(fù)相關(guān)(r=-0.95,P<0.01),RS與TP呈顯著性負(fù)相關(guān)(r=-0.76,P<0.05),說明青果在低溫貯藏過程中,因受到外界環(huán)境的脅迫,體內(nèi)游離氨基酸合成可溶性蛋白的速度加快,而青果為維持機(jī)體代謝的平衡,加強(qiáng)了呼吸作用. 青果一方面受到外界環(huán)境的脅迫,另一方面又受到細(xì)胞內(nèi)自由基和活性氧代謝失衡的威脅,最終引起多酚氧化酶活性降低,總酚含量增加.

圖6 各指標(biāo)間的Pearson相關(guān)系數(shù)

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)RS含量在貯藏過程中呈現(xiàn)升高-下降的趨勢(shì)變化,究其原因可能是核桃青果在采摘后失去了光合作用,但在貯藏過程中其呼吸作用仍在進(jìn)行,為了維持植物體代謝平衡,植物體內(nèi)大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)以此來進(jìn)行呼吸作用,因此,在貯藏初期RS含量表現(xiàn)為增加,SP含量則表現(xiàn)為下降. 在貯藏10～70 d時(shí)RS含量呈下降趨勢(shì),而SP含量則逐漸增加,原因可能是隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),植物體內(nèi)之前合成的還原糖被逐漸消耗,而此時(shí)核桃青果處于外界不良環(huán)境的脅迫中,為維持機(jī)體代謝穩(wěn)定將體內(nèi)的游離氨基酸逐步合成可溶性蛋白以對(duì)抗外界不良環(huán)境的脅迫[27].

核桃青果果仁中因含有類黃酮和總酚物質(zhì),在一定程度上可抑制果仁褐變的發(fā)生[28]. 本研究發(fā)現(xiàn),在貯藏時(shí)間為0～10 d和20～70 d時(shí)類黃酮和總酚含量均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)變化,而在10～20 d時(shí)類黃酮和總酚含量均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)變化,原因可能是貯藏初期酚類物質(zhì)合成速率高于氧化速率. 貯藏后期類黃酮和總酚含量逐漸增加,一方面可能是POD和PPO活性逐漸變?nèi)?不能進(jìn)一步將多酚類物質(zhì)氧化,另一方面可能是因?yàn)楹颂仪喙饾u霉變、腐爛,微生物大量繁殖,果仁中的大分子物質(zhì)在酶及微生物的作用下逐漸被降解轉(zhuǎn)化為酚類物質(zhì)[29]. 核桃青果果仁中含有一定量的酚類物質(zhì),食用后可提高機(jī)體的抗氧化能力及緩解部分炎癥[30].

4 結(jié)論

低溫保存有利于延長(zhǎng)核桃青果的貯藏時(shí)間,SOD、POD、CAT通過協(xié)同效應(yīng)共同維持植物體內(nèi)活性氧和自由基代謝平衡. 此外,各生理生化指標(biāo)之間存在協(xié)同、拮抗作用,能較好的維持果實(shí)品質(zhì). 后期可從一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)角度出發(fā)來預(yù)測(cè)和模擬鮮食核桃品質(zhì)變化.