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(1.湖南大学研究生院隆平分院,湖南长沙 410125;2.湖南省农业科学院农产品加工研究所,湖南长沙 410125;3.果蔬贮藏加工及质量安全湖南省重点实验室,湖南长沙 410125)

荔枝(LitchichinensisSonn.)是我国华南地区具有特色的亚热带水果[1],果肉晶莹剔透[2],口感细腻,营养极其丰富[3],具有重要的药用价值和保健功能[4]。“妃子笑”是优良的早熟荔枝品种,果皮淡红带绿,皮薄果肉厚,果皮全红时,果肉口感偏酸,一般在青果时采摘,其外观对市场竞争力有一定影响[5];“桂味”的果肉清甜可口,具有香味;“糯米糍”荔枝果大肉厚,味浓甜且果核小,原花青素、黄酮、总可溶性酚类物质含量高[6];“淮枝”的果皮为暗红色,果肉多汁且软滑,品质属中上水平;“糯米糍”的可食率较高,在过熟期间继续生长,果肉可溶性固形物下降,VC含量较低,果肉品质劣变严重;“桂味”的果肉积累还原糖为主,衰退速度较慢,适宜保质采收期更长[7];不同荔枝品种的可溶性固形物、糖酸比、总酸、pH、色泽等基本理化指标差异较大。

荔枝采摘季节一般在炎热的夏天,采后荔枝水分蒸腾速率加快[8],极易发生果皮褐变和腐烂[9],这严重影响了荔枝远距离运输,在一定程度上减少了荔枝的商品价值[10]。近年来,学者对荔枝的采后贮藏保鲜生理和技术进行了大量的研究,但主要集中在低温和常温贮藏对于一个荔枝品种的不同品质方面的影响[11-16],而对于多个荔枝品种采后低温贮藏品质差异分析及评价未进行研究。因此本文以“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”四个广东荔枝品种为材料,研究采用低温贮藏分析不同品种的贮藏效果及品质变化情况,利用主成分分析建立采后荔枝质量评价模型,明确主成分得分与货架期及贮藏效果的关系。本研究将为荔枝的采后生理及贮藏保鲜技术的研究提供重要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”荔枝品种果实(大小均一,无褐色斑点,颜色鲜红,无病虫害,且无机械损伤的成熟果实,剪去枝叶),分别于2018年6月4日、6月20日、6月27日、7月24日采摘自广州附近果园,重量各约为30 kg,2 h内运送至实验室;咪鲜胺水乳剂四川国光农化有限公司;蒸馏水。

LI-6262 CO2/H2O分析仪美国LI-COR公司;CR-400型手持式色差计柯尼卡美能达(中国)投资有限公司;PAL-BXIACID1型糖酸度计爱拓科学仪器有限公司;BSA423S-CW型电子天平赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 果实处理配制 浓度为0.05%的咪鲜胺杀菌剂,将挑选出的果实于杀菌剂中浸泡3 min消毒灭菌,完全自然晾干后,用聚乙烯薄膜袋包装,并用皮筋封口,每20颗荔枝装一袋。然后放于(4±1) ℃条件贮藏28 d。分别在0、7、14、21和28 d取样检测,每次取3袋样进行平行检测。

1.2.2 指标的测定

1.2.2.1 果皮色差值 参照杨胜平[17]的方法,采用手持式色差计测定荔枝的果皮颜色,取每个品种的每个处理组20颗荔枝,以荔枝赤道为中心,在果肩不同部位测定3次,以L*、a*、b*值表示果实颜色。C*为色饱和度,ΔE为总色差。

1.2.2.2 果皮褐变指数和好果率 采用分级方法统计褐变级数,褐变级数共分为五级。1级果:果皮表面无任何褐变;2级果:果皮表面呈现轻微褐变;3级果:果皮褐变面积小于25%;4级果:表皮褐变面积在25%～50%之间;5级果:发生褐变的面积有50%以上;其中,1级果和2级果易被市场接受,具有一定的商品价值[18-19]。如下公式表示褐变指数和好果率:

褐变指数=∑(褐变级数×各级别荔枝果实数)/总荔枝果实数

好果率(%)=(1级果实数+2级果实数)×100/总荔枝果实数

1.2.2.3 可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量 随机选取荔枝果实20颗,剥皮去核,挤压出汁,倒入离心管,静置片刻,吸取上清液于糖酸度计中直接读取可溶性固形物的值(%),重复3次。

1.2.2.4 可滴定酸(titratable acid,TA)含量 将1.2.2.3中荔枝上清液加适量蒸馏水稀释50倍,摇匀,吸取适量于糖酸度计上读取Acid值,即为可滴定酸含量,单位为g/100 mL,重复3次。

1.2.2.5 果实呼吸强度(Q) 采用LI-6262 CO2/H2O分析仪测定荔枝果实的呼吸。20颗荔枝称重后,置于2.5 L密闭容器,连接分析仪,待仪器稳定后读数,每隔1 min读数一次,读取6次;重复三组。呼吸强度以单位质量的荔枝果实在单位时间内释放CO2的量表示。计算公式如下:

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

式中:C1-t1时刻密闭容器中CO2浓度,μmol·mol-1;C2-t2时刻密闭容器中CO2浓度,μmol·mol-1;V-密闭容器容积,L;M-CO2的摩尔质量,g·mol-1;V0测定温度下CO2摩尔体积,L·mol-1;m-测定果实的重量,kg;t-记录CO2浓度的时间点,min。

1.2.3 主成分分析(PCA) 应用SPSS 25软件中的主成分分析程序,从样本的相关矩阵出发,将取样检测的ΔE、L*、C*、a*、b*、Q、TSS、TA共8项指标的原始数据进行标准化处理,计算各指标的特征值和方差贡献率,提取特征值大于1的因子作为主成分,利用主成分对不同荔枝品种进行综合评价,建立线性回归方程和评价模型,计算四个荔枝品种的综合得分高低[22]。

表1 不同荔枝品种低温贮藏期间果皮色差值的变化Table 1 Color changes of pericarp in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小写字母表示不同品种之间的差异性,同列不同大写字母表示同种荔枝不同贮藏期的差异性(P<0.05)。

1.3 数据处理

每个试验重复3次,结果表示为平均数;实验所得数据采用OriginPro 7.5进行处理及绘图,采用SPSS 25进行显著性分析,差异显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 果皮色差值的变化

L*值主要反映荔枝果皮亮度。由表1可知,“糯米糍”的果皮L*值在贮藏前7 d下降,下降了13.57%,表明“糯米糍”的果皮色泽暗淡较快,更易发生褐变现象,其余三个荔枝品种的L*值在贮藏前14 d均呈现先上升后下降的趋势。整个贮藏期内,“糯米糍”的L*值降低幅度最大,达7.96%,“桂味”和“淮枝”的L*值分别下降4.75%和7.01%,“妃子笑”的L*值升高4.89%,表明低温贮藏在一定程度上维持了“妃子笑”和“桂味”荔枝原有的果皮色泽亮度,“糯米糍”的色泽亮度维持时间最短,“淮枝”次之。

a*值代表荔枝果皮红度,数值在-60～60之间,颜色从绿到红。如表1所示,贮藏前7 d,除“糯米糍”外,其他三个品种的a*值都降低,果皮失去鲜红颜色,7～14 d,a*值有所升高,出现转红现象。整个贮藏期内,“糯米糍”的a*值呈先升后降趋势,变化显著,下降了24.49%,“妃子笑”下降36.18%,其原有果皮呈青绿色,“桂味”和“淮枝”的a*值略有上升。

b*值代表荔枝果皮黄度,数值在-60～60之间,代表颜色从蓝到黄。从表2看出,0～7 d,四个品种的b*值均上升,“妃子笑”和“淮枝”升高幅度分别为13.81%和13.90%;14～28 d贮藏期间,“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*值和其他三个品种之间差异显著(P<0.05),因为“妃子笑”荔枝果皮淡红带绿。

C*值表示色饱和度,可反映荔枝果皮的鲜艳程度。贮藏前14 d,“妃子笑”、“糯米糍”、“淮枝”的C*值均表现先升高后下降的趋势,“桂味”的C*值先略下降而后升高。后期贮藏过程中,“糯米糍”的C*值降低了2.55%,果实大部分腐烂,颜色暗淡,出现流汁现象,褐变严重。

总色差值ΔE可以整体上反映荔枝的鲜红色程度。由表1可知,四个荔枝品种的初始色差值存在显著性差异(P<0.05);0～7 d,除“糯米糍”总色差值递减外,另外三个品种的ΔE值升高,这可能和“糯米糍”发生了迅速褐变且呼吸作用旺盛有关;7～14 d,四个品种的ΔE值都降低,“淮枝”下降幅度最大,下降9.01%,其次为“妃子笑”,下降5.82%,“桂味”ΔE值变化最小;整个贮藏期间,“淮枝”的总色差值ΔE明显要小于“妃子笑”和“桂味”,这是因为“淮枝”的果皮为暗红色。

表2 不同荔枝品种低温贮藏期间可溶性固形物含量的变化Table 2 Change of TSS content in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小写字母表示不同品种之间的差异性,同列不同大写字母表示同种荔枝不同贮藏期的差异性(P<0.05)。

表3 不同荔枝品种低温贮藏期间可滴定酸含量的变化Table 3 Change of TA content in different litchi cultivars during low-temperature storage

注:同行不同小写字母表示不同品种之间的差异性,同列不同大写字母表示同种荔枝不同贮藏期的差异性(P<0.05)。

2.2 果皮褐变指数和好果率的变化

由图1a可知,随着贮藏时间延长,褐变指数都逐渐上升,但四个品种的褐变程度以及褐变速度不同。“糯米糍”的褐变指数明显要高于其他三个品种,0～7 d,褐变指数迅速升高,第7 d时褐变指数为4.267,升高幅度达54.30%,好果率为0(图1b)。“淮枝”贮藏第7 d时,褐变指数为2.117,好果率为66.67%,和“糯米糍”相比,褐变速度稍慢。“妃子笑”和“桂味”褐变程度相对更低,贮藏第14 d时,“妃子笑”褐变指数为2.250,“桂味”为2.417,且好果率水平都仍高于60%,易被市场接受。

图1 四个荔枝品种的褐变指数、好果率的变化Fig.1 Changes of browning index,sound fruit rate in four litchi cultivars

2.3 可溶性固形物含量的变化

可溶性固形物是果肉品质的重要性状之一,其含量变化可反映荔枝中糖含量的变化。从表2看出,“桂味”的初始TSS含量和其他三个品种有显著性差异(P<0.05);贮藏前7 d,四个荔枝品种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”之间的TSS含量无显著性差异(P>0.05);除“淮枝”外,各品种的TSS含量升高;整个贮藏期内,“桂味”的TSS含量变化较大,下降7.19%,“糯米糍”为6.35%,“妃子笑”为5.71%,而“淮枝”的TSS含量升高了0.34%;此升降变化现象,可能是因为荔枝的生理代谢作用,贮藏初期,发生呼吸作用消耗糖类,随贮藏时间的延长,果肉中的不可溶性固形物(淀粉)转化为糖类。

2.4 可滴定酸含量的变化

从表3可知,“妃子笑”品种的初始可滴定酸含量较高,其TA含量和其他三个品种差异显著(P<0.05);在贮藏前7 d,四个品种荔枝的TA含量都呈上升趋势,其中“桂味”上升幅度最大,升高了约12.86%。其次是“妃子笑”,升高5.61%。第14 d时,“糯米糍”的TA含量为0.57 g/100 mL,降低了32.14%,其TA含量和其他三个品种存在显著性差异(P<0.05),可知品质变化非常明显。“妃子笑”和“桂味”的可滴定酸含量在21 d才明显下降,分别下降了38.78%和35.37%,说明在此期间,大量的有机酸等酸作为生理生化反应底物被大量消耗。21～28 d内TA含量呈上升趋势,可能是果实或微生物无氧呼吸产生乳酸的结果。而“淮枝”的TA含量在0～21 d变化不明显,几乎保持平稳状态,21～28 d内稍有下降,幅度很小。

2.5 果实呼吸强度的变化

荔枝是非跃变型果实,成熟过程中没有呼吸跃变现象。从图2可以看出,0～7 d,四个品种果实呼吸强度都呈下降趋势,可知低温明显抑制了果实呼吸,“妃子笑”下降幅度最大,达63.94%,可知低温对其呼吸抑制效果更好;7～14 d,“糯米糍”和“淮枝”的呼吸强度开始上升,分别升高了27.98%和5.93%;14～28 d,和其他三个品种相比,“糯米糍”的呼吸强度明显大于“桂味”、“妃子笑”和“淮枝”,另外统计分析表明,在贮藏第14 d时,其呼吸强度和其他三个品种之间存在显著性差异(P<0.05),说明“糯米糍”的呼吸作用更旺盛,生理生化反应进行得越快,营养成分消耗快;其中14～21d贮藏期间,呼吸强度有回升现象,这可能是荔枝果皮呼吸交替途径比例有所增高[23-24];“淮枝”的呼吸强度相对很低。

图2 四个荔枝品种呼吸强度的变化Fig.2 Change of respiration intensity in four litchi cultivars注:图中同一横坐标上的不同小写字母代表同一贮藏时间四个不同品种之间的显著性差异(P<0.05)。

2.6 PCA及综合评价结果

表4 不同荔枝品种主成分分析总方差解释Table 4 Explanation of total difference indifferent litchi cultivars by using PCA

荔枝在低温贮藏过程中随着贮藏时间的延长品质会逐渐劣变,PCA可综合评价四个荔枝品种低温贮藏期间的差异。从表4可知,由于前3个主成分的特征值均大于1,累计方差贡献率达到100%,故可提取3个主成分,且这3个相互独立的综合性因子,总体上能解释荔枝贮藏过程中的绝大部分信息[25-27]。

表5为四个品种荔枝成分矩阵表。从表5看出,第一主成分在荔枝果皮ΔE、L*、C*、b*值上的特征向量的绝对值较大;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较大;果实呼吸Q值在第三主成分中有较高占比,因此PC1的代表成分主要是色度指标,PC2的代表成分主要是糖酸度等品质指标,果实呼吸强度是PC3的代表成分。

表5 不同品种荔枝成分矩阵Table 5 Component matrix of different litchi cultivars

根据表4和表5的结果,可以建立3个主成分与荔枝8个测得指标的线性方程[28-29],分别如下:

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个主成分中,计算每个主成分的对应特征值占所提取的主成分的特征值总和的比例,用这个比例作为权重,从而得出荔枝主成分的综合线性模型,如下所示:

F综=0.591F1+0.247F2+0.163F3

式(4)

根据公式(4),结合PCA,求出4个品种荔枝的三个主成分得分和综合评价,由表6可知,每个荔枝品种的主成分得分和综合得分情况各不同,“妃子笑”荔枝综合得分最高,说明其低温贮藏期间褐变程度低,可溶性固形物和可滴定酸含量变化更小,贮藏效果最佳;其次是“桂味”荔枝。“糯米糍”和“淮枝”的综合得分值为负值,说明这两个品种荔枝低温贮藏期间风味劣变明显,果皮褐变较快,货架期寿命短,低温下不耐贮藏。

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

3 讨论

荔枝的果皮结构十分特殊,果皮中含有多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)两种酶类,此外还含有很多酚类物质[30];荔枝果皮褐变机理很复杂,主要存在酶促和非酶促褐变反应,贮藏后期,以酶促褐变反应为主[31]。尽管低温贮藏也不能阻止荔枝褐变,但在一定程度上延缓果皮褐变速率,降低褐变指数。相同条件下,褐变程度还与品种特性有关[32],吴振先等[33]研究也发现,不同荔枝品种表现不同的PPO活性变化规律,“桂味”的PPO活性较低,“糯米糍”的PPO活性较高。本试验中所用的四个广东荔枝品种“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”的褐变指数存在明显差异(P<0.05),“糯米糍”的褐变速度更快,褐变指数更高;“妃子笑”的褐变程度相对更低,Chen等[34]研究证明“妃子笑”在采后贮藏期间,果皮中许多氨基酸的含量显著增加,这在延缓果皮褐变中起重要作用。另外,低温贮藏可以在一定程度上有效抑制荔枝呼吸强度[35],“糯米糍”的呼吸强度大于其他三个品种,表明其呼吸作用十分旺盛,果实后熟衰老严重,这也是其不耐贮藏的原因之一;贮藏期间,四个品种的果实呼吸强度都有一段递增的过程,可能是果实贮藏期间释放了乙烯,乙烯间接诱导了果实呼吸作用[36]。果实呼吸作用等以消耗营养物质如可溶性糖、抗坏血酸等为主,采后果实易腐烂,风味品质易发生劣变,货架期短;而低温贮藏条件下,本试验四个不同荔枝品种的生理代谢反应不同,四个品种荔枝的TSS和TA等品质指标之间的变化存在差异。

4 结论

本试验结果表明,四个荔枝品种采后低温贮藏品质指标存在差异,四个荔枝品种贮藏特性明显不同。“糯米糍”品种最不耐贮藏,贮藏前7 d,色差值L*下降,a*、b*上升,ΔE降低,褐变指数迅速升高,腐烂明显,好果率为0;呼吸作用十分旺盛,导致TSS和TA含量变化较大,果肉糖酸度等品质指标变化明显;贮藏货架期不超过7 d。“淮枝”次之,贮藏前14 d,色度指标ΔE、C*值下降幅度大,其褐变程度较高,这可能和其贮藏过程中自身的生理生化反应有关;呼吸强度、TSS和TA含量相对变化小,但综合评价得分最低。“妃子笑”和“桂味”最耐贮藏,色度差变化幅度较小,褐变速率更慢,褐变指数低,好果率水平高,呼吸作用等生理生化反应进行得更缓慢,贮藏期间会有可溶性固形物的积累,能维持较好的果肉甜度,可延长贮藏时间,这两个品种贮藏14 d效果最好。本文将为不同荔枝品种的采后生理及贮藏保鲜技术提供重要的理论基础和依据。