褪黑素處理對百香果采后生理及質構特性的影響

謝 晶，潘家麗，覃子倚，李 靜，單 楊，董新紅,*

（1.桂林理工大學化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004；2.湖南省農科院農產品加工研究所，湖南 長沙 410125）

百香果又稱雞蛋果、巴西果，屬藤本植物[1]，果實呈橢圓形或呈圓形，在我國廣泛種植于廣西、廣東等省份，是熱帶水果[2]。成熟的百香果果實散發(fā)濃郁芳香，因其含有135種以上芳香物質，故其果汁享有“飲料之王”和“飲料味精”的美譽[3]。百香果是一種傳統(tǒng)的藥用果實，具有健脾開胃、清熱降火、止咳化痰、活血強身、降脂降壓、增強免疫力等功效[4]。在美國和歐洲一些國家，百香果廣泛作為抗焦慮或鎮(zhèn)靜劑藥物[5-7]來源。百香果中含有豐富的黃酮類成分，具有很好的抗炎作用。

目前，我國的百香果市場仍以鮮食為主。但百香果成熟季節(jié)溫度較高，屬于典型的呼吸躍變型水果[8]，果實呼吸作用強，水分散失嚴重，乙烯反應快，使得果實在采后理化品質迅速下降，非常容易發(fā)生皺縮、腐爛、霉變、產生發(fā)酵異味等腐敗變質現象，影響其外觀、品質、風味、營養(yǎng)和藥用價值，成為影響百香果市場潛力發(fā)揮的瓶頸[9]。

褪黑素，化學名稱為N-乙?；?5-甲氧基色胺[9]，其首次出現于1958年，從牛松果體中提取出來[10]。1991年，科學家首次在藻類植物中檢測到褪黑素[10]。作為飲食中含有的健康成分，許多水果蔬菜都能提供天然的褪黑素[11]。目前有研究表明，褪黑素對植物生長具有調節(jié)作用，不僅可以調節(jié)植物種子萌發(fā)、根系生長以及開花等，還能提高植物對外界環(huán)境的抗性[12-13]，減少病原菌侵染而造成的損害[14]，并且褪黑素可以調控果實衰老進程，提高其抗病性，保持果蔬品質[15]。

本文以百香果為試材，使用200μmol/L褪黑素浸泡處理百香果，以清水浸泡作對照（CK），在4℃條件下貯藏，定期測定果實失重率、細胞膜透性、丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、過氧化氫酶活性、過氧化物酶活性和質構特性等指標的變化，旨在揭示外源褪黑素處理對百香果采后生理及質構特性的影響機制，以期為褪黑素在果蔬采后保鮮領域的應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

紫皮百香果（臺農），采自桂林市興安縣竹坪村，選取大小一致、果品端正、無機械損傷、無病蟲害、表面光滑的優(yōu)質百香果為試材。

褪黑素（99%），上海源葉生物科技有限公司產品。其他試驗所用化學試劑均為國產分析純。

1.1.2 儀器與設備HWS-24型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科技有限公司；3K30型冷凍離心機，德國Sartorious公司；722PC型可見光分光光度計，上海佑科儀器儀表有限公司；TU-1950型紫外分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；50P型電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司；PHS-3E型電導率儀，上海儀電科學儀器股份有限公司；LRH-250-Z型恒溫培養(yǎng)箱，韶關市泰宏醫(yī)療器械有限公司；NR60CP型色差儀，深圳市三恩時科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 處理方法

取果實大小、色澤一致，無病害，成熟度相近的百香果，于室溫下將百香果用200μmol/L褪黑素水溶液浸泡3 min，以清水處理為對照（CK），晾干后裝于厚度為0.11 mm的PE保鮮袋，4℃條件下貯藏，每個處理約100個果實。每5 d取樣1次，每次取樣當天測定細胞膜通透性、失重率和質構特性，剩余百香果果皮經液氮速凍并研磨打碎后于-80℃冰箱冷凍備用。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 失重率

參照許俊齊[16]的測定方法。貯藏開始時的質量記為M1（g），貯藏一段時間后（分別為5、10、15、20 d）的質量記為M2（g）。失重率計算方法如下：

1.2.2.2 細胞膜通透性

相對電導率可以反映細胞膜的損傷程度，細胞膜通透性采用電導率儀測定，參照李靜等[17]的方法。取10個處理后的百香果果皮，分別在每個果皮上均勻地切取3片大小、厚度一致的果皮圓片，取樣后向果皮圓片中加入一定量的蒸餾水，于25℃下浸泡3 h，攪拌均勻后用電導儀測定浸出液體的電導率γ1，然后將測定過γ1的圓片及溶液煮沸30 min，重新加水至原體積，攪拌均勻后再次測定其電導率γ0，重復3次。相對電導率（γ）為測試材料活組織提取液的電導率（γ1）與煮沸后提取液的電導率（γ0）的百分比，計算公式如下：

1.2.2.3 丙二醛（MDA）含量

參考肖茜等[18]的方法，并稍作修改。稱取果皮2 g，移入預冷的離心管中，加入10mL 10%三氯乙酸（TCA），振蕩混勻后以12 000 r/min離心20 min（4℃），取上清液備用；吸取上清液2 mL，吸取3管作平行對照，隨后于試管中加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸（TBA），混合均勻后于沸水中水浴20 min，待溶液冷卻后以12 000 r/min離心20 min，取上清液分別測定OD450、OD532、OD600值。

1.2.2.4 超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）活性

取已預冷的50 mL離心管，稱取2 g百香果皮粉末，然后加入10 mL 0.1 mol/L pH 7.8磷酸緩沖液（含5 mmol/LDTT和5%PVP）旋渦振蕩30 s，冰浴條件下靜置提取10 min，4℃下12 000 r/min離心30 min，取上清液，進行超氧化物歧化酶活性測定。參考于江等[19]的方法，以每克樣品每分鐘對氮藍四唑光化反應抑制率為50%為一個酶活性單位進行測定。過氧化氫酶活性測定參照Gao等[20]的方法，以每克樣品每分鐘吸光變化值減少0.01時為1個酶活性單位進行測定。

1.2.2.5 過氧化物酶（POD）活性

取已預冷的50 mL離心管，稱取2 g百香果粉，然后加入0.1mol/LpH為5.5的乙酸緩沖液（含1mol/LPEG、4%PVP和1%Triton X-100）10 mL，旋渦振蕩30 s，冰浴條件下靜置提取10 min，4℃下12 000 r/min離心30 min，取上清液，低溫保存?zhèn)溆?。過氧化物酶活性參考周亨樂等[21]的方法，以每克樣品每分鐘吸光度變化值增加1時為1個過氧化物酶活性單位。

1.2.2.6 質構特性

參考孫彩玲等[22]的方法，將百香果果實自然放置在平臺上，選用P50柱形探頭。選擇全質構（TPA）分析，測試類型為下壓，目標模式為形變，目標值為10%，停留時間為2 s，測試前速度為60 mm/s，測試速度為60 mm/s，測試后速度為60 mm/s，感應力為6 g。每組取3個百香果，每個百香果測定3次，結果取平均值。

1.2.3 數據處理

所有試驗均重復3次，結果取平均值，采用Excel軟件進行數據整理，用Origin 8.0軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 褪黑素處理對百香果失重率及果皮褐變的影響

百香果果實水分含量高，且采后呼吸作用旺盛，易導致其質量的損失，所以失重率是評價采后果蔬貯藏品質的一個重要指標[23]，失重率越高表明百香果品質下降越嚴重。

由圖1可以看出，隨著貯藏時間的延長，百香果失重率也開始逐漸呈上升趨勢。對照組百香果失重率整體顯著高于褪黑素處理組（P＜0.05），貯藏末期（20 d時）的失重率達到最高。褪黑素處理可以顯著減緩水分的散失，有效維持果皮的表面結構，保持百香果良好的外觀品質。

圖1 褪黑素處理對百香果失重率的影響Fig.1 Effects of melatonin treatment on weight lossrates of passion fruits

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，采后百香果果皮褐變的程度增加，亮度下降，可能與百香果果實褐變物質的不斷積累有關。貯藏10 d以后，對照組果實品質明顯下降，與褪黑素處理組果實相比外觀差別比較明顯。對照組果實褐變嚴重，而且出現明顯的果皮皺縮現象，可能與貯藏后期果實水分散失有關。

圖2 百香果貯藏期間外觀變化Fig.2 Appearance changes of passion fruits during storage

2.2 褪黑素處理對百香果果皮細胞膜通透性的影響

在果實老化的過程中，果實細胞膜活性下降，細胞膜透性增加和不穩(wěn)定細胞環(huán)境促進細胞電解質外滲，因此細胞膜的通透性是判斷細胞膜完整性的一個重要參數[24]，而細胞膜透性用相對電導率表示。

由圖3可以看出，隨著百香果貯藏時間的延長，百香果果皮的相對電導率整體呈上升趨勢。對照組與褪黑素處理組在0～10 d內相對電導率增加較快；在10～15 d內，對照組相對電導率急速上升，而褪黑素處理組變化緩慢，且對照組的相對電導率顯著高于褪黑素處理組（P＜0.05）；兩組均在20 d時達到最高。說明褪黑素處理有助于保持百香果果皮細胞膜的完整性，減少細胞電解質外滲，從而保持果實較好的食用品質，對百香果具有一定的保鮮效果。

圖3 褪黑素處理對百香果果皮相對電導率的影響Fig.3 Effects of melatonin treatment on relative electrical conductivity of passion fruit peel

2.3 褪黑素處理對百香果丙二醛含量的影響

丙二醛是膜質過氧化最重要的產物之一，丙二醛含量可作為衡量采后百香果貯藏期間細胞膜透性和穩(wěn)定性的重要指標之一，MDA累積會造成膜損傷，因此在果蔬生理研究中MDA含量是一個常用指標。

由圖4可知，在0～20 d貯藏期間，對照組與褪黑素處理組的MDA含量都表現出先升后降的趨勢，貯藏5～15 d褪黑素處理組MDA含量均顯著低于對照組（P＜0.05），兩組處理均在15 d達到最高值。說明褪黑素能明顯延緩百香果貯藏過程中細胞膜脂質過氧化進程，降低膜脂過氧化對細胞的損傷，延緩果實衰老。

圖4 褪黑素處理對百香果果皮丙二醛含量的影響Fig.4 Effects of melatonin treatment on malondialdehyde contents of passion fruit peel

2.4 褪黑素處理對百香果超氧化物歧化酶活性的影響

SOD是清除超氧自由基的重要物質，它能阻礙氧自由基對生物細胞的損傷[25]。SOD可以分解活性氧的產物，并通過CAT催化劑生成水和氧，從而降低活性氧自由基對組織細胞的損傷，延緩果蔬的老化，因此SOD活性是生物老化和死亡的重要指標。

由圖5可以看出，百香果果皮在0 d時SOD活性為2.04 U。對照組SOD活性先降低后迅速增加，而褪黑素處理組的SOD活性呈直線上升趨勢，隨后逐漸下降。說明褪黑素處理能提高百香果的SOD活性，提高活性氧清除能力，減輕活性氧帶來的損傷，最終延緩了采后低溫貯藏百香果的衰老褐變，有利于保持果實的貯藏品質。

圖5 褪黑素處理對百香果果皮SOD活性的影響Fig.5 Effects of melatonin treatment on SODactivities of passion fruit peel

2.5 褪黑素處理對百香果過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶能清除H2O2，保護植物細胞，防止H2O2的強氧化性對細胞的破壞，延緩植物的衰老，因此，過氧化氫酶活性是植物新鮮度的一個重要評價指標[26]。

由圖6可以看出，對照組百香果在5 d時過氧化氫酶活性急劇上升而后持續(xù)下降，褪黑素處理的百香果在5 d時降到最低而后上升，15 d時又迅速下降。貯藏后期，褪黑素處理組的CAT活性均顯著高于對照組（P＜0.05）。表明在貯藏后期，褪黑素處理能明顯提高CAT活性，增強活性氧清除能力，降低活性氧積累對果實的損傷，有助于延緩采后百香果的衰老褐變，保持果實的貯藏品質。

圖6 褪黑素處理對百香果果皮CAT活性的影響Fig.6 Effects of melatonin treatment on CATactivities of passion fruit peel

2.6 褪黑素處理對百香果過氧化物酶活性的影響

過氧化物酶活性的改變是檢驗植物成熟或衰老的一項指標[27]，POD可以加速果蔬內酚類物質的氧化，促使果皮變色。研究表明，過氧化物酶參與果蔬的酶促褐變[28]。

由圖7可見，在0～20 d貯藏期間，褪黑素處理組的POD活性趨于穩(wěn)定，對照組的POD活性在0～5 d時呈上升趨勢，在5 d時達到最高值，然后急劇下降，其原因可能是果實衰老所引起的酶活性下降。說明在貯藏前期，百香果過氧化氫含量較低的時候，褪黑素處理能有效抑制POD活性的升高，降低百香果內過氧化氫的氧化反應，從而延緩百香果的衰老褐變。而貯藏后期，隨著果實中產生的過氧化氫含量的升高，褪黑素處理則能夠刺激產生POD活性來清除過多的過氧化氫。

圖7 褪黑素處理對百香果果皮POD活性的影響Fig.7 Effects of melatonin treatment on PODactivities of passion fruit peel

2.7 褪黑素處理對百香果質構的影響

質地在食品物性學中被廣泛用來表示食品的組織狀態(tài)、口感及美味感覺等。與感官評定相比，利用質構儀測定果蔬的質地特性更容易操作，且重復性好[29]。

2.7.1 硬度

由圖8可知，貯藏前期，百香果果皮的硬度逐漸升高，對照組5 d時達到最高，而褪黑素處理組的硬度在10 d時達到最大值。隨著貯藏時間的延長，硬度呈降低趨勢，這可能是因為果實細胞水分逐漸減少，組織結構遭到破壞致使支撐力下降。在0～20 d貯藏期內，百香果果皮硬度先升高后逐漸降低。與對照組相比，褪黑素處理組始終保持較高的硬度，說明褪黑素處理能夠維持果實良好的組織結構，延緩百香果硬度的降低。

圖8 褪黑素處理對百香果硬度的影響Fig.8 Effects of melatonin treatment on the hardness of passion fruits

2.7.2 黏聚性

由圖9可以看出，在貯藏5 d后對照組百香果的黏聚性開始降低，并且隨后保持在穩(wěn)定水平，但整體來看，褪黑素處理組百香果的黏聚性始終高于對照組（除20 d外）。這說明貯藏期間，褪黑素處理可以延緩百香果黏聚性的降低，能有效保持百香果的生理品質。

圖9 褪黑素處理對百香果黏聚性的影響Fig.9 Effects of melatonin treatment on thecohesion of passion fruits

2.7.3 咀嚼性

由圖10可知，貯藏過程中百香果果實的咀嚼性表現出先升高后下降的趨勢，但變化不顯著。褪黑素處理組果實的咀嚼性相對略高于對照組，二者之間無顯著差異（15 d除外）。說明褪黑素處理可以延緩咀嚼性的下降，減緩細胞和組織的破壞，延緩采后百香果低溫貯藏期間的衰老。

圖10 褪黑素處理對百香果咀嚼性的影響Fig.10 Effects of melatonin treatment on mastication of passion fruits

2.7.4 回復性

由圖11可以看出，對照組百香果果實的回復性先下降后上升，在貯藏末期又開始下降；而褪黑素處理組的回復性在貯藏過程中先升高后降低。貯藏5 d內，褪黑素處理組百香果的回復性得到了提升，達到最高值0.65，其后回復性保持穩(wěn)定，在20 d時降到0.57；而對照組百香果果實在貯藏期15 d內回復性低于褪黑素處理組?？梢钥闯觯屎谒靥幚砜捎行а泳彴傧愎貜托缘南陆?，延緩采后果實衰老，保持百香果的品質。

圖11 褪黑素處理對百香果回復性的影響Fig.11 Effects of melatonin treatment on the recovery of passion fruits

2.7.5 膠著性

膠著性數值可模擬將半固體的樣品破裂成吞咽時的穩(wěn)定狀態(tài)所需的能量，在貯藏過程中也可客觀反映采后果蔬的貯藏品質，膠著性越高表明細胞結構越完整。

由圖12表明，對照組百香果的膠著性整體呈下降趨勢，而褪黑素處理組果實的膠著性則先上升后下降。在5～10 d貯藏期間，褪黑素處理組的膠著性顯著高于對照組（P＜0.05）。說明褪黑素處理可以較好地保持細胞壁結構的完整性，從而在一定程度上維持百香果果實的膠著性。

圖12 褪黑素處理對百香果膠著性的影響Fig.12 Effects of melatonin treatment on the adhesiveness of passion fruits

3 結論

活性氧的產生和積累是造成采后果蔬衰老及品質劣變的主要原因之一。在果實采后成熟衰老過程中，往往伴隨著活性氧的大量積累，而SOD、CAT、POD等是植物組織中清除活性氧的主要酶類[30-31]。有研究表明，褪黑素處理能抑制水蜜桃電導率的上升，保持細胞膜的完整性[32]。辛丹丹[33]研究也發(fā)現褪黑素可以顯著提高果實CAT和SOD活性。本研究結果也證實了這一點。

本研究結果表明，在4℃貯藏條件下，200μmol/L褪黑素處理能有效減少果實貯藏期間的水分蒸騰，抑制MDA的產生，減輕細胞膜透性，提高果實SOD和CAT活性，抑制POD活性，從而有效延緩采后百香果衰老褐變。貯藏期間，對照組百香果果實的硬度、回復性、黏聚性、咀嚼性和膠著性等質構特性均有明顯下降，褪黑素處理組相對于對照組能較好地保持百香果的水分，保持果實較好的質構特性，從而維持果實較好的外觀品質及食用品質。