四個荔枝品種采后低溫貯藏品質指標差異分析及評價

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(1.湖南大學研究生院隆平分院,湖南長沙 410125;2.湖南省農業科學院農產品加工研究所,湖南長沙 410125;3.果蔬貯藏加工及質量安全湖南省重點實驗室,湖南長沙 410125)

荔枝(LitchichinensisSonn.)是我國華南地區具有特色的亞熱帶水果[1],果肉晶瑩剔透[2],口感細膩,營養極其豐富[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、總可溶性酚類物質含量高[6];“淮枝”的果皮為暗紅色,果肉多汁且軟滑,品質屬中上水平;“糯米糍”的可食率較高,在過熟期間繼續生長,果肉可溶性固形物下降,VC含量較低,果肉品質劣變嚴重;“桂味”的果肉積累還原糖為主,衰退速度較慢,適宜保質采收期更長[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差異較大。

荔枝采摘季節一般在炎熱的夏天,采后荔枝水分蒸騰速率加快[8],極易發生果皮褐變和腐爛[9],這嚴重影響了荔枝遠距離運輸,在一定程度上減少了荔枝的商品價值[10]。近年來,學者對荔枝的采后貯藏保鮮生理和技術進行了大量的研究,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方面的影響[11-16],而對于多個荔枝品種采后低溫貯藏品質差異分析及評價未進行研究。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變化情況,利用主成分分析建立采后荔枝質量評價模型,明確主成分得分與貨架期及貯藏效果的關系。本研究將為荔枝的采后生理及貯藏保鮮技術的研究提供重要的理論依據。

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(大小均一,無褐色斑點,顏色鮮紅,無病蟲害,且無機械損傷的成熟果實,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內運送至實驗室;咪鮮胺水乳劑四川國光農化有限公司;蒸餾水。

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

1.2 試驗方法

1.2.1 果實處理配制 濃度為0.05%的咪鮮胺殺菌劑,將挑選出的果實于殺菌劑中浸泡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袋樣進行平行檢測。

1.2.2 指標的測定

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*值表示果實顏色。C*為色飽和度,ΔE為總色差。

1.2.2.2 果皮褐變指數和好果率 采用分級方法統計褐變級數,褐變級數共分為五級。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和好果率:

褐變指數=∑(褐變級數×各級別荔枝果實數)/總荔枝果實數

好果率(%)=(1級果實數+2級果實數)×100/總荔枝果實數

1.2.2.3 可溶性固形物(total soluble solid,TSS)含量 隨機選取荔枝果實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中直接讀取可溶性固形物的值(%),重復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上讀取Acid值,即為可滴定酸含量,單位為g/100 mL,重復3次。

1.2.2.5 果實呼吸強度(Q) 采用LI-6262 CO2/H2O分析儀測定荔枝果實的呼吸。20顆荔枝稱重后,置于2.5 L密閉容器,連接分析儀,待儀器穩定后讀數,每隔1 min讀數一次,讀取6次;重復三組。呼吸強度以單位質量的荔枝果實在單位時間內釋放CO2的量表示。計算公式如下:

呼吸強度(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的摩爾質量,g·mol-1;V0測定溫度下CO2摩爾體積,L·mol-1;m-測定果實的重量,kg;t-記錄CO2濃度的時間點,min。

1.2.3 主成分分析(PCA) 應用SPSS 25軟件中的主成分分析程序,從樣本的相關矩陣出發,將取樣檢測的ΔE、L*、C*、a*、b*、Q、TSS、TA共8項指標的原始數據進行標準化處理,計算各指標的特征值和方差貢獻率,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行綜合評價,建立線性回歸方程和評價模型,計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 數據處理

每個試驗重復3次,結果表示為平均數;實驗所得數據采用OriginPro 7.5進行處理及繪圖,采用SPSS 25進行顯著性分析,差異顯著性水平設為0.05。

2 結果與分析

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,更易發生褐變現象,其余三個荔枝品種的L*值在貯藏前14 d均呈現先上升后下降的趨勢。整個貯藏期內,“糯米糍”的L*值降低幅度最大,達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,出現轉紅現象。整個貯藏期內,“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,數值在-60～60之間,代表顏色從藍到黃。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),因為“妃子笑”荔枝果皮淡紅帶綠。

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%,果實大部分腐爛,顏色暗淡,出現流汁現象,褐變嚴重。

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”發生了迅速褐變且呼吸作用旺盛有關;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”,這是因為“淮枝”的果皮為暗紅色。

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 果皮褐變指數和好果率的變化

由圖1a可知,隨著貯藏時間延長,褐變指數都逐漸上升,但四個品種的褐變程度以及褐變速度不同。“糯米糍”的褐變指數明顯要高于其他三個品種,0～7 d,褐變指數迅速升高,第7 d時褐變指數為4.267,升高幅度達54.30%,好果率為0(圖1b)。“淮枝”貯藏第7 d時,褐變指數為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、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,“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%;此升降變化現象,可能是因為荔枝的生理代謝作用,貯藏初期,發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,大量的有機酸等酸作為生理生化反應底物被大量消耗。21～28 d內TA含量呈上升趨勢,可能是果實或微生物無氧呼吸產生乳酸的結果。而“淮枝”的TA含量在0～21 d變化不明顯,幾乎保持平穩狀態,21～28 d內稍有下降,幅度很小。

2.5 果實呼吸強度的變化

荔枝是非躍變型果實,成熟過程中沒有呼吸躍變現象。從圖2可以看出,0～7 d,四個品種果實呼吸強度都呈下降趨勢,可知低溫明顯抑制了果實呼吸,“妃子笑”下降幅度最大,達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”的呼吸強度明顯大于“桂味”、“妃子笑”和“淮枝”,另外統計分析表明,在貯藏第14 d時,其呼吸強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,生理生化反應進行得越快,營養成分消耗快;其中14～21d貯藏期間,呼吸強度有回升現象,這可能是荔枝果皮呼吸交替途徑比例有所增高[23-24];“淮枝”的呼吸強度相對很低。

圖2 四個荔枝品種呼吸強度的變化Fig.2 Change of respiration intensity in four litchi cultivars注:圖中同一橫坐標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,累計方差貢獻率達到100%,故可提取3個主成分,且這3個相互獨立的綜合性因子,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,PC2的代表成分主要是糖酸度等品質指標,果實呼吸強度是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

根據表4和表5的結果,可以建立3個主成分與荔枝8個測得指標的線性方程[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,計算每個主成分的對應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)

根據公式(4),結合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。“糯米糍”和“淮枝”的綜合得分值為負值,說明這兩個品種荔枝低溫貯藏期間風味劣變明顯,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

荔枝的果皮結構十分特殊,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[30];荔枝果皮褐變機理很復雜,主要存在酶促和非酶促褐變反應,貯藏后期,以酶促褐變反應為主[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。相同條件下,褐變程度還與品種特性有關[32],吳振先等[33]研究也發現,不同荔枝品種表現不同的PPO活性變化規律,“桂味”的PPO活性較低,“糯米糍”的PPO活性較高。本試驗中所用的四個廣東荔枝品種“妃子笑”、“桂味”、“糯米糍”、“淮枝”的褐變指數存在明顯差異(P<0.05),“糯米糍”的褐變速度更快,褐變指數更高;“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度[35],“糯米糍”的呼吸強度大于其他三個品種,表明其呼吸作用十分旺盛,果實后熟衰老嚴重,這也是其不耐貯藏的原因之一;貯藏期間,四個品種的果實呼吸強度都有一段遞增的過程,可能是果實貯藏期間釋放了乙烯,乙烯間接誘導了果實呼吸作用[36]。果實呼吸作用等以消耗營養物質如可溶性糖、抗壞血酸等為主,采后果實易腐爛,風味品質易發生劣變,貨架期短;而低溫貯藏條件下,本試驗四個不同荔枝品種的生理代謝反應不同,四個品種荔枝的TSS和TA等品質指標之間的變化存在差異。

4 結論

本試驗結果表明,四個荔枝品種采后低溫貯藏品質指標存在差異,四個荔枝品種貯藏特性明顯不同。“糯米糍”品種最不耐貯藏,貯藏前7 d,色差值L*下降,a*、b*上升,ΔE降低,褐變指數迅速升高,腐爛明顯,好果率為0;呼吸作用十分旺盛,導致TSS和TA含量變化較大,果肉糖酸度等品質指標變化明顯;貯藏貨架期不超過7 d。“淮枝”次之,貯藏前14 d,色度指標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有關;呼吸強度、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,褐變指數低,好果率水平高,呼吸作用等生理生化反應進行得更緩慢,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提供重要的理論基礎和依據。