γ-氨基丁酸處理對冷藏番石榴果實品質和耐冷性的影響

陳洪彬，王慧玲，蔣璇靚*，陳彩萍，程永強,3

1(泉州師范學院 海洋與食品學院，福建 泉州，362000)2(近海資源生物技術福建省高校重點實驗室(泉州師范學院)，福建 泉州，362000)3(中國農業大學 食品科學與營養工程學院，北京，100083)

番石榴，又稱芭樂、那拔，是我國南方特色亞熱帶水果之一，其果實富含維生素C等多種人體所需的營養成分，深受國內外消費者的喜愛。但因果皮薄嫩，采后果皮極易碰傷，常溫下更易出現軟化、黃化和腐爛等品質劣變[1-2]。冷藏是目前延長采后番石榴果實保鮮期的重要措施[3]，但番石榴屬于冷敏型果實，貯藏溫度低于5 ℃時容易發生果實表面褐化、果心出現水漬狀等冷害癥狀，尤其是在低溫貯藏后轉入室溫銷售的番石榴果實冷害癥狀更為明顯，表面出現大面積褐化，嚴重影響番石榴的銷售品質[4-6]。因此，很有必要研究增強番石榴果實耐冷性的采后商品化處理方法，降低采后冷藏番石榴果實冷害的發生。

γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)是一種廣泛存在于動植物組織中的四碳非蛋白氨基酸，對植物的生長發育和抗逆性起著調節作用[7-8]。現有研究表明，適宜濃度外源GABA處理可以延緩柑橘[9]、藍莓[10]、南果梨[11]等果實的衰老和品質劣變，增強采后冷藏桃[12-13]和香蕉[14]的抗冷性，提高其貯藏壽命和貨架期。但有關利用GABA來減輕采后番石榴果實冷藏期間冷害的發生鮮有報道。本研究以福建主栽‘西瓜紅’番石榴果實為試驗材料，探討不同濃度GABA處理對冷藏番石榴果實品質和耐冷性的影響，篩選出適宜的GABA處理濃度，為減輕采后冷藏番石榴果實冷害的發生，提升果實貯藏品質，延長其貯藏壽命等提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

以八成熟的福建省主栽‘西瓜紅’番石榴果實為試材，果實采自福建省漳州市詔安縣金星鄉院前村一管理良好的番石榴果園，果實采收當天運回實驗室(泉州)。挑選大小、色澤一致的健康番石榴果實用于實驗。

γ-氨基丁酸(食品級，純度99%)，陜西泰克生物科技有限公司。

1.1.2 儀器與設備

CR400色差儀，日本柯尼卡公司；F-950便攜式乙烯分析儀，北京陽光億事達公司；PRX-450A智能人工氣候箱，浙江寧波賽福公司；TA-XT Plus質構儀，英國SMS公司；PAL-1糖度計，日本愛拓公司；ET18全自動電位滴定儀，上海梅特勒公司；GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機，上海安亭公司；Infinite M200 Pro酶標儀，瑞士Tecan公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理方法

將食品級γ-氨基丁酸粉末配制成1.25、2.5、5和10 mmol/L 4個濃度的水溶液。采后‘西瓜紅’番石榴果實分成5組，其中4組分別浸泡在上述不同濃度GABA中20 min，另外1組浸泡在蒸餾水中作為對照。果實浸泡后取出晾干，用聚乙烯薄膜袋包裝(每袋5個果實)，每個處理20袋，共計500個果實；置于(4±1)℃、90%相對濕度下貯藏，每周取樣測定番石榴果實相關耐冷性和品質指標。

1.2.2 測定指標

(1)果實冷害指數：參考葉思瑋等[5]和SINGH等[15]介紹的方法，略有修改。每7 d觀察番石榴果實各部位冷害的嚴重程度，評估冷害癥狀出現的面積比例，用記分方式表示，每個濃度都選取25個番石榴果實，按照果實表面所呈現冷害癥狀，分為5級：0級表示無冷害癥狀；1級表示輕微冷害，果皮褐化面積為1%～10%；2級表示輕度冷害，果皮褐化面積為11%～25%；3級表示中等嚴重冷害，果皮褐化面積為26%～50%；4級表示嚴重冷害，果皮褐化面積大于50%。計算過程如公式(1)所示：

(1)

(2)果實商品率和失重率：參考張朝坤等[2]介紹的方法，略有修改。每個濃度取25個果實，貯藏期間定期觀察果實的腐爛情況，計算如公式(2)所示：

(2)

采收當天測定1袋果實重量M0，每周測定同一袋果實的重量Mt，計算如公式(3)所示：

(3)

(3)果實呼吸強度和乙烯釋放速率：用F-950便攜式乙烯分析儀測定，呼吸強度以mg CO2/(kg·h)表示，乙烯釋放速率以μL/(kg·h)表示。

(4)果實表面亮度L值和色調角h°：參考CHEN等[16]介紹的方法，用CR400色差儀測定。

(5)果實硬度：參考王慧等[17]介紹的方法，用TA-XT Plus質構儀P2 探頭測定(直徑2 mm)，穿刺速度2 mm/s，距離10 mm，單位以N表示。

(6)果實主要營養成分：參考金怡等[18]和曹建康等[19]介紹的方法，稍有修改。果實可溶性固形物含量用PAL-1糖度計測定，可滴定酸含量用ET18全自動電位滴定儀測定(以檸檬酸計)，結果以%表示。維生素C含量采用鄰菲羅啉比色法，結果以mg/100g表示，總糖含量采用苯酚硫酸法，結果以%表示。

1.3 數據分析

上述指標除硬度和可溶性固形物做10次重復外，其他指標均做3次重復；用 Microsoft Office Excel 2016對實驗數據進行整理和作圖，用IBM SPSS Statistic 17.0 軟件對實驗數據進行相關性和顯著性分析。圖表中*表示2.5 mmol/L GABA處理組與對照組(P< 0.05)差異顯著；**表示2.5 mmol/L GABA處理組與對照組(P< 0.01)差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 果實冷害指數

冷害指數可以直觀的評價冷藏番石榴果實發生冷害的狀況[5,15]。如圖1-a所示，GABA處理可以延緩冷藏番石榴果實冷害指數的增加，減輕采后冷藏番石榴果實冷害的發生。在貯藏0～14 d內，‘西瓜紅’番石榴果實冷害指數增加緩慢，之后快速上升，但不同濃度GABA處理的果實冷害指數升高幅度不同。在冷藏第28天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA 處理的果實冷害指數分別低21.15%、38.46%、26.92%和13.46%；冷藏第42天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA處理的果實冷害指數分別低9.38%、18.75%、11.46%和7.29%。總體來看，2.5 mmol/L GABA處理的番石榴果實冷害指數最低，在貯藏第14天時，與對照差異顯著(P<0.05)，在貯藏21～42 d時，與對照差異極顯著(P<0.01)。該結果表明，GABA處理可以增強冷藏番石榴果實的耐冷性，減輕果實冷害癥狀，以2.5 mmol/L處理的效果最佳(圖1-b)。

2.2 果實商品率和失重率

果實商品率是評價其貯藏效果的重要指標之一[2]。如圖2-a所示，GABA處理可以延緩采后冷藏番石榴果實商品率的下降，不同濃度GABA處理的果實商品率下降幅度不同。至冷藏第42天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA處理的果實商品率分別高3.08%、12.55%、8.10%和5.86%。總體而言，2.5 mmol/L GABA處理可以保持采后番石榴果實冷藏期間較高的商品率，在貯藏28～42 d時，GABA處理的番石榴果實商品率顯著高于對照(P<0.05)。

如圖2-b所示，GABA處理可以抑制冷藏番石榴果實失重率的下降，減少番石榴果實冷藏期間水分的消耗。在貯藏期間‘西瓜紅’番石榴果實的失重率呈逐漸上升的趨勢，不同濃度GABA處理的果實失重率升高幅度不同。與對照相比，在冷藏同一時間點，不同濃度GABA處理的果實失重率均較低，且以2.5 mmol/L GABA處理的樣品最低。統計分析表明，不同濃度GABA處理的果實失重率差異不顯著，但在冷藏第21天時，2.5 mmol/L GABA處理的果實失重率顯著低于對照(P<0.05)。

上述結果表明，2.5 mmol/L GABA處理能夠有效減少番石榴果實冷藏過程中水分的損失和腐爛的發生，降低果實的失重率，保持較高的果實商品率。

2.3 果實呼吸強度和乙烯釋放速率

番石榴是呼吸躍變型果實[15]，低溫冷藏可以降低其呼吸作用。如圖3-a所示，采后番石榴果實的呼吸強度隨冷藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢，不同濃度GABA處理的番石榴果實呼吸強度不同，但變化趨勢與對照果實類似。GABA處理可以一定程度上抑制采后冷藏番石榴果實的呼吸強度，在冷藏第14天時，番石榴果實的呼吸強度達到高峰值，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA處理的果實呼吸強度分別低8.46%、26.58%、20.11%和10.06%。總體來看，2.5 mmol/L GABA處理的番石榴果實呼吸強度最低，在貯藏14～28 d時，與對照差異顯著(P<0.05)。

如圖3-b所示，采后番石榴果實的乙烯釋放速率隨冷藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢，不同濃度GABA處理的番石榴果實乙烯釋放速率不同，但變化趨勢與對照果實相似。GABA處理可以一定程度上抑制采后冷藏番石榴果實乙烯的釋放，如冷藏第14天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA處理的果實乙烯釋放速率分別低7.14%、26.19%、22.62%和17.86%。總體來看，2.5 mmol/L GABA處理的番石榴果實乙烯釋放速率最低，在冷藏14 d時，與對照差異顯著(P<0.05)。

上述結果表明，GABA處理可以降低采后番石榴果實冷藏期間的呼吸強度和乙烯釋放速率，延緩果實的新陳代謝和衰老進程，以2.5 mmol/L處理的效果最佳。

2.4 果實表面亮度L值和色調角h°

外觀色澤是消費者選擇番石榴果實的重要參考指標。如圖4-a所示，番石榴果實表面亮度L值隨采后冷藏天數的增加呈逐漸下降的趨勢，不同濃度GABA處理的果實表面亮度L值下降速率不同，且均緩于對照，以2.5 mmol/L GABA處理的果實表面亮度L值下降最為緩慢。統計分析表明，在貯藏21～42 d時，2.5 mmol/L GABA處理的果實表面亮度L值顯著高于對照(P<0.05)。

如圖4-b所示，番石榴果實表面色調角h°值在采后冷藏0～14 d內稍有下降，在冷藏第14天后，色調角h°值快速下降，不同濃度GABA處理的番石榴果實表面色調角h°值不同，但變化趨勢與對照果實類似。與對照相比，GABA處理可以延緩采后番石榴果實表面色調角h°值的下降，2.5 mmol/L GABA處理可以維持采后冷藏番石榴果實較高的色調角h°值。統計分析表明，在貯藏21～42 d時，2.5 mmol/L GABA處理的果實表面色調角h°值顯著高于對照(P<0.05)。

上述結果表明，GABA處理可以保持較高的果實表面亮度L值和色調角h°值，減少果實表面褐化的發生，延緩果實黃化，維持較好的果實外觀色澤，以2.5 mmol/L處理效果最好。

2.5 果實硬度

硬度是衡量果實成熟度和貯藏品質的重要指標。如圖5所示，冷藏期間‘西瓜紅’番石榴果實的硬度均呈下降趨勢，GABA處理減緩了番石榴果實硬度下降的幅度。在冷藏第28天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L GABA處理的果實硬度分別高7.37%、18.25%、12.77%和9.39%；冷藏第42天時，與對照相比，1.25、2.5、5和10 mmol/L濃度GABA處理的果實硬度分別高4.12%、16.18%、7.93%和6.88%。總體來看，2.5 mmol/L GABA處理的番石榴果實硬度最高，在貯藏14～28 d時，與對照差異顯著(P<0.05)，在貯藏35～42 d時，與對照差異極顯著(P<0.01)。該結果表明，GABA處理可以抑制采后番石榴果實硬度的下降，延緩果實軟化，以2.5 mmol/L處理效果最好。

2.6 果實可溶性固形物和可滴定酸的含量

如圖6-a所示，隨著冷藏時間的增加，采后番石榴果實的可溶性固形物含量呈逐漸下降的趨勢。GABA處理可以抑制果實可溶性固形物含量的下降，不同濃度GABA處理果實的可溶性固形物下降幅度不同，以2.5 mmol/L GABA處理的果實可溶性固形物下降最為緩慢。統計分析表明，2.5 mmol/L GABA處理的果實可溶性固形物含量，在冷藏14～21 d時顯著高于對照(P<0.05)，在冷藏28～42 d時極顯著高于對照(P<0.01)。

如圖6-b所示，隨著冷藏時間的增加，采后番石榴果實的可滴定酸含量呈逐漸下降的趨勢。GABA處理可以抑制果實可滴定酸含量的下降，不同濃度GABA處理果實的可滴定酸下降幅度不同，以2.5 mmol/L GABA處理的果實可滴定酸含量下降最為緩慢。統計分析表明，2.5 mmol/L GABA處理的果實可滴定酸含量在冷藏14～42 d時顯著高于對照(P<0.05)。

上述結果表明，GABA處理可以有效抑制采后番石榴果實可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，保持果實較好的品質，其中2.5 mmol/L處理的效果最好。

2.7 果實維生素C和總糖含量

如圖7-a所示，采后番石榴果實的維生素C含量在冷藏期間隨貯藏時間的增加呈遞減變化。在整個貯藏期間，GABA處理組果實維生素C的下降速率均小于對照組，維持果實較高的維生素C含量，其中經2.5 mmol/L GABA處理可維持最高的果實維生素C含量，且在貯藏14～28 d時，顯著高于對照(P<0.05)。

如圖7-b所示，采后番石榴果實的總糖含量在冷藏初期略有上升，在冷藏第14天后，果實總糖含量逐漸下降。GABA處理可以在一定程度上抑制果實總糖含量的下降，不同濃度GABA處理的果實總糖含量下降幅度不同，以2.5 mmol/L GABA處理的果實下降最為緩慢。統計分析表明，在冷藏后期(35～42 d)，2.5 mmol/L GABA處理的果實總糖含量顯著高于對照(P<0.05)。

上述結果表明，GABA處理可以延緩采后番石榴果實維生素C和可溶性總糖含量的下降，維持果實較好的營養品質，其中2.5 mmol/L處理的效果最好。

3 討論與結論

冷敏型果實在采后低溫貯藏時常因生理代謝失調而發生冷害，導致果實品質降低和貯藏期縮短。植物中存在一種非蛋白氨基酸GABA，在植物受到冷害時會通過快速增加其內源GABA含量來緩解植物冷害的發生[20-21]。SHEKARI等[22]的研究表明，外源GABA處理雙孢蘑菇可增強谷氨酸脫羧酶基因的表達，抑制GABA轉氨酶基因的表達，進而提高內源GABA含量，減少雙孢蘑菇冷藏期間褐變的發生，更好地維持其營養與感官品質。SHANG等[23]對冷藏桃果實采用不同濃度GABA進行浸泡處理，發現5 mmol/L處理可以維持冷藏桃果實中較高水平的內源GABA含量，增強果實耐冷性，降低了果實的冷害指數。本研究結果表明，經2.5 mmol/L GABA處理可以有效增強采后番石榴果實的抗冷性，降低番石榴果實的冷害指數，延緩低溫貯藏下果實冷害癥狀的發生(圖1)。

果實的呼吸作用和乙烯產生會消耗采后果實的營養物質，促進躍變型果實的后熟衰老，加速果實品質劣變和腐爛。低溫可以明顯降低采后果實呼吸強度和乙烯釋放量，延緩果實的衰老進程。同時，由于采后果實的呼吸作用和蒸騰作用，果實的水分含量逐漸降低，導致了果實失重率的上升、商品率的降低。本研究發現，與對照組相比，GABA處理組(尤其是2.5 mmol/L處理組)可以降低番石榴果實冷藏期間的呼吸強度和乙烯釋放速率，能夠有效抑制番石榴果實商品率的降低和失重率的上升，增強采后冷藏番石榴果實的耐藏性(圖2、圖3)。這可能與GABA處理在一定程度上緩解冷藏果實生理代謝失調，減輕果實冷害，降低果實呼吸作用和蒸騰作用有關，與PALMA等[24]在GABA處理冷藏西葫蘆上的研究結果類似。

果實的外觀色澤和質地與其品質和商品價值密切相關[25]。采后番石榴果實的顏色由綠色向黃色轉變，并逐漸失去果實表面原有的光澤，其硬度也因果實后熟軟化而下降[2-3]。本研究結果表明，未經GABA 處理的番石榴果實采后冷藏期間的果實表面L值、h°值和果實硬度也呈不斷下降的趨勢，這說明番石榴在冷藏期間其果實表面亮度逐漸由明轉暗，顏色由淺綠色逐漸轉為黃綠色，果實逐漸軟化，進而導致番石榴果實采后外觀色澤和質地等品質的下降，縮短了冷藏番石榴果實的貯藏壽命。GABA處理可以有效抑制采后番石榴果實表面L值、h°值和果實硬度的下降，其中2.5 mmol/L處理的效果最佳(圖4、圖5)。SHEKARI等[22]在不同濃度外源GABA處理雙孢蘑菇的研究中也發現，0.1 mmol/L GABA處理可以顯著抑制冷藏雙孢蘑菇硬度的下降，保持其較高的商業品質。

隨著果實采后貯藏時間的增加，果實不斷消耗著果實自身的營養物質來維持呼吸等生理代謝的需要。果實營養成分的變化會影響果實的風味和營養品質。本研究結果表明，隨著番石榴采后冷藏時間的延長，其可溶性固形物、可滴定酸、總糖和維生素C含量均不斷減少，是其呼吸作用等生理代謝所導致的。與對照組相比，GABA處理組(特別是2.5 mmol/L處理組)可以有效延緩采后冷藏番石榴果實可溶性固形物、可滴定酸、總糖和維生素C等營養物質含量的下降，保持果實較好的風味，提高其冷藏品質(圖6、圖7)。這與SHANG等[23]在冷藏桃果實上研究結果一致。

綜上所述，GABA處理能夠減輕冷藏期間番石榴果實冷害的發生，降低番石榴的冷害指數和失重率，抑制果實的呼吸作用和乙烯釋放，較好的保持果實的硬度和外觀色澤，延緩果實可溶性固形物、可滴定酸、總糖和維生素C等營養物質含量的下降，保持較好的果實風味和品質，提高果實的商品率，進而增強冷藏番石榴果實的耐冷性和耐貯性，其中2.5 mmol/L處理更能有效提高采后冷藏番石榴果實的抗冷性和貯藏品質。因此，GABA可以作為一種安全有效的保鮮技術以保持冷藏番石榴果實的貯藏品質、增強其抗冷性并延長貯藏壽命。