荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是无患子科荔枝属的一种亚热带水果,主要生长在我国南部、西南部、东南部地区,广东、广西、福建等省份为其主要栽培区,因其果皮色泽鲜艳、果肉晶莹透亮、口感美味鲜甜,深受人们的喜爱[1-2]。荔枝具有丰富的营养与矿物质,例如花青素、单宁、多糖、多酚、叶酸、铜、镁等,对人体健康有许多益处[3]。荔枝品种众多,在广东省内形成规模化商业种植的品种主要有‘黑叶’、‘桂味’、‘玉荷包’、‘妃子笑’、‘糯米糍’等,其中‘桂味’荔枝是国内主栽的优质荔枝品种,而‘玉荷包’荔枝是传统的优质荔枝品种,这2个荔枝品种上市时间相同,具有果肉细嫩、汁多肉甜等优点,市场需求旺盛[4-5]。
随着互联网的高速发展,生鲜农产品电商业务成为了农产品销售的新渠道,因此生鲜果蔬的电商物流保鲜技术成为了果蔬保鲜研究的热门话题[6]。而荔枝作为生鲜电商中的热销品,在流通过程中极易发生腐烂及褐变,严重制约了荔枝产业的进一步发展。因此,顺应行业需求,开展荔枝物流贮运保鲜技术的研究变得尤为迫切[7]。荔枝素有“一日色变、二日香变、三日味变”的说法,荔枝的外观及口感直接影响消费者体验,可溶性固形物及可滴定酸是衡量荔枝酸甜口感的重要品质指标。荔枝采后极易发生果皮褐变、果实腐烂变质现象,果实腐烂率及褐变情况直接关乎农户商家的经济效益,而果皮褐变主要由果皮中多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和过氧化物酶(peroxidase,POD)等酶类对酚类物质的氧化降解所引起[8],总而言之荔枝的保鲜贮运是一个棘手的问题。
预冷可以快速除去果实田间热和呼吸热,对减少果实采后损失、保持果实品质有重要意义[9]。根据预冷媒介的不同来区分,果实预冷主要有水预冷、空气预冷和真空预冷等,其中空气预冷适用于大多数果蔬[10]。真空预冷是通过从表面和内部蒸发水分来快速降低果实温度,由于真空预冷会导致果蔬失水率高,大多数水果不适用于真空预冷[11]。冰水预冷通过将果实浸泡在冷水中或喷淋在果实表面,具有降温迅速的优点[12],但由于预冷水反复使用,水中易滋生微生物进而导致果实腐烂,发生病害[13]。压差预冷属于空气预冷的一种,利用压差机在包装箱两侧产生压力差,使冷空气与果蔬充分接触换热,压差预冷可以在较低能耗的情况下实现有效降温,具有投资低、预冷效率高、预冷均匀等优点,近些年被广泛应用于果蔬采后的快速预冷[14]。目前,荔枝冷链运输中,多采用冰水预冷进行快速降温,但有研究发现冰水预冷荔枝采后极易发生腐烂褐变[15-16]。在‘8-102’甜樱桃[17]、西梅[18]、红提葡萄[19]等果实上的应用表明,压差预冷能够更好地保持果实的采后贮藏品质,延缓果实衰老进程。
该研究旨在深入探究不同预冷方式对电商物流荔枝品质的影响,以及为荔枝的电商物流保鲜提供更加科学和实用的理论依据和技术支持,进而促进荔枝产业的可持续发展。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
‘桂味’和‘玉荷包’荔枝购买于广东省茂名市高州市,挑选大小一致、色泽统一、无褐变与损伤的果实,模拟荔枝电商物流包装,预冷处理后用普通打孔袋包装后放入泡沫箱中,每箱2.5 kg,每个品种各12箱。常温条件下贮藏,于0、2、3、4 d各取样1次,每次取样3箱,测定各项指标。
三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA),天津福晨化学试剂有限公司;邻苯二酚,天津市大茂化学试剂厂;硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA)、聚乙烯吡咯烷酮、愈创木酚,源叶生物科技有限公司。以上试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
DX-CHW20压差预冷柜,中集冷链发展有限公司;TEL-7001便携式二氧化碳检测仪,美国Onset HOBO公司;PAL-BX/ACID F5手持糖酸仪,日本ATAGO公司;Cary Eclipse荧光分光光度计,美国VARIAN公司。
1.3 实验方法
1.3.1 预处理
初始果心温度约为26 ℃。冰水预冷:将荔枝置于温度4 ℃左右的冰水中,预冷时间20 min,预冷后果心温度约为7 ℃。压差预冷:将荔枝置于压差预冷柜中,柜内温度4 ℃左右,预冷时间45 min,预冷后果心温度约为7 ℃。
1.3.2 呼吸速率
呼吸速率测定采用静置法。室温条件下,称取500 g果实,置于体积为3.1 L的样品瓶中,同时将便携式二氧化碳测定仪也置于样品瓶中,待二氧化碳测定仪数值稳定后记录二氧化碳浓度(10-6)并以此时为初始值,每1 min记录1次,每次测量时长6 min,重复3次。呼吸速率以每小时每千克荔枝(鲜重)在呼吸代谢过程中释放的二氧化碳的质量表示[mg/(kg·h)]。
1.3.3 腐烂率与褐变指数
果实腐烂率为腐烂果个数占总果数百分比,通过观察外果皮是否长霉、留汁、裂果等判断腐烂果个数。
褐变指数确定参照蒋汉蓉等[20]的方法并稍作修改。通过观察荔枝内果皮褐变情况将荔枝果皮褐变分为5级:0级,果面全红,果皮无明显褐斑;1级,果皮轻微褐变,褐变面积<5%;2级,褐变面积5%～25%;3级,褐变面积25%～50%;4级,褐变面积>50%。
(1)
式中:A为荔枝果皮褐变指数;a为褐变级数;d为对应褐变级果数;D为总果数。
1.3.4 PPO活性测定
参考LIANG等[21]的方法并稍作修改。称取1 g荔枝果皮样品,加入5 mL 0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(含0.2 g聚乙烯吡咯烷酮,pH 7.0),混合均匀后在4 ℃,12 000×g离心20 min,离心后上清液为粗酶提取液。活性测定:向试管中分别加入0.3 mL 200 mmol/L邻苯二酚溶液、2.6 mL 0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.0)和0.1 mL粗酶提取液,制成3.0 mL总反应溶液,使用分光光度计在420 nm处测量其3 min内的吸光度变化,重复3次。
1.3.5 POD活性测定
粗酶提取液制备同1.3.4节。活性测定:将0.1 mL粗酶提取液加入1 mL 0.1 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.0)中,并向试管中加入1 mL 25 mmol/L愈创木酚溶液和0.9 mL 0.5 mol/L H2O2溶液,室温条件下使用分光光度计在470 nm处测量混合溶液3 min内的吸光度变化,重复3次。
1.3.6 丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量测定
参考LU等[22]的方法并稍作修改。称取1 g荔枝果皮样品,加入5 mL 100 g/L TCA溶液,混合均匀后离心,离心条件为4 ℃, 12 000×g离心20 min,取上清液进行分析测定。含量测定:样品管加入2 mL上清液,对照管加入2 mL 100 g/L TCA溶液,然后向样品管及对照管中加入2 mL 6.7 g/L TBA溶液,混匀,沸水浴20 min,取出冷却后5 000 r/min离心10 min,测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光值,重复3次。
1.3.7 可溶性固形物及可滴定酸含量测定
将荔枝果肉挤压出汁后用细纱布过滤荔枝汁,收集过滤后的荔枝汁保存备用。利用数显糖酸度计检测过滤荔枝汁,即得可溶性固形物含量。在此基础上吸取汁液,用纯水稀释50倍后,再检测得到荔枝的可滴定酸含量。
1.4 数据处理
采用WPS Office整理数据,SPSS Statistics 25对整理后数据进行独立样本t检验(*代表P<0.05,**代表P<0.01),Origin 2021pro制图。
2 结果与分析
2.1 预冷方式对荔枝呼吸速率的影响
呼吸速率是新陈代谢的一个重要指标,过高的呼吸速率会消耗荔枝果实糖酸且有可能加速失水及果皮褐变,降低果实的呼吸速率可以延缓果实成熟衰老[23]。如图1所示,随着贮运时间的延长,不同预冷方式的‘桂味’荔枝的呼吸速率均呈现一直上升趋势(图1-a),而‘玉荷包’荔枝的呼吸速率呈现先增后降的趋势(图1-b)。贮藏0 d时,预冷前荔枝的呼吸速率均极显著(P<0.01)高于预冷后,“桂味”荔枝和‘玉荷包’荔枝预冷后的呼吸速率较预冷前分别减少了约62%和49%,说明预冷处理有助于将呼吸速率维持在较低水平,从而降低水果在贮藏过程中的生理活性[24]。在贮运前期0～3 d过程中,不同预冷方式处理的荔枝呼吸速率差异不显著。贮运至4 d时,经压差预冷的‘桂味’、‘玉荷包’荔枝呼吸速率分别为255.21、156.30 mg/(kg·h),均显著(P<0.05)低于冰水预冷。在冯雅蓉等[25]研究樱桃预冷方式也得到类似的结论,压差预冷相较于冰水预冷更有效降低甜樱桃的呼吸速率,这可能是由于压差预冷通过冷空气与果实接触交换热量,果实降温更均匀,在贮藏后期可以更有效地抑制荔枝物质消耗。由此可见,压差预冷有利于降低荔枝采后贮运过程的呼吸速率,从而减缓荔枝的采后损耗。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图1 预冷方式对荔枝呼吸速率的影响
Fig.1 Effects of pre-cooling methods on respiratory intensity of litchi
2.2 预冷方式对荔枝外观品质、腐烂率及褐变指数的影响
荔枝预冷是采后的第一步,它可以有效地延长荔枝的保鲜期,保持其优良的外观品质。如图2所示,荔枝在贮藏期间褐变及腐烂程度逐渐加重,预冷后的‘玉荷包’荔枝整体在外观品质优于‘桂味’荔枝。贮运期间,2个荔枝品种的压差预冷处理后的外观品质整体优于冰水预冷,尤其是贮运4 d时,冰水预冷的‘桂味’表皮有大面积霉点,而压差预冷的‘桂味’荔枝表皮表现为轻微霉点。白友强等[26]同样也认为压差预冷是哈密瓜采后较适宜的预冷方式,可以抑制果实的成熟衰老,延缓表皮色泽的衰老变化。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图2 预冷方式对荔枝外观品质的影响
Fig.2 Effects of pre-cooling methods on appearance of litchi
荔枝采后褐变与腐烂是荔枝品质劣变的重要反映,严重影响其食用价值和商品价值。如图3所示,‘桂味’和‘玉荷包’荔枝的腐烂率均随着贮运时间的增加而上升,压差预冷腐烂率显著(P<0.05)低于冰水预冷。在贮运第2天时‘玉荷包’压差预冷的果皮腐烂率为0,整个贮藏过程中果皮腐烂率均低于7%(图3-b),这说明压差预冷可降低荔枝贮运过程中的腐烂率,保持果实采后品质。由图4可知,在整个贮运过程中,2种预冷方式对‘桂味’荔枝的褐变指数影响差异不显著,而在贮运4 d时‘玉荷包’荔枝压差预冷的褐变指数为2.9,显著(P<0.05)低于冰水预冷的褐变指数3.9(图4-b),说明压差预冷可有效改善‘玉荷包’荔枝采后的褐变现象,但这种改善效果在不同品种荔枝间存在一定差异。这可能是由于2个品种呼吸速率差异所导致,‘桂味’的呼吸速率高于‘玉荷包’,呼吸速率高的水果,通常会加速成熟过程,并更容易受到病菌的侵害,导致‘桂味’的褐变指数及腐烂率均高于‘玉荷包’,但贮运4 d时‘桂味’果实已几乎全部腐烂,因此预冷处理之间无显著差异。唐月明等[27]的研究表明压差预冷可有效降低韭薹的腐烂指数。李自芹等[28]的研究也表明模拟快递包装条件下,鲜食的枸杞经压差预冷可提高果实品质,明显降低果实的腐烂率及褐变指数。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图3 预冷方式对荔枝腐烂率的影响
Fig.3 Effects of pre-cooling methods on decay rate of litchi
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图4 预冷方式对荔枝褐变指数的影响
Fig.4 Effects of pre-cooling methods on browning index of litchi
综上所述,相较于冰水预冷,压差预冷可以降低荔枝的腐烂率及褐变指数,提升荔枝采后商品性。这可能是由于冰水预冷处理后会引起果皮表面的潮湿,从而容易导致微生物滋生[29];而压差预冷是通过空气制冷,预冷过程可保持果实表面干爽,从而不利于微生物的繁殖。
2.3 预冷方式对荔枝PPO活性的影响
PPO作为影响荔枝酶促褐变的主要原因之一,它直接催化(-)-表儿茶素产生相应的邻醌,随后降解矢车菊素3-芸香糖苷,最终形成棕色副产物,通过抑制PPO活性可以延缓荔枝果皮褐变过程[30]。由图5可看出,在整个贮运期间,2个荔枝品种在压差预冷处理下的‘桂味’果皮PPO活性呈现增加的趋势,冰水预冷则呈现先增后降的趋势。在贮运第2天和第3天时2个处理之间表现出极显著性差异(P<0.01),在贮运第3天时‘桂味’、‘玉荷包’冰水预冷处理的PPO活性分别为276.38、52.50 U/g,压差预冷处理的PPO活性分别为103.13、23.00 U/g,压差预冷处理的荔枝表皮PPO活性仅为冰水处理的不到一半,表明压差预冷比冰水预冷表现出更低的PPO活性。邓浩等[31]的研究也得到了类似的结论,压差预冷处理抑制红毛丹PPO活性效果最佳,而冰水预冷抑制效果最差,并认为红毛丹不适合冰水预冷。综上所述,相比于冰水预冷,压差预冷可有效地降低荔枝果皮中的PPO活性,抑制酶促褐变反应,延长采后贮运期。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图5 预冷方式对荔枝PPO活性的影响
Fig.5 Effects of pre-cooling methods on PPO activity of litchi
2.4 预冷方式对荔枝POD活性的影响
POD催化的酚氧化也被认为是影响荔枝果皮褐变的主要因素之一[32]。POD是果蔬体内广泛存在的一类重要的氧化还原酶,它参与到许多果蔬的生理生化反应过程中,其活性也会随着荔枝果皮褐变而升高[33]。如图6所示,0 d时压差预冷相较于预冷前极显著(P<0.01)降低了荔枝果皮中POD活性,在‘玉荷包’荔枝中尤其明显,预冷前‘玉荷包’荔枝POD活性为406.45 U/g,冰水及压差预冷后活性分别为123.22、109.75 U/g。在贮藏过程中,‘桂味’及‘玉荷包’荔枝果皮POD活性均呈现先增后降的趋势,且在第3天时达到活性高峰,与满江等[17]研究不同预冷方式对甜樱桃品质影响中POD活性变化趋势相同。2种预冷处理活性差值分别在第2天和第3天时达到最大,冰水预冷约为压差预冷的1.58、2.03倍。在贮藏前期‘桂味’荔枝果皮压差预冷POD活性显著(P<0.05)低于冰水预冷(图6-a),而‘玉荷包’荔枝则在贮藏后期表现出显著性差异(P<0.05)(图6-b),表明压差预冷处理可以有效的降低果皮中的POD活性,延缓荔枝果皮褐变,维持荔枝采后品质。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图6 预冷方式对荔枝POD活性的影响
Fig.6 Effects of pre-cooling methods on POD activity of litchi
2.5 预冷方式对荔枝MDA含量的影响
MDA含量是荔枝采后的一个重要的生理指标,其含量的变化反映了细胞脂质过氧化的情况,在果皮中积累后可导致膜氧化损伤[34]。如图7所示,‘桂味’荔枝果皮MDA含量均呈现上升-再下降的趋势(图7-a),含量为5.50～8.55 μmol/g,‘玉荷包’荔枝果皮MDA含量呈现一直下降的趋势(图7-b),含量为3.48～7.42 μmol/g。巫梅婷等[35]在冰水预冷及不同包装条件下研究荔枝采后贮藏的实验中,果皮MDA含量也呈现了下降的趋势。这种趋势可能是由于预冷是一种低温处理,低温对果皮有损害,低温应激加速膜脂质降解,但植物体内POD等抗氧化酶组成的抗氧化系统可以减少氧化损伤并保护细胞膜[36]。本实验结果显示,相较冰水预冷,压差预冷可以显著(P<0.05)降低‘桂味’荔枝果皮中MDA含量,尤其是在贮运后期的第3天和第4天,分别可以降低1.36、0.65 μmol/g;然而这一差异在“玉荷包”荔枝中并没有体现,不同预冷处理对‘玉荷包’荔枝MDA含量的影响差异不显著,在鲜毛豆[37]的预冷实验中也观察到类似的实验结果。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图7 预冷方式对荔枝MDA含量的影响
Fig.7 Effects of pre-cooling methods on MDA content of litchi
上述结果表明,压差预冷可有效抑制‘桂味’荔枝贮运中的MDA积累,减缓膜脂过氧化和细胞膜结构的损坏。这一类似结果也可在长枣中观测到[38]。但不同品种间存在一定差异,在蓝莓的预冷研究中,预冷处理对不同品种果实品质的影响也存在一定差异[39-40]。
2.6 预冷方式对荔枝可溶性固形物含量及可滴定酸的影响
果实贮藏过程中,可溶性固形物及可滴定酸可以反映果实内在品质的变化。可溶性固形物作为参与果实采后代谢活动的底物,在贮藏过程中会随着果实不断消耗而减少[41]。如图8所示,2个荔枝品种果肉的可溶性固形物含量在整个贮运期间呈现下降趋势,经压差预冷处理的荔枝可溶性固形物含量在部分贮运期极显著(P<0.01)高于冰水预冷,其余时期无显著性差异。在贮运0 d时,预冷后‘玉荷包’的可溶性固形物含量高于预冷前(图8-b),这可能是由于预冷及时抑制了果实的呼吸作用,减少糖分的消耗,从而导致可溶性固形物含量略微增加,这一类似结果也可在红提葡萄[19]的预冷试验中观测到;而‘桂味’则与之相反(图8-a),这种差异变化可能是由于低温处理对细胞造成损害,造成部分内容物外溢或流失,结合2.5节中MDA结果可知预冷处理对‘桂味’细胞膜造成了损伤,而对玉荷包无显著影响,在路恒[42]的研究中也表明低温贮藏下香蕉细胞膜受损严重,可溶性固形物含量低于其他处理组。在贮运4 d时,冰水预冷和压差预冷的‘桂味’荔枝果肉可溶性固形物含量分别为17.43%和16.87%,相较于0 d分别下降了7.8%和6.1%;‘玉荷包’荔枝冰水预冷和压差预冷的可溶性固形物含量分别为14.50%和16.80%,相较于0 d分别下降了26.2%和22.0%。由此可以看出,相较于冰水预冷处理,压差预冷处理可减缓荔枝贮运过程中可溶性固形物的下降幅度,维持荔枝品质。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图8 预冷方式对荔枝可溶性固形物的影响
Fig.8 Effects of pre-cooling methods on total soluble solids of litchi
可滴定酸作为呼吸底物之一,在贮藏过程中不断消耗而下降。如图9所示,2种预冷处理的荔枝果肉可滴定酸在贮运前期呈现下降趋势,在贮藏后期略有上升,‘桂味’的可滴定酸含量为0.67%～0.88%,‘玉荷包’的可滴定酸含量为0.57%～0.93%。在整个贮藏前期,压差预冷处理的2个荔枝品种的可滴定酸均显著(P<0.05)低于冰水预冷处理,这可能是由于压差预冷处理使荔枝中心温度达到预冷所需温度的时间更长,从而使可滴定酸消耗更多。研究表明荔枝果实的可滴定酸会随着贮藏时间延长而降低,这种下降趋势可能是由于在呼吸过程中使用有机酸和其他可生物降解的反应[43]。MAHAJAN等[44]的结果也表明,压差预冷相较冰水预冷可以延缓梨的可溶性固形物含量下降,但压差预冷的梨可滴定酸含量低于冰水预冷。
a-‘桂味’;b-‘玉荷包’
图9 预冷方式对荔枝可滴定酸的影响
Fig.9 Effects of pre-cooling methods on titratable acidity of litchi
3 结论
该研究主要探讨了不同预冷方式对电商物流荔枝采后品质的影响。结果表明,与冰水预冷相比,压差预冷可降低荔枝采后贮运过程的呼吸速率、腐烂率和褐变指数,尤其是贮运后期的呼吸速率,能有效地抑制荔枝果皮中的PPO、POD活性和MDA的累积,减缓荔枝贮运过程中可溶性固形物的下降幅度,抑制酶促褐变反应和膜脂过氧化,延缓荔枝果皮褐变,维持荔枝品质,但不同荔枝品种间存在一定差异。综合来看,荔枝的压差预冷处理优于冰水预冷处理。
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