果实成熟过程中,色泽、弹性、硬度和功效成分等会发生复杂的变化[1-2],其动态变化规律与果实的成熟度密切相关[3-4]。研究显示,蓝莓成熟期间的硬度逐渐降低、单果重逐渐上升[5];人参果成熟期间的果实质量不断上升,硬度、弹性、咀嚼度不断下降,黏性不断上升[6];枸杞成熟过程的总酚、总类胡萝卜素含量不断上升,总黄酮、维生素E含量和总抗氧化能力不断下降[7]。沙棘成熟过程中的品质变化研究发现,7~9月采收的德国沙棘中有机酸含量呈下降趋势[8];10月份采收的2种芬兰沙棘果实总糖、葡萄糖、果糖和β-乙基葡萄糖苷等物质含量显著高于8月份采收的沙棘果实[9];秋季采收的‘深秋红’沙棘果实出汁率和含油率远高于冬季,且离心沉淀低、稳定性高,冬季采收的‘深秋红’沙棘果实有更高的黄酮含量且酯类、醇类和醛类丰度远高于秋季[2]。
新疆大果沙棘种植面积超过4.6万hm2,其中阿勒泰地区是主产区,主栽品种有‘深秋红’‘状元黄’‘无刺丰’‘向阳’‘巨人’等,相比其他品种,‘深秋红’果实在极端低温环境(-30 ℃)中仍能正常挂果、保持完整,可在冬季采摘,形成了“冬果”产业。‘状元黄’果实的出浆率高、浊度低、颜色佳,是制汁的理想品种,与‘深秋红’共同构成了新疆沙棘产业的核心品种,仅在乌什县和布尔津县的种植面积就超过了1.1万hm2[1,10]。以往研究显示‘深秋红’更耐贮藏和运输,具有较高的果油含量和较好的香气[11];‘状元黄’果实色泽明亮,总酚、黄酮、维生素C等抗氧化成分高,抗氧化能力强,且具有更高的可溶性固形物含量以及糖酸化合物含量,适用于功能性饮料或保健食品原料[1, 12]。新疆阿勒泰地区独特的地理环境和大果沙棘成熟后果实不易脱落的品种特性使得该地区的‘深秋红’和‘状元黄’成熟后可挂果采收5个月。
目前,关于沙棘果实的品质研究多集中于特定采收时期品种间的对比和营养功效指标分析,缺乏完整采收期沙棘果实品质和加工特性的分析研究。关于不同采收期的加工特性及抗氧化能力变化目前尚未见报道。因此,研究完整采收过程中‘深秋红’和‘状元黄’果实的加工特性及其抗氧化品质变化对沙棘的采收和产品加工尤为重要。
综上所述,本研究以8~12月连续采收的新疆阿勒泰地区主栽品种‘深秋红’和‘状元黄’为原料,研究其加工及抗氧化品质变化规律,明确不同采收时期果实的特点、加工特性及产品方向,结果可为沙棘果实的采收期选择和加工方案确定提供理论依据。
‘深秋红’和‘状元黄’沙棘枝条果采自新疆阿勒泰市布尔津县汇源生物科技有限公司种植基地(东经87°1′14.300″,北纬47°36′6.426″)9年生沙棘树。果实膨大期结束后,自8月20日开始采收,选取5株长势一致且健康的果树,标记编号,每月20日由相同实验植株采样,直至12月共采样5次。采样时按东、南、西、北、顶部5个方位分层抽样,并在每个方位内部进一步划分上层、中层、上层,每株采集约2 kg(每个方位约0.4 kg),共计10 kg每月,剪去多余的枝叶混匀后放入80 cm×50 cm泡沫保温箱中,置蓄冷袋、密封,12 h内空运至兰州实验室,剪刀从果柄处剪下果实备用。
HCl、丙酮、乙醚,国药集团上海有限公司;Al(NO3)3、NaNO3、福林-肖卡试剂、石油醚、2,6-二氯六靛酚、抗坏血酸,上海源叶生物有限公司;维生素E试剂盒YX-W-A519、总抗氧化能力试剂盒YX-W-A504(FARP法),上海优选生物科技有限公司。GZX-GF101-Ⅱ 鼓风干燥箱,上海跃进医疗器械有限公司;CM-700 d手持式色差仪,柯尼美能达(上海)有限公司;H2050R高速冷冻离心机,长沙湘仪离心机仪器有限公司;TU-1810PC紫外可见光分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;SMS TA.XT Express 490C质构仪,英国SMS公司。
1.2.1 果实加工特性
1.2.1.1 色度及颜色表征
将沙棘浆果匀浆后使用色差仪测定L*、a*和b*,在ColorTell(https://www.colortell.com/colortool)中计算C*、H°,进行颜色表征。
1.2.1.2 百粒重、果形指数、籽果比、皮果比、出浆率、糖酸比、水分含量和脂肪含量
随机选取100粒果实测定百粒重(g/100粒);水分含量测定参考干燥法[13],结果以%计;脂肪含量参考酸水解法[14],结果以%计;果形指数、籽果比、皮果比、出浆率计算如公式(1)~公式(5)所示:
果形指数![]()
(1)
出浆率![]()
(2)
皮果比![]()
(3)
籽果比![]()
(4)
糖酸比![]()
(5)
1.2.1.3 果实质地
参考Oh等[15]的方法。果实硬度、弹性、回复性、胶着性和咀嚼度使用质构剖面分析(texture profile analysis,TPA)方法,圆柱形探头P/25(25 mm ∅),预压速度1.00 mm/s,测试速度1.00 mm/s,压后上行速度5.00 mm/s,2次压缩中间停顿5 s,样品受压形变为40%,触发力为5 g。果皮硬度、脆度和抗压能力使用TPA Fruit分析,圆柱形探头P/2(2 mm ∅),预压速度1.00 mm/s,测试速度1.00 mm/s,压后上行速度6.00 mm/s,穿刺距离5 mm,触发力5 g。
1.2.2 抗氧化成分及其抗氧化能力
总类胡萝卜素含量测定参考全沁果等[16]的方法,结果以β-类胡萝卜素计算(mg/100 g);总黄酮、总多酚含量测定参考苏海兰等[17]的方法,总酚结果以没食子酸计算(mg/100 g)、总黄酮结果以芦丁计算(mg/100 g);试剂盒测定维生素E含量和总抗氧化能力,结果分别以μg/g和μmol Trolox/g计。
所有测定和分析至少重复3次。数据用Excel 2016计算结果以“平均值±标准偏差”表示。用SPSS 26.0进行差异显著性分析、一般线性模型(general linear model, GLM)、完全因子多变量方差分析(multivariate analysis of variance, MANOVA),P<0.05。用Origin 2021进行Pearson相关性分析及绘图,SIMCA 14.1进行主成分分析(principal component analysis,PCA)及绘图。
从色泽上看,‘深秋红’偏红色,‘状元黄’偏黄色。随着采收期延后,‘深秋红’和‘状元黄’分别由青黄斑驳向橙红色和亮黄色转化(图1)。8~12月期间,2个品种的亮度(L*)均呈上升趋势,10、11月2个品种亮度接近,但‘深秋红’亮度略高于‘状元黄’,其他时期‘状元黄’具有更高的亮度(图2-a);2个品种的a*、b* 和C* 均呈单峰型变化,分别于10、11月达到峰值,‘深秋红’的a* 始终高于‘状元黄’,说明‘深秋红’具有更高的红色调;除10月外,其余月份‘状元黄’b* 均高于‘深秋红’,说明‘状元黄’具有更多的黄色调;C* 在10月和11月达到峰值,说明此时果实颜色最鲜艳;H° 在整个采收期间没有发生显著的变化,但2个品种之间存在较大的差异,说明‘深秋红’和‘状元黄’的色调差异显著,a*、b*、C* 和H°(图2-b、2-c、2-d、2-e)的变化趋势与果实颜色表征(图1)结果一致。
a-‘深秋红’果实及颜色表征;b-‘状元黄’果实及颜色表征
图1 不同采收期果实及其颜色表征
Fig.1 Fruits at different harvest periods and their color characteristics
a-L*;b-b*;c-a*;d-C*;e-H°
图2 不同采收期果实色度变化
Fig.2 Changes in fruit color at different harvest periods
注:不同小写字母表示显著差异(P<0.05),图中竖线表示标准误(下同)。
沙棘果实的加工特性直接决定了沙棘在原浆、果油等产品加工过程中的产率。随着采收时间延后,‘深秋红’与‘状元黄’果实百粒重均呈单峰型变化,峰值分别出现在10月和11月(51.44 g、28.24 g),较8月分别升高1.39倍和1.49倍,且‘深秋红’果实百粒重始终高于‘状元黄’(图3-a)。这与前人[18-19]的研究结果一致。‘深秋红’果形指数为1.5~1.8,果实呈圆柱形,‘状元黄’果形指数为1.0~1.1,果实接近球形;2个品种沙棘果实水分含量也呈单峰型变化,峰值出现在9月,且‘深秋红’始终高于‘状元黄’;2个品种沙棘果实的皮果比均呈下降趋势,12月皮果比均小于0.1;‘深秋红’出浆率呈先升后降的变化,峰值出现在10月(84%),‘状元黄’沙棘果实出浆率呈下降趋势,8月最高79%,且采收期内‘深秋红’果实出浆率均高于‘状元黄’。‘深秋红’籽果比变化不显著,‘状元黄’籽果比先降后升,峰谷出现在9月(0.03)(图3-b~图3-f)。沙棘果油的含量较高,增强沙棘营养价值的同时可赋予果浆顺滑的口感和独特的香气[20]。随着采收时间延后,‘深秋红’脂肪含量呈先升后降的趋势,峰值出现在10月(2.45%),‘状元黄’脂肪含量不断上升至12月达到4.97%,是‘深秋红’的2.03倍,且采收期内均高于‘深秋红’(图3-g)。糖酸比是衡量果浆感官品质的重要指标之一[9]。随着采收时间延后,2个品种沙棘果实的糖酸比均呈逐渐上升趋势,12月达到最大值,分别为3.28和4.77,较8月分别升高2.09倍和3.55倍,8~9月‘深秋红’的糖酸比高于‘状元黄’,采收后期‘状元黄’的糖酸比则显著高于‘深秋红’沙棘果实。
a-百粒重;b-果形指数;c-出浆率;d-籽果比;e-水分含量;f-皮果比;g-脂肪含量;h-糖酸比
图3 不同采收期果实特性变化
Fig.3 Changes in fruit characteristics at different harvest periods
果实质地是决定果实品质和加工特性的重要因素之一[21]。硬度反映果实抵抗外力压迫的能力,影响其贮藏特性[22]。随着采收时间延后,‘深秋红’和‘状元黄’沙棘果实硬度在成熟过程中呈下降趋势,12月分别较8月降低了2.22倍和2.96倍,且‘深秋红’果实硬度始终高于‘状元黄’(图4-a)。果实弹性、回复性、黏着性和咀嚼度综合反映果实的韧性、质地稳定性和耐储运度[22]。采收过程中,‘深秋红’与‘状元黄’的弹性、回复性、胶着性和咀嚼度均呈单峰型变化,弹性峰值分别出现在10月和11月(0.96、1.01),较8月升高了3.41倍和3.58倍,8~10月‘深秋红’果实弹性高于‘状元黄’,11~12月‘状元黄’果实弹性显著升高,高于‘深秋红’;回复性峰值分别出现在9月和11月(0.35、0.20),较8月分别升高2.92倍和1.54倍;胶着性峰值均出现在9月,分别达到154.22和103.88,较8月分别升高1.26倍和1.04倍;咀嚼度峰值出现在10月和9月(140.56、72.63),较8月分别升高3.87倍和3.29倍;采收期内‘深秋红’的胶着性、回复性和咀嚼度始终高于‘状元黄’(图4-b~图4-e)。
a-硬度;b-弹性;c-回复性;d-胶着性;e-咀嚼度;f-果皮硬度;g-果皮脆度;h-果实抗压程度
图4 不同采收期果实质地变化
Fig.4 Changes in fruit texture at different harvest periods
果皮硬度越高、果皮越厚,耐储性越好;果皮脆度越高,果皮越易破裂,难以运输和保存[22]。抗压程度代表果实抵抗外界压力的能力,该值越大,越耐贮藏和运输[23]。随着采收期延后,‘深秋红’果皮硬度、脆度和抗压能力均呈下降趋势,果皮硬度、脆度和抗压能力较8月分别下降1.81倍、1.67倍和1.97倍;‘状元黄’的果皮硬度和抗压能力呈现单峰型变化,峰值出现在9月,较8月升高1.14倍和1.09倍;果皮脆度呈下降趋势,较8月下降1.11倍(图4-f~图4-h)。
随着采收时间的延后,‘深秋红’与‘状元黄’果实总类胡萝卜素含量呈上升趋势,12月分别达到92.10 mg/100 g和142.68 mg/100 g,较8月分别升高2.25倍和1.91倍,且‘状元黄’总类胡萝卜素含量始终高于‘深秋红’;‘深秋红’与‘状元黄’总多酚含量整体呈下降趋势,12月较8月分别下降1.17和2.00倍,且‘状元黄’总多酚含量始终高于‘深秋红’;‘深秋红’总黄酮含量呈单峰型变化,峰值出现在9月(37.89 mg/100 g),较8月升高1.18倍,‘状元黄’总黄酮含量呈下降趋势,12月40.78 mg/100 g,较8月下降2.08倍,且‘状元黄’总黄酮含量始终高于‘深秋红’(图5-a~图5-c)。
a-总类胡萝卜素含量;b-总多酚含量;c-总黄酮含量;e-维生素E含量;e-抗氧化能力
图5 不同采收期果实抗氧化成分和抗氧化能力变化
Fig.5 Changes in antioxidant components and antioxidant capacity of fruits at different harvest periods
随着采收时间的延后,‘深秋红’与‘状元黄’的维生素E含量均呈单峰型变化,峰值分别出现在11月和10月(22.65、38.44 μg/mg prot),较8月升高2.76倍和5.13倍,除8月和11月2个品种维生素E含量没有显著差异,其他时期‘状元黄’维生素E含量始终高于‘深秋红’(图5-d)。采收期内,‘深秋红’与‘状元黄’的抗氧化能力随着采收时间推迟均呈显著的下降趋势,12月分别较8月下降了2.01倍和1.34倍,‘状元黄’抗氧化能力显著高于‘深秋红’(图5-e)。
基于沙棘果实的加工特性和抗氧化能力,采用PCA对样品指标进行多变量统计分析,以解释采收期和品种的影响。分析结果表明‘深秋红’‘状元黄’2个品种在5个采收时期呈现明显的时间动态变化模式,在得分图沿第一主成分方向实现了明显分离(图6-a)。同时,由图6-b、图6-c可知,沙棘果实的加工特性和抗氧化能力与采收时期密切相关,成熟早期果实硬度、果皮硬度和抗氧化能力较高,因此聚集在8~9月样本附近,随着果实成熟逐渐呈上升趋势的类胡萝卜素、弹性、脂肪等指标主要聚集在11~12月附近,这与上文研究中加工特性和抗氧化成分的变化趋势几乎一致。表明不同采收期的沙棘果实加工特性及抗氧化品质存在较大差异。
a-得分散点图;b-深秋红双标图;c-状元黄双标图
图6 两个品种在5个时期品质变化PCA
Fig.6 PCA of quality changes of two varieties over five periods
注:图中SQH代表‘深秋红’,ZYH代表‘状元黄’,8-1代表8月份第一个平行样本,依此类推。
基于26个因变量(L*、a*、b*…)、2个自变量(品种、采收期),采用GLM下的MANOVA,模型包含品种、采收期、采收期*品种交互项。由表1可知品种(F=17 426.832,P=0.002 2,Partial η2=1.000);采收期(F=63.097,P<0.000 1,Partial η2=0.997);采收期*品种交互(F=122.085,P<0.000 1,Partial η2=1.000)对果实26个因变量的联合分布具有极显著影响(表1)。
表1 基于品种和采收期的多变量检验
Table 1 Multivariate tests based on variety and harvest period
自变量跟踪统计量F值组间自由度组内自由度Partial η2P显著性截距1.000126 549.30720.0001.0001.000 0.002 2**品种1.00017 426.83220.0001.0001.0000.005 9**采收期3.98763.09780.00016.0000.997<0.000 1**采收期*品种3.993122.08580.00016.0000.998<0.000 1**
注:**表示差异极显著(P<0.01)(下同)。Pillai’s trace(跟踪统计量)在样本量不平衡、协方差矩阵不相等时最稳定,若Pillai显著,通常可以认为效应真实存在。
由表2可知采收期*品种交互对26个单一因素的影响显著性存在较大差异,采收期*品种交互对L*、a*、b*、C*、H°、籽果比、出浆率、糖酸比、脂肪、弹性、硬度、回复性、胶着性、咀嚼度、果皮硬度、果皮脆度、抗压能力、总类胡萝卜素、总多酚、总黄酮、维生素E、抗氧化能力影响极显著(P<0.01);对百粒重、果形指数、皮果比、水分变化影响不显著(P>0.05)。
表2 主体间效应检验
Table 2 Between-subjects effects tests
自变量因变量III类平方和自由度均方FP显著性采收期*品种L*73.283418.3214.5720.008 7**a*90.216422.55412.722<0.000 1**b*507.5334126.88316.212<0.000 1**C*526.924131.7317.357<0.000 1**H°80.025420.00616.093<0.000 1**百粒重31.16447.7912.1440.112 7果形指数0.01940.0051.8610.156 8籽果比0.001407.6070.000 6**皮果比0.001400.7760.553 7出浆率0.01840.00418.755<0.000 1**糖酸比5.31341.32837.943<0.000 1**水分040.000 070.1270.970 7脂肪5.59241.398103.67<0.000 1**弹性0.09340.02358.832<0.000 1**硬度7 273.88241 818.47708.495<0.000 1**回复性1 003.998425189.643<0.000 1**胶着性0.04140.0172.821<0.000 1**咀嚼度3 933.7654983.4412 569.069<0.000 1**果皮硬度4 124.61241 031.153303.28<0.000 1**果皮脆度25 778.03646 444.509318 614.487<0.000 1**抗压能力0.04340.01113.816<0.000 1**总类胡萝卜素302.354475.58846.757<0.000 1**总多酚1 673.1344418.283121.325<0.000 1**总黄酮85 720.422421 430.105276.352<0.000 1**维生素E565.0444141.261165.121<0.000 1**抗氧化能力4.15341.0387.6860.006 4**
续表2
自变量因变量III类平方和自由度均方FP显著性误差L*80.138204.007a*35.456201.773b*156.527207.826C*151.785207.589H°24.864201.243百粒重72.661203.633果形指数0.05200.002籽果比0.001200.000 047皮果比0.005200出浆率0.005200糖酸比0.7200.035水分0.012200.001脂肪0.27200.013弹性0.008200硬度51.333202.567回复性56202.8胶着性0.003200咀嚼度7.656200.383果皮硬度68203.4果皮脆度0.405200.02抗压能力0.015200.001总类胡萝卜素32.332201.617总多酚68.952203.448总黄酮1 550.9262077.546维生素E17.11200.855抗氧化能力2.701200.135
为探究沙棘果实加工品质、果实基本理化、抗氧化组分和质构间的内在关联,采用Pearson相关性分析评估26个指标间的关联性。由图7可知,‘深秋红’沙棘果实成熟期间色度值与维生素E、回复性、果形指数等指标显著正相关;百粒重、出浆率与维生素E、总类胡萝卜素、咀嚼度、胶着性、弹性等指标呈显著正相关;脂肪与总黄酮、胶着性、咀嚼度、弹性和百粒重等指标呈显著正相关;弹性与胡萝卜素、咀嚼度等指标显著正相关。这说明成熟过程中果实加工及抗氧化品质发生了复杂的变化。果实膨大、百粒重和出浆率上升,果皮硬度、脆度降低,果皮开始软化,同时果实弹性升高、硬度降低、黄酮、多酚及抗氧化能力下降(图2~图5)。即百粒重、出浆率、弹性、硬度指标可以作为反应果实成熟度和果实加工品质优劣的重要指标。
a-深秋红;b-状元黄
图7 沙棘加工特性、营养指标及其抗氧化能力和质构之间相关性
Fig.7 Correlation between sea buckthorn processing characteristics, nutritional indicators, antioxidant capacity, and texture
注:*表示差异显著(P<0.05)。
抗氧化能力与黄酮、多酚呈现显著正相关,且抗氧化能力与加工特性表现出显著的负相关,这说明随着果实成熟,加工品质逐渐升高,而抗氧化能力逐渐下降,这与图5-e中的结果相符。此外,抗氧化能力与维生素E、胡萝卜素呈现异常的负相关,这并非说明维生素E或类胡萝卜素失去抗氧化功能,而是铁离子还原抗氧化能力法对它们的检测灵敏度低,且在复杂基质中可能受到竞争或促氧化效应的影响[24-25]。因此,今后沙棘果实抗氧化能力的测定应结合多种体外抗氧化评估方法,以覆盖不同反应机制[11];同时辅以细胞水平的活性氧抑制实验或动物模型的氧化应激指标检测,综合评价沙棘果实的整体抗氧化活性[11]。
对比图7-a、图7-b可知,2个品种指标间的相关性高度相似,但在部分指标上存在显著差异,如‘深秋红’皮果比与果皮脆度、硬度具有显著相关性,而‘状元黄’并未表现出显著相关性。在图6-b、图6-c中也出现了类似的聚类情况。这种差异揭示了沙棘品种间品质形成机制的多样性,可为不同品种及不同采收时间获取的沙棘果实加工适宜性确定提供理论参考。
成熟早期,果实颜色品质提升,主要归功于胡萝卜素等色素的积累;成熟后期,色素含量、比例等发生变化,都会影响果实色泽品质[26]。成熟后期胡萝卜素含量显著升高,在拟南芥与番茄的研究均已证实光敏色素互作因子(PIF)在类胡萝卜素的生物合成中具有相同的调节机制,且拟南芥和观赏辣椒中类胡萝卜素的生物合成与八氢番茄红素合成酶(PSY)基因高度相关,故推测沙棘果实颜色的变化可能与PIF基因下调、PSY基因上调有关,也有可能是乙烯促进PSY、八氢番茄红素去饱和酶(PDS)等基因表达,促进类胡萝卜素积累[26-29]。
沙棘果实成熟前期,水分和营养物质持续积累,果实继续膨大,含水量不断上升,弹性升高、籽和皮的占比降低、出浆率升高[30-32];成熟后期沙棘叶片脱落,果实营养物质积累减慢,水分蒸发导致果实百粒重和含水量降低,果实表面褶皱,皮果比、籽果比上升,出浆率随之降低[33]。果实硬度随采收期延后逐渐下降,可能是果实细胞壁中的原果胶在果胶酶的作用下转化为可溶性果胶导致细胞间黏附力下降[34-35],也有可能是纤维素酶和半乳糖苷酶活性上升,使果实细胞壁骨架松散[36]。成熟早期果皮硬度、脆度和抗压能力较高,且果实回复性、胶着性和咀嚼度在早期处于上升趋势的原因可能是果肉细胞壁果胶甲酯化程度升高,增强了细胞壁交联强度[37];果皮硬度、脆度和抗压能力以及回复性、胶着性和咀嚼度等指标在成熟后期下降的原因可能与果实硬度下降的原因类似[34-35]。
成熟早期,果实需要更多的酚类物质来抵御光氧化和病害,因此果实具有较高的多酚含量,随着采收时间延后,酚类前体用于合成其他次生代谢产物导致含量下降[38]。黄酮的变化与多酚类似,成熟早期黄酮生成相关转录因子活性上调,含量升高,随着采收时间延后,黄酮开始向花青素等代谢物转化,含量降低[39]。成熟早期生育酚合成基因表达上调,成熟后期乙烯等物质抑制了维生素E的合成[40],造成‘深秋红’和‘状元黄’维生素E含量呈现先升后降的趋势。胡萝卜素、维生素E以及多酚、黄酮的共同作用改善抗氧化能力[7]。因此,尽管胡萝卜素和维生素E在成熟前期呈上升趋势,但其总量仍低于多酚、黄酮的下降幅度,导致抗氧化成分总量显著下降,削弱了果实的抗氧化能力。
8月份,‘深秋红’沙棘皮果比、籽果比、果实硬度、果皮硬度、果皮脆度和抗压能力达到最大值,‘状元黄’的皮果比、籽果比、总多酚、总黄酮、抗氧化能力最高,且硬度较大。因此8月采收的‘深秋红’和‘状元黄’适合运输和贮藏。此时,2个品种抗氧化指标较高,且‘状元黄’高于‘深秋红’。但果实百粒重和出浆率较低,色泽较差、糖酸比较低,因此8月果实不适合生产沙棘原浆,而适合作为保健食品和功能性饮料的原辅料。
9月份,‘深秋红’果实的水分、总黄酮、回复性和胶着性最大;‘状元黄’果实的水分、胶着性、咀嚼度、果皮硬度和抗压能力达到最大值。且2个品种果实百粒重均显著增大、皮籽占比显著降低,加工品质提升,出浆率较高。此时的‘深秋红’在水分、回复性等指标上略高于‘状元黄’;‘状元黄’的胶着性、咀嚼度、抗氧化成分和抗氧化能力显著优于‘深秋红’。由此可见,9月采收的沙棘果实可满足沙棘原浆的生产需求。
10月份,‘深秋红’a*、b*、C*、百粒重、出浆率、脂肪、弹性和咀嚼度达到最大值,颜色鲜艳、糖酸比高;‘状元黄’的维生素E含量最高、颜色鲜亮,a*、b*、C*、百粒重、出浆率和弹性亦保持在较高水平,适合制作果汁饮品。10月的沙棘果实具备高产高质的特征,是原浆、果油以及果汁饮品的最佳原料。
11月份,‘深秋红’维生素E含量最高,果油品质较高;其他加工指标(色泽、百粒重、出浆率、弹性)也保持在较高水平,能够继续满足原浆和果油的生产需求;‘状元黄’的a*、b*、C*、百粒重、出浆率和弹性达最大,抗氧化成分及抗氧化能力较10月显著降低,但此时出浆率最高、颜色鲜艳,适合生产果汁饮料。
12月份,‘深秋红’果实水分降低,表面出现褶皱,黄酮、多酚、维生素E、抗氧化能力等各项指标显著下降,原浆品质较差,但糖酸比较高,可用于调配其他月份的原浆,改善口感;同时因其总类胡萝卜素含量此时最高,果油含量较高,果实也适用于果油和天然色素的提取生产。‘状元黄’的糖酸比、脂肪和总类胡萝卜素12月达到最高,尽管其抗氧化成分和抗氧化能力为全季最低,但仍高出‘深秋红’约2倍,可作为‘深秋红’沙棘的功效补充剂或用于色素提取。
品种间比较显示,‘深秋红’的百粒重、水分、出浆率、弹性等加工关键指标显著高于‘状元黄’,在原浆和果油的规模生产上更具优势。‘状元黄’的总胡萝卜素、黄酮、多酚及整体抗氧化能力上高于‘深秋红’,且下降速度较慢,因而更适合作为功能性食品或营养补充剂的原料。但本文研究结果与韩蓉等[1]研究的‘状元黄’出浆率更高的结果不符(图3)。根据韩蓉监测青河县2023年10月采收的‘深秋红’和2023年8月采收的‘状元黄’,出浆率分别为(49.07±0.05)%和(54.64±0.01)%,2009年青河县大、中、小沙棘的出浆率为81.9%~83.2%[41],可知不同年份是沙棘出浆率差异较大。本文不仅采收年份与其不同,产地也不同,这些因素均可能影响出浆率。
本研究系统阐明了不同采收时间‘深秋红’和‘状元黄’沙棘果实的加工特性、抗氧化成分及抗氧化品质的动态变化。结果显示,品种、采收期及其交互作用对沙棘果实的品种影响显著;采收期内,‘深秋红’和‘状元黄’沙棘果实的百粒重、出浆率、水分、弹性、脂肪等加工特性指标先升后降,分别于10月和11月达到峰值;多酚、黄酮和抗氧化能力则随采收时间延后持续下降;8月采收的沙棘果实耐储运、适合作为保健食品和功能性饮料的原辅料;9~11月采收的沙棘果实适合用于沙棘原浆和果油生产。12月采收的沙棘果实适用于果油和天然色素的提取生产。‘状元黄’相较‘深秋红’沙棘具有更高的黄酮、多酚和抗氧化能力,更适合用于保健食品和功能性饮料的以及天然活性成分的生产,也可以用于‘深秋红’沙棘产品营养功效强化。‘深秋红’沙棘相较‘状元黄’,颜色更鲜艳、百粒重、出浆率、弹性更高,虽然脂肪含量仅为‘状元黄’沙棘的一半,但产量高,因此既适合生产原浆也适合生产果油。研究创新在于在同一研究体系下系统阐明了‘深秋红’和‘状元黄’在完整采收期内加工及抗氧化品质变化规律,且探究了不同月份之间果实品质和加工适宜性,为沙棘产品生产的原料品种和采收时机选择和方案精准决策提供了科学数据依据。
[1] 韩蓉, 马燕, 敖羽, 等.基于多元分析法综合评价新疆不同品种大果沙棘汁品质特性及加工适宜性[J].食品工业科技, 2025, 46(3):322-332.Han R, Ma Y, Ao Y, et al.Comprehensive evaluation of quality characteristics and processing suitability of different varieties of large-fruited sea buckthorn juice from Xinjiang using multivariate analysis method[J].Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(3):322-332.
[2] 谢晟虹, 马福岩, 张驰松.不同采收期对第九师白杨市“深秋红”沙棘加工品质的影响[J].绿洲农业科学与工程, 2025, 10(4):95-106.Xie S H, Ma F Y, Zhang C S.Effects of different harvesting periods on the processing quality of Hippophae rhamnoides L[J].Oasis Agriculture Science and Engineering, 2025, 10(4):95-106.
[3] 丁健, 阮成江, 杨红, 等.基于UPLC-MS技术分析沙棘果肉成熟过程中生物活性成分差异[J].食品科学, 2023, 44(22):276-286.Ding J, Ruan C J, Yang H, et al.Differences in bioactive composition of sea buckthorn berry pulp during the ripening process as analyzed by metabolomics based on ultra-high performance liquid chromatography coupled to mass spectrometry[J].Food Science, 2023, 44(22):276-286.
[4] Xiao Y X, Gu T, Hu S Y, et al.Assessment of nutritional components, mineral profiles, and aroma compounds in Zanthoxylum armatum fruit from different harvest times, tree age and fruiting position[J].Horticulturae, 2025, 11(9):1028-1028.
[5] Quispe-Sanchez L, Mena-Chacon L M, Hernandez-Diaz E, et al.Physicochemical, functional, and sensory properties of berries at different maturity stages[J].Applied Food Research, 2025, 5(2):101265.
[6] 王甜甜, 张淼, 蒲凯国, 等.人参果不同生长发育时期品质特性分析[J].干旱地区农业研究, 2025, 43(2):182-191.Wang T T, Zhang M, Pu K G, et al.Analysis of quality characteristics of ginseng fruit at different growth and development stages[J].Agricultural Research in the Arid Areas, 2025, 43(2):182-191.
[7] 刘德帅, 袁苗, 冯美, 等.不同采收期宁夏枸杞果实品质差异及抗氧化特性分析[J].植物生理学报, 2024, 60(5):837-849.Liu D S, Yuan M, Feng M, et al.Study on the quality differences and antioxidant properties of Lycium barbarum fruits at different harvesting periods[J].Plant Physiology Journal, 2024, 60(5):837-849.
[8] Raffo A, Paoletti F, Antonelli M.Changes in sugar, organic acid, flavonol and carotenoid composition during ripening of berries of three seabuckthorn (Hippophae rhamnoides L.) cultivars[J].European Food Research and Technology, 2004, 219(4):360-368.
[9] Ma X Y, Laaksonen O, Heinonen J, et al.Sensory profile of ethyl β-D-glucopyranoside and its contribution to quality of sea buckthorn (Hippopha⊇ rhamnoides L.)[J].Food Chemistry, 2017, 233:263-272.
[10] 罗红梅, 刘湘杰, 段爱国, 等.生态经济型沙棘良种‘深秋红’[J].林业科技通讯, 2024(9):95-96.Luo H M, Liu X J, Duan A G, et al.An elite variety of eco-economic Hippophae rhamnoides ‘Shenqiuhong’[J].Forest Science and Technology, 2024(9):95-96.
[11] 苏婷婷. 四种沙棘果实营养与活性成分的比较及中国沙棘酚类物质的体外模拟消化[D].兰州:甘肃农业大学, 2023.Su T T.Comparison of the nutritional and active constituents of foursea buckthorn fruits and in vitro simulated digestion of Chinese sea buckthorn pheno[D].Lanzhou:Gansu Agricultural University, 2023.
[12] 李曦光, 李萧婷, 王蕾, 等.基于空间差异的新疆沙棘资源果实品质及营养成分分析[J].农业工程学报, 2023, 39(23):268-275.Li X G, Li X T, Wang L, et al.Fruit quality and medicinal components in Xinjiang sea buckthorn under spatial distribution differences[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2023, 39(23):268-275.
[13] Oloruntola A, Omotosho O.Proximate analysis, phytochemical screening and mineral content of Pleurotus pulmonarius (oyster mushroom) (P20-019-19)[J].Current Developments in Nutrition, 2019, 3:nzz040.P20-nzz0419-19.
[14] 吴丽华, 洪霞, 王燕姣, 等.紫菜和黑木耳中脂肪提取方法及脂肪酸组成研究[J].食品工业, 2023, 44(2):98-101.Wu L H, Hong X, Wang Y J, et al.Extraction method of fat in laver and black fungus and study on composition of fatty acid[J].The Food Industry, 2023, 44(2):98-101.
[15] Oh H, Mengist M F, Ma G Y, et al.Unraveling the genetic architecture of blueberry fruit quality traits:Major loci control organic acid content while more complex genetic mechanisms control texture and sugar content[J].BMC Plant Biology, 2025, 25(1):36.
[16] 全沁果, 秦靖茹, 张晴, 等.青椒类胡萝卜素的提取及纯化[J].中国食品添加剂, 2022, 33(11):27-33.Quan Q G, Qin J R, Zhang Q, et al.Extraction and purification of carotenoids from Capsicum annuum L[J].China Food Additives, 2022, 33(11):27-33.
[17] 苏海兰, 魏娟, 毕阳, 等.超声波辅助提取中国沙棘浆果多酚的工艺优化及其成分分析[J].食品与发酵科技, 2017, 53(6):34-41.Su H L, Wei J, Bi Y, et al.Optimization of ultrasonic-assisted extraction of polyphenols from Chinese seabuckthorn berries and composition analysis[J].Sichuan Food and Fermentation, 2017, 53(6):34-41.
[18] Zhao J, Zhang Z H, Zhou H D, et al.The study on sea buckthorn (genus Hippophae L.) fruit reveals cell division and cell expansion to promote morphogenesis[J].Plants, 2023, 12(5):1005.
[19] 于淼, 阮成江, 丁健, 等. 沙棘hrh-miRn458靶向转录因子WRI1调控油脂合成[J]. 植物学报, 2022, 57(5):635-648.Yu M, Ruan C J, Ding J, et al. Hrh-miRn458 regulates oil biosynthesis of sea buckthorn via targeting transcription factor WRI1[J]. Bulletin of Botany, 2022, 57(5):635-648.
[20] 任婧楠, 贾潇, 张智锋, 等.新鲜沙棘果汁和沙棘原浆的风味和营养品质分析[J].食品科学, 2024, 45(4):164-170.Ren J N, Jia X, Zhang Z F, et al.Analysis of flavor and nutritional quality of fresh sea buckthorn juice and pulp[J].Food Science, 2024, 45(4):164-170.
[21] 赵爱玲, 薛晓芳, 王永康, 等.质构仪检测鲜枣果实质地品质的方法研究[J].果树学报, 2018, 35(5):631-641.Zhao A L, Xue X F, Wang Y K, et al.Measuring texture quality of fresh jujube fruit using texture analyser[J].Journal of Fruit Science, 2018, 35(5):631-641.
[22] 佧迪尔亚·艾尼瓦尔, 贾云霞, 王艳, 等.贮藏特性不同的6个甜瓜品种果皮超微结构与成分分析[J].食品科学, 2024,45(17):199-205.Ainiwaer K D E Y, Jia Y X, Wang Y, et al.Ultrastructure and composition analysis of the pericarp of six Melon varieties with different storage characteristics[J].Food Science, 2024, 45(17):199-205.
[23] Li Z G, Miao F L, Andrews J.Mechanical models of compression and impact on fresh fruits[J].Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2017, 16(6):1296-1312.
[24] Huang D J, Ou B X, Prior R L.The chemistry behind antioxidant capacity assays[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2005, 53(6):1841-1856.
[25] Fidrianny I, Darmawati A,Sukrasno S.Antioxidant capacities from different polarities extracts of cucurbitaceae leaves using FRAP, DPPH assays and correlation with phenolic, flavonoid, carotenoid content[J].International Journal of Pharmacy &Pharmaceutical Sciences, 2014, 6:858-862.
[26] Guo Y M, Bai J J, Duan X D, et al.Accumulation characteristics of carotenoids and adaptive fruit color variation in ornamental pepper[J].Scientia Horticulturae, 2021, 275:109699.
[27] Llorente B, D’Andrea L, Ruiz-Sola M A, et al.Tomato fruit carotenoid biosynthesis is adjusted to actual ripening progression by a light-dependent mechanism[J].The Plant Journal, 2016, 85(1):107-119.
[28] Bae G, Choi G.Decoding of light signals by plant phytochromes and their interacting proteins[J].Annual Review of Plant Biology, 2008, 59:281-311.
[29] Leivar P, Monte E.PIFs:Systems integrators in plant development[J].The Plant Cell, 2014, 26(1):56-78.
[30] 李顺顺, 范文波, 梅华, 等.滴灌沙棘果实主要品质与灌溉水量关系[J].排灌机械工程学报, 2025, 43(4):427-432.Li S S, Fan W B, Mei H, et al.Relationship between the main quality of drip irrigation sea buckthorn fruit and irrigation water quantity[J].Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2025, 43(4):427-432.
[31] Blessing O E.Enhancing agricultural research within West Africa using sensor-based technologies[J].African Journal of Agricultural Research, 2019, 14(28):1197-1202.
[32] 钱丽丽, 杨斯琪, 李跃, 等.果实采后软化机制研究进展[J].食品工业科技, 2024, 45(4):371-378.Qian L L, Yang S Q, Li Y, et al.Research progress on softening mechanism of postharvest fruit[J].Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(4):371-378.
[33] 戈素芬, 张东为, 赵鑫丹, 等.5个杂交沙棘品种果实营养成分比较分析[J].食品工业科技, 2022, 43(22):328-335.Ge S F, Zhang D W, Zhao X D, et al.Analysis of nutrient compositions in five hybrid sea buckthorn varieties berries[J].Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(22):328-335.
[34] Roidoung S, Wongsudtho S, Pongsanhan M, et al.Effect of nanoclay in chitosan-based coating on ripening retardation of banana fruits[J].Discover Food, 2025, 5(1):152.
[35] 张云婷, 汤浩茹, 陈清, 等.草莓果实成熟软化机理与相关调控基因的研究进展[J].植物生理学报, 2014, 51(6):813-820.Zhang Y T, Tang H R, Chen Q, et al.Research progress in the mechanism of ripening and softening of strawberry[J].Plant Physiology Journal, 2014, 51(6):813-820.
[36] Su Q F, Li X L, Wang L X, et al.Variation in cell wall metabolism and flesh firmness of four apple cultivars during fruit development[J].Foods, 2022, 11(21):3518.
[37] Huang W N, Shi Y N, Yan H, et al.The calcium-mediated homogalacturonan pectin complexation in cell walls contributes the firmness increase in loquat fruit during postharvest storage[J].Journal of Advanced Research, 2023, 49:47-62.
[38] 韩卫娟, 刁松锋, 张悦, 等.无核君迁子果实发育成熟过程中生理指标变化规律[J].浙江农林大学学报, 2022, 39(3):554-561.Han W J, Diao S F, Zhang Y, et al.Variation patterns of physiological indices of seedless Diospyros lotus during fruit development and ripening[J].Journal of Zhejiang A&F University, 2022, 39(3):554-561.
[39] Martínez-Rivas F J, Blanco-Portales R, Serratosa M P, et al.FaMYB123 interacts with FabHLH3 to regulate the late steps of anthocyanin and flavonol biosynthesis during ripening[J].The Plant Journal, 2023, 114(3):683-698.
[40] Rey F, Zacarias L, Rodrigo M J.Regulation of tocopherol biosynthesis during fruit maturation of different citrus species[J].Frontiers in Plant Science, 2021, 12:743993.
[41] 康健, 王爱芹, 顾晶晶, 等.新疆沙棘生产性能和主要营养成分研究[J].食品科学, 2009, 30(4):99-102.Kang J, Wang A Q, Gu J J, et al.Analysis of processing performance and main nutritional components of sea buckthorn in Xinjiang[J].Food Science, 2009, 30(4):99-102.