低溫和氣調對不同色澤‘紅富士’蘋果貯藏期間果皮褪色現象的影響

陳 磊，郭玉蓉*，白 鴿，袁 莉

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西 西安 710062）

低溫和氣調對不同色澤‘紅富士’蘋果貯藏期間果皮褪色現象的影響

陳 磊，郭玉蓉*，白 鴿，袁 莉

（陜西師范大學食品工程與營養科學學院，陜西 西安 710062）

研究低溫和氣調對不同色澤‘紅富士’蘋果貯藏期間果實理化指標的影響。以采收時2 種不同色澤的‘紅富士’蘋果為試材，分別測定貯藏期間果實硬度、可溶性固形物含量、pH值，果皮花青苷含量、多酚含量、9 種單體酚分含量和多酚氧化酶（PPO）、過氧化氫酶（POD）活性的變化。采收時，著色差的‘紅富士’蘋果果皮花青苷和多酚含量顯著低于著色好的蘋果，但其PPO、POD活性顯著高于著色好的蘋果；貯藏過程中，著色差的蘋果果皮花青苷和多酚降解速度顯著高于著色好的蘋果。與冷藏相比，氣調貯藏能有效地抑制花青苷和多酚的降解，延緩PPO、POD活性的上升，維持果實的品質指標。貯藏方式相同時，著色差的‘紅富士’蘋果比著色好的蘋果更易發生果皮褪色現象；采收時色澤相同，則冷藏的‘紅富士’蘋果比氣調貯藏的蘋果更易發生果皮褪色現象。

蘋果；花青苷；多酚；果皮色澤；冷藏；氣調貯藏

蘋果的果皮顏色直接影響果實的商品價值，尤其在中國，紅色的蘋果往往更容易被消費者所接受[1-2]。研究[2-3]表明，‘紅富士’蘋果果皮的色素由花青苷、類胡蘿卜素、葉綠素組成，其中花青苷對果實的紅色色澤起決定作用，其積累的多少和分布狀況決定了果皮紅色著色的程度。花青苷作為蘋果多酚的主要成分，是重要的強抗氧化劑，具有很高的營養價值，能顯著降低患動脈粥樣硬化、神經退行疾病、癌癥等相關疾病[4]。但由于蘋果基因型[5]、采收時蘋果著色程度[6]及貯藏條件[7]等因素，蘋果貯藏過程中通常會出現果皮褪色現象[6-7]，嚴重影響蘋果的營養價值和商品價值。保持蘋果貯藏期間的果皮色澤既滿足了消費者的營養需求又滿足了消費者的感官需求，因此具有重要的實際意義。

花青苷的體內降解是由多種酶催化共同完成，其中多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、花色素苷酶被認為是負責花青苷降解的酶類[8-9]，但是花色素苷酶的活性目前僅在微生物和荔枝中檢測到。事實上，蘋果采后貯藏期間果皮花青苷含量變化除了受上述相關酶活性變化的影響外，還受外部因素影響，例如，低溫能促 進果實中花青苷積累并誘導相關酶基因的表達[11]；1-甲基環丙烯（1-methlcyclopropene，1-MCP）能明顯延長‘紅富士’蘋果貯藏壽命，抑制貯藏前期花青苷的積累，延緩花青苷的后期降解[10]；氣調貯藏能抑制果實花青苷及多酚的降解，誘導相關酶基因的表達[5-6]；采收時果實著色程度會顯著影響貯藏過程中花青苷的降解速率[6]。但尚未見低溫和氣調對不同色澤‘紅富士’蘋果貯藏期間果皮花青苷、多酚及其組分含量和PPO、POD活性影響的相關報道。本實驗以采收時蘋果果皮紅色面積不小于80%和紅色面積不大于20%的‘紅富士’蘋果為試材，研究采后冷藏和氣調貯藏對蘋果果實品質指標，果皮花青苷、多酚含量及PPO、POD活性的影響，并分析著色程度和貯藏方式對蘋果花青苷和多酚組分的影響及二者之間的相關性，以期為‘紅富士’蘋果貯藏保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗于2013—2014年在陜西華圣果業有限公司貯藏室和陜西師范大學食品學院實驗室進行，材料為陜西洛川農家果園的不套袋‘紅富士’（Malus domestica Borkh. cv. Red Fuji）蘋果，選擇大小基本一致、果形端正、成熟度一致的無損傷、無病蟲危害的果實，并按照果實顏色將其分成兩組：著色好（紅色≥80%）和著色差（紅色≤20%）。

1.2 儀器與設備

壓蒜器 蘇泊爾有限公司；糖度計 日本Atago公司；全波長酶標儀 美國Thermo公司；pH計 上海Ιnesa公司；液相色譜儀（C18柱：Dikma 250 mm×4.6 mm，5 μm） 美國Dionex公司。

1.3 方法

1.3.1 果實處理及分組

將每組6 筐蘋果（每筐60 個）平均分成兩部分，分別放入陜西華圣果業有限公司的冷庫（0±0.5） ℃和氣調庫（（0±0.5） ℃；O2：2.5%～3.0%；CO2： 1.0%～1.1%；相對濕度：90%～95%；1-MCP：1.01 μL/L處理24 h）進行貯藏，貯藏期間完全按照陜西華圣果業貯藏條件進行管理。2 組蘋果在2 種貯藏方式中均設置3 個重復。貯藏過程中，每組每種貯藏方式分別定期取30 個果實，取出后立即用冰壺帶回實驗室，并測定硬度、可溶性固形物含量和pH值后，將果實皮（厚度約0.5 mm）、肉分開，并用液氮速凍，然后保存到-80 ℃冰箱貯藏，用以后續實驗。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 品質指標的測定

果實硬度測定：采用硬度計測 定。八分法取果肉，用手持壓蒜器榨汁后分別測定可溶性固形物含量和果汁pH值[12-13]。

1.3.2.2 果皮花青苷總量測定

參照Xie等[14]的方法稍加改動。用液氮研磨果皮樣品后，取1.0 g樣品，按料液比1∶4加入 1% HCl-甲醇溶液，充分混勻后，4 ℃冰箱黑暗浸提24 h，將提取液在4 ℃、12 000 r/min離心10 min，上清液分別測定553 nm和600 nm波長處吸光度。以每克果皮鮮質量的提取液的吸光度變化值A553nm-A600nm= 0.01作為1個花青苷單位，以U表示。每個處理重復3 次，以鮮質量計。

1.3.2.3 花青苷含量的測定

參照王延玲等[15]的方法稍加修改，將上述總花青苷提取液經0.22 μm的有機系濾膜過濾后，取400 μL轉移至進樣瓶中等待進樣。Dionex UPLC液相分析系統和Dikma HPLC柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；溶液A（乙腈）和溶液B（1‰三氟乙酸溶液）。利用溶液B進行梯度洗脫：0 min，88% B；1 min，88% B；15 min，70% B；20 min，70% B；25 min，88% B；30 min，88% B。柱溫：30 ℃；流動相速率：1.0 mL/min，進樣量：20 μL，在500 nm波長進行花青苷成分的檢測，與標品出峰時間比對鑒定花青苷的成分。每個處理，重復3 次，用峰面積值表示各物質含量。

1.3.2.4 果皮多酚含量的測定

參照孫建霞等[16]的方法稍加改動。用液氮研磨樣品后，取1.0 g樣品，按料液比1∶4 加入 65%乙醇溶液，充分混勻后，58 ℃水浴35 min，將提取液在 4 ℃、12 000 r/min離心10 min，取上清液。取1.0 mL上清液液加入12.0 mL飽和NaCO3溶液和1.0 mL福林酚，定容至25.0 mL。室溫避光反應1 h后，用全波長酶標儀測定765 nm波長處吸光度。每個處理，重復3 次。

1.3.2.5 多酚組分的測定

將上述多酚提取上清液經 0.45 μm的有機系濾膜過濾后，取4 0 0 μ L轉移至進樣瓶中等待進樣。Dionex UPLC 液相分析系統和Dikma HPLC柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；溶液 A（甲醇）和溶液B（3‰ 三氟乙酸溶液）。利用溶液B 進行梯度洗脫：0 min，80% B；10 min，80% B；12 min，78% B；20 min，78% B；22 min，68% B；40 min，68% B；42 min，60% B；50 min，60% B；52 min，55% B；70 min，55% B；72 min，50% B；80 min，45% B；88 min，80% B；95 min，80% B。柱溫：30 ℃；流動相速率：1.0 mL/min；進樣量：20 μL。在280 nm波長進行多酚組成的檢測，和標品出峰時間進行比對鑒定多酚的成分。每個處理，重復3 次，用峰面積值表示各物質相對含量。

1.3.2.6 POD和PPO活性的測定

果皮POD活性參照Jiang Yueming等[17]的方法測定，果皮PPO 活性參照Sarni等[18]的方法測定。

1.4 數據處理

利用SPSS 18.0軟件進行平均值、標準差、顯著性和相關性統計分析，利用Microsoft Offi ce Excel 2007軟件進行其他數據計算及作圖。

2 結果與分析

2.1 冷藏和氣調貯藏對蘋果果實品質指標的影響

表1 ‘紅富士’蘋果貯藏過程中理化指標的變化（x±s，n = 1100）Table1 Changes in physicochemical indexes in‘Red Fuujjii’ apppllee during storaggee ((x ± s,, n = 1100))

表1顯示果實顏色和貯藏方式對貯藏過程中果實品質指標的影響。采收時，著色差的‘紅富士’蘋果的果實硬度和pH值均大于著色好的‘紅富士’蘋果。隨著貯藏時間的延長，2 種不同色澤的蘋果硬度均逐漸下降，pH值逐漸均升高，氣調貯藏果實的可溶性固形物含量逐漸升高，冷藏果實的可溶性固形物含量呈先升高（4個月達到最大值）后降低趨勢。相同貯藏方式，著色差的蘋果果實品質指標變化幅度大于著色好的蘋果。貯藏期間，顏色對硬度和可溶性固形物無顯著性影響，但對pH值有極顯著（P＜0.001）的影響，這是因為果皮花青苷含量與pH值之間有密切的相關性[9]。與冷藏相比，氣調庫貯藏能顯著延緩果實硬度（P＜0.01）和可溶性固形物含量（P＜0.05）下降，并能極顯著（P＜0.001）延緩pH值升高，上述現象說明氣調貯藏能延長果實后熟時間，延緩果實衰老。氣調貯藏比冷藏更有效延緩果實衰老的主要原因在于氣調庫具有的較高濃度CO2和1-MCP能抑制乙烯合成及相關酶活性，進而延緩果實后熟和衰老，較好地維持果實理化指標[6,10]，進而延長貯藏壽命[19]。

2.2 冷藏和氣調貯藏對蘋果果皮花青苷含量的影響

圖1 著色好（A）和著色差（B）‘紅富士’蘋果在貯藏過程中果皮花青苷含量變化F ig.1 Changes in anthocyanin content of well-colored (A) and bad-colored (B) ‘Red Fuji’ apple peels during storage

由圖1可見，著色好的蘋果收獲時總花青苷含量為144.56 U/g，在冷藏和氣調貯藏兩個月后總花青苷含量分別下降到51.42 U/g和44.07 U/g，到貯藏4 個月時花青苷含量均有所回升，分別達到82.52 U/g和60.93 U/g，到貯藏6 個月時花青苷含量分別達到42.97 U/g和62.84 U/g，其含量下降幅度分別為42.92%～70.28%和56.53%～69.51%。著色差的蘋果收獲時總花青苷含量為31.10 U/g，在冷藏和氣調貯藏兩個月后總花青苷含量分別下降到5.32 U/g和1.46 U/g，到貯藏4 個月時花青苷含量均有所回升，分別達到5.83 U/g和3.60 U/g，到貯藏6 個月時花青苷含量分別達到3.46 U/g和7.94 U/g，其含量下降幅度分別為81.25%～88.87%和74.47%～95.31%。

綜上所述，就貯藏方式而言，貯藏前期，2 種色澤的蘋果均表現為冷藏果實的花青苷含量高于氣調貯藏果實，且在第4個月達到峰值，隨后冷藏果實花青苷含量開始下降；氣調貯藏蘋果花青苷含量從第2個月開始持續緩慢上升，直到貯藏6個月。這是因為氣調貯藏中1-MCP處理及高體積分數的CO2會抑制乙烯的合成，推遲果實衰老進程的同時，同時也會形成高體積分數CO2和低溫雙重逆境的刺激，會導致花青苷合成相關基因表達量顯著降低[6]，相關合成酶活性顯著下降[10]，因此貯藏前期果實花青苷合成起抑制作用，所以貯藏前4 個月相同著色程度的冷藏果實花青苷含量高于氣調貯藏果實花青苷含量；但隨著貯藏時間的延長，果實逐漸適應貯藏環境，相關酶活性逐漸升高，果實開始衰老時，氣調貯藏抑制花青苷降解相關酶（如PPO、POD）活性，所以氣調貯藏表現為：延長花青苷積累過程，延緩花青苷降解。就著色程度而言，著色差的果實在貯藏期間花青苷的下降幅度明顯大于著色好的果實。上述現象與Harb等[7]的研究相同，究其原因，花青苷是強抗氧化劑[4]，著色好的蘋果果皮中因具有較高濃度的花青苷，所以比著色差的蘋果具有更強的抗逆能力[7]，進而相同貯藏條件下，著色好的果實更有利于果實色澤的保存。

表2 ‘紅富士’蘋果貯藏過程中果皮中矢車菊素-3-半乳糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-阿拉伯糖苷相對含量變化（x ±s，n == 33）Table2 Concentrations of cyaniding-3-galactoside, cyaniding-3-glucoside (Cy-glu) and cyaniding-3-arabinoside in ‘Red Fuujjii’ apple peels during storage (x ± s,, n == 33))

目前蘋果果皮的花青苷組分已經確定了5 種，分別是矢車菊素-3-半乳糖苷、矢車菊素-3-葡萄糖苷、矢車菊素-3-阿拉伯糖苷、矢車菊素-3-蕓香糖苷、矢車菊素-3-木糖苷，其中前3 種占總花青苷的90%左右[10]。由表2可知，矢車菊素-3-半乳糖苷的變化趨勢與總花青苷變化趨勢相同，但由于貯藏過程中著色差的果實果皮中矢車菊素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-阿拉伯糖苷含量太低，高效液相色譜沒能檢測出，導致數據分析時出現缺失，但可以大膽推測，矢車菊素-3-葡萄糖苷和矢車菊素-3-阿拉伯糖苷也符合總花青苷的變化趨勢。

2.3 冷藏和氣調貯藏對蘋果果皮多酚含量的影響

圖2 著色好（A）和著色差（B）‘紅富士’蘋果在貯藏過程中果皮多酚含量變化Fig.2 Changes in content of total polyphenol contents of well-colored (A) and bad-colored (B) ‘Red Fuji’ apple peels during storage

由圖2可看出，隨著貯藏時間的延長，冷藏果實果皮多酚呈逐漸降低的變化趨勢；氣調貯藏果實果皮多酚在貯藏2 個月時，出現劇烈下降，隨后多酚含量開始有所回升。相同貯藏方式，不同著色程度果實在貯藏過程中果皮多酚變化趨勢相同，但著色差的果實果皮多酚下降幅度更大。著色好的果實冷藏多酚下降幅度為7.81%～67.83%，氣調貯藏果實多酚下降幅度為34.45%～41.79%；著色差的果實冷藏多酚下降幅度為17.91%～75.18%，氣調貯藏果實多酚下降幅度為45.11%～50.54%。

貯藏期間花青苷含量的快速降低（圖1）會間接地影響果皮細胞膜的完整性[7]，使酚類物質易與PPO、POD接觸，導致多酚含量降低[10]，所以著色差的果實花青苷降解幅度大于著著色好的果實，而本研究也證實了這一觀點。氣調貯藏中的1-MCP[9]、高體積分數CO2會抑制PPO、POD的活性，所以氣調對貯藏能延緩蘋果果皮多酚的降解。

貯藏條件對蘋果果皮多酚成分含量變化的影響，目前主要有2 種不同的觀點：一種認為，果皮中槲皮素-3-半乳糖苷和槲皮素-3-葡萄糖苷的含量會在貯藏過程中大幅度上升[20]。另一種認為，果皮中矢車菊素-3-半乳糖苷、綠原酸和根皮苷的含量在貯藏過程中基本保持不變[21]。

表3 ‘紅富士’蘋果貯藏過程中果皮中蘆丁、金絲桃苷和槲皮苷的相對含量變化（x±s，n = 1100）Table3 Changes in concentrations of rutin, hyperin and quercitrin in‘Red Fuujjii’ apple peels during storage (x ± s,, n = 1100))

表4 ‘紅富士’蘋果貯藏過程中果皮中表兒茶素、綠原酸和根皮苷相對含量變化（x±s，n = 1100）Table4 Changes in concentrations of catechin, chlorogenic acidand phloridzinn iinn ‘Red Fuujjii’ apple peels during storage (x ± s,, n = 1100))

表3顯 示了貯藏方式和果實色澤對果皮中的蘆丁、金絲桃苷和槲皮苷含量的影響。貯藏期間著色好的蘋果中的蘆丁和槲皮苷與矢車菊素-3-半乳糖苷的變化趨勢基本一致，均呈先下降后上升再下降的趨勢；蘆丁在冷藏4個月時達到最大值，氣調貯藏則在6 個月時達到最大；槲皮苷在冷藏2 個月達到峰值，氣調貯藏則是4 個月達到最大值；金絲桃苷含量雖在貯藏初期有所降低，但隨著貯藏時間的延長，含量逐漸增加，尤其著色好的蘋果中含量大于收獲時果皮中金絲桃苷含量。表4顯示了貯藏方式和果實著色程度對蘋果果皮中表兒茶素、綠原酸和根皮苷含量的影響。貯藏期間，表兒茶素、綠原酸和根皮苷均呈先上升后下降的趨勢，但著色好的蘋果果皮表兒茶素和根皮苷含量始終高于著色差蘋果；而綠原酸和根皮苷則不受蘋果著色程度影響；3種多酚含量均在冷藏4 個月時達到峰值，在氣調貯藏6 個月時達到峰值。

正是因為多酚單體之間的協同效應，使植物具有抗逆的能力[19]，比如減緩花青苷降解。然而，基于本實驗結果可知，著色差的‘紅富士’蘋果在貯藏過程中黃酮類物質（矢車菊素-3-半乳糖苷、金絲桃苷、根皮苷和表兒茶素）含量的大幅度下降，導致果皮抗氧化能力和抗逆能力的大幅度降低[23-24]，進而導致果皮褪色這一生理失調現象發生。

2.4 冷藏和氣調貯藏對PPO、POD活性的影響

圖3 著色好（A）和著色差（B）‘紅富士’蘋果在貯藏過程中果皮PPO和POD活性變化Fig.3 Changes in activities of PPO and POD of well-colored (A) and bad-colored (B) ‘Red Fuji’ apple peels during storage

相關研究認為，降解蘋果體內花青苷的酶主要是PPO和POD，但PPO并不能直接促進花色苷的降解，而是通過PPO催化酚類物質形成醌類化合物，在該醌類物質存在的條件下進一步氧化降解[16]；與PPO相似，POD通過依賴H2O2和其他酚類的存在，才能使花青苷降解[17]，這也進一步解釋花青苷成分與部分酚類物質呈正相關這一現象[7]。

由圖3可知，就貯藏方式而言，冷藏期間，PPO和POD活性變化趨勢相同，均呈升-降-升的變化趨勢；氣調貯藏期間，PPO和POD活性均呈先升后降的變化趨勢，且下降幅度明顯減小；貯藏2個月時，氣調貯藏果實的PPO、POD活性均顯著高于冷藏果實酶活性，這與氣調貯藏2 個月時花青苷含量顯著低于冷藏果實花青苷含量現象相符合，但原因尚不清楚，推測可能與CO2傷害有關，具體細節還需進一步研究。隨著貯藏時間的延長，冷藏和氣調貯藏果實的PPO、POD活性開始逐漸被抑制，這與果實貯藏的環境有關。冷藏果實在貯藏6 個月時酶活性又開始大幅度上升，這是因為貯藏后期果實衰老，細胞膜完整性下降，細胞透過性增強，大量酚類物質與PPO和POD接觸。因此，氣調貯藏通過抑制果實PPO和POD活性的上升，延緩花青苷降解；從著色程度來看，著色差蘋果貯藏期間PPO和POD活性均高于著色好蘋果的，這也進一步解釋了著色差果實花青苷降解速度更大的現象。

3 結 論

‘紅富士’蘋果貯藏過程中發生‘果皮褪色’主要有以下幾種原因：1）蘋果貯藏過程花青苷降解與蘋果收獲時的顏色關系密切，蘋果收獲時著色差的蘋果果皮花青苷和多酚含量低，導致果皮抗氧化性能力弱，進而導致蘋果在貯藏過程中抗逆性能力變弱，造成生理失調，比如，果實褪色。2）隨著貯藏時間的延長，果實pH值變大，蘋果皮多酚含量降低，花青苷的合成前體物質減少，花青苷合成相關基因表達量下降及合成酶活性降低等綜合因素共同決定花青苷合成速率降低。3）貯藏后期花青苷降解酶活性升高，花青苷降解速率變大，花青苷的降解大于合成能力，表現為花青苷降解。4）隨著貯藏時間的延長，果實逐漸衰老，果皮細胞膜酯化度逐漸升高，致使更多的酚類物質與PPO、POD接觸而被氧化，花青苷參與該反應加速了自身的降解，而氣調貯藏中1-MCP處理和高體積分數CO2通過抑制果實乙烯的合成及釋放，延緩果實的衰老，抑制PPO、POD活性的上升，所以延緩花青苷的降解，進而表現出花青苷積累，但積累速度逐漸降低，最終表現出花青苷降解。

綜上所述，‘紅富士’蘋果貯藏過程中果皮褪色是一個綜合現象，不能單一地認為由花青苷含量低所引起，與果實自身所在貯藏環境，果實中糖含量、pH值、花青苷合成相關基因表達量和花青苷降解酶活性等綜合因素共同決定，因此仍需系統地研究花青苷降解與上述因素之間的相關度、花青苷降解分子機制，確定導致花青苷降解的主要因素，以期為‘紅富士’蘋果貯藏品質的研究提供理論依據。

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Effects of Low Temperature Storage and Controlled Atmosphere (CA) Storage on Skin Burning in Two Different Kinds of Colored ‘Red Fuji’ Apples

CHEN Lei, GUO Yurong*, BAI Ge, YUAN Li
(College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

The aim of this study was to explore the effects of low temperature storage and controlled atmosphere (CA) storage on physical and chem ical indicators in two different kinds of colored ‘Red Fuji’ apples in order to provide a theoretical basis for preventing ‘skin burning’. Two kinds of colored ‘Red Fuji’ apples at harvest were used as materials to study the changes in firmness, pH, the contents of total soluble solids, anthocya ni ns and 9 individual polyphenols in apple peels by hardometer, refractometric saccharometer, UV spectrophotometry, and HPLC during the storage period. At harvest, the contents of anthocyanin and polyphenols in bad-colored apple were lower than in the well-colored apple, but the activities of PPO and POD were signifi cantly higher than in the well-colored apple. During storage, the degradation rates of anthocyanin and polyphenols in the bad-colored apple were signifi cantly higher than in the well-colored apple. Compared with low temperature storage, CA storage effectively inhibited the degradation of anthocyanin and polyphenols, retarded the increases in the activities of PPO and POD and maintained the quality index of fruit. “Skin burning” more likely happened in bad-colored ‘Red Fuji’ apples than in the well-colored apples during storage under the same conditions, and in low temperature stored apples than in CA-stored apples regardless of the color at harvest.

apple; anthocyanin; polyphenols; skin color; cold storage; controlled atmosphere storage

S661.1

A

1002-6630（2015）22-0210-06

10.7506/spkx1002-6630-201522040

2015-01-13

國家現代農業產業技術體系建設專項（GK661001）

陳磊（1988—），男，碩士，主要從事食品生物技術與食品儲藏研究。E-mail：chen122148@163.com

*通信作者：郭玉蓉（1962—），女，教授，博士，主要從事食品生物加工研究。E-mail：guoyurong730@163.com