外源褪黑素對玉露香梨常溫貯藏品質和生理特性的影響

摘要：【目的】以玉露香梨為試驗材料，研究不同濃度（0、0.1、0.5、1.0 mmol·L-1）褪黑素（melatonin，MT）處理對梨果實常溫貯藏品質和生理特性的影響。【方法】將已達商業成熟的玉露香梨果實進行0.1、0.5、1.0 mmol·L-1不同濃度MT浸泡處理，以蒸餾水浸泡作為對照。分別于（20±1）℃貯藏21 d，每隔7 d 貨架測定果實質量、果皮顏色（L*、h°）、果實硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量和維生素C含量等果實外觀和內在品質指標，統計總腐爛果數，采用氣相色譜法檢測果實呼吸強度和乙烯釋放速率，同時采用果皮凍樣測定丙二醛（MDA）含量及過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性等果實生理指標。【結果】與對照相比，不同濃度MT處理均能降低果實失重率和腐爛率，但與對照差異不顯著。1.0 mmol·L-1 MT有效抑制貨架前期0～7 d 果實維生素C 含量和硬度的下降，0.5 mmol·L-1 MT在貨架第14 天作用效果顯著，而0.1mmol·L-1MT在整個貯藏期間無明顯抑制作用。從總體上看，與對照相比，1.0 mmol·L-1 MT處理能夠維持果實較低的MDA含量和較高的PAL和POD活性。0.1、0.5和1.0 mmol·L-1 MT對PPO活性的影響差異較大，且無明顯變化規律。此外，0.5 和1.0 mmol·L-1 MT均降低了果實貯藏期間乙烯釋放速率。

【結論】適宜濃度MT處理能夠改善玉露香梨常溫貯藏期間果實生理特性，有效維持貨架0～7 d 果實硬度和維生素C含量，綜合認為，1.0 mmol·L-1 MT作用效果最佳。

關鍵詞：玉露香梨；褪黑素；常溫貯藏；品質；生理特性

中圖分類號：S661.2 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）08-1583-09

玉露香梨是由山西省農業科學院果樹研究所以庫爾勒香梨為母本、雪花梨為父本雜交選育的主栽優新品種[1-2]。具有果個大、果面光滑、果肉酥脆、甘甜多汁和石細胞少等優點。該品種在國內梨市場深受消費者青睞，具有較高的商業價值。在我國山西、河北、北京、遼寧以及寧夏等地均有種植，并呈迅速增長趨勢，成為梨主栽優新品種之一。但該品種在貯藏過程中易發生果實衰老、果皮褪綠轉黃和油膩化等品質劣變現象，進而失去商品價值。目前，已有研究報道了適期采收、精準溫度、氣調、臭氧處理、自發氣調、1-甲基環丙烯（1-MCP）處理以及復合處理等方式對其貯藏品質的影響。張微等[3]研究了冰溫貯藏下玉露香梨的品質以及耐貯性，結果表明，冰溫貯藏240 d 玉露香梨口感較好，可溶性固形物含量較高。賈曉輝等[4]的研究顯示，低溫（-1 ℃）貯藏能夠抑制玉露香梨果實呼吸強度和乙烯釋放速率，延緩果皮和果心相對電導率升高，保持較好的食用品質。劉佰霖等[5]的研究表明，自發氣調結合1-MCP處理能夠保持玉露香梨果皮顏色并維持其貯藏品質。但關于玉露香梨采后常溫貨架期間生理特性相關研究鮮有報道，而抗氧化酶類是影響果實衰老的關鍵因子。因此，在保證果實品質的前提下，研究抗氧化酶活性對玉露香梨采后保鮮的影響具有重要意義。

近年來，褪黑素（melatonin，MT）作為一種天然、無污染、環保的新型保鮮劑受到人們廣泛關注。MT化學名N-乙酰基-5-甲氧基色胺，最初于1995 年在植物中被發現，作為一種內源性植物生長調節劑，其廣泛分布于植物的表皮、果肉以及種子中，具有清除植物活性氧自由基、促進種子萌發、調節生物節律、調控果實成熟和衰老進程等作用[6-7]。目前，國內外關于MT 應用于果品采后貯藏保鮮的研究越來越多，主要有對熱帶水果如荔枝和杧果等[8-9]的冷害防治，有效維持北方主栽水果如蘋果、梨、桃和李等[10-13]果實品質，降低漿果類如櫻桃、葡萄、草莓和獼猴桃等[14-17]的腐爛率等。采用噴施或浸泡方式對果實進行處理，MT處理濃度范圍在0.01～10.00 mmol·L-1之間。Sun等[18]研究發現，0.1 mmol·L-1MT處理能夠降低脂氧合酶活性和丙二醛（MDA）含量以減輕南果梨冷藏期間果皮褐變程度。Liu 等[19]研究表明，在0.1 mmol·L-1濃度下，MT處理可以降低紅茄、阿巴特、紅安久梨果呼吸速率和乙烯釋放速率，進而延緩果實衰老。但上述研究主要圍繞秋子梨和西洋梨系統展開，不同濃度梯度MT處理應用于白梨系統的研究相對較少。秋子梨和西洋梨因其在采后貯藏過程中釋放特殊香味受到人們的喜愛，但又因其自身較高的乙烯含量極不耐貯藏，且貯藏后期果實釋放大量乙醇、乙醛影響果實風味。玉露香梨具備典型的白梨特征，同時結合了西洋梨果實香味濃郁的特點，冷藏期間乙烯釋放速率相對較低，貯藏時間較長，能更好地滿足果實周年供應。而MT應用于玉露香梨果實保鮮效果的研究尚未見報道。近年來，玉露香梨因其酥脆爽口、甘甜多汁等特點深受消費者喜愛，但在實際生產中，玉露香梨極易發生果心褐變、果皮油膩化等氧化衰老現象，降低果實商品性。因此，筆者在本研究中采用不同濃度MT處理玉露香梨果實，旨在探究MT對玉露香梨保鮮效果，篩選出適宜MT濃度，為玉露香梨以及白梨家族新型保鮮技術方案的制定提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗材料玉露香梨采摘于遼寧省葫蘆島市南票區高橋鎮趙家溝一個管理良好的果園，樹齡10 a（年），土壤為壤沙土，采收當年盛花期為4 月25 日，采收時間為9 月15 日，采摘日果實已達到商業成熟。選取具有代表性樹體20 株，在樹冠外圍、內膛等不同方向均勻采收。單果套上塑料發泡網后裝箱，并于2 h 內運輸至中國農業科學院果樹研究所，挑選果型大小一致、無磕碰傷和病蟲害的果實進行試驗。將果實隨機分成4 組，每組160 個果實，分別用0.1、0.5 和1.0 mmol·L-1 MT溶液浸泡15 min，以蒸餾水浸泡處理作為對照，取出后在室溫下晾干，使用0.02 mm厚的保鮮袋免口包裝，放置于（20±1）℃恒溫庫貯藏。運回當天測定果實基礎指標（表1），而后每隔7 d 測定1 次，共測定3 次。

1.2 測定方法

1.2.1 失重率采用差量法計算，按照失重率（%）=（梨果貯前質量-梨果貯后質量）/梨果貯前質量×100計算，3 次重復。

1.2.2 腐爛率腐爛率按照貨架期間腐爛果數占總果實數的百分比計算，腐爛率（%）=腐爛果個數/貯藏果實總個數×100。150 個果實共分3 組，每組50個果實作為一個重復。

1.2.3 果皮顏色采用CR-400 色差計（MINOLTA日本）進行測定，測定部位為果實赤道對稱兩點，L*值表示亮度，果實由亮（L*=100）到暗（L*=0），色度角h°表示果皮由綠轉黃程度，h°值越接近90，表示果皮顏色越黃。

1.2.4 內在品質果實硬度（去皮）采用GS-15 水果質地分析儀（FTA2 南非）進行測定，測定部位為果實赤道對稱兩個點，所用探頭直徑為11.3 mm，取平均值，單位kg·cm-2。可溶性固形物含量采用PR-101α折光儀（ATAGO日本）進行測定，測定部位為果實赤道對稱兩側果肉，擠出果汁進行測定，取平均值，單位為%；可滴定酸和維生素C含量分別采用酸堿滴定法和2，6-二氯靛酚滴定法，利用Metrohm808 智能電位滴定儀（瑞士萬通）進行測定，單位分別為g·kg-1和mg·100 g-1。

1.2.5 酶活性測定過氧化物酶（POD）活性參照Wang 等[20]的方法，采用愈創木酚法測定，單位U·g-1（以鮮質量計）；多酚氧化酶（PPO）活性參照李健等[21]的方法，采用鄰苯二酚法測定，單位U·g（-1 以鮮質量計）；苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性參照Zhang等[22]的方法，采用苯丙氨酸比色法測定，單位U·g-1（以鮮質量計）。

1.2.6 丙二醛（MDA）含量測定MDA 含量參照Xia 等[23]的方法，采用硫代巴比妥酸法測定，單位nmol·g-1。

1.2.7 呼吸強度和乙烯釋放速率測定果實呼吸強度和乙烯釋放速率采用SP-9890 氣相色譜儀（山東魯南）測定，測定條件：高純N2為載氣，燃氣為空氣和氫氣，其中氫氣流量為80 mL·min-1，空氣流量為400 mL·min-1，FID 檢測器檢測；色譜參數為進樣器80 ℃，柱爐100 ℃，檢測器160 ℃，轉化爐360 ℃。單位分別為mg·kg-1·h-1和μL·kg-1·h-1。每個處理3個平行，每個平行3 次重復，每個重復2 個果實。將果實置于2.25 L可密封塑料盒，20 ℃密封1 h，用注射器抽取1 mL頂空氣體，手動注入氣相色譜儀進行測定。

1.3 數據處理與分析

利用Excel 2011 軟件進行數據計算和作圖，采用SPSS 25.0 軟件進行方差分析和鄧肯檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同濃度MT對果實失重率的影響

如圖1所示，貯藏期間玉露香梨果實失重率呈現持續上升的趨勢，與對照相比，不同濃度MT處理均降低了果實失重率。貨架7 d，0.1、0.5 和1.0 mmol·L- 1MT處理與對照相比，果實失重率分別低27、33%和43%；貨架14 d，0.1、0.5 和1.0 mmol·L-1 MT處理與對照相比，果實失重率分別低48、56%和68%；貨架21 d，0.1、0.5 和1.0 mmol·L-1 MT處理與對照相比，果實失重率分別低56、70%和99%。總體看來，1.0 mmol·L-1 MT處理組果實失重率始終最低，方差分析結果表明，各組間無顯著差異（p＞0.05）。

2.2 不同濃度MT對果實腐爛率的影響

腐爛率是衡量果實耐貯性和綜合實力的重要指標之一。不同濃度MT處理對果實腐爛率的影響如圖2所示，由圖可知，與對照相比，0.1、0.5和1.0 mmol·L-1MT處理均能降低果實腐爛率，作用效果依次為，1.0 mmol·L-1＞0.5 mmol·L-1＞0.1 mmol·L-1。未經處理的果實腐爛率最高，為0.19%。由此說明，MT能夠抑制常溫貨架期間果實腐爛，以1.0 mmol·L-1 MT處理效果最佳。

2.3 不同濃度MT對果皮色澤的影響

果皮色澤可以評價果實的成熟度。玉露香梨采摘后果皮顏色隨貯藏時間的延長不斷由綠轉黃，且果皮油膩化加重。L*值表示亮度，可以反映果皮的油膩化程度，L*值越低，說明果皮油膩化程度越低。h°值為綜合色度指標，指示成熟度，h°值越小，表示成熟度越高，果皮越黃。不同濃度MT處理玉露香梨果皮色澤指標變化情況如表2所示，各組L*值在貨架期間均呈現不斷上升的趨勢，h°值逐漸下降。貯藏至第7天，對照組果實L*值最低，但各組間無顯著差異。隨著貯藏時間的延長，0.5和1.0 mmol·L-1 MT處理組分別在第14 天和第21 天果實的L*值最低，但各組間無顯著差異。1.0 mmol·L-1 MT處理的梨果實h°值在貯藏至第7 天時最高，貯藏第14 天和第21 天時，0.5 mmol·L- 1MT處理組果實h°值最高，但同一貯藏期內各處理h°值均無顯著差異。由此得出結論，1.0 mmol ·L- 1MT處理可以維持梨果實貯藏前期（0～7 d）h°值，延緩果皮變黃。0.5 mmol·L-1 MT處理能夠保持貯藏后期（14～21 d）果實h°值，減輕果皮油膩化程度。

2.4 不同濃度MT對果實內在品質的影響

硬度與果實質地相關，是評價果實品質的一項重要指標。由表3 可知，玉露香梨在整個貯藏期間果肉硬度變化并不明顯，貯藏第7 天，1.0 mmol·L-1MT處理組果實硬度顯著高于對照組，貯藏第21 天，0.1 mmol·L-1 MT處理組硬度顯著高于對照組。果實可溶性固形物含量先上升，這可能是由于果實呼吸代謝旺盛，大量消耗底物和能量所導致，加速果實內部高分子淀粉轉化為低分子糖的進程。貯藏至第7天，各組可溶性固形物含量均較高，其中0.5 mmol·L-1MT處理組果實可溶性固形物含量最高。貯藏第14天，各組可溶性固形物含量均降低，但同一貯藏期內各處理與對照差異不顯著。貯藏至第21 天，由于果實失水增多導致可溶性固形物含量增加，這與果實失重率逐漸升高保持一致。可滴定酸含量的變化趨勢與可溶性固形物含量保持一致，均呈現先上升后下降再上升趨勢，貯藏第7 天，0.1 mmol·L-1 MT處理組可滴定酸含量顯著高于其他處理組，貯藏至21 d時，0.5 mmol·L-1 MT處理組可滴定酸含量較其他處理組更高，且差異顯著。隨著貯藏時間的延長，果實維生素C含量呈現逐漸下降的趨勢，貯藏第7天和第21天，1.0 mmol·L-1 MT處理組維生素C含量顯著高于其他組。貯藏第14天，0.5 mmol·L-1 MT處理組維生素C含量顯著高于對照組。由此說明，1.0 mmol·L-1MT處理能夠抑制常溫貯藏第7 天和第21 天時玉露香梨果實維生素C含量的降低，維持果實風味品質。

2.5 不同濃度MT對果實POD活性的影響

由圖3可知，隨著常溫貯藏時間的延長，4組玉露香梨果實的POD活性整體變化趨勢表現為先升高后降低，貯藏至第14天時，各組POD活性均達最高。0.1和1.0 mmol·L-1 MT處理的梨果實POD活性始終高于對照組。除貯藏至第14 天時1.0 mmol·L-1 MT處理組POD酶活性顯著（p＜0.05）高于對照外，其余均與對照無顯著差異，以上結果表明1.0 mmol·L-1 MT處理玉露香梨能夠提高其常溫貯藏期間POD活性。

2.6 不同濃度MT對果實PAL活性的影響

由圖4 可知，在整個貨架期間，果實PAL活性不斷升高，貯藏至第7～14 天，果實PAL 活性急速增強。1.0 mmol·L-1 MT處理的果實PAL活性始終高于其他處理，且在第14 天和第21 天時PAL 活性顯著（p＜0.05）高于各組。此外，在整個貯藏期內，0.1和0.5 mmol · L-1 MT 處理組PAL 活性始終低于對照組，且兩組間無顯著（p＞0.05）差異。由此說明1.0 mmol · L-1 MT 處理能夠提高常溫貨架期間玉露香梨果實PAL 活性，其他各處理對增強果實PAL 活性無明顯作用。

2.7 不同濃度MT對果實PPO活性的影響

由圖5 可知，常溫貨架期間，玉露香梨果實PPO活性先上升后降低，貯藏至第7 天，各組PPO活性達到最高，隨后下降。貯藏至第7 天時，0.5 mmol·L-1MT處理的果實PPO 活性最高，且顯著高于其他處理組，1.0 mmol·L-1 MT處理組果實PPO 活性最低。貨架14 d，對照組果實PPO 活性顯著高于其他處理組，貨架21 d，果實PPO 活性在組間無顯著差異。因此，不同濃度MT處理對常溫貨架期間玉露香梨PPO活性的作用效果并不明顯。

2.8 不同濃度MT對果實MDA含量的影響

MDA是膜脂質過氧化的產物，其含量的高低可以衡量果實的衰老程度，反映玉露香梨細胞膜脂質過氧化程度。由圖6 可知，在整個貨架期間，對照組果實MDA含量始終高于不同濃度MT 處理組。貨架7 d，對照組果實MDA含量顯著高于0.1、0.5、1.0 mmol·L-1 MT處理組。貨架14 d，對照顯著高于1.0 mmol·L-1 MT，但與0.1 和0.5 mmol·L-1 MT之間無顯著差異。貨架21 d，各組間均無顯著差異。由此得出結論，不同濃度MT處理均能抑制果實MDA含量的增加，而1.0 mmol·L-1為最佳處理濃度。

2.9 不同濃度MT對果實呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

果實采摘后一段時間內，仍能進行正常的生理活動，除酶活性變化外，果實呼吸作用和乙烯釋放同時進行。呼吸作用增強，底物消耗增加，會導致果實品質降低以及貯運過程中果實腐爛變質等現象。由圖7-A可知，常溫貯藏期間玉露香梨果實呼吸強度呈現上下波動變化趨勢，與對照組相比，不同濃度MT處理對果實呼吸速率無明顯抑制作用。乙烯是一種天然的催熟劑，乙烯釋放增加，果實后熟加重，加速果實衰老。玉露香梨在常溫貨架期間，不同濃度MT處理的果實均在第4 天達到乙烯高峰（圖7-B）。

總體來看，0.5 和1.0 mmol·L-1 MT處理組果實乙烯釋放速率均低于對照組，其中0.5 mmol·L-1 MT處理的梨果實乙烯釋放速率最低。以上結果表明，不同濃度MT處理對果實呼吸強度變化無影響，但0.5 和1.0 mmol·L-1 MT處理對果實乙烯釋放速率產生抑制作用，延緩果實后熟。

3 討論

3.1 不同濃度MT處理對常溫貯藏期間玉露香梨果皮色澤的影響

玉露香梨在貯藏期間，果皮不斷褪綠轉黃，并伴隨著油膩化的發生。果皮一旦轉黃，果實即失去商品性。L*值和h°值可以表征果實油膩化程度和轉黃程度，賈曉輝等[4]研究發現，玉露香果實冷藏120 和210 d時，-1 ℃下貯藏的果實L*顯著低于0 ℃和2 ℃，而h°顯著高于0 ℃和2 ℃，說明-1 ℃冷藏條件對果皮油膩化和果皮轉黃的抑制效果較好。馬風麗等[24]研究報道，1-MCP處理可維持常溫貨架期間玉露香梨果皮顏色，并抑制其油膩化的發生。葉春苗等[25]研究表明，1-MCP、SNP和MT處理均能抑制南果梨貯藏期間L*升高。在本研究中，0.5 和1.0 mmol·L-1 MT處理抑制玉露香梨貯藏期間L*值升高，同時抑制h°下降，說明高濃度MT處理能夠延緩常溫貨架期間玉露香梨果皮由綠轉黃，而低濃度MT不穩定，見光易分解，因此作用效果不明顯。

3.2 不同濃度MT處理對常溫貯藏期間玉露香梨貯藏品質的影響

常溫貨架期間，果實失重率、腐爛率、硬度與果實品質密切相關。本研究中，1.0 mmol·L-1 MT降低了果實失重率和腐爛率，維持了果實硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量等果實基礎品質，并未對貯藏期間果實感官品質造成不良影響。貨架期間，從總體來看，不同于秋子梨和西洋梨等貯藏后期果肉變軟的特性，各組玉露香梨果實去皮硬度變化并不明顯，可溶性固形物和可滴定酸含量均呈現先上升后下降再上升的趨勢，這可能是由于果實自身在不斷地調節糖酸平衡。MT處理的果實可溶性固形物含量與對照無顯著差異，而可滴定酸含量在不同貨架期時，不同濃度處理表現出較大差異，因此MT濃度對果實可滴定酸含量變化影響較大。維生素C含量可作為衡量果實抗氧化能力的一個指標[26]。在本研究中，貨架第7 天和第21 天時，1.0 mmol·L-1 MT處理的梨果實維生素C含量均顯著高于其他處理。外源MT作為一種天然的抗氧化劑參與果實氧化還原反應，抑制了維生素C的氧化還原，而高濃度MT較低濃度MT反應更加迅速。因此1.0 mmol·L-1 MT處理延緩了果實常溫貨架期間維生素C含量的降低。

3.3 不同濃度MT處理對常溫貯藏期間玉露香梨生理特性的影響

果實生理特性影響其貯藏品質，生理指標也是衡量果實貯藏品質的重要指標。果實在采后進行正常的代謝活動如呼吸、蒸騰以及受到病原菌等的感染，進而引起果實貯藏品質的改變。在本研究中，MT通過抑制玉露香梨果實乙烯釋放速率進而延緩果實衰老進程，如MT處理的果實失重率和腐爛率始終低于對照。MT浸泡后，保鮮劑在果實表面形成一層薄膜，可抵御外界病菌的入侵并防止水分散失。MDA是膜脂質過氧化的終產物，反映果實采后貯藏過程中細胞膜的破壞程度。在本試驗中，常溫貯藏期間對照組果皮MDA含量始終高于各處理組，這與千春錄等[27]在低溫貯藏條件下MT 處理對水蜜桃MDA含量影響的研究結果一致，推測MT通過抑制果實失水和腐爛減少底物產生進而阻止膜脂質過氧化代謝反應，降低果實MDA含量。在本研究中，不同濃度MT處理玉露香梨果實對其POD、PPO活性的影響差異較大，1.0 mmol·L-1 MT處理組果實POD活性高于對照，但除貨架第14天外，其余均無顯著性差異。推測MT通過抑制POD酶活性進而消除果實內部的過氧化氫等物質，降低活性氧代謝速率，抑制氧化應激反應。在整個貨架期間，PPO活性先上升后下降，MT處理組與對照組之間果實PPO活性的差異無明顯變化規律。因此MT處理對玉露香梨PPO活性的影響尚不明確。PAL是苯丙烷代謝途徑的關鍵酶，在玉露香梨果實常溫貯藏期間，各組PAL活性保持上升趨勢，且1.0 mmol·L-1 MT處理的果實始終保持較高的PAL活性，因此MT通過提高PAL活性進而加速苯丙烷代謝過程，促進黃酮、類黃酮、花色苷等具備抗氧化活性物質的生成，提高果實抗氧化能力。

4 結論

不同濃度MT處理玉露香梨對其常溫貯藏品質和生理特性的影響差異較大，1.0 mmol·L-1 MT能夠延緩貯藏初期（0～7 d）維生素C含量的降低，維持整個貯藏期間較低的MDA含量和較高的PAL 活性，降低乙烯釋放速率。同時，未對果實外觀品質如果皮顏色、硬度，果實營養品質如可滴定酸、可溶性固形物含量產生不良影響。因此，適宜濃度MT處理可以維持玉露香梨常溫貯藏品質，改善其生理特性。

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