Effects of On-tree Storage on the Fruit Quality of Phyllanthus emblica

SHAO Xuehua, KUANG Shizi, HUANG Jianhui, OUYANG Jiamin, WAN Yan, LAI Duo

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (7) : 140-145. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0273

Effects of On-tree Storage on the Fruit Quality of Phyllanthus emblica

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Abstract

This study evaluated the changes of fruit quality of Phyllanthus emblica treated by on-tree storage (OTS) technology to explore the feasibility of on-tree storage in P. emblica production. Taking ‘Shanghuxian’ seasonal fruits (picked in November) and fresh OTS fruits (picked in January and April) as test materials, a total of 24 indicators of the fruits, including the amino acids (cysteine, glutamic acid, lysine, proline and hydroxyproline), sugars (total sugar, reducing sugar and sucrose), nutrients (water-soluble pectin, tannins, cellulose and reduced ascorbic acid), functional components (total antioxidant capacity, flavonoids, procyanidins and total phenols) and enzymes activities (alkaline phosphatase, acid phosphatase, carboxylesterase, superoxide dismutase, peroxidase, catalase, polyphenol oxidase and acetylcholinesterase), were determined by the micromethod. The results showed that compared with seasonal fruits, the amino acid content of ‘Shanghuxian’ OTS fruits showed a significant upward trend (P<0.05), and the accumulation of amino acids was proportional to the time of the OTS. The contents of total sugar, sucrose and reducing sugar in ‘Shanghuxian’ all decreased significantly, and the longer the time of OTS, the more significant the decrease was. There was no significant difference in the content of water-soluble pectin between the OTS fruits and the seasonal fruits (P>0.05). The tannin and cellulose contents of the OTS fruits were significantly lower than those of the seasonal fruits, while the content of reduced ascorbic acid significantly increased. The total antioxidant capacity, and the content of proanthocyanidins, flavonoids and total phenolic of the OTS fruits showed a significant downward trend compared with those of the season fruits (P<0.05), among which the total phenolic content decreased by 77.75%. The determination results of the activities of eight enzymes in ‘Shanghuxian’ showed that the contents of acid phosphatase, catalase, polyphenol oxidase and acetylcholinesterase were significantly decreased after OTS, while the contents of alkaline phosphate, carboxylesterase, superoxide dismutase and peroxidase were significantly increased. Among them, the content of peroxidase in the OTS fruits was 1.5 times higher than that of the seasonal fruits, and the acid phosphatase decreased by 75.42%. To sum up, the OTS of ‘Shanghuxian’ could slightly reduce the sugar content and antioxidant capacity of the fruits, but it could increase the content of amino acids and reduced ascorbic acid (vitamin C), and reduce the accumulation of tannins, phenols and cellulose. The OTS technology could reduce the astringency of the fruits and increase the rate of slag, thereby improving the taste and marketability of the fruits. The technology could be popularized and applied in the production of P. emblica.

Key words

Phyllanthus emblica / on-tree storage / fruit quality / nutrients / enzyme activity / taste

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SHAO Xuehua , KUANG Shizi , HUANG Jianhui , OUYANG Jiamin , WAN Yan , LAI Duo. Effects of On-tree Storage on the Fruit Quality of Phyllanthus emblica. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2023, 39(7): 140-145 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0273

0 引言

油甘(Phyllanthus emblica)又称余甘子,是大戟科叶下珠属一类小乔木,主要种植在马来西亚、泰国和印度等热带与亚热带国家,中国云南、广东和福建等南方地区也有广泛分布。油甘是药食兼用水果[1-4],风味独特,营养丰富,尤其维生素C含量远高于其他水果,且含有大量蛋白质和微量元素等,具有消炎、抗氧化、抗癌和抗衰等功效[5-9],受到人们广泛关注。油甘果实可通过腌制、提取、榨汁、发酵等不同方式加工成各种产品[10-11]。随着鲜食果茶的盛行,油甘需求量显著增加,栽培面积也逐年攀升,已成为乡村振兴的重要树种。
油甘果实采后容易被青霉、链格孢属真菌等有害微生物侵染[12-13],同时面临着果实失水率和腐烂率高、褐化快等问题[14],因此油甘果实的采后保鲜是产业化面临的主要问题之一。留树保鲜是通过喷施生长调节剂、覆膜和套袋等方式延长果实采收期,从而错开上市高峰,提升果农收益。早在20世纪80年代,国内外众多学者就相继开展了水果留树保鲜的相关研究,Jacqueline等[15]研究发现留树保鲜不利于早熟葡萄柚的粒化发育;Mnhamed等[16]研究表明2,4-D与GA3混用可延长柑橘留树保鲜的时间和采收期;王春燕等[17]研究红毛丹留树保鲜时发现,40天时红毛丹可溶性固形物和糖的含量显著上升,明确了红毛丹留树保鲜的最佳时间;刘珞忆等[18]研究表明脐橙留树保鲜30天和75天为最佳采收时期。但对油甘留树保鲜的研究鲜见报道,以往研究多集中在采后储藏[19-21]、不同品种成分提取和分析[22-29]、品种选育[30-33]等方面,导致留树保鲜技术在油甘生产中的应用和推广受限。
果实挂果期是决定留树保鲜时长的重要因素,不同水果挂果时间差异较大,如晚熟龙眼最长挂果期仅19天[34],而脐橙的挂果期可达140天[35]。赖多等[36]通过分析10月、12月和次年1月‘白玉油甘’的果实品质,发现留树保鲜3个月后油甘果实单宁含量显著降低,而维生素C含量显著上升。涩味和化渣率是影响油甘鲜食品质的重要因素,油甘在生产中挂果期长达半年之久,但半年后油甘的品质如何变化,如口感、风味和营养价值等升高亦或降低,这方面的研究却未见报道。鉴于此,笔者以晚熟新品种‘上湖仙’油甘[33]为试材,分别在11月、次年1和4月分别采样,测定其果实品质及功能性成分等变化,评价油甘留树保鲜不同时间后的品质优劣,以期为油甘留树保鲜技术的推广应用提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

‘上湖仙’油甘种植于广东省潮州市果树研究所(23.69°N,116.88°E)。以11月上旬成熟的油甘作对照,留树保鲜果实分别于次年的1月和4月采摘,中间相隔3个月,采样时随机选取大小一致、成熟度相同且无病虫为害的健康油甘果实100个。

1.2 试验方法

‘上湖仙’油甘正季果实(11月上旬成熟)和留树保鲜果实采摘后立即运回广东省农业科学院果树研究所资源与环境研究室处理,经冷冻干燥后粉碎过筛,粉末装于密封离心管中,4℃低温保存待用。采用微量法测定样品中的氨基酸、糖、营养成分、功能性成分和酶活性共24个指标,按试剂盒说明书进行操作,试剂盒均购自苏州科铭生物技术有限公司。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016软件对数据进行处理。采用SPSS 17.0软件进行单因素方差和皮尔森相关性分析。

2 结果与分析

2.1 留树保鲜对油甘氨基酸含量的影响

表1显示,留树保鲜的油甘果实中氨基酸含量与正季采收(11月上旬)相比呈上升趋势,且留树保鲜时间越长氨基酸含量越高。所测氨基酸结果中,除赖氨酸含量在次年1月采收与11月正季采收相比差异不显著外(P>0.05),半胱氨酸、谷氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸的含量在留树保鲜3个月和6个月后均显著(P<0.05)上升趋势。其中,半胱氨酸、脯氨酸的含量在11月采收时分别为12.54、0.21 mg/g,留树保鲜至次年1月其含量为17.32、0.37 mg/g,4月采收的含量达到24.14、0.51 mg/g,约为正季采收果实的2倍;谷氨酸、赖氨酸和羟脯氨酸的含量在留树保鲜6个月后的含量分别是正季果的1.23、1.58和1.56倍。可见,‘上湖仙’油甘的氨基酸含量随留树保鲜时间的延长而增加。
表1 留树保鲜对油甘氨基酸的影响 mg/g
氨基酸 11月 1月 4月
半胱氨酸/(mg/g) 12.54±2.93a 17.32±1.88b 24.14±1.04c
谷氨酸/(mg/g) 1.66±0.01a 1.91±0.23b 2.05±0.28c
赖氨酸/(mg/g) 7.87±0.08a 8.14±0.16a 12.40±0.95b
脯氨酸/(mg/g) 0.21±0.01a 0.37±0.02b 0.51±0.01c
羟脯氨酸/(μg/g) 66.64±6.90a 89.31±4.87b 104.05±18.24c
注:同行数据后小写英文字母不同表示差异显著,P<0.05,下同。

2.2 留树保鲜对油甘糖含量的影响

与正季采收相比,‘上湖仙’油甘经留树保鲜后果实中总糖、蔗糖和还原糖的含量均显著(P<0.05)下降趋势,留树保鲜时间越长,下降越显著(表2)。总糖含量从119.16 mg/g(11月采收)下降至98.35 mg/g(1月采收)和78.34 mg/g(4月采收);还原糖含量下降最显著,次年4月采收与11月相比下降了46.9%。可见,留树保鲜不利于总糖、蔗糖和还原糖的积累。
表2 留树保鲜对油甘糖类的影响 mg/g
糖类 11月 1月 4月
总糖 119.16±4.40a 98.35±6.47b 78.34±3.97c
蔗糖 42.34±1.83a 37.61±2.94b 33.59±4.52c
还原糖 58.67±4.81a 44.85±3.76b 31.12±0.88c

2.3 留树保鲜对油甘营养成分的影响

正季油甘果实的水溶性果胶含量为1.87 mg/g,次年1、4月采收的含量分别为1.86、1.81 mg/g,留树保鲜后的含量与正季果相比差异不显著(P>0.05)(表3)。
表3 留树保鲜对油甘营养成分的影响
营养成分 11月 1月 4月
水溶性果胶 1.87±0.18a 1.86±0.18a 1.81±0.05a
还原型抗坏血酸 6.05±0.18a 7.80±0.11b 7.43±0.23b
单宁 5.08±0.07a 3.92±0.26b 3.33±0.48b
纤维素 95.28±8.45a 80.41±2.99b 78.02±3.38b
留树保鲜后的油甘果实中单宁和纤维素含量与正季油甘相比显著降低(P<0.05),还原型抗坏血酸(维生素C)的含量却显著升高,但留树保鲜3个月与6个月相比差异不显著。可见,‘上湖仙’油甘经留树保鲜处理后对果实水溶性果胶的影响不大,但可显著提升还原型抗坏血酸的含量,降低单宁和纤维素的含量。

2.4 留树保鲜对油甘功能性成分的影响

表4数据显示,留树保鲜后油甘的总抗氧化能力、原花青素、类黄酮和总酚含量均呈显著下降趋势(P< 0.05)。油甘果实的总抗氧化能力经留树保鲜3个月和6个月后,分别降低了53.54%和68.75%;原花青素含量降低了46.03%和49.87%;类黄酮含量下降了48.96%和72.73%;总酚含量下降了55.93%和77.75%。尽管‘上湖仙’油甘的留树保鲜不利于原花青素、类黄酮和总酚积累,但这些酚类物质含量的降低有助于减轻果实涩味、提升口感。
表4 留树保鲜对油甘功能性成分的影响
功能性成分 11月 1月 4月
总抗氧化能力/(μmol/mg) 5.92±0.37a 2.75±0.22b 1.85±0.05c
原花青素/(mg/g) 7.80±0.11a 4.21±0.09b 3.91±0.15b
类黄酮/(mg/g) 34.21±1.84a 17.46±0.97b 9.33±0.48c
总酚/(mg/g) 58.02±3.38a 25.57±0.75b 12.91±0.07c

2.5 留树保鲜对油甘酶活性的影响

油甘果实中的8种酶活性在次年1月采收与正季11月采收相比均发生显著变化,其中酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和乙酰胆碱酯酶含量均显著降低,而碱性磷酸酶、羧酸酯酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶含量显著升高。油甘果实留树保鲜至4月采收时,羧酸酯酶、酸性磷酸酶和多酚氧化酶含量与1月采收的油甘相比差异不显著,即这3种酶活力的变化受留树保鲜时间影响不大;而其他5种酶与1月采收的油甘相比均差异显著(表5)。其中,留树保鲜油甘中4月采收与正季11月采收相比,上升最显著的酶为过氧化物酶,提升了50%,而下降最显著的为酸性磷酸酶,下降了75.42%。综上,油甘的留树保鲜可促进碱性磷酸酶、羧酸酯酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶的积累,同时促使酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和乙酰胆碱酯酶的降解。
表5 留树保鲜对油甘酶活性的影响
酶活性 11月 1月 4月
碱性磷酸酶/[μmol/(min·g)] 50.64±1.58a 61.51±1.09b 72.73±3.06c
羧酸酯酶/(U/g) 77.62±6.39a 89.43±4.21b 91.06±9.38b
超氧化物歧化酶/(U/g) 166.40±21.27a 180.56±11.09b 186.72±9.23c
过氧化物酶/(U/g) 1020.44±91.48a 1333.57±72.64b 1539.67±86.22c
多酚氧化酶/(U/g) 27.68±4.12a 20.79±3.01b 19.08±2.63b
酸性磷酸酶/[μmol/(min·g)] 4.72±0.01a 1.78±0.03b 1.16±0.04b
过氧化氢酶/[nmol/(min·g)] 291.15±26.22a 202.28±18.49b 162.35±18.23c
乙酰胆碱酯/[nmol/(min·g)] 20.58±4.36a 11.37±3.27b 7.35±2.14c

3 结论

研究结果表明,与正季采收相比,‘上湖仙’油甘留树保鲜后,半胱氨酸、谷氨酸、赖氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸及还原型抗坏血酸(维生素C)的含量均显著升高,而糖、原花青素、类黄酮、总酚、单宁和纤维素的含量显著降低。其中,酚类、单宁和纤维素含量降低有利于减轻果实涩味,增加化渣程度;酶活力测定结果显示,酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和乙酰胆碱酯酶含量均显著降低,而碱性磷酸酶、羧酸酯酶、超氧化物歧化酶和过氧化物酶含量显著升高。综上所述,‘上湖仙’油甘留树保鲜会使抗氧化能力小幅度下降,但可提升油甘的品质和口感,具有良好的商品性,且留树保鲜时间与氨基酸的提升及单宁和纤维素的降低呈正相关,故油甘的最佳留树保鲜时间应为1月前后采摘,因该时间为春节前后,经济效益最高,该方法可在油甘生产中推广应用。

4 讨论

油甘是极具岭南特色的药食兼用型水果,可通过腌制、榨汁和发酵等方式将其加工成果脯、果汁和果酒等商业产品[10-11],油甘的深加工不仅延伸了产业链,也延长了油甘的储藏期。但油甘的深加工往往投入较大,且不利于营养品质保持。近年来,鲜食油甘越来越受到消费者的青睐,但油甘的采后保鲜多以低温储藏为主,低温储藏不仅操作步骤相对复杂,还容易对果实造成一定损耗,导致果实品质降低[19]。留树保鲜作为一种绿色保鲜方式,不仅减少了储藏期间果实营养的损耗,还降低了果实的储藏成本,提高果农收益[36]。‘上湖仙’油甘是笔者及其团队选育出来的晚熟新品种,该果实个大、涩味轻、口感好,适合鲜食,是研究油甘保鲜的良好材料。
本研究发现,‘上湖仙’油甘留树保鲜后总糖含量呈显著下降趋势,这与赖多等[36]研究的‘白玉’油甘及王春燕等[17]对红毛丹留树保鲜的研究结果一致。果实在留树保鲜过程中需要消耗大量营养物质才能维持自身正常的生命活动,随挂果时间延长,消耗量增大,若果园的水肥管理欠缺,树体则不能获取足够的营养物质,最终导致糖含量降低[37-38]。此外,本研究还发现,油甘的留树保鲜一方面可促进氨基酸和还原型抗坏血酸(维生素C)的积累;另一方面可降低单宁、原花青素、类黄酮和总酚和纤维素含量,且增加和下降的趋势均与留树保鲜时间呈正比。单宁、酚类物质以及纤维素与油甘的涩味和化渣程度密切相关,是影响油甘鲜食口感的重要因素之一。油甘留树保鲜至次年采摘会经过低温或霜冻,而环境胁迫可促使蛋白质、氨基酸和维生素的累积[39],同时可降低单宁、酚类物质和纤维素的含量,从而使涩味变轻、化渣变好,口感和营养价值提升。
油甘留树保鲜后的酶活力测定结果表明,过氧化物酶含量显著增加,而多酚氧化酶的含量显著降低。多酚氧化酶是水果褐变的关键酶,该酶活力增加可降低果实品质[40]。研究表明,抗坏血酸可抑制油甘果实中多酚氧化酶的活性,从而延缓油甘褐化速度[41-42]。本研究检测到留树保鲜后的油甘果实中还原型抗坏血酸的含量与正季采摘的油甘相比显著提升,这可能是导致留树保鲜油甘中多酚氧化酶活性降低的主要原因。过氧化物酶是植物细胞壁形成的关键酶,可使细胞壁硬化,从而提高植物的抗逆性[43]。植物细胞壁是抵御外界有害生物及病原微生物的第一道屏障[44],果胶作为构成植物细胞壁的重要成分可被水解为可溶性果胶,在果实成熟过程中可溶性果胶含量逐渐升高[45],促使果实表皮软化,抗病性变差。在本研究中,油甘留树保鲜后的可溶性果胶含量并无显著变化,说明油甘留树保鲜对果实细胞壁的降解影响不大。以上研究结果充分说明,油甘留树保鲜后可延缓其褐变,同时促进新细胞壁的合成,提升果品抗逆性。这也就更好地解释了‘上湖仙’油甘留树保鲜至次年1月或4月时,果品的商品性无显著变化的原因。其他采后保鲜技术虽然可以有效杀灭或抑制微生物活动,干扰果实的呼吸代谢,延缓果实的衰老,但是成本较高、消耗人力,且容易产生病害;而留树保鲜可在不使用任何栽培措施和药剂处理的情况下,改善果实的品质,减少储藏成本、节约人力。生产中油甘的集中上市时间为9月上旬—10月下旬,油甘留树保鲜后良好商品性是提升市场竞争力的前提条件,特别在春节期间上市,普遍售价较高,果农收益大幅提升,但如何更好地提升留树保鲜后油甘的果实品质是下一步研究需要攻克的难题,且后续需针对油甘的配套栽培技术进行研究。

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