研究背景
荔枝为亚热带常绿植物，果实属于无患子科非呼吸跃变型水果。荔枝原产于我国南方，是我国的特色经济水果，后发展到亚洲热带、亚热带地区及南非、澳大利亚、美国等地，但中国仍是世界上种植荔枝最多的国家。荔枝果肉具有大量的营养和功能成分，可以调节脂质代谢；果皮中含有大量抗氧化物质和抗癌的有效成分；果核中的特有成分具有提高免疫及抗病毒等功效，因此深受消费者喜爱。但是由于荔枝在高温高湿的季节成熟，果实含水量高，呼吸作用旺盛，所以在采后营养物质消耗比较快，同时在高温高湿的条件下，荔枝果实表面的病原菌生长快，果实及果皮极易变质，给荔枝的储存以及运输带来了很大的困难，也成为了我国出口面临的问题之一。因此，如何大力发展荔枝贮运保鲜技术，控制采后荔枝的衰老褐变就显得尤为重要。
目前国内主要的荔枝保鲜技术包括气调贮藏、高分子涂膜和低温贮藏等。气调贮藏主要是控制水果自身呼吸作用进行的保鲜技术，因为其控制包装内的气体、相对湿度等需要一定的精度，成本较高；高分子涂膜主要采用了高分子成膜剂、防腐剂、抗氧化剂等的组合保鲜剂，在水果外层创造一层薄膜，从而达到水果保鲜的目的，虽然该方法简便低廉，但操作不当也会促进水果的衰老；低温贮藏是最常见的果蔬保鲜方法，但不同的水果有不同的特性，部分冷敏型果蔬经过低温贮藏后，其风味会发生变化，并且在小成本的小包装上，通过加冰的方法使得其保存繁琐；化学药剂处理保鲜法相对于其他保鲜方法经济，简便，但也由于药物残留的问题成为了这个方法的局限所在。因此，寻求更安全有效，绿色环保的保鲜技术和方法就显得尤为重要。
褪黑素，化学名称为N-乙酰基-5-甲氧基色胺，是动植物体内广泛存在的小分子物质。褪黑素首次由Lerner等在1958年从牛的松果体中提取出来；并且于1995年，科学家首次在番茄等植物中检测到褪黑素。作为饮食中含有的健康成分，许多水果蔬菜都能提供天然的褪黑素。随着褪黑素在植物领域的相关研究日益增多，近年陆续有文献报道褪黑素在园艺产品的采后保鲜中具有明显作用。辛丹丹等发现用合适浓度的外源性褪黑素采后黄瓜，能有效抑制黄瓜的呼吸作用，维持黄瓜体内较高的维生素C和可溶性蛋白含量。朱玲玲发现用100 μmol/L的褪黑素处理“优秀号”青花菜，可以减少青花菜贮藏期间的乙烯产生量，并延缓青花菜采后衰老。而关于褪黑素处理荔枝以及对其采后褐变及活性氧代谢的影响研究较少。因此，董新红团队以华南特色水果荔枝为材料，研究外源褪黑素处理对采后荔枝果实品质及活性氧代谢的影响，为褪黑素在荔枝采后保鲜中的应用提供科学依据。
1 褪黑素处理对荔枝失重率的影响
荔枝果实自身水分含量高，且其采后呼吸作用旺盛，因此，采后荔枝果实容易失水和损失营养物质。失重率是通过直接称量法计算果实的质量的损失，反映果实贮藏过程中的水分与营养物质损失程度。
由图1可以看出，随着荔枝采后时间的推迟，其失重率也开始逐渐呈上升趋势。对照组荔枝失重率明显高于以50 μmol/L褪黑素处理的荔枝，100 μmol/L褪黑素处理的荔枝失重率略高于对照组，而200 μmol/L褪黑素处理的荔枝在贮藏前6 d，其失重率低于对照组，而后略高于对照组。说明高浓度（100和200μmol/L）褪黑素处理对减少荔枝的水分损失作用不明显。在贮藏期间（3、6、9、12 d），对照组的失重率分别是0.9%、3.0%、4.1%、5.0%，而50 μmol/L褪黑素处理组的失重率分别是0.8%、2.0%、3.3%、4.3%，说明50 μmol/L的褪黑素处理能明显减少荔枝贮藏过程中的水分与营养物质损失，降低果实的失重率。
2 褪黑素处理对荔枝色泽、褐变指数变化的影响
采后果实的颜色变化，是反映果实商品价值的一个很重要参数。随着贮藏时间的延长，采后荔枝的颜色和外观逐渐发生变化，褐变指数也逐渐升高，从而使果实亮度（L*值）降低，这些都与荔枝果实褐变物质的不断积累有关。
由图2可见，对照组和处理组荔枝的L*值在贮藏前3 d急剧下降。荔枝果实0 d的L*值为32.5，随着贮藏时间的延长，在12 d后，不同处理组之间L*值差距明显，对照组、50、100和200 μmol/L的L*值分别为26.3、27.1、26.9和26.5，50 μmol/L的褪黑素处理能较好地保持果实色泽和亮度。图3表明，随着贮藏时间的延长，不同条件下的荔枝果实均发生不同程度的褐变现象，对照组和各处理组差异较为明显。在0～9 d的贮藏期间，50和100 μmol/L处理对褐变指数的影响效果比较接近，且褐变指数都小于200 μmol/L处理组。而在9～12 d贮藏期间，100和200 μmol/L处理组褐变相近，50 μmol/L处理组略低于两者。
果皮褐变是果蔬衰老的重要标志，影响着果蔬的品质和保质期。通过考察采后荔枝果实的L*值和褐变指数，发现采后荔枝的L*值和褐变指数之间变化具有一致性。随着贮藏时间的延长，褐变指数逐渐升高，果实L*值降低，但与未处理荔枝相比，经过外源褪黑素处理过的荔枝均可保持较高的L*值和较低的褐变指数，以50 μmol/L处理效果最好。这与前人研究褪黑素处理的香蕉、桃子等得到的结论基本一致。
3 褪黑素处理对荔枝果皮细胞膜透性的影响
果实衰老经常伴随着细胞膜完整性和功能的丧失，表现为相对膜渗透率的增加，因此通过测定果皮的相对导电率可以反映果实的膜透性，进而判断细胞膜的完整性和果实的衰老程度。
图4可以看出，随着贮藏时间的延长，荔枝果皮的相对电导率整体呈上升趋势。在贮藏前3 d，各处理组果实的电导率都急剧上升，而对照组的相对电导率显著（P＜0.05）高于褪黑素处理组。在3～12 d内，电导率增加趋势较为缓慢，对照组电导率仍显著（P＜0.05）高于处理组，说明褪黑素处理有助于保持荔枝果皮细胞膜的完整性，减少细胞电解质外渗，从而保持果实较好的食用品质。50 μmol/L的褪黑素处理效果最好。
4 褪黑素处理对荔枝丙二醛含量的影响
MDA是膜脂过氧化最重要的产物之一，在植物衰老生理和抗性生理研究中MDA含量是一个常用指标。
由图5可知，荔枝果实丙二醛初始含量为1.22 μmol/g。在0～12 d贮藏期间，对照组与处理组的MDA含量都呈0～6 d上升，6～9 d下降，9～12 d上升的变化，除了100 μmol/L褪黑素处理组在第6 d时达到最高值3.25 μmol/g，对照组和其他处理组都在12 d达到最高值，且褪黑素处理组MDA含量均显著低于对照组（P＜0.05），说明褪黑素能够有效抑制荔枝果实中的MDA产生和积累。在本实验中，随着褪黑素浓度增大，对MDA的抑制作用越大。Lei研究外源苹果褪黑素合成酶的基因时，发现苹果褪黑素含量与脂质过氧化产物丙二醛含量呈负相关，推测外源褪黑素和内源褪黑素之间存在着某种联系。有研究表明，经外源褪黑素处理荔枝果实，能诱导果实内源褪黑素的合成，进而调节荔枝的衰老。
5 褪黑素处理对荔枝超氧阴离子（O2-）和过氧化氢（H2O2）产生的影响
图6可见，各处理条件下荔枝O2-生产速率变化趋势比较一致，在0～6 d都不断降低，随后逐渐升高，在9d 达到峰值后又出现急剧下降。而9d时，50 μmol/L褪黑素处理组超氧阴离子产生速率为14.42 mol/min·g，远远小于CK组的16.45 mol/min·g。从图7可以看出，在整个贮藏期间，对照组和处理组的H2O2含量都呈现持续上升趋势，但处理组和对照组之间H2O2含量具有显著差异（P＜0.05）。褪黑素处理后的荔枝中H2O2含量显著低于对照组，且褪黑素浓度越高，对H2O2的抑制或清除作用越强。
O2-和H2O2等活性氧是大多数正常细胞代谢的副产物，在荔枝受到环境胁迫时，果皮的O2-和H2O2产生速率明显加快，细胞膜通透性逐渐增大，同时过多的活性氧不能得到及时的清除，使果皮膜质系统发生过氧化反应，果皮细胞内外环境的稳定遭到破坏，从而导致水果的衰老，活性氧的含量可以作为衡量荔枝果实衰老程度的一个指标。结合O2-产生速率和H2O2含量变化，可以看出使用外源褪黑素处理采后荔枝，可以抑制荔枝的活性氧水平，进而延缓了荔枝果实的衰老，与Wang使用外源褪黑素处理采后甜樱桃和Liu使用外源褪黑素处理采后草莓的研究结果相似。
6 褪黑素处理对荔枝超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响
图8可以看出，采后荔枝果实的SOD活性在贮藏前期（0～3 d）急剧升高，褪黑素处理组上升更快，在第3 d时达到峰值（200 μmol/L处理的峰值出现在第6 d），且显著高于对照组（P＜0.05）。3～6 d，对照组SOD活性缓慢下降，第6 d后急剧下降；而处理组的SOD活性3 d后开始缓慢下降，在贮藏末期仍维持较高活性，显著高于对照组。在12 d时，50 μmol/L褪黑素处理组的SOD活性最高，为0.812 U/g，显著高于其他处理组（P＜0.05）。
SOD是广泛存在于生物体内的重要的抗氧化酶，它可以分解O2-和H2O2等活性氧产物，并通过CAT将它们转化为H2O和O2，因此SOD的活性是反映生物衰老和死亡的一个重要指标。本研究结果与Jakaria使用1 mmol/L外源褪黑素处理富士康苹果的实验结果基本一致，说明外源褪黑素可以显著提高采后荔枝的SOD活性。
7 褪黑素处理对荔枝多酚氧化酶（PPO）活性的影响
由图9可知，在0～6 d期间，对照组和处理组的PPO活性在贮藏初期（0～6 d）均迅速升高，并且在第6 d达到最大峰值，但处理组的PPO活性升高始终低于对照组。第6 d后，所有处理的PPO活性开始急剧下降，其出现的原因可能是果实衰老所引起的酶失活。在贮藏末期（12 d），处理组PPO的活性均显著低于对照组（P＜0.05），说明褪黑素处理能显著抑制荔枝果实的PPO活性，从而降低荔枝的褐变。
PPO广泛存在植物体内，在荔枝中多以结合态（BPPO）的形式存在，而且随着果实的衰老，果皮细胞的膜系统被破坏，将果实内简单的酚类物质氧化成醌类物质，进而引起果实的褐变。而外源褪黑素抑制了果实内PPO的活性，延缓了荔枝果实的衰老。Jannatizadeh使用外源褪黑素处理石榴果实时，同样发现褪黑素处理组的PPO活性低于对照组。表明外源褪黑素处理可以抑制荔枝PPO活性，进而减轻果实的氧化褐变。
8 结论与讨论
果蔬采后品质的下降与活性氧积累产生的氧化胁迫密切相关。正常条件下植物体中的活性氧清除系统（包括防御酶系）可以及时清除植物体产生的活性氧。但是在非生物胁迫条件下，植物细胞中产生的活性氧大于被清除的活性氧，就会引起细胞代谢紊乱。因此，采用合适的保鲜技术和措施对采后果蔬进行一定的保鲜处理，可以减少果实的采后失水，活性氧的积累，维持细胞膜的完整性，从而延缓果实的品质下降。
研究结果表明，在4 ℃贮藏条件下，不同浓度的褪黑素处理对采后荔枝果实品质具有一定的保鲜效果，说明褪黑素处理可以有效抑制采后荔枝的褐变和衰老。其主要表现在处理后能有效延缓荔枝失重率的增加，抑制或减少活性氧及丙二醛的产生和积累，促进贮藏初期SOD活性的升高，这与褪黑素处理在其他果蔬上的研究结果是一致的。说明褪黑素处理不但能维持果实较高的L*值和较低的褐变指数，保证果实具有良好外观品质，还能从一系列生理生化水平上维持果实良好的生理特征和营养品质。至于褪黑素处理如何促进保护酶系的活性，抑制超氧阴离子和过氧化氢的的产生，调控果蔬中的抗氧化途径，需要进一步深入研究，而且对于研究褪黑素处理对非跃变型果实的生理影响会有重要参考意义。
版权声明
本公众号推送文章仅为学术交流使用，‘原创’为原创编译之标记，不表示本平台对文本主张版权。作者团队或单位如需使用编译文本，可联系编辑开放白名单。凡是注明“转载”的稿件，均已注明直接来源，如需使用，请联系版权人。如有侵权，请联系我们，我们会尽快删除。
