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荔枝(Litchi chinensis Sonn.)是原产我国南方的名果,但果实采后极易褐变。果皮褐变是限制荔枝长期贮运、导致货架寿命缩短和果实商品价值下降的主要因素。一般认为,荔枝采后褐变主要是由于果皮细胞中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)与酚类、花色素苷的区域化分布受到破坏而引起酶促褐变反应,表现为酚类、花色素苷等物质被催化氧化成为醌,后者则进一步聚合形成褐色产物,但对于酶促氧化的褐色产物还不清楚。
本论文研究了荔枝果皮中类脂褐素的提取方法、探讨了与果皮褐变、酶促褐变底物(-)-表儿茶素和花色素苷的关系以及各种活性氧和金属离子对类脂褐素积累的影响。研究结果确定了类脂褐素是荔枝果皮褐变的产物,进一步明确了荔枝采后果皮褐变机制,同时为控制荔枝果实采后褐变技术的研发提供了理论指导。主要研究结果如下:
分别用正已烷、正丁醇、乙醇、乙酸乙脂、异丙醇、氯仿、丙酮、乙腈、甲醇、水不同极性的溶剂从荔枝果皮中提取了类脂褐素。结果显示,不同溶剂对荔枝果皮中类脂褐素的荧光光谱影响很大,乙醇、异丙醇、丙酮、乙腈和甲醇都能通过供电子集团而显著增加类脂褐素的荧光强度。综合各方面因素,选择杂质干扰少、荧光相对较强的氯仿做为检测溶剂,并在提取过程中加入甲醇、水来提高提取率。不同的pH值对荔枝果皮中类脂褐素的荧光强度影响较大,pH值≤1能使类脂褐素的荧光快速淬灭。由于在pH5～7范围内荧光强度稳定；因此,在提取过程中,加入pH5.3磷酸缓冲溶液有利于荔枝类脂褐素的检测。另外,不同光照对类脂褐素的检测有明显的影响。光氧化使类脂褐素的荧光基团发生变化,并改变其荧光强度；特别是兰紫光对类脂褐素的荧光强度影响最大,绿光影响最小。
在荔枝果皮褐变过程中,类脂褐素快速积累。在分别贮藏0、36、72、108、144 h后,类脂褐素的相对含量用荧光强度表示,分别是39.3、64.4、113.3、134.1、171.2；褐变指数分别是0、3.0、12.5、35.3、51.60/0。统计分析表明,类脂褐素与荔枝果实贮藏期间的果皮褐变加剧呈正相关,相关系数达到0.946。
茉莉酸甲酯通过影响类黄酮类的代谢而影响荔枝果皮主要褐变底物(-)-表儿茶素和花色素苷含量的变化。茉莉酸甲酯处理的荔枝果实,显著延迟了贮藏末期(-)-表儿茶素和花色素苷的降解,减少了类脂褐素的积累,降低了荔枝果皮的褐变程度。贮藏108 h,与对照荔枝果皮中的花色素苷的含量为0.0234 mg/gFW(鲜重)、(-)-表儿茶素的含量为0.332 mg/g FW、类脂褐素的相对含量为192.1、褐变脂数为47.5％相比,分别经0.6、1、5、25μg/L茉莉酸甲酯处理后的花色素苷的含量分别是0.0269、0.0388、0.0319、0.0298 mg/g FW,(-)-表儿茶素含量为0.366、0.365、0.391、0.398 mg/g FW；类脂褐素的相对含量是121.1、111.8、156.2、148.0,褐变指数为23.8、15.9、27.0、25.1％。可见,茉莉酸甲酯处理显著延迟了荔枝采后果皮中的(-)-表儿茶素和花色素昔的降解和类脂褐素的积累,从而延缓了荔枝果皮褐变,说明了类脂褐素是荔枝果皮中的(-)-表几茶素和花色素苷的氧化褐变产物。
类脂褐素是膜脂过氧化产物,而活性氧是造成膜脂过氧化的关键因素。本文研究了超氧阴离子(O2˙-)(通过百草枯得到)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(·OH)(通过Fenton反应得到)分别对荔枝果实、果皮及果皮组织均浆液中类脂褐素积累的影响。结果表明,1/μmol/LO2˙-处理显著提高了荔枝整果中类脂褐素的含量,经过贮藏108 h后类脂褐素含量达到对照果实的332.1％；而1μmol/L·OH处理显著降低了组织培养的荔枝果皮中类脂褐素的荧光量,在果皮培养的第一天类脂褐素含量就达到对照的79.6％,这与光氧化类脂褐素和荔枝果皮贮藏末期荧光量显著下降的结果都一致。分别用1、10μmol/L、0.1、1、10 mmol/L O2˙-、·OH、H2O2处理荔枝果皮组织均浆液,37℃保温10 min后,直接测定类脂褐素的含量,结果表明,随着O2˙-浓度的增加,类脂褐素的含量有逐渐增加趋势；10、0.1mmol/L OH处理使类脂褐素的荧光量显著下降；而H2O2与02˙-和·OH相比较,对荔枝果皮中类脂褐素积累的影响不大。
本研究还采用1μmaol/L Ca2+、Fe2+和它们的鏊合剂EGTA、柠檬酸钠分别处理了荔枝整果和果皮组织。Ca+和它的鏊合剂EGTA处理的结果表明,Ca+延缓了荔枝果贮藏末期类脂褐素的进一步氧化,而Fe2+和它的鏊合剂柠檬酸钠处理的结果表明,Fe2+却加速了类脂褐素的积累；但Ca2+、Fe2+的作用效应不显著。
本研究初步证实类脂褐素是荔枝果皮的褐变产物,并对荔枝果实在贮藏过程中类脂褐素的形成或积累机制进行了讨论。