山东农业大学彭勇副教授、山东省果树研究所李林光研究员等:中早熟苹果品种的贮藏品质和酚类物质差异分析

2023-06-01作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

苹果是农业农村部确定的11 种优势农产品之一,在水果市场中占有举足轻重的地位。7— 8月份采收的中早熟苹果品种由于生长期短、不耐贮藏和季节性强,市场占比偏低。目前,中早熟苹果品种以‘嘎啦’为主,但其不耐贮藏,成熟时容易裂果,采摘后贮藏期间果肉容易变软、风味劣变,严重影响其市场价值和贮藏品质。当前,一些替代‘嘎啦’的优选中早熟新品种正在逐步推广种植,比如山东省果树研究所利用‘嘎啦’和‘藤牧一号’选育的‘鲁丽’苹果,色香品质好于‘嘎啦’。但是,关于‘鲁丽’苹果的贮藏特性及其品质变化还鲜有报道。

山东农业大学食品科学与工程学院的王震、彭勇*和山东省果树研究所李林光*等通过对‘鲁丽’‘鲁艳’‘嘎啦’3 个苹果品种为研究对象,探究其贮藏品质的差异,以及成熟度对其品质的影响,特别是3个品种间酚类物质含量的差异情况,以期为中早熟苹果品种的贮藏保鲜和加工提供参考。

1中早熟苹果硬度、可溶性固形物质量分数、总酸度和固酸比的差异分析

由图1A可知,3 个苹果品种的着色果硬度均在11.0~12.5 kg/cm2之间,三者之间差异不显著。随着成熟度提高,3 个品种硬度均下降,以成熟的‘嘎啦’苹果硬度较高,‘鲁艳’硬度最低。由图1B可知,着色期的苹果可溶性固形物质量分数低于成熟果,其中,‘鲁丽’苹果可溶性固形物质量分数最高,成熟果的‘鲁丽’苹果可溶性固形物质量分数比着色果提高了13.6%。由图1C可知,着色果的酸度高于成熟果,其中以‘鲁艳’酸度最高,达到0.38%,其次是‘鲁丽’和‘嘎啦’苹果。比较来看,随着成熟度提高,‘鲁丽’‘鲁艳’苹果总酸下降比较明显。从图1D可知,着色果的固酸比显著低于成熟果,固酸比最高的苹果品种为‘嘎啦’,其次为‘鲁丽’和‘鲁艳’。这些结果表明,随着苹果成熟度的提高,硬度下降,果实糖分不断积累,有机酸在酶的作用下被逐渐转化和降解,固酸比提高,呈现出较好的感官品质,3 个品种比较来看,‘嘎啦’和‘鲁丽’固酸比高,口感脆甜,适合于鲜食,而‘鲁艳’固酸比低,可能更适合于加工成果酒、脆片等产品。

2、中早熟苹果果皮和果肉颜色的差异比较

由图2A可知,3 个品种果肉L*值均大于果皮,随着成熟度提高,果肉和果皮L*值均呈现下降的趋势,以果皮L*值下降更明显。就a*值而言(图2B),3 个品种果肉a*值均为负值,随着成熟度提高,a*值上升,其中‘鲁艳’变化最明显,表明随着果实成熟,果肉绿色减弱、红色增强。对于果皮,成熟果的果皮a*值显著高于着色果,‘鲁丽’a*值较‘嘎啦’与‘鲁艳’高。就b*值而言(图2C),随着成熟度提高,果肉b*值提高,但是成熟果果皮b*值相比于着色果果皮显著下降。这与感官上3 种苹果果实外观颜色和果肉颜色相符(图2D)。

3、中早熟苹果呼吸速率、乙烯释放量和冰点温度的比较


由图3A可知,着色期的‘鲁丽’苹果呼吸速率最高,其次是‘鲁艳’和‘嘎啦’。随着成熟度提高,3 种苹果呼吸速率均下降,以‘鲁丽’苹果下降最快,而‘嘎啦’与‘鲁艳’苹果变化较小。从图3B可知,贮藏60 d后,‘鲁艳’的乙烯释放量较高,‘鲁丽’和‘嘎啦’次之。由图3C可知,‘鲁丽’果实冰点较高,为-1.4 ℃,而‘嘎啦’与‘鲁艳’冰点较低,在-1.5 ℃左右。果实的呼吸速率、乙烯释放量和冰点温度指标反映了苹果的贮藏特性。整体而言,着色期的‘鲁丽’和‘鲁艳’苹果呼吸强度均高于‘嘎啦’,生理代谢更旺盛,果实发育更好,但‘鲁艳’贮藏期间乙烯产生量高,不耐贮藏。

4、中早熟苹果的总酚含量、总黄酮含量、DPPH自由基清除率和PPO活力的差异比较


由图4A可知,从果肉来看,‘鲁丽’苹果果肉总酚含量最高;随着果实成熟度提高,‘嘎啦’果肉中总酚含量显著上升,而‘鲁丽’与‘鲁艳’变化不显著。从果皮来看,‘鲁丽’苹果果皮总酚含量也最高,两个成熟度下,3 个品种的苹果果皮中总酚含量均显著高于果肉。从图4B可知,‘鲁丽’苹果果肉和果皮总黄酮含量均最高。成熟的‘嘎啦’‘鲁丽’和‘鲁艳’果皮总黄酮含量比着色果分别提高了20.5%、15.6%、16.0%。

由图4C可知,果皮的DPPH自由基清除率显著高于果肉,‘鲁丽’苹果果肉和果皮的DPPH自由基清除率均最高。由图4D可知,3 种苹果果肉的PPO活力均显著高于果皮,其中,成熟的‘嘎啦’果肉PPO活力最高,达到36.8 U/g。随着成熟度提高,‘嘎啦’果肉PPO活力略有上升,而‘鲁丽’‘鲁艳’PPO活力下降;对于果皮,除了‘鲁艳’PPO活力相比于着色果显著下降,‘鲁丽’和‘嘎啦’苹果果皮PPO活力均变化不显著。‘鲁丽’苹果果肉和果皮酚类含量均较高,PPO活力低,有着最好的抗氧化能力,更有利于人体健康和功能食品的开发。
5、中早熟苹果品种的单一酚类物质含量比较

从表1可以看出,‘嘎啦’和‘鲁丽’苹果果肉中,均是绿原酸的含量最高,其次是表儿茶素、儿茶素、咖啡酸和金丝桃苷等,而‘鲁艳’果肉中,表儿茶素含量最高,其次是绿原酸和儿茶素等。比较来看,以‘鲁丽’苹果绿原酸和表儿茶素含量均最高。两个成熟度比较来看,成熟果的‘鲁艳’果肉中的绿原酸、表儿茶素、儿茶素和咖啡酸含量均低于着色果果肉,而‘嘎啦’‘鲁丽’苹果果肉中的绿原酸含量随着成熟度的提高显著增加。从果皮酚类物质的情况来看,果皮中的主要酚类物质是金丝桃苷和表儿茶素3 个品种果皮酚类物质比较来看,以成熟果的‘鲁丽’苹果果皮中金丝桃苷和表儿茶素含量最高,成熟果的苹果果皮酚类物质含量高于着色果果皮。此外,在‘鲁丽’苹果果皮中还检测到原儿茶酸,但是在‘嘎啦’和‘鲁艳’苹果果皮中未检测出。比较来看,‘鲁丽’苹果果肉酚类物质最丰富,是最有发展前景的品种之一。

6、中早熟苹果品种果肉各指标的相关性分析

采用Pearson相关性分析两种成熟度条件下3 种苹果果肉中各指标之间的相关性,如图5所示,结果表明果实硬度与a*值有高度显著负相关性(P<0.001)。从糖酸品质指标来看,可溶性固形物质量分数与总酚、总黄酮、绿原酸含量和DPPH自由基清除率都存在高度显著正相关(P<0.001),而总酸度与呼吸速率呈高度显著正相关(P<0.001)、与固酸比呈高度显著负相关(P<0.001)。就颜色而言,L*值与a*值之间呈高度显著负相关(P<0.001),但与咖啡酸含量呈高度显著正相关(P<0.001),说明随着果实成熟,果实亮度下降,花青苷积累。对于果实中的酚类物质,结果表明总酚、总黄酮含量与DPPH自由基清除率、绿原酸含量和表儿茶素含量都呈高度显著正相关(P<0.001)。但是PPO活力与大部分指标相关性均不强。对单一酚类的分析发现,儿茶素、咖啡酸、表儿茶素含量都与芦丁含量有高度显著或极显著的正相关性(P<0.001、P<0.01),表明几种酚类物质在果实中的变化是一致的。随着果实成熟度提高,苹果果肉中糖含量升高,酸含量降低,总酚、总黄酮含量不断升高,DPPH自由基清除率相应升高,使果实呈现出特有的感官风味和功能成分。整体上看,可溶性固形物质量分数与酚类物质含量之间的相关性强,可为分析其贮藏加工品质提供参考。

7、中早熟苹果品种果肉各指标的主成分分析

为进一步系统的分析各指标之间的相关性,提取了特征值大于1的4 个主成分。如图6A所示,着色果和成熟果的‘嘎啦’可以通过PC1区分开,着色果和成熟果的‘鲁丽’‘鲁艳’苹果可以通过PC2区分开,在成熟时,‘嘎啦’和‘鲁丽’苹果在PC1比较接近,显示出不同成熟度、不同品种的苹果果实在品质上有显著差异。
通过载荷图(图6B)分析发现这些指标对果实品质的贡献不同,PC1主要由总酚、绿原酸、总黄酮、表儿茶素含量等指标决定,与苹果DPPH自由基清除率呈正相关,而与PPO活力呈负相关。此外,PC2与硬度、总酸度等指标呈正相关,而与固酸比、a*值呈负相关。综合图6A、B分析,3 个苹果品种各具特色,其中‘鲁丽’苹果在酚类、黄酮类物质的组成和含量上优于‘嘎啦’与‘鲁艳’,而着色期的‘鲁艳’在硬度、总酸度等感官品质上较为突出。
8、结论
本实验系统研究了3 个中早熟苹果品种的贮藏品质和酚类物质的差异。发现随着成熟度提高,果实的可溶性固形物质量分数增加,而其硬度、总酸度、L*值下降,‘鲁丽’苹果果皮的a*值和可溶性固形物质量分数最大,同时,相比于‘鲁艳’和‘嘎啦’,‘鲁丽’苹果有着更高的总酚、总黄酮含量和DPPH自由基清除率。相关性分析显示可溶性固形物质量分数与总酚、总黄酮、绿原酸含量和DPPH自由基清除率都存在高度显著正相关,并且总酚、总黄酮含量与DPPH自由基清除率、绿原酸含量和表儿茶素含量都呈高度显著正相关,总酸度与固酸比呈高度显著负相关。综合来看,绿原酸、表儿茶素、儿茶素、咖啡酸和金丝桃苷等是‘鲁丽’‘鲁艳’和‘嘎啦’苹果的主要酚类物质。‘嘎啦’和‘鲁丽’苹果果肉中均是绿原酸含量最高,‘鲁艳’果肉中表儿茶素含量最高,成熟果的酚类含量高于着色果,果皮中含量高于果肉,但3 个品种间酚类物质的差异机制有待于深入研究,特别是通过基因组学和代谢组学等技术手段,进一步阐明各品种贮藏品质和酚类物质之间的联系,可为苹果新品种的选育、保鲜和加工提供参考。