不同贮藏温度对澳洲坚果鲜果品质及代谢变化的影响

陆敬伊1,2,3,李 娅1,2#,帅希祥1,2,张 明1,2,吴振先3*,杜丽清1,2,邓 旭1,2*

1中国热带农业科学院南亚热带作物研究所/海南省热带园艺产品采后生理与保鲜重点实验室,广东湛江 524091;2农业农村部热带果树生物学重点实验室,广东湛江 524091; 3华南农业大学园艺学院,广州 510640)

摘 要:【目的】探究不同贮藏温度对澳洲坚果鲜果品质及代谢变化的影响,明确贮藏温度对果实生理代谢的作用机制,从而为延长鲜果货架期并保持其采后品质提供理论依据。【方法】以青皮果和带壳果为试验材料,通过测定25 ℃、4 ℃、-18 ℃条件下果仁的主要品质指标和生理指标,探究不同贮藏温度对澳洲坚果鲜果品质、能量代谢、活性氧代谢的影响。【结果】低温贮藏能在一定程度上保持果实的品质。4 ℃贮藏的新鲜青皮果果仁和壳果果仁色差值低于-18 ℃和25 ℃。与-18 ℃和25 ℃相比,4 ℃可以维持较高的水分含量,稳定的营养品质(粗脂肪含量和蛋白含量)以及高水平的能量代谢。4 ℃贮藏抑制了多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性,维持了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的高活性,且丙二醛(MDA)含量较低。【结论】澳洲坚果鲜果贮藏的最优温度为4 ℃,此温度下鲜果的品质最佳。

关键词:澳洲坚果鲜果; 贮藏保鲜; 温度; 采后品质; 能量代谢; 活性氧代谢

澳洲坚果(Mɑcɑdɑmiɑ spp.)为山龙眼科(Proteaceae)澳洲坚果属(Mɑcɑdɑmiɑ F. Muell)常绿乔木果树,又名夏威夷果、昆士兰坚果、澳洲胡桃,原产于澳大利亚昆士兰州东南部和新南威尔州北部沿海的亚热带雨林地区[1]。澳洲坚果果仁脂肪含量高达70%~80%,不饱和脂肪酸的比例约占77.23%,富含生育酚、生育三烯酚、植物甾醇和角鲨烯等活性成分,且不含胆固醇[2]

澳洲坚果采收后应尽快进行初步加工,以避免引起鲜果的品质变化。新鲜澳洲坚果果皮含水量为35%~45%,果仁含水量为23%~25%,且含有大量易氧化酸败的不饱和脂肪酸[3],因此不耐贮存。青皮果长时间堆放在一起,因呼吸作用增强导致温度和湿度升高。在高温高湿环境下,坚果容易发生霉变、腐烂和品质劣变[3]

澳洲坚果鲜果常用的贮存方法包括普通室内贮藏和低温贮藏,且在贮存过程中应避免果实吸潮,以防变质。付镓榕等[4]研究了田间摊放、室内摊放和室内堆放3种贮藏方式对澳洲坚果鲜果品质的影响,结果表明室内摊放贮藏最能有效保持果实品质、降低缺陷果率,是推荐的贮藏方式。张丞等[5]研究了在冷藏和室温条件下五倍子单宁对澳洲坚果鲜食果仁保鲜效果的影响,结果表明五倍子单宁能有效降低包装内氧气含量,抑制果仁油脂氧化酸败与霉菌生长,显著延长保鲜期并维持果仁鲜食口感。郭刚军等[6]将带壳的鲜食澳洲坚果开口,通过微波灭酶处理、纳他霉素溶液浸泡等方法延长保鲜贮藏时间,但所用鲜食坚果须先将果仁水分含量干燥至6%~12%。王文林等[7]将脱青皮的新鲜带壳澳洲坚果在壳聚糖、β-环糊精、肉桂精油和甘油等混合复配保鲜剂中浸泡后,真空预冷存放在聚乙烯薄膜袋中可贮藏6个月以上。付镓榕等[8]研究了不同温湿度贮藏对澳洲坚果鲜果品质的影响,发现35 ℃(相对湿度80%)条件下水分损失最快、贮藏裂果率最高,而30 ℃时霉果率最高;付镓榕还构建了反向传播(BP)神经网络预测模型,具有高预测精度,可实现澳洲坚果品质的快速预测。目前,有关澳洲坚果鲜果在贮藏期间品质变化的研究已有报道,然而贮藏温度对果实生理代谢的作用机制尚不明确。因此,结合澳洲坚果鲜果采后的品质变化,研究在不同温度条件下鲜果能量代谢与活性氧代谢的变化,为延长鲜果货架期并保持其采后品质提供理论依据。

本研究以新鲜澳洲坚果的青皮果和带壳果为试材,研究在25 ℃、4 ℃和-18 ℃贮藏温度条件下,色泽,水分含量,能量代谢,多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,以及丙二醛(MDA)含量的变化规律,以期确定适宜的贮藏温度,为新鲜澳洲坚果产品的贮藏和品质调控提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料

试验于2024年9—10月在湛江中国热带农业科学院南亚热带作物研究所进行,新鲜带青皮澳洲坚果产自广西玉林。成熟果实采收后于室温下运输,在2 d内运回实验室,未进行其他处理。

1.2 试验设计

选择无病虫害、腐烂、机械损伤的新鲜澳洲坚果青皮果(XQ),使用脱皮机进行脱青皮处理后,获得带壳果(XK),分别对XQ和XK使用PE袋进行包装。青皮果每袋约1.2 kg,带壳果每袋约0.7 kg,并置于不同温度(25 ℃、4 ℃、-18 ℃)下贮藏,共分为6组:25XQ、4XQ、-18XQ、25XK、4XK、-18XK,在贮藏第0、7、14、21、28、35、42天分别取样,每次取样于每种贮藏条件下各取3袋,即3次重复。从各袋的每个果实中取部分果仁,混合均匀后,立即使用液氮速冻。一部分用于测定水分、粗脂肪、蛋白质含量和色泽,另一部分置于-80 ℃超低温冰箱保存,用于分析酶活性、MDA含量和能量水平。所有理化指标的测定至少进行3次及以上生物学重复。

1.3 试验方法

1.3.1 水分含量测定 参考张权[9]方法,略作修改。采用梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司HC103卤素水分测定仪测定,将新鲜澳洲坚果果仁粉碎后称取3.00 g置于水分测定仪托盘,待水分烘干结束,记录结果读数(单位:%)。

1.3.2 粗脂肪含量测定 参照GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》[10],采用索氏提取法,使用上海洪纪仪器设备有限公司SZF-06A索氏提取器进行测定。

1.3.3 蛋白质含量测定 参考Zhang等[11]的方法,略作修改。称取0.2 g果实样品于消化管中,加入两粒凯氏定氮高效催化片,再加入10 mL浓硫酸,消化约2.5 h。使用海能未来技术集团股份有限公司K1160全自动凯氏定氮仪,通过仪器自带的加液系统向接收瓶中加入盐酸标准滴定液,当颜色发生变化时即可停止滴定。蛋白质含量(M)计算公式:

式中:c表示盐酸标准滴定液浓度,单位为mol·L-1V1V2分别表示试液和空白试剂消耗盐酸标准滴定液的体积,单位为mL;m表示试样质量,单位为g;F表示氮换算为蛋白质的系数。

1.3.4 色差测定 使用深圳市三恩时科技有限公司NS800分光测色仪测定果仁中心的色泽,记录样品的L*(亮度)、ɑ*(红绿)、b*(黄蓝)。总色差(ΔE)计算公式:

式中:L*0ɑ*0b*0表示新鲜果仁0 d时的色度值;ɑ*实验b*实验表示贮藏各取样时间点测定的色度值。

1.3.5 三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、一磷酸腺苷(AMP)含量测定和能荷(EC)水平的变化ATP、ADP、AMP采用北京索莱宝科技有限公司的试剂盒,使用帝肯(上海)贸易有限公司Spark 10m酶联免疫分析仪进行测定。

能荷(EC)计算公式:

式中:CATP表示ATP含量,CADP表示ADP含量,CAMP表示AMP含量。

1.3.6 PPO、POD、SOD、CAT活性测定 PPO、POD、CAT活性采用北京索莱宝科技有限公司的试剂盒进行测定;SOD活性采用北京索莱宝科技有限公司WST-1法活性测定试剂盒,使用帝肯(上海)贸易有限公司Spark 10m酶联免疫分析仪进行测定。

1.3.7 MDA含量测定 MDA含量采用北京索莱宝科技有限公司的试剂盒,使用帝肯(上海)贸易有限公司Spark 10m酶联免疫分析仪进行测定。

1.4 数据分析

使用Microsoft Excel 2016软件进行数据收集整理,采用Origin 2022软件进行图表绘制,采用SPSS 27.0软件进行单因素方差分析(ANOVA)(当P<0.05时,认为差异具有统计学意义)。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁色差值的影响

果实褐变主要包括非酶褐变和酶促褐变两种类型。前者由非酶因素引发的化学反应导致,后者则是组织内的酚类物质在酶(如PPO)作用下氧化,进而引起组织变色[12]。果仁褐变的机制还涉及细胞氧化还原代谢失调以及细胞结构的破坏[13]。本试验发现,贮藏过程会导致澳洲坚果果仁发生褐变,并反映为各处理组的ΔE值均随着贮藏时间的延长而持续上升(图1)。

图1 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)色差值的影响
Fig. 1 Effect of different storage temperatures on the color difference of fresh green-peel kernels (A) and shelled kernels (B)

-18XQ的ΔE值显著高于25XQ和4XQ贮藏组(P<0.05)(图1-A),这与图2中XQ的果仁颜色变化一致。-18 ℃冻藏下的XQ果仁颜色随着贮藏时间的延长而逐渐加深,变化幅度大于25 ℃和4 ℃贮藏组。冻藏不能使鲜核桃种仁维持较低的ΔE值,这可能是由于果实能量亏损时,活性氧积累增加,细胞膜损伤,代谢紊乱,从而加速了果实冷害的发生,使得果仁ΔE值变大[13]。25XK的ΔE值显著高于4XK和-18XK贮藏组(P<0.05)(图1-B),与图3中XK的果仁颜色变化一致。这可能是由于XK果壳具有有序的微孔结构[15],因此相较于4 ℃和-18 ℃,在25 ℃贮藏下的XK呼吸和衰老等活动增快,导致深色聚合物积累增多[16]。另外,整个贮藏期间25XK的水分含量呈下降趋势(图4-B)。失水导致细胞膜透性增加,使脂质更易接触氧气,从而加剧氧化变黄。随着贮藏时间的延长,25XK果仁失水皱缩且颜色逐渐加深(图3)。

图2 不同贮藏温度下新鲜青皮果果仁的变化
Fig. 2 Changes in fresh kernels of green-peel at different storage temperatures

图3 不同贮藏温度下新鲜壳果果仁的变化
Fig. 3 Changes in fresh kernels of shelled at different storage temperatures

图4 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)水分含量的影响
Fig. 4 Effects of different storage temperatures on the moisture content of fresh green-peel kernels (A) and shelled kernels (B)

25XQ的ΔE值低于25XK贮藏组(图1),这可能是因为XQ青皮的保护,果仁的贮藏环境空气较少,呼吸、衰老等活动受到抑制,深色聚合物积累减少。以上结果表明,在贮藏过程中,-18 ℃并不能更好地保持XQ果仁的颜色;而壳果因为自身的结构特点,不适合在25 ℃下贮藏;4 ℃能够更好地保持XQ和XK果仁的色泽品质。

2.2 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁水分含量的影响

水分含量是影响澳洲坚果贮藏品质的关键因素。由于自身的生理活动以及贮藏环境的影响,果实水分含量发生变化,从而影响其外观和品质。0 d果仁具有较高的初始含水量(约23.43%),在贮藏前期(0~7 d),6组果仁水分含量均呈下降趋势(图4)。这是由于前期果实呼吸作用较强,环境温度变化诱导果皮角质层发生分子结构解聚或晶体排列紊乱,导致表皮屏障功能弱化,进而加剧非气孔性蒸腾失水过程[17-18]

在贮藏过程中,果仁水分含量易受多重因素影响。25XQ在贮藏28 d后,水分含量高于4XQ和-18XQ。25 ℃时青皮果果皮组织的水分蒸腾与呼吸代谢活动较为旺盛,加之果堆内部空气流通不畅,导致二氧化碳、热量及水分在密闭空间内不断积聚,这种环境变化引发贮藏体系的温度升高。经过一定周期后,由于局部高温高湿条件的持续作用,使得果皮中的水分透过果壳进入内部,导致25XQ果仁水分含量上升。-18XQ在贮藏28 d后,水分含量显著低于25XQ和4XQ(P<0.05)。罗树楠等[19]研究表明鲜核桃在冻藏时随着内部水分自然流失和生化反应的进行,失重率不断增加,这与本试验中观察到的澳洲坚果水分变化趋势一致(图4-A)。

25XK的水分含量在整个贮藏期间呈下降趋势,贮藏21 d后显著低于4XK和-18XK贮藏组(P<0.05)(图4-B)。这可能是因为果壳具有有序的微孔结构[15],使得在常温下,果仁因水分蒸腾与呼吸代谢活动产生的水分透过果壳蒸发。而低温(4 ℃和-18 ℃)低氧的贮藏环境可以减缓呼吸、衰老等反应速率,并抑制微生物对水分的利用,从而减少水分流失。总体而言,4 ℃可以更好地维持澳洲坚果鲜果的水分含量。

2.3 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁粗脂肪含量和蛋白质含量的影响

随着贮藏时间的延长,新鲜澳洲坚果果仁的粗脂肪和蛋白质含量发生显著变化,这主要与水分含量的变化有关。当水分含量降低时,新鲜果实的干物质比例(包括脂肪、蛋白质等)相对升高,反之,其他干物质的比例会相对降低。25XQ的粗脂肪含量为58.80%~61.73%,蛋白质含量为6.04%~6.38%;25XK的粗脂肪含量为59.34%~72.15%,蛋白质含量为6.13%~7.45%。由于具有高蛋白含量且处于高温高湿环境,新鲜澳洲坚果易被微生物利用导致腐败变质。在4 ℃贮藏时,4XQ的粗脂肪含量为59.34%~62.05%,蛋白质含量为6.13%~6.41%;4XK的粗脂肪含量为59.34%~64.34%,蛋白质含量为6.13%~6.65%,粗脂肪和蛋白质含量变化范围小,较好地维持了新鲜澳洲坚果的营养品质(图5)。

图5 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁粗脂肪含量(A)和蛋白质含量(C)和带壳果果仁粗脂肪含量(B)和蛋白质含量(D)的影响
Fig. 5 Effect of different storage temperatures on crude fat content (A) and protein content (C) of fresh green-peel kernels and crude fat content (B) and protein content (D) of shelled kernels

2.4 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁ATP、ADP、AMP含量和能荷水平的影响

ATP、ADP、AMP在代谢活动中扮演着重要角色,是植物生理、代谢以及能量状态的重要指标[20]。呼吸链是植物细胞产生活性氧的主要场所,当细胞能量供应不足时,呼吸途径可能发生变化或呼吸链受损,从而导致活性氧(ROS)大量生成。ROS会攻击膜系统,导致膜透性不断增加,破坏细胞的区室化,最终引发果实褐变和腐烂[21-22]

与25 ℃、-18 ℃相比,4XQ、4XK的ATP、ADP含量和能荷始终维持在相对较高的水平(图6,图7)。AMP保持在较低水平,表明细胞处于能量充足的状态,而高能量状态可以降低果实在低温贮藏中冷害发生的风险[23]。与25 ℃、4 ℃相比,-18XQ、-18XK的ATP、ADP含量和能荷维持在较低水平。同时,二者AMP含量总体保持在较高水平,但-18XK的AMP含量存在较大波动(图6,图7)。研究表明,果实采后由于可用能量供应不足或细胞内能量生成速率降低,加速果实的衰老和褐变[23-24],从而导致色泽等感官品质的下降,这可能也是导致-18XQ果仁ΔE值较高的主要因素(图3-A)。

图6 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁ATP(A)、ADP(B)、AMP含量(C)和能荷(D)的影响
Fig. 6 Effects of different storage temperatures on the contents of ATP (A), ADP (B), AMP (C) and energy charge (D) levels of fresh green-peel kernels

图7 不同贮藏温度对新鲜壳果果仁ATP(A)、ADP(B)、AMP含量(C)和能荷(D)的影响
Fig. 7 Effects of different storage temperatures on the contents of ATP (A), ADP (B), AMP (C) and energy charge (D) levels of fresh shell kernels

采后新鲜澳洲坚果的ATP含量整体呈下降趋势(图6,图7),这是由于脱离了母体营养供应,呼吸作用紊乱,共同导致ATP合成减少。保持采后果实中ATP含量和能量代谢稳态是维持其正常生理活动及细胞功能的核心。当能量供应不足时,细胞应对生物胁迫与环境压力的防御机制弱化,从而加速细胞膜结构的破坏[25]。以上结果表明,4 ℃能更好地维持XQ和XK果仁的能量代谢。

2.5 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁POD活性的影响

在油料种子及油脂的贮藏过程中,POD能催化不饱和脂肪酸氢过氧化物的裂解,产生具有不良风味的挥发性羰基化合物,同时产生自由基,加速果实衰老。因此,POD活性是反映果实衰老的一个重要指标[26]。在贮藏期间,XQ和XK果仁于25 ℃下的POD活性普遍高于4 ℃和-18 ℃下的活性。在25 ℃贮藏时,果仁的呼吸作用和脂质氧化速率加快,导致ROS大量积累,从而激活抗氧化防御系统,使POD活性升高以清除H2O2。在4 ℃和-18 ℃贮藏时,POD活性迅速下降,表明4 ℃和-18 ℃显著抑制呼吸作用和不饱和脂肪酸氢过氧化物的裂解,减少H2O2生成,从而降低POD的活性。以上结果表明,4 ℃和-18 ℃能够有效地减少自由基的产生,减缓XQ和XK果仁的氧化和衰老进程(图8)。

图8 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)POD活性的影响
Fig. 8 Effects of different storage temperatures on peroxidase activity of fresh green-peel kernels (A) and shelled kernels (B)

2.6 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁PPO活性的影响

PPO活性是导致果蔬褐变的重要因素之一,其引发的反应会导致果肉褐变、产生异味,并降低果蔬营养价值,影响风味与品质,故成为表征果蔬衰老的典型特征与关键指标[12]。XQ的PPO活性整体呈现多阶段波动的变化趋势(图9-A),这可能是因为采后初期,青皮果仍进行旺盛的呼吸代谢,消耗大量能量和底物,间接抑制PPO活性;随着贮藏时间延长,细胞膜透性增加,酚类物质释放,为PPO提供充足底物,PPO活性从而被激活;贮藏后期,酚类物质被持续氧化为醌类聚合物,底物浓度降低导致PPO活性无法维持。XK的PPO活性整体呈现多阶段波动的变化趋势,其中XK的变化模式更为复杂,比XQ多经历一次完整的“下降-回升”周期(图9-B),说明在贮藏后期可能出现了新的激活因素。这可能是由于果壳逐渐开裂,使氧气渗入内部,重新激活氧化酶系统。

图9 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)PPO活性的影响
Fig. 9 Effects of different storage temperatures on polyphenol oxidase activity in fresh green-peel kernels (A)and shelled kernels (B)

XQ和XK果仁在4 ℃下的PPO活性普遍低于25 ℃和-18 ℃(图9)。这可能是因为在4 ℃贮藏条件下,SOD和CAT高效清除ROS,减少氧化应激对膜系统的破坏,延缓了酚类物质的释放,抑制了PPO活性。由于PPO活性降低,整体褐变反应被抑制,导致ΔE值上升幅度较小(与前文结果一致)。上述结果表明,4 ℃贮藏能够显著降低PPO活性,延缓澳洲坚果的褐变进程。

2.7 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁SOD活性的影响

抗氧化酶在植物细胞中起到保护作用,能够减轻ROS介导的损伤,且抗氧化酶活性和抗冷性呈正相关[27]。SOD是果实体内清除超氧阴离子的主要酶,其活性直接影响果实内超氧阴离子的清除速率,能够将果实内的超氧阴离子转化为低毒性的H2O2和O2[28-29]

在贮藏过程中,4XQ、4XK的SOD活性普遍高于25XQ、25XK、-18XQ和-18XK的SOD活性。与25 ℃和-18 ℃相比,4 ℃贮藏通过抑制果实呼吸作用和氧化代谢,减少ROS的生成,维持SOD稳定性,从而延缓SOD的降解。高SOD活性可有效清除超氧自由基,最大限度地减轻对细胞膜、蛋白质和DNA的损害[30]。25XQ和25XK的SOD活性在出现峰值后呈下降趋势,表明随着贮藏时间的延长,果实代谢减缓,活性氧生成减少。同时,青皮果和壳果因呼吸消耗能量,导致SOD活性下降。上述结果表明,4 ℃更有助于维持SOD活性,减少果实冷害的发生(图10)。

图10 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)SOD活性的影响
Fig. 10 Effects of different storage temperatures on superoxide dismutase activity of fresh green-peel kernels (A)and shelled kernels (B)

2.8 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁CAT活性的影响

CAT能够将有毒的H2O2氧化分解成对细胞无害的O2和H2O,从而保护植物组织[31]。因此,CAT活性增强有利于提高机体对H2O2的防御能力,增强抗逆性。

25XQ和25XK的CAT活性随着贮藏时间的延长呈先上升后下降的趋势(图11)。在贮藏初期,ATP含量较高,为CAT等保护酶的合成提供能量基础;同时,采后果实的呼吸作用增强,H2O2积累触发抗氧化防御信号,激活了CAT基因表达与酶合成。在贮藏中后期,25XQ受到微生物侵染,并且在较高温度下产生更多ROS抑制CAT活性。随着贮藏时间的延长,25XK的水分和ATP含量呈下降趋势,失水抑制了线粒体呼吸作用,使得ATP合成减少;而CAT活性的维持需要能量,因此,ATP缺乏导致CAT活性下降(图4-B和图7-A)。4XQ、4XK、-18XQ和-18XK在贮藏过程中保持了较高的CAT活性,整体呈先下降后上升再下降的变化趋势(图11)。这可能是由于贮藏初期的低温抑制了CAT活性。在贮藏后期(21~42 d),4XK的CAT活性高于25XK和-18XK的CAT活性。4 ℃贮藏通过诱导果实发生氧化应激和抗氧化反应,显著提高果实的CAT活性,能够更好地清除ROS,以保持果实品质[32]。上述结果表明,4 ℃低温贮藏可显著提高澳洲坚果果仁中CAT的活性。

图11 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)CAT活性的影响
Fig. 11 Effects of different storage temperatures on catalase activity in fresh green-peel kernels (A) and shelled kernels (B)

2.9 不同贮藏温度对新鲜青皮果和带壳果果仁MDA含量的影响

MDA作为植物中自由基和脂质相互作用的最终产物,其含量反映了膜脂过氧化程度和植物的抗逆性强弱[33]

MDA含量整体均呈上升趋势(图12),其累积量直接反映了细胞膜的受损程度。25 ℃贮藏条件下,XQ和XK的MDA含量(b,后同)积累较快,分别在贮藏后期达到峰值,XQ为8.86 nmol·g-1,XK为9.31 nmol·g-1,表明细胞膜结构已遭受严重破坏,果实衰老进程加速。相比之下,4 ℃贮藏通过维持较高的SOD、CAT活性并抑制ROS积累,有效延缓了MDA生成速率[34]。同时,在4 ℃贮藏时,果仁能量充足,有利于维持细胞结构的完整性。综上,4 ℃贮藏可显著降低MDA累积速度,进而减缓细胞膜透性增大程度,最终减轻膜系统损伤。

图12 不同贮藏温度对新鲜青皮果果仁(A)和带壳果果仁(B)MDA含量的影响
Fig. 12 Effects of different storage temperatures on malondialdehyde content in fresh green-peel kernels (A)and shelled kernels (B)

3 讨 论

3.1 温度对新鲜澳洲坚果果仁品质的影响

在贮藏新鲜澳洲坚果果仁时,4 ℃环境相较于25 ℃和-18 ℃展现出显著优势。一方面,4 ℃贮藏能够有效抑制果仁呼吸代谢、非气孔性蒸腾失水及微生物活动,更好地维持细胞膜完整性,从而显著减少水分流失;另一方面,与罗树楠等[19]在核桃中的研究类似,-18 ℃贮藏时果仁水分含量变化明显,无法有效维持水分。果仁粗脂肪与蛋白质含量变化和水分紧密相关。由于4 ℃下水分含量稳定,果仁的粗脂肪和蛋白质含量波动较小,其营养品质得以较好保留。同时,4 ℃贮藏能够有效抑制果仁ΔE值上升,这得益于PPO活性的下降、抗氧化屏障的维持以及细胞能量稳态的保障,从而减少酚类物质氧化、清除ROS并延缓细胞区室化解体。与之形成对比的是,在25 ℃贮藏时,果仁因水分含量下降、脂质氧化加剧,导致整体ΔE值增大;而在-18 ℃下,ΔE值变化趋势与王朝叶[14]的研究结论相符,表明该温度无法维持果仁色泽。综合来看,4 ℃贮藏对新鲜澳洲坚果果仁品质的影响最小。

3.2 温度对新鲜澳洲坚果果仁能量代谢的影响

果实贮藏期间的能量水平对维持细胞功能至关重要,能量不足会加速果实采后衰老与褐变进程,而维持组织的能量水平则可以延缓衰老与褐变过程[35]。在能量代谢与抗氧化系统协同作用下,4 ℃能够维持ATP、ADP含量和能荷始终处于相对较高的水平,保障ATP依赖的修复机制,这与陈煕等[36]在马铃薯中的研究结果相似。而-18 ℃的ATP、ADP含量和能荷维持在较低水平,使得果实可用能量供应不足,导致细胞膜损伤的同时ΔE值变大。因此,4 ℃能更好地维持新鲜澳洲坚果果仁的能量代谢。

3.3 温度对新鲜澳洲坚果果仁活性氧代谢的影响

ROS是造成植物细胞氧化损伤的主要物质,ROS过量积累则会产生氧化胁迫,引发一系列的不良反应,如呼吸代谢紊乱、能量供应不足和生物膜功能丧失等,加剧果蔬氧化损伤,促进衰老、褐变、软化等发生[37]。由SOD、CAT和POD等组成的酶促抗氧化系统是维持ROS平衡的主要途径之一。在4 ℃低温胁迫下,植物体内SOD和CAT活性显著升高而POD活性降低,同时MDA含量处于低水平,这一现象揭示了植物有效的低温氧化应激防御机制。低MDA含量作为脂质过氧化的关键标志物,直接证实细胞膜损伤轻微,SOD/CAT的协同作用有效维持了ROS稳态,阻断了氧化损伤链式反应,这与在百香果[37]、苹果[38]、甜瓜[39]等水果上的研究结果相似。综合来看,4 ℃贮藏维持了ROS稳态并保护了细胞膜结构的完整性。

4 结 论

4 ℃贮藏能够有效维持澳洲坚果果仁水分含量,抑制ΔE值的上升,且能维持高能荷状态,保障ATP依赖的修复机制。另外,4 ℃贮藏还能通过降低PPO、POD活性、维持SOD、CAT高活性及高能量水平来保持其品质。综上,4 ℃为澳洲坚果鲜果贮藏的最佳温度。

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Effect of different storage temperatures on the quality and metabolic changes of fresh macadamia nuts

LU Jingyi1,2,3, LI Ya1,2#, SHUAI Xixiang1,2, ZHANG Ming1,2, WU Zhenxian3*, DU Liqing1,2, DENG Xu1,2*
(1South Subtropicɑl Crop Reseɑrch Institute, Chinɑ Acɑdemy of Tropicɑl Agriculturɑl Sciences/Key Lɑborɑtory of Hɑinɑn Province for Posthɑrvest Physiology ɑnd Technology of Tropicɑl Horticulturɑl Products, Zhɑnjiɑng 524091, Guɑngdong, Chinɑ; 2Key Lɑborɑtory of Tropicɑl Fruit Biology, Ministry of Agriculture & Rurɑl Affɑirs, Zhɑnjiɑng 524091, Guɑngdong, Chinɑ; 3College of Horticulture, South Chinɑ Agriculturɑl University, Guɑngzhou 510640, Guɑngdong, Chinɑ)

Abstract:【Objective】 This study aimed to explore the effects of different storage temperatures on the quality and metabolic changes of fresh macadamia (Mɑcɑdɑmiɑ spp.) nuts, elucidating the mechanisms by which storage temperature influences the physiological metabolism of the nuts, thereby providing a theoretical basis for extending the shelf life of fresh macadamia nuts and maintaining its post-harvest quality. 【Methods】 In this experiment, fresh green-peel kernels (XQ) and shelled kernels (XK) were used as the main test materials, which were packaged in PE bags and stored under different temperatures (25 ℃, 4 ℃, -18 ℃), and divided into 6 groups:25XQ, 4XQ, -18XQ, 25XK, 4XK, -18XK, and samples were taken after 0, 7, 14, 21, 28, 35, and 42 days of storage. The moisture content, protein content, crude fat content, color difference, energy metabolism level, polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) enzyme activities, and malondialdehyde(MDA) content were determined. Experimental data were collected and collated by Microsoft Excel 2016, graphed with Origin 2022, and one-way analysis of variance (ANOVA) was performed with SPSS 27.0 software (P<0.05). 【Results】 The results showed that 4 ℃ was the optimal temperature for preserving the moisture content, crude fat content, and protein content of fresh macadamia kernels. On day 0, the kernels exhibited a relatively high initial moisture content (approximately 23.43%), with crude fat and protein contents of about 59.34% and 6.13%, respectively. When stored at room temperature (25 ℃), the crude fat content of 25XQ ranged from 58.80% to 61.73%, while its protein content varied between 6.04% and 6.38%. For 25XK, the crude fat content ranged from 59.34% to 72.15%, and the protein content ranged from 6.13% to 7.45%. In contrast, under 4 ℃ storage, the crude fat and protein contents ranged from 59.34% to 62.05% and 6.13% to 6.41%, respectively. Similarly, 4XK maintained crude fat content between 59.34% and 64.34%, and protein content between 6.13% and 6.65%.Meanwhile, 4 ℃ proved to be a more effective method for preserving the color of both XQ and XK kernels. The color difference (ΔE) of -18XQ was significantly higher than those of 25XQ and 4XQ (P<0.05), indicating greater changes in appearance color under -18 ℃ compared with storage at 25 ℃ and 4 ℃. Similarly, the ΔE value of 25XK was significantly higher than those of 4XK and -18XK (P<0.05). Storage at 4 ℃ enabled better preservation of the energy metabolism in both XQ and XK kernels.Compared with those stored at 25 ℃ and -18 ℃, the ATP content, ADP content, and energy charge of kernels kept at 4 ℃ consistently maintained at relatively higher levels. The treatment of storage at 4 ℃and -18 ℃ reduced POD activity in macadamia, significantly inhibiting the degradation of hydroperoxides derived from unsaturated fatty acids and thereby decreasing the formation of off-flavors. Besides,4 ℃ significantly reduced the PPO activity and delayed the browning of macadamias. Furthermore,4 ℃ was more helpful to maintain the activity of SOD and CAT. The SOD and CAT activities of 4XQ and 4XK were significantly higher than those of 25XQ, 25XK, -18XQ and -18XK (P<0.05). The synergistic action of SOD and CAT efficiently eliminated reactive oxygen species (ROS), reduced oxidative damage to the membrane system. Storage at 4 ℃ effectively delayed the rate of MDA generation by maintaining higher activities of SOD and CAT.【Conclusions】 Storage at 4 ℃ could effectively maintain the moisture content of the macadamia, inhibit the increase of color difference values, and sustain a high energy charge state, thus ensuring the ATP-dependent repair mechanisms. Additionally, 4 ℃could maintain quality by reducing the activities of PPO/POD, sustaining high activities of SOD/CAT,and ensuring a stable energy supply. Therefore, 4 ℃ seems to be the optimal storage temperature for fresh macadamia nuts.

Key words:Fresh macadamia nuts; Storage and preservation; Temperature; Postharvest quality; Energy metabolism; Reactive oxygen metabolism

中图分类号:S664.9

文献标志码:A

文章编号:1009-9980(2026)03-0635-14

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20250379

收稿日期:2025-07-02

接受日期:2025-09-01

基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1630062025001;1630062025014);国家重点研发计划资助(2023YFD2200705)

作者简介:陆敬伊,女,在读硕士研究生,研究方向果品保鲜与贮藏,E-mail:994867476@qq.com。#为共同第一作者。

*通信作者 Author for correspondence. E-mail:litchi2008@126.com;E-mail:denxu@163.com