采前洋蓟漂烫提取物处理作为提升‘Fino’柠檬冷藏品质的可持续策略

《Postharvest Biology and Technology》：Preharvest application of an artichoke derived blanching extract as a sustainable tool to enhance cold storage quality of 'Fino' lemon

　　

采前施用洋蓟漂烫提取物（ABE）可延缓‘Fino’柠檬采后品质劣变。ABE处理提高了采收时柠檬果实中圣草枸橼苷（eriocitrin）和橙皮苷（hesperidin）的含量。ABE处理降低了过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性。ABE处理降低了呼吸速率，并维持了较高的有机酸和糖含量。ABE处理减少了柠檬失重并保持了较高的果实硬度。

研究背景与目的

柠檬（Citrus limon L.）作为一种全球性柑橘作物，因其独特的酸度、香气及丰富的健康促进化合物（如抗坏血酸和类黄酮）而备受青睐。其中，黄烷酮类物质橙皮苷（hesperidin）和圣草枸橻苷（eriocitrin）因其心脏保护和抗炎特性而具有重要的药学价值。尽管柠檬属于非跃变型果实，呼吸速率和乙烯产量较低，但其采后仍易发生腐烂，导致果实软化、果皮褪绿、有机酸流失以及生物活性物质的氧化降解，严重影响商品价值。传统上，采后管理依赖合成杀菌剂和蜡涂覆，但这些方法受到日益严格的国际法规限制。因此，开发绿色、经济可行的替代技术成为产业需求。近期研究表明，外源酚类物质可作为激发子增强或调节果实抗氧化防御系统并延缓衰老。绿原酸（CGA）是一种重要的羟基肉桂酸，能够增强抗氧化能力并调节生长、成熟及逆境响应。然而，CGA以及通过可持续的生物活性工业副产品提供CGA对柠檬的影响尚不清楚。富含酚类的农工副产品提取物已成为调控果实成熟与衰老的合成化学品的替代品。其中，洋蓟（Cynara scolymus L.）加工残渣（如工业漂烫水）富含咖啡酰奎宁酸（包括CGA）和黄酮类物质。因此，本研究旨在评估采前施用纯CGA和从工业漂烫水中获得的洋蓟漂烫提取物（ABE）在冷藏期间调节‘Fino’柠檬理化品质、酚类谱和酶促抗氧化系统的功效。

研究方法

研究人员采用的主要关键技术方法包括：

1. 1.
   ABE制备与化学表征：从区域工业罐头厂收集洋蓟漂烫后的残余水（ABE），立即冷却过滤后于-20°C保存。使用高效液相色谱-二极管阵列检测器-电喷雾电离多级质谱联用技术（HPLC-DAD-ESI/MSⁿ）鉴定酚类化合物，使用高效液相色谱系统（HPLC）结合示差折光检测器和紫外检测器分别测定糖类和有机酸。
2. 2.
   田间试验设计：在西班牙穆尔西亚的一个商业果园进行，采用随机区组设计，共3个区组，每区组5棵树。设三个处理：对照组（蒸馏水）、纯CGA溶液（5 mg L^-1）和ABE（7.70 mL L^-1）。每月进行一次叶面喷施，从2025年7月持续至9月，最后一次处理在采收前五天进行。柠檬在商业黄色成熟期采收，并在8°C、85%相对湿度下贮藏30天。
3. 3.
   生理与品质参数测定：测定果实失重率、硬度（使用TA-XT2i Plus质构仪）、呼吸速率（气相色谱法）、总可溶性固形物（TSS，数字折光仪）和可滴定酸度（TA，自动滴定仪）。
4. 4.
   酚类物质与抗氧化酶活性分析：分别提取果皮（flavedo）和果汁中的总酚（TPC，Folin-Ciocalteu比色法）及特定黄烷酮（圣草枸橻苷和橙皮苷，HPLC）。测定果皮中抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POX）的活性。
5. 5.
   统计分析：采用双因素方差分析（ANOVA）评估处理和贮藏时间及其交互作用的影响，并使用Tukey's HSD检验进行事后多重比较。

研究结果

3.1. 洋蓟漂烫提取物的化学表征

ABE的化学成分复杂，主要由有机酸（10.70 ± 0.41 g L^-1，柠檬酸为主）和糖类（3.21 ± 0.12 g L^-1，菊粉和葡萄糖为主）组成，并含有显著的酚类物质，包括咖啡酰奎宁酸（1.24 ± 0.05 g L^-1，其中5-O-咖啡酰奎宁酸即CGA为主要异构体）和木犀草素类物质（0.44 ± 0.02 g L^-1）。

3.2. 生理与理化品质性状

• •
  失重率与硬度：所有处理的果实失重率均随冷藏时间增加，但CGA和ABE处理显著减缓了这一趋势。在贮藏30天后，ABE处理的果实硬度比对照组高24%，比CGA处理高10%，显示出最佳的结构完整性维持效果。
• •
  呼吸速率：CGA和ABE处理在整个实验期间维持了显著较低的呼吸速率，表明其代谢活性降低。
• •
  可溶性固形物与糖分：采收时，CGA和ABE处理组的TSS比对照组高约10%。整个贮藏期间，处理组果实中的蔗糖、葡萄糖和果糖水平均显著高于对照组，其中ABE处理在维持葡萄糖和果糖方面效果更佳。
• •
  有机酸：CGA和ABE处理显著提高了采收时的TA（分别提高13.4%和15.2%）和柠檬酸含量。在冷藏过程中，这些处理有效延缓了有机酸的降解。值得注意的是，ABE处理在维持苹果酸方面表现出特异性优势，且两种处理均显著维持了更高的抗坏血酸（维生素C）含量。

3.3. 果皮和果汁中的酚类化合物

• •
  果皮：采收时，CGA和ABE处理组的果皮TPC、圣草枸橻苷和橙皮苷含量均显著高于对照组。在冷藏过程中，对照组的TPC和圣草枸橻苷大幅上升（应激反应），而ABE处理组则保持稳定，表明其初始抗氧化储备充足，减少了应激诱导的从头合成。
• •
  果汁：所有处理的果汁中TPC和黄烷酮水平均随时间增加，处理间无显著差异，表明果汁中的酚类积累主要受果实自身发育调控。

3.4. 果皮中的抗氧化酶活性

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  CAT和APX：采收时，CGA和ABE处理组的CAT和APX活性已显著低于对照组。在贮藏末期，对照组的CAT和APX活性最高，而处理组则显著降低（CGA和ABE分别使CAT活性降低60%和48%），表明处理组果实氧化应激水平更低。
• •
  POX：ABE处理组在贮藏末期维持了最高的POX活性，这有助于细胞壁结构的强化，与其较高的果实硬度相一致。

讨论与结论

讨论部分指出，ABE的生物活性不能仅归因于其CGA含量，而是多种成分（如二咖啡酰奎宁酸异构体、木犀草素糖苷、有机酸和糖类）协同作用的结果。CGA和ABE处理通过降低果实代谢活性（呼吸速率）、减少内部碳骨架和水分的消耗来延缓衰老。ABE在维持硬度方面的优势可能源于其复杂组分对细胞壁降解酶（如果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶）的更有效抑制。处理组果实中较高的TSS和TA反映了其较低的能量代谢需求，ABE处理尤其增强了苹果酸水平，这可能与三羧酸循环的调节有关。采前处理提升了果皮中酚类物质（特别是圣草枸橻苷和橙皮苷）的初始水平，增强了非酶促抗氧化能力，从而在冷藏初期就建立了更强的氧化防御体系，减少了后续的胁迫诱导代谢。这种改善的氧化还原平衡表现为CAT和APX活性的降低，而POX活性的维持则有助于细胞壁结构稳定。

研究结论：本研究表明，采前施用CGA和ABE均可延缓‘Fino’柠檬在冷藏期间的品质损失。两种处理均减少了果实失重，并减缓了呼吸底物（柠檬酸和糖类）的消耗。然而，ABE相较于CGA展现出更多优势，包括更高的果实硬度、增强的苹果酸水平以及在贮藏末期维持更高的POX活性。此外，CGA和ABE处理均增加了采收时果皮中圣草枸橻苷和橙皮苷的富集，提升了非酶促抗氧化水平，从而在贮藏期间促进了更稳定的氧化还原状态（表现为较对照组更低的CAT和APX活性）。总体而言，这些结果突显了ABE作为一种可持续采前处理手段的商业潜力。该方法通过利用工业洋蓟液体副产品来维持柠檬采后品质，为柑橘产业提供了合成采后处理剂的替代方案。