李燦嬰,呂靜祎,葛永紅

(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

采后硫胺素、核黃素處理對厚皮甜瓜果實(shí)活性氧代謝的影響

李燦嬰,呂靜祎,葛永紅*

(渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013)

厚皮甜瓜,硫胺素,核黃素,活性氧

甜瓜(CucumismeloL.),屬葫蘆科黃瓜屬甜瓜種,一年生草本植物,除了青海和西藏外在我國其它省份都有種植[1]。但由于產(chǎn)期集中,且在高溫季節(jié),因此貯運(yùn)過程中果實(shí)衰老速度很快,極易受到病原物的侵染而引起腐爛,其中由Alternariaalternata引起的黑斑病和Trichotheciumroseum引起的粉霉病是主要病害[2]。

近年來,維生素作為激發(fā)子在病害控制方面的作用得到重視[3]。硫胺素[4]、核黃素[5]等都可作為病害控制的激發(fā)子,可以有效調(diào)控植物的一系列病程相關(guān)蛋白和植保素的合成,抑制病原菌的侵染。硫胺素(thiamine,Vitamin B1)是一種水溶性復(fù)合B族維生素,可作為激發(fā)子,誘導(dǎo)擬南芥對丁香假單胞菌[4]、黃瓜對白粉病[6]、葡萄對霜霉病[7]、蘋果梨對黑斑病[8]等的抗性。離體研究表明,硫胺素能夠抑制互隔交鏈孢菌絲生長和孢子萌發(fā)[8]。體內(nèi)研究表明,硫胺素處理能較快促進(jìn)擬南芥植株活性氧的迸發(fā),提高植物細(xì)胞線粒體活性[9]。核黃素(riboflavin,Vitamin B2)是一種天然水溶性B族維生素,具有熱穩(wěn)定性,能夠促進(jìn)生長、提高作物產(chǎn)量、增強(qiáng)植物抗逆能力等,還能誘導(dǎo)植物獲得系統(tǒng)抗病性,提高大米[10]、擬南芥[5]、番茄[11]等植物對多種病害的抗性。核黃素復(fù)配羥丙基甲基纖維素涂膜能有效延緩楊梅果實(shí)冷藏期間抗氧化活性的降低[12]。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn)采后100 mmol/L硫胺素、1.0 mmol/L核黃素處理能夠有效抑制厚皮甜瓜果實(shí)粉霉病和黑斑病的發(fā)生,但有關(guān)硫胺素、核黃素誘導(dǎo)厚皮甜瓜果實(shí)產(chǎn)生抗病性的機(jī)理還缺乏系統(tǒng)研究。

本實(shí)驗(yàn)以厚皮甜瓜為試材,采后分別用100 mmol/L硫胺素和1.0 mmol/L核黃素溶液浸泡處理,研究其對果實(shí)活性氧產(chǎn)生、抗氧化酶活性及抗氧化劑含量的影響,以期豐富硫胺素和核黃素誘導(dǎo)果實(shí)抗病性的機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

厚皮甜瓜 購于錦州市農(nóng)貿(mào)市場,挑選成熟度基本一致、表皮無病蟲害、大小相近的果實(shí),單果套發(fā)泡網(wǎng)袋紙箱包裝后運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室常溫貯藏((25±2) ℃,RH45%)待用;硫胺素、核黃素 分析純(AR),西安制藥廠。

TGL-24M型臺式高速冷凍離心機(jī) 長沙平凡儀器儀表有限公司;HS型電熱恒溫水浴鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;UV-2450型分光光度計(jì) 日本島津公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理 選擇大小均勻,無機(jī)械損傷和病蟲害、成熟度適中的甜瓜果實(shí)用清水清洗表面后,用1%次氯酸消毒,分別用100 mmol/L硫胺素、1.0 mmol/L核黃素(含0.05%的Tween-80)溶液浸泡處理10 min,用清水處理作對照,果實(shí)自然晾干后常溫貯藏待用,每處理30個果實(shí),重復(fù)3次,共90個。

1.2.2 取樣 分別于處理后0、2、4、6、8 d取硫胺素、核黃素處理和對照果實(shí)皮下1～3 mm處果肉組織3 g,鋁箔紙包裹,液氮冷凍后-80 ℃保存待用。每次處理取樣用果實(shí)18個。

1.2.3 測定方法

1.2.3.2 過氧化氫(H2O2)含量的測定 參照Yin等[8]方法,測定412 nm處吸光度值,H2O2含量以μmol/g表示。

1.2.3.3 抗壞血酸過氧化物酶(ascorbic peroxidase,APX)活性的測定 參照李燦嬰等[13]方法,記錄反應(yīng)體系在290 nm處吸光度值,以每分鐘OD值變化0.01為1 U,酶活性表示為U/g。

1.2.3.4 過氧化氫酶(catalase,CAT)活性的測定 參照Ren等[14]方法,測定240 nm處吸光度值,以每分鐘OD值變化0.01為1 U,酶活性表示為U/g。

1.2.3.5 過氧化物酶(peroxidase,POD)活性測定 參照Yin等[8]方法,測定470 nm處吸光度值,以每分鐘OD值變化0.01為1 U,酶活性表示為U/g。

1.2.3.6 谷胱甘肽還原酶(glutathione reductase,GR)活性的測定 參照李燦嬰等[13]方法,測定340 nm處吸光度值,以每分鐘OD值變化0.01為1 U,酶活性表示為U/g。

1.2.3.7 還原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)含量的測定 參照李燦嬰等[13]方法,測定412 nm處吸光度值,GSH含量表示為μmol/g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

全部3次重復(fù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007和SPSS V17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差(±SE)并進(jìn)行LSD分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

圖1 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)·產(chǎn)生速率的影響Fig.1 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on · production rate in muskmelon fruit

圖2 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)H2O2含量的影響Fig.2 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on the content of H2O2 in muskmelon fruit

2.2 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)APX活性的影響

APX、CAT和POD是植物體內(nèi)擔(dān)負(fù)清除H2O2的主要酶類,是植物生物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶[15]。由圖3可知,硫胺素和核黃素處理均提高了果實(shí)APX活性,隨著貯藏時間的延長,甜瓜果實(shí)APX活性呈先升高后降低的趨勢,硫胺素處理在第6 d出現(xiàn)高峰,APX活性為28.12 U/g,是對照的1.69倍,核黃素處理果實(shí)在第4 d出現(xiàn)APX活性高峰,APX活性為20.71 U/g,是對照的1.28倍。

圖3 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)APX活性的影響Fig.3 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on APX activity in muskmelon fruit

2.3 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)CAT活性的影響

硫胺素和核黃素處理后甜瓜果實(shí)CAT活性在0 d時與對照相差很小,在處理后的第2 d CAT活性快速升高,分別是對照的1.67倍和1.25倍,之后核黃素處理甜瓜果實(shí)CAT活性隨貯藏時間延長逐漸呈下降趨勢,而硫胺素處理甜瓜果實(shí)CAT活性在貯藏第6 d時還略有回升(圖4)。

圖4 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)CAT活性的影響Fig.4 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on CAT activity in muskmelon fruit

2.4 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)POD活性的影響

如圖5所示,核黃素和硫胺素處理對甜瓜果實(shí)POD活性有明顯的誘導(dǎo)作用,硫胺素處理甜瓜果實(shí)POD活性上升較核黃素處理上升明顯,在貯藏第6 d達(dá)到高峰,其活性為對照的1.57倍,核黃素處理甜瓜果實(shí)POD活性在貯藏第4 d達(dá)到高峰,其活性為對照的1.19倍。

圖5 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)POD活性的影響Fig.5 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on POD activity in muskmelon fruit

2.5 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)GR活性的影響

隨著貯藏時間的延長,硫胺素、核黃素處理甜瓜果實(shí)GR活性呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢,對照果實(shí)GR活性基本呈平穩(wěn)上升趨勢。但硫胺素和核黃素處理均提高了甜瓜果實(shí)GR的活性,在貯藏第6 d出現(xiàn)活性高峰,分別比對照提高了28.8%和42.2%(圖6)。

圖6 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)GR活性的影響Fig.6 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on GR activity in muskmelon fruit

2.6 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)GSH含量的影響

隨著貯藏時間的延長,甜瓜果實(shí)GSH含量呈先升高后降低的趨勢。甜瓜果實(shí)GSH含量在貯藏第2 d均出現(xiàn)高峰,硫胺素處理明顯提高了果實(shí)GSH含量,分別比對照及核黃素處理高出0.84倍和0.75倍。核黃素處理對GSH含量的影響不大(圖7)。

圖7 采后硫胺素、核黃素處理對甜瓜果實(shí)GSH含量的影響Fig.7 Effect of postharvest thiamine or riboflavin treatment on the content of GSH in muskmelon fruit

3 討論

抗壞血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循環(huán)是果實(shí)體內(nèi)直接清除ROS的酶促系統(tǒng),APX和GR是此系統(tǒng)的關(guān)鍵酶,可以保持果實(shí)體內(nèi)抗氧化劑AsA和GSH的平衡[19]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,硫胺素、核黃素處理提高了果實(shí)APX和GR活性,同時維持了較高含量的GSH,進(jìn)而維持了甜瓜果實(shí)較高的抗氧化能力,使過量的活性氧能夠被及時清除。在BTH、硅酸鈉誘導(dǎo)甜瓜果實(shí)抗病的研究中也得到了同樣的結(jié)果[14,16,20]。由此表明,采后硫胺素和核黃素處理能夠誘導(dǎo)甜瓜果實(shí)的抗病性。

4 結(jié)論

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Effects of thiamine and riboflavin treatments on reactive oxygen species metabolism in muskmelon fruit

LI Can-ying,LV Jing-yi,GE Yong-hong*

(College of Food Science and Engineering,Bohai University,Food Safety Key Lab of Liaoning Province;National & Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Jinzhou 121013,China)

muskmelon;thiamine;riboflavin;reactive oxygen species

2016-09-01

李燦嬰(1981-)，女，碩士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：果蔬采后生物學(xué)與技術(shù)，E-mail：cora_51@163.com。

*通訊作者:葛永紅(1979-)，男，博士，副教授，研究方向：果蔬采后生物學(xué)與技術(shù)，E-mail：geyh1979@163.com。

國家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目(31401554)；渤海大學(xué)博士啟動基金項(xiàng)目(bsqd201405)。

TS255.36

A

1002-0306(2017)06-0324-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.053