白沙枇杷采后果皮與果肉活性氧代謝差異研究

劉恒蔚，顏 婕，袁衛(wèi)明，蔣 梅，邱 燁，顧 暉，劉 凱，陳宏偉

(1.蘇州科技大學(xué)化學(xué)生物與材料工程學(xué)院，江蘇蘇州 215009；2.蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇蘇州 215008)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)，為薔薇科枇杷屬植物，原產(chǎn)于我國，主要分布于亞洲的溫帶和亞熱帶地區(qū)，在我國長(zhǎng)江流域多有分布。其果肉柔軟多汁，酸甜適度，味道鮮美，被譽(yù)為“果中之皇”。枇杷上市正值一年中初夏水果淡季，因此深受消費(fèi)者歡迎。全球枇杷栽培面積超過13.1萬hm2，產(chǎn)量超過54.9萬t。其中，中國枇杷栽培面積約為12萬hm2，年產(chǎn)量達(dá)45.4萬t，種植面積和產(chǎn)量都占全球的絕大部分[1]。隨著近年來對(duì)高端水果的需求日益旺盛，枇杷種植面積有增加趨勢(shì)，其效益也越來越好。

枇杷成熟正值長(zhǎng)江中下游高溫多雨，其果實(shí)生理代謝旺盛，皮薄汁多，在貯運(yùn)期間極易失水皺縮和受機(jī)械傷害、病菌侵染導(dǎo)致腐爛變質(zhì)。由于生產(chǎn)的季節(jié)性、地域性和易腐性，枇杷果實(shí)不耐儲(chǔ)運(yùn)，給采后處理、貯藏保鮮等帶來了極大困難，導(dǎo)致枇杷的流通性遠(yuǎn)遜于蘋果、梨和柑橘等大宗水果品種。根據(jù)果肉顏色，枇杷分為白沙枇杷(亦稱白肉枇杷)和紅沙枇杷(亦稱紅肉枇杷)2類。一般而言，白沙枇杷肉質(zhì)細(xì)膩，味甜，品質(zhì)高于紅沙枇杷。與紅沙枇杷相比，白沙枇杷更不耐儲(chǔ)運(yùn)，常溫條件下，采后20 d腐爛率高達(dá)80%以上，儲(chǔ)存期不超過10 d[1]，在4～5 d內(nèi)能保證風(fēng)味和口感不變。這導(dǎo)致枇杷果實(shí)有效貯藏期和貨架期短，成為制約枇杷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

近年來枇杷保鮮技術(shù)以及采后生理的研究多有報(bào)道，但主要集中于枇杷果肉的研究方面，對(duì)于枇杷果皮的采后生理研究鮮有報(bào)道。果皮主要由角質(zhì)和蠟質(zhì)構(gòu)成，作為保護(hù)果實(shí)免受環(huán)境因子傷害的屏障，能夠阻止水分散失，抵御各種病原微生物的入侵，使得果實(shí)具有穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境，利于保持良好的風(fēng)味品質(zhì)，預(yù)防腐敗的發(fā)生。因此研究枇杷采后果皮生理變化對(duì)探索枇杷采后生理與儲(chǔ)運(yùn)保鮮都有重要的意義。

本研究對(duì)“白玉”枇杷果皮和果肉在室溫(20 ℃)儲(chǔ)存期間氧自由基產(chǎn)生速率、活性氧(reactive oxygen species，ROS)相關(guān)酶的活性變化規(guī)律，以及ROS對(duì)細(xì)胞傷害的產(chǎn)物——丙二醛(MDA)含量變化進(jìn)行了分析，結(jié)果說明白玉枇杷果皮ROS清除能力較弱，更易產(chǎn)生氧自由基和MDA的積累，枇杷果皮細(xì)胞膜更易受到果實(shí)衰老過程的破壞，由此推測(cè)果皮ROS代謝異常是枇杷采后變質(zhì)的重要原因。

1 材料與方法

1.1 試材及取樣

試驗(yàn)所用枇杷于2016年采自江蘇蘇州東山，品種為白沙枇杷“白玉”。選擇成熟度和大小基本一致，無傷口和無病蟲害的枇杷果實(shí)，采后立即裝于PE保鮮袋并置于20 ℃儲(chǔ)存。

在儲(chǔ)存0 d開始(采摘當(dāng)日)，每隔3 d取樣1次，連續(xù)取樣5次。每次各取5粒，小心撕下果皮，取出果肉，果皮和果肉分別經(jīng)過液氮速凍后研磨成為干粉，-80 ℃超低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 ROS代謝相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

對(duì)果皮與果肉樣品分別進(jìn)行ROS代謝相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。其中氧自由基產(chǎn)生速率采用羥胺法測(cè)定[2]，以μmol/(min·mg)表示；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用鄰苯三酚自氧化法測(cè)定[2]，以每分鐘鄰苯三酚自氧化速率抑制50% 為1個(gè)活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定[2]，以每分鐘D470 nm升高0.01為1個(gè)活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測(cè)定[3]，以每分鐘D240 nm降低0.1為1個(gè)活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[3]，以mmol/g表示。其中粗酶液蛋白質(zhì)含量按考馬斯亮蘭G-250法測(cè)定[3]，以牛血清蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，以mg/g表示。每個(gè)樣品取3次生物學(xué)重復(fù)，以平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Excel軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 白玉枇杷采后氧自由基產(chǎn)生速率的變化

氧自由基產(chǎn)生速率可用于反映植物體內(nèi)ROS含量高低，是衡量組織與細(xì)胞代謝狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)。本研究對(duì)白玉枇杷采后果皮與果肉的氧自由基產(chǎn)生速率進(jìn)行測(cè)定，其變化規(guī)律如圖1所示。從圖1可以看出，在儲(chǔ)存期前6 d，果皮和果肉的氧自由基產(chǎn)生速率相對(duì)穩(wěn)定，從9 d開始均表現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)。說明在常溫條件儲(chǔ)存6 d以內(nèi)，果皮和果肉代謝中并沒有產(chǎn)生過多的ROS物質(zhì)，而9 d以后氧自由基的積累與枇杷常溫儲(chǔ)存期基本一致[1]。

在枇杷采后儲(chǔ)存12 d內(nèi)，所測(cè)定的果皮氧自由基產(chǎn)生速率均高于果肉，說明枇杷果皮代謝容易積累更多的氧自由基，這可能與果皮更易受到環(huán)境因子的刺激和破壞有關(guān)。

2.2 白玉枇杷采后SOD、POD和CAT的活性變化

細(xì)胞內(nèi)的ROS代謝相關(guān)酶(如SOD、POD和CAT等)能夠清除ROS類物質(zhì)而對(duì)細(xì)胞有保護(hù)作用。白玉枇杷果皮與果肉SOD、POD和CAT的活性變化規(guī)律分別如圖2、圖3和圖4所示。可以看出，SOD活性變化與氧自由基產(chǎn)生速率表現(xiàn)基本一致的規(guī)律性，且果皮SOD活性高于果肉(圖2)；而POD活性和CAT活性則與SOD活性的規(guī)律完全不同，表現(xiàn)為測(cè)定的多數(shù)時(shí)間點(diǎn)果肉的2種酶活性明顯高于果皮(圖3、圖4)。貯藏9 d以前果皮和果肉的POD活性持續(xù)升高，以后增速放緩，果肉在貯藏12 d還略有下降。總體而言，果皮POD活性的增速低于果肉，而無論是果皮還是果肉，其CAT活性持續(xù)下降，果皮CAT活性在貯藏6 d以后下降更快。

2.3 白玉枇杷采后MDA含量的變化

MDA是細(xì)胞中膜脂過氧化傷害的產(chǎn)物，其含量可以反映細(xì)胞脂質(zhì)過氧化程度和膜系統(tǒng)的破壞程度，從而判斷植物組織衰老代謝情況[4]。從圖5可以看出，果肉組織MDA含量前期增長(zhǎng)緩慢而后期加快，但總體看來，隨著采后儲(chǔ)存時(shí)間的延長(zhǎng)，果皮和果肉的MDA含量持續(xù)增加，且果皮的MDA含量及其增速高于果肉。在貯藏0 d(采摘當(dāng)日)，枇杷果皮MDA含量(平均值，下同)僅為果肉組織的1.23倍，而在貯藏9、12 d時(shí)，果皮MDA含量分別是果肉MDA含量的1.88倍、1.51倍。從貯藏0 d到貯藏12 d，果皮MDA含量增加了93%，而果肉MDA含量增加了57%，說明枇杷果皮MDA的積累遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過果肉組織。

MDA含量的持續(xù)增加說明其細(xì)胞將受到不可逆的傷害，最終果實(shí)敗壞變質(zhì)將不可逆發(fā)生。白玉枇杷果皮MDA含量增速更快，含量更高，說明其膜脂過氧化程度超過果肉組織，更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)化的損傷。

3 討論

一般而言，白沙枇杷常溫儲(chǔ)藏期一般不超過10 d[1]，此后果實(shí)風(fēng)味變差，腐敗發(fā)生。本研究中3種ROS清除酶活性變化多在貯藏9 d前后出現(xiàn)拐點(diǎn)，而氧自由基產(chǎn)生速率也出現(xiàn)較大增幅，與枇杷常溫變質(zhì)的時(shí)期基本一致。

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)物，直接反映了ROS對(duì)膜系統(tǒng)的傷害程度[4]。本研究中白玉枇杷果皮與果肉的ROS產(chǎn)生與清除的相關(guān)指標(biāo)變化趨勢(shì)基本一致，但是果皮POD、CAT活性低于而氧自由基產(chǎn)生速率和MDA含量高于果肉組織，而且臨近變質(zhì)(貯藏9 d)時(shí)果皮各指標(biāo)的變化幅度也高于果肉?？梢姽しe累了較多的氧自由基，卻具有相對(duì)較低的ROS清除能力，代謝失衡必然導(dǎo)致膜系統(tǒng)更早發(fā)生損害。果品保鮮效果依賴穩(wěn)定適宜的果實(shí)內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境，果皮膜系統(tǒng)的損害必將削弱果皮的保護(hù)能力，導(dǎo)致果實(shí)內(nèi)外環(huán)境的變化。因此分析認(rèn)為，白玉枇杷果皮ROS代謝失衡使其在果實(shí)衰老過程中更易受到傷害，與枇杷采后衰老變質(zhì)有關(guān)。

林建城等的研究表明枇杷果皮多皮孔的超微結(jié)構(gòu)易引起采后枇杷果實(shí)失水和病原微生物侵染，從而導(dǎo)致果實(shí)貯藏性和抗病性下降[9]。Cao 等的研究表明，1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)處理枇杷果皮具有保鮮的效果，通過調(diào)節(jié)細(xì)胞壁多糖組分而增強(qiáng)了細(xì)胞壁強(qiáng)度[10]。1-MCP[11]和茉莉酸甲酯(MeJA)[12]處理還能抑制枇杷采后炭疽病的發(fā)生。這些研究也說明保鮮措施可通過維持果皮的正常生理功能和結(jié)構(gòu)而起作用，對(duì)保持果實(shí)品質(zhì)和抑制微生物入侵具有重要意義。

目前在枇杷的采后生理以及保鮮技術(shù)的研究中，對(duì)于ROS與枇杷果實(shí)衰老變質(zhì)相關(guān)性多有報(bào)道[8，13-16]。使用的研究材料多為果肉，對(duì)果皮的采后生理卻鮮有報(bào)道，在其他果實(shí)的采后生理研究方面亦是如此。本研究結(jié)果表明，枇杷果皮采后生理學(xué)的變化與果實(shí)衰老變質(zhì)相關(guān)，這可能是枇杷保鮮與采后生理機(jī)制研究中應(yīng)該考慮的重要方面。

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