不同相對(duì)濕度對(duì)板栗“石灰化”及活性氧代謝的影響

顧采琴，張穎豪，張 倩，朱冬雪，鄭志茂，邱浩純

(1. 廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

不同相對(duì)濕度對(duì)板栗“石灰化”及活性氧代謝的影響

顧采琴1，張穎豪2，張 倩2，朱冬雪1，鄭志茂1，邱浩純1

(1. 廣州大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣東 廣州 510006；2. 貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

以新鮮板栗為試材，研究在不同相對(duì)濕度(50%、70%、90%)條件下進(jìn)行常溫(25℃)貯藏過程中，板栗的水分含量、“石灰化”指數(shù)、超氧陰離子自由基(O2－·)產(chǎn)生速率、過氧化氫(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(super oxidase dimutase，SOD)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活性及膜脂過氧化產(chǎn)物丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量的變化，以探討不同相對(duì)濕度對(duì)板栗“石灰化”及活性氧代謝的影響。結(jié)果表明：在高濕(90%)條件下貯藏的板栗水分含量的減少和“石灰化”指數(shù)均受到顯著抑制，O2－·生成速率、H2O2含量和MDA含量均極顯著低于在低濕(50%)條件貯藏的板栗，而SOD活性、CAT活性則極顯著高于在低濕條件下貯藏的板栗。表明板栗采后貯藏在高濕環(huán)境中能有效控制“石灰化”發(fā)生，維持較高活性氧清除能力，使板栗過氧化作用較低。

相對(duì)濕度；板栗；“石灰化”；活性氧代謝

我國板栗產(chǎn)量占世界板栗總產(chǎn)量的50%以上，居世界第一位[1]，板栗是我國典型的出口創(chuàng)匯農(nóng)產(chǎn)品。板栗果實(shí)富含碳水化合物并且低脂[2]，具有養(yǎng)胃健脾，補(bǔ)腎強(qiáng)筋的功效[3]。但新鮮板栗采后貯藏性能較差，易發(fā)生生理失調(diào)和品質(zhì)變劣。“石灰化”是板栗貯藏期間一種常見的生理紊亂現(xiàn)象[4]，組織呈“粉質(zhì)”狀態(tài)，外觀猶如石灰，民間稱之為“石灰化”。“石灰化”的發(fā)生會(huì)顯著破壞板栗的食用價(jià)值[5]。因此，對(duì)板栗進(jìn)行適宜方式的貯藏，有效控制“石灰化”發(fā)生，對(duì)板栗貯藏保鮮具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)作用。板栗為典型的頑拗性種子[6]，對(duì)脫水十分敏感。板栗入貯時(shí)的含水率是影響耐貯性的重要因素之一[7]。研究表明，常溫貯藏過程中發(fā)生的“石灰化”與水分含量降低密切相關(guān)[8]研究表明，水分降低會(huì)使植物體內(nèi)活性氧水平升高。活性氧的積累會(huì)引發(fā)或加劇細(xì)胞膜脂過氧化，造成膜系統(tǒng)的損傷，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞死亡[9]。因此，如何保持板栗中水分含量就成為減少板栗貯藏期間發(fā)生“石灰化”的關(guān)鍵。研究報(bào)道，室溫散裝貯藏板栗失水快，“石灰化”率高；相反，冷藏、砂藏失水較少，“石灰化”率也較低[10]，但冷藏方法投資較大，砂藏操作不便，可控制性較差。本實(shí)驗(yàn)研究板栗在不同相對(duì)濕度下貯藏期間“石灰化”指數(shù)、水分含量及活性氧代謝的變化，以期探討適宜板栗貯藏的相對(duì)濕度及其作用機(jī)理，為板栗的貯藏保鮮提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

供試板栗(Castanea mollissimaBlume，‘Youli’)品種為“油栗”，采自廣東河源，以開裂脫殼的板栗種子為材料。運(yùn)回后，剔除病果、蟲果，挑選大小均勻、成熟度一致的種子，經(jīng)防腐劑處理晾干后，置于RXZ型智能人工氣候箱內(nèi)，控制不同相對(duì)濕度條件(50%、70%、90%)常溫(25℃)貯藏。每種處理約10kg，重復(fù)3次。實(shí)驗(yàn)貯藏期28d，每7d取樣一次進(jìn)行調(diào)查和分析。

1.2 試劑與儀器

愈創(chuàng)木酚、氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)、蛋氨酸(MET)、核黃素、高錳酸鉀 上海試一化學(xué)試劑有限公司；四氯化鈦、濃氨水、3 0%過氧化氫、丙酮、硫酸、鹽酸羥胺、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、對(duì)氨基苯磺酸、α-萘胺、硫代巴比妥酸 天津大茂化學(xué)試劑廠；以上試劑均為分析純。

RXZ型智能人工氣候箱 寧波東南儀器有限公司；UV2300紫外分光光度計(jì) 上海天美科學(xué)儀器有限公司；Allegra 64R冷凍離心機(jī) 美國貝克曼庫爾特有限公司；DK-S22型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；IMS-100全自動(dòng)雪花制冰機(jī) 江蘇格林電器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 “石灰化”指數(shù)測(cè)定

“石灰化”程度分為三級(jí)：按“石灰化”面積占總面積的0%～20%、20%～50%、＞50%分為一、二、三級(jí)。

式中：80指隨機(jī)抽取的板栗總粒數(shù)[11]。

1.3.2 生理生化指標(biāo)測(cè)定

水分含量：參考黃雪梅等[12]方法測(cè)定；SOD活性：參考曹建康等[13]方法測(cè)定；CAT活性和O2－·產(chǎn)生速率：參考曹建康等[13]和郝建軍等[14]方法測(cè)定；H2O2含量：參考曹建康等[13]和Patterson等[15]方法測(cè)定；MDA含量：參考郝建軍等[14]和劉萍等[16]方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及圖形分析

用Excel 2003 統(tǒng)計(jì)分析所有數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤并制圖；應(yīng)用SPSS11.5 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA)和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同相對(duì)濕度對(duì)板栗水分含量的影響

由圖1可知，板栗采后初期的水分含量為45.08%，但在不同相對(duì)濕度下貯藏的板栗均有不同程度的失水，水分含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。在相對(duì)濕度50%和90%條件下貯藏的板栗水分含量差異顯著(P＜0.05)，貯藏至第14天時(shí)，水分含量分別下降為13.02%和26.37%，在相對(duì)濕度70%條件下貯藏的板栗水分含量居中，說明較高的相對(duì)濕度可抑制板栗水分含量的減少。

圖1 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中水分含量的變化Fig.1 Changes of moisture content in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

2.2 不同相對(duì)濕度對(duì)板栗“石灰化”指數(shù)的影響

圖2 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中“石灰化”指數(shù)的變化Fig.2 Changes of calcification index of Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

由圖2可知，在相對(duì)濕度50%條件下，板栗“石灰化”指數(shù)上升速度很快，貯藏至第2 1天，“石灰化”指數(shù)已達(dá)到67.50%，而在相對(duì)濕度90%下貯藏的板栗，“石灰化”指數(shù)變化較平緩，明顯低于前者。統(tǒng)計(jì)顯示，兩種相對(duì)濕度貯藏的板栗，“石灰化”指數(shù)差異極顯著(P＜0.01)；在相對(duì)濕度70%條件下貯藏的板栗“石灰化”指數(shù)居中，表明提高貯藏環(huán)境中的相對(duì)濕度可以明顯減少板栗(石灰化)的發(fā)生。

根據(jù)在相對(duì)濕度50%和90%條件下板栗“石灰化”指數(shù)的差異，本研究進(jìn)一步測(cè)定了在這兩種相對(duì)濕度下貯藏板栗活性氧代謝的變化。由圖3可知，板栗貯藏過程中，·產(chǎn)生速率呈逐漸上升趨勢(shì)，貯藏至第28天時(shí)，在相對(duì)濕度90%條件下貯藏的板栗，·產(chǎn)生速率比在相對(duì)濕度50%條件下貯藏的板栗降低了28.64%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，兩種相對(duì)濕度下板栗·產(chǎn)生速率差異極顯著(P＜0.01)，說明較高的相對(duì)濕度能使板栗的·產(chǎn)生速率較低。

圖3 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中產(chǎn)生速率的變化Fig.3 Changes of O－2·production rate in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

2.4 不同相對(duì)濕度對(duì)SOD活性的影響

圖4 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中SOD活性的變化Fig.4 Changes of SOD activity in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

由圖4可知，板栗采后貯藏在不同相對(duì)濕度下，SOD活性隨時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。貯藏至第14天時(shí)，在相對(duì)濕度90%條件下貯藏的板栗，SOD活性比在相對(duì)濕度50%條件下貯藏的板栗高出48.07%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，兩種相對(duì)濕度條件下貯藏板栗的SOD活性差異極顯著(P＜0.01)，表明較高相對(duì)濕度環(huán)境貯藏可抑制板栗SOD活性下降，使其具有較高清除活性氧的能力，在一定程度上抑制了板栗的細(xì)胞氧化。

2.5 不同相對(duì)濕度對(duì)H2O2含量的影響

圖5 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中H2O2含量的變化Fig.5 Changes of H2O2 content in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

由圖5可知，在相對(duì)濕度50%條件下貯藏的板栗,其H2O2含量在貯藏14d 后開始急劇上升，在第21天時(shí)達(dá)到高峰，是貯藏在90%條件下板栗的3.74倍，然后開始下降。貯藏在相對(duì)濕度90%條件下的板栗H2O2含量變化平緩。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，兩種相對(duì)濕度條件下貯藏的板栗H2O2含量差異極顯著(P＜0.01)，表明較高相對(duì)濕度環(huán)境貯藏可抑制板栗H2O2含量上升。

2.6 不同相對(duì)濕度對(duì)CAT活性的影響

如圖6所示，板栗采后貯藏在不同相對(duì)濕度下CAT活性隨時(shí)間延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。貯藏至第14天時(shí)，在相對(duì)濕度90%條件下貯藏的板栗的CAT活性比在相對(duì)濕度50%條件下貯藏的板栗高出45.97%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，貯藏在兩種相對(duì)濕度條件下的板栗CAT活性差異極顯著(P＜0.01)，表明較高的相對(duì)濕度環(huán)境可在一定程度上抑制板栗CAT活性的下降。

圖6 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中CAT活性的變化Fig.6 Changes of CAT activity in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

2.7 不同相對(duì)濕度對(duì)MDA含量的影響

由圖7可知，板栗采后貯藏期間MDA含量隨時(shí)間延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。在貯藏第21天時(shí)，貯藏在相對(duì)濕度90%條件下的板栗MDA含量比貯藏在相對(duì)濕度50%條件下的板栗降低了17.86%。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，貯藏在兩種相對(duì)濕度條件下板栗的MDA含量差異極顯著(P＜0.01)，表明較高相對(duì)濕度環(huán)境可抑制板栗MDA含量上升。

圖7 板栗貯藏在不同相對(duì)濕度環(huán)境中MDA含量的變化Fig.7 Changes of MDA content in Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity

3 討論與結(jié)論

有研究報(bào)道，相對(duì)濕度對(duì)板栗貯藏非常重要，栗果貯藏期間適宜的相對(duì)濕度一般以85%～90%為佳[17]。本研究結(jié)果顯示，貯藏環(huán)境相對(duì)濕度直接影響板栗水分蒸發(fā)速度及其含量，當(dāng)相對(duì)濕度從50%提高到90%時(shí)，板栗貯藏期間的水分損失得到顯著抑制，相應(yīng)的“石灰化”指數(shù)也明顯降低。由此可見，提高環(huán)境相對(duì)濕度能在一定程度上減少貯藏“石灰化”的發(fā)生。

植物遭受到逆境脅迫，植物體內(nèi)的氧代謝就會(huì)失調(diào)，活性氧產(chǎn)生加快，而清除系統(tǒng)的功能降低，致使活性氧在體內(nèi)積累，植物的結(jié)構(gòu)與功能就會(huì)受到損傷，甚至導(dǎo)致死亡，即植物受到了氧傷害[18]。植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的消除機(jī)制SOD和CAT活性的平衡對(duì)于細(xì)胞內(nèi)O2－·及H2O2濃度的穩(wěn)定具有重要作用[19]；逆境條件下活性氧清除酶間的活性變化不同步，從而導(dǎo)致活性氧大量產(chǎn)生[20]。板栗種子貯藏期間含水量降低可導(dǎo)致活性氧代謝失調(diào)，導(dǎo)致種子的劣變[21]和“石灰化”率增加[11]。本研究結(jié)果進(jìn)一步顯示，當(dāng)板栗在較高相對(duì)濕度(90%)條件貯藏時(shí)，板栗SOD與CAT活性高于貯藏在低濕(50%)環(huán)境中的板栗，相應(yīng)地在高濕環(huán)境中貯藏的板栗O2－·產(chǎn)生速率、H2O2和MDA含量則低于貯藏在低濕環(huán)境中的板栗，從而使板栗的氧化作用及其衰老得到一定抑制，“石灰化”指數(shù)也較低。

總之，對(duì)板栗而言，提高貯藏環(huán)境相對(duì)濕度，有利于保持板栗種子較高的水分含量及較強(qiáng)的活性氧清除能力，能延緩板栗細(xì)胞氧化進(jìn)而延緩衰老，使板栗“石灰化”指數(shù)明顯降低。本研究將對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

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Effect of Different Levels of Relative Humidity on Calcification and Reactive Oxygen Metabolism of Chinese Chestnuts

GU Cai-qin1，ZHANG Ying-hao2，ZHANG Qian2，ZHU Dong-xue1，ZHENG Zhi-mao1，QIU Hao-chun1
(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China；2. College of Life Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China )

In order to understand the effects of relative humidity on calcification and reactive oxygen species metabolism of Chinese chestnuts, the changes of moisture, calcification index, superoxide anion free radical (O2－·) production rate, H2O2 content, SOD and CAT activities, and the content of MDA (malondialdehyde) of Chinese chestnut stored under different levels of relative humidity such as 50%, 70% and 90% and room temperature (25 ℃) were determined. The results showed water loss and calcification index of Chinese chestnuts stored under high relative humidity (90%) were significantly decreased. Meanwhile,O2－· production rate, H2O2 and MDA content were significantly lower, while SOD and CAT activities of chestnuts were significantly higher as compared with Chinese chestnuts stored under low relative humidity (50%). These findings reveal that high relative humidity (90%) efficiently inhibits the occurrence of calcification, maintains higher reactive oxygen species scavenging activity and decrease lipid peroxidation in Chinese chestnuts during postharvest storage.

relative humidity；chestnut；calcification；reactive oxygen species

TS255.3

A

1002-6630(2011)20-0296-04

2010-12-27

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(30871760)

顧采琴(1964—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)楣卟珊笊砑凹庸ぁ-mail：gcq86@163.com