黃冠梨果皮褐變與酶活性調控實驗研究

（1. 天津渤海職業技術學院能源化工系，天津 300402；2. 天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457）

（1. 天津渤海職業技術學院能源化工系，天津 300402；2. 天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457）

針對黃冠梨貯藏期果皮極易褐變問題，采用抗壞血酸和殼聚糖涂膜處理方法，研究黃冠梨果皮褐變發生規律，明確多酚氧化酶（PPO）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）的活性調控效應.結果表明：與對照相比，抗壞血酸和殼聚糖涂膜兩種處理均降低了果皮中多酚氧化酶的活性，其中殼聚糖涂膜處理的多酚氧化酶活性最低；兩種處理均提高了過氧化物酶和過氧化氫酶的活性，且均極顯著高于對照果，并以殼聚糖涂膜處理效果最佳，但與抗壞血酸處理無顯著性差異.

黃冠梨；貯藏保鮮；果皮褐變；生理調節劑；酶活性

黃冠梨外形美觀、品質優良，因此深受國內外消費者的歡迎，其在河北、山東、北京、江蘇等省市的栽培面積近 4萬公頃，已遠銷到歐美、東南亞等 20多個國家和地區［1］.黃冠梨在運輸及儲藏期間，果實表面常出現褐色雞爪形斑紋，俗稱“雞爪病”（以下簡稱褐變），發病率高達 35%，嚴重時在 95%以上，嚴重降低果實的商品價值，成為產業瓶頸［2］.

對于黃冠梨貯藏期間果皮褐變，關軍鋒等［3］研究指出其與酚類物質有關；李麗梅等［4］研究發現其與預冷套袋有關.在果實生長期間，套外黃、內白的雙層果實袋，可以調控果皮多酚氧化酶（PPO）活性，從而減少褐變發生.但研究還缺乏系統性.

本文探索了黃冠梨采后經抗壞血酸和殼聚糖涂膜處理后對其果皮酶活性的影響，從而明確果皮褐變規律，以期為解決黃冠梨果皮褐變提供科學依據.

1 材料與方法

1.1 材料來源與處理方法

供試黃冠梨采自河北省藁城市石家莊神喻王果蔬科技開發有限公司的果園，采后立即分別用 0.5%抗壞血酸溶液和2%殼聚糖溶液浸泡5，min，離子水浸泡為對照.

自然晾干后，再用單果保鮮紙包裹，裝箱，入冷庫貯藏，控制庫溫為0，℃，相對濕度80%～95%.3個處理分別采用60個果實作為樣品，其中隨機抽取15個果實用于統計褐變發病率，在其余的各處理果實中每隔30，d隨機各取5個果實樣品，進行指標測定，每個指標重復測定3次.

1.2 酶提取液的制備

采用文獻［5］的方法并加以改進.將隨機抽取的5個黃冠梨果皮切碎混勻，稱取2，g果皮樣品于預冷的研缽中，加入適量濃度為 0.05，mol/L、pH 7.8的磷酸緩沖液，總體積 20，mL，冰浴研磨成勻漿，于 4，℃、12，270，r/min離心 10，min，上清液即為樣品果皮的酶提取液.

1.3 測定方法

1.3.1 果皮褐變統計

果皮褐變發病率=（病果數/檢查總數）×100%

1.3.2 多酚氧化酶活性的測定

采用文獻［5］的方法并加以改進.量取 3.9，mL 0.05，mol/L pH 7.8的磷酸緩沖液，然后加入 1，mL 0.1，mol/L兒茶酚和1.0，mL酶提取液，37，℃水浴保溫10，min，迅速放入冰浴中，加入2，mL 20%的三氯乙酸終止反應，在波長 420，nm處測定吸光度，以蒸餾水為對照.

以每克果蔬樣品（鮮質量）每分鐘在波長 420，nm下吸光度變化值增加1為1個多酚氧化酶酶活力單位，以U表示.

1.3.3 過氧化物酶（POD）活性的測定

采用文獻［5］的方法并加以改進.量取 3.0，mL 25，mmol/L愈創木酚溶液，加入0.5，mL酶提取液，最后加入200，μL 0.5，mol/L H2O2溶液混合啟動反應，在波長470，nm處測定吸光度，以蒸餾水為對照.

以每克果蔬樣品（鮮質量）每分鐘在470，nm下吸光度變化值增加1為1個過氧化物酶酶活力單位，以U表示.

1.3.4 過氧化氫酶（CAT）活性的測定

采用文獻［5］的方法并加以改進.酶促反應體系由2.9，mL 20，mmol/L H2O2溶液和100，μL酶提取液組成，在波長 240，nm處測定其吸光度，以蒸餾水為對照.

以每克樣品（鮮質量）每分鐘在240，nm下吸光度變化值減少 0.01為 1個過氧化氫酶酶活力單位，以U表示.

2 結果與分析

2.1 不同處理方法對果皮褐變的影響

從表1中可以看出：對照組的黃冠梨果皮褐變發病率，貯藏30，d時高達15.5%，240，d時達到37.5%；與 0.5%抗壞血酸和 2%殼聚糖涂膜處理相比，均差異極顯著，但兩種處理間無顯著差異.其中，采用抗壞血酸處理，僅至貯藏末期出現輕度褐變，210，d時發病率為1.0%，240，d時發病率僅為1.5%；采用殼聚糖涂膜處理時，在貯藏期內未出現果皮褐變現象，能完全抑制冷藏條件下黃冠梨果皮褐變，即“雞爪病”的發生.

表1 不同處理方法對貯藏期黃冠梨果皮褐變的影響Tab. 1 Effects of different treatments on peel browning incidence of Huangguan pear during storage

2.2 不同處理方法對果皮多酚氧化酶活性的影響

從圖 1可知：在貯藏期間，對照果果皮的多酚氧化酶活性呈先升高后降低的趨勢，貯藏初期的酶活力為 0.51，U，120，d時達到最大值 1.72，U，之后逐漸下降；抗壞血酸處理的果皮中多酚氧化酶活性逐漸下降，120，d時酶活力達到最小值 0.45，U，隨后有小幅上升后保持平穩；殼聚糖涂膜處理的多酚氧化酶活性也表現為隨貯藏時間的增加逐漸下降，150，d時酶活力降至最小值0.35，U，隨后有小幅上升后保持平穩.

結果表明，在整個貯藏期間，黃冠梨果皮的多酚氧化酶活性表現為，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理后均極顯著地低于對照，并且一直處于較低的活性水平，但殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理兩者之間差異不明顯（P＞0.05）.

圖1 不同處理方法對黃冠梨果皮多酚氧化酶活性的影響Fig. 1 Effects of different treatments on the PPO activity of Huangguan pear peel during storage

2.3 不同處理方法對果皮過氧化物酶活性的影響

從圖 2可以看出：在貯藏期間，對照果果皮的過氧化物酶活性呈現逐漸下降的趨勢，貯藏初期的酶活力為 1.10，U，末期降為 0.49，U；殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理果皮的過氧化物酶活性變化呈現與對照相反的趨勢，隨著貯藏時間的增加，過氧化物酶活性總體呈現逐漸上升趨勢；其中，抗壞血酸處理的果皮，酶活力在 150，d時達到最大值 1.75，U，而后開始下降；殼聚糖涂膜處理則是在180，d達到最大值2.16，U，隨后開始下降.

結果表明，在整個貯藏期間，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理結果均與對照差異極顯著，并且其果皮的過氧化物酶一直處于較高的活性水平，但是，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理的差異不顯著.

圖2 不同處理方法對黃冠梨果皮過氧化物酶活性的影響Fig. 2 Effects of different treatments on the POD activity of Huangguan pear peel during storage

2.4 不同處理方法對果皮過氧化氫酶活性的影響

從圖 3可以看出：在貯藏期間，不同處理方法黃冠梨果皮的過氧化氫酶活性總體呈現下降的趨勢；對照果果皮中的過氧化氫酶的活性下降速度較快，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理的過氧化氫酶活性下降速度較慢，極顯著高于對照（P＜0.01），并且兩種處理之間也差異顯著（P＜0.05）.

結果表明，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理延緩了過氧化氫酶的活性降低，其中殼聚糖涂膜效果更好.

圖3 不同處理方法對黃冠梨果皮過氧化氫酶活性的影響Fig. 3 Effects of different treatments on the CAT activity of Huangguan pear peel during storage

3 討 論

殼聚糖是以蝦、蟹殼為原料制得的一種天然高分子化合物，其主要成分是脫乙酰甲殼素的衍生物，具有安全無毒、價廉、高效的優點，可以被水洗掉，也可以被生物降解，不存在殘留毒性的問題［6］.鐘秋平［7］研究發現，殼聚糖處理毛葉棗果實在成熟過程中的多酚氧化酶活性逐漸下降，過氧化物酶顯著升高.夏杏洲等［8］用殼聚糖涂膜處理常溫貯藏紅江橙，在貯藏期間抑制呼吸強度、降低多酚氧化酶活性、維持過氧化氫酶較高的活性，減少了果實腐爛，延緩了衰老.張舉印等［9］研究殼聚糖復合涂膜對紅富士蘋果采后生理相關酶活性的影響，結果表明適宜的殼聚糖復合涂膜提高了紅富士蘋果過氧化物酶和過氧化氫酶活性，增強了細胞防御系統抵御逆境的能力，可保持果實貯藏品質，具有良好的保鮮效果.以上研究說明，蘋果等果實經殼聚糖處理能降低多酚氧化酶活性，提高過氧化物酶和過氧化氫酶活性，保持貯藏果實的品質.

抗壞血酸是一種重要的抗氧化物質，在植物體內可以通過抗壞血酸-谷胱甘肽循環消除活性氧，在逆環境下，植物體內的抗壞血酸可以降低氧化脅迫［10］.童樂［11］用 50，mmol/L抗壞血酸處理龍眼，發現用抗壞血酸處理可提高果肉的超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶的活性，降低過氧化物酶的活性.鄭吉祥等［12］用 50，mmol/L抗壞血酸處理桂味和懷枝荔枝發現，可降低果皮的多酚氧化酶活性和相對電導率，提高果肉的超氧化物歧化酶活性，并降低果肉的過氧化物酶活性、H2O2和MDA含量，維持果肉較高的維生素C和谷胱甘肽含量，降低果實的腐爛率.以上研究說明，荔枝等果實經抗壞血酸處理后多酚氧化酶活性降低，過氧化氫酶和過氧化物酶活性升高，提高了果實貯藏品質.

本實驗研究結果表明：在整個貯藏期間，黃冠梨果皮中多酚氧化酶的活性呈現先上升后下降的趨勢，其中殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理極顯著降低了多酚氧化酶的活性，殼聚糖涂膜效果更顯著.由結果可以得知，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理均能抑制多酚氧化酶活性的升高，因此能較好地降低果皮的褐變發病率.多酚氧化酶只有在銅離子作用下才具有活性，因此，可以推斷殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理可能影響了銅離子作用而降低了多酚氧化酶的活性.

在貯藏過程中，對照處理黃冠梨果皮的過氧化物酶活性呈現逐漸下降的趨勢變化，而殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理都提高了過氧化物酶的活性，且在整個貯藏期間過氧化物酶的活性都極顯著高于對照處理，殼聚糖涂膜處理果實果皮中的過氧化物酶活性最高.過氧化物酶是含鐵卟啉輔基的氧化酶，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理提高了過氧化物酶活性，可能是促進了Fe2+作用效果，降低了果皮的氧化及褐變.

在貯藏過程中，兩種處理后黃冠梨果皮的過氧化氫酶活性都呈現逐漸下降的趨勢變化，殼聚糖涂膜和抗壞血酸處理延緩了果皮中過氧化氫酶下降趨勢，減少了黃冠梨果皮褐變的程度.

4 結 語

本文針對黃冠梨貯藏期果皮極易褐變問題，采用抗壞血酸和殼聚糖涂膜處理方法，研究了黃冠梨果皮褐變發生規律.實驗結果表明：在貯藏過程中，黃冠梨果皮中多酚氧化酶的活性降低，果皮褐變程度降低；黃冠梨果皮中過氧化物酶活性較高時，果皮褐變程度較低；黃冠梨果皮中過氧化氫酶活性降低，果皮褐變程度升高.3種酶活性的變化，影響著果皮褐變的程度.

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黃冠梨果皮褐變與酶活性調控實驗研究

王 蕾1，李 磊1，周慶禮2

Controlling Huangguan Peer Peel Browning and Enzyme Activities

WANG Lei1，LI Lei1，ZHOU Qingli2
（1. Department of Energy and Chemical Technology，Tianjin Bohai Vocational Technical College，Tianjin 300402，China；2. College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science & Technology，Tianjin 300457，China）

Huanggnan pear peel can easily become brown during storage. With ascorbic acid treatment and chitosan coating，peel browning of Huangguan pear， and the regulation effects of polyphenol oxidase， peroxides， and catalase were studied. The results indicated that， compared with the control， both treatments of the pears dipped in ascorbic acid and coated with chitosan can reduce the enzyme activity of polyphenol oxidase. The enzyme activity of polyphenol oxidase reached the minimum when chitosan coating was used. Both treatments can increase the enzyme activity of peroxides and catalase， as both were significantly higher than those of the control. Chitosan coating was better than the ascorbic acid treatment， but the difference was not significant.

Huangguan pear；storage and preservation；peel browning；physiological regulator；enzyme activity

S661.2 文獻標志碼：A 文章編號：1672-6510（2015）02-0029-04

10.13364/j.issn.1672-6510.20140080

2014-05-20；

2014-11-24

國家自然科學基金資助項目（31271950）

王 蕾（1977—），女，遼寧海城人，副教授，wleizero@sina.com.

常濤