脫落酸處理對采后‘黃冠’梨品質及果皮褐變的影響

劉佩，王璇，王慶國，劉同信，徐欣欣

（1山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271018；2山東營養源食品科技有限公司，山東濟南251400）

脫落酸處理對采后‘黃冠’梨品質及果皮褐變的影響

劉佩1，王璇1，王慶國1，劉同信2，徐欣欣1

（1山東農業大學食品科學與工程學院，山東泰安271018；2山東營養源食品科技有限公司，山東濟南251400）

為解決‘黃冠’梨采后低溫儲藏過程中果皮褐變的問題，開發控制果皮褐變的穩定的、簡單易行的新技術，采用5μg/L的脫落酸(ABA)浸泡處理‘黃冠’梨，探討采后ABA預處理對梨果皮細胞抗氧化防護體系、低溫貯藏期間果皮褐變、果實品質的影響。結果表明，與對照（未經ABA處理）相比，ABA預處理顯著降低了‘黃冠’梨果皮褐變率、抑制了果皮酚類物質尤其是單體兒茶素的消耗和PPO酶的活性，不同程度地提高了POD酶、APX酶以及果皮自由基清除能力，降低了MDA含量，能夠保持較高的果實硬度、可滴定酸、糖酸比、可溶性固形物含量，并且食用感官綜合品質在儲藏和貨架期間均優于對照。研究表明，采后‘黃冠’梨經ABA預處理，可以誘導性地增強果皮抗氧化防護體系，抑制PPO酶活和酚類物質消耗而降低低溫儲藏過程中果皮褐變的發生。

‘黃冠’梨；脫落酸；果皮褐變；多酚；感官品質

0 引言

‘黃冠’梨屬白梨系統，是河北省農林科學院石家莊果樹研究所培育的中早熟品種，在河北、山東、遼寧等地大面積種植[1]?！S冠’梨有外觀美、汁液多、口味好、營養價值高等優點，深受廣大消費者喜愛[2]。但‘黃冠’梨果皮在低溫儲藏過程中，易遭受冷害產生褐色病斑（俗稱雞爪?。?，嚴重影響果實外觀以及商品價值，給貯藏企業造成很大的經濟損失[3-4]。‘黃冠’梨采后褐變主要與果實成熟度、運輸時的溫濕度、儲藏過程中的O2和CO2分壓、溫度等原因相關[1-3]。如今生產上主要運用緩慢降溫技術控制這一病害，但實際操作過程中，‘黃冠’梨入庫溫度、降溫速度以及冷庫最終的溫濕度等緩慢降溫方案，須根據果實成熟度、采前果皮發病嚴重程度、采后包裝方式等及時調整[5-8]；多數冷庫管理人員專業知識不足，導致部分企業較難掌握這一技術，褐變控制效果不佳。因此開發穩定、簡便、高效的果皮褐變控制新技術為產業所需。

研究表明，低溫冷藏過程中‘黃冠’梨果皮褐變的產生主要原因是果皮Ca2+的分布與流失、果皮冷害下ROS的增加、細胞膜的損傷等導致PPO酶促反應增強，果皮酚類物質加劇氧化形成果皮褐斑[9-12]。而采后不同處理，包括浸Ca2+、1-MCP、普魯蘭多糖涂膜、茉莉酸甲酯、冷鍛煉處理、NaCl預處理、乙烯熏蒸等在不同程度上可以抑制‘黃冠’梨低溫儲藏期間雞爪病的發生，而不同處理對‘黃冠’梨貯藏期間果皮酚類物質代謝、膜脂過氧化、鈣素含量及超微結構的影響不盡相同[12-17]。

脫落酸(abscisic acid，ABA)是一種“應激激素”，因具有抑制植物萌發、誘導植物休眠、加速器官衰老和脫落、增強植物抗逆性等作用，亦被稱為“植物抗逆因子”。植物在逆境條件下，細胞膜會受到傷害，造成細胞內離子逸出、滲透勢增加，植物體內ABA能激活植物防御基因表達、增加抗性、增強環境適應能力[18-20]。植物在經外源ABA預處理后，再經受諸如冷害、高溫、鹽脅迫和水分脅迫條件時，抗氧化防護能力會增強，外源ABA處理可以通過誘導增強植物體內保護酶的活性、延緩葉綠素的降解以及提高可溶糖、可溶蛋白等植物體滲透調節的物質含量來增加細胞膜的穩定性，保護膜結構的完整性，增強植物抗寒能力等有效延緩咖啡幼苗、番茄、小麥、水稻、辣椒等多種植物冷害癥狀的發展[21-25]。

在探討幾種褐變控制技術對‘黃冠’梨品質影響的過程中[25]，采后外源ABA處理可有效減輕‘黃冠’梨果皮褐變，筆者在此基礎上探討ABA對采后‘黃冠’梨果皮褐變的控制機理及其對‘黃冠’梨低溫儲藏和貨架期品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2014年6月—2015年12月在山東農業大學食品科學與工程學院果蔬保鮮實驗室進行。

1.2 試驗材料

‘黃冠’梨，于2014年8月2日、2015年8月2日采摘自河北省晉州市，挑選大小均一、無果皮褐變、無機械傷、無病蟲，單果套網套、硬紙板分層、裝入內襯保鮮袋的紙箱中，次日常溫運至山東農業大學食品科學與工程學院果蔬保鮮實驗室。

將梨果去網套，并浸入濃度5μg/L的ABA常溫溶液中，浸泡3 min，撈出，紗布擦干，套網套后放入紙箱中。將封箱后梨果立即放入-1～0℃冷庫中貯藏；對照組為在常溫清水中浸泡3 min。

1.3 主要儀器以及設備

Pocket refractometer Pal-1手持糖量計，日本ATAGO；Wagner FT30硬度計，意大利Wagner Instruments；打漿機，山東九陽；紫外分光光度計T6新世紀，北京普析通用儀器有限責任公司；2004-21(501)超級恒溫水浴鍋，國華儀器有限公司；Beckman Allegra 64R高速冷凍離心機，美國Beckman公司；-80℃超低溫冰箱，中科美菱；海爾冰箱，青島海爾電冰箱制造廠；超聲波振蕩器，上海生析超聲儀器有限公司；電子秤，上海寺岡電子有限公司；微型冷庫，濟南科達爾實業有限公司；Adventure電子天平(0.001 g)，上海精密儀器有限公司。

1.4 試驗方法

1.4.1 果皮褐變率及褐變指數測定[17]

（1）統計梨果果皮褐變率，如式(1)。

（2）統計梨果表面的褐變指數，如式(2)。依據梨果表面褐變程度（褐變面積）劃分為5個等級。0級，梨果表面無褐色斑點；1級，梨果表面出現褐色斑點的面積小于梨果總面積的10%；2級，褐色斑點的面積10%～20%；3級，褐色斑點的面積20%～40%；4級，褐色斑點的面積大于40%。

1.4.2 多酚氧化酶(PPO)活性的測定參考多酚氧化酶(PPO)活性測定方法[26]。

1.4.3 總酚含量的測定參照福林酚法測定[27]。

1.4.4 主要酚類物質測定取4 g樣品，加入16 mL 70%丙酮研磨，浸提2 h后，10000 r/min低溫離心10 min，收集上清液備用。

（1）酚類物質標準曲線制作。分別精確稱取0.05 g原兒茶酸和熊果苷標準品，用70%乙醇溶解定容至100 mL。得濃度為0.5 mg/mL標準液，備用。分別準確量取上述0.05 mg/mL的標準液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于10 mL容量瓶中，70%乙醇定容至10 mL，以空白試劑為對照，分別在260、225 nm條件下測定吸光度，建立標準曲線。

（2）酚類物質含量測定。各吸取0.2 mL待測樣液，按標準曲線制作方法分別于260、225 nm條件下測定吸光度，得出各自物質的含量。

1.4.5 丙二醛含量測定參照硫代巴比妥酸煮沸法測定[28]。

1.4.6 過氧化物酶(POD)活性的測定參照過氧化物酶(POD)活性測定方法[29]。

1.4.7 抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性測定參照的抗壞血酸過氧化物酶活性測定方法[30]。

1.4.8 硬度測定、可溶性固形物含量、可滴定酸含量測定硬度用Wagner硬度計（8 mm探頭）測定；可溶性固形物用ATAGO Pocket refractometer PAL-1手持糖度計測定；可滴定酸含量參照氫氧化鈉滴定法測定[31]。

1.4.9 綜合品質評價按照表1[15]所示評定標準進行打分評定，每次每個處理取10個果實，每次評定由6～8名經過訓練的專業人員打分，并取其打分平均值。

1.5 試驗設計及數據統計分析

平均數以及標準方差通過Excel 2010進行數據整理分析，以平均數±標準偏差表示。數據經過Sigmaplot 12.5進行主成分分析，經過SPSS 17.0分析的顯著性(P＜0.05)。

表1 綜合品質評價標準

2 結果與分析

2.1 ABA對‘黃冠’梨果皮褐變的影響

如圖1～2所示，未經ABA處理的對照組‘黃冠’梨果實在低溫貯藏過程中，雞爪病發病較嚴重，20天時果皮褐變率已達57.0%，褐變指數達0.24；雞爪病隨著儲藏時間延長而逐漸加重，到40天果皮褐變率已達68.5%，褐變指數達0.34；之后發病率增幅不大。

而采后‘黃冠’梨經過5μg/L的ABA處理3 min，低溫儲藏過程中梨果雞爪病發病明顯減輕，果皮褐變率與同時期對照相比，分別降低了39.7%、43.3%和33.5%。

圖1 ABA處理對‘黃冠’梨果皮褐變的影響

圖2 ABA處理對‘黃冠’梨果皮褐變指數的影響

結果表明，采后5μg/LABA的預處理能夠有效抑制‘黃冠’梨低溫貯藏期間果皮褐變的發生。

2.2 ABA對‘黃冠’梨果皮多酚氧化酶、酚類物質含量的影響

氧化酶尤其多酚氧化酶(PPO)和酚類物質是果蔬發生酶促褐變的前提條件[32-33]?？偡邮枪呙复俸肿兊牡孜?，也是必要條件之一，總酚含量的變化一定程度上可以反映褐變發生的程度。而梨果中兒茶素、熊果苷、咖啡酸等游離的酚酸，是酚類物質中引發酶促褐變的主要底物。因此，分別測定了對照和ABA處理的‘黃冠’梨果皮中PPO酶活、總酚及兒茶素、熊果苷的含量，結果見圖3～6。

由圖3可知，在低溫貯藏5天始，ABA處理后的‘黃冠’梨果皮PPO酶活性逐漸降低，隨后儲藏期間，PPO酶活有所增加，但均一直顯著低于對照組。由圖4可知，在‘黃冠’梨低溫儲藏初期，果皮酚類物質含量迅速下降。而經ABA處理后的梨果低溫冷藏5天后果皮總酚含量一直高于對照。熊果苷、兒茶素作為‘黃冠’梨果皮含量較多的2種酚類物質在貯藏過程中變化較大[9]，是‘黃冠’梨果實中PPO氧化作用的主要底物[34]。由圖5可知，‘黃冠’梨低溫儲藏初期，果皮熊果苷含量快速降低，而經ABA處理后，果皮熊果苷含量在冷藏10天后一直高于對照。由圖6可知，‘黃冠’梨果皮兒茶素含量降低較為舒緩，在儲藏期內一直呈現緩慢下降的趨勢；經ABA處理后，果皮兒茶素含量從儲藏開始就一直顯著高于對照組。

結果表明，ABA處理能夠通過抑制‘黃冠’梨采后低溫儲藏期間果皮PPO酶的活性，減緩了‘黃冠’梨果皮中酚類物質尤其是單體酚兒茶素的消耗速度，從而降低果皮褐變的發生，降低了‘黃冠’梨直接進行低溫儲藏期間雞爪病發病概率。

2.3 ABA對‘黃冠’梨果皮抗氧化防護體系的影響

由圖7可知，經ABA預處理后的梨果在低溫儲藏期間POD酶活高于對照組。

如圖8所示，儲藏初期，梨果果皮MDA含量呈現上升趨勢，而后開始下降，而ABA預處理的梨果果皮MDA含量在儲藏10天后顯著低于對照組。

如圖9所示，經ABA預處理的梨果果皮APX酶活低溫儲藏下酶活迅速增加，隨后有所波動，但酶活一直顯著高于對照組。

圖3 ABA處理對‘黃冠’梨果皮PPO活性的影響

圖4 ABA處理對‘黃冠’梨果皮總酚含量的影響

圖5 ABA處理對‘黃冠’梨果皮熊果苷含量的影響

圖6 ABA處理對‘黃冠’梨果皮兒茶素含量的影響

由圖10可知，冷藏期間，梨果果皮自由基清除能力緩慢下降，但ABA預處理的梨果果皮自由基清除能力的下降速度要低于對照。

‘黃冠’梨低溫儲藏過程中，易遭受冷害，而低溫導致細胞膜結構的損傷是產生冷害的根本原因。有研究表明，ABA預處理可以使植物體抗氧化防護體系包括酶和非酶系統的活性和含量增加。綜合以上結果可知，采后‘黃冠’梨ABA預處理，可以誘導性地增加冷藏初期果皮POD酶、APX酶活性，抑制梨果果皮自由基清除能力的降低，降低果皮MDA的積累量，減少果皮膜脂過氧化程度，保護細胞膜的完整性。

2.4 ABA對‘黃冠’梨可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、硬度、綜合品質的影響

圖7 ABA處理對‘黃冠’梨果皮POD活性的影響

可溶性固形物含量、可滴定酸、糖酸比及硬度可以作為梨果品質評價的主要指標，會影響梨果食用品質[35-36]，影響果實的成熟度及消費者的可接受程度。如表2所示，低溫貯藏至100天時，梨果的可溶性固形物含量均有所增加，ABA處理與對照相比，差異不大；梨果的可滴定酸含量均下降，ABA處理組略低于對照組；梨果的糖酸比明顯升高，升高幅度達12%～18%，ABA預處理組顯著高于對照；低溫貯藏后，‘黃冠’梨的硬度呈下降趨勢，與對照相比，ABA處理較顯著地減緩了硬度的下降。模擬常溫貨架放置10天后，梨果可溶性固形物含量降低，與對照組相比，ABA預處理可減緩回溫后可溶性固形物的減少；可滴定酸含量均有所下降，ABA處理與對照差異不顯著。糖酸比略有上升，ABA預處理組高于對照；回溫10天，ABA預處理梨果硬度降低，但依然高于對照組。

圖8 ABA處理對‘黃冠’梨果皮丙二醛含量的影響

圖9 ABA處理對貯藏期間‘黃冠’梨果皮APX活性的影響

圖10 ABA處理對‘黃冠梨’DPPH抑制率的影響

低溫貯藏至100天時，對照組梨果表面有較多褐色斑點，水分較多但口味變淡、組織開始綿化，得分較低，感官綜合品質降低嚴重；而ABA預處理的‘黃冠’梨，在儲藏100天時果皮有輕微褐變，口味及質地較好，商品價值較高。模擬常溫貨架10天后，相比于低溫儲藏期，ABA預處理的‘黃冠’梨仍保持了較高的感官品質，商品價值較好。因此，從感官評價結果可知，ABA預處理能夠有效地保持‘黃冠’梨的低溫貯藏及回溫后的貨架期綜合品質。

表2 ‘黃冠’梨貯藏后期及貨架期果實品質變化

3 結論

（1）ABA預處理啟動了采后‘黃冠’梨的防御反應，誘導性地增加了冷藏初期抗性相關酶包括POD酶、APX酶活性，從而可以增強對低溫儲藏期間冷害造成的修復與抵抗能力；ABA預處理抑制了梨果果皮自由基清除能力的降低，可以使得細胞內H2O2及時被清除，果皮MDA積累量的減少也表明ABA預處理可以降低冷害引發的自由基對細胞膜產生的傷害，并降低由于冷害刺激信號轉導誘發與防御反應有關的次生代謝產物的合成。

（2）ABA預處理可以通過影響活性氧代謝和酚類物質代謝來降低采后‘黃冠’梨冷藏期間冷害及果皮褐變的發生，并能夠獲得減少‘黃冠’梨雞爪病、延長貯藏期和保持新鮮品質的目的。

（3）外源ABA預處理可以代替低溫鍛煉，實現‘黃冠’梨低溫儲藏過程中果皮褐變發生率的大大減輕，并且該技術方法可以摒除傳統緩慢降溫技術帶來的能耗消耗、方案波動大、效果不穩定等因素。

4 討論

4.1 外源ABA能提高植物的抗氧化脅迫能力，可代替低溫鍛煉

冷馴化可提高細胞內抗氧化酶活性和內源抗氧化劑含量，相應也削弱了由冷害引起的膜蛋白和膜脂過氧化，提高了植物的抗冷力。不同方法如鈣浸、氯化鈉預處理、熱刺激均能提高植物抗冷力，可能與提高了植物抗氧化脅迫能力有關，細胞的抗氧化能力與植物的抗冷性呈正相關，植物遭遇冷脅迫或經歷低溫鍛煉都是經歷一個氧化脅迫的過程；因此，抗氧化防護能力的增強與冷脅迫的耐力相關[4,23]。外源ABA可以代替低溫鍛煉，通過誘導植物抗氧化防護酶基因轉錄水平的表達，以及增強植物體在蛋白水平上的抗氧化防護酶的酶活等，來增強植物在冷害脅迫下的抗氧化防護能力，提高植物的抗寒性[20]。而ABA預處理后的‘黃冠’梨，在冷藏期間抗氧化防護酶活力明顯高于對照，可以代替傳統緩慢降溫方式的低溫鍛煉效果。

4.2 外源ABA能降低冷害對細胞膜的損傷

植物在冷脅迫條件下，細胞中活性氧的產生加速，而清除活性氧的能力下降，導致活性氧水平的提高，從而加速了膜脂過氧化和膜蛋白間的聚合，破壞膜結構與功能，因此，冷害條件下活性氧所引起的傷害從而破壞細胞膜的完整性是冷害的重要原因之一[4]；ABA預處理可直接抑制DPPH清除率的降低，減少MDA的積累，即直接抑制由低溫引起的膜相變化，維護細胞膜的完整性，提高梨果皮抗寒能力。

4.3 外源ABA處理對梨果皮細胞膜影響的機制探討

研究表明，ABA主要從3個方面對植物細胞膜膜脂產生影響：（1）ABA直接抑制由于低溫引起的膜相變化，維護細胞膜完整性，提高植物抗寒能力；（2）外源ABA處理，可導致逆境相關基因的表達，有利于提高植物抗寒能力；（3）誘導膜脂逆境響應基因的表達，從而調節膜脂的不飽和度，改變膜流動性，增強抗寒能力。外源ABA浸泡處理可降低冷藏期間梨果皮褐變，提高梨果皮抗寒能力；后期筆者可通過對梨果膜脂組分的變化、超微結構的觀察、逆境相關基因、膜脂去飽和酶基因等的表達的變化來進一步探討ABA誘導性增強梨果果皮抗寒能力的機制。

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Effects of ABA Treatment on Postharvest Quality and Skin Browning of‘Huangguan’Pear

Liu Pei1,Wang Xuan1,Wang Qingguo1,Liu Tongxin2,Xu Xinxin1

(1College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China；2Company of Shandong Nutrition and Food Technology,Jinan 251400,Shandong,China)

To solve the skin browning problem of‘Huangguan’pear usually occurred during long-term storage and to develop a new technique with stable effect and simple operation on inhibiting skin browning,treatment of 5μg/L ABA dip was applied to post-harvested‘Huangguan’pear fruits.The results showed that compared with control(without ABA treatment),treatment of ABA reduced the skin browning spot index markedly, decreased polyphenol content especially catechin content and PPO activity,increased POD,APX activity and DPPH clearance ratio,maintained higher firmness,titratable acid(TA),acid-sugar ratio,total soluble solid (TSS),and ensured better sensory quality during storage and shelf life.Above all,treatment of ABA could reduce skin browning of‘Huangguan’pear during the long-term storage through inducing antioxidant defense of pear skin and inhibiting PPO activity and phenol content reducing.

‘Huangguan’Pear;ABA;Skin Browning;Polyphenol;Sensory Quality

S661.2

A論文編號：cjas16090007

山東省2014年度農業重大應用技術創新課題“安全保鮮劑的創制”；“十二五”國家科技支撐計劃課題“果蔬綠色化學保鮮劑的研發”(2015BAD16B03)子課題“生鮮農產品綠色防腐與安全保鮮技術研發與應用”(2015BAD16B00)。

劉佩，女，1983年出生，山東菏澤人，講師，博士，主要從事食品生物技術及果蔬采后貯藏與加工研究。通信地址：271018山東省泰安市泰山區岱宗大街61號山東農業大學食品科學與工程學院，Tel：0538-8246021，E-mail：liupei83224@163.com。

王慶國，男，1965年出生，山東青州人，教授，碩士，主要從事果品蔬菜貯藏及加工理論與技術研究。通信地址：271018山東省泰安市泰山區岱宗大街61號山東農業大學食品科學與工程學院，Tel：0538-8240227，E-mail：wqgyyy@126.com。

2016-09-18，

2016-11-14。