無硫復合護色劑對冷藏桃抗氧化酶活力的影響

李新明*，高忠東*，張倩茹，尹蓉，趙鑫，韓基明

1. 山西省農業科學院農產品加工研究所（太原 030031）；2. 山西省農業科學院果樹研究所（太谷 030800）

桃在盛夏成熟，高溫極易促進桃果實腐爛變質，失去食用價值。低溫貯藏一直是保鮮果蔬的一種常用實效的方法，它能有效降低果蔬的呼吸強度、延緩果蔬的腐爛變質。然而，桃又屬于冷敏性強的果品，采后低溫貯藏又極易發生冷害，主要表現為果實的硬度降低，出汁率減少[1-2]，超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等保護酶系統活性迅速下降。保護酶系統，包括超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）及多酚氧化酶（PPO）與冷害發生時膜脂脂肪酸的變化存在一定相關性，冷害使大量活性氧累積，導致不飽和脂肪酸形成脂氫過氧化物，引發膜脂過氧化而造成細胞膜的傷害，相對膜透性和丙二醛（MDA）含量顯著升高[3-4]，引起腐爛和品質劣變，食用價值下降甚至完全喪失。因此，如何延長桃冷藏期限就成為需重點解決的關鍵技術。

前期試驗已合成一種無硫復合護色劑，通過試驗發現，它能有效降低冷藏桃的腐爛、褐變，抑止呼吸速率和乙烯釋放量，另外，也減少桃果實硬度和營養成分的損失。試驗分析無硫復合護色劑處理后的冷藏桃中與果肉褐變相關的一些酶及非酶組分的變化趨勢，以便為無硫復合護色劑在冷藏桃的應用方面提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

水蜜桃購于太原市，當天運至實驗室冷庫。

無硫復合護色劑（氯化鈉1.5%、氯化鈣1.6%、EDTA 2 Na 0.19%、檸檬酸1.7%和異抗壞血酸鈉1.0%），由實驗室研制。

1.2 藥物處理和冷藏試驗

分別以無硫復合護色劑液（濃度1.2%）或1-MCP（0.6 μL/L）液浸泡桃12 h，取出桃子瀝干水分，將不同處理組的桃子放入冷藏庫中，設定貯溫為0 ℃，貯藏40 d后，取出桃子，測定各項預設指標。另設一非處理對照組，同條件下進行冷藏。

1.3 生化指標分析

1.3.1 VC含量的測定

VC含量按照Lim等[5]的方法測定。

1.3.2 多酚含量的測定

多酚含量按照D’angelo等[6]的方法測定。

1.3.3 POD活性的測定

POD活性采用Wu等[7]的方法測定。

1.3.4 GR活性的測定

GR活性采用Pu等[8]的方法測定。

1.3.5 PPO活性的測定

PPO活性采用Li等[9]的方法測定。

1.3.6 APX活性的測定

APX活性采用Xu等[10]的方法測定。

1.3.7 SOD活性的測定

SOD活性采用Xi等[11]的方法測定。

1.3.8 CAT活性的測定

CAT活性Siboza等[12]的方法測定。

1.3.9 丙二醛（MDA）含量的測定

MDA含量采用Resende等[13]的方法測定。

2 結果與分析

由圖1可知，隨冷藏時間的延長，各組桃果實多酚含量均下降，與非處理對照相比，處理組的多酚含量在各時間點均較高。在第40天，對照組多酚含量為1.28%±0.13%，無硫復合護色劑處理組為1.85%±0.19%，1-MCP處理組為1.74%±0.19%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實多酚含量在各時間點均較高。

由圖2可知，處理組和對照組的VC含量在整個貯藏期間變化趨勢基本一致，即隨冷藏時間的延長，各組桃果實VC含量均下降，與非處理對照相比，處理組的VC含量在各時間點均較高。在第40天，對照組VC含量為74.21%±8.21%，無硫復合護色劑處理組為114.62%±12.74%，1-MCP處理組為102.52%±11.59%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實VC含量在各時間點均較高。

圖2 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中VC含量的影響

由圖3可知，起初隨冷藏時間延長，各組桃果實PPO活力均略微上升，第15天后，各組桃果實PPO活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的PPO活力在各時間點均較低，且隨冷藏時間延長，差異越顯著。在第40天，對照組PPO活力為70.22%±7.82%，無硫復合護色劑處理組為57.14%±6.39%，1-MCP處理組為58.53%±6.63%。無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實PPO活力在各時間點沒有顯著差異。

由圖4可知，起初隨冷藏時間延長，各組桃果實POD活力均略微上升，第10天后，各組桃果實POD活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的POD活力在各時間點均較低。在第40天，對照POD活力為41.35%±4.92%，無硫復合護色劑處理組為28.46%±3.27%，1-MCP處理組為36.19%±4.06%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實POD活力在各時間點均較低。

圖3 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中PPO活力的影響

圖4 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中POD活力的影響

由圖5可知，起初隨冷藏時間的延長，各組桃果實SOD活力均略微上升，分別在第10（非處理對照），第15（無硫復合護色劑處理組）和第15天（1-MCP處理組）后，各組桃果實SOD活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的SOD活力在各時間點均較高。在第40天，對照組SOD活力為15.25%±1.63%，無硫復合護色劑處理組為27.81%±3.07%，1-MCP處理組為22.68%±2.85%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實SOD活力在各時間點均較高。

圖5 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中SOD活力的影響

由圖6可知，起初隨冷藏時間的延長，各組桃果實CAT活力均略微上升，分別在第5（非處理對照），第15（無硫復合護色劑處理組）和第15天（1-MCP處理組）后，各組桃果實CAT活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的CAT活力在各時間點均較高。在第40天，對照組CAT活力為37.51%±4.11%，無硫復合護色劑處理組為52.06%±5.79%，1-MCP處理組為45.28%±5.15%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實CAT活力在各時間點均較高。

圖6 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中CAT活力的影響

由圖7可知，起初隨冷藏時間延長，各組桃果實APX活力均有所上升，分別在第15（非處理對照），第20（無硫復合護色劑處理組）和第15天（1-MCP處理組）后，各組桃果實APX活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的APX活力在各時間點均較高。在第40天，對照組APX活力為8.25%±0.93%，無硫復合護色劑處理組為22.14%±2.64%，1-MCP處理組為18.35%±1.99%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實APX活力在各時間點均較高。

圖7 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中APX活力的影響

由圖8可知，起初隨冷藏時間的延長，各組桃果實GR活力均有所上升，分別在第15（非處理對照），第20（無硫復合護色劑處理組）和第20天（1-MCP處理組）后，各組桃果實GR活力均開始顯著下降，與非處理對照相比，處理組的GR活力在各時間點均較高。在第40天，對照組CAT活力為1.25%±0.14%，無硫復合護色劑處理組為2.75%±0.29%，1-MCP處理組為2.06%±0.22%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實GR活力在各時間點均較高。

圖8 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中GR活力的影響

由圖9可知，隨冷藏時間的延長，各組桃果實MDA含量均上升，與非處理對照相比，處理組的多酚含量在各時間點均較低。在第40天，對照組MDA含量為7.81%±0.82%，無硫復合護色劑處理組為6.25%±0.77%，1-MCP處理組為6.82%±0.72%。相比而言，無硫復合護色劑處理組比1-MCP處理組桃果實多酚含量在各時間點均較低。

圖9 無硫復合護色劑對冷藏桃果肉中MDA水平的影響

3 結果與討論

在冷藏期間，桃果實易遭受冷害，褐變與腐爛加重[14-15]。在前期試驗中，發現無硫復合護色劑能降低冷藏桃果實的腐爛和褐變，并能抑止果實的硬度下降，維持果實較高的可溶性固形物和可滴定酸水平，保持冷藏桃較好的可食用品質。在目前試驗中，分析檢測冷藏桃果實中的一些與褐變相關的酶和底物的變化動態。

多酚氧化酶是含銅蛋白質，檸檬酸是一種有機酸，既是還原性又是鰲合劑，一方面能與底物的氧化產物鄰苯二醌反應生成鄰苯二酚，阻止了鄰苯醌進一步氧化、聚合成黑色素；另一方面，多酚氧化酶的催化活性中心為銅離子，氧通過與銅離子形成橋式鍵合在酶上。過氧化物酶（POD）是果蔬成熟和衰老的指標，在植物的生命活動中具有重要功能。兩者與果蔬冷藏過程中的冷害發生及果肉褐變有著密切關系[16-17]。研究發現，冷藏初期，低溫刺激的作用導致過氧化物酶活力有一定程度的增高，隨著冷害的發生和發展，細胞膜受損，這兩個酶與底物反應加強，大量消耗酶和底物，導致酶的活力下降，相比非處理對照，無硫復合護色劑對這兩種酶的活力均有一定程度抑制，從而降低酶促褐變的程度。

當冷害發生后，細胞膜結構會損傷，自由基代謝會紊亂失調[18]。通常，自由基和抗氧化酶類（SOD、CAT、POD等）區域化地分布在細胞內，在正常細胞內，自由基的生產和清除維持在一個動態平衡狀態，這時自由基濃度很低，對細胞不會產生傷害。然而，當植物受到逆境（例如冷害）時，現有的平衡狀態就被打破，自由基大量蓄積而不能被及時清除，結果就會啟動并加速膜脂過氧化鏈式反應或膜脂脫脂作用，同時抗氧化酶系統活性降低，結果積累大量有害的過氧化產物如MDA，損傷大分子生命物質，引起一系列生理生化紊亂，最終導致膜的損傷和冷害發生。MDA是膜脂過氧化的產物，MDA的大量積累使細胞膜損傷加重，引起生理代謝紊亂，冷害也隨之發生[19]。試驗發現，短期低溫脅迫可促進抗氧化酶活力的增加，但隨著冷藏時間延長及冷害加劇，細胞膜受損、自由基水平增加，抗氧化酶因清除蓄積的自由基而被大量消耗，同時消耗的酶又不能及時被細胞生產補充，結果酶活力降低。試驗中無硫復合護色劑和1-MCP處理組的SOD和CAT活力在各時間點均比非處理對照組高，表明無硫復合護色劑和1-MCP處理能夠維持較高的抗氧化酶活力，減低自由基傷害，從而解釋其降低桃冷害和褐變機理。

抗壞血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）循環的關鍵酶包括APX和GR。在這一循環中，APX作用于H2O2，導致ASA分解生成脫氫抗壞血酸和H2O，NADPH作為輔助因子能被GR利用，從而將氧化型谷胱甘肽（GSSG）還原成GSH，同時把脫氫抗壞血酸還原為ASA，因此ASA和GSH被證實為ASA-GSH循環中兩種重要抗氧化組分[20-21]。試驗結果顯示，在冷藏初期，隨著低溫應激作用，APX和GR酶活力均能維持并略有增加，但隨著冷藏時間延長，冷害加劇，細胞膜結構受損，導致酶與底物接觸增加，反應加速，結果大量消耗抗氧化酶和多酚氧化酶，使酶的水平降低。同時，非酶成分VC和多酚也被大量消耗，水平也迅速下降。無硫復合護色劑處理與1-MCP處理均能降低冷害程度，維持細胞膜的結構完整性，結果減少酶與底物的作用程度，因此APX和GR相較非處理對照均能保持較高的活力。

總的來說，無硫復合護色劑能有效維持冷藏桃果肉中較高的VC、多酚水平和抗氧化酶活力，在一定程度上解釋無硫復合護色劑降低桃冷害和褐變的內在原因。當然，冷害及其生理生化反應是相當復雜的過程，更全面更系統包括分子水平的研究有待于進一步探索。