‘伏蜜’桃果實成熟期間的色澤和抗氧化活性變化

蘇明申,葉正文?,劉苗會,杜紀紅,周慧娟,李雄偉,張夏南,潘 琦

(1上海市農業科學院林木果樹研究所∕上海市設施園藝技術重點實驗室,上海201403;2上海苗薈農產品專業合作社,上海201301)

桃果實生長發育過程中,果皮色澤、果肉色澤、抗氧化系統和硬度都發生了變化[1-4]。桃果實成熟度主要根據果皮底色和果重及果肉底色和硬度等判斷[4-7]。無損方法是用來鑒定桃果實成熟度的重要手段,但不同品種間的表現差異較大[8]。桃果實發育早期,果皮色澤與硬度沒有明顯的相關性;發育中后期,硬度降到一定范圍后,果皮色澤與硬度才有較好的相關性[2,9],且品種不同,相關性程度也不同[1,9]。

植物正常代謝會產生活性氧和丙二醛(MDA),逆境脅迫會增加活性氧和MDA含量[10],所以活性氧和MDA含量可反映植物的抗氧化脅迫程度[11-12]。抗氧化系統由抗氧化酶[如超氧化物岐化酶(SOD)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX)等]和抗氧化劑(如總酚、總類黃酮等)兩部分組成,具有消除活性氧的作用[3,11,13]。

‘伏蜜’桃是中晚熟白肉品種,在上海地區果實采收期為7月下旬至8月上旬,果實套袋可有效防止病蟲害對果實的侵害[14]。本試驗對套袋‘伏蜜’桃果實中后期發育的色澤和抗氧化機制變化進行研究,以期為桃果實的成熟度和抗性水平的判別提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗品種、地點、植株概況

試驗桃品種為‘伏蜜’,2008年春定植于上海市奉賢區奉城鎮花廳村上海花廳果林公司種植基地,樹形為開心形,株行距為4 m×4.5 m,盛花期為3月24日,成熟期為8月1日,果實發育期約130 d。2015年選生長勢較為一致的30株樹作為試驗植株,5月下旬供試果實均套上黃色不透明單層袋,其余田間管理同常規中晚熟桃管理。

1.2 發育時期果實樣品的選取

2015年7月12日、7月22日和8月1日,在供試樹的樹冠外圍分別隨機采10個以上無機械和病蟲害損傷的果實,測定縱、橫、側徑及硬度和色差。分別取這3個發育時期的果肉,切成小塊后置于-40℃冰箱中冷藏,待測定果肉的色素、活性氧、丙二醛、總酚和總類黃酮含量、總抗氧化活性、PPO、LOX和SOD酶活性。

1.3 果實生長和硬度的測定

用精確度為0.01 cm的游標卡尺測定果實縱徑(果柄至果頂距離)、橫徑(兩個縫合線果面距離)和側徑(兩個無縫合線果面距離)[3]。使用8 mm直徑探頭的果實質構分析儀(南非GüSS公司制造,2006-FTA型)測定去除了2—3 mm厚果皮的果肉硬度,結果以kg·cm-2表示。

1.4 果實色澤的測定

使用Konica minolta色差儀(日本Konica minolta公司制造,CR-400型)測定果實L?(亮度值)、A?(紅綠色差值)和B?(藍黃色差值)值,并計算色澤飽和度Chroma(C?)值,C?=(A?2+B?2)0.5[15]。因取樣的果實均為套袋果,果皮表面色澤較一致,取果實無縫合線的兩個側面部位測定果皮色澤,所測果皮色澤可基本反映果皮底色。‘伏蜜’桃中外層果肉基本不著紅色,果肉色澤較一致,果表切除約2—3 mm厚果皮后測定果肉色澤,所測果肉色澤基本可反映果肉底色。

1.5 果肉總葉綠素和總類胡蘿卜素含量的測定

果肉總葉綠素含量參照Yuan等[16]的方法測定,用Beckman7300分光光度計測652 nm處的吸收值,結果以mg·kg-1表示。果肉總類胡蘿卜素含量參照Caprioli等[17]的方法測定,用Beckman7300分光光度計測450 nm處的吸收值,結果以mg·kg-1表示。

1.6 活性氧(O2-)和丙二醛(MDA)含量的測定

采用DU-6400紫外可見分光光度計(Beckman Coulter公司,美國),參照Elstner等[18]的方法測定活性氧含量,結果用nmol·h-1·g-1FW表示。丙二醛(MDA)含量參照Heath等[19]的方法進行測定,結果用nmol·g-1FW表示。

1.7 PPO、LOX和SOD酶活性的測定

多酚氧化酶(PPO)活性參照Tsantili等[20]的方法進行測定,結果用U·min-1·g-1FW表示。脂氧合酶(LOX)活性參照Maalekuu等[21]的方法進行測定,結果用U·min-1·g-1FW表示。超氧化物歧化酶(SOD)活性參照Wang等[22]的方法進行測定,結果用U·g-1FW表示。

1.8 總抗氧化活性、總酚和總類黃酮含量的測定

總抗氧化活性參照Razavi等[23]的方法進行測定,結果用mmol·L-1(TE,Trolox等量物)·g-1FW表示。總酚和總類黃酮含量參照Tsantili等[20]的方法進行測定,結果分別用GAE(沒食子酸等量物)mg·(100 g)-1FW和CAE(綠原酸等量物)mg·(100 g)-1FW表示。

1.9 數據分析

采用SPSS15.0軟件進行顯著性分析和線性相關分析。數據以平均值±標準誤差(SE)表示。采用Tukey測驗分析P=0.05水平的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 果實成熟期間的生長變化

果實采收前20 d至成熟期間的生長指標和硬度變化情況見表1。果實縱徑、橫徑和側徑均呈增長趨勢,采收前0—10 d的增長速率快于采收前10—20 d。果實硬度呈下降趨勢,果實采收前10—20 d的下降速率快于采收前0—10 d。

表1 ‘伏蜜’桃果實成熟期間的縱、橫、側徑(A)與硬度(B)變化Table1 Changes in longitudinal,transverse and lateral diameters,and firmness during maturation

2.2 果實成熟期間的果皮和果肉色澤變化

果實采收前20 d至成熟期間的果皮和果肉色澤變化情況見表2。果皮和果肉L?值從采收前20 d的65.09和77.17分別上升至成熟時的78.17和81.59,采收前0—10 d的增長速率快于采收前10—20 d,果肉L?值高于果皮L?值。果皮和果肉A?值從采收前20 d的-13.11和-12.42分別上升至成熟時的-7.89和-4.96,采收前0—10 d的增長速率快于采收前10—20 d,果肉A?值高于果皮A?值。果皮和果肉B?值從采收前20 d的37.84和31.15分別下降至成熟時的34.49和19.94,果皮B?值高于果肉B?值,果肉B?值的下降速率快于果皮B?值。果皮和果肉C?值從采收前20 d的40.07和33.54分別下降至成熟時的35.44和20.58,果皮C?值高于果肉C?值,果肉C?值的下降速率快于果皮C?值。

表2 成熟期間的果皮和果肉L?、A?、B?和C?值變化Table 2 Changes in L?,A?,B?and C?value of skin and flesh during maturation

2.3 果實成熟期間的果肉葉綠素和類胡蘿卜含量變化

果實采收前20 d至成熟期,果肉葉綠素和類胡蘿卜素含量均呈下降趨勢。果肉葉綠素和類胡蘿卜素含量分別從采收前20 d的4.32 mg·kg-1FW和7.87 mg·kg-1FW下降至成熟時的2.65 mg·kg-1FW和2.13 mg·kg-1FW,葉綠素采收前0—10 d的下降速率快于采收前10—20 d,類胡蘿卜素采收前10—20 d的下降速率快于采收前0—10 d(圖1)。

圖1 ‘伏蜜’果實成熟期間的總葉綠素和總類胡蘿卜素含量變化Fig.1 Changes in contents of total chlorophyll and total caroteniods during maturation of‘Fumi’peach

2.4 果實成熟期間的PPO、總抗氧化、SOD和LOX活性及活性氧和MDA含量變化

果實采收前20 d至成熟期,果肉PPO活性及總抗氧化活性均呈下降趨勢。果肉PPO活性從采收前20 d的6.75 U·min-1·g-1FW下降至成熟時的5.75 U·min-1·g-1FW。果肉總抗氧化活性從采收前20 d的14.20 mmol·L-1(TE)·g-1FW下降至成熟時的1.05 mmol·L-1(TE)·g-1FW,果肉總抗氧化活性采收前10—20 d的下降速率快于采收前0—10 d(圖2)。

圖2 ‘伏蜜’果實成熟期間的PPO和總抗氧化活性的變化Fig.2 Changes in activity of PPO and total antioxidant capacity during maturation of‘Fumi’peach

果實采收前20 d至成熟期間,果肉SOD活性和活性氧(O2-)含量均呈下降趨勢。果肉SOD活性從采收前20 d的452.22 U·g-1FW下降至成熟時的315.95 U·g-1FW。果肉活性氧(O2-)含量從采收前20 d的1.09 nmol·h-1·g-1FW下降至成熟時的0.06 nmol·h-1g-1FW(圖3)。

圖3 ‘伏蜜’果實成熟期間的SOD活性和活性氧含量變化Fig.3 Changes in SOD activity and superoxide content during maturation of‘Fumi’peach

果實采收前20 d至成熟期間,果肉LOX活性及MDA含量均呈下降趨勢。果肉LOX活性從采收前20 d的21.35 U·min-1·g-1FW下降至成熟時的10.15 U·min-1·g-1FW。果肉MDA含量從采收前20 d的40.60 nmol·g-1FW下降至成熟時的27.64 nmol·g-1FW(圖4)。

圖4 伏蜜果實成熟期間的LOX活性和MDA含量變化Fig.4 Changes in LOX activity and MDA content during maturation of‘Fumi’peach

2.5 果實成熟期間的果肉總酚和總類黃酮含量變化

果實采收前20 d至成熟期間,果肉總酚和總類黃酮含量分別從采收前20 d的55.80 GAEmg·(100 g)-1FW和18.43 CAE mg·(100 g)-1FW下降至成熟時的8.13 GAE·mg·(100 g)-1FW和3.38 CAE mg·(100 g)-1FW。果肉總酚和總類黃酮含量采收前10—20 d的下降速率均快于采收前0—10 d(圖5)。

圖5 ‘伏蜜’果實成熟期間的總酚和總類黃酮含量的變化Fig.5 Changes in contents of total phenonics and total flavonoids during maturation of‘Fumi’peach

2.6 果實成熟期間所測指標之間的線性相關關系

如表3所示,果實成熟期間硬度與果肉B?、葉綠素、類胡蘿卜素呈顯著正相關,與果皮L?和A?、果肉A?呈顯著負相關。果肉L?與A?呈顯著正相關,果肉L?和A?與果肉B?呈顯著負相關。果肉葉綠素與A?呈顯著負相關,與B?呈顯著正相關。硬度、LOX、MDA、SOD、活性氧、總抗氧化活性、總類黃酮和總酚相互之間均呈正相關關系(表4)。

表3 成熟期間果皮和果肉色澤及果肉硬度、總葉綠素和總類胡蘿卜素的線性相關關系Table 3 Correlation coefficients of linear relationships between color of skin and flesh,flesh firmness,total chlorophyll and total caroteniods during fruit maturation

表4 成熟期間果肉硬度、LOX、MDA、SOD、活性氧、總抗氧化活性、總類黃酮和總酚之間的線性相關關系Table 4 Correlation coefficients of linear relationships between flesh firmness,LOX,MDA,SOD,superoxide,total antioxidant activity,total flavonoid and total phenolics during fruit maturation

3 結論與討論

3.1 成熟期間果實硬度呈下降趨勢,果皮L?值和A?值呈上升趨勢

本研究表明,‘伏蜜’桃果實成熟期間,硬度呈顯著下降趨勢,與前人在桃發育方面的研究結果基本一致[3,24-25]。果皮色澤是判別桃果實成熟度的重要方式[9,26]。L?值反應了亮度值,A?值反應了紅綠色差[15-27]。本研究表明,果實發育過程中,果皮L?值和A?值呈顯著上升趨勢,與‘錦香’黃桃和‘滬蟠1號’蟠桃的變化趨勢基本一致[7]。果皮L?和A?值與果肉硬度呈顯著負相關,進一步證實果皮色澤和硬度可作為判別桃果實采收成熟度的參考指標。

3.2 成熟期間果實果肉葉綠素和類胡蘿卜素含量呈下降趨勢

本研究表明,‘伏蜜’桃果實成熟期間,果肉葉綠素和類胡蘿卜素含量逐漸減少,與‘超紅’‘白沙’桃果實發育過程的變化基本一致[28]。葉綠素指數是反應桃果實成熟度的一個指標[13]。‘伏蜜’桃果實成熟期間,果肉硬度和葉綠素含量與A?值顯著負相關,與B?值顯著正相關。表明桃果實成熟期間,果肉A?值、B?值與葉綠素含量具有一定協同關系。

3.3 成熟期間果實果皮L?值、A?值和B?值分別與果肉L?值、A?值和B?值正相關

果皮與果肉色澤的相關性,使通過光學無損測定果皮色澤估算果肉色澤成為可能,具有實現果實非破壞分級的潛力[2]。但本研究表明,‘伏蜜’桃果實成熟期間,果皮L?值、A?值和B?值分別與果肉L?值、A?值和B?值相關性不顯著,根據采收期果皮色澤推測果肉色澤具有一定難度。

3.4 成熟期間果實活性氧、MDA含量與SOD、LOX活性呈下降趨勢

活性氧是有可能造成組織傷害的自由基前體[29],SOD酶是清除活性氧的關鍵酶[30]。MDA含量是衡量膜脂過氧化水平的指標,LOX是膜脂過氧化的關鍵酶[31]。本研究中,‘伏蜜’桃果實成熟期間,活性氧、MDA含量與SOD、LOX活性呈下降趨勢,并且各指標相互之間呈顯著正相關關系,表明成熟期間這些指標具有顯著的協同關系。

3.5 成熟期間果實總酚和總類黃酮含量及總抗氧化活性呈下降趨勢

本研究中,‘伏蜜’桃果實成熟期間,總酚和總類黃酮含量、總抗氧化活性呈下降趨勢,與Liu等[32]的研究結果基本一致,抗氧化劑含量(總酚,總類黃酮)和總抗氧化活性顯著正相關,與Drogoudi等[13]研究結果類似。PPO是合成酚類化合物(多酚、類黃酮等)的重要酶[13],本研究中,‘伏蜜’桃果實成熟期間,PPO與總抗氧化活性、總類黃酮和總酚含量呈不顯著的正相關關系。