套袋紅富士蘋果貯藏過程中硬度及相關(guān)酶的變化

魏樹偉 王少敏 王宏偉 張 勇 趙 峰

摘 要:以套袋紅富士蘋果為試材,部分樣品貯藏前用保鮮劑1-MCP進行了處理,以不套袋紅富士果實為對照,測定了果實在冷藏條件下的硬度及相關(guān)酶的變化,目的在于探討套袋紅富士蘋果貯藏過程中硬度與相關(guān)酶的變化,為套袋紅富士蘋果的貯藏提供依據(jù)。結(jié)果表明: 隨著貯藏時間的延長,紅富士硬度均呈降低趨勢,套袋果實降幅小于對照。在0℃貯藏條件下,套袋紅富士蘋果的硬度及相關(guān)酶與對照果實變化趨勢無明顯差異,但套袋果實抗氧化酶活性、MDA含量與對照有差異。貯藏結(jié)束時,紅富士套雙層內(nèi)紅袋、雙層內(nèi)黑袋果實MDA含量分別為對照果實的79.3%、84.5%,SOD活性分別是對照的1.28倍、1.24倍,CAT活性分別是對照的1.26倍、1.28倍,而其POD、ACS、ACO活性均低于對照。1-MCP顯著抑制了紅富士果實貯藏期間果實硬度的降低、MDA含量的升高和抗氧化酶活性的變化。

關(guān)鍵詞:套袋;紅富士蘋果;硬度;酶

中圖分類號:S661.109+.3 文獻標識號:A 文章編號:1001-4942(2009)12-0055-05

蘋果是世界四大水果之一。2007年我國蘋果栽培面積196.18×104 hm²,產(chǎn)量2785.99×10⁴ t,在我國水果產(chǎn)業(yè)中占有舉足輕重的地位[1]。果實套袋是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、安全、無公害水果的重要技術(shù)措施之一。20世紀初,日本果農(nóng)為了防止桃小食心蟲對果實的危害,在梨、葡萄上進行了套袋,后又在蘋果上應用[1]。從生產(chǎn)實踐來看,套袋除可預防病蟲害外,還可顯著提高果實的外觀品質(zhì),防止農(nóng)藥、塵埃及病蟲對果實的直接污染和侵害。果實生長期套袋改變了果實周圍的微域環(huán)境,形成了遮光、保濕、保溫的微環(huán)境[2,3]。果實生長發(fā)育環(huán)境的改變對其貯藏性可能產(chǎn)生重要影響。果實硬度是考察果實貯藏品質(zhì)的重要指標,果實抗氧化酶與果實的衰老有密切的關(guān)系。因此,研究套袋果實采后及貯藏期間的硬度及抗氧化酶的變化,對于分析套袋對蘋果貯藏性的影響,豐富蘋果套袋理論研究具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試材及處理

紅富士(Malus domestica Borkh cv.Red Fuji)樣品取自棲霞市蛇窩泊鎮(zhèn)、觀里鎮(zhèn),10年生樹,砧木為平邑甜茶,株行距為3 m×4 m,果園沙壤土,土壤有機質(zhì)豐富,管理水平較高。2005、2006和2007年6月10日分別采用雙層內(nèi)黑袋、雙層內(nèi)紅袋進行套袋處理,以不套袋為對照。分別于當年10月13日9∶30采收,統(tǒng)一采向陽枝果,果實直徑在80 mm以上,大小均勻,具有該品種典型特征,無病蟲害和機械傷。采收后立即運回實驗室,0℃預冷24 h后,將果實放入高壓聚乙烯(PE)保鮮袋內(nèi),保鮮袋規(guī)格為0.02 mm×65 cm×65 cm。封口后置于中轉(zhuǎn)箱內(nèi),貯藏于0℃冷庫中。

1-MCP處理參考孫希生(2003)[8]的方法。1-MCP由美國羅門哈斯公司(Rohm and HAAS Company,AgroFreshTMTechnology)提供,濃度為1 000 nl/L,在(20±1)℃的室溫下處理12 h。

1.2 生理指標及測定方法

1.2.1 SOD、POD、CAT 活性的測定 酶液的提取:于4℃研缽中,加5倍于樣品量的50 mmol/L磷酸緩沖液(pH 7.8)、少許1%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和少量石英砂。在冰浴中研磨勻漿后,于4℃、10 000 r/min離心20 min,上清液即為三種酶粗提液。SOD、CAT活性按趙世杰等(1998)[4]的方法測定,POD 活性按Rao 等(1996)[5]的方法測定。

1.2.2 MDA含量的測定 按照趙世杰等(1998)[4]的方法。

1.2.3 ACS 活性的測定 ACS 的提取及活性測定按照吳有梅等(1990)[7]的方法,反應生成的ACC 按趙世杰等(1998)[4]的方法測定。

1.2.4 ACO 活性的測定 按Nadeau等(1993)[6]的方法,取0.5 g果肉,切成1 mm厚的小片,置于裝有2 ml ACC 溶液(0.5 mmol/L,含有0.5 mmol/L KCl)的小瓶內(nèi),于搖床上搖1 h,靜置1 h后抽取1 ml氣體測定乙烯釋放量,以乙烯生成量表示ACO活性。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

用Duncan′s新復極差檢驗法。

2 結(jié)果與分析

2.1 套袋果實貯藏期間的硬度變化

果實硬度是貯藏期間果實品質(zhì)變化的重要指標之一。從圖1看出,貯藏前套袋果實硬度低于對照果實,貯藏過程中各處理果實的硬度均呈下降趨勢,貯藏30天后下降幅度加快,但套袋果實硬度下降幅度小于對照。貯藏結(jié)束時,套袋果實硬度較貯藏前平均下降了30.89%,而對照果實下降了36%,差異顯著(P<0.05)。

1-MCP處理可以顯著抑制不同處理紅富士果實硬度的降低。貯藏結(jié)束時,1-MCP處理的套袋果實的硬度是未用1-MCP處理的1.31倍;1-MCP處理的未套袋果實的硬度是未用1-MCP處理的1.32倍,均差異顯著(P<0.05)。

2.2 套袋紅富士蘋果貯藏期間抗氧化酶活性及MDA變化

2.2.1 貯藏過程中SOD活性變化 從圖2 (A)可以看出,貯藏過程中不同套袋處理和對照紅富士蘋果SOD活性的變化趨勢基本一致,均呈現(xiàn)雙峰曲線;出現(xiàn)峰值的時間一致,均在貯藏后30天和90天出現(xiàn)高峰,但貯藏結(jié)束時,套袋果實的SOD活性是對照的1.24～1.28倍,套袋與對照差異顯著(P<0.05)。

1-MCP處理果實的SOD活性變化較平穩(wěn),沒有出現(xiàn)明顯的峰值。貯藏結(jié)束時,1-MCP處理果實的SOD活性平均為37 U/g FW,未用1-MCP處理的果實SOD活性平均為29.3 U/g FW,1-MCP處理顯著提高了果實的SOD活性。

2.2.2 貯藏過程中POD活性變化 從圖2 (B)可以看出,不同套袋處理和對照果實的POD活性均呈現(xiàn)先升高后降低最后又升高的趨勢,均在貯藏后30天出現(xiàn)高峰,但不同套袋果實的峰值是對照的63.2%,差異極顯著(P<0.01)。

1-MCP顯著影響紅富士POD活性,在貯藏過程沒有出現(xiàn)明顯峰值,貯藏結(jié)束時,1-MCP處理紅富士POD活性顯著低于對照。

2.2.3 貯藏過程中CAT活性變化 由圖2(C)可以看出,不同套袋處理和對照果實的CAT活性均在貯藏后30天出現(xiàn)第一個高峰,貯藏結(jié)束時酶活性又顯著升高,呈現(xiàn)先升高后降低又升高的趨勢。至貯藏120天時,不同套袋處理果實的CAT活性接近,均顯著高于對照果實。

1-MCP處理顯著抑制了紅富士CAT活性的升高。貯藏后的前90天,1-MCP處理果實的酶活性很低,90天后酶活性顯著升高。貯藏結(jié)束時,1-MCP處理紅富士的CAT活性升高了67倍,而未用1-MCP處理紅富士的CAT活性升高了139倍,差異極顯著(P<0.01)。

2.2.4 MDA含量變化趨勢 果實在衰老過程中往往發(fā)生膜脂過氧化作用,而丙二醛是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物之一,所以丙二醛含量的多少能反映出膜損傷程度的大小。從圖2(D)可以看出,冷藏過程中丙二醛含量均呈上升趨勢,貯藏90天之后顯著上升。貯藏結(jié)束時,紅富士套雙層內(nèi)紅、雙層內(nèi)黑和對照果實的MDA含量分別為0.046、0.049、0.058 mol/gFW,套袋和對照差異顯著(P<0.05)。

1-MCP顯著抑制了紅富士MDA的上升。貯藏后的前90天,不同處理果實的MDA沒有明顯升高,90天后上升較快。貯藏結(jié)束時,1-MCP處理套袋果實MDA含量僅為對照的42.5%,1-MCP處理未套袋果實為對照的66%,均與對照差異極顯著(P<0.01)。

2.3 套袋果實貯藏期間ACS、ACO活性變化

不同套袋處理與對照果實的ACS、ACO活性在貯藏期間均呈先增加后降低的趨勢(見圖3), 1-MCP處理延緩了ACS、ACO峰值的出現(xiàn)。

套袋和對照果實ACS、ACO 活性在0至60天的貯藏期間迅速增加,其后緩慢降低。試驗發(fā)現(xiàn)ACS活性高峰時雙層內(nèi)紅、雙層內(nèi)黑分別為對照果實的90.37%、84.8%。高峰時雙層內(nèi)紅、雙層內(nèi)黑和對照果實的ACO活性分別為11.654、11.23、12.54 μl/(kg?h),套袋和對照差異顯著(P<0.05)。

1-MCP處理顯著抑制了紅富士蘋果的ACS活性,貯藏120天期間沒有出現(xiàn)明顯的躍變高峰。1-MCP 處理延緩了ACO活性的升高速率和高峰出現(xiàn)時間,貯藏后的前60天活性基本沒有升高。對照果實的ACS、ACO活性高峰時,1-MCP 處理果實的ACS、ACO平均值分別是未用1-MCP 處理的28.7%和59.3%,差異均極顯著(㏄<0.01)。

3 結(jié)論與討論

在0℃貯藏條件下,隨著貯藏時間的延長,套袋紅富士蘋果的硬度及相關(guān)酶與不套袋果實變化趨勢類似,但不套袋果實的硬度降幅大于套袋果實,套袋果實抗氧化酶活性、MDA含量與對照也有差異。貯藏結(jié)束時,紅富士套雙層內(nèi)紅袋、雙層內(nèi)黑袋果實MDA含量分別為對照果實的79.3%、84.5%,SOD活性分別是對照的1.28倍、1.24倍,CAT活性分別是對照的1.26倍、1.28倍,而其ACS、ACO、POD活性低于對照。1-MCP顯著抑制了果實貯藏期間硬度的降低、抗氧化酶活性的變化和MDA含量的升高。

在果實成熟、衰老及遇到各種不利環(huán)境條件時,細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能首先發(fā)生變化,所以作為膜脂過氧化重要產(chǎn)物之一的丙二醛含量多少可反映出膜損傷的程度。SOD、CAT 和POD 是植物細胞中清除活性氧的主要酶類。SOD專一的將O-?₂)歧化為H₂O₂ 和O₂,CAT和POD則催化H₂O₂ 轉(zhuǎn)化為H2O,只有三者協(xié)調(diào)一致,才能使活性氧維持在一個較低的水平,從而防止其毒害。POD對果實成熟、衰老和耐藏性的作用效應可分為兩種類型:一是在遇逆境或衰老初期表現(xiàn)為保護效應,增加果實的耐藏性;二是在逆境或衰老后期表現(xiàn)為傷害效應,降低果實的耐藏性。

試驗發(fā)現(xiàn)POD活性在貯藏過程中呈先升高后降低最后又升高的趨勢,前期POD 活性增大可能是果實對低溫逆境所產(chǎn)生的保護效應,而在貯藏后期POD活性的升高則可能是果實衰老的表現(xiàn)。紅富士蘋果在0℃貯藏條件下CAT 活性呈單峰曲線,高峰出現(xiàn)的時間與SOD、POD基本一致,證明了SOD、CAT、POD 等酶協(xié)同作用,才能防御活性氧或其過氧化物自由基對細胞膜系統(tǒng)的傷害。

在0℃貯藏中,套袋和對照果實的丙二醛含量均呈上升趨勢,SOD 活性呈雙峰曲線,這與馬慧(2007)[10]的結(jié)果接近。果實SOD 活性在貯藏初期(0～30天)增大,可能是為了防御低溫對果實的傷害。

1-MCP(1-甲基環(huán)丙烯)作為一種新型的乙烯抑制劑,已在果蔬貯藏保鮮業(yè)得到廣泛應用。各國園藝工作者對1-MCP在果蔬貯藏保鮮上的應用進行了大量研究,絕大部分已充分肯定了1-MCP對果蔬的保鮮效果。試驗發(fā)現(xiàn),1-MCP處理延緩了套袋和不套袋富士蘋果果實的衰老,推遲了保護酶的活性峰值出現(xiàn)的時間。

參 考 文 獻:

[1] 王少敏,高華君.蘋果、梨、葡萄套袋技術(shù)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1999.

[2] 李秀菊,劉用生,束懷瑞.套袋對紅富士蘋果果皮細胞超微結(jié)構(gòu)的影響[J].園藝學報,2000,27 (3):202-204.

[3] 王少敏,趙 峰,曲健祿,等.套袋對嘎拉蘋果果實品質(zhì)形成及溫度的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2005,6:33-34.

[4] 趙世杰, 劉華山, 董新純編. 植物生理實驗指導[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社,1998.

[5] Rao M V, Paliyth G, Ormord D P. Ultraviolet-B and ozone-induced biochemical changes in antioxidant enzymes of Arabidopsis thaliana[J]. Plant Physiol.,1996,110:125-136.

[6] Nadeau J A, Zhang X S, Nair H. Temporaland spatial regulation of 1- aminocyclopropane-1-carboxylate oxidasein the pollination - induced senescence of orchid flowers [J].Plant Physiology, 1993, 103: 31- 39.

[7] 吳有梅,劉 愚.番茄果實成熟過程中鈣調(diào)素含量變化及其與乙烯生成的關(guān)系[J].植物生理學報,1990,16(3): 245-250.

[8] 孫希生,王文輝,王志華,等.1-MCP 對“金冠”蘋果采后生理效應的影響[A].中國園藝學會第五屆青年學術(shù)討論會論文集[C].2002,729-734.

[9] 劉俊華,劉成連,董曉穎,等.采后紅富士蘋果色澤變化與氧化酶的關(guān)系[J].果樹學報,2005,22 (2):101-105.

[10]馬 慧.套袋對嘎拉蘋果貯藏期生理生化特性影響的研究[D].楊陵:西北農(nóng)林科技大學,2007.