高濃度CO₂處理對采后甜櫻桃果實生理代謝的影響

王艷穎，姜愛麗，何煜波，張 靜，蘭鑫哲，胡文忠，*

(1.大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委－教育部重點實驗室，遼寧大連 116600;2.大連工業大學食品工程學院，遼寧大連 116034)

高濃度CO處理對采后甜櫻桃果實生理代謝的影響

王艷穎1，姜愛麗1，何煜波1，張 靜1，蘭鑫哲2，胡文忠1，*

(1.大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委－教育部重點實驗室，遼寧大連 116600;2.大連工業大學食品工程學院，遼寧大連 116034)

以“8－102”品種甜櫻桃為研究材料，對高濃度CO2處理不同時間(48、96、144h)后的甜櫻桃果實的呼吸強度、果實顏色以及相關酶活性進行了研究。結果表明，不同時間的高濃度CO2處理均不同程度地抑制了果實的PPO活性，尤其短時高濃度CO2處理明顯地延緩了果皮的著色過程，抑制了果實的呼吸強度和PPO、POD酶活性以及降低了MDA含量，減輕了果實的褐變程度，貯藏后期果實保持較好的貯藏品質。

高濃度CO2，甜櫻桃，生理代謝

甜櫻桃果實色澤艷麗、風味鮮美，具有較高的營養價值，加之成熟于水果短缺的5、6月份，深受消費者喜愛，因此甜櫻桃栽培具有十分可觀的經濟效益。甜櫻桃在我國的栽培區域比較狹窄，主要集中分布于山東煙臺和遼寧大連一帶，其中煙臺總產量占全國總量的70%以上［1］。實驗品種‘8－102’(又名晚紅珠)是大連市農科所選出的甜櫻桃優良株系，大連地區7月上旬果實成熟，屬極晚熟品種，抗霜凍、耐貯運、極豐產、綜合性狀優良、果售價高是其突出特點［2－3］。近幾年甜櫻桃產量迅速上升，產地鮮銷飽和的同時帶來的卻是腐損的加劇和銷售價格的暴跌，國內的采后加工業相對發達國家比較落后。因此，解決甜櫻桃的貯藏保鮮技術將直接決定甜櫻桃的經濟價值和發展前景，具有十分重要的社會意義和經濟價值。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試甜櫻桃 于2009年7月1日人工采摘于大連市經濟技術開發區董家溝英歌石村，品種為“8－102”，又名“晚紅珠”，采收在晴天傍晚，選擇成熟、果形正、果個適中、無病蟲害、無機械傷的果實作為實驗材料，采后立即運回實驗室4℃預冷。

BR4i型臺式高速冷凍離心機 法國Jouan;T－25型勻漿器 德國IKA;CR400/CR410色差計日本Konica Minolta;Lambda 25型紫外可見分光光度計 美國Perkin Elmer;組合式氣調庫 大連冷凍機股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理 將每處理1kg果實置于自制的厚度為0.12mm的聚乙烯塑料薄膜袋中，先將袋內氣體抽除，然后充入純 CO2氣體(鋼瓶裝，純度為99.995%，由大連安瑞森特種氣體有限公司提供)，反復排氣充氣三次后密封充氣口，果實與氣體的體積比為 1∶10 左右，處理時間分別為 48、96、144h，處理結束后在空氣中通風6h，然后分別轉入0.04mm厚的聚乙烯薄膜袋不扎口包裝，2℃冷庫中貯藏，對照始終置于0.04mm厚聚乙烯薄膜袋中不扎口包裝，2℃冷庫中貯藏，每8d測定一次各項生理指標。實驗處理分別為:A:未經CO2處理(CK);B:CO2處理48h;C:CO2處理96h;D:CO2處理144h。

1.2.2 果實顏色的測定 用日本產CR－400/410型色差計測定，在果實的不同部位用事先經過校對的色差計測定果皮的L*，L*值表示顏色的亮度，L*=100為白色，L*=0為黑色。

1.2.3 呼吸強度的測定 參照王艷穎［4］的氣相色譜法:在密閉良好的容器中裝入150g櫻桃果實，在貯藏條件下密封放置2h，然后用微量注射器抽取1mL氣體試樣，注入氣相色譜(GC－2010型)進行檢測。CO2標樣從純CO2鋼瓶(CO2純度為99.995%)中抽取并稀釋，標樣系列稀釋濃度為:5、10、15、20、25μL/mL。

儀器與色譜條件:日本島津GC－2010型氣相色譜儀，1.8m×0.25mm填充柱;TCD檢測器，He為載氣(流量為55.8mL/min)，柱溫為 35℃，進樣口溫度120℃，檢測器溫度為120℃。每處理重復測定3次。1.2.4 PPO、POD活性及MDA含量的測定

1.2.4.1 提取液的制備 取10g去皮果肉，加1g PVP于20mL 0.2mol/L磷酸緩沖液(pH=6.4)中，冰浴研磨，4℃冰凍離心機13000×g離心30min，取上清液測定酶活性和MDA含量。

1.2.4.2 PPO活性測定 參照Galeazzi等的方法［5］，并加以改進:將0.5mL粗酶提取液加入3mL 0.5mol/L的鄰苯二酚溶液(用0.2mol/L pH=6.4的磷酸緩沖液配制)中。反應溫度為25℃，加酶液后5s開始掃描10s內398nm處吸光值變化，酶活性以ΔOD398·min－1·g－1FW 表示，重復 3 次。

1.2.4.3 POD活性的測定 POD活性的測定按照Putter的方法［6］，稍作修改:將 0.5mL 粗酶提取液加入2mL 0.3%愈創木酚(用0.2mol/L pH=6.4的磷酸緩沖液配制)中，在30℃水浴中平衡5min，然后加入1mL 0.3%H2O2(用0.2mol/L pH=6.4的磷酸緩沖液配制)混勻，1min后掃描1min內460nm處吸光值變化，酶活性以 ΔOD460·min－1·g－1FW 表示，重復3次。

1.2.4.4 MDA含量的測定 MDA含量的測定參照Heath和 Pacontroler的方法［7］:將 1.5mL 粗酶提取液加入2.5mL 0.5%的硫代巴比妥酸(TBA，用15%的三氯乙酸配制)溶液中，混勻后在沸水浴中煮沸18min，迅速用自來水冷卻，并在10000×g離心機中離心10min，取上清液在532nm和600nm波長下分別測定光密度值。

2 結果與分析

2.1 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃果實顏色L*的影響

果實顏色是反映果實外觀品質的重要指標。由圖1可見，三種處理和對照果實的亮度均隨著貯藏時間的延長而逐漸下降隨后又上升。這是因為采后的櫻桃果實在低溫貯藏時，各種生理代謝緩慢，果實不再正常著色，果皮顏色變淺。隨著貯藏時間的延長，果實緩慢成熟，果實著色過程恢復正常。但經過處理的果實降低了新陳代謝的速率，著色過程恢復緩慢，尤其處理48h的果實著色過程最緩慢，在貯藏期觀察到果實顏色較新鮮，而處理144h的果實L*上升較快，在貯藏期間觀察到果皮逐漸褐變。實驗結果表明，甜櫻桃果實經過短時高濃度CO2處理，在貯藏期保鮮效果較好，而較長時間的高濃度CO2處理對果實產生了傷害，促進了果實的褐變。

圖1 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃果實L*值的影響

2.2 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃呼吸強度的影響

甜櫻桃屬于非呼吸躍變型果實［8］，低溫貯藏能降低果實的呼吸強度，如圖2所示，采后8d的果實呼吸強度是采后的50%。隨著貯藏時間的延長，呼吸強度逐漸增強，這可能是因為櫻桃果實在低溫貯藏時緩慢成熟老化引起呼吸強度逐漸增加。而經過高濃度CO2處理的櫻桃果實呼吸強度受到了一定的抑制，貯藏期間明顯低于對照果，尤其處理48h的呼吸強度明顯低于其它果。說明短時高濃度CO2處理能明顯抑制櫻桃果實呼吸強度的增加，延緩了櫻桃果實的衰老進程，而長時間的高濃度CO2處理卻促進了果實呼吸強度的增加，不利于櫻桃果實的長期貯藏。

圖2 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃呼吸強度的影響

2.3 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃PPO活性的影響

多酚氧化酶(PPO)是一種含銅離子的膜蛋白酶。在組織細胞內以兩種形式存在，一種是以游離態(FPPO)存在于細胞質中，其具有催化活性，能催化酚類物質氧化產生褐色物質;一種以潛在活性的結合態(BPPO)存在于細胞膜上，細胞膜破裂，BPPO便游離出來，向FPPO轉化，FPPO活性顯著提高，表現出對酚類物質的催化活性［9］。由圖3可知，對照和處理果的PPO活性都呈現貯藏前期上升后期下降的趨勢，這可能是櫻桃果實在低溫貯藏時緩慢完成后熟過程，PPO活性逐漸增加，貯藏中期果實逐漸老化，細胞膜破裂，PPO把酚類物質氧化為醌后活性逐漸下降。而經過處理的櫻桃果實的PPO活性都明顯受到抑制，尤其處理48h和處理96h的峰值比對照晚8d出現，而且后期PPO活性保持較高的水平。說明高濃度CO2處理抑制了果實的后熟，降低了PPO活性，減輕了果實褐變的程度，尤其短時高濃度CO2處理抑制后熟效果更好，貯藏后期細胞膜的完整性保持較好而使櫻桃果實的PPO活性維持在較高的水平。

圖3 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃PPO活性的影響

2.4 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃POD活性的影響

POD除了有清除植物體內自由基的作用，還與果實的成熟衰老有密切的關系［10］。如圖4所示，對照果和處理的POD活性都呈逐漸上升的趨勢，而處理果只有處理48h和96h的POD活性低于對照果。說明果實在貯藏過程中逐漸老化，導致了H2O2的積累，從而誘導了POD活性的上升以清除過剩的自由基。所以，低溫長時間貯藏并不能抑制采后櫻桃果實的衰老，但短時高濃度CO2處理卻能抑制POD活性的上升，以減緩果實的衰老進程，而長時間高濃度CO2處理果實抗衰老能力降低，貯藏后期櫻桃果實褐變較嚴重。

圖4 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃POD活性的影響

2.5 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃MDA含量的影響

果蔬組織中活性氧產生和清除之間的不平衡會導致活性氧的積累，從而促進膜脂過氧化，MDA是膜脂過氧化的產物，其累積量的多少反映膜脂過氧化程度的高低［11］。圖5所示，對照和處理果的MDA含量都呈緩慢上升的趨勢，而處理96h和144h的MDA含量明顯高于對照，處理48h的MDA含量貯藏期一直明顯低于對照。結果表明，較長時間的高濃度CO2處理加速了果實的成熟老化，促進了膜脂過氧化，而短時高濃度CO2處理明顯地抑制了膜脂過氧化，延緩了果實老化的進程，貯藏末期櫻桃果實仍然保持良好的貯藏品質。

圖5 不同時間的高濃度CO2處理對甜櫻桃MDA含量的影響

3 討論

氣調貯藏有利于減緩果膠的分解，抑制果實的成熟衰老過程，同時有利于保持果實的色澤和風味［12－13］。有研究表明，“紅燈”果實在 10%～25% 的CO2中貯藏30d不會產生傷害［14］。而不同品種的果實對CO2濃度的耐受力以及耐受時間是不同的，最適濃度很難把握。

在果蔬后熟衰老或貯藏加工過程中，果蔬組織的褐變與組織中的PPO、POD活性有關，而且果蔬組織的衰老會導致H2O2等活性氧的積累，引起膜脂過氧化，MDA含量逐漸增加。本實驗從CO2處理的不同時間上研究“8－102”甜櫻桃的生理生化指標，實驗結果表明，不同時間的高濃度CO2處理均能夠降低PPO的活性，尤其短時高濃度CO2處理明顯地延緩果皮的著色過程，抑制櫻桃果實的呼吸強度、PPO、POD活性的上升和膜脂過氧化的速度，降低了MDA含量，貯藏后期櫻桃果實褐變程度減輕，果實貯藏品質保持較好。

［1］張力思.甜櫻桃的起源、分布及栽培現狀［J］.北方果樹，2000(4):31.

［2］潘鳳榮，王逢壽，劉桂林，等.櫻桃新品種‘晚紅珠’選育技術報告［J］.北方果樹，2009(1):11－13.

［3］張序，張福興，孫慶田，等.晚熟甜櫻桃8－102引種表現及栽培要點［J］.煙臺果樹，2008(2):31－32.

［4］王艷穎，胡文忠，龐坤，等.機械損傷對富士蘋果生理生化變化的影響［J］.食品與發酵工業，2007，33(7):58－62.

［5］Galeazzi M A M，Sgarbieri N，Costantinides，et al.Purifilation and physiochemicl characterization of phenol oxidase from dwarf variety of banana(Musa cavendishii)［J］.Food Sci，1981，46:150－155.

［6］Putter J Peroxidase.In Methods of Enzymatic Analysis［M］.Vol.2(Bergmeyer H O，ed.)，Academy Press，New York，1974:685－689.

［7］Heath R T，Pacontroler L.Photoperoxidation in isolated Chloroplasts.I.Kinetics and Stoichiometry of Fatty Acid Peroxidation［J］.Archives of Biochemistry and Biophysics，1968，125:189－198.

［8］Gong YP，Fan XT，Mattheis J P.Responses of Bing and Rainier sweet cherrises to ethylene and 1 methylcyclopropene［J］.Amer SocHort Sci，2002，127(5):831－835.

［9］Mayer A M，Harel E.Polyphenol oxedases in plants［J］.Phytochemistry，1979，18:193－215.

［10］Gechev T，Willekens H，Montagu M V，et al.Different responses of tobacco antioxidant enzymes to light and chilling stress［J］.Journal of Plant Physiology，2003，160:509－515.

［11］SALS J M.Involvement of oxidative stress in chilling injury in cold stored mandarin fruit［J］.Postharv Biol Technol，1998，13:255－261.

［12］Chen P M.Effect of low oxygen and temperature on quality retention of‘Bing’eherries during prolonged storage［J］.Arner Soe Hort Sci，1981，106:533－535.

［13］姜愛麗，胡文忠，田密霞，等.采后生物學與技術實驗指導［M］.大連民族學院生命科學學院，2008.

［14］田世平.冷藏條件下超低氧處理對甜櫻桃果實中乙醇、乙醛和甲醇含量的影響［J］.植物生理學通訊，2000，36(3):201－204.

Effect of high concentration CO2treatment on postharvest physiology metabolism of sweet cherry

WANG Yan－ying1，JIANG Ai－li1，HE Yu－bo1，ZHANG Jing1，LAN Xin－zhe2，HU Wen－zhong1，*

(1.Key Laboratory of Biochemical Engineering，The State Ethnic Affairs Commission－Ministry of Education，Dalian 116600，China;2.College of Food Engineering，Dalian Polytechnic University，Dalian 116034，China)

The respiration rate and color and related enzyme activities of sweet cherry fruit by treated with high concentration of CO2for different times(48，96，144h)were studied.The results showed that the polyphenol oxidase(PPO)activities of fruit by treated with high concentration of CO2for different times were inhibited different degrees，especially the activities of PPO，POD and respiration rate were inhibited significantly and the content of malondialdehyde(MDA)reduced for short－term treatment with high concentration of CO2，the coloring process of pericarp was delayed，and it alleviated the browning of fruit and maintain a better storage quality post－storage.

high concentration CO2;sweet cherry;physiological metabolism

TS255.3

A

1002－0306(2011)07－0368－04

2010－12－03 *通訊聯系人

王艷穎，女，碩士，高級工程師，研究方向:果蔬貯藏加工與保鮮。

遼寧省科學技術計劃項目;國家人力資源和社會保障部留學人員科技活動項目;遼寧省教育廳科研項目(2009S023)。