桃新品系‘保佳俊’果肉抗褐化生理機制研究

張佳俊，曹洪波，賈 浩，李 丹，陳海江*

（河北農業大學園藝學院，河北 保定 071000）

桃新品系‘保佳俊’果肉抗褐化生理機制研究

張佳俊，曹洪波，賈 浩，李 丹，陳海江*

（河北農業大學園藝學院，河北 保定 071000）

為研究‘保佳俊’果實抗褐化特性，選用‘保佳俊’及與其成熟期相近的8 個白肉桃品種（‘霞暉6號’、‘大久保’、‘保佳紅’、‘京玉’、‘阿部白桃’、‘大團蜜露’、‘紅崗山’、‘燕紅’），研究其果肉褐化度及與果肉褐變相關的生理生化指標。結果表明：供試品種中‘霞暉6號’褐變度最高，‘保佳俊’褐變度顯著低于其他品種。抗褐變的‘保佳俊’與不抗褐變的‘霞暉6號’、中度褐變的‘大久保’相比果實中總酚、類黃酮、丙二醛含量較低，并具有較低水平的多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，具有較高水平的過氧化物酶（POD ）、超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性。通過不同品種果 實褐變度與相關指標的相關性分析表明，總酚含量、PPO、PAL活性與褐變度呈極顯著正相關（P＜0.01），類黃酮、丙二醛 含量以及POD活性與褐變度呈顯著正相關（P＜0.05）。

桃；果肉褐化；生理指標

桃（Prunus persica （L.））又稱為仙桃、壽桃、壽果，屬于我國栽培歷史悠久的果樹樹種之一，果實品質優良、營養價值高，深受消費者的喜愛［1］。

褐變主要是由于果實組織中的酚類物質在相關酶的作用下氧化成醌類物質，進而聚合形成褐色物質。目前，國內外研究認為果實褐變與酶促反應、膜脂過氧化、品種、采收期、氣體傷害、冷害、礦質元素、激素和機械傷害等因素有關［2］。果肉褐變是酚類物質酶促氧化的結果，同酚類含量、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和活性氧相關酶活性等多種生理指標有緊密相關性［3］。桃果實貯運加工過程中極易發生褐變，直接影響果實保鮮和加工品質，同時縮短了果實貯藏期，降低了果實的商品價值。因此，選育抗褐變且品質較好的桃品種對果實的貯藏與加工具有重要的現實意義。

‘保佳俊’是河北農業大學選出的耐貯、抗褐變白肉桃優系，其果實外觀和口感都表現出較好的特征，果實切片或榨汁過程中無明顯的褐變現象。針對其特殊的抗褐變性，本實驗以‘保佳俊’及8 個與其成熟期相近的白肉桃品種為試材，對其果實的褐變程度進行了對比。并對褐變度最低的‘保佳俊’、褐變度中等的‘大久保’和褐變度最高的‘霞暉6號’果肉褐變過程中相關生理生化指標進行了測定，以期探求‘保佳俊’果肉抗褐化的生理生化機制，為‘保佳俊’桃品系推廣應用及貯藏加工中果肉褐化的預防提供參考依據。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

以‘保佳俊’、‘大久保’、‘京玉’、‘霞暉6號’、‘阿部白桃’、‘大團蜜露’、‘燕紅’、‘紅崗山’、‘保佳紅’9 個桃品種（品系）為試材，果實取自河北省保定市滿城縣桃品種資源圃，9 個品種（品系）樹齡均為6 a生，砧木為毛桃。

無水乙醇、二甘醇、氫氧化鈉、碳酸鈉、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、β-巰基乙醇、硼砂、硼酸、鹽酸、L-苯丙氨酸、乙二胺四乙酸、甲硫氨酸、鄰苯二酚（分析純） 國藥集團化學試劑有限公司；聚乙烯吡咯烷酮 張家港科悅精細化工有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉（均為分析純） 天津市河東區紅巖試劑廠；氮藍四唑 北京中生瑞泰科技有限公司；核黃素 北京壹澤生物技術有限公司；愈創木酚（分析純） 天津市光復精細化工研究所；30%過氧化氫溶液（分析純）天津市東方化工廠；DH 132 Folin-酚蛋白定量試劑盒（2 mol/L） 北京鼎國昌盛生物技術有限責任公司。

1.2儀器與設備

LP12000S型電子天平、BS124S型電子天平 德國賽多利斯公司；DU-730型紫外-可見分光光度計 日本島津分析儀器廠；恒溫水浴鍋 廣東環凱微生物科技有限公司；電熱恒溫培養箱 上海索譜儀器有限公司；HY-Z型調速振蕩器 常州國華電器有限公司；高速離心機 長沙湘儀離心機儀器有限公司；KQ5200超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1實驗采樣

在各品種果實八成熟時采集樣品。為減小實驗取樣誤差，采用隨機區組實驗設計，每個品種選擇生長結果正常的3 株樹，即為3 次重復。在每株樹樹冠中上部選取果個均勻、成熟度一致、無機械損傷的桃果實30 個，帶回實驗室后隨機取其中的20 個果實，去皮混合打成勻漿，將勻漿平均分成9 份，存于4 ℃冰箱保 存。每8 h自各組取樣一次，于液氮條件下磨成粉末，存于-80 ℃冰箱，用于測定果實的褐變相關指標變化。

1.3.2果肉褐變指標測定

褐變程度：參照Coseteng等［4］方法測定；PPO活性：采用鄰苯二酚反應法［5］；總酚含量：采用Folin-酚反應法測定［6］；苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyase，PAL）活性：參照楊敏等［7］方法測定；過氧化物酶（peroxidase，POD）活性：采用愈創木酚法測定［8］；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性：采用氮藍四唑比色法測定［9］；過氧化氫酶（catalase，CAT）活性：參考Havir等［10］方法測定；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法測定［11］；類黃酮含量：采用超聲波萃取法測定［12］。

1.4數據分析

用Microsoft Excel 2003、SPSS 13.0 和DPS v7.55對實驗數據進行處理及相關性、差異顯著性分析。

2　結果與分析

2.1不同桃果實品種褐變度比較

圖1　不同品種果實褐變程度的比較Fig.1 Comparison of browning degree of among different peach varieties

圖2 ‘霞暉6號’（a）、‘大久保’（b）和‘保佳俊’（c）的果汁比較Fig.2 Comparison of fruit juices of ‘Baojiajun’， ‘Okubo’， and‘Xiahui 6’ peaches

圖1表明，‘霞暉6號’褐變度最高，顯著高于‘保佳俊’、‘阿部白桃’、‘紅崗山’等8 個品種；‘保佳俊’褐變度顯著低于其他品種，‘阿部白桃’、‘紅崗山’、‘大久保’、‘大團蜜露’、‘京玉’褐變度中等。圖2為‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’榨取果汁于26 ℃恒溫放置1 d后的顏色情況。為此選擇抗褐變的‘保佳俊’、不抗褐變的‘霞暉6號’、中度褐變的‘大久保’進行研究。

2.2不同品種桃果漿放置過程中褐變程度變化

‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’3 個品種的果漿隨放置時間的延長，褐變度逐漸升高；各個時間段內，‘保佳俊’褐變度均低于其他2 個品種，且在第16、24、32、40、56小時，‘保佳俊’的褐變度顯著低于其他2個品種（圖3），8 h后‘霞暉6號’與‘保佳俊’和‘大久保’的褐變度差異一直達顯著水平，表明‘保佳俊’在放置過程中表現出了最抗褐化特性。

圖3　不同放置時間桃果實褐變程度的變化Fig.3 Comparison of browning degree of three selected peach varieties during different storage periods

2.3不同品種桃果實總酚含量及類黃酮含量變化

‘保佳俊’、‘大久保’以及‘霞暉6號’的總酚含量隨果漿放置時間的延長均呈上升趨勢，在幾個時期‘霞暉6號’和‘大久保’的總酚含量始終顯著高于‘保佳俊’，‘霞暉6號’的總酚含量一直保持較高的水平（圖4A）。

圖4　不同放置時間果肉總酚含量（A）及類黃酮含量（B）比較Fig.4 Comparison of contents of total polyphenols （A） and fl avonoid （B）among three selected peach varieties during different storage periods

隨果漿放置時間的延長，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’果漿中類黃酮含量總體呈上升的趨勢；處理前期，類黃酮含量變化不明顯，在40 h以后，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’果漿中類黃酮含量呈快速上升，在64 h含量分別為0.054、0.060、0.084 mg/g；整個處理期間，‘保佳俊’果肉中類黃酮含量均低于另外2 個品種，并且在第8、24、56小時，‘保佳俊’中類黃酮含量顯著低于其他2 個品種（圖4B）。

2.4不同品種桃果實MDA含量變化

圖5　不同放置時間果肉MDA含量的比較Fig.5 Comparison of MDA content among three selected peach varieties during different storage periods

MDA含量通常作為膜脂過氧化程度的指標，與果實褐變與細胞膜破壞程度及膜透性的改變有密切關系。由圖5可知，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’隨著處理時間的延長，MDA含量總體呈上升趨勢；0 h果肉中MDA含量最低，分別為1.93、2.26、2.36 mmol/g；第64小時 MDA含量分別為3.10、3.36、3.44 mmol/g；在第0、8、16、24、32、56、64小時，‘保佳俊’果肉中MDA含量均低于另外2 個品種，其中在第0、16小時‘保佳俊’果肉中MDA含量顯著低于另外2 個品種，‘霞暉6號’的MDA含量相對較高。

2.5不同品種桃果實PAL活性變化

圖6　不同放置時間果肉PAL活性比較Fig.6 Comparison of PAL activities among three selected varieties during different storage periods

PAL是與酚類物質生物合成直接相關的酶，PAL活性是影響果肉褐變程度的關鍵因子［13］。由圖6可知，隨著時間的延長，PAL活性整體呈現上升趨勢，在第56、64小時‘霞暉6號’的PAL活性上升趨勢明顯并且顯著高于‘保佳俊’和‘大久保’，‘保佳俊’果肉中的PAL活性在各個時間點保持較低水平。

2.6不同品種桃果實PPO活性變化

圖7　不同放置時間果肉PPO活性的比較Fig.7 Comparison of PPO activities among three selected peach varieties during different storage periods

PPO是果實發生酶促褐變的重要酶類，它能夠使酚類物質發生反應，從而使得果實發生褐變［14］。由圖7可知，隨著時間的延長，PPO活性逐漸升高，并在第64小時達到最高值，‘保佳俊’的PPO活性由11.36 U/g升至32.75 U/g，‘大久保’由17.41 U/g升至41.19 U/g，‘霞暉6號’由開始的17.77 U/g升至43.78 U/g；其中‘保佳俊’在0、8、24、32、48、56、64 h PPO活性均顯著低于其他2 個品種。

2.7不同品種桃果實內源抗氧化酶活性變化

研究［15］表明，與果實褐變有關的主要保護酶類有SOD、POD、CAT，它們在果實褐變中的主要作用是消除果實褐變中產生的自由基，維持細胞膜穩定。由圖8可知，3種桃果實的POD活性隨著時間的延長，都出現不同程度的上升，‘保佳俊’在第0、8、16、24、32、64小時均高于其他2 個品種（圖8A）。不同處理時期‘保佳俊’和另外2 個品種SO D活性的變化趨勢不明顯，在第16、24、32、48、56、64小時，‘保佳俊’果肉的SOD活性均高于另外2 個品種，在第56、64小時，‘保佳俊’顯著高于另外2 個品種（圖8B）。在處理期間，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞暉6號’果肉中CAT活性變化趨勢不明顯，在貯藏開始時，CAT活性最低，分別為15.00、13.21、10.90 U/g；第56小時，CAT活性最高，分別為116.45、82.72、100.70 U/g；‘保佳俊’果肉中的CAT活性在第0、8、16、32、48、56、64小時均高于其他2 個品種，且在第8、16、32、56小時顯著高于其他2 個品種。

圖8　不同放置時間果肉POD（A）、SOD（B）、CAT（C）活性的比較Fig.8 Comparison of activities of POD （A）， SOD （B） and CAT （C）among three selected peach varieties during different storage periods

2.8不同品種桃果實褐變與各指標間相關性分析

表1　不同品種褐變度與相關指標的相關性分析Table 1 Correlation analysis of browning degree with related indicators among three selected peach verieties

為了探究桃果實褐變度與褐變指標的相關性，本實驗研究了不同品種POD活性、SOD活性、CAT活性、PPO活性、PAL活性、總酚含量、MDA含量及類黃酮含量與褐變程度的相關性。由表1可知，‘保佳俊’果實中總酚含量、PPO活性、PAL活性、POD活性以及MDA和類黃酮的含量與褐變度相關性較高，且均呈顯著正相關，其中相關性最高的指標為總酚含量，相關系數為0.964（P＜0.01）；‘大久保’果實褐變度與PPO活性呈顯著正相關，相關系數為0.920（P＜0.01）；‘霞暉6號’果實褐變度與MDA含量呈正相關且相關性最高，相關系數為0.954（P＜0.01）。這表明桃果實的褐變程度與果實內部PPO活性、PAL活性、MDA含量、總酚含量以及類黃酮含量的關系較為密切，但不同品種之間各個指標與褐變度的相關性存在差異。

3　討 論

酚類物質酶促氧化是果實組織發生褐變的關鍵因素，而酶促褐變與總酚含量、PPO活性以及PAL活性有密切的關系［16-18］。正常情況下，果實中的酚類物質和PPO不發生反應，不會導致果實褐變的發生，果實組織的膜系統使得酚類物質和 PPO呈現區域化分布 ；液泡中含有酚類物質，細胞質中存在有PPO，此外細胞膜和細胞壁上也含有PPO［13，19］。果實的衰老和一些不良環境，導致了果實內膜系統的破壞，使得酶和底物相互接觸，從而引起了果實的褐變［13-14，20-21］。研究發現果實組織中區域化破壞的表現為過氧化氫和MDA含量的升高，SOD和CAT活性下降［15］。陸振中等［13］對中華壽桃研究表明，在中華壽桃褐變過程中，PPO直接參與了該生理生化反應，氧化酚類成醌，再進行一系列反應，形成褐色物質，導致褐變發生。本研究發現，隨著處理時間的延長，桃果實的褐變度呈現上升的趨勢，并且造成桃果實發生褐變的總酚物質、PPO活性、PAL活性、MDA以及類黃酮含量均呈現不同程度的上升趨勢。

陳秀芳等［22］對大久保桃果實褐變研究發現，果實褐變度與總酚含量、PPO活力均呈顯著正相關；本實驗對褐變度與各生理指標的相關分析表明，引起果實褐變的主要因素有PPO活性、PAL活性、POD活性、MDA含量、總酚含量以及類黃酮含量，其中總酚含量、PPO活性和PAL活性與褐變度呈極顯著正相關。

劉憶東［23］對中華壽桃研究發現，PPO活性、總酚物質含量和細胞膜透性是果實褐變的直接因素，氣調貯藏條件能夠有效抑制PPO活性，進而延緩中華壽桃果實褐變的發生。鄒麗紅等［24］對砂梨果肉褐變研究發現，影響果實褐變的主要因素是總酚含量和PPO活性。本實驗研究表明：‘保佳俊’的褐變程度、總酚含量、PAL活性、PPO活性、MDA含量以及類黃酮含量在整個處理時期保持較低的水平，均低于‘大久保’和‘霞暉6號’。

郭曉敏［25］對桃、李果實采后病害發生特點及其控制措施研究表明，保護酶系統與果實褐變有密切的關系，與果實褐變有關的主要保護酶類有SOD、POD、CAT，它們在果實褐變中的主要作用是消除果實褐變中產生的自由基，維持細胞膜穩定。穆晶晶等［26］研究發現，在貯藏后期保持較高的CAT活性，能夠有效地抑制果實發生褐變，推遲褐變發生的時間。本實驗結果表明：在整個處理過程中，POD、SOD和CAT在‘保佳俊’果實中均表現較高的活性，‘保佳俊’的POD、SOD和CAT活性均高于其他兩個品種。

綜上所述，造成桃果實褐變的主要因素有PPO活性、POD活性、PAL活性、MDA含量、總酚含量以及類黃酮含量；而‘保佳俊’果肉中PAL活性較低，故酚類物質合成能力較弱，導致其總酚含量和類黃酮含量低于其他2 個品種；同時，較低的PPO活性降低了酚類物質的氧化水平，使組織不易發生褐變；‘保佳俊’果肉中MDA含量也較低，而POD、SOD和CAT活性均表現較高水平，能夠很大程度上抑制活性氧對膜系統的破壞，減少了PPO和總酚的接觸，這些可能是桃新品系‘保佳俊’在處理過程中表現抗褐變特性的原因。

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Physiological Mechanism of Reduced Browning Susceptibility in the New Peach Cultivar ‘Baojiajun’

ZHANG Jiajun， CAO Hongbo， JIA Hao， LI Dan， CHEN Haijiang*
（College of Horticultural， Hebei Agricultural University， Baoding 071000， China）

In order to identify the mechanism of reduced browning susceptibility in the new variety ‘Baojiajun’， the fruits of ‘Baojiajun’ and 8 white-fleshed peach varieties （‘Xiahui 6’， ‘Okubo’， ‘Baojiahong’， ‘Jingyu’， ‘Abehakuto’， ‘Datuan Mi Lu’， ‘Honggangshan’， and ‘Yanhong’） harvested at similar maturity were analyzed with regard to browning traits and related biochemical characteristics. The results demonstrated that the browning degree of ‘Xiahui 6’ peaches was the highest，and ‘Baojiajun’ peaches exhibited the lowest browning degree among all the varieties tested. Compared with ‘Okubo’ and‘Xia Hui 6’， ‘Baojiajun’ contained lower levels of total phenol， fl avonoids， and malondialdehyde （MDA） as well as lower activities of polyphenol oxidase （PPO） and phenylalanine ammonia-lyase （PAL）. In contrast， the activities of peroxidase（POD）， superoxide dismutase （SOD）， and catalase （CAT） were higher in ‘Baojiajun’. The correlation analysis of different peach varieties between browning degrees and biochemical characteristics showed that the browning degree displayed a highly signifi cantly positive correlation with the activities of PPO and PAL （P ＜ 0.01） and a signifi cantly positive correlation with the contents fl avonoids and MDA as well as the activities of POD （P ＜ 0.05）.

peach； browning； physiological indicators

S662.1

A

1002-6630（2015）18-0247-05

10.7506/spkx1002-6630-201518046

2015-01-04

國家現代農業產業技術體系建設專項（CARS-31-3-02）

張佳俊（1988—），女，碩士研究生，研究方向為果樹結實生理與分子生物學。E-mail：jiajun19880712@126.com

陳海江（1964—），男，教授，碩士，研究方向為桃樹栽培生理與生態。E-mail：chenhaijiang2001@163.com