白沙枇杷采后果皮與果肉活性氧代謝差異研究

劉恒蔚，顏 婕，袁衛明，蔣 梅，邱 燁，顧 暉，劉 凱，陳宏偉

(1.蘇州科技大學化學生物與材料工程學院，江蘇蘇州 215009；2.蘇州農業職業技術學院，江蘇蘇州 215008)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)，為薔薇科枇杷屬植物，原產于我國，主要分布于亞洲的溫帶和亞熱帶地區，在我國長江流域多有分布。其果肉柔軟多汁，酸甜適度，味道鮮美，被譽為“果中之皇”。枇杷上市正值一年中初夏水果淡季，因此深受消費者歡迎。全球枇杷栽培面積超過13.1萬hm2，產量超過54.9萬t。其中，中國枇杷栽培面積約為12萬hm2，年產量達45.4萬t，種植面積和產量都占全球的絕大部分[1]。隨著近年來對高端水果的需求日益旺盛，枇杷種植面積有增加趨勢，其效益也越來越好。

枇杷成熟正值長江中下游高溫多雨，其果實生理代謝旺盛，皮薄汁多，在貯運期間極易失水皺縮和受機械傷害、病菌侵染導致腐爛變質。由于生產的季節性、地域性和易腐性，枇杷果實不耐儲運，給采后處理、貯藏保鮮等帶來了極大困難，導致枇杷的流通性遠遜于蘋果、梨和柑橘等大宗水果品種。根據果肉顏色，枇杷分為白沙枇杷(亦稱白肉枇杷)和紅沙枇杷(亦稱紅肉枇杷)2類。一般而言，白沙枇杷肉質細膩，味甜，品質高于紅沙枇杷。與紅沙枇杷相比，白沙枇杷更不耐儲運，常溫條件下，采后20 d腐爛率高達80%以上，儲存期不超過10 d[1]，在4～5 d內能保證風味和口感不變。這導致枇杷果實有效貯藏期和貨架期短，成為制約枇杷產業發展的瓶頸。

近年來枇杷保鮮技術以及采后生理的研究多有報道，但主要集中于枇杷果肉的研究方面，對于枇杷果皮的采后生理研究鮮有報道。果皮主要由角質和蠟質構成，作為保護果實免受環境因子傷害的屏障，能夠阻止水分散失，抵御各種病原微生物的入侵，使得果實具有穩定的內環境，利于保持良好的風味品質，預防腐敗的發生。因此研究枇杷采后果皮生理變化對探索枇杷采后生理與儲運保鮮都有重要的意義。

本研究對“白玉”枇杷果皮和果肉在室溫(20 ℃)儲存期間氧自由基產生速率、活性氧(reactive oxygen species，ROS)相關酶的活性變化規律，以及ROS對細胞傷害的產物——丙二醛(MDA)含量變化進行了分析，結果說明白玉枇杷果皮ROS清除能力較弱，更易產生氧自由基和MDA的積累，枇杷果皮細胞膜更易受到果實衰老過程的破壞，由此推測果皮ROS代謝異常是枇杷采后變質的重要原因。

1 材料與方法

1.1 試材及取樣

試驗所用枇杷于2016年采自江蘇蘇州東山，品種為白沙枇杷“白玉”。選擇成熟度和大小基本一致，無傷口和無病蟲害的枇杷果實，采后立即裝于PE保鮮袋并置于20 ℃儲存。

在儲存0 d開始(采摘當日)，每隔3 d取樣1次，連續取樣5次。每次各取5粒，小心撕下果皮，取出果肉，果皮和果肉分別經過液氮速凍后研磨成為干粉，-80 ℃超低溫保存備用。

1.2 ROS代謝相關指標測定

對果皮與果肉樣品分別進行ROS代謝相關指標的測定。其中氧自由基產生速率采用羥胺法測定[2]，以μmol/(min·mg)表示；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用鄰苯三酚自氧化法測定[2]，以每分鐘鄰苯三酚自氧化速率抑制50% 為1個活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；過氧化物酶(POD)活性采用愈創木酚法測定[2]，以每分鐘D470 nm升高0.01為1個活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外吸收法測定[3]，以每分鐘D240 nm降低0.1為1個活力單位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法測定[3]，以mmol/g表示。其中粗酶液蛋白質含量按考馬斯亮蘭G-250法測定[3]，以牛血清蛋白為標準，以mg/g表示。每個樣品取3次生物學重復，以平均值進行統計分析，利用Excel軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 白玉枇杷采后氧自由基產生速率的變化

氧自由基產生速率可用于反映植物體內ROS含量高低，是衡量組織與細胞代謝狀態的關鍵指標。本研究對白玉枇杷采后果皮與果肉的氧自由基產生速率進行測定，其變化規律如圖1所示。從圖1可以看出，在儲存期前6 d，果皮和果肉的氧自由基產生速率相對穩定，從9 d開始均表現明顯的上升趨勢。說明在常溫條件儲存6 d以內，果皮和果肉代謝中并沒有產生過多的ROS物質，而9 d以后氧自由基的積累與枇杷常溫儲存期基本一致[1]。

在枇杷采后儲存12 d內，所測定的果皮氧自由基產生速率均高于果肉，說明枇杷果皮代謝容易積累更多的氧自由基，這可能與果皮更易受到環境因子的刺激和破壞有關。

2.2 白玉枇杷采后SOD、POD和CAT的活性變化

細胞內的ROS代謝相關酶(如SOD、POD和CAT等)能夠清除ROS類物質而對細胞有保護作用。白玉枇杷果皮與果肉SOD、POD和CAT的活性變化規律分別如圖2、圖3和圖4所示。可以看出，SOD活性變化與氧自由基產生速率表現基本一致的規律性，且果皮SOD活性高于果肉(圖2)；而POD活性和CAT活性則與SOD活性的規律完全不同，表現為測定的多數時間點果肉的2種酶活性明顯高于果皮(圖3、圖4)。貯藏9 d以前果皮和果肉的POD活性持續升高，以后增速放緩，果肉在貯藏12 d還略有下降。總體而言，果皮POD活性的增速低于果肉，而無論是果皮還是果肉，其CAT活性持續下降，果皮CAT活性在貯藏6 d以后下降更快。

2.3 白玉枇杷采后MDA含量的變化

MDA是細胞中膜脂過氧化傷害的產物，其含量可以反映細胞脂質過氧化程度和膜系統的破壞程度，從而判斷植物組織衰老代謝情況[4]。從圖5可以看出，果肉組織MDA含量前期增長緩慢而后期加快，但總體看來，隨著采后儲存時間的延長，果皮和果肉的MDA含量持續增加，且果皮的MDA含量及其增速高于果肉。在貯藏0 d(采摘當日)，枇杷果皮MDA含量(平均值，下同)僅為果肉組織的1.23倍，而在貯藏9、12 d時，果皮MDA含量分別是果肉MDA含量的1.88倍、1.51倍。從貯藏0 d到貯藏12 d，果皮MDA含量增加了93%，而果肉MDA含量增加了57%，說明枇杷果皮MDA的積累遠遠超過果肉組織。

MDA含量的持續增加說明其細胞將受到不可逆的傷害，最終果實敗壞變質將不可逆發生。白玉枇杷果皮MDA含量增速更快，含量更高，說明其膜脂過氧化程度超過果肉組織，更容易發生結構化的損傷。

3 討論

一般而言，白沙枇杷常溫儲藏期一般不超過10 d[1]，此后果實風味變差，腐敗發生。本研究中3種ROS清除酶活性變化多在貯藏9 d前后出現拐點，而氧自由基產生速率也出現較大增幅，與枇杷常溫變質的時期基本一致。

MDA是膜脂過氧化的產物，直接反映了ROS對膜系統的傷害程度[4]。本研究中白玉枇杷果皮與果肉的ROS產生與清除的相關指標變化趨勢基本一致，但是果皮POD、CAT活性低于而氧自由基產生速率和MDA含量高于果肉組織，而且臨近變質(貯藏9 d)時果皮各指標的變化幅度也高于果肉。可見果皮積累了較多的氧自由基，卻具有相對較低的ROS清除能力，代謝失衡必然導致膜系統更早發生損害。果品保鮮效果依賴穩定適宜的果實內環境與外環境，果皮膜系統的損害必將削弱果皮的保護能力，導致果實內外環境的變化。因此分析認為，白玉枇杷果皮ROS代謝失衡使其在果實衰老過程中更易受到傷害，與枇杷采后衰老變質有關。

林建城等的研究表明枇杷果皮多皮孔的超微結構易引起采后枇杷果實失水和病原微生物侵染，從而導致果實貯藏性和抗病性下降[9]。Cao 等的研究表明，1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)處理枇杷果皮具有保鮮的效果，通過調節細胞壁多糖組分而增強了細胞壁強度[10]。1-MCP[11]和茉莉酸甲酯(MeJA)[12]處理還能抑制枇杷采后炭疽病的發生。這些研究也說明保鮮措施可通過維持果皮的正常生理功能和結構而起作用，對保持果實品質和抑制微生物入侵具有重要意義。

目前在枇杷的采后生理以及保鮮技術的研究中，對于ROS與枇杷果實衰老變質相關性多有報道[8，13-16]。使用的研究材料多為果肉，對果皮的采后生理卻鮮有報道，在其他果實的采后生理研究方面亦是如此。本研究結果表明，枇杷果皮采后生理學的變化與果實衰老變質相關，這可能是枇杷保鮮與采后生理機制研究中應該考慮的重要方面。

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