水楊酸處理對(duì)西葫蘆采后品質(zhì) 和抗氧化能力的影響

王云香,顧思彤,2,左進(jìn)華,高麗樸,王 清,*,姜愛麗

(1.北京農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,北京 100097; 2.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

西葫蘆(CucurbitapepoL.),又稱茭瓜、番瓜、白瓜,屬葫蘆科,南瓜屬[1]。其富含維生素C、膳食纖維、礦物質(zhì)元素鈣,且品質(zhì)脆嫩,含糖量低于中國(guó)南瓜和印度南瓜,十分適宜糖尿病人的食用[2],是百姓餐桌上十分受歡迎的蔬菜之一。但西葫蘆采后的新陳代謝十分旺盛,于常溫下貯藏時(shí)，營(yíng)養(yǎng)成分極易損失[3],在較短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)組織松軟[4]、表皮褪色、口感及風(fēng)味變差等情況,極大地影響了商品價(jià)值[5]。水楊酸(Salicylic acid,SA),是一種植物體內(nèi)產(chǎn)生的小分子酚類物質(zhì)[6]。有研究認(rèn)為，水楊酸是一種誘發(fā)植物系統(tǒng)獲得抗病性的重要信號(hào)物質(zhì),可以誘導(dǎo)多數(shù)植物對(duì)病原物獲得抗性[7],能間接地增強(qiáng)寄主細(xì)胞壁對(duì)病原菌的抵抗能力，或直接產(chǎn)生降解病原菌的酶,或啟動(dòng)植物的次生代謝反應(yīng)[8-9],并且能夠?qū)麑?shí)的后熟衰老產(chǎn)生影響[10]。

水楊酸在植物保護(hù)方面的研究較多,機(jī)理也相對(duì)清楚。近年來,水楊酸在影響采后果蔬呼吸代謝和誘導(dǎo)抗病性方面的研究也取得了一些進(jìn)展。外源水楊酸處理采后甜櫻桃，可誘導(dǎo)果實(shí)β-1,3-葡聚糖酶、PAL以及POD活性的上升[11],水楊酸處理后的葡萄果實(shí)的PAL基因表達(dá)受到誘導(dǎo)[12]。同時(shí),近年來有研究報(bào)導(dǎo)了水楊酸應(yīng)用在桑葚[13]、草莓[14]、番茄[15]、桃[16]、油桃[17]及黃瓜[18]中,可以減少果實(shí)的腐爛,提高果實(shí)抗氧化能力,延緩果實(shí)衰老。這些研究表明,水楊酸對(duì)調(diào)節(jié)采后果蔬衰老和誘導(dǎo)抗病性方面有一定作用。但關(guān)于水楊酸對(duì)西葫蘆采后品質(zhì)和抗氧化能力影響的研究甚少。

本試驗(yàn)研究了水楊酸處理西葫蘆在4 ℃貯藏期間的生理品質(zhì)和抗氧化指標(biāo)的變化,以期延長(zhǎng)西葫蘆的貯藏期和貯藏品質(zhì),為水楊酸在西葫蘆保鮮上提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西葫蘆 品種法拉利,挑選大小一致,無病蟲害,無機(jī)械損傷,達(dá)到商業(yè)成熟度的樣品,采收于北京市順義區(qū),采后立即運(yùn)回北京農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心實(shí)驗(yàn)室;水楊酸 分析純,北京化學(xué)試劑公司;草酸、乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)、愈創(chuàng)木酚 分析純,天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;30%過氧化氫、高錳酸鉀、硫代巴比妥酸(TBA) 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;三氯乙酸(TCA)、石英砂 分析純,北京化工廠;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 分析純,天津市永晟精細(xì)化工有限公司;抗壞血酸(ASA) 東藥集團(tuán)沈陽(yáng)東瑞科技有限公司。

UV-1800型紫外分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;TGL-16G-A型高速冷凍離心機(jī) 廣州晟龍實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司;IKA-A11基本型分析研磨機(jī) 艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 水楊酸處理西葫蘆 預(yù)實(shí)驗(yàn)分別選取50、75、100、200 μmol/L的水楊酸浸泡西葫蘆10 min，晾干后置于4 ℃貯藏,結(jié)果顯示50 μmol/L的水楊酸處理效果最好,腐爛率和失重率均最小。因此,正式實(shí)驗(yàn)挑選大小一致,無病蟲害,無機(jī)械損傷,達(dá)到商業(yè)成熟度的西葫蘆,將其浸泡在50 μmol/L的水楊酸溶液中10 min,取出后自然晾干,置于4 ℃冷庫(kù)中貯藏,每3 d測(cè)定一次相關(guān)指標(biāo),對(duì)照組用蒸餾水浸泡。

1.2.2 樣品的制備 將西葫蘆沿縱向切開,切成小塊混勻(果皮果肉均取),立即用液氮凍上,打磨成粉,置于-80 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定

1.2.3.1 維生素C含量測(cè)定 維生素C含量的測(cè)定采用磷鉬酸法[19],稱取上述樣品1 g，加入5 mL草酸-EDTA溶液，在4 ℃下以13000×g離心20 min,收集上清液,反應(yīng)體系為1 mL上清液,4 mL草酸-EDTA溶液,0.5 mL偏磷酸-乙酸,1 mL 5%硫酸,2 mL 5%鉬酸銨,混合均勻后,在30 ℃水浴中靜置15 min,取出后測(cè)定反應(yīng)體系在760 nm處的吸光值,重復(fù)3次。

1.2.3.2 葉綠素含量測(cè)定 葉綠素的含量測(cè)定采用Sun等[20]的方法稍作修改,稱取上述樣品0.5 g，加入6 mL丙酮∶乙醇(2∶1)提取液中,在4 ℃下以13000×g離心10 min,收集上清液,測(cè)定上清液在645、643 nm處的吸光值,重復(fù)3次。

1.2.3.3 MDA含量測(cè)定 MDA含量的測(cè)定采用Pongprasert等[21]的方法,稱取上述樣品1 g，加入5 mL TCA溶液，在4 ℃下以13000×g離心20 min,收集2 mL上清液后，加入2 mL TBA煮沸20 min,測(cè)定其在450、532、600 nm處的吸光值,重復(fù)3次。

1.2.3.4 總酚含量測(cè)定 總酚含量的采用Pirie等[22]的方法稍作修改進(jìn)行測(cè)定,稱取上述樣品0.5 g，加入5 mL預(yù)冷的1%鹽酸-甲醇溶液中,避光條件下在4 ℃下，以13000×g離心20 min,收集上清液,測(cè)定其在280 nm處的吸光值,重復(fù)3次。

1.2.3.5 PPO活性測(cè)定 PPO活性用鄰苯二酚比色法[23]進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3.6 APX活性測(cè)定 APX活性的采用Zhang等[24]的方法進(jìn)行測(cè)定,稱取上述樣品1 g，加入5 mL磷酸緩沖鹽溶液(PBS)溶液，在4 ℃下以13000×g離心20 min,收集上清液,反應(yīng)體系包括2.6 mL PBS(pH7.5,包含0.1 mmol/L EDTA和0.5 mmol/L ASA)、0.1 mL樣品、0.3 mL 2 mmol/L H2O2,測(cè)定其在290 nm處抗壞血酸吸收率的降低值。

1.2.3.7 POD和CAT活性測(cè)定 POD活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚比色法[23]。CAT活性的采用Azevedo等[25]的方法進(jìn)行測(cè)定,稱取上述樣品1 g，加入5 mL磷酸緩沖鹽溶液(PBS)溶液，在4 ℃下以13000×g離心30 min,收集上清液,POD反應(yīng)體系包括:1 mL 0.05 mol/L PBS(pH7.8),0.9 mL愈創(chuàng)木酚,1 mL 0.3% H2O2和0.1 mL樣品,CAT反應(yīng)體系包括:1 mL 0.3% H2O2、1.9 mL 0.05 mol/L PBS(pH7.8)、0.1 mL樣品,測(cè)定240 nm處吸光值的下降。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.0作圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果取3次測(cè)定的平行均值,以IBM SPSS Statistics 17進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA處理對(duì)西葫蘆維生素C含量的影響

由圖1可知,對(duì)照組西葫蘆果實(shí)中的維生素C含量隨著貯藏時(shí)間的增加而不斷降低,SA處理的西葫蘆果實(shí)維生素C含量呈先下降再上升后下降的趨勢(shì),并且SA處理的西葫蘆果實(shí)中維生素C含量始終高于對(duì)照組,并在3、9、12和15 d時(shí)差異達(dá)顯著性水平(p<0.05),在貯藏結(jié)束時(shí)(第15 d),對(duì)照組的西葫蘆果實(shí)中維生素C含量為0.116 mg/g,而SA處理的維生素C含量為0.138 mg/g,比對(duì)照組高了19.0%,并且王大平等[26]用水楊酸處理黃花梨的研究也表明，SA處理可以抑制維生素C的氧化。APX是植物活性氧代謝中重要的抗氧化酶之一,催化維生素C的氧化。推測(cè)可能由于APX的酶活性升高,導(dǎo)致西葫蘆中的維生素C消耗過多[27],從而使得維生素C的含量降低。而自貯藏第6 d起,SA處理的西葫蘆的維生素C含量下降幅度顯著低于對(duì)照組(p<0.05),甚至出現(xiàn)小幅度回升。綜上所述,在一定貯藏期內(nèi),SA處理西葫蘆可顯著抑制其維生素C含量的降低(p<0.05)。

圖1 SA處理對(duì)西葫蘆維生素C含量的影響Fig.1 Effects of salicylic acid treatment on vitamin C content of summer squash

2.2 SA處理對(duì)西葫蘆葉綠素含量的影響

由圖2可知,西葫蘆果實(shí)中的葉綠素含量隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷下降,在整個(gè)貯藏階段(0～15 d),除第9 d外,SA處理組的西葫蘆果實(shí)葉綠素含量總體高于對(duì)照組(p<0.05)。在貯藏結(jié)束時(shí)(第15 d),對(duì)照組的西葫蘆果實(shí)中葉綠素含量為0.068 mg/g,SA處理的葉綠素含量為0.079 mg/g,比對(duì)照組高了16.2%,說明SA處理顯著抑制了西葫蘆果實(shí)中葉綠素含量的降低(p<0.05)。王軍節(jié)等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，4 mmol/L的SA處理可延緩早酥梨果皮葉綠素的分解,有效地抑制了果皮的黃化。推測(cè)水楊酸處理可以有效地延緩西葫蘆中葉綠素的降解,抑制黃化的發(fā)生。

圖2 SA處理對(duì)西葫蘆葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of salicylic acid treatment on chlorophyll content of summer squash

2.3 SA處理對(duì)西葫蘆MDA含量的影響

MDA是膜脂過氧化的重要產(chǎn)物之一,它的產(chǎn)生會(huì)使植物細(xì)胞膜破壞,加劇植物的衰老[29]。由圖3可知,西葫蘆果實(shí)中的MDA含量隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷增加,除貯藏第3 d外,SA處理的西葫蘆果實(shí)的MDA含量都低于對(duì)照組(p<0.05)。在貯藏第15 d,對(duì)照組和SA處理的西葫蘆果實(shí)中的MDA含量分別為0.515、0.421 μmol/g FW,對(duì)照組的西葫蘆果實(shí)MDA含量顯著高于SA處理的(p<0.05),說明SA處理可顯著抑制西葫蘆果實(shí)中MDA含量的增加(p<0.05)。MDA含量通常作為判斷膜脂過氧化程度的標(biāo)志[30],本實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果與龔榮高等[31]采用0.3 g/L的外源SA處理枇杷,可減緩果實(shí)內(nèi)MDA含量的上升速度相符,推測(cè)SA處理可抑制西葫蘆的膜脂過氧化,從而抑制西葫蘆果實(shí)的衰老。

圖3 SA處理對(duì)西葫蘆MDA含量的影響Fig.3 Effects of salicylic acid on MDA content of summer squash

2.4 SA處理對(duì)西葫蘆總酚含量的影響

總酚具有抗氧化能力。由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的增加,在貯藏第3 d時(shí),SA處理的西葫蘆的總酚含量極速下降,而對(duì)照組的總酚含量極劇升高,這可能是因?yàn)椋庠碨A不僅可誘導(dǎo)果蔬對(duì)病原菌產(chǎn)生抗性,而且能誘導(dǎo)果蔬自身系統(tǒng)獲得抗病性,表現(xiàn)為3 d時(shí)引起POD和CAT活性的快速升高,而這些抗氧化酶是直接或間接以酚類物質(zhì)為底物的,因此3 d時(shí)SA處理組總酚含量有所下降。除貯藏第12 d外,兩組西葫蘆的總酚含量均存在顯著差異(p<0.05)。在貯藏第12 d前，對(duì)照組的總酚含量顯著高于SA處理的西葫蘆(p<0.05),而在貯藏第12 d后,SA處理組的西葫蘆果實(shí)中的總酚含量顯著高于對(duì)照組(p<0.05),且在第15 d時(shí),SA處理西葫蘆果實(shí)的總酚含量為2.874 μmol/g mF,對(duì)照組的含量為2.525 μmol/g mF,其含量比對(duì)照組高13.8%,說明一定貯藏期間內(nèi),SA處理西葫蘆可顯著增加其總酚含量(p<0.05)。

圖4 SA處理對(duì)西葫蘆總酚含量的影響Fig.4 Effects of salicylic acid on total phenol content of summer squash

2.5 SA處理對(duì)西葫蘆PPO酶活性的影響

由圖5可知,貯藏期間西葫蘆果實(shí)的PPO活性呈波動(dòng)趨勢(shì),并且在貯藏期間,SA處理的西葫蘆果實(shí)PPO活性低于對(duì)照組,貯藏開始時(shí)的西葫蘆果實(shí)PPO活性為1.513 U/g/min,貯藏結(jié)束時(shí)(第15 d),對(duì)照組和SA處理的西葫蘆果實(shí)PPO活性分別為1.280、1.215 U/g/min,分別較貯藏初期降低了15.4%、19.7%,說明SA處理對(duì)西葫蘆果實(shí)的PPO活性降低有促進(jìn)作用。推測(cè)SA處理是通過降低氧化酶的活性并提高相應(yīng)的防御酶來延緩果實(shí)的褐變,從而延長(zhǎng)果實(shí)貨架期[32]。劉更森等[33]采用SA浸泡中華壽桃的研究表明,SA處理降低了貯藏期桃果實(shí)的PPO活性,明顯減慢其褐變速率。

圖5 SA處理對(duì)西葫蘆PPO活性的影響Fig.5 Effects of salicylic acid on PPO activity of summer squash

2.6 SA處理對(duì)西葫蘆APX酶活性的影響

抗壞血酸過氧化物酶(APX)是一種重要的抗氧化酶,它在植物細(xì)胞中起到防御外界的氧化脅迫和植物本身活性氧代謝的作用,可以降低H2O2對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生的氧化損傷[34]。由圖6可知,在整個(gè)貯藏時(shí)間內(nèi)(0～15 d),對(duì)照組和SA處理的西葫蘆果實(shí)的APX活性均在貯藏的第6 d呈升至最高,分別為55.086、58.848 U/g/min,隨后開始下降,其中對(duì)照組的下降較為迅速。在貯藏的15 d時(shí),SA處理的西葫蘆果實(shí)中APX活性為50.185 U/g/min,對(duì)照組為45.899 U/g/min,比對(duì)照組高了9.3%,說明SA處理能有效增強(qiáng)西葫蘆果實(shí)的APX活性,增強(qiáng)西葫蘆的抗氧化能力(p<0.05)。SA提高植物的抗病性,主要是通過其抗氧化活性相關(guān)酶實(shí)現(xiàn)的,主要是APX和POD的活性。第6 d時(shí)，APX達(dá)到頂峰，可能是由于SA處理提高了西葫蘆果實(shí)中的APX活性,同時(shí)APX催化抗壞血酸氧化,導(dǎo)致APX的活性在后期降低。

圖6 SA處理對(duì)西葫蘆APX活性的影響Fig.6 Effects of salicylic acid on APX activity of summer squash

2.7 SA處理對(duì)西葫蘆POD酶活性的影響

POD是一種廣泛中存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶,主要催化氧化還原反應(yīng)中H2O2的產(chǎn)生[35]。由圖7可知,SA處理的西葫蘆果實(shí)POD活性呈先上升再下降后上升的趨勢(shì),對(duì)照組的POD活性呈先下降再上升再下降后小幅上升的趨勢(shì),且除貯藏第6 d,SA處理的西葫蘆果實(shí)POD活性都顯著高于對(duì)照組(p<0.05),其中,SA處理的西葫蘆果實(shí)POD活性峰值出現(xiàn)在3 d,為8.008 U/g/min,對(duì)照組的POD活性峰值出現(xiàn)在第6 d,為7.533 U/g/min。在貯藏的15 d時(shí),SA處理和對(duì)照組的西葫蘆果實(shí)的POD活性分別為7.499、6.025 U/g/min,SA處理比對(duì)照組高了24.5%,說明SA處理可以提高西葫蘆果實(shí)的POD活性(p<0.05)。POD和CAT是啟動(dòng)膜脂過氧化的關(guān)鍵酶[36],POD的活性先升高可能是由于SA處理提高了POD的活性,隨后降低是由于膜脂過氧化過程開始,造成POD活性的降低,但由于SA處理可以抑制西葫蘆果實(shí)的膜脂過氧化進(jìn)程,所以從貯藏第9 d開始,POD的活性又開始上升。

圖7 SA處理對(duì)西葫蘆POD活性的影響Fig.7 Effects of salicylic acid on POD activity of summer squash

2.8 SA處理對(duì)西葫蘆CAT酶活性的影響

由圖8可知,CAT的活性變化趨勢(shì)和POD活性的變化趨勢(shì)大致相同,其中SA處理的西葫蘆果實(shí)的CAT活性呈先上升再下降后上升的趨勢(shì),而對(duì)照組的CAT活性呈先下降再上升后下降的波動(dòng)變化趨勢(shì),除第12 d外,SA處理的西葫蘆果實(shí)的CAT活性均高于對(duì)照組,在貯藏的15 d,SA處理的西葫蘆果實(shí)的CAT活性為159.770 U/g/min,對(duì)照組的CAT活性為85.833 U/g/min,SA處理比對(duì)照組高了86.1%,說明SA處理可以提升西葫蘆果實(shí)的CAT活性(p<0.05)。

圖8 SA處理對(duì)西葫蘆CAT活性的影響Fig.8 Effects of salicylic acid on CAT activity of summer squash

3 討論

在果實(shí)采收后,果實(shí)仍然進(jìn)行著生理代謝活動(dòng),這就導(dǎo)致果實(shí)結(jié)構(gòu)改變,并且伴隨著內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷被轉(zhuǎn)化和消耗,從而造成果實(shí)的不斷衰老[37],且果實(shí)的品質(zhì)會(huì)隨著貯藏和運(yùn)送所產(chǎn)生的后熟衰老現(xiàn)象不斷下降,影響了果實(shí)的商品性和食用性。目前的研究表明植物衰老的主要原因之一是由于膜脂過氧化,而水楊酸處理主要是通過影響抗氧化酶的活性，從而來抑制果實(shí)的衰老[38]。抗氧化酶系統(tǒng)主要有SOD、POD和CAT等,它們是植物組織中維持活性氧代謝的關(guān)鍵。它們的活性趨勢(shì)需保持一致,才能使植物體內(nèi)的活性氧保持在一個(gè)較低的水平,從而減輕細(xì)胞膜質(zhì)的氧化損傷[39]。現(xiàn)已有研究表明,SA處理可以顯著延緩蘋果[40]、油桃[41]、佛手瓜[42]和芒果[43]的衰老進(jìn)程,維持較好的貯藏品質(zhì),有較好的保鮮效果。

4 結(jié)論

水楊酸處理維持了西葫蘆果實(shí)較高的果內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量,抑制了果實(shí)中維生素C和葉綠素含量的降低,使其保持一定的顏色。且水楊酸處理抑制了西葫蘆果實(shí)中MDA的增加,保持了西葫蘆果實(shí)膜的完整性,延緩西葫蘆的衰老。同時(shí),水楊酸處理通過提高西葫蘆果實(shí)中的抗氧化酶的活性,降低膜脂過氧化程度,延緩了西葫蘆的衰老。因此,水楊酸在以后的西葫蘆保鮮中具有較好的應(yīng)用前景。