CO2誘導的‘寒富’蘋果果肉褐變對果實品質及抗氧化活性的影響*

姜云斌，賀 強，王志華，佟 偉，王文輝，賈朝爽

（1 中國農業科學院果樹研究所，遼寧省果品貯藏加工重點實驗室，遼寧興城125100）（2 天津捷盛東輝保鮮科技有限公司）（3 綏中縣農業事務服務中心）

‘寒富’是沈陽農業大學用‘東光’ב富士’雜交選育的抗寒優質大果型蘋果品種，在遼寧省中北部冷涼地區推廣面積大，截至2018 年底，遼寧省栽培面積近11.33 萬hm2，在遼寧省的蘋果中居第1[1]。‘富士’蘋果在貯藏期間很容易發生果肉褐變現象[2-7]。作為其后代，‘寒富’也存在同樣的問題[8-9]，解決貯藏期間果肉褐變對‘寒富’蘋果產業的健康發展意義重大。

關于蘋果果肉的褐變，20 世紀80 年代就有報道[10-11]。有研究認為，CO2濃度過高是貯藏期間‘富士’果肉褐變的直接原因[12-14]。關于‘寒富’果實貯藏的研究，集中在采收期[15]、氣調貯藏[9]、1-MCP及其類似物處理[16-17]，以及果實解剖結構[18]，對果肉褐變機理的研究未見報道。本試驗研究了‘寒富’果肉褐變與過氧化物酶、多酚氧化酶活性及丙二醛、過氧化氫含量的關系，同時研究了果肉組織中抗氧化活性物質含量的變化，旨在探明‘寒富’果肉褐變的氧化還原機理，為其貯藏保鮮提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與處理

供試的‘寒富’果實于2019 年10 月25 日采自遼寧省綏中縣寬幫鎮大栗村管理水平較好的果園，采收當天運回中國農業科學院果樹研究所（興城）實驗室，選取大小均勻、無病蟲害、無磕碰傷的果實，預冷12 h 后，放入氣調密閉容器（廣口玻璃瓶，20 L）內，分別進行如下處理：①高濃度CO2處理，玻璃瓶輸入CO2，使CO2濃度為10%，O2濃度為18%，N2濃度為72%；②對照，玻璃瓶輸入空氣，2 個處理溫度均為（0±0.5）℃，空氣相對濕度均為90%～95%。果實貯藏30 d 后取出，測定相關品質。每瓶裝40 個果，3 次重復。

配氣方法：鋼瓶高壓CO2（遼寧省葫蘆島市偉業氣體有限公司生產）由氣調配氣系統按照試驗設定的組成分流調節，輸入玻璃瓶中，氣體流量為150 mL/min。CO2濃度用COMBO 280 Gas Analyzer（意大利 FRUIT CONTROL）儀器測定。

1.2 測定指標與方法

（1）果實品質。去皮硬度采用GS-15 水果質地分析儀（GUSS 公司，南非）測定；可溶性固形物含量采用PR-101α折糖儀（ATAGO 公司，日本）測定；可滴定酸含量和維生素C 含量均使用自動智能電位滴定儀（808 Titrando，瑞典），分別用0.1 mol/L NaOH 標準液和2,6-二氯靛酚吲哚酚鈉鹽滴定。

（2）酶活性和丙二醛含量的測定。過氧化物酶（POD）活性用愈瘡木酚比色法[19]測定，多酚氧化酶（PPO）活性參照Wang 等[20]方法測定，丙二醛（MDA）含量利用硫代巴比妥酸比色法[21]測定。

（3）抗氧化物質含量。過氧化氫（H2O2）含量參照Patterson 等[22]的方法測定，可溶性蛋白含量利用考馬斯亮藍G-250 染色法[23]測定。

（4）GSH、GSSG 蛋白和維生素C 含量。均參照試劑盒說明書測定。

1.3 數據處理

試驗數據用Microsoft Excel 處理，用SPSS 13.0數據分析軟件進行方差分析和相關系數分析。

2 結果與分析

2.1 果肉褐變對果實品質的影響

貯藏1 個月后，高濃度CO2處理果肉已經全部發生褐變，對照果肉沒有變化。

蘋果果肉硬度既可以反映果實的成熟衰老程度，又可以反映果實細胞的受傷害程度。由表1 可知，通過30 d 高濃度CO2氣體處理后，‘寒富’果肉硬度下降到檢不出的水平，對照果肉硬度為5.77 kg/cm2，只下降了0.28 kg/cm2。高濃度CO2處理對果實可溶性固形物含量影響不大，貯藏30 d 后，處理和對照果實可溶性固形物含量分別為13.6%、13.7%。貯藏期間，處理與對照果實的可滴定酸含量都有所下降。貯藏30 d 后，高濃度CO2處理果實可滴定酸含量為0.22%，下降了37.14%；而對照果實可滴定酸含量為0.29%，只下降了17.14%。果實維生素C 含量都大幅度下降，高濃度CO2處理30 d后，維生素C 含量下降到檢不出的水平，對照果實下降了65.38%。

表1 果肉褐變后的‘寒富’及對照果實品質

2.2 果肉褐變對果實PPO 和POD 活性的影響

果實組織褐變屬于酶促褐變，酚類物質是組織酶褐變的反應底物，PPO 可以將酚類氧化成醌，從而引起果實褐變，組織褐變往往伴隨PPO 活性的升高[24]。由表2 可知，剛采收后的‘寒富’果實PPO活性為3.02 U·min-1·g-1。貯藏30 d 后，高濃度CO2處理的‘寒富’果實 PPO 活性升高到 15.34 U·min-1·g-1，對照果實PPO 活性則略有升高，為3.52 U·min-1·g-1。

表2 果肉褐變后的‘寒富’及對照果實PPO 和POD 活性

POD 在植物組織中既可作為清除自由基的保護酶，又是誘導酚類物質氧化促進果實褐變的酶[24]。果實剛采收后的POD 活性為14.59 U·min-1·g-1，通過30 d 貯藏后，高濃度CO2處理果實POD 活性下降到5.62 U·min-1·g-1，對照果實POD 活性略有升高，為19.82 U·min-1·g-1（表2）。

2.3 果肉褐變對果實MDA 和H2O2含量的影響

在植物衰老生理和抗性生理研究中，丙二醛（MDA）含量是一個常用指標。丙二醛是膜脂過氧化的最終分解產物，主要導致膜脂過氧化，損傷細胞質膜，使得細胞膜結構和功能上受到損傷，從而影響一系列生理生化反應的正常進行，其含量高低可以反映細胞膜脂氧化的程度[25]。由表3 可知，剛采收后的果實MDA 含量為0.25 μmol/g。貯藏30 d后，高濃度CO2處理果實MDA 含量大幅度上升，為0.85 μmol/g，而對照果實MDA 含量則略有下降，下降了16.00%。由此可見，高濃度CO2處理的果實細胞膜脂過氧化程度極為嚴重。

表3 果肉褐變后的‘寒富’及對照果實MDA 和H2O2含量

過氧化氫（H2O2）是生物體內最常見的活性氧分子，也是體內活性氧相互轉化的樞紐。一方面，H2O2可以直接或間接地氧化細胞內核酸、蛋白質等生物大分子，使細胞膜遭受損害，從而加速細胞的衰老和解體；另一方面，H2O2也是許多氧化應急反應中的關鍵調節因子[26]。貯藏30 d 后，與基礎值相比較，高濃度CO2處理和對照果實的H2O2含量均大幅度下降，高濃度CO2處理果實H2O2含量下降了73.85%，而對照果實H2O2含量下降了41.54%，說明高濃度CO2處理果實內活性氧分子含量更少，抗氧化能力更弱（表3）。

2.4 果肉褐變對果實中 GSH、GSSG 含量和GSH/GSSG 的影響

谷胱甘肽氧化型/還原型（GSH/GSSG）是細胞內最重要的氧化還原對之一，細胞內GSH 和GSSG含量以及GSH/GSSG 比值，能夠很好地反映細胞所處的氧化還原狀態[27]。由表4 可知，貯藏30 d 后，與基礎值相比，高濃度CO2處理GSH含量顯著降低，下降了33.49%，GSSG 含量則明顯增加，增加了50.97%，而對照二者的含量則變化較小，GSH 含量下降了3.88%，GSSG 含量增加了10.68%。貯藏30 d 后，高濃度CO2處理GSH/GSSG 為4.46，對照為8.79，表明高濃度CO2處理果實內的氧化還原狀態比對照果實差。

表4 果肉褐變后的‘寒富’及對照果實GSH、GSSG 含量和GSH/GSSG

3 結論與討論

蘋果果肉褐變與貯藏中的低O2和高CO2氣體環境密切相關，尤其是高CO2易導致果實褐變。有研究認為[28]，氣調貯藏中的CO2濃度超過1 kPa 時，‘粉紅女士’蘋果出現了果肉褐變現象，且褐變程度隨著貯藏環境中CO2濃度的增加和O2濃度的降低而增加。Hatoum 等[29]認為與能量和脂質有關過程，包括氧化應激的重要作用，已被證明與果實褐變息息相關。本研究結果表明，‘寒富’果肉褐變伴隨著果實內維生素C、H2O2、氧化型谷胱甘肽含量的顯著或極顯著下降，這表明果實內部自由基產生和清除的平衡系統遭到破壞，導致膜脂過氧化程度加劇，從而MDA 含量極顯著升高。而GSH/GSSG 急劇下降，也能反映出果實內細胞所處的氧化還原狀態，充分說明‘寒富’發生果肉褐變是與果實內細胞氧化還原平衡失衡有關。