外源抗壞血酸對香蕉保鮮和抗氧化代謝的影響

楊菊，程謙偉，孟陸麗，胡波，石玉秋，袁海英，周傳悅，莫斯敏

（廣西科技大學，廣西 柳州 545006）

香蕉是一種含有很多種營養(yǎng)素的水果，對人體有多種好處，因此深受消費者喜愛。香蕉在我國廣東、廣西等地廣泛種植，2019年兩廣地區(qū)香蕉種植面積達18.98×104hm2，產量達775.83萬噸，占全國香蕉生產比重66.56%，經濟效益很高。但是由于香蕉是典型的熱帶水果，生長在高溫濕熱的環(huán)境中，是呼吸躍變型水果，所以極易在采后發(fā)生褐變、軟化等現(xiàn)象，不利于貯藏運輸，我國香蕉果實采后損失率高達20%～25%，降低了香蕉的果實品質和商用價值。目前，國內外已有許多學者對香蕉采后處理進行研究，對延長果實貯藏期的方法進行探索。如黃體酮[1]、茉莉酸甲酯[2]、絲心蛋白[3]處理可以減輕采后香蕉貯藏過程中冷害，水楊酸甲酯[4]、殼聚糖[5]、1-甲基環(huán)丙烯[6]、原花青素[7]、赤霉素[8]等也可以延緩香蕉果實的衰老褐變。

抗壞血酸又名維生素C，是植物組織內的一類小分子物質，在植物的生長發(fā)育中有著不可忽視的作用，是植物體內的一種抗氧化劑，有著良好的抗氧化性，對于植物清除自由基、抗氧化作用有重要影響[9]。有研究發(fā)現(xiàn)，抗壞血酸對于過氧化氫有直接清除作用，能夠減少植物體內過氧化氫等活性氧自由基積累[10]。過多的自由基積累會損傷機體的抗氧化系統(tǒng)和生物膜系統(tǒng)，對生物代謝有影響。香蕉是呼吸躍變型水果，采后果實活性氧增多積累，因此采取保鮮措施防止活性氧傷害是個重要的問題。抗壞血酸在食品行業(yè)有著非常大的發(fā)展空間和潛力，廣泛應用于食品的保鮮研究中。本試驗研究抗壞血酸處理對采后香蕉抗氧化酶活性及活性氧水平的影響，探討抗壞血酸對香蕉保鮮的影響及作用機制，旨在為減輕或控制香蕉軟化褐變提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料處理

香蕉（高樂）：產自廣西南寧。將每串香蕉分為單個香蕉后，選擇果實成熟度約七至八成熟、大小形狀相似、沒有損傷缺陷的香蕉進行處理。將選取的香蕉果實分為兩組，取一組香蕉在50 mmol/L抗壞血酸處理液中浸泡30 min，另一組香蕉用蒸餾水作同樣處理為對照組。通風處晾干后置于生化培養(yǎng)箱中，溫度控制為25℃，控制相對濕度為85%～95%。試驗重復3次，每次重復各35根果實，每天測定相關數(shù)據(jù)進行生理生化指標分析。

1.2 試劑與設備

抗壞血酸、乙二胺四乙酸：天津市大茂化學試劑廠；30%過氧化氫、磷酸鉀、磷酸鈉（均為分析純）：西隴科學股份有限公司；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性測定試劑盒、過氧化氫含量測定試劑盒、抑制與產生超氧陰離子自由基測試盒：南京建成生物工程研究所。

TU-1950型紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限公司；CT3-100TPA質構儀：美國BROOKFIEL公司；H3-18KR高速臺式冷凍離心機：湖南可成儀器設備有限公司；FA-2104N電子分析天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；LRH-250F生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學儀器有限公司。

1.3 指標測定與方法

香蕉褐變指數(shù)：參考Jiao等[11]的方法測定。

香蕉果實硬度：采用質構儀測定，在香蕉的中間選取3個等間距的位置測定[12]。

果實失重率：采用稱量法測定，計算公式如下。

超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫（H2O2）含量、抗超氧陰離子（O2-）活力單位：分別按照相應試劑盒的操作說明進行測定。

過氧化氫酶（catalase，CAT）活性、抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性參照 Zhao等[13]的方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel統(tǒng)計并采用Origin 2018計算和制作圖表，采用SPSS 19.0中的Ducan多重比較法分析差異顯著性（p＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 抗壞血酸處理對香蕉果實褐變指數(shù)和失重率的影響

香蕉逐漸成熟后果皮變黃并且質量降低，最后褐變腐爛[14]。不同處理的香蕉褐變指數(shù)變化見表1。

表1 不同處理的香蕉褐變指數(shù)變化Table 1 Changes of banana browning index under different treatments

如表1所示，在香蕉貯藏過程中隨著時間的延長，香蕉的褐變指數(shù)不斷上升，但是經抗壞血酸處理后，香蕉果實褐變指數(shù)上升緩慢，褐變延緩。貯藏第3天時，對照組與抗壞血酸組的香蕉褐變指數(shù)達到顯著性差異（p＜0.05）。貯藏第6天時，對照組的香蕉褐變指數(shù)高達98.44%，而抗壞血酸組的香蕉褐變指數(shù)僅為39.58%，差異顯著（p＜0.05）。

不同處理的香蕉失重率變化見圖1。

圖1 不同處理的香蕉失重率變化Fig.1 Changes in weight loss rate of bananas treated with different treatments

如圖1所示，隨著貯藏時間的延長，香蕉的失重率持續(xù)上升。貯藏第3天時，抗壞血酸組的香蕉失重率顯著低于對照組（p＜0.05）。由此可見，抗壞血酸降低了香蕉的失重率，有效減緩了香蕉的損失及腐爛程度。

2.2 抗壞血酸處理對香蕉果實硬度的影響

硬度常被用來判斷果實質地，不僅反映果實的食用品質，也是衡量果實貯藏性能的指標[15]。果實隨著成熟度增加，硬度會逐漸降低，不同處理香蕉的硬度變化見圖2。

圖2 不同處理的香蕉硬度變化Fig.2 Hardness changes of bananas treated with different treatments

由圖2可知，在貯藏時間內，硬度隨著貯藏時間的延長逐漸下降。在貯藏初期，香蕉硬度高達22.93N，在貯藏第4天時，抗壞血酸組的香蕉與對照組香蕉的硬度差異顯著（p＜0.05），在貯藏末期，抗壞血酸組香蕉硬度降至9.4 N，對照組香蕉硬度降至 7.8N，差異顯著（p＜0.05），可見抗壞血酸處理可以延緩香蕉的硬度下降。

2.3 抗壞血酸處理對香蕉果皮H2O2含量和抑制O2-的影響

果蔬在貯藏過程中，細胞內往往會發(fā)生自由基不斷積累，從而加速衰老褐變[16]，H2O2可作為衡量衰老程度的指標。不同處理的香蕉果皮H2O2含量變化見圖3。

圖3 不同處理的香蕉果皮H2O2含量變化Fig.3 Changes of H2O2content in banana pericarp treated with different treatments

H2O2含量在果蔬體內不斷積累上升，會引起細胞膜的損害，導致細胞衰老解體。如圖3所示，貯藏期間，H2O2含量隨著貯藏時間的延長逐漸增加，但經過抗壞血酸處理的香蕉的H2O2含量比對照組顯著降低（p＜0.05）。貯藏第2天時，對照組H2O2含量較抗壞血酸處理組高27%，在此后貯藏期間內，抗壞血酸組的H2O2含量均低于對照組。對照組與抗壞血酸處理組在貯藏期間H2O2含量持續(xù)上升，可能與過氧化氫酶活性降低有關。

不同處理的香蕉果皮抗O2-活力單位變化見圖4。

圖4 不同處理的香蕉果皮抗O2-活力單位變化Fig.4 Changes of O2-resistance activity units in banana pericarp treated with different treatments

如圖4所示，抗超氧陰離子活力單位在整個貯藏期間呈現(xiàn)下降的趨勢，在貯藏過程中，隨著果實的進一步成熟衰老，抑制O2-能力逐漸降低，在貯藏第1天時抗壞血酸組香蕉與對照組相比就達到顯著差異水平（p＜0.05）。因此抗壞血酸處理后的香蕉抑制超氧陰離子能力要高于對照組香蕉。

2.4 抗壞血酸處理對香蕉SOD、CAT、APX活性的影響

SOD是一種對機體非常重要的酶，對于機體抗氧化代謝不可或缺，能夠清除超氧陰離子自由基從而保護細胞。不同處理的香蕉果皮SOD活性變化如圖5所示。

圖5 不同處理的香蕉果皮SOD活性變化Fig.5 Changes of SOD activity in banana pericarp treated with different treatments

由圖5可知，在香蕉的貯藏期間，SOD活性整體呈下降的趨勢。抗壞血酸組明顯抑制了SOD活性的下降，在貯藏期間，抗壞血酸組的香蕉與對照組香蕉的SOD活性差異顯著（p＜0.05），并且抗壞血酸組的香蕉SOD活性一直顯著高于對照組（p＜0.05）。這表明抗壞血酸組能夠維持較高的SOD活性，對于果實清除體內超氧陰離子自由基是非常有利的。

CAT是一種能夠減輕過氧化氫造成的氧化傷害、催化果蔬體內過氧化氫分解的酶。不同處理的香蕉果皮CAT活性變化如圖6所示。

圖6 不同處理的香蕉果皮CAT活性變化Fig.6 Changes of CAT activity in banana pericarp treated with different treatments

由圖6可知，CAT活性隨著貯藏時間的延長不斷下降，但抗壞血酸處理可以延緩CAT活性下降。貯藏第4天時，抗壞血酸處理的香蕉CAT活性比對照組高出30.54%，酶活性差異顯著（p＜0.05）。CAT將H2O2分解為H2O和O2，抗壞血酸處理提高CAT活性使香蕉清除H2O2的能力增強，從而減輕過氧化氫的積累損傷。

不同處理的香蕉果皮APX活性變化見圖7。

圖7 不同處理的香蕉果皮APX活性變化Fig.7 Changes of APX activity in banana pericarp treated with different treatments

由圖7可知，在貯藏期間，香蕉的APX活性隨著貯藏時間的延長持續(xù)上升，貯藏第2天時，抗壞血酸組與對照組差異顯著（p＜0.05）。貯藏第6天時，處理組香蕉APX活性比對照組高33.33%。這說明抗壞血酸處理使APX活性明顯增大。

3 討論與結論

研究表明，外源抗壞血酸對于果蔬的貯藏保鮮具有重要作用，如抗壞血酸提高了芒果[17]、荔枝[18]、獼猴桃[19]、杏[20]、菠蘿[21]等水果的保鮮效果。本研究表明抗壞血酸處理香蕉能夠延緩香蕉的質量減少，硬度下降和褐變。

國內外已有許多學者研究表明，果蔬酶促褐變的三要素為酚、酶、氧，果蔬褐變與活性氧累積是密切相關的[22]。活性氧自由基損傷細胞膜，破壞區(qū)域化，最終酚類物質與酶發(fā)生絡合反應，氧化褐變[23]。在本試驗中，H2O2含量一直在上升，抗O2-活力單位在貯藏期間呈下降趨勢，而抗壞血酸處理明顯降低了H2O2含量，提高了抑制O2-能力。這表明抗壞血酸處理減少了貯藏期間活性氧自由基的積累，這可能減緩了膜脂過氧化和區(qū)室化破壞，所以褐變的發(fā)生延緩，具體還有待研究探討。

果蔬組織有抗氧化系統(tǒng)，維持細胞內的自由基清除產生平衡[24]。當機體處于損傷、衰老等不利環(huán)境時，這種氧化與抗氧化平衡被打破，導致自由基會逐漸累積最終損害細胞，SOD、CAT、APX等酶是酶促抗氧化防御機制中的重要保護酶[25]，它們共同發(fā)揮作用，清除H2O2和O2-。在本試驗中，經過抗壞血酸浸泡后的香蕉SOD、CAT、APX活性得到提高，這與外源抗氧化劑處理鴨梨[26]和荔枝[18]等的結果是一致的。用抗壞血酸處理香蕉與對照組相比，處理后的果實抗氧化酶活性提高使抗氧化能力增強，從而延緩軟化褐變。

本試驗采用抗壞血酸處理香蕉果實，結果表明，香蕉果實隨著貯藏時間的延長逐漸成熟，硬度隨之降低，質量也隨之減小，活性氧自由基含量不斷累積。抗壞血酸處理能有效提高貯藏期間香蕉SOD、CAT、APX抗氧化酶活性，降低了H2O2含量，提高了抗O2-活力單位，抗壞血酸處理可以減緩香蕉衰老軟化，延緩褐變發(fā)生。