機械損傷對香蕉采后品質及抗氧化酶活性的影響

黃敏 ，唐杰，黃方 ，易萍，李麗 *，孫健

1. 廣西壯族自治區農業科學院農產品加工研究所（南寧 530007）；2. 廣西果蔬貯藏與加工新技術重點實驗室（南寧 530007）；3. 廣西壯族自治區農業科學院（南寧 530007）

香蕉（Musa acuminata L.）是世界上主要亞熱帶水果之一，近年來，產業發展訊速，已成為南亞地區的最大宗水果，在我國的水果生產中占有重要的地位[1-3]。香蕉屬于呼吸躍變型的水果，采后香蕉在常溫下易發生呼吸躍變，后熟過程中釋放乙烯，催化香蕉成熟，機械損傷引起的病原菌侵襲會加速生理后熟，影響香蕉品質及保鮮效果[4-5]。香蕉在采收、分級包裝、貯藏運輸和銷售等一系列過程中免不了受到機械傷脅迫如擠壓、碰撞、靜載、跌落、振動等的傷害，不僅嚴重影響香蕉外觀品質，而且破壞細胞膜組織結構，加重病原菌對香蕉的傷害，加速香蕉變質腐爛，導致香蕉貨架期及經濟效益損失慘重，制約了香蕉產業的發展[6]。

機械損傷是水果采后受到的重要脅迫之一，會造成局部細胞承載損傷破裂，細胞膜系統首先受到破壞，引起傷口區病菌浸襲，果實褐變，品質下降，產生系列生理生化反應，降低商品價值[7]。陳蔚輝等[8]研究表明，機械損傷會促進果實可溶性固形物含量和呼吸速率的提升，促進生理代謝的進行，引起果實品質下降。唐燕等[9]研究表明，機械傷脅迫提高獼猴桃果實的代謝速率，同時誘導細胞保護酶活性提高，丙二醛（MDA）含量累積，加速成熟變質。目前對于機械傷對香蕉采后品質及抗氧化系統的報道較少。因此，文章系統分析測定了機械傷處理對香蕉果實硬度、可溶性固形物含量、呼吸強度、病情指數、MDA含量以及抗氧化相關酶超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、過氧化氫酶（CAT）活性等指標的影響，為深入探討機械傷脅迫對香蕉果實貯藏特性的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料

供試香蕉品種為桂蕉6號，成熟度為7～8成時采收，此時的香蕉果皮呈青綠色，果實飽滿指數為基本飽滿，有較明顯的棱角，于2020年10月8日采摘自廣西南寧市壇洛鎮果園，采摘后裝箱運回實驗室，香蕉去軸落梳，再分切成蕉指，挑選成熟度一致、大小均一、無機械傷害和病蟲害的果實，用0.1%次氯酸鈉溶液浸泡清洗10 min，取出晾干后備用。試劑磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、乙酸乙酯、NaOH均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

UV-3200 PCS型紫外可見分光光度計（上海美普達儀器有限公司）；GY-4果實硬度計（艾德堡儀器有限公司）；3-18ks高速冷凍離心機（Sigma）；BSA124s電子天平（賽多利斯科學儀器北京有限公司）；HH-2數顯恒溫水浴鍋（常州普天儀器制造有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

對預處理的采后香蕉果實進行模擬機械傷處理，用直徑為2 mm的不銹鋼打孔器在香蕉中軸部位內外側戳傷，模擬較大擠壓碰撞、擦傷等損傷情況下香蕉的貯藏特性變化；對照組不做機械傷處理。處理好的香蕉果實隨機分成每10個一組，裝進厚度為0.03 mm的PE保鮮袋中扎口包裝進行貯藏保鮮，在25±1 ℃，相對濕度為85%～95%下貯藏14 d，每2 d進行取樣觀察并測定相關的生理生化指標。試驗重復3次，所測得的數據取平均值。

1.3.2 硬度的測定

采用GY-4型果實硬度計，硬度計針頭為圓筒型，直徑為5 mm，長度為10 mm。每次隨機取6～8個香蕉，每個果面測定2個點，取平均值為該果實的硬度，硬度單位用N/cm2表示。

1.3.3 可溶性固形物（TSS）的測定

可溶性固形物含量的測定采用手持糖度計的測定方法，香蕉去皮后，取果實中段進行打漿，重復測6次，取平均值為其可溶性固形物的含量。

1.3.4 呼吸強度的測定

呼吸強度測定方法參照曹建康等[10]的靜置法進行測定，在呼吸室底部放裝有10 mL 0.4 mol/L NaOH的培養皿，在隔板上放6個香蕉，封蓋密封0.5 h，取出培養皿，將NaOH溶液倒入錐形瓶中，加入5 mL BaCl2和兩滴酚酞指示劑，用0.2 mol/L的草酸溶液滴定，根據公式計算其呼吸速率。

1.3.5 病情指數測定

參照吳小建等[11]的方法并加以改進：根據香蕉果實表面腐爛面積大小分為0～4級。分級標準為：0級果（無病斑）、1級果（＜1/10病斑）、2級果（1/10～1/4病斑）、3級果（1/4～1/2病斑）、4級果（＞1/2病斑）。每次取樣測量香蕉表面病斑的大小。

1.3.6 MDA含量的測定

參照曹建康等[10]方法采用硫代巴比妥酸法，取磨樣后的香蕉果皮組織1 g，準確量取5 mL 100 g/L三氯乙酸（TCA）與香蕉樣品混合并置于4 ℃、10 000×g離心機中離心20 min，取2 mL上層清液加入2 mL 6.7 g/L的硫代巴比妥酸（TBA）混勻煮沸20 min，室溫下冷卻后測定混合液在450，532和600 nm處的吸光度，MDA含量（mmol/g）按式（2）計算。

1.3.7 酶活性測定

香蕉果皮活性氧代謝相關酶活性如超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和過氧化氫酶（CAT）的活性參照曹建康等[10]方法進行測定，測定樣品為香蕉機械損傷處的果皮。指標重復試驗3次，測定結果取平均值。

1.3.8 統計分析

試驗數據采用SPSS 19.0軟件進行統計分析，采用Duncan’s多重比較進行顯著性分析，P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。用Origin 8.1進行制圖；所有數據均為3次重復試驗的平均值。

2 結果與討論

2.1 機械損傷對香蕉硬度的影響

根據硬度可知香蕉果實的成熟度，硬度隨貯藏時間延長而降低，果實就越成熟，這反映了香蕉果實的耐貯性。圖1顯示，兩組處理的香蕉在貯藏前期果實硬度變化不明顯；貯藏第10～第14天，機械損傷后的香蕉硬度急劇降低，從141.6 N降到了62.1 N，未處理組香蕉硬度降低不明顯，從145.6 N降到132.7 N，未處理組的香蕉果實硬度顯著高于機械損傷組（P＜ 0.05），說明機械損傷加速了香蕉果實的軟化速度，縮短了貯藏時間。

圖1 機械傷處理對香蕉果實硬度的影響

2.2 機械損傷對香蕉可溶性固形物的影響

可溶性固形物主要指可溶性糖類，其中果糖、葡萄糖和蔗糖等是糖類化合物的反映，是果蔬貯藏品質特性的重要指標[12]。圖2顯示，隨貯藏時間的延長，香蕉中的可溶性固形物含量呈上升趨勢。機械損傷處理的香蕉可溶性固形物含量在貯藏第8天急速上升，在貯藏后期達到了20.8%，未處理組僅有5.4%，顯著高于未處理組（P＜0.05），香蕉的成熟期提前，可見機械損傷處理加速了香蕉果實中淀粉向糖的轉化，進而提高了可溶性固形物含量，促進成熟。

圖2 機械損傷處理對香蕉可溶性固形物的影響

2.3 機械損傷對香蕉呼吸速率的影響

呼吸強度也稱呼吸速率，果蔬在一定溫度的密閉空間里，吸收氧氣并釋放二氧化碳來進行正常的代謝活動，通過測定這一過程的呼吸強度可反應香蕉生理代謝活動的強弱，是果實采后生命活動的能量和物質基礎[13]。圖3顯示，在整個貯藏期，不同處理組呼吸速率均先上升，前后達到高峰后下降；機械損傷組呼吸強度高峰出現在第8天，達到13.5 mg CO2·kg-1·h-1，未處理組呼吸強度高峰推遲了2 d，且低于機械損傷組的呼吸強度高峰值。貯藏4～12 d機械損傷呼吸速率顯著高于未處理組（P＜0.05），主要是由于機械損傷引起病菌感染，致使香蕉產生的生理反應促進呼吸速率增高，進而產生更多乙烯誘發香蕉成熟，說明機械損傷處理提高了香蕉的代謝活動，加快了其呼吸躍變，加速了香蕉果實的成熟，縮短香蕉的貯藏時間。

圖3 機械損傷處理對香蕉呼吸強度的影響

2.4 機械損傷對香蕉病感情況的影響

香蕉損傷受到微生物污染，通過病情指數反映其病害感染程度。圖4顯示香蕉損傷后的病感情況，病情指數隨貯藏時間延長而越高，病感越嚴重；機械傷組果實病情指數在貯藏6 d后顯著高于未處理組（P＜ 0.05），機械損傷處理組香蕉在貯藏14 d時腐爛指數為66.27%，比未處理組高81.06%，說明香蕉機械損傷后易受到病原菌侵染，隨著香蕉貯藏時間的延長，病菌對果實的浸染逐漸擴散，果實成熟加快，感染范圍逐漸擴大并加深，加速了香蕉的變質腐爛。

圖4 機械損傷處理對香蕉病情指數含量的影響

2.5 機械損傷對香蕉MDA含量的影響

香蕉貯藏過程中產生的MDA可以與蛋白質、核酸反應，改變這些大分子的構型，破壞香蕉細胞膜的完整性，使其功能喪失，因此，MDA含量能夠反映細胞膜脂受氧化的程度[14]。從圖5可以發現，貯藏期MDA含量呈上升趨勢，機械損傷處理后MDA含量大幅度升高，在貯藏14 d時，達到13.83 mmol/g，未處理組MDA含量上升較平緩，貯藏末期低于機械損傷組42.8%。說明機械損傷加速了MDA的積累，使細胞膜受到膜脂氧化的傷害。

圖5 機械損傷處理對香蕉MDA含量的影響

2.6 機械損傷對香蕉抗氧化相關酶活的影響

超氧化物歧化酶（SOD）是一種抗氧化物酶，能夠清除體內超氧化物自由基，也可與其他酶協同作用在植物體內發揮更大的作用效果，減少自由基對植物的傷害。由圖6可知，機械損傷處理后，SOD酶活顯著上升（P＜0.05），在貯藏期間，SOD活性整體呈上升趨勢，在貯藏過程中機械損傷處理組的SOD酶活性組顯著高于未處理組，在第14天，機械損傷組活性為21.79 U/g，比未處理組高45.20%。機械損傷香蕉SOD活性提高，以清除體內多余自由基，對逆境進行自我調節和自我保衛。

圖6 機械損傷處理對香蕉SOD酶活性的影響

POD廣泛存在于植物、動物和微生物中，可催化酚類物質轉化為木質素，保護細胞膜，是植物體內清除自由基的高效酶，也可與其他酶協同作用清除多余活性氧[15]。由圖7可以看出，未處理組的香蕉在12 d內POD活性都維持在較低水平，在第8天達到最低值；機械損傷處理的香蕉在貯藏初期，酶活性顯著上升，在第8天時達到峰值，但在貯藏8 d后，隨著貯藏時間的延長，機械損傷引起的病菌感染使香蕉POD酶活性下降。總體來說當植株受到病原菌侵染時細胞內POD活性會上升，機械損傷處理組的香蕉酶活性都顯著高于未處理組（P＜0.05），表明機械損傷處理引起香蕉自身酶活性起了抵抗作用，李琪等[16]研究發現蜜柚組織中POD活性都伴隨著機械損傷害而上升，試驗研究結果與之一致。

圖7 機械損傷處理對香蕉POD酶活性的影響

PPO普遍存在于植物中，通過分子氧可將酚和多酚氧化形成醌，保護植物細胞的完整性，避免機械損傷脅迫引起病菌感染[16-17]。PPO是氧化還原酶，參與果蔬對逆境脅迫的抵抗，可清除自由基并促進形成抑菌的醌類物質，在有些植物中，低活性的PPO促進活性氧維持細胞的正常活動，對病菌有殺傷作用，并且通過促進細胞壁的木質化和結構蛋白的聚合形成保護細胞的屏障[18]。圖8顯示，機械損傷處理后，PPO酶活顯著上升（P＜0.05），在整個貯藏期內，機械損傷處理組的PPO酶活性整體比對照組高，在第14天時，機械損傷處理組的PPO酶活達到71.56 U/g，比未處理組高27.03%，說明機械損傷破壞了香蕉細胞的正常運行。

圖8 機械損傷處理對香蕉PPO酶活性的影響

CAT廣泛存在于植物、動物和微生物中，是最主要的H2O2清除酶，在活性氧清除系統中起了比較大的作用，與植物抗逆性密切相關[19]。圖9是機械損傷處理對香蕉CAT酶活性的影響，圖中顯示隨貯藏時間的延長，CAT酶活性先上升后下降，機械損傷處理組和未處理組均在第4天達到峰值，分別為230.47和214.97 U/g，之后CAT酶活性迅速下降，在貯藏8～14 d，機械損傷處理組的CAT酶活性組顯著高于未處理組，說明機械損傷激活了CAT活性對機械損傷脅迫做出響應。

圖9 機械損傷處理對香蕉CAT酶活性的影響

3 結論

研究測定了人工模擬機械損傷處理與未處理的香蕉硬度、可溶性固形物、呼吸強度、病情指數、MDA含量及抗病相關酶SOD、POD、PPO、CAT酶活性的變化。研究結果表明：機械損傷處理的香蕉果實硬度顯著下降，在貯藏后期可溶性固形物含量、果實呼吸速率、病情指數與未處理組相比明顯升高，同時機械損傷處理會引起香蕉MDA含量的積累及SOD、POD、PPO和CAT等抗氧化酶活性的升高，加速了細胞組織膜脂過氧化，促進了香蕉的成熟、軟化及腐爛。論文研究結果可為深入探討機械傷脅迫對香蕉果實貯藏特性的影響提供參考，為開發香蕉保鮮新技術提供依據。