李 丹,侯建设,田 莹

(海军医学研究所,上海 200433)

采后失水对芹菜叶柄黄化和氧化胁迫的影响

李 丹,侯建设＊,田 莹

(海军医学研究所,上海 200433)

芹菜采后在常温下贮藏时,失水很快,采后 2d失重达 23.9%。而保水处理芹菜失水少,6d时失重仅 6.67%。与保水处理相比,采后大量失水促进了芹菜采后叶绿素含量的下降和 POD活性、MDA含量的上升,导致抗坏血酸含量和SOD、CAT和APX活性快速下降。

芹菜,失水,黄化,氧化

水分胁迫对植物叶片衰老和活性氧代谢影响的研究集中在采前作物叶片上,其目的是延长光合作用时间,提高作物产量。有研究表明,水分胁迫能促进常温下菠菜离体叶片的衰老。采后大量失水导致叶菜萎蔫从而丧失新鲜品质,这是叶菜冷藏期间常见的问题,但水分胁迫对叶菜衰老的影响及其生理效应研究很少[1],本文以芹菜为试材研究了采后水分胁迫对其活性氧清除酶活性、膜脂过氧化水平和叶绿素含量的影响,为保水保鲜提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

芹菜 (Apium graveolens L.) 采自上海浦东高桥菜田。

1.2 样品处理

芹菜采后立即运回海军医学研究所食品实验室,预冷至室温后,剔除过老、过嫩、有机械伤、虫咬的菜后,把整齐一致的芹菜随机分成 10份,每份约1kg。其中 5份直接装在多孔塑料筐,作为对照;另 5份装在塑料袋(PE0.05mm),袋口自然合拢,不扎口,并将其放入上述塑料筐,用薄膜防止大量失水,作为保水处理。每处理的两筐芹菜,定期 (1d)称重量以测定失重率,其他三筐用作色素和酶活性测定。在室温(25～28℃)RH约 80%条件下贮藏。

1.3 测定方法

失重率：测定贮藏当天每筐蔬菜重量为W0,然后每天测定一次,重复2次。得 n天时重量为Wn,则n天时,蔬菜失重率的计算公式如下：

酶液提取及测定方法：定期从每份处理中随机取三株芹菜,取其全部叶柄,取每一叶柄的根部以上5cm至第一片叶的小叶柄之间的部分,用不锈钢剪刀将其切成 3mm长的小段,混匀后立即称取 2g叶柄小段,加入 50mmol·L-1pH7.8的磷酸缓冲液 5mL和0.5g石英砂,于冰浴中研磨成匀浆,转入 10mL离心管,再用 3mL缓冲液洗涤研钵,洗涤液也转入上述离心管,在 4℃下 18000×g离心 20min,取上清液(记录其体积)用于酶活性的测定。

超氧化物歧化酶 (SOD)活性：采用 NBT还原法[2];丙二醛 (MDA)含量测定：参照王爱国方法[3];叶绿素、类胡萝卜素 (Car)含量测定：参照朱广廉等方法[4];过氧化氢酶 (CAT)活性：参照何宇炯方法[2];过氧化物酶(POD)活性：参照吴登如等方法[5]。

抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性：向 2.35mL磷酸钾缓冲液 (50mmol·L-1,含 0.1mmol·L-1EDTA)中加入 500μL 3.6mmol·L-1的还原型抗坏血酸溶液和 50μL酶提取液,混匀后记录其在 290nm下的吸光度,立即加入 100μL 5mmol·L-1H2O2启动反应。然后每隔 1min记录一次吸光度。以每克叶片的 APX每分钟使 290nm下吸光度下降 0.001为一个活性单位。重复三次。

抗坏血酸含量测定：方法同酶液提取,称 2.000g叶柄小段,在冰浴中用 2%草酸 5mL匀浆,转入离心管,用3mL草酸洗研钵,洗液并入离心管,然后在4℃下 10000×g离心 15min,取上清液,记录体积。取上清液 2mL,用 0.6mmol·L-1的 2,6-二氯靛酚标准溶液滴定至桃红色 15s不褪为止,记录消耗 2,6-二氯靛酚标准溶液的体积。

2 结果与分析

2.1 芹菜采后失重率的变化

图 1可知,作为对照 (CK)的芹菜采后直接装在多孔塑料筐,任其自然失水,随采后时间延长失重率迅速上升,采后 2d时失重率达到 23.9%,叶柄、叶片严重萎蔫、软化,表明对照采后失水已很严重。而薄膜包装保水处理的芹菜 (保水处理)采后水分损失少,6d时失重仅 6.67%。

图 1 不同采后时间(d)芹菜采后失重率的变化

2.2 采后水分胁迫对芹菜叶柄叶绿素、类胡萝卜素和丙二醛含量的影响

图 2a可知,采后 7d的保水处理芹菜叶柄叶绿素a、类胡萝卜素及总叶绿素含量均显著 (p＜0.05)低于采后当天的新鲜芹菜叶柄,叶绿素 b含量也低于新鲜芹菜叶柄,但差异不显著 (p＞0.05)。7d时对照(CK)芹菜的叶绿素 a、b含量均显著 (p＜0.05)低于保水处理,表明采后失水加速了芹菜叶柄叶绿素的降解。CK芹菜叶柄类胡萝卜素含量略低于保水处理,但差异不显著(p＞0.05)。

采后5d时保水处理芹菜叶柄的MDA含量明显高于新鲜芹菜叶柄,差异达极显著 (p＜0.01)水平,表明随采后时间延长,叶柄膜脂过氧化加强。CK芹菜的MDA含量显著高于保水芹菜 (p＜0.05),表明采后失水促进了芹菜叶柄的膜脂过氧化水平 (图2b)。

2.3 采后水分胁迫对芹菜叶柄 SOD、CAT、POD、APX活性的影响

图 2 采后失水对芹菜叶柄叶绿素、类胡萝卜素和丙二醛含量的影响

芹菜采后 SOD活性呈现下降趋势,采后 6d时保水处理和CK芹菜叶柄 SOD活性分别比 0d时降低61.7%和 77.4%;4d和 6d时 CK的 SOD活性均显著低于保水处理,这表明采后失水加快了芹菜叶柄SOD活性的下降(图 3a)。

保水处理芹菜叶柄的 CAT活性采后呈下降趋势,6d时比采后当天降低 30.5%;CK组芹菜叶柄CAT活性 2d后快速下降,4d时其活性比 0d时降低67.2%,4d和 6d时 CK的 CAT活性均极显著 (p＜0.01)低于保水处理,表明采后失水导致 CAT活性的快速降低(图 3b)。

采后 4d前,芹菜 POD活性无显著变化,6d时保水处理 POD活性比采后当天增加 20.2%,而 CK的POD活性加剧上升至采后当天的 2.29倍,表明采后严重失水诱导了 POD活性的剧增(图 3d)。

采后 1d时保水处理和 CK芹菜叶柄APX活性分别降低 30.03%和 58.43%,此后保水处理 APX活性保持稳定,而 CK的 APX活性 2d时比 1d时又降低 24.9%,表明采后失水加快了芹菜叶柄APX活性的降低(图 3c)。

图 3 不同采后时间芹菜叶柄超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的变化

2.4 采后失水对芹菜叶柄还原型抗坏血酸含量的影响

采后 5d时保水处理和 CK组芹菜叶柄的还原型抗坏血酸含量分别比新鲜芹菜叶柄下降 84.47%和92.11%,保水处理芹菜抗坏血酸含量显著高于 CK (p＜0.05),表明采后失水加速了抗坏血酸的损失(图 4)。

图 4 采后失水对芹菜叶柄还原型抗坏血酸含量的影响

3 讨论

芹菜是一种绿叶菜,但主要组成和食用部分不是叶片而是叶柄。李托平等曾以叶柄叶绿素含量为指标研究生长调剂处理延缓芹菜衰老的效应[6],表明随着芹菜衰老叶柄叶绿素含量降低。本实验中采后7d保水处理芹菜叶绿素 a显著降低,而叶绿素 b变化不大,表明芹菜衰老中叶绿素的下降主要与叶绿素 a的降解有关。采后失水刺激了叶绿素 a的降解,导致叶绿素 b显著下降,表明采后失水加速了芹菜叶柄的衰老。

采前水分胁迫促进植物叶片衰老与膜脂过氧化加强密切相关[7-9]。本实验中采后失水促进了MDA含量的积累,表明采后失水加剧了芹菜叶柄膜脂过氧化水平,从而加速了叶柄衰老。

许多植物叶片遭受水分胁迫时,往往活性氧清除酶活性或抗氧化剂含量降低,从而导致活性氧积累和膜脂过氧化[8-9]。与上述报道一致,本实验中采后失水促进了 SOD、CAT、APX活性的降低,从而使得活性氧·和 H2O2不能有效清除而积累,这些活性氧一方面直接氧化叶绿素[11-14],导致 CK叶绿素含量较快下降;另一方面进一步通过 Fenton反应或Fenton型 Haber weiss反应形成活性更强的羟自由基,攻击膜脂不饱和脂肪酸,加剧膜脂过氧化,从而加速叶柄的衰老。膜脂过氧化的增强,破坏膜完整性,使叶绿素与有关降解叶绿素的酶容易接触,从而加速了叶绿素的降解[15-16]。

许多研究结果证明,POD参与叶绿素、生长素的降解,对衰老有促进作用[14,17-18]。李托平发现随着芹菜采后衰老[6],其叶柄的 POD活性迅速上升,而生长调节剂处理,延缓了 POD活性的上升,也减慢了叶绿素含量的下降。本实验中采后失水导致芹菜叶柄POD活性,采后 6d时急剧上升,可能是失水胁迫下叶柄H2O2的积累,诱导了 POD的从头合成或刺激了其活性[19-20]。许多研究结果表明,POD-H2O2分解系统参与叶绿素的降解,POD活性与叶绿素含量呈高度负相关[14]。因此采后失水促进芹菜叶柄叶绿素降解可能与水分胁迫刺激 POD活性升高有关。

还原型抗坏血酸既作为抗氧化剂直接清除多种活性氧,又作为APX的供氢体参与H2O2的清除。本实验表明采后失水促进了芹菜叶柄还原型抗坏血酸含量的降低,从而削弱其清除活性氧的能力,促进CK芹菜叶柄的衰老。

4 结论

在直接以塑料周转筐或竹筐盛装蔬菜的包装方式下,芹菜失水很快,遭受严重水分胁迫;水分胁迫促进了芹菜活性氧代谢失调、膜脂过氧化,刺激 POD活性上升和叶绿素的降解,从而加快芹菜衰老。

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Effect of postharvestwater loss on yellowing and oxidative stress in celery leafstalk

L IDan,HOU Jian-she＊,TIAN Y ing
(NavalMedical Institute,Shanghai 200433,China)

The los twa te rwe ight of ce le ry rap id ly reached to23.9%during s torage a t am b ient temp e ra ture in2days afte r ha rves t.The los twa te rwe ight of ce le ry trea ted w ith wa te r p rese rving was only6.67%a t6days.Comp a red w ith ce le ry of wa te r p rese rving,seve re wa te r loss p os tha rves t enhanced the dec reasein chlorop hyll content and inc rease in POD ac tivity and MDA content,led to rap id dec line in ascorb ic ac id content and ac tivities of SOD,CAT and APX.

ce le ry;wa te r loss;ye llow ing;oxida tive

TS255.1

A

1002-0306(2010)02-0314-04

2009-05-08 ＊通讯联系人

李丹(1982-),女,本科,助理实验师,研究方向：果蔬保鲜。