张明明,热合满·艾拉,王玉红,王 丹,白羽嘉

(新疆农业大学食品科学与药学学院,新疆乌鲁木齐 830052)

伯谢克辛甜瓜俗称“老汉瓜”,属典型的呼吸跃变型果实,与其它甜瓜相比,伯谢克辛甜瓜对乙烯和1-MCP调控其采后成熟衰老特别敏感,采后极易发生软化。呼吸跃变型果实在成熟过程中，会随果实成熟而产生大量乙烯,能促进呼吸跃变型果实在成熟过程中产生内源乙烯[1]。而乙烯被广泛地应用于果蔬催熟,对果实的成熟和衰老具有重要的调控作用[2]。但目前关于乙烯调控甜瓜果实成熟过程中活性氧代谢的研究较少。

1-甲基环丙烯(1-MCP),是有效的乙烯拮抗剂,能够阻断乙烯与受体蛋白结合,延迟一些与乙烯因子相关的应答反应[3-4]。苹果[5]、猕猴桃[6]、香梨[7]、芒果[8]等果实的研究表明,1-MCP能够提高活性氧代谢相关酶活性,降低果实活性氧水平,延缓果实衰老。低温贮藏是果实采后最常用的的贮藏方法之一[9],可以抑制内源乙烯的释放,减缓果实代谢,延缓果实衰老,从而达到保鲜的目的[10]。

本文以伯谢克辛甜瓜为材料,研究乙烯与1-MCP处理在冷藏条件下，对果实活性氧代谢及相关酶活性的影响。旨在从活性氧代谢的角度，深入了解冷藏条件下1-MCP对“伯谢克辛”甜瓜采后生理变化的影响,探讨乙烯对甜瓜果实成熟过程中活性氧代谢的调控作用,为研究和开发‘伯谢克辛’甜瓜采后保鲜技术提供理论依据和实验基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

伯谢克辛甜瓜 采摘自新疆喀什地区伽师县,选取可溶性固形物≥5%,单果重为(2.0±0.5) kg,无病虫害,无机械损伤的果实。

三氯乙酸(TCA)、硫代巴比妥酸(TBA)、冰醋酸、无水碳酸钠、聚乙二醇6000、聚乙烯吡络烷酮(PVPP)、邻苯二酚、Triton X-100、愈创木酚、30% H2O2、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、二硫苏糖醇(DTT)、甲硫氨酸(MET)、氮蓝四唑(NBT)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)、核黄素、乙二胺四乙酸(EDTA)、盐酸羟胺、对氨基苯磺酸、α-萘胺、亚硝酸钾(KNO2)、抗坏血酸等(均为分析纯(AR)) 天津市光复精细化工研究所。

FA2104N型电子天平 上海明桥精密科学仪器有限公司；TGL-16G型高速冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂;TU-1810型紫外-可见分光光度计 北京普析通用公司;FE20型pH计 梅特勒-托利多仪器有限公司;DZKW型电热恒温水浴锅 北京市永光明医疗器械厂;XHF-DY型高速分散器 宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 在前期实验的基础上,选择适宜浓度的乙烯与1-MCP分别对‘伯谢克辛’甜瓜进行处理。乙烯处理组：使用500 mg/L的乙烯利溶液对甜瓜进行喷洒;1-MCP处理组：将甜瓜放入气帐中,采用2 μL/L 1-MCP熏蒸24 h;对照组:不进行任何处理。处理结束后，将甜瓜置于7 ℃,相对湿度为85%～90%的冷库中贮藏。

1.3 指标测定

1.3.2 丙二醛(MDA)含量测定 参照李合生[12]等方法,采用硫代巴比妥酸法进行测定。

1.3.3 过氧化氢酶(CAT)活性测定 参照Ren[13]等方法,以每克鲜重组织每分钟吸光度变化值增加0.01为1个过氧化物酶活性单位(U),U·g-1FW。

1.3.4 超氧化物歧化酶(SOD)活性测定 参照曹建康[14]等方法,采用氮蓝四唑法测定,以每分钟每克鲜重组织的反应体系对氮蓝四唑(NBT)光化还原抑制为50%为一个SOD活性单位(U),计算公式为:

式中,ODC:照光对照管反应混合液的吸光度值,ODS:样品管反应混合液的吸光度值,V:样品提取液总体积(mL),VS:测定时所取样品提取液体积(mL),t:光照反应时间(min),W:样品重量(g)。

1.3.5 过氧化物酶(POD)活性测定 参照Zhou[15]等方法测定过氧化物酶(POD)活性,以每克鲜重果蔬样品每分钟吸光度变化值增加1为1个过氧化物酶活性单位(U)，U·g-1FW。

1.3.6 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性测定 参照曹建康[14]等方法,以每克鲜重样品每分钟OD290值变化0.01为一个酶活性单位(U),计算公式为:

式中,ΔOD290:反应混合液在290 nm处吸光度的每分钟变化值,V:样品提取液总体积(mL),Δt:酶促反应时间(min),VS:测定时所取样品提取液体积(mL),W:样品重量(g)。

1.3.7 多酚氧化酶(PPO)活性测定 参照曹建康[14]等方法,以每克鲜重果蔬样品每分钟吸光度变化值增加1为1个PPO活性单位(U),计算公式为:

式中,ΔOD420:反应混合液的吸光度变化值,Δt:酶促反应时间(min),V:样品提取液总体积(mL),VS:测定时所取样品提取液体积(mL),W:样品重量(g)。

1.4 数据分析

采用SPSS 22.0软件对数据进行方差分析,并利用Duncan’s多重比较进行差异显著性分析,应用Origin 8.5软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实超氧阴离子产生速率的影响

图1 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜产生速率的影响Fig.1 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton production rate of melon during cold storage

2.2 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实丙二醛(MDA)含量的影响

贮藏0～9 d,甜瓜组织中MDA含量逐渐增加,1-MCP处理组MDA含量均低于对照组,乙烯处理组MDA含量均高于对照组(图2)。贮藏第9 d,1-MCP处理组MDA含量比对照组低27.39%;乙烯处理组MDA含量比对照组高72.61%(p<0.05)。

图2 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜MDA含量的影响Fig.2 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton MDA content of melon during cold storage

2.3 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实过氧化氢酶(CAT)活性的影响

贮藏0～9 d,1-MCP和乙烯处理组甜瓜果实中CAT活性呈先升高后下降的变化趋势(图3)。贮藏3～9 d,1-MCP处理组CAT活性高于对照组，并在第5 d达到峰值,此时1-MCP处理组CAT活性是对照组的5.92倍(p<0.01)。贮藏0～9 d,乙烯处理组CAT活性始终低于对照组;第0～3 d,差异极显著(p<0.01)。贮藏第4 d,对照组和乙烯处理组的CAT活性均达到最大值,乙烯处理组比对照组低17.42%(p<0.05)。

图3 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜CAT活性的影响Fig.3 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton CAT activity of melon during cold storage

2.4 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

贮藏0～9 d,1-MCP和乙烯处理组甜瓜果实中SOD活性呈先下降后升高的变化趋势(图4)。1-MCP处理组SOD活性在贮藏3～9 d均高于对照组;而乙烯处理组SOD活性在贮藏0～9 d均极显著低于对照组(p<0.01)。贮藏第6 d,1-MCP处理组SOD活性比对照组高31.73%(p<0.01),乙烯处理组SOD活性比对照组低27.66%(p<0.01)。

图4 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜SOD活性的影响Fig.4 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton SOD activity of melon during cold storage

2.5 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实过氧化物酶(POD)活性的影响

贮藏0～9 d,1-MCP和乙烯处理组甜瓜果实中POD活性随贮藏时间的延长，呈先上升后下降的趋势，并在第4 d达到最大值(图5)。贮藏0～9 d,1-MCP处理组甜瓜果实中POD活性始终高于对照组,乙烯处理组POD活性均极显著低于对照组(p<0.01)。贮藏第4 d,1-MCP处理组POD活性比对照组高36.50%(p<0.01),乙烯处理组POD活性比对照组低29.61%。

图5 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜POD活性的影响Fig.5 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton POD activity of melon during cold storage

2.6 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响

贮藏0～9 d,1-MCP处理组甜瓜果实中APX活性均极显著高于对照组(p<0.01);乙烯处理组甜瓜果实中APX活性均低于对照组(图6)。贮藏第4 d,1-MCP和乙烯处理组甜瓜果实中APX活性均达到峰值,此时1-MCP处理组APX活性比对照组高18.97%(p<0.01),乙烯处理组APX活性比对照组低3.25%。

图6 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜APX活性的影响Fig.6 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton APX activity of melon during cold storage

2.7 乙烯和1-MCP处理对甜瓜果实多酚氧化酶(PPO)活性的影响

1-MCP处理组甜瓜果实中PPO活性在贮藏0～7 d均高于对照组,第0～6 d,差异极显著(p<0.01);乙烯处理组甜瓜果实中PPO活性在贮藏0～9 d始终低于对照组(图7)。贮藏第7 d,1-MCP和乙烯处理组甜瓜果实中PPO活性均达到峰值,1-MCP处理组PPO活性比对照组高5.47%,乙烯处理组PPO活性比对照组低57.92%(p<0.01)。

图7 乙烯和1-MCP处理对低温冷藏甜瓜PPO活性的影响Fig.7 Effect of ethylene and 1-MCP treatmenton PPO activity of melon during cold storage

3 讨论

在果实贮藏过程中,MDA是脂膜过氧化作用的主要产物之一[16],甜瓜果实中MDA含量的高低可以衡量脂膜过氧化作用对于甜瓜果实的侵害程度。在本实验中,贮藏0～9 d,甜瓜果实中MDA含量不断积累,乙烯处理能够诱发不饱和脂肪酸发生过氧化,加速MDA含量的积累过程,1-MCP处理可以降低甜瓜果实中MDA含量,延缓果实衰老。

POD活性升高可更加有效地清除H2O2,提高细胞膜的稳定性[23]。本实验中研究结果表明，乙烯处理能够抑制PPO活性,1-MCP处理组能够有效提高甜瓜组织中POD活性。这与前人研究1-MCP在贮藏过程中能够提高西洋梨果实中POD活性[24],乙烯处理能够抑制杏果实采后POD活性,降低其对H2O2的清除能力的结论具有一致性[25]。

4 结论

乙烯处理能够抑制甜瓜活性氧清除酶活性,减缓其对于活性氧自由基的清除作用,导致活性氧大量积累,加剧不饱和脂肪酸的过氧化作用,促进果实衰老。1-MCP处理能够有效维持SOD、APX、POD活性,在贮藏中期(4～5 d)提高甜瓜果实中CAT活性。表明1-MCP处理可以增强甜瓜组织中活性氧清除酶活性,清除自由基,降低脂膜过氧化作用,延缓果实衰老。