臭氧处理对黄花梨果实褐变的影响

2010-03-23杨震峰朱克花陆胜民

食品科学 2010年18期

杨震峰，朱克花，陈伟，陆胜民,3,*

(1.浙江万里学院食品科学系，浙江宁波 315100；2.浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所，浙江杭州310021；3.浙江省农业科学院食品加工研究所，浙江杭州 310021)

臭氧处理对黄花梨果实褐变的影响

杨震峰1，朱克花2，陈伟1，陆胜民1,3,*

为研究臭氧处理对梨果实褐变的影响，采用5.0、2.5mg/L臭氧水和蒸馏水浸泡黄花梨整果和鲜切果，5min后晾干，分别贮于20℃和5℃条件下，对贮藏过程中果实和切片的褐变指数、总酚(TP)含量及与酶促褐变相关的多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性变化进行研究。结果表明：臭氧处理的黄花梨整果与鲜切果各项指标均优于对照组；臭氧处理显著降低贮藏5d后黄花梨整果果心和整个贮藏期鲜切片的褐变指数，维持梨整果与鲜切果较高的总酚含量，对二者PPO、POD活性均有一定的抑制作用；可增加梨整果较高的PAL活性，抑制鲜切梨果PAL活性。抑制黄花梨整果和鲜切果褐变以2.5mg/L臭氧水处理为好。

臭氧；褐变；黄花梨

黄花梨(Pyrus pyrifolia Nakai cv. Huanghua)具有果皮薄，果肉脆嫩多汁，营养丰富等优点，深受消费者喜欢，是我国长江流域以南地区的主要栽培品种[1]。但黄花梨为呼吸跃变型果实，成熟期时值高温季节，果实采后生理变化剧烈，极易发生果肉软化和果心褐变，严重影响其货架期和食用价值[2-3]。因此，研究黄花梨果实采后生理变化的因素和机制，提供实用有效的贮藏保鲜技术，是黄花梨生产亟待解决的问题。

果蔬采后应用臭氧气体或臭氧水处理能显著抑制引起果蔬腐烂的微生物生长。据报道，臭氧可明显抑制灰葡萄孢霉(Botrytis cinerea)、指状青霉(Penicillium digitatum)、意大利青霉(Penicillium italicum)、匍枝根霉(Rhizopus stolonifer)等致病菌孢子萌发[4-5]，减少果实的腐烂，延长货架期，并且没有造成可见性的伤害[6]。臭氧处理还影响果蔬的贮藏品质和生理。Perez等[7]研究发现，用0.35mg/L臭氧气体处理草莓，贮藏至3d时，VC含量是对照的3倍，香气成分散失也少；杨文领等[8]采用6～8mg/L臭氧气体处理荔枝果实时发现，臭氧处

理不但能使荔枝表面气孔缩小，减少蒸腾失水，还通过降低果实内源乙烯和乙醛的含量来减轻乙醇和乙醛所造成的生理伤害，较好地控制了果实的褐变与腐烂的发生；李杰等[9]采用1mg/L臭氧水处理荔枝时发现，臭氧处理能抑制荔枝花色苷含量增加，降低多酚氧化酶(PPO)活性，因而对荔枝果实具有较好的护色作用。但到目前为止，臭氧处理抑制果蔬褐变的机制仍不清楚。

本实验以黄花梨果实为原料，研究不同臭氧水处理水平对黄花梨整果和鲜切果褐变和酚类物质代谢的影响，探索臭氧对黄花梨果实褐变的影响及其机制，以期为防止果蔬贮期褐变提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及其处理

供试黄花梨果实采自宁波市鄞州区果园，采后2h内运抵实验室，挑选大小均匀、无机械伤和无病虫害的果实1℃预冷24h后备用。预冷后的果实随机分成3组，2组分别用臭氧发生器产生的5.0mg/L和2.5mg/L臭氧水溶液浸泡5min，对照组果实用蒸馏水浸泡5min。果实处理完毕后，常温吹风晾干，置于20℃库内贮藏，相对湿度(RH)为85%。每隔5d调查褐变指数，并随机取各处理果实样本，用于相关生理指标分析。

预冷后的果实去皮，切成0.5cm厚的片状。2组分别用臭氧发生器产生的5.0mg/L和2.5mg/L臭氧水溶液浸泡5min，对照组果实用蒸馏水浸泡5min。处理完毕后，常温吹风晾干，用PP托盘和PE保鲜膜包装后置于5℃冷库内贮藏，RH为85%。每隔1d调查褐变指数，并随机取各处理果实样本，用于相关生理指标分析。

1.2 仪器与设备

XY-3A型臭氧水发生器杭州荣欣电子设备有限公司；5810R型台式高速冷冻离心机德国Eppendorf公司；UV2100紫外-可见分光光度计尤尼柯(上海)有限公司；XS603SDR型精密电子天平梅特勒-托利多公司；HWS-430型恒温恒湿培养箱宁波江南仪器厂。

1.3 褐变指数

用果心或切片褐变指数表示整果果心或切片褐变的严重程度，按照果心或切面褐变面积的大小，将褐变程度分为5级：0级为无褐变，1级为褐变面积0～5%，2级为褐变面积5%～10%，3级为褐变面积10%～20%，4级为褐变面积大于20%。每次取样8个果实或16个切片，重复3次。

1.4 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性测定

称取2g果肉，参照欧阳光察[10]的方法，提取酶液并测定酶活性，以反应液每小时在波长290nm处吸光度变化0.001为1个酶活力单位U，结果以U/g mf表示。

1.5 多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)活性测定

PPO活性参照Murr等[11]的连续比色法测定，以每分钟反应液在波长525nm处吸光度变化0.001为一个酶活单位(U)，结果以U/g mf表示。

POD活性按愈创木酚氧化法[12]测定，以每分钟在波长470nm处吸光度变化0.001为一个活力单位(U)，结果以U/g mf表示。

1.6 总酚含量测定

称取5g果肉，采用Slinkard等[13]的Flion-Ciocalteu试剂法测定，结果以mg/g mf表示。

1.7 数据处理

以上各指标测定均重复3次，采用Origin 7.5软件进行数据处理分析，用邓肯氏多重比较进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果褐变指数的影响

图1 臭氧处理对黄花梨整果果心(A)和鲜切片(B)褐变指数的影响Fig.1 Effect of ozone treatment on browning index in whole and fresh-cut Huanghua pear fruits

黄花梨整果在20℃贮藏前5d果心褐变指数为0，随后迅速上升，表明5d后开始很快褐变，而5℃贮藏的鲜切梨褐变指数相对较小，且上升幅度较小，表明低温条件下即使处于鲜切状态果实组织的褐变速率也大为降低。与对照相比，臭氧处理显著降低了20℃贮藏25d后黄花梨整果(图1A)的果心褐变指数(P＜0.01)和5℃贮藏5d后鲜切果(图1B)的褐变指数(P≤0.01，2.5mg/L臭氧水处理；P≤0.05，5mg/L臭氧水处理)。2.5mg/L臭氧水处理的黄花梨整果的果心褐变指数在贮藏中期(5～

15d)高于5mg/L臭氧水处理的样品，但贮藏后期，前者低于后者，表明较高浓度的臭氧水处理对贮藏中期黄花梨整果的果心褐变抑制程度较大，能减轻果实组织褐变的发生；而贮藏后期5mg/L臭氧水处理的黄花梨整果褐变速度超过了2.5mg/L臭氧水处理。相比较，5℃贮藏的鲜切梨片的褐变速率始终以2.5mg/L臭氧水处理为最小，表明2.5mg/L臭氧水处理抑制鲜切梨片褐变效果好。

2.2 臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果总酚含量的影响

黄花梨整果的总酚含量在贮藏前5d有所上升，随后开始下降(图2A)，其原因可能是采后果实处于离树逆境生理状态，体内趋于合成酚类物质以满足逆境的需要，此时果实组织处于新鲜状态，细胞膜相对完整，膜透性与膜脂过氧化程度较低，酚类底物与多酚氧化酶的区隔尚未打破，因而组织未发生酶促褐变(图1A)。5d后，由于膜透性与膜脂过氧化作用加大，酚类物质与其催化酶的不断接触，酶促褐变反应加强，酚类物质不断消耗，因而总酚含量开始下降。鲜切梨片的总酚含量呈现与整果相似的变化趋势。臭氧处理的梨整果与鲜切果的总酚含量均高于对照，其变化规律与褐变指数的变化规律(图1)相似。

图2 臭氧处理对黄花梨整果(A)和鲜切果(B)总酚含量的影响Fig.2 Effect of ozone treatment on total phenol in whole and fresh-cut Huanghua pear fruits

2.3 臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果PPO活性的影响

黄花梨整果与鲜切果PPO活性在贮藏过程中均呈逐渐上升趋势，其变化规律与褐变指数的变化趋势基本相符，表明果实组织的褐变程度与PPO活性的上升有关。臭氧处理对整果与鲜切果PPO活性均有一定的抑制作用，但以2.5mg/L臭氧水处理的抑制效果较好(图3)。臭氧对PPO活性的抑制作用机理有待于进一步研究。

图3 臭氧处理对黄花梨整果(A)和鲜切果(B)PPO活性的影响Fig.3 Effect of ozone treatment on PPO activity in whole and fresh-cut Huanghua pear fruits

2.4 臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果POD活性的影响

图4 臭氧处理对黄花梨整果(A)和鲜切果(B)POD活性的影响Fig.4 Effect of ozone treatment on POD activity in whole and fresh-cut Huanghua pear fruits

POD是植物细胞内保护酶系统中的一种，其主要作用是清除超氧化物歧化酶(SOD)催化O2－·发生歧化反应生成的H2O2和其他过氧化物，与植物抗衰老有关，同

时在H2O2存在下也能催化酚类、类黄酮的氧化和聚合，导致组织褐变[14]；POD和PAL也参与酚类物质的代谢，与果实褐变密切相关。黄花梨果实的POD活性呈峰型变化，整果贮藏第10天达到活性高峰；鲜切果于第3天达到最大活性，之后呈下降趋势(图4)。臭氧处理对果实POD活性高峰出现时间无显著影响，但在活性高峰出现之后，却能抑制POD活性，抑制效果以2.5mg/L臭氧水处理较好。

2.5 臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果PAL活性的影响

图5 臭氧处理对黄花梨整果(A)和鲜切果(B)PAL活性的影响Fig.5 Effect of ozone treatment on PAL activity in whole and fresh-cut Huanghua pear fruits

PAL活性在黄花梨整果与鲜切果中的变化也呈峰型变化(图5)，与POD活性变化一致。PAL是植物次生代谢物质木质素、酚类等生物合成途径中的关键酶。大量研究表明，果蔬受机械损伤后PAL活性上升。黄花梨整果或鲜切果贮藏前期PAL活性上升，可能跟采后应激或鲜切机械损伤有关，能促进木质素的合成，提高组织的木质化程度，对鲜食梨来说是感官品质的下降和组织的衰老加剧。臭氧处理对黄花梨整果与鲜切果PAL活性的影响表现出差异性。2.5mg/L臭氧水处理和5mg/L臭氧水处理的整果PAL活性在贮藏中后期高于对照，且较高浓度臭氧水处理能维持较高的PAL活性；而在鲜切梨果中，臭氧处理抑制PAL活性，抑制效果以2.5mg/L臭氧水处理为好。

3 讨论与结论

果实褐变是果实成熟老化生理衰退的特征之一，同时也是评价果实贮藏品质的重要指标。目前认为果实褐变主要由酶促褐变导致，果实酶促褐变的根本原因是酚类化合物、酚氧化酶以及O2或氧化物3个因素共同存在并发生反应，同时环境条件及共存的其他物质均会影响酶促褐变的发生和发展[15]。果实褐变是多种因素共同作用的结果，酚类物质含量、酚类物质代谢酶活性与活性氧及其导致的膜脂过氧化共同参与了果实的褐变，衰老本身也加速褐变的发生。

本实验结果表明，黄花梨整果果心和鲜切梨片褐变的发生与果实内总酚、PPO、POD和PAL含量密切相关，臭氧水处理效果明显优于蒸馏水处理效果。但不同水平的臭氧水处理对整果和鲜切果处理效果又有差异。两种处理总酚含量变化趋势相似，但对PPO和POD活性抑制以2.5mg/L的效果最好。在整果中高水平臭氧水处理能维持较高的PAL活性，而在鲜切梨果中，臭氧处理抑制PAL活性，且以2.5mg/L臭氧水处理为好。

[1]周然, 李云飞. 不同强度的运输振动对黄花梨的机械损伤及贮藏品质的影响[J]. 农业工程学报, 2007, 23(11): 255-259.

[2]林河通, 席玙芳, 陈绍军. 黄花梨果实采后软化生理基础[J]. 中国农业科学, 2003, 36(3): 349-352.

[3]林河通, 洪启征, 袁振林, 等. 黄花梨果实冷藏适温的研究[J]. 农业工程学报, 1997, 13(1): 206-210.

[4]MARGOSAN D A, SMILANICK J L. Mortality of spores of Botrytis cinerea, Monilinea, Penicillium digitatum and Rhizopus stolonifer after exposure to ozone gas and a survey of the tolerance of produce to sporicidal ozone doses[C]//Proceedings of Post-harvest Integrated Pest Management Meeting. Davis, CA: University of California, 2000.

[5]PALOU L, SMILANICK J L, CRISOSTO C H, et al. Ozone gas penetration and control of sporulation of Penicillium digitatum and Penicillium italicum within commercial packages of oranges during cold storage[J]. Crop Protection, 2003, 22(9): 1131-1134.

[6]李丽萍, 韩涛. 臭氧处理对京白梨贮藏特性的影响[J]. 食品科学, 1993. 14(4): 59-62.

[7]PEREZ A G, SANZ C, RS J J, et al. Effects of ozone treatment on postharvest strawberry quality[J]. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 1999, 47(4): 165,2,-1656.,,

[8]杨文领, 何锦风, 王群. 应用湿冷系统贮藏新鲜荔枝的研究[J]. 食品工业科技, 2001, 22(4): 15-17.

[9]李杰, 朱碧岩, 丁四兵, 等. 臭氧水对荔枝采后若干生理生化指标的影响[J]. 亚热带植物科学, 2004, 33(4): 15-18.

[10]欧阳光察. 植物生理学实验手册[M]. 上海: 上海科学技术出版社, 1985: 191-192.

[11]MURR D P, MORRIS L L. Influence of O2and CO2on o-diphenol oxidase activity in mushroom[J]. Journal of the American Society of Horticultural Science, 1974, 99: 155-158.

[12]KOCHBA J, LAVEE S, SPIEGE R P. Difference in peroxidase activity and isoenzymes in embryogenic and non-embryogenic ‘Shamouti’orange ovular callus lines[J]. Plant Cell Physiology, 1977, 18: 463-467.

[13]SLINKARD K, SINGLETON V L. Total phenol analysis: automation and comparison with manual methods[J]. American Journal of Enology and Viticulture, 1977, 28: 49-55.

[14]MITTLER R. Oxidative stress, antioxidants and stress tolerance[J]. Trends of Plant Science, 2002, 7(9): 405-410.

[15]鞠志国, 朱广廉, 曹宗撰. 莱阳茌梨果实褐变与多酚氧化酶及酚类物质区域化的关系[J]. 植物生理学报, 1988, 14(4): 356-361.

Effect of Ozone Treatment on Browning of Huanghua Pear

YANG Zhen-feng1，ZHU Ke-hua2，CHEN Wei1，LU Sheng-min1,3,*
(1. Department of Food Science, Zhejiang Wanli University, Ningbo 315100, China；2. Institute of Crop and Nuclear Technology, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China；3. Institute of Food Processing, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, China)

Huanghua pear fruits were used to investigate the effect of ozone treatment at the concentrations of 5.0 mg/L and 2.5 mg/L for 5 min on browning of whole fruit stored at 20 ℃ and fresh-cut fruit at 5 ℃. Browning index, total phenol content, and activities of polyphenol oxidase (PPO), peroxidase (POD) and phenylalanine ammonia-lyase (PAL) were monitored during storage. Results showed that all parameters determined in whole and fresh-cut fruits with ozone treatment were better than those in the control. The browning index was significantly reduced after storage for 5 days in whole fruit and fresh-cut fruit during storage period. The ozone treatment could maintain higher content of total phenols, inhibit the activities of PPO and POD, increase PAL activity in whole fruit and inhibit PAL activity in fresh-cut fruit. The inhibitory effect on browning in Huanghua pear fruits treated with 5.0 mg/L of ozone solution was better than pear fruits treated with 2.5 mg/L of ozone solution.

ozone；browning；Huanghua pear

TS255.3

1002-6630(2010)18-0401-04

2009-11-20

浙江省“钱江人才计划”项目(2006R10043)；浙江省科技厅面上项目(2009C32086)

杨震峰(1979—)，男，副教授，博士，研究方向为果蔬贮运技术。E-mail：yangzf@zwu.edu.cn

*通信作者：陆胜民(1969—)，男，研究员，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：lushengmin@hotmail.com