箱式气调贮藏对鲜切富士苹果抗氧化系统的影响*

姜爱丽，胡文忠，代喆，田密霞，刘程惠

(大连民族学院生命科学学院，生物化学工程国家民委—教育部重点实验室，辽宁大连，116600)

箱式气调贮藏对鲜切富士苹果抗氧化系统的影响*

姜爱丽，胡文忠，代喆，田密霞，刘程惠

(大连民族学院生命科学学院，生物化学工程国家民委—教育部重点实验室，辽宁大连，116600)

以富士苹果为试材，研究了鲜切富士苹果在5℃的5%O2+5%CO2或5%O2+10%CO2箱式气调贮藏条件下抗氧化系统的变化情况。每3d测定1次酶促防御系统的酶活性和非酶促防御系统的抗氧化物质的含量，并测定呼吸速率、腐烂率和褐変情况。结果表明:与对照相比，2种CO2浓度的箱式气调贮藏条件均可启动酶促防御系统，使过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性得到提高，同时也加速了非酶促防御系统抗氧化物质的消耗，降低了总酚和Vc含量以及贮藏中后期的还原型谷胱甘肽(GSH)含量。2种浓度的CO2处理可有效减慢呼吸速率，抑制腐烂的发生并有效降低褐变程度，其中5%O2+5%CO2更有利于鲜切富士苹果褐変的控制，而5%O2+10%CO2更有利于抑制腐烂。

箱式气调贮藏，鲜切苹果，高浓度CO2，抗氧化系统

近几年，有关苹果的贮藏保鲜的研究有很多，尤其是关于苹果的气调贮藏及其在贮藏期间的生理生化的变化的研究已有较多报道［1－2］，高浓度的 CO2和低浓度O2的气调贮藏能有效地延长苹果的货架期［3］，同时过高浓度的 CO2对苹果果实有伤害［4］。本研究了5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2的箱式气调贮藏环境下鲜切苹果抗氧化系统的变化。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理方法

以富士苹果为试材，选色泽一致、大小均匀、无病虫害和机械伤的苹果为试验材料，采后当天运至实验室，并贮藏在5℃的冷库中备用。将苹果去皮、去核、切成1 cm见方的小块，放在箱式气调箱中进行贮藏。箱式气调贮藏是继控制性气调贮藏和自发性气调贮藏之后开发出的第3种气调贮藏方式［5］。气调箱规格为50.5 cm×32.5 cm×30 cm严格密封的塑料密闭箱。设定2组气体指标，体积分数分别为5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2，用大连安瑞森特种气体有限公司提供的体积分数均为99.9%的高浓度CO2气体和N2气体(钢瓶装)进行配气，用丹麦产CHECKPOINT型气体检测仪检测气体浓度。以不经配气的空气箱作为对照。箱体均装有不同的调气嘴，通过预实验，选用的调气嘴可使气体指标在3d的时间内变化幅度≤10%。每个气调箱装样品2 kg，每处理做3个重复，贮藏温度均为5℃。每3d取样1次，进行各项指标的测定。每次取样后立即对气调箱进行重新配气，整个操作过程包括原材料的切割和预处理都在5℃条件下完成。

1.2 药品与试剂

磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，盐酸，甲醇，愈创木酚，邻苯二酚，2，6-二氯酚靛酚，标准抗坏血酸，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，EDTA-Na2，H2O2，巯基乙醇，硼酸，硼砂，苯丙氨酸，甲硫氨酸，氮蓝四唑，核黄素，硫酸，聚乙烯吡咯烷酮，三氯乙酸，还原型谷胱甘肽，二硫代硝基苯甲酸，以上试剂均为分析纯。

1.3 仪器与设备

CHECKPOINT型气体检测仪，丹麦产;PL203精密电子天平，梅特勒-托利多仪器上海有限公司;Lamda-25紫外可见分光光度计，美国PE;GC-2010型气相色谱，日本岛津公司;BR4i型台式高速冷冻离心机，法国Jouan;T25型匀浆机，德国IKA公司。

1.4 测试指标及方法

1.4.1 非酶促防御系统抗氧化物质含量的测定

总酚含量的测定参照Pirie的方法［6］，取10 g果肉组织，用50 mL预冷的1%体积分数的盐酸甲醇溶液分3次充分研磨提取，合并研磨液后于4℃下12 000×g条件下离心10 min，上清液直接用于比色。总酚含量以OD280/g鲜重表示。

VC含量的测定，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法［7］。

还原型谷胱甘肽含量的测定，参照曹建康等的方法［7］，标样为100 μmol/L的还原型谷胱甘肽标准液。结果以μmol/g表示。

1.4.2 酶促防御系统重要的工具酶活性的测定

取10 g去皮果肉，加0.5 g聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)于50 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲溶液(pH=6.4)中，冰浴匀浆，4℃冰冻离心机13 000×g离心45 min，取上清液备用。

PPO和 POD活性测定参照Jiang等的方法［8］，以每克果实每分钟在特定波长条件下吸光值变化1为1个酶活单位，结果以U表示。CAT活性测定参照Wang等的方法［9］，以每克果实每分钟在240 nm处吸光值变化1为1个酶活单位，结果以U表示。SOD活性的测定参照 Constantine和 Stanley的方法［10］。以50%抑制的酶液量(μL)为1个酶活单位，结果以U/(g·h)表示。

PAL活性的测定参照Koukol等［11］的方法，以每克果实每分钟在290nm处吸光值变化1为1个酶活单位，结果用U表示。

各种酶活性均重复测定3次。

1.4.3 呼吸速率的测定

呼吸速率的测定［7］:将500 g样品放在密闭的干燥器中静置1 h，用带有TCD检测器的GC-2010型气相色谱仪(日本岛津公司)测定密闭环境中CO2产生量即为呼吸速率，单位:mL CO2/(kg·h)。

1.4.4 褐変程度

褐变程度的测定参照姜爱丽［12］等的方法，采用CIE标准色度学系统，使用日本美能达CR410型色差计测定果实表面的L*值(亮度值)、a*值(红色)和b*值(黄色)，并以计算值△E*=［(L*i－L0*)2+(a*i－a0*)2+(b*i－b0*)2］0.5的大小来比较试验样品处理前后的色泽变化程度，△E*值越小，表明抗褐変效果越好。式中:L*i、a*i、b*i为第 n天的 L*、a*、b*值;L0*、a0*、b0*为第0天的 L*、a*、b*值。

1.5 统计方法

数据用SPSS软件进行统计分析，采用新复极差法进行方差分析，检验差异显著性。试验重复3次。

2 试验结果与分析

2.1 不同气体条件对鲜切富士苹果非酶促防御系统抗氧化物质含量的影响

从图1-A可以看出，对照的总酚含量呈先上升后下降趋势，而10%CO2处理的总酚含量始终呈下降趋势，12d后趋于平稳，5%CO2处理的总酚含量则介于对照和10%CO2处理之间，6d后三者间差异显著(P＜0.05)。试验结果表明，与对照相比，5%和10%CO2处理均加速了酚类物质的降解和消耗，而且CO2浓度越高总酚含量越低。

图1 不同气体条件对鲜切富士苹果总酚含量(A)，Vc含量(B)和还原型谷胱甘肽含量(C)的影响。

贮藏期间Vc含量呈下降趋势，贮藏结束时(15d)各处理的Vc含量几乎为零(图1-B)。其中10%CO2处理的Vc含量下降迅速，3 d时即极显著低于对照和5%CO2处理(P＜0.01)。5%CO2处理尽管在贮藏初期Vc含量下降缓慢，但6d时迅速下降，9d时5%CO2处理和10%CO2处理的Vc含量均显著低于对照(P＜0.05)。

谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合而成的三肽，有还原型和氧化型2种类型，有活性的还原型谷胱甘肽的巯基为其活性基团，故还原型谷胱甘肽常简写为GSH。Vc是合成谷胱甘肽的前体之一，它不仅能维持GSH的巯基处于还原状态，而且可以使氧化型谷胱甘肽转变为GSH，使机体代谢产生的H2O2被还原［13］。因此，植物中的Vc和GSH只有协同作用才能较好地发挥抗氧化作用［13］。由图1-C可知，2种浓度的CO2处理3d时GSH含量均显著高于对照(P＜0.05)，分别比对照组高31.0%和15.5%，说明高浓度CO2条件在贮藏初期刺激了GSH的合成，但随后二者下降迅速，9d和12d时2种浓度CO2处理的GSH含量均极显著低于对照(P＜0.01)。Vc和GSH的变化趋势有一定联系，贮藏初期随着Vc含量的降低(图1-C)GSH含量呈上升趋势，说明贮藏初期一部分Vc作为GSH的前体而转化成GSH，6d后Vc含量很低，此时GSH也随之急剧下降，此时不再有足够量的Vc作为GSH合成的前体，因此GSH也随之迅速下降。

2.2 不同气体条件对鲜切富士苹果酶促防御系统重要的工具酶活性的影响

对照的POD活性呈先上升后下降趋势(图2-A)，而2种CO2处理的POD活性在贮藏前期(3d时)受到抑制，显著低于同期的对照(P＜0.05)，但随后两种CO2处理的POD活性迅速上升。尽管3种处理均在9d时出现POD活性最高峰，但2种CO2处理的POD活性高峰显著高于对照(P＜0.05)。贮藏结束时，鲜切苹果的过氧化物酶(POD)活性降低，可能是鲜切苹果果实组织代谢紊乱，已不能清理组织中的过氧化氢，POD丧失了正常功能而引起［1］。

如图2-B所示，对照的CAT活性先下降后上升，而2种CO2处理的CAT活性则先上升后下降，6d和9d时两种CO2处理的CAT活性显著高于对照(P＜0.05)，这可能是鲜切苹果组织适应贮藏环境的气体条件的结果，其中10%CO2处理的CAT在6d，9d和12d时CAT活性均显著高于对照和5%CO2处理(P＜0.05)，说明较高浓度的CO2更能有效激发CAT活性。

高浓度CO2抑制了果实SOD活性(图2-C)，贮藏的前9d两种CO2处理的SOD活性均显著低于对照(P＜0.05)，尤其是9d时对照的SOD活性是两种CO2处理的5倍以上。但随着贮藏时间的延长，两种CO2处理的SOD活性又呈先上升后下降的趋势，说明果实在衰老过程中其SOD活性也能被激发，从而提高组织对逆境的抵抗能力。

2.3 不同气体条件对鲜切富士苹果抗性相关酶活性的影响

PAL活性呈先上升后下降趋势(图3-A)，但不同处理出现活性高峰的时间是不一样的。2种CO2处理在6d时出现活性高峰，而对照在9 d时出现活性高峰，2种CO2处理中以10%CO2处理的峰值最高，6d时显著高于5%CO2处理(P＜0.05)。

由图3-B可知，PPO活性呈上升趋势。但5%CO2处理的上升速度最慢，整个贮藏过程中始终低于对照和10%CO2处理(P＜0.05)，12 d之前(包括12 d)对照的PPO活性显著高于2种CO2处理(P＜0.05)，贮藏结束时(15 d)10%CO2处理的PPO活性上升迅速，略高于对照。

图2 不同气体条件对鲜切富士苹果POD(A)，CAT(B)和SOD(C)活性的影响。

2.4 不同气体条件对鲜切富士苹果呼吸速率、腐烂率和褐変程度的影响

呼吸速率呈先下降后上升趋势(图4-A)，2种CO2处理在3，6和9d时的呼吸速率均显著低于对照(P＜0.05)。3d时5%CO2处理的呼吸速率显著低于10%CO2处理，其他时间2种CO2处理的呼吸速率间差异不显著。15d时各处理呼吸速率的上升可能是由微生物引起的，因为此时各处理均有腐烂的发生(图4-B)。

由图4-B可知，2种浓度的CO2处理均可有效抑制腐烂的发生。对照在9d时即发生腐烂，而2种CO2处理在贮藏结束时(15d)才发生腐烂，其中10%CO2处理的腐烂率显著低于5%CO2处理，说明浓度较高的CO2处理更能抑制腐烂的发生。

褐変是鲜切果蔬贮藏过程中不可避免的自然现象，褐変程度直接影响鲜切果蔬的外观品质和商品价值。试验结果表明，2种浓度的CO2处理均可有效抑制褐変的发生(图4-C)。尽管所有处理的褐変程度在贮藏过程中都呈上升趋势，但2种浓度的CO2处理在贮藏过程中褐変程度始终低于对照。6d前(包括第6天)，5%CO2处理的褐変程度高于10%CO2处理，但6d后10%CO2处理的褐変程度上升迅速，尤其在12d和15d时，10%CO2处理的褐変程度显著高于5%CO2处理(P＜0.05)。

图3 不同气体条件对鲜切富士苹果PAL(A)和PPO(B)活性的影响。

3 结论

鲜切富士苹果在贮藏过程中，由于受自身成熟衰老以及周身性切割伤害的影响，会导致活性氧自由基的积累和伤害。在此过程中，果实的抗氧化防御系统会发挥重要的清除自由基作用［14］。SOD、CAT、POD等酶促防御系统以及AsA和GSH等非酶促防御系统只有协同作用，才能发挥很好的清除自由基及抗氧化作用。另外，酚类物质也具有较好的抗氧化作用［14］。本试验结果表明。5%和10%CO2处理在整个贮藏过程中均能有效提高POD的活性(图2-A)，并能提高贮藏前期和中期的CAT活性(图2-B)，同时，10%CO2处理还能有效提高贮藏期间的SOD活性(图2-C)，但5%和10%CO2处理却降低了总酚和Vc含量(图1-A，图1-B)以及贮藏中后期的还原型谷胱甘肽含量(图1-C)，可见，CO2处理在提高酶促防御系统的酶活性的同时，却降低了非酶促防御系统的物质的含量，这可能是由于鲜切富士苹果在5%和10%CO2处理的条件下，为了适应贮藏环境，启动果实的抗氧化机制所致，经长时间的贮藏，CO2处理不仅启动了酶促防御系统，而且也会启动非酶促防御系统，加速非酶促防御系统抗氧化物质的消耗。因此，2种浓度的CO2处理可有效抑制腐烂的发生(图4-B)，减慢呼吸速率(图4-A)并有效降低PPO活性和褐变程度(图3-B，图4-C)。

图4 不同气体条件对鲜切富士苹果呼吸速率(A)、腐烂率(B)和褐変程度(C)的影响。

5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2的箱式气调条件用于鲜切富士苹果的贮藏保鲜有很好的效果，具有很好的应用前景。

致谢:感谢国家农产品保鲜工程中心(天津)的张平研究员提供箱式气调设备。

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Effects of Plastic Box Modified Atmosphere Storage on the Antioxidant System of Fresh-cut Fuji Apple

Jiang Ai-li，Hu Wen-zhong，Dai Zhe，Tian Mi-xia，Liu Cheng-hui
(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Key Laboratory of Biochemical Engineering，The State Ethnic Affairs Commission–Ministry of Education，Dalian，116600，China)

In order to determine the effects of plastic box modified atmosphere storage on the antioxidant system of fresh-cut Fuji apple，the condition of 5%O2+5%CO2and 5%O2+10%CO2atmosphere at 5℃ were established in this experiment．Meanwhile，the activity of enzymatic defense system，the concentration of non－enzyme antioxidants as well as respiration rate，rot rate and browning degree were measured every 3 d．The results indicated that two kinds of plastic box modified atmosphere with high CO2were all able to start the enzymatic defense system．Therefore，not only the peroxidase(POD)，catalase(CAT)and superoxide dismutase(SOD)activities were increased，but the consumption of antioxidant in non-enzymatic defense system were also accelerate．The total phenolics，Vc and reduced glutathione(GSH)content were decreased．Moreover，5%O2+5%CO2and 5%O2+10%CO2effectively slowed down the respiration rate，inhibited the occurrence of decay and reduced the degree of browning．Apples stored with 5%O2+5%CO2was better in controlling the browning，while 5%O2+10%CO2was better in inhibition decay．

plastic box modified atmosphere storage，fresh-cut apple，high concentration of carbon dioxide，antioxidant system

博士，副教授(胡文忠教授为通讯作者，E-mail:hwz@dinu．edu．cn)。

*国家自然科学基金项目(30972038);中央高校基本科研业务专项基金项目(DC10010102;DC10020107)

2011－03－28，改回日期:2011－08－11