不同保鲜剂处理对红地球葡萄采后活性氧代谢的影响

朱志强，张小栓，尹川，赵飞，张平，*

（1.国家农产品保鲜工程技术研究中心，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津300384；2.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；3.天津市星火科技开发中心，天津300021）

不同保鲜剂处理对红地球葡萄采后活性氧代谢的影响

朱志强1，张小栓2，尹川3，赵飞1，张平1，*

（1.国家农产品保鲜工程技术研究中心，天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津300384；2.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；3.天津市星火科技开发中心，天津300021）

“红地球”葡萄果实分别用SO2气体处理结合4种固体保鲜剂处理，然后于-1℃～0℃贮藏，分析"红地球"果实在贮藏期间活性氧代谢的变化。结果表明：SO2气体处理结合新型保鲜纸处理较之其它3组处理，保持了更高的过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，更有效地抑制了过氧化氢（H2O2）含量和超氧负离子自由基（O2-·）的生成速率的增加，从而减轻了膜脂过氧化，延缓了果实的衰老。

红地球；保鲜剂；贮藏；活性氧代谢

“红地球”葡萄系欧亚种，因其果粒大、果肉脆硬、色泽艳丽、耐贮藏等特性，深受消费者的青睐[1]。据统计，“红地球”葡萄栽培量约占鲜食葡萄的1/4，在我国鲜食葡萄领域占据着巨大的份额。因此，研究“红地球”果实的贮藏技术对于鲜食葡萄产业的发展有着重要的意义。SO2气体处理是葡萄采后贮藏中普遍使用的防腐保鲜方法，近年来，SO2类保鲜剂的缓释技术也被广泛应用，本实验结合了SO2气体处理与固体保鲜剂，试图找到一种更有效的贮藏方式。

“活性氧”是泛指植物组织代谢过程中产生的含有氧原子，但比氧具有更活泼化学反应性的某些氧代谢产物及其衍生物[2]。植物组织在衰老的过程中，或在受到逆境胁迫时，细胞内自由基代谢平衡往往被破坏，诱发产生了活性氧伤害。活性氧代谢与植物组织的衰老[3]和抗病[4]有密切的关系。本研究采用SO2气体处理结合固体保鲜剂对红地球葡萄进行处理，分析了4种处理方式对“红地球”果实相关活性氧代谢酶的变化，旨在通过活性氧的角度探讨“红地球”果实的衰老机制，寻求一种适宜的气固贮藏处理方式，为“红地球”果实贮藏应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试的红地球葡萄于2012年9月17日采自河北省抚宁县，采收后置于内衬PE保鲜膜的塑料筐内，当天运回国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）。挑选色泽度相近，无病虫害、无霉变的样品进行试验。试验所用葡萄保鲜膜（0.03 mmPE保鲜膜）、SO2类保鲜剂（焦亚硫酸盐为主剂）均由国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）提供。

Na2HPO4、NaH2PO4、聚乙烯吡咯烷酮（PVPP）、浓氨水、对氨基苯磺酸、а-萘胺、亚硝酸钠、愈创木酚、甲硫氨酸、氮蓝四唑、EDTA-Na2、核黄素、三氯乙酸、丙酮、甲醇、过氧化氢、等均为分析纯，购于天津市江天统一科技有限公司。

1.2 仪器与设备

D-37520型高速冷冻离心机：德国；GENESYS 5型紫外-可见分光光度计：美国Milton Roy公司；LP1200S型天平：日本岛津公司；双列双孔型电热恒温水浴锅：北京科威。

1.3 方法

1.3.1 材料处理方法

将整筐置于1 m3的密封塑料帐内，通入0.5%的SO2气体，气体处理时间为20 min。处理结束后于0℃下预冷24 h。以5 kg/袋，放于内衬PE袋的塑料筐中，并在果实表面放入固体保鲜剂（有效成分焦亚硫酸钠盐，含量大于90%），具体为新型保鲜纸1张（处理Ⅰ）、新型简化5包（处理Ⅱ）、简化5包（处理Ⅲ）、红地球7+1型专用保鲜剂（处理Ⅳ），CK（只做气体处理处理）扎口。于-1℃～0℃（湿度：85%～95%）中的保鲜冷库内贮藏，每种处理设6个重复。

1.3.2 测定项目及方法

果实贮藏期间，定期随机取样进行指标测定，每项指标做3个重复。

采用а-萘胺反应法[5]。

1.3.2.2 过氧化氢（H2O2）

采用四氯化钛法[6]。

1.3.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）

采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[7]。

1.3.4.4 过氧化物酶（POD）

采用愈创木酚法[8]。

1.3.4.5 过氧化氢酶（CAT）

CAT活性测定反应体系中含2.9 mL磷酸缓冲液（20 mmol/L，pH7.5），0.1 mL酶液，在反应15 s时开始记录反应体系在波长240 nm处吸光度值，作为初始值，然后每隔30秒记录一次，连续测定6个点的数据，重复测定3次取平均值[9]。

1.4 数据处理方法

图表的绘制采用Excel软件，数据的差异显著性分析使用DPS7.05软件，运用邓肯式新复极差法（Duncan’s multiple range test）进行统计处理。

2 结果与分析

2.1 红地球葡萄贮藏期间POD比活力的变化

POD催化植物组织中的低浓度过氧化氢，氧化其它底物，用以消除过氧化氢，属于自由基清除酶，具有延缓衰老的作用[10]。许多研究表明POD参与活性氧的产生，并引发膜脂过氧化，是植物衰老到一定阶段的产物，可以作为果实成熟衰老的指标。不同处理对红地球果实在贮藏期间POD比活力变化的影响见图1。

图1 不同处理对红地球果实在贮藏期间POD比活力变化的影响Fig.1 Effects of different treatments on the changes of POD activity in'Red Globe'Grapes during storage

各处理葡萄果实中POD活性在整个贮藏期内呈上升趋势，至贮藏末期，POD活性有所下降。在贮藏前期，各处理POD上升幅度较小，且处理间差异不显著（p＞0.05），在60 d～90 d期间，各处理POD活性上升幅度不同。其中，处理ⅢPOD活性上升幅度最大，并且在90 d时对照组和处理Ⅲ的POD达到最大值，而其它处理的POD活性均在贮藏至120 d时才达到高峰，比对照组和处理Ⅲ延迟了30 d。贮藏90天后，处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ的POD活性急剧上升，且各处理POD活性差异性显著（p＜0.05），处理ⅠPOD活性达到了0.528△OD/ gFW·min，显著高于其它处理组的POD高峰值。贮藏结束时，POD活性迅速下降，各处理间差异不显著（p＞0.05）。综合整个贮藏期，处理Ⅰ在保持POD活性方面效果最好。

上述结果表明，保鲜剂处理均可激活POD，使其活性上升，各保鲜剂处理对POD活性的影响不同。贮藏初期，植物组织的自我保护促使了POD活性的上升，但上升的幅度不大。而贮藏中后期，合适的保鲜剂处理能够促进POD活性的急剧上升，可能是由于过氧化氢含量较高刺激了POD酶升高的原因。贮藏结束时，POD活性下降，可能是葡萄果实生理代谢紊乱，也可能是过氧化氢含量过高，导致了POD丧失了正常功能。总之，POD活性的峰值与上升幅度可以作为判断适宜保鲜剂处理的指标。

2.2 红地球葡萄贮藏期间SOD活力的变化

SOD具有清除超氧自由基和减轻膜脂过氧化的作用，在抵御膜伤害中起着主要作用。不同处理对红地球果实在贮藏期间SOD活性变化的影响见图2。

图2 不同处理对红地球果实在贮藏期间SOD活性变化的影响Fig.2 Effects of different treatments on the changes of SOD activity in'Red Globe'Grapes during storage

结果显示，SOD活性总体呈先下降后上升趋势再下降的趋势。贮藏初期，各处理SOD活性均下降，其中处理Ⅰ和处理Ⅱ均达到了最低值，而处理Ⅲ和处理Ⅳ分别在60 d和90 d才达到了最低水平，相比较各处理的最低值，处理Ⅰ的SOD活性最高。处理Ⅰ和Ⅱ在贮藏初期短暂的降低后随即上升，并且处理Ⅰ的上升幅度更大些。至贮藏90天后，处理Ⅰ、Ⅱ的SOD活性均高于另外两组处理。至贮藏120 d时，处理Ⅰ、Ⅱ的SOD活性达到最大值，而对照组的SOD活性显著低于处理组（p＜0.05），随后各处理组SOD活性均缓慢下降。综合整个贮期，保鲜剂处理能够有效地促进SOD活性的上升，处理Ⅰ、Ⅱ能够较早的促进SOD活性的上升，并且在贮藏中后期相对于其它两组处理，能够保持较高的SOD活性。而相对而言，处理Ⅰ果实的SOD活性显然要高于处理Ⅱ。

2.3 红地球葡萄贮藏期间CAT活力的变化

过氧化氢酶是一种内源活性氧清除剂，能够在逆境胁迫或衰老过程中清除体内过量的活性氧，维持氧代谢平衡，从而减缓植物器官的衰老进程。不同处理对贮藏期间CAT比活力变化的影响见图3。

图3 不同处理对红地球果实在贮藏期间CAT比活力变化的影响Fig.3 Effects of different treatments on the changes of CAT activity in'Red Globe'Grapes during storage

随着贮藏时间的延长葡萄果实CAT活性呈现下降的趋势，这与史兰等的研究结果一致[11]。但不同贮藏时期，其下降的幅度不同。在贮藏前32天，对照及各处理组的果实CAT活性均急剧下降：在贮藏32 d～60 d内，各处理的CAT活性下降较为缓慢；而在60 d～120 d各处理的CAT活性均为平缓变化，显著性分析表明，处理Ⅰ的CAT活性显著高于其它组（p＜0.05）；在贮藏后期，不同处理的CAT均呈缓慢下降趋势，120d时，对照果实CAT活性显著低于处理组，这说明处理能够较大程度保持果实CAT活性。整个贮藏期内，处理Ⅰ相比其它处理能够保持较高的CAT活性，有效的降低活性氧的伤害程度。

2.4 红地球葡萄贮藏期间H2O2含量的变化

H2O2被认为是启动衰老的重要因子，H2O2的积累可加速果实的衰老进程[12]。不同处理对红地球果实在贮藏期间H2O2含量变化的影响见图4。

图4 不同处理对红地球果实在贮藏期间H2O2含量变化的影响Fig.4 Effects of different treatments on the changes of H2O2 activity in'Red Globe'Grapes during storage

H2O2含量呈现先上升达到一个峰值，而后降低，随后又上升的趋势。贮藏初期，H2O2含量急剧上升，达到一个峰值，各处理间差异性显著（p＜0.05）。其中以对照和处理ⅣH2O2含量较高，处理Ⅰ的H2O2含量最低。32 d～60 d，对照及处理Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ果实的H2O2含量又迅速下降，而处理Ⅰ下降幅度较小。60 d～120 d，处理ⅠH2O2含量继续下降，而其它3组处理的H2O2含量均有不同程度的上升，这表明处理Ⅰ能够有效的抑制H2O2的积累。90 d后，各处理H2O2含量差异性显著（p＜0.05），并且对照组的果实H2O2积累量始终高于处理组。

2.5 红地球葡萄贮藏期间O2-·生成速率的变化

在衰老组织中，光合电子传递链及线粒体呼吸链的电子泄露是植物体内产生的来源，认为是植物代谢过程中的毒副产品，能引起植物体内大分子物质如脂类、蛋白质及DNA的损伤[13]。不同处理对红地球果实在贮藏期间生成速率变化的影响见图5。

图5 不同处理对红地球果实在贮藏期间生成速率变化的影响Fig.5 Effects of different treatments on the changes ofactivity in'Red Globe'Grapes during storage

3 讨论

果实衰老是一个复杂的过程，自由基学说认为衰老过程即活性氧代谢失调和积累的过程[14]。由于氧自由基能级较高，化学性质活泼，在植物体内极易氧化氨基酸（如半胱氨酸等）及抗坏血酸等，并会诱发生物膜中不饱和脂肪酸发生的一系列链式过氧化反应，从而破坏膜的正常功能。而H2O2的积累甚至会引发植物的程序化死亡（PCD）[15]，同时，还可能在细胞质中作为第二信使，在细胞信号传导中发挥作用，从而导致与衰老有关的基因表达[16]。SOD、CAT、POD是植物主要的抗氧化酶系统，通过清除植物体内过多的活性氧来维持植物的正常生理代谢[17]。在线粒体SOD催化下歧化为H2O2，H2O2在CAT或POD作用下形成水[18]。组织中高浓度的H2O2主要靠CAT来清除，从而使H2O2控制在较低水平，而低浓度的H2O2通过POD在氧化相应基质（如酚类化合物）时被消化。SOD只有与CAT或POD协调一致，才能够有效地防止自由基的毒害。如果SOD与CAT或POD协调不一致，与 H2O2可经过Haber-Weiss或Fenton反应生成毒性更强的·OH[19]。并且，有人认为SOD和CAT活性的不协调导致了H2O2积累，H2O2含量的不规律变化可能是由于这一原因引起[20]。

综上所述，与对照组相比可以看出适宜的保鲜剂处理能够保持SOD、CAT与POD活性，保持细胞内有较高的活性氧清除能力，协调SOD、CAT与POD活性来减少活性氧积累，减轻膜脂过氧化作用，从而延缓果实的衰老。本实验中处理Ⅰ在贮藏期间能较好地协同SOD与CAT清除，保持POD活性的增加，较少H2O2的积累，使果实受自由基伤害程度最小，从而最大程度延缓了果实的衰老。

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Effect of Different Preservatives on the Post-harvest Active Oxygen Metabolism of'Red Globe' Grapes

ZHU Zhi-qiang1，ZHANG Xiao-shuan2，YIN Chuan3，ZHAO Fei1，ZHANG Ping1，*
（1.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products，Tianjin Key Laboratory of Physiology and Storage of Agricultural Products Ministry，Tianjin 300384，China；2.College of Infromation and Electrical Engineering，China Agriculture University，Beijing 100083，China；3.Tianjin XINGHUO Technology Development Center，Tianjin 300021，China）

Harvested'Red Globe'grapes was treated by SO2fumigation combined with four kinds of solid preservatives and stored at-1℃-0℃，the active oxygen metabolism of the fruits stored was investigated.The results showed that the combinations of SO2with preservative paper maintained significantly higher levsls of peroxidase（POD），superoxide dismutase（SOD）and catalase（CAT）activities，effectively inhibited the increase of the production rate of superoxide anion radicaland the contents of hydrogen peroxide（H2O2），compared with the other three groups of treatments.Thereby prevented lipid membrane peroxidation and delayed the fruit senescence.

'Red Globe'Grapes；preservatives；storage；reactive oxygen metabolism

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.08.028

国家葡萄产业技术体系建设项目（CARS-30-jg-02）；国家自然科学基金项目（31371538）

朱志强（1978—），男（汉），副研究员，硕士，研究方向：农产品贮藏保鲜。

*通信作者：张平（1958—），男（汉），研究员，博士，研究方向：农产品贮藏保鲜。

2013-10-22