无硫复合护色剂对冷藏桃抗氧化酶活力的影响

李新明*，高忠东*，张倩茹，尹蓉，赵鑫，韩基明

1. 山西省农业科学院农产品加工研究所（太原 030031）；2. 山西省农业科学院果树研究所（太谷 030800）

桃在盛夏成熟，高温极易促进桃果实腐烂变质，失去食用价值。低温贮藏一直是保鲜果蔬的一种常用实效的方法，它能有效降低果蔬的呼吸强度、延缓果蔬的腐烂变质。然而，桃又属于冷敏性强的果品，采后低温贮藏又极易发生冷害，主要表现为果实的硬度降低，出汁率减少[1-2]，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等保护酶系统活性迅速下降。保护酶系统，包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）及多酚氧化酶（PPO）与冷害发生时膜脂脂肪酸的变化存在一定相关性，冷害使大量活性氧累积，导致不饱和脂肪酸形成脂氢过氧化物，引发膜脂过氧化而造成细胞膜的伤害，相对膜透性和丙二醛（MDA）含量显著升高[3-4]，引起腐烂和品质劣变，食用价值下降甚至完全丧失。因此，如何延长桃冷藏期限就成为需重点解决的关键技术。

前期试验已合成一种无硫复合护色剂，通过试验发现，它能有效降低冷藏桃的腐烂、褐变，抑止呼吸速率和乙烯释放量，另外，也减少桃果实硬度和营养成分的损失。试验分析无硫复合护色剂处理后的冷藏桃中与果肉褐变相关的一些酶及非酶组分的变化趋势，以便为无硫复合护色剂在冷藏桃的应用方面提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

水蜜桃购于太原市，当天运至实验室冷库。

无硫复合护色剂（氯化钠1.5%、氯化钙1.6%、EDTA 2 Na 0.19%、柠檬酸1.7%和异抗坏血酸钠1.0%），由实验室研制。

1.2 药物处理和冷藏试验

分别以无硫复合护色剂液（浓度1.2%）或1-MCP（0.6 μL/L）液浸泡桃12 h，取出桃子沥干水分，将不同处理组的桃子放入冷藏库中，设定贮温为0 ℃，贮藏40 d后，取出桃子，测定各项预设指标。另设一非处理对照组，同条件下进行冷藏。

1.3 生化指标分析

1.3.1 VC含量的测定

VC含量按照Lim等[5]的方法测定。

1.3.2 多酚含量的测定

多酚含量按照D’angelo等[6]的方法测定。

1.3.3 POD活性的测定

POD活性采用Wu等[7]的方法测定。

1.3.4 GR活性的测定

GR活性采用Pu等[8]的方法测定。

1.3.5 PPO活性的测定

PPO活性采用Li等[9]的方法测定。

1.3.6 APX活性的测定

APX活性采用Xu等[10]的方法测定。

1.3.7 SOD活性的测定

SOD活性采用Xi等[11]的方法测定。

1.3.8 CAT活性的测定

CAT活性Siboza等[12]的方法测定。

1.3.9 丙二醛（MDA）含量的测定

MDA含量采用Resende等[13]的方法测定。

2 结果与分析

由图1可知，随冷藏时间的延长，各组桃果实多酚含量均下降，与非处理对照相比，处理组的多酚含量在各时间点均较高。在第40天，对照组多酚含量为1.28%±0.13%，无硫复合护色剂处理组为1.85%±0.19%，1-MCP处理组为1.74%±0.19%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实多酚含量在各时间点均较高。

由图2可知，处理组和对照组的VC含量在整个贮藏期间变化趋势基本一致，即随冷藏时间的延长，各组桃果实VC含量均下降，与非处理对照相比，处理组的VC含量在各时间点均较高。在第40天，对照组VC含量为74.21%±8.21%，无硫复合护色剂处理组为114.62%±12.74%，1-MCP处理组为102.52%±11.59%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实VC含量在各时间点均较高。

图2 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中VC含量的影响

由图3可知，起初随冷藏时间延长，各组桃果实PPO活力均略微上升，第15天后，各组桃果实PPO活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的PPO活力在各时间点均较低，且随冷藏时间延长，差异越显著。在第40天，对照组PPO活力为70.22%±7.82%，无硫复合护色剂处理组为57.14%±6.39%，1-MCP处理组为58.53%±6.63%。无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实PPO活力在各时间点没有显著差异。

由图4可知，起初随冷藏时间延长，各组桃果实POD活力均略微上升，第10天后，各组桃果实POD活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的POD活力在各时间点均较低。在第40天，对照POD活力为41.35%±4.92%，无硫复合护色剂处理组为28.46%±3.27%，1-MCP处理组为36.19%±4.06%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实POD活力在各时间点均较低。

图3 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中PPO活力的影响

图4 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中POD活力的影响

由图5可知，起初随冷藏时间的延长，各组桃果实SOD活力均略微上升，分别在第10（非处理对照），第15（无硫复合护色剂处理组）和第15天（1-MCP处理组）后，各组桃果实SOD活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的SOD活力在各时间点均较高。在第40天，对照组SOD活力为15.25%±1.63%，无硫复合护色剂处理组为27.81%±3.07%，1-MCP处理组为22.68%±2.85%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实SOD活力在各时间点均较高。

图5 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中SOD活力的影响

由图6可知，起初随冷藏时间的延长，各组桃果实CAT活力均略微上升，分别在第5（非处理对照），第15（无硫复合护色剂处理组）和第15天（1-MCP处理组）后，各组桃果实CAT活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的CAT活力在各时间点均较高。在第40天，对照组CAT活力为37.51%±4.11%，无硫复合护色剂处理组为52.06%±5.79%，1-MCP处理组为45.28%±5.15%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实CAT活力在各时间点均较高。

图6 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中CAT活力的影响

由图7可知，起初随冷藏时间延长，各组桃果实APX活力均有所上升，分别在第15（非处理对照），第20（无硫复合护色剂处理组）和第15天（1-MCP处理组）后，各组桃果实APX活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的APX活力在各时间点均较高。在第40天，对照组APX活力为8.25%±0.93%，无硫复合护色剂处理组为22.14%±2.64%，1-MCP处理组为18.35%±1.99%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实APX活力在各时间点均较高。

图7 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中APX活力的影响

由图8可知，起初随冷藏时间的延长，各组桃果实GR活力均有所上升，分别在第15（非处理对照），第20（无硫复合护色剂处理组）和第20天（1-MCP处理组）后，各组桃果实GR活力均开始显著下降，与非处理对照相比，处理组的GR活力在各时间点均较高。在第40天，对照组CAT活力为1.25%±0.14%，无硫复合护色剂处理组为2.75%±0.29%，1-MCP处理组为2.06%±0.22%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实GR活力在各时间点均较高。

图8 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中GR活力的影响

由图9可知，随冷藏时间的延长，各组桃果实MDA含量均上升，与非处理对照相比，处理组的多酚含量在各时间点均较低。在第40天，对照组MDA含量为7.81%±0.82%，无硫复合护色剂处理组为6.25%±0.77%，1-MCP处理组为6.82%±0.72%。相比而言，无硫复合护色剂处理组比1-MCP处理组桃果实多酚含量在各时间点均较低。

图9 无硫复合护色剂对冷藏桃果肉中MDA水平的影响

3 结果与讨论

在冷藏期间，桃果实易遭受冷害，褐变与腐烂加重[14-15]。在前期试验中，发现无硫复合护色剂能降低冷藏桃果实的腐烂和褐变，并能抑止果实的硬度下降，维持果实较高的可溶性固形物和可滴定酸水平，保持冷藏桃较好的可食用品质。在目前试验中，分析检测冷藏桃果实中的一些与褐变相关的酶和底物的变化动态。

多酚氧化酶是含铜蛋白质，柠檬酸是一种有机酸，既是还原性又是鳌合剂，一方面能与底物的氧化产物邻苯二醌反应生成邻苯二酚，阻止了邻苯醌进一步氧化、聚合成黑色素；另一方面，多酚氧化酶的催化活性中心为铜离子，氧通过与铜离子形成桥式键合在酶上。过氧化物酶（POD）是果蔬成熟和衰老的指标，在植物的生命活动中具有重要功能。两者与果蔬冷藏过程中的冷害发生及果肉褐变有着密切关系[16-17]。研究发现，冷藏初期，低温刺激的作用导致过氧化物酶活力有一定程度的增高，随着冷害的发生和发展，细胞膜受损，这两个酶与底物反应加强，大量消耗酶和底物，导致酶的活力下降，相比非处理对照，无硫复合护色剂对这两种酶的活力均有一定程度抑制，从而降低酶促褐变的程度。

当冷害发生后，细胞膜结构会损伤，自由基代谢会紊乱失调[18]。通常，自由基和抗氧化酶类（SOD、CAT、POD等）区域化地分布在细胞内，在正常细胞内，自由基的生产和清除维持在一个动态平衡状态，这时自由基浓度很低，对细胞不会产生伤害。然而，当植物受到逆境（例如冷害）时，现有的平衡状态就被打破，自由基大量蓄积而不能被及时清除，结果就会启动并加速膜脂过氧化链式反应或膜脂脱脂作用，同时抗氧化酶系统活性降低，结果积累大量有害的过氧化产物如MDA，损伤大分子生命物质，引起一系列生理生化紊乱，最终导致膜的损伤和冷害发生。MDA是膜脂过氧化的产物，MDA的大量积累使细胞膜损伤加重，引起生理代谢紊乱，冷害也随之发生[19]。试验发现，短期低温胁迫可促进抗氧化酶活力的增加，但随着冷藏时间延长及冷害加剧，细胞膜受损、自由基水平增加，抗氧化酶因清除蓄积的自由基而被大量消耗，同时消耗的酶又不能及时被细胞生产补充，结果酶活力降低。试验中无硫复合护色剂和1-MCP处理组的SOD和CAT活力在各时间点均比非处理对照组高，表明无硫复合护色剂和1-MCP处理能够维持较高的抗氧化酶活力，减低自由基伤害，从而解释其降低桃冷害和褐变机理。

抗坏血酸-谷胱甘肽（ASA-GSH）循环的关键酶包括APX和GR。在这一循环中，APX作用于H2O2，导致ASA分解生成脱氢抗坏血酸和H2O，NADPH作为辅助因子能被GR利用，从而将氧化型谷胱甘肽（GSSG）还原成GSH，同时把脱氢抗坏血酸还原为ASA，因此ASA和GSH被证实为ASA-GSH循环中两种重要抗氧化组分[20-21]。试验结果显示，在冷藏初期，随着低温应激作用，APX和GR酶活力均能维持并略有增加，但随着冷藏时间延长，冷害加剧，细胞膜结构受损，导致酶与底物接触增加，反应加速，结果大量消耗抗氧化酶和多酚氧化酶，使酶的水平降低。同时，非酶成分VC和多酚也被大量消耗，水平也迅速下降。无硫复合护色剂处理与1-MCP处理均能降低冷害程度，维持细胞膜的结构完整性，结果减少酶与底物的作用程度，因此APX和GR相较非处理对照均能保持较高的活力。

总的来说，无硫复合护色剂能有效维持冷藏桃果肉中较高的VC、多酚水平和抗氧化酶活力，在一定程度上解释无硫复合护色剂降低桃冷害和褐变的内在原因。当然，冷害及其生理生化反应是相当复杂的过程，更全面更系统包括分子水平的研究有待于进一步探索。