不同耐贮性粉果番茄贮藏期间果实软化相关酶活性的研究

王 倩，郏艳红，孙海波，吉立柱

（天津市农业生物技术研究中心，天津 300384）

粉果番茄因其口感佳而深受我国消费者青睐，但果实采后迅速软化，导致果实品质下降、耐贮运性差及货架期短，这制约着粉果番茄的生产销售和市场发展[1]。果实软化是衡量果实成熟衰老进程的重要参数[2-3]。因此，研究果实成熟软化机理，推迟果实软化、延长货架期是人们一直关注的焦点。大量研究表明，采后果肉软化与导致细胞壁结构改变和组织凝结力下降的多糖解聚程度和糖分变化有关，其中果胶酶类和纤维素酶的变化是导致软化的主要原因[4]。Borsani等[5]和曹丽军等[6]认为贮藏期间桃果实乙烯释放、呼吸作用产生的活性氧、自由基等有害物质积累是加剧细胞膜脂过氧化、膜结构损伤，从而导致细胞组织衰老死亡、加速果实软化的另一重要因素。因此，细胞壁降解和细胞膜脂过氧化影响着果实的成熟软化和耐贮藏性。

近年来，有关茄子[7]、苹果[8]等果蔬采后贮藏软化过程中细胞壁降解或膜脂过氧化等方面的研究报道较多，但不同类和不同品种果实因细胞结构和物质差异表现为果实质地和软化速率不同[9]。因此，不同果蔬品种之间与其贮藏性相关的酶活性变化也会不同。冯锡刚等[10]报道了不同耐贮性番茄在乙烯合成相关酶活性方面存在差异。目前，对于不同耐贮性粉果番茄品种果实软化与细胞壁降解和膜脂过氧化差异变化的研究报道甚少。“欧盾”是一种耐贮性强的粉果番茄品种，常温下贮藏期可达20 d左右[11]；“津粉207”为普通鲜食番茄，耐贮性一般[12]。本文以不同耐贮性的番茄品种“欧盾”、“津粉207”为试材，对其在贮藏过程中硬度、乙烯、细胞壁降解酶、膜脂过氧化及保护酶类活性的变化趋势差异进行研究，揭示番茄果实耐贮性形成机制与细胞壁降解和细胞膜脂过氧化的关系，以期为耐贮番茄新品种的培育提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

试验所用番茄“欧盾”为国外引进品种，“津粉207”为自育品种，均采自天津市农业生物技术研究中心试验基地，按照常规管理种植，从不同株上选红熟期、大小一致、无明显病虫害和无机械损伤的果实。

次氯酸钠、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮、乙二胺四乙酸、硫酸铵、愈创木酚、无水乙酸钠、磷酸、醋酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、p-硝基苯酚、3,5-二硝基水杨酸、羟甲基纤维素钠、p-硝基酚半乳糖苷，均购自国药集团化学试剂有限公司；果胶、多聚半乳糖醛酸，购自美国Sigma公司；亚油酸钠，购自阿拉丁试剂（上海）有限公司。

1.1.2 仪器与设备

GCMS-QP2020型气相色谱仪，TA-XT plus 10414型质构仪，UV-1800型分光光度计，eppendorf 5417R型高速离心机。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

番茄果实去除果蒂，用2%次氯酸钠浸洗、流水冲洗后晾干，放置于已消毒的铺有白纸的透气塑料筐内，贮藏温度为（10±0.2）℃，相对湿度为85%±5%。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 果实硬度和乙烯释放量

使用质构仪围绕番茄果实赤道部（避开腔室隔）等距离3个点进行穿刺法测定（测头直径为2 mm）果实硬度[13]，每个品种每次测定9个果实。乙烯释放量测定采用气相色谱法，参照Kaewsuksaeng等[14]的方法进行测定。

1.2.2.2 细胞壁降解酶活性

从6个果实中取果肉30 g，按照林河通等[15]的方法提取细胞壁降解酶。参照周培根等[16]的方法测定多聚半乳糖醛酸酶（Polygalacturorase,PG）活性；参照Pathak等[17]的方法测定果胶酯酶（Pectin esterase,PME）活性；参照Kluck等[18]的方法测定β-半乳糖苷酶（β-galactosidase,β-Gal）；参照 Del Campillo等[19]的方法测定纤维素酶（Cellulase,Cx）。以上各指标均重复测定3次。

1.2.2.3 丙二醛含量和LOX活性

采用硫代巴比妥酸比色法测定丙二醛（Malondialdehyde,MDA）含量[20]；参照陈昆松等[21]的方法测定脂氧合酶（Lypoxygenase,LOX）活性。

1.2.2.4 氧化相关酶活性

过氧化氢酶（Catalase,CAT）、过氧化物酶（Peroxidase,POD）活性的测定参考Wang等[22]的方法。

1.2.3 数据处理

使用Excel软件对数据进行统计分析，SPSS软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 硬度和乙烯释放量

由图1可以看出，“津粉207”果实在贮藏过程中硬度迅速下降并释放大量乙烯，贮藏第6天时出现第一个乙烯释放峰值，之后乙烯释放量下降，贮藏第12天又迅速上升，并出现第二个高峰。而“欧盾”果实在贮藏过程中一直保持较高的硬度，且乙烯释放量很低，无明显乙烯释放高峰。这表明不同耐贮性粉果番茄“欧盾”和“津粉207”果实采后的硬度和乙烯释放量变化差异较大；“欧盾”番茄果实一直保持较高硬度和低乙烯释放量是耐贮性强的重要原因。

2.2 细胞壁降解酶活性

多聚半乳糖酶将细胞壁多糖中的多聚半乳糖全酸降解为半乳糖醛酸，降解果胶，使细胞壁破损[23]。由图2A可见，贮藏期间两品种番茄的PG酶活性呈现先上升后略下降的趋势，两者的酶活性均在第9天达到最大值，此时“津粉207”和“欧盾”番茄的PG酶活性分别达到895.72、574.68 U·g-1FW。在整个贮藏期间，“欧盾”番茄的PG活性显著低于“津粉207”（P＜0.05）。由此推断，“欧盾”番茄的PG酶参与细胞壁果胶物质裂解反应比“津粉207”番茄要弱，果胶降解速度慢，细胞壁完整性更好，软化程度低。

果肉细胞壁中的原果胶在PME和PG的协同作用下大量降解生成水溶性果胶，果实硬度下降[24]。由图2B所示，番茄果实的PME活性随贮藏时间的延长均呈现先升后降的变化趋势，两个番茄品种的PME活性变化趋势相同，但“欧盾”的活性明显低于“津粉207”。在贮藏期间，“欧盾”品种的PME活性低，细胞壁水解程度低，果实软化较慢，番茄硬度保持较高。

β-半乳糖苷酶与植物细胞生长发育过程中细胞壁的松弛或加固有关[25]。由图2C可见，贮藏期间，β-半乳糖苷酶活性先急速上升后下降，“欧盾”果实的β-半乳糖苷酶活性显著低于“津粉207”（P＜0.05）。贮藏第9天时，“津粉207”果实的β-半乳糖苷酶活性达到最高，为1 559.5 U/g FW，此时“欧盾”品种番茄为1 257.6 U/g FW。这表明“欧盾”番茄的细胞壁果胶多糖溶解慢，被水解程度低。

纤维素酶（Cx）是一种复合型水解酶，能将天然纤维素最终水解成为葡萄糖分子的过程[26]。由图2D可见，“津粉207”果实中Cx活性在贮藏3 d内缓慢上升，之后迅速上升，贮藏第9天达到活性高峰，之后活性下降，但仍维持较高的活性水平；而“欧盾”果实的Cx活性在贮藏9 d内缓慢上升，之后变化不大。

2.3 丙二醛（MDA）含量和LOX活性

细胞膜中活性氧爆发引起膜系统的脂质过氧化，造成MDA积累，使膜受损伤。LOX可以启动膜脂过氧化，发生酶促褐变反应，破坏膜结构。由图3可以看出，在贮藏期间，“欧盾”品种番茄的MDA含量和LOX活性显著低于“津粉207”（P＜0.05）。这表明贮藏期间“欧盾”番茄果实的细胞膜膜脂过氧化程度低于“津粉207”，细胞完整性较好。

2.4 抗氧化酶CAT、POD活性

过氧化氢酶（CAT）与过氧化物酶（POD）是植物体内清除活性氧的关键酶，二者通过协同作用能够使体内自由基维持在一个较低水平，减轻对细胞膜的氧化伤害，起到保护膜结构的作用[27]。由图4A所示，在贮藏期间，两个品种番茄的CAT活性均呈现先上升后下降的趋势，“津粉207”果实在贮藏第9天时达到峰值，而“欧盾”果实在贮藏第12天达到峰值，之后发生下降。

由图4B可见，两品种果实的POD活性表现出一致的变化规律。贮藏前6天，两品种果实POD活性呈下降趋势，之后迅速上升，而后又下降。“津粉207”果实在第9天达到峰值，而“欧盾”品种果实在第12天达到峰值。“欧盾”果实的CAT、POD活性明显低于“津粉207”。这表明在整个贮藏期间，“欧盾”果实的细胞膜内活性氧积累比“津粉207”少，受到的氧化伤害也较小。

3 讨论与结论

果实在贮藏期间发生硬度下降、迅速软化等一系列复杂生理生化反应，包括乙烯释放量增加、细胞壁物质降解、细胞膜脂过氧化水平增强[28-29]。番茄果实的耐贮性强弱与其成熟过程中乙烯代谢特性密切相关[30]。本研究显示，贮藏期间“津粉207”果实硬度的迅速下降伴随着乙烯的大量释放，而“欧盾”果实硬度下降缓慢，乙烯释放量较少。这与苏素香等[31]在耐贮性桃上的研究结果相一致。

冯锡刚等[10]研究发现，耐贮性番茄果实较普通番茄细胞壁层次更清晰，胞间层分解时间延迟、分解程度轻。陆春贵等[32]研究发现，耐贮性强的番茄中PG活性很低或者不含PG。本研究发现，耐贮性番茄品种“欧盾”比普通鲜食番茄“津粉207”的细胞壁降解酶活性低，“欧盾”番茄比“津粉207”番茄细胞壁物质降解慢，能更好地维持细胞壁结构。这符合李曜东等[33]对研究番茄细胞学低PG活性有利于保持细胞组织结构的研究结果。

曹丽军等[6]研究认为，桃果实耐贮性与膜脂过氧化启动的早晚及程度密切相关。Prinsi等[34]认为，桃果实软化期间，耐贮性差的桃果实较耐贮的果实膜脂氧化胁迫程度更严重。果实细胞受到氧胁迫时，过氧化氢酶、过氧化物酶等抗氧化酶可有效清除活性氧自由基，维持细胞内活性氧平衡，延缓细胞衰老[35]。

本试验发现，在整个贮藏期间，“欧盾”番茄果实的MDA含量和LOX活性显著低于普通鲜食番茄“津粉207”（P＜0.05），其CAT和POD活性也整体低于“津粉207”。这表明，耐贮性强的番茄果实膜脂过氧化程度较低，从而诱导活性氧清除相关酶活性低，能更好保持细胞膜完整性，维持果实硬度。