CO2诱导的‘寒富’苹果果肉褐变对果实品质及抗氧化活性的影响*

姜云斌，贺 强，王志华，佟 伟，王文辉，贾朝爽

（1 中国农业科学院果树研究所，辽宁省果品贮藏加工重点实验室，辽宁兴城125100）（2 天津捷盛东辉保鲜科技有限公司）（3 绥中县农业事务服务中心）

‘寒富’是沈阳农业大学用‘东光’ב富士’杂交选育的抗寒优质大果型苹果品种，在辽宁省中北部冷凉地区推广面积大，截至2018 年底，辽宁省栽培面积近11.33 万hm2，在辽宁省的苹果中居第1[1]。‘富士’苹果在贮藏期间很容易发生果肉褐变现象[2-7]。作为其后代，‘寒富’也存在同样的问题[8-9]，解决贮藏期间果肉褐变对‘寒富’苹果产业的健康发展意义重大。

关于苹果果肉的褐变，20 世纪80 年代就有报道[10-11]。有研究认为，CO2浓度过高是贮藏期间‘富士’果肉褐变的直接原因[12-14]。关于‘寒富’果实贮藏的研究，集中在采收期[15]、气调贮藏[9]、1-MCP及其类似物处理[16-17]，以及果实解剖结构[18]，对果肉褐变机理的研究未见报道。本试验研究了‘寒富’果肉褐变与过氧化物酶、多酚氧化酶活性及丙二醛、过氧化氢含量的关系，同时研究了果肉组织中抗氧化活性物质含量的变化，旨在探明‘寒富’果肉褐变的氧化还原机理，为其贮藏保鲜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

供试的‘寒富’果实于2019 年10 月25 日采自辽宁省绥中县宽帮镇大栗村管理水平较好的果园，采收当天运回中国农业科学院果树研究所（兴城）实验室，选取大小均匀、无病虫害、无磕碰伤的果实，预冷12 h 后，放入气调密闭容器（广口玻璃瓶，20 L）内，分别进行如下处理：①高浓度CO2处理，玻璃瓶输入CO2，使CO2浓度为10%，O2浓度为18%，N2浓度为72%；②对照，玻璃瓶输入空气，2 个处理温度均为（0±0.5）℃，空气相对湿度均为90%～95%。果实贮藏30 d 后取出，测定相关品质。每瓶装40 个果，3 次重复。

配气方法：钢瓶高压CO2（辽宁省葫芦岛市伟业气体有限公司生产）由气调配气系统按照试验设定的组成分流调节，输入玻璃瓶中，气体流量为150 mL/min。CO2浓度用COMBO 280 Gas Analyzer（意大利 FRUIT CONTROL）仪器测定。

1.2 测定指标与方法

（1）果实品质。去皮硬度采用GS-15 水果质地分析仪（GUSS 公司，南非）测定；可溶性固形物含量采用PR-101α折糖仪（ATAGO 公司，日本）测定；可滴定酸含量和维生素C 含量均使用自动智能电位滴定仪（808 Titrando，瑞典），分别用0.1 mol/L NaOH 标准液和2,6-二氯靛酚吲哚酚钠盐滴定。

（2）酶活性和丙二醛含量的测定。过氧化物酶（POD）活性用愈疮木酚比色法[19]测定，多酚氧化酶（PPO）活性参照Wang 等[20]方法测定，丙二醛（MDA）含量利用硫代巴比妥酸比色法[21]测定。

（3）抗氧化物质含量。过氧化氢（H2O2）含量参照Patterson 等[22]的方法测定，可溶性蛋白含量利用考马斯亮蓝G-250 染色法[23]测定。

（4）GSH、GSSG 蛋白和维生素C 含量。均参照试剂盒说明书测定。

1.3 数据处理

试验数据用Microsoft Excel 处理，用SPSS 13.0数据分析软件进行方差分析和相关系数分析。

2 结果与分析

2.1 果肉褐变对果实品质的影响

贮藏1 个月后，高浓度CO2处理果肉已经全部发生褐变，对照果肉没有变化。

苹果果肉硬度既可以反映果实的成熟衰老程度，又可以反映果实细胞的受伤害程度。由表1 可知，通过30 d 高浓度CO2气体处理后，‘寒富’果肉硬度下降到检不出的水平，对照果肉硬度为5.77 kg/cm2，只下降了0.28 kg/cm2。高浓度CO2处理对果实可溶性固形物含量影响不大，贮藏30 d 后，处理和对照果实可溶性固形物含量分别为13.6%、13.7%。贮藏期间，处理与对照果实的可滴定酸含量都有所下降。贮藏30 d 后，高浓度CO2处理果实可滴定酸含量为0.22%，下降了37.14%；而对照果实可滴定酸含量为0.29%，只下降了17.14%。果实维生素C 含量都大幅度下降，高浓度CO2处理30 d后，维生素C 含量下降到检不出的水平，对照果实下降了65.38%。

表1 果肉褐变后的‘寒富’及对照果实品质

2.2 果肉褐变对果实PPO 和POD 活性的影响

果实组织褐变属于酶促褐变，酚类物质是组织酶褐变的反应底物，PPO 可以将酚类氧化成醌，从而引起果实褐变，组织褐变往往伴随PPO 活性的升高[24]。由表2 可知，刚采收后的‘寒富’果实PPO活性为3.02 U·min-1·g-1。贮藏30 d 后，高浓度CO2处理的‘寒富’果实 PPO 活性升高到 15.34 U·min-1·g-1，对照果实PPO 活性则略有升高，为3.52 U·min-1·g-1。

表2 果肉褐变后的‘寒富’及对照果实PPO 和POD 活性

POD 在植物组织中既可作为清除自由基的保护酶，又是诱导酚类物质氧化促进果实褐变的酶[24]。果实刚采收后的POD 活性为14.59 U·min-1·g-1，通过30 d 贮藏后，高浓度CO2处理果实POD 活性下降到5.62 U·min-1·g-1，对照果实POD 活性略有升高，为19.82 U·min-1·g-1（表2）。

2.3 果肉褐变对果实MDA 和H2O2含量的影响

在植物衰老生理和抗性生理研究中，丙二醛（MDA）含量是一个常用指标。丙二醛是膜脂过氧化的最终分解产物，主要导致膜脂过氧化，损伤细胞质膜，使得细胞膜结构和功能上受到损伤，从而影响一系列生理生化反应的正常进行，其含量高低可以反映细胞膜脂氧化的程度[25]。由表3 可知，刚采收后的果实MDA 含量为0.25 μmol/g。贮藏30 d后，高浓度CO2处理果实MDA 含量大幅度上升，为0.85 μmol/g，而对照果实MDA 含量则略有下降，下降了16.00%。由此可见，高浓度CO2处理的果实细胞膜脂过氧化程度极为严重。

表3 果肉褐变后的‘寒富’及对照果实MDA 和H2O2含量

过氧化氢（H2O2）是生物体内最常见的活性氧分子，也是体内活性氧相互转化的枢纽。一方面，H2O2可以直接或间接地氧化细胞内核酸、蛋白质等生物大分子，使细胞膜遭受损害，从而加速细胞的衰老和解体；另一方面，H2O2也是许多氧化应急反应中的关键调节因子[26]。贮藏30 d 后，与基础值相比较，高浓度CO2处理和对照果实的H2O2含量均大幅度下降，高浓度CO2处理果实H2O2含量下降了73.85%，而对照果实H2O2含量下降了41.54%，说明高浓度CO2处理果实内活性氧分子含量更少，抗氧化能力更弱（表3）。

2.4 果肉褐变对果实中 GSH、GSSG 含量和GSH/GSSG 的影响

谷胱甘肽氧化型/还原型（GSH/GSSG）是细胞内最重要的氧化还原对之一，细胞内GSH 和GSSG含量以及GSH/GSSG 比值，能够很好地反映细胞所处的氧化还原状态[27]。由表4 可知，贮藏30 d 后，与基础值相比，高浓度CO2处理GSH含量显著降低，下降了33.49%，GSSG 含量则明显增加，增加了50.97%，而对照二者的含量则变化较小，GSH 含量下降了3.88%，GSSG 含量增加了10.68%。贮藏30 d 后，高浓度CO2处理GSH/GSSG 为4.46，对照为8.79，表明高浓度CO2处理果实内的氧化还原状态比对照果实差。

表4 果肉褐变后的‘寒富’及对照果实GSH、GSSG 含量和GSH/GSSG

3 结论与讨论

苹果果肉褐变与贮藏中的低O2和高CO2气体环境密切相关，尤其是高CO2易导致果实褐变。有研究认为[28]，气调贮藏中的CO2浓度超过1 kPa 时，‘粉红女士’苹果出现了果肉褐变现象，且褐变程度随着贮藏环境中CO2浓度的增加和O2浓度的降低而增加。Hatoum 等[29]认为与能量和脂质有关过程，包括氧化应激的重要作用，已被证明与果实褐变息息相关。本研究结果表明，‘寒富’果肉褐变伴随着果实内维生素C、H2O2、氧化型谷胱甘肽含量的显著或极显著下降，这表明果实内部自由基产生和清除的平衡系统遭到破坏，导致膜脂过氧化程度加剧，从而MDA 含量极显著升高。而GSH/GSSG 急剧下降，也能反映出果实内细胞所处的氧化还原状态，充分说明‘寒富’发生果肉褐变是与果实内细胞氧化还原平衡失衡有关。