外源抗坏血酸对香蕉保鲜和抗氧化代谢的影响

杨菊，程谦伟，孟陆丽，胡波，石玉秋，袁海英，周传悦，莫斯敏

（广西科技大学，广西 柳州 545006）

香蕉是一种含有很多种营养素的水果，对人体有多种好处，因此深受消费者喜爱。香蕉在我国广东、广西等地广泛种植，2019年两广地区香蕉种植面积达18.98×104hm2，产量达775.83万吨，占全国香蕉生产比重66.56%，经济效益很高。但是由于香蕉是典型的热带水果，生长在高温湿热的环境中，是呼吸跃变型水果，所以极易在采后发生褐变、软化等现象，不利于贮藏运输，我国香蕉果实采后损失率高达20%～25%，降低了香蕉的果实品质和商用价值。目前，国内外已有许多学者对香蕉采后处理进行研究，对延长果实贮藏期的方法进行探索。如黄体酮[1]、茉莉酸甲酯[2]、丝心蛋白[3]处理可以减轻采后香蕉贮藏过程中冷害，水杨酸甲酯[4]、壳聚糖[5]、1-甲基环丙烯[6]、原花青素[7]、赤霉素[8]等也可以延缓香蕉果实的衰老褐变。

抗坏血酸又名维生素C，是植物组织内的一类小分子物质，在植物的生长发育中有着不可忽视的作用，是植物体内的一种抗氧化剂，有着良好的抗氧化性，对于植物清除自由基、抗氧化作用有重要影响[9]。有研究发现，抗坏血酸对于过氧化氢有直接清除作用，能够减少植物体内过氧化氢等活性氧自由基积累[10]。过多的自由基积累会损伤机体的抗氧化系统和生物膜系统，对生物代谢有影响。香蕉是呼吸跃变型水果，采后果实活性氧增多积累，因此采取保鲜措施防止活性氧伤害是个重要的问题。抗坏血酸在食品行业有着非常大的发展空间和潜力，广泛应用于食品的保鲜研究中。本试验研究抗坏血酸处理对采后香蕉抗氧化酶活性及活性氧水平的影响，探讨抗坏血酸对香蕉保鲜的影响及作用机制，旨在为减轻或控制香蕉软化褐变提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料处理

香蕉（高乐）：产自广西南宁。将每串香蕉分为单个香蕉后，选择果实成熟度约七至八成熟、大小形状相似、没有损伤缺陷的香蕉进行处理。将选取的香蕉果实分为两组，取一组香蕉在50 mmol/L抗坏血酸处理液中浸泡30 min，另一组香蕉用蒸馏水作同样处理为对照组。通风处晾干后置于生化培养箱中，温度控制为25℃，控制相对湿度为85%～95%。试验重复3次，每次重复各35根果实，每天测定相关数据进行生理生化指标分析。

1.2 试剂与设备

抗坏血酸、乙二胺四乙酸：天津市大茂化学试剂厂；30%过氧化氢、磷酸钾、磷酸钠（均为分析纯）：西陇科学股份有限公司；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性测定试剂盒、过氧化氢含量测定试剂盒、抑制与产生超氧阴离子自由基测试盒：南京建成生物工程研究所。

TU-1950型紫外可见分光光度计：北京普析通用仪器有限公司；CT3-100TPA质构仪：美国BROOKFIEL公司；H3-18KR高速台式冷冻离心机：湖南可成仪器设备有限公司；FA-2104N电子分析天平：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；LRH-250F生化培养箱：上海一恒科学仪器有限公司。

1.3 指标测定与方法

香蕉褐变指数：参考Jiao等[11]的方法测定。

香蕉果实硬度：采用质构仪测定，在香蕉的中间选取3个等间距的位置测定[12]。

果实失重率：采用称量法测定，计算公式如下。

超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢（H2O2）含量、抗超氧阴离子（O2-）活力单位：分别按照相应试剂盒的操作说明进行测定。

过氧化氢酶（catalase，CAT）活性、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性参照 Zhao等[13]的方法测定。

1.4 数据处理

所有数据采用Excel统计并采用Origin 2018计算和制作图表，采用SPSS 19.0中的Ducan多重比较法分析差异显著性（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 抗坏血酸处理对香蕉果实褐变指数和失重率的影响

香蕉逐渐成熟后果皮变黄并且质量降低，最后褐变腐烂[14]。不同处理的香蕉褐变指数变化见表1。

表1 不同处理的香蕉褐变指数变化Table 1 Changes of banana browning index under different treatments

如表1所示，在香蕉贮藏过程中随着时间的延长，香蕉的褐变指数不断上升，但是经抗坏血酸处理后，香蕉果实褐变指数上升缓慢，褐变延缓。贮藏第3天时，对照组与抗坏血酸组的香蕉褐变指数达到显著性差异（p＜0.05）。贮藏第6天时，对照组的香蕉褐变指数高达98.44%，而抗坏血酸组的香蕉褐变指数仅为39.58%，差异显著（p＜0.05）。

不同处理的香蕉失重率变化见图1。

图1 不同处理的香蕉失重率变化Fig.1 Changes in weight loss rate of bananas treated with different treatments

如图1所示，随着贮藏时间的延长，香蕉的失重率持续上升。贮藏第3天时，抗坏血酸组的香蕉失重率显著低于对照组（p＜0.05）。由此可见，抗坏血酸降低了香蕉的失重率，有效减缓了香蕉的损失及腐烂程度。

2.2 抗坏血酸处理对香蕉果实硬度的影响

硬度常被用来判断果实质地，不仅反映果实的食用品质，也是衡量果实贮藏性能的指标[15]。果实随着成熟度增加，硬度会逐渐降低，不同处理香蕉的硬度变化见图2。

图2 不同处理的香蕉硬度变化Fig.2 Hardness changes of bananas treated with different treatments

由图2可知，在贮藏时间内，硬度随着贮藏时间的延长逐渐下降。在贮藏初期，香蕉硬度高达22.93N，在贮藏第4天时，抗坏血酸组的香蕉与对照组香蕉的硬度差异显著（p＜0.05），在贮藏末期，抗坏血酸组香蕉硬度降至9.4 N，对照组香蕉硬度降至 7.8N，差异显著（p＜0.05），可见抗坏血酸处理可以延缓香蕉的硬度下降。

2.3 抗坏血酸处理对香蕉果皮H2O2含量和抑制O2-的影响

果蔬在贮藏过程中，细胞内往往会发生自由基不断积累，从而加速衰老褐变[16]，H2O2可作为衡量衰老程度的指标。不同处理的香蕉果皮H2O2含量变化见图3。

图3 不同处理的香蕉果皮H2O2含量变化Fig.3 Changes of H2O2content in banana pericarp treated with different treatments

H2O2含量在果蔬体内不断积累上升，会引起细胞膜的损害，导致细胞衰老解体。如图3所示，贮藏期间，H2O2含量随着贮藏时间的延长逐渐增加，但经过抗坏血酸处理的香蕉的H2O2含量比对照组显著降低（p＜0.05）。贮藏第2天时，对照组H2O2含量较抗坏血酸处理组高27%，在此后贮藏期间内，抗坏血酸组的H2O2含量均低于对照组。对照组与抗坏血酸处理组在贮藏期间H2O2含量持续上升，可能与过氧化氢酶活性降低有关。

不同处理的香蕉果皮抗O2-活力单位变化见图4。

图4 不同处理的香蕉果皮抗O2-活力单位变化Fig.4 Changes of O2-resistance activity units in banana pericarp treated with different treatments

如图4所示，抗超氧阴离子活力单位在整个贮藏期间呈现下降的趋势，在贮藏过程中，随着果实的进一步成熟衰老，抑制O2-能力逐渐降低，在贮藏第1天时抗坏血酸组香蕉与对照组相比就达到显著差异水平（p＜0.05）。因此抗坏血酸处理后的香蕉抑制超氧阴离子能力要高于对照组香蕉。

2.4 抗坏血酸处理对香蕉SOD、CAT、APX活性的影响

SOD是一种对机体非常重要的酶，对于机体抗氧化代谢不可或缺，能够清除超氧阴离子自由基从而保护细胞。不同处理的香蕉果皮SOD活性变化如图5所示。

图5 不同处理的香蕉果皮SOD活性变化Fig.5 Changes of SOD activity in banana pericarp treated with different treatments

由图5可知，在香蕉的贮藏期间，SOD活性整体呈下降的趋势。抗坏血酸组明显抑制了SOD活性的下降，在贮藏期间，抗坏血酸组的香蕉与对照组香蕉的SOD活性差异显著（p＜0.05），并且抗坏血酸组的香蕉SOD活性一直显著高于对照组（p＜0.05）。这表明抗坏血酸组能够维持较高的SOD活性，对于果实清除体内超氧阴离子自由基是非常有利的。

CAT是一种能够减轻过氧化氢造成的氧化伤害、催化果蔬体内过氧化氢分解的酶。不同处理的香蕉果皮CAT活性变化如图6所示。

图6 不同处理的香蕉果皮CAT活性变化Fig.6 Changes of CAT activity in banana pericarp treated with different treatments

由图6可知，CAT活性随着贮藏时间的延长不断下降，但抗坏血酸处理可以延缓CAT活性下降。贮藏第4天时，抗坏血酸处理的香蕉CAT活性比对照组高出30.54%，酶活性差异显著（p＜0.05）。CAT将H2O2分解为H2O和O2，抗坏血酸处理提高CAT活性使香蕉清除H2O2的能力增强，从而减轻过氧化氢的积累损伤。

不同处理的香蕉果皮APX活性变化见图7。

图7 不同处理的香蕉果皮APX活性变化Fig.7 Changes of APX activity in banana pericarp treated with different treatments

由图7可知，在贮藏期间，香蕉的APX活性随着贮藏时间的延长持续上升，贮藏第2天时，抗坏血酸组与对照组差异显著（p＜0.05）。贮藏第6天时，处理组香蕉APX活性比对照组高33.33%。这说明抗坏血酸处理使APX活性明显增大。

3 讨论与结论

研究表明，外源抗坏血酸对于果蔬的贮藏保鲜具有重要作用，如抗坏血酸提高了芒果[17]、荔枝[18]、猕猴桃[19]、杏[20]、菠萝[21]等水果的保鲜效果。本研究表明抗坏血酸处理香蕉能够延缓香蕉的质量减少，硬度下降和褐变。

国内外已有许多学者研究表明，果蔬酶促褐变的三要素为酚、酶、氧，果蔬褐变与活性氧累积是密切相关的[22]。活性氧自由基损伤细胞膜，破坏区域化，最终酚类物质与酶发生络合反应，氧化褐变[23]。在本试验中，H2O2含量一直在上升，抗O2-活力单位在贮藏期间呈下降趋势，而抗坏血酸处理明显降低了H2O2含量，提高了抑制O2-能力。这表明抗坏血酸处理减少了贮藏期间活性氧自由基的积累，这可能减缓了膜脂过氧化和区室化破坏，所以褐变的发生延缓，具体还有待研究探讨。

果蔬组织有抗氧化系统，维持细胞内的自由基清除产生平衡[24]。当机体处于损伤、衰老等不利环境时，这种氧化与抗氧化平衡被打破，导致自由基会逐渐累积最终损害细胞，SOD、CAT、APX等酶是酶促抗氧化防御机制中的重要保护酶[25]，它们共同发挥作用，清除H2O2和O2-。在本试验中，经过抗坏血酸浸泡后的香蕉SOD、CAT、APX活性得到提高，这与外源抗氧化剂处理鸭梨[26]和荔枝[18]等的结果是一致的。用抗坏血酸处理香蕉与对照组相比，处理后的果实抗氧化酶活性提高使抗氧化能力增强，从而延缓软化褐变。

本试验采用抗坏血酸处理香蕉果实，结果表明，香蕉果实随着贮藏时间的延长逐渐成熟，硬度随之降低，质量也随之减小，活性氧自由基含量不断累积。抗坏血酸处理能有效提高贮藏期间香蕉SOD、CAT、APX抗氧化酶活性，降低了H2O2含量，提高了抗O2-活力单位，抗坏血酸处理可以减缓香蕉衰老软化，延缓褐变发生。