酸性电解水对采后龙眼果实贮藏期间活性氧代谢的影响

2022-09-01唐金艳孙钧政李美玲谢慧琳陈艺晖林河通

食品科学 2022年15期

唐金艳，孙钧政，李美玲，谢慧琳，陈艺晖,*，林河通,*

（1.福建农林大学食品科学学院，福建福州 350002；2.福建农林大学农产品产后技术研究所，福建福州 350002；3.亚热带特色农产品采后生物学（福建农林大学）福建省高等学校重点实验室，福建福州 350002）

龙眼（Lour.）是中国亚热带特色果品，目前主要分布在闽、粤、台等东南沿海地区，其果肉清甜爽口，药食兼用，消费市场广阔。但龙眼属于非呼吸跃变型果实，成熟期在高温高湿季节，采后生理代谢旺盛，极易造成自溶、腐烂等一系列品质劣变问题的发生，对龙眼果实贮运销售造成严重影响，同时制约了采后龙眼果实市场价值和产业发展。此外，消费者也重视龙眼果实采后保鲜技术的安全性问题。因此，使用绿色安全的采后保鲜技术，解决龙眼果实采后品质劣变问题尤为重要。

活性氧（reactive oxygen species，ROS）通常在植物正常生理代谢中产生，并具有强氧化能力；过量的ROS会加快细胞膜氧化损伤的速度，破坏其结构和功能，导致植物体内ROS代谢的紊乱。而ROS代谢对调控采后果实贮藏品质和病害进程起重要作用。研究发现，采前喷施胺鲜酯可保持龙眼果皮较高的超氧化物歧化酶（superoxidase dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性，延缓还原型抗坏血酸（ascorbic acid，AsA）和还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量的下降，并保持较高的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力和还原力，进而提高采后龙眼果皮的ROS清除能力，降低ROS对龙眼果皮细胞膜系统的伤害，利于维持膜结构功能，提高龙眼果实的耐贮性。另有研究表明，24-表油菜素内酯处理可增强杏果实SOD、CAT和APX活性，并相应减少ROS（O·）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）生成，从而显著抑制杏果实病斑发展。由此可见，ROS代谢平衡有利于维持采后果实品质、抑制果实采后病害发生。

电解水是通过电解低浓度的盐或酸溶液而制成的特殊溶液，其性质随pH值、氧化还原电位（oxidation reduction potential，ORP）、有效氯浓度（available chlorine concentration，ACC）的变化而改变。电解水通常可分为3 种类型：酸性电解水（acidic electrolyzed water，AEW）（pH≤3，ORP＞1 100 mV）、微酸性电解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）（pH 5.0～6.5，ORP＞900 mV）和碱性电解水（alkaline electrolyzed water，ALEW）（pH 10.0～11.5，ORP＝-800～-900 mV）。其中，SAEW的pH值接近中性，有效氯几乎完全以杀菌效果极强的次氯酸分子（HClO）的形式存在，其杀菌能力是次氯酸根（ClO）的80 倍，其可在不影响产品品质的前提下有效降低微生物数量，特别是在鲜切果蔬领域具备广阔的应用前景；ALEW有效成分为氢氧化钠或氢氧化钾，含有ROS，可有效去除脂质和蛋白质等污物，通常用于工业清洗；日本于2002年将AEW列入合法的食品添加剂名单，1994年AEW被引入中国后发展迅猛，2020年我国颁布的GB 28234—2020《酸性电解水生成器卫生要求》对AEW生成器的卫生要求作出了进一步的规范。AEW作为一种新型的清洗杀菌剂，具备无化学残留、短时灭菌、制备方便、易操作等特点，在新鲜果蔬、水产品、家禽、食品加工设备等产业应用广泛。Shi Fei等研究报道，AEW处理可通过调节蜜橘果实采后ROS代谢，减缓果实低温冷害症状，保持冷藏果实采后品质。蒋璇靓等也报道，AEW处理有助于提高余甘子果实的贮藏品质，延缓果实采后病害进程。Hao Jianxiong等研究发现，AEW浸泡处理菠菜30 min能够有效去除农药残留，并维持较高的VC含量。本课题组前期的研究发现，AEW处理龙眼果实后，可降低果实呼吸强度和果皮细胞膜透性，有效抑制果皮褐变、果肉自溶和果实病害的发生，维持龙眼果实较好的采后品质和贮藏特性，但有关AEW的作用机制尚不清楚，尤其是AEW对采后龙眼果实的保鲜效应与ROS代谢的关系鲜见系统研究。因此，本实验探讨AEW处理对龙眼果实采后贮藏期间果肉ROS代谢的影响，旨在为龙眼果实采后商品化处理提供实践依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试的龙眼品种选用‘福眼’，采自福建省南安市，剔除外观损伤、有病害的果实，挑选约八九成熟、大小和色泽相近的果实，采后立即使用冷藏车于3 h内运至实验室。

AEW制备采用HRW-1500酸性氧化电位水生成器，利用低压直流电对NaCl溶液进行电解。采用pH计、A57-B ORP测定仪和RC-3F有效氯测定仪分别对AEW的pH值、ORP和ACC进行测定，控制其pH值为2.5±0.1、ORP＞1 000 mV、ACC为（80±5）mg/L。

四氯化钛、浓氨水、丙酮、浓硫酸、过氧化氢、磷酸乙醇；三氯化铁、对氨基苯磺酸、-奈胺、硫代巴比妥酸、核黄素、甲硫氨酸、氮蓝四唑等均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

HRW-1500酸性氧化电位水生成器北京火人京创医疗器材有限公司；A57-B ORP测定仪广州家贝水处理有限公司；RC-3F有效氯测定仪日本笠原理化工业株式会社；FW-80高速万能粉碎机北京市永光明医疗仪器有限公司；GL-20G-II高速冷冻离心机上海安亭科学仪器厂；HH-4数显恒温水浴锅国华电器有限公司；T6新世纪紫外-可见分光光度计北京普析通用仪器有限责任公司。

1.3 方法

1.3.1 原料处理

本课题组前期研究发现，龙眼果实经AEW（pH 2.5、ACC＝80 mg/L、ORP＝（1 512±5）mV）处理后表现出较好的耐贮性。因此，本实验分为以下两个处理组：1）AEW处理组：pH 2.5、ACC＝80 mg/L、ORP＝（1 512±5）mV的AEW浸泡果实10 min；2）对照组：蒸馏水浸泡果实10 min。自然晾干果实，分装于聚乙烯薄膜袋中（50 个果实/袋、50 袋/处理组），最后置于恒温箱贮藏。设定的贮藏条件为：温度（25±1）℃、相对湿度90%，每天（0～6 d）取样测定龙眼果肉ROS代谢指标。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 果肉O·产生速率和过氧化氢（HO）含量的测定

参照林毅雄和王慧等的方法，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g，测定O·产生速率，单位为nmol/（min·g）。

按照曹建康的方法测定HO含量，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g，单位为mmol/g。

1.3.2.2 果肉MDA含量的测定

参照林毅雄和王慧等的方法，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g，测定MDA含量，单位为mmol/g。

1.3.2.3 果肉抗氧化酶活力的测定

参考Bradford的方法测定蛋白质含量，参照林毅雄和王慧等的方法，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g，测定SOD、CAT和APX活力，结果均以蛋白质量计，单位均为U/mg。

1.3.2.4 果肉非酶抗氧化物质含量的测定

参照林毅雄和王慧等的方法，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g，测定AsA和GSH含量，单位均为g/kg。

1.3.2.5 果肉DPPH自由基清除能力和还原力的测定

参照林毅雄和王慧等的方法，从两个处理组的龙眼果实（10 个）中分别称取果肉5 g测定DPPH自由基清除能力和还原力，单位分别为%和g/kg。

1.4 数据处理与分析

以上指标的测定均重复3 次；采用SPSS 21.0软件进行统计分析和Duncan差异显著性分析，＜0.05表示差异显著，＜0.01表示差异极显著，利用Excel 2010软件绘图。

2 结果与分析

2.1 AEW处理对采后龙眼果肉O2-·产生速率和H2O2含量的影响

由图1A可知，在贮藏0～4 d，龙眼果肉的O·产生速率不断上升，在4～6 d的贮藏期内迅速下降。对照组的O·产生速率始终要比AEW处理组高。进一步对比可知，AEW处理可有效减缓果肉O·产生速率，并在同期始终低于对照组，且2～6 d达到极显著差异（＜0.01）。由图1B可知，对照组龙眼果肉的HO含量在0～3 d逐渐升高，在贮藏期第3天，果肉HO含量达到高峰值（1.27 mmol/g），紧接着在3～6 d缓慢下降。而AEW处理组的果肉HO含量在第4天达到高峰值后快速下降，并且HO含量比同时期的对照组低，在第1天和第6天比对照组分别低20.2%和24.0%（＜0.01）。由此认为，AEW处理能够减缓龙眼果肉ROS物质（O·和HO）的生成速率。

图1 AEW处理对采后龙眼果肉O2-·产生速率（A）和H2O2含量（B）的影响Fig. 1 Effect of AEW on the production rate of O2-· (A) and H2O2 content (B) in pulp of harvested longan fruits

2.2 AEW处理对采后龙眼果肉MDA含量的影响

由图2可知，龙眼果肉的MDA含量在整个采后贮藏期持续上升。对照组的果肉MDA含量整体比AEW处理组高，并在1～6 d内两组之间的MDA含量差异显著（＜0.05）或极显著（＜0.01）。进一步对比可知，在贮藏第6天时，相比于对照，AEW处理组的果肉MDA含量降低17.4%。上述结果表明，AEW处理能有效抑制龙眼果肉贮藏期间MDA含量的增加。

图2 AEW处理对采后龙眼果肉MDA含量的影响Fig. 2 Effect of AEW on MDA content in pulp of harvested longan fruits

2.3 AEW处理对采后龙眼果肉抗氧化酶活力的影响

由图3A可知，贮藏前3 d，对照组和AEW处理组龙眼果肉SOD活力迅速上升，且均在第3天达到峰值，3～6 d下降。进一步对比可知，除贮藏第5天以外，二者的果肉SOD活力在1～6 d均表现出显著（＜0.05）或极显著（＜0.01）差异。由图3B可知，整个贮藏期间，AEW处理组龙眼果肉CAT活力始终比对照组高，在贮藏期第3天，AEW处理组的果肉CAT活力为66.78 U/mg，是对照组的1.32 倍。进一步对比可知，两者的果肉CAT活力在2～5 d的贮藏期内达到极显著差异（＜0.01）。由图3C可知，从贮藏第0天到贮藏第3天，AEW处理组龙眼果肉APX活力快速提高104.4%，并在第3天达到峰值。而对照组果肉APX活力较AEW处理组推迟1 d达到峰值，且在贮藏后期，果肉APX活力仍然低于AEW处理组。进一步对比可知，两组在1～5 d的APX活力均差异极显著（＜0.01）。由此认为，AEW处理可提高龙眼果肉的抗氧化酶如SOD、CAT和APX活力。

图3 AEW处理对采后龙眼果肉SOD（A）、CAT（B）和APX（C）活力的影响Fig. 3 Effect of AEW on SOD (A), CAT (B), and APX (C) activity in pulp of harvested longan fruits

2.4 AEW处理对采后龙眼果肉非酶抗氧化系统的影响

由图4A可知，对照组和AEW处理组的采后龙眼果肉AsA含量不断下降。其中，AEW处理组在0～3 d贮藏期内的下降速率缓慢，3～6 d下降速率加快。对比分析表明，贮藏1～6 d，AEW处理组果肉AsA含量极显著高于同期对照组（＜0.01）。由图4B可知，随贮藏时间延长，对照组与AEW处理组的龙眼果肉GSH含量不断降低，进一步研究表明，对照组和AEW处理组的果肉GSH含量差异在采后第2天和第4天差异极显著（＜0.01），在第3天和第5天差异显著（＜0.05）。由此认为，AEW处理可有效延缓龙眼果肉AsA和GSH含量在采后贮藏期内的降低。

图4 AEW处理对采后龙眼果肉AsA（A）和GSH（B）含量的影响Fig. 4 Effect of AEW on AsA (A) and GSH (B) content in pulp of harvested longan fruits

2.5 AEW处理对采后龙眼果肉DPPH自由基清除能力和还原力的影响

由图5A可知，整个贮藏阶段，两组龙眼果肉DPPH自由基清除能力均下降。进一步对比可知，对照组的龙眼果肉DPPH自由基清除能力始终比AEW处理组低，且在第2、3、6天差异极显著（＜0.01），4～5 d差异显著（＜0.05）。由图5B可知，龙眼果肉还原力在整个贮藏期间呈下降趋势。进一步对比可知，AEW处理组果肉还原力下降较对照组缓慢，且贮藏4～6 d两者差异极显著（＜0.01）。上述结果表明，AEW处理可有效延缓龙眼果肉贮藏过程中DPPH自由基清除能力和还原力的下降。

图5 AEW处理对采后龙眼果肉DPPH自由基清除能力（A）和还原力（B）的影响Fig. 5 Effect of AEW on DPPH radical scavenging capacity (A) and reducing power (B) in pulp of harvested longan fruits

3 讨论

采后果实在维持生命活动、抵抗逆境胁迫时均会产生ROS（如O·、HO），低含量的ROS是调控果实生理代谢的重要信号，而过量ROS的积累会引发一系列对机体的毒害。MDA含量则反映植物体内细胞的膜脂过氧化程度。通常，果实依靠体内抗氧化酶和非酶ROS清除系统的协同作用，可消除细胞内产生的大量ROS，进而保证ROS的动态平衡，维持机体的正常代谢。其中，SOD是唯一能催化氧化O·转化为O和HO的抗氧化酶，CAT则在消除HO的过程中起到重要作用，而APX可利用AsA作为电子受体，参与HO转化为HO的过程，三者构成果实体内抗氧化酶的重要组成部分。乔沛等研究报道，外源褪黑素处理可通过减缓荔枝果皮O·产生速率，减少HO和MDA的积累来抑制荔枝果实褐变。而香梨果实经1-甲基环丙烯处理后，不仅能保持较低水平的O·产生速率和MDA含量，其油渍化程度也更低。Chen Yihui等发现用pH 2.8的AEW处理蓝莓果实5 min，可降低果实O·产生速率，同时提高果实抗氧化酶（如SOD、CAT、APX）活性，显著抑制采后蓝莓果实软化和腐烂，并延长果实保鲜期。本研究结果发现，与对照组相比，AEW处理组龙眼果肉在贮藏前期显著抑制O·产生速率的上升（图1A），并在整个贮藏期保持较低的HO含量（图1B）和MDA含量（图2）；此外，AEW处理组还能使龙眼果肉保持较高的SOD、CAT、APX活性。因此推测，AEW处理可能通过提高龙眼果肉抗氧化酶活性，加快果肉ROS物质的清除速率，同时抑制膜脂过氧化产物的迅速增加，有效减轻膜系统的氧化损伤，维持膜系统结构的完整性，进而增强龙眼果实采后耐贮性。

AsA和GSH作为两种重要的非酶抗氧化物质，发挥着ROS清除剂的重要作用。DPPH自由基清除能力和还原力同样能反映果实ROS清除能力的强弱。本研究结果表明，AEW处理可延缓龙眼果肉AsA、GSH的分解速率，保持较高的DPPH自由基清除能力和还原力。Nie Zhengpeng等研究发现，壳聚糖处理可提高柚果实抗氧化物质（AsA和GSH）含量，并保持较高的抗氧化酶活性，从而有效延缓柚果实汁胞粒化，维持柚果实较好的采后品质。Lin Yixiong等的研究发现，经没食子酸丙酯处理的龙眼果实，其较高的果肉AsA和GSH含量以及较高的DPPH自由基清除能力和还原力对延缓果肉自溶起到积极作用。由此可见，AEW处理可通过提高龙眼果肉非酶抗氧化物质含量，增强龙眼果肉细胞ROS清除能力，进而提升果肉细胞整体抗氧化水平，保护细胞膜结构和功能，提高其采后耐贮性。