机械损伤对香蕉采后品质及抗氧化酶活性的影响

黄敏 ，唐杰，黄方 ，易萍，李丽 *，孙健

1. 广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所（南宁 530007）；2. 广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室（南宁 530007）；3. 广西壮族自治区农业科学院（南宁 530007）

香蕉（Musa acuminata L.）是世界上主要亚热带水果之一，近年来，产业发展讯速，已成为南亚地区的最大宗水果，在我国的水果生产中占有重要的地位[1-3]。香蕉属于呼吸跃变型的水果，采后香蕉在常温下易发生呼吸跃变，后熟过程中释放乙烯，催化香蕉成熟，机械损伤引起的病原菌侵袭会加速生理后熟，影响香蕉品质及保鲜效果[4-5]。香蕉在采收、分级包装、贮藏运输和销售等一系列过程中免不了受到机械伤胁迫如挤压、碰撞、静载、跌落、振动等的伤害，不仅严重影响香蕉外观品质，而且破坏细胞膜组织结构，加重病原菌对香蕉的伤害，加速香蕉变质腐烂，导致香蕉货架期及经济效益损失惨重，制约了香蕉产业的发展[6]。

机械损伤是水果采后受到的重要胁迫之一，会造成局部细胞承载损伤破裂，细胞膜系统首先受到破坏，引起伤口区病菌浸袭，果实褐变，品质下降，产生系列生理生化反应，降低商品价值[7]。陈蔚辉等[8]研究表明，机械损伤会促进果实可溶性固形物含量和呼吸速率的提升，促进生理代谢的进行，引起果实品质下降。唐燕等[9]研究表明，机械伤胁迫提高猕猴桃果实的代谢速率，同时诱导细胞保护酶活性提高，丙二醛（MDA）含量累积，加速成熟变质。目前对于机械伤对香蕉采后品质及抗氧化系统的报道较少。因此，文章系统分析测定了机械伤处理对香蕉果实硬度、可溶性固形物含量、呼吸强度、病情指数、MDA含量以及抗氧化相关酶超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）、过氧化氢酶（CAT）活性等指标的影响，为深入探讨机械伤胁迫对香蕉果实贮藏特性的影响提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料

供试香蕉品种为桂蕉6号，成熟度为7～8成时采收，此时的香蕉果皮呈青绿色，果实饱满指数为基本饱满，有较明显的棱角，于2020年10月8日采摘自广西南宁市坛洛镇果园，采摘后装箱运回实验室，香蕉去轴落梳，再分切成蕉指，挑选成熟度一致、大小均一、无机械伤害和病虫害的果实，用0.1%次氯酸钠溶液浸泡清洗10 min，取出晾干后备用。试剂磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、乙酸乙酯、NaOH均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

UV-3200 PCS型紫外可见分光光度计（上海美普达仪器有限公司）；GY-4果实硬度计（艾德堡仪器有限公司）；3-18ks高速冷冻离心机（Sigma）；BSA124s电子天平（赛多利斯科学仪器北京有限公司）；HH-2数显恒温水浴锅（常州普天仪器制造有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

对预处理的采后香蕉果实进行模拟机械伤处理，用直径为2 mm的不锈钢打孔器在香蕉中轴部位内外侧戳伤，模拟较大挤压碰撞、擦伤等损伤情况下香蕉的贮藏特性变化；对照组不做机械伤处理。处理好的香蕉果实随机分成每10个一组，装进厚度为0.03 mm的PE保鲜袋中扎口包装进行贮藏保鲜，在25±1 ℃，相对湿度为85%～95%下贮藏14 d，每2 d进行取样观察并测定相关的生理生化指标。试验重复3次，所测得的数据取平均值。

1.3.2 硬度的测定

采用GY-4型果实硬度计，硬度计针头为圆筒型，直径为5 mm，长度为10 mm。每次随机取6～8个香蕉，每个果面测定2个点，取平均值为该果实的硬度，硬度单位用N/cm2表示。

1.3.3 可溶性固形物（TSS）的测定

可溶性固形物含量的测定采用手持糖度计的测定方法，香蕉去皮后，取果实中段进行打浆，重复测6次，取平均值为其可溶性固形物的含量。

1.3.4 呼吸强度的测定

呼吸强度测定方法参照曹建康等[10]的静置法进行测定，在呼吸室底部放装有10 mL 0.4 mol/L NaOH的培养皿，在隔板上放6个香蕉，封盖密封0.5 h，取出培养皿，将NaOH溶液倒入锥形瓶中，加入5 mL BaCl2和两滴酚酞指示剂，用0.2 mol/L的草酸溶液滴定，根据公式计算其呼吸速率。

1.3.5 病情指数测定

参照吴小建等[11]的方法并加以改进：根据香蕉果实表面腐烂面积大小分为0～4级。分级标准为：0级果（无病斑）、1级果（＜1/10病斑）、2级果（1/10～1/4病斑）、3级果（1/4～1/2病斑）、4级果（＞1/2病斑）。每次取样测量香蕉表面病斑的大小。

1.3.6 MDA含量的测定

参照曹建康等[10]方法采用硫代巴比妥酸法，取磨样后的香蕉果皮组织1 g，准确量取5 mL 100 g/L三氯乙酸（TCA）与香蕉样品混合并置于4 ℃、10 000×g离心机中离心20 min，取2 mL上层清液加入2 mL 6.7 g/L的硫代巴比妥酸（TBA）混匀煮沸20 min，室温下冷却后测定混合液在450，532和600 nm处的吸光度，MDA含量（mmol/g）按式（2）计算。

1.3.7 酶活性测定

香蕉果皮活性氧代谢相关酶活性如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和过氧化氢酶（CAT）的活性参照曹建康等[10]方法进行测定，测定样品为香蕉机械损伤处的果皮。指标重复试验3次，测定结果取平均值。

1.3.8 统计分析

试验数据采用SPSS 19.0软件进行统计分析，采用Duncan’s多重比较进行显著性分析，P＜0.05作为差异显著性判断标准。用Origin 8.1进行制图；所有数据均为3次重复试验的平均值。

2 结果与讨论

2.1 机械损伤对香蕉硬度的影响

根据硬度可知香蕉果实的成熟度，硬度随贮藏时间延长而降低，果实就越成熟，这反映了香蕉果实的耐贮性。图1显示，两组处理的香蕉在贮藏前期果实硬度变化不明显；贮藏第10～第14天，机械损伤后的香蕉硬度急剧降低，从141.6 N降到了62.1 N，未处理组香蕉硬度降低不明显，从145.6 N降到132.7 N，未处理组的香蕉果实硬度显著高于机械损伤组（P＜ 0.05），说明机械损伤加速了香蕉果实的软化速度，缩短了贮藏时间。

图1 机械伤处理对香蕉果实硬度的影响

2.2 机械损伤对香蕉可溶性固形物的影响

可溶性固形物主要指可溶性糖类，其中果糖、葡萄糖和蔗糖等是糖类化合物的反映，是果蔬贮藏品质特性的重要指标[12]。图2显示，随贮藏时间的延长，香蕉中的可溶性固形物含量呈上升趋势。机械损伤处理的香蕉可溶性固形物含量在贮藏第8天急速上升，在贮藏后期达到了20.8%，未处理组仅有5.4%，显著高于未处理组（P＜0.05），香蕉的成熟期提前，可见机械损伤处理加速了香蕉果实中淀粉向糖的转化，进而提高了可溶性固形物含量，促进成熟。

图2 机械损伤处理对香蕉可溶性固形物的影响

2.3 机械损伤对香蕉呼吸速率的影响

呼吸强度也称呼吸速率，果蔬在一定温度的密闭空间里，吸收氧气并释放二氧化碳来进行正常的代谢活动，通过测定这一过程的呼吸强度可反应香蕉生理代谢活动的强弱，是果实采后生命活动的能量和物质基础[13]。图3显示，在整个贮藏期，不同处理组呼吸速率均先上升，前后达到高峰后下降；机械损伤组呼吸强度高峰出现在第8天，达到13.5 mg CO2·kg-1·h-1，未处理组呼吸强度高峰推迟了2 d，且低于机械损伤组的呼吸强度高峰值。贮藏4～12 d机械损伤呼吸速率显著高于未处理组（P＜0.05），主要是由于机械损伤引起病菌感染，致使香蕉产生的生理反应促进呼吸速率增高，进而产生更多乙烯诱发香蕉成熟，说明机械损伤处理提高了香蕉的代谢活动，加快了其呼吸跃变，加速了香蕉果实的成熟，缩短香蕉的贮藏时间。

图3 机械损伤处理对香蕉呼吸强度的影响

2.4 机械损伤对香蕉病感情况的影响

香蕉损伤受到微生物污染，通过病情指数反映其病害感染程度。图4显示香蕉损伤后的病感情况，病情指数随贮藏时间延长而越高，病感越严重；机械伤组果实病情指数在贮藏6 d后显著高于未处理组（P＜ 0.05），机械损伤处理组香蕉在贮藏14 d时腐烂指数为66.27%，比未处理组高81.06%，说明香蕉机械损伤后易受到病原菌侵染，随着香蕉贮藏时间的延长，病菌对果实的浸染逐渐扩散，果实成熟加快，感染范围逐渐扩大并加深，加速了香蕉的变质腐烂。

图4 机械损伤处理对香蕉病情指数含量的影响

2.5 机械损伤对香蕉MDA含量的影响

香蕉贮藏过程中产生的MDA可以与蛋白质、核酸反应，改变这些大分子的构型，破坏香蕉细胞膜的完整性，使其功能丧失，因此，MDA含量能够反映细胞膜脂受氧化的程度[14]。从图5可以发现，贮藏期MDA含量呈上升趋势，机械损伤处理后MDA含量大幅度升高，在贮藏14 d时，达到13.83 mmol/g，未处理组MDA含量上升较平缓，贮藏末期低于机械损伤组42.8%。说明机械损伤加速了MDA的积累，使细胞膜受到膜脂氧化的伤害。

图5 机械损伤处理对香蕉MDA含量的影响

2.6 机械损伤对香蕉抗氧化相关酶活的影响

超氧化物歧化酶（SOD）是一种抗氧化物酶，能够清除体内超氧化物自由基，也可与其他酶协同作用在植物体内发挥更大的作用效果，减少自由基对植物的伤害。由图6可知，机械损伤处理后，SOD酶活显著上升（P＜0.05），在贮藏期间，SOD活性整体呈上升趋势，在贮藏过程中机械损伤处理组的SOD酶活性组显著高于未处理组，在第14天，机械损伤组活性为21.79 U/g，比未处理组高45.20%。机械损伤香蕉SOD活性提高，以清除体内多余自由基，对逆境进行自我调节和自我保卫。

图6 机械损伤处理对香蕉SOD酶活性的影响

POD广泛存在于植物、动物和微生物中，可催化酚类物质转化为木质素，保护细胞膜，是植物体内清除自由基的高效酶，也可与其他酶协同作用清除多余活性氧[15]。由图7可以看出，未处理组的香蕉在12 d内POD活性都维持在较低水平，在第8天达到最低值；机械损伤处理的香蕉在贮藏初期，酶活性显著上升，在第8天时达到峰值，但在贮藏8 d后，随着贮藏时间的延长，机械损伤引起的病菌感染使香蕉POD酶活性下降。总体来说当植株受到病原菌侵染时细胞内POD活性会上升，机械损伤处理组的香蕉酶活性都显著高于未处理组（P＜0.05），表明机械损伤处理引起香蕉自身酶活性起了抵抗作用，李琪等[16]研究发现蜜柚组织中POD活性都伴随着机械损伤害而上升，试验研究结果与之一致。

图7 机械损伤处理对香蕉POD酶活性的影响

PPO普遍存在于植物中，通过分子氧可将酚和多酚氧化形成醌，保护植物细胞的完整性，避免机械损伤胁迫引起病菌感染[16-17]。PPO是氧化还原酶，参与果蔬对逆境胁迫的抵抗，可清除自由基并促进形成抑菌的醌类物质，在有些植物中，低活性的PPO促进活性氧维持细胞的正常活动，对病菌有杀伤作用，并且通过促进细胞壁的木质化和结构蛋白的聚合形成保护细胞的屏障[18]。图8显示，机械损伤处理后，PPO酶活显著上升（P＜0.05），在整个贮藏期内，机械损伤处理组的PPO酶活性整体比对照组高，在第14天时，机械损伤处理组的PPO酶活达到71.56 U/g，比未处理组高27.03%，说明机械损伤破坏了香蕉细胞的正常运行。

图8 机械损伤处理对香蕉PPO酶活性的影响

CAT广泛存在于植物、动物和微生物中，是最主要的H2O2清除酶，在活性氧清除系统中起了比较大的作用，与植物抗逆性密切相关[19]。图9是机械损伤处理对香蕉CAT酶活性的影响，图中显示随贮藏时间的延长，CAT酶活性先上升后下降，机械损伤处理组和未处理组均在第4天达到峰值，分别为230.47和214.97 U/g，之后CAT酶活性迅速下降，在贮藏8～14 d，机械损伤处理组的CAT酶活性组显著高于未处理组，说明机械损伤激活了CAT活性对机械损伤胁迫做出响应。

图9 机械损伤处理对香蕉CAT酶活性的影响

3 结论

研究测定了人工模拟机械损伤处理与未处理的香蕉硬度、可溶性固形物、呼吸强度、病情指数、MDA含量及抗病相关酶SOD、POD、PPO、CAT酶活性的变化。研究结果表明：机械损伤处理的香蕉果实硬度显著下降，在贮藏后期可溶性固形物含量、果实呼吸速率、病情指数与未处理组相比明显升高，同时机械损伤处理会引起香蕉MDA含量的积累及SOD、POD、PPO和CAT等抗氧化酶活性的升高，加速了细胞组织膜脂过氧化，促进了香蕉的成熟、软化及腐烂。论文研究结果可为深入探讨机械伤胁迫对香蕉果实贮藏特性的影响提供参考，为开发香蕉保鲜新技术提供依据。