外源葡萄糖处理对杏果实抗氧化代谢及贮藏品质的影响

张 昱，芦玉佳，任新雅，石慧敏，刘志旭，高岩松，唐江北，朱 璇

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052）

新疆‘赛买提’杏（Prunus armeniacaL.）风味独特、品质优良，富含酚类、维生素、类胡萝卜素，具有较高的营养、保健与商业价值[1-2]。杏属于呼吸跃变型果实，采收期较集中，极易在采后贮运过程中出现软化、褐变、腐烂变质等现象，造成了严重的采后损失[3-4]。化学保鲜剂因其操作方便、效果良好，在果蔬采后贮藏方面被广泛应用[5]。近年来，随着人们健康意识的提升，消费者更青睐绿色、天然且安全无化学残留的保鲜方式。因此，探寻健康、环保的保鲜技术已成为未来解决果蔬采后贮藏问题的方向。

葡萄糖（glucose，Glc）是自然界中分布最广泛的一种单糖，是活细胞的能量来源，可影响植物的多个代谢进程[6]。此外，Glc还参与调控植物成熟、衰老进程和应激反应，是很多生理和病理过程中分子识别的决定因素[6-8]。目前，Glc因其绿色、安全、价格低廉等优点，逐渐被应用于作物抵抗逆境胁迫等方面[6-12]。有研究表明，外源Glc可通过调控活性氧（reactive oxygen species，ROS）代谢缓解小麦幼苗与玉米的盐胁迫[9-10]；Huang Yawen等[11]研究发现，外源Glc可通过调控抗氧化酶活性来缓解黄瓜幼苗脱水胁迫；对西瓜幼苗的研究表明，外源Glc处理可有效缓解幼苗糖饥饿，保持膜完整性，并在低温贮藏期间抑制衰老，维持幼苗的穴藏品质[12]；Wei Jia等[13]研究表明，外源Glc处理可提高甘蓝和小白菜芽中的总酚与花青素的含量。然而，目前关于Glc应用于果蔬采后贮藏方面的研究还较少。汤月昌[14]与董栓泉[15]等研究发现，外源Glc处理可增强青花菜抗氧化能力，延缓青花菜的衰老，延长其货架期；Wang Yuanhua等[16]研究发现外源Glc浸泡处理可调节草莓抗病相关基因的表达，增强果实抗病性，降低采后草莓贮运期间的腐烂率。这些结果表明，Glc可能是一种新的果蔬采后保鲜策略。因此本实验以新疆‘赛买提’杏为材料，研究不同浓度Glc处理对杏果实采后抗氧化代谢与贮藏品质的影响，旨在为外源Glc在果蔬保鲜方面的应用提供思路与理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘赛买提’杏果实于2022年6月18日采自新疆英吉沙县乌恰镇试验田，选取成熟度、大小相近、无病虫害和机械损伤的杏果实，并立即运回新疆农业大学果蔬采后贮藏实验室。

葡萄糖（分析纯）上海源叶生物科技有限公司；三氯乙酸、邻苯二酚、硫代巴比妥酸、愈创木酚、邻苯二甲酸氢钾、2,6-二氯靛酚（均为分析纯）天津致远化学试剂有限公司；产生速率试剂盒、H2O2含量试剂盒北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

GY-4果实硬度计 浙江艾德堡仪器有限公司；PAL-1便携式数显折光仪 日本Atago公司；UF-103型紫外分光光度计 上海优尼克仪器有限公司；3HBRI型高速冷冻离心机 湖南海澜仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

在前期预实验的基础上选择100、200、400 mmol/L作为Glc处理浓度。参照本课题组前期研究结果[17]，采用减压处理杏果实（0.05 MPa条件下减压2 min，随后常压浸泡5 min)。处理组分别用100、200、400 mmol/L Glc溶液对杏果实进行减压渗透处理；以蒸馏水减压渗透处理作对照组。各组处理均重复3 次，每次重复5 kg果实。待果实晾干后于温度（1.0±0.5）℃、相对湿度90%～95%的冷库中贮藏。并于贮藏第0、7、14、21、28、35、42、49天测定品质等相关指标并取样。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 物理品质指标的测定

杏果实硬度采用GY-4型硬度计测定；可溶性固形物质量分数（soluble solids content，SSC）采用PAL-1型便携式数显折光仪测定。

参照曹建康等[18]的方法测定可滴定酸（titratable acidity，TA）质量分数与呼吸强度。TA质量分数采用氢氧化钠滴定法测定，结果以苹果酸计（折算系数0.067）；呼吸强度采用静置法测定，以每小时每千克杏果实释放的CO2质量表示，单位为mg/（kg·h）。

1.3.2.2 腐烂率的测定

以单个果实病斑直径大于3 mm（含3 mm）记为腐烂果实，计算公式如下。

1.3.3 感官评价

参照李亚玲等[19]的方法略作修改。请15 位受过专业培训的感官评测人员，从杏果实口感质地、外观、香气、整体可接受度方面对贮藏结束后的杏果实进行主观评分，评分标准如表1所示。

表1 杏果实感官评分标准Table 1 Criteria for sensory evaluation of apricot fruit

1.3.4 还原型抗坏血酸、谷胱甘肽含量的测定

谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量参照曹建康等[18]的方法进行测定，单位为µmol/g；还原型抗坏血酸（ascorbic acid，ASA）含量参照曹建康等[18]所述的2,6-二氯靛酚滴定法测定，单位为mg/100 g。

1.3.6 抗氧化酶活力测定

超氧化物歧化酶（superoxide distmuase，SOD）活力的测定参照曹建康等[18]的方法并略作改进，称取2.0 g杏果实，提取缓冲液为pH 7.8的磷酸盐溶液（包括5 mmol/L二硫苏糖醇（dithiothreitol，DTT）和5 g/L聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVPP）），以每克鲜质量果实组织的反应体系对氮蓝四唑光还原的抑制为50%时为一个SOD活力单位，以U/g表示。

过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxydas，APX）、谷胱甘肽还原酶（gluathione reductase，GR）活力参照曹建康等[18]的方法略作修改后进行测定。均称取2.0 g杏果实，加入提取缓冲液后，在4 ℃下12 000×g离心25 min，收集上清液。以每克鲜质量杏果实样品的反应体系在240 nm波长处每分钟吸光度增加0.01为1 个CAT活力单位；以每克鲜质量杏果实样品的反应体系在290 nm波长处每分钟吸光度降低0.01为1 个APX活力单位；以每克鲜质量杏果实样品的反应体系在340 nm波长处每分钟吸光度降低0.01为1 个GR活力单位。以上酶活力单位均为U/g。

1.3.7 细胞膜渗透率与丙二醛含量的测定

细胞膜渗透率的测定参考曹建康等[18]的方法。

丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的测定参照曹建康等[18]的方法略作修改。称取2.0 g果实样品，加入5 mL 10 g/L三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）研磨匀浆后置于4 ℃浸提5 min。之后于4 ℃、10 000×g离心10 min。取上清液，加入2.0 mL 0.67 g/L硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA），混合后煮沸10 min，待冷却后再次离心。分别测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光度。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010软件进行数据结果计算。用SPSS 22.0软件对数据进行方差分析，采用Duncan检验进行差异显著性分析，P＜0.05表示差异显著。使用GraphPad Prism 8.0.2和Origin 2019软件作图。

2 结果与分析

2.1 外源葡萄糖处理对杏果实贮藏品质的影响

硬度、SSC和TA质量分数是衡量杏果实品质的重要因素。如图1A、B所示，杏果实硬度和TA质量分数随着贮藏时间的延长呈缓慢下降的趋势。200 mmol/L Glc处理组硬度和TA质量分数在整个贮藏期间始终高于其他组。在贮藏第49天时，200 mmol/L Glc处理组硬度分别是100、400 mmol/L Glc处理组和对照组的1.15、1.41、1.52 倍（P＜0.05），200 mmol/L Glc处理组TA质量分数比400 mmol/L Glc处理组和对照组分别高23.57%、14.29%（P＜0.05），与100 mmol/L Glc处理组之间无显著性差异（P＞0.05）。

图1 外源Glc对杏果实采后硬度（A）、TA质量分数（B）、SSC（C）、呼吸强度（D）、感官评分（E）和腐烂率（F）的影响Fig.1 Effect of exogenous Glc on firmness (A),TA content (B),SSC (C),respiratory intensity (D),sensory evaluation (E) and decay incidence (F)of postharvest apricot fruit

由图1C可知，SSC在整个贮藏期间呈现先上升后下降的趋势。100 mmol/L Glc与200 mmol/L Glc处理组在第28天时达到峰值，比400 mmol/L Glc处理组与对照组晚7 d。在贮藏结束时，200 mmol/L Glc处理组SSC比100 mmol/L Glc、400 mmol/L Glc处理组及对照组分别高7.63%、10.88%、14.69%（P＜0.05）。

如图1D所示，对照组与400 mmol/L Glc处理组在第21天时出现呼吸高峰，比100、200 mmol/L Glc处理组提前了7 d。且在第21天时，对照组呼吸强度比100、200、400 mmol/L处理组分别高24.82%、22.67%、6.54%（P＜0.05）。在贮藏结束时，200 mmol/L Glc处理组呼吸强度显著低于对照组（P＜0.05），说明外源Glc处理可有效推迟杏果实呼吸高峰，并抑制杏果实呼吸强度。

感官品质与腐烂率是判断果实商品价值的重要指标。如图1E所示，在杏果实贮藏结束后，对照组果实无明显香气，果肉绵软、酸味流失、甜味过淡，表皮色泽暗淡，果肉出现褐变等现象，可接受程度偏低。相比之下，200 mmol/L Glc处理后的杏果实外观、香气、口感评分更高，说明200 mmol/L Glc处理可有效降低杏果实贮藏期间风味的流失速率。

如图1F所示，贮藏结束（49 d）时，200 mmol/L Glc处理组腐烂率分别比对照组、100 mmol/L Glc与400 mmol/L Glc处理组低18.32、10.32、11.67 个百分点（P＜0.05），说明200 mmol/L Glc处理可有效抑制贮藏期间杏果实腐烂率的上升。

以上研究结果表明：与对照组相比，100、200、400 mmol/L Glc处理组都具有维持杏果实贮藏品质和商品价值的作用，但以200 mmol/L Glc处理维持效果最佳，故将200 mmol/L Glc处理作为最佳浓度用于后续的实验研究。

2.2 外源葡萄糖处理对杏果实ASA与GSH含量的影响

ASA与GSH的含量与果实抗氧化能力密切相关。如图2A所示，从贮藏第7天开始，Glc处理组与对照组之间ASA含量出现显著性差异，在贮藏第49天时，Glc处理组ASA含量是对照组的1.97 倍（P＜0.05）。如图2B所示，Glc处理组GSH含量在贮藏第14天后始终显著高于对照组，在第35天时达到峰值，此时200 mmol/L Glc处理组GSH含量比对照组高27.86%（P＜0.05），说明外源Glc处理可有效维持杏果实采后贮藏过程中ASA与GSH的含量。

图2 外源Glc处理对杏果实ASA（A）与GSH（B）含量的影响Fig.2 Effect of exogenous Glc treatment on the contents of ASA (A)and GSH (B) in apricot fruit

2.3 外源葡萄糖处理对杏果实H2O2含量与产生速率的影响

如图3A、B所示，在整个贮藏期间对照组H2O2含量与产生速率始终高于Glc处理组。在贮藏前期（0～21 d），杏果实H2O2含量呈上升趋势，在第21天时达到峰值，此时对照组H2O2含量显著高于Glc处理组（P＜0.05）。对照组产生速率在整个贮藏期间始终显著高于Glc处理组（P＜0.05）。说明Glc处理可有效抑制贮藏期间与H2O2的积累。

图3 外源Glc处理对杏果实H2O2含量（A）与O2－·产生速率（B）的影响Fig.3 Effect of exogenous Glc treatment on H2O2 content (A) and production rate (B) of apricot fruit

2.4 外源葡萄糖处理对杏果实抗氧化酶活力的影响

杏果实中SOD活力在贮藏期间呈现出先增加后降低再上升的趋势（图4A）。对照组SOD活力均低于Glc处理组，且贮藏42 d时差异最显著（P＜0.05）。贮藏49 d时SOD活力达到最大值，此时Glc处理组（1.13 U/g）比对照组（1.04 U/g）SOD活力高8.65%。

图4 外源Glc处理对杏果实SOD（A）、CAT（B）、APX（C）和GR（D）活力的影响Fig.4 Effect of exogenous Glc treatment on SOD (A),CAT (B),APX (C)and GR (D) activities of apricot fruit

如图4B所示，随着贮藏时间的延长，杏果实的CAT活力呈先上升后下降的趋势。其中，Glc处理组与对照组果实CAT活力均在贮藏28 d时达到峰值。贮藏末期（49 d）时，处理组CAT活力比对照组高0.89 倍（P＜0.05）。

如图4C所示，Glc处理组APX活力在贮藏28～49 d期间始终高于对照组。在贮藏末期时，Glc处理组APX活力比对照组提高了0.15 倍（P＜0.05）。

由图4D可知，处理组与对照组GR活力变化趋势保持一致，均在贮藏28 d前呈上升趋势，28 d后开始下降，且从28 d后Glc处理的果实GR活力始终显著高于对照组（P＜0.05）。

综上，Glc处理可显著提高采后杏果实抗氧化酶活力。

2.5 外源葡萄糖处理对杏果实含量细胞膜渗透率与MDA含量的影响

如图5A所示，整个贮藏期间，杏果实的细胞膜渗透率呈逐渐上升的趋势。在贮藏过程中Glc处理的果实细胞膜渗透率均低于对照组，贮藏14 d时出现显著性差异（P＜0.05）。贮藏49 d时，处理组果实细胞膜渗透率比对照组低14.60 个百分点，说明Glc处理可有效延缓杏果实细胞膜渗透率的上升。

图5 外源Glc处理对杏果实细胞膜渗透率（A）与MDA含量（B）的影响Fig.5 Effect of exogenous Glc treatment on cell membrane permeability (A) and MDA content (B) of apricot fruit

如图5B所示，杏果实中MDA含量随着贮藏时间的延长呈逐渐上升趋势。Glc处理显著抑制了贮藏过程中杏果实MDA含量的增加。贮藏49 d时对照组（0.80 nmol/g）和处理组果实（0.73 nmol/g）MDA含量分别是其贮藏初期的3.21 倍和2.95 倍，说明Glc处理可显著降低杏果实贮藏期间MDA含量（P＜0.05）。

3 讨论

硬度、ASA含量、SSC及TA质量分数是影响果实贮藏期间品质的重要指标[20]。本研究发现，200 mmol/L Glc处理组明显抑制了贮藏期间果实的硬度、SSC与TA质量分数的下降，有效延缓果实品质劣变，延长其贮藏期。Wang Yuanhua等[16]也发现相似的结果，即外源Glc处理有效保持了草莓贮藏期间的硬度与TA含量，延长了草莓的贮藏期。但马永娇等[21]的研究结果则表明，外源Glc处理诱导西瓜果实内源乙烯增加，促进了低糖西瓜的成熟衰老。这可能是不同果蔬种类和不同的处理条件造成的差异。

呼吸作用可通过氧化分解糖和有机酸等有机物，影响果实能量状态和氧化还原状态，从而影响采后果实的贮藏品质和衰老速度[22]。在本实验中，与对照组相比，200 mmol/L外源Glc处理明显延缓了杏果实呼吸速率的增加，并推迟了呼吸高峰的出现。王亮等[23]研究发现，1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）结合近冰温贮藏可有效抑制山楂果实的呼吸强度，从而较好地维持果实贮藏品质。

果实采后贮藏品质与ROS代谢密切相关[24-25]，当其过量积累时可导致细胞膜过氧化损伤，使细胞膜的完整性遭到破坏，从而加速果实品质劣变及衰老进程[26]。目前，已有研究证实了ROS动态平衡与果实采后贮藏品质有关[25-28]。SOD、CAT作为果实体内清除ROS的主要酶，其活力与果实体内ROS平衡密切相关[26,29]。SOD可通过歧化反应将歧化生成H2O2与O2，而H2O2则可由CAT、POD等酶进一步分解，三者共同协作可维持果实贮藏期间较低的ROS水平[30-31]。本研究发现，与对照组杏果实相比，外源Glc处理可有效增强杏果实贮藏期间SOD、CAT的活力，显著抑制H2O2与的积累，从而减轻杏果实的氧化损伤，使Glc处理组保持较低的MDA含量与细胞膜透性。汤月昌[14]和董栓泉[15]等研究结果也表明外源Glc处理可通过维持青花菜采后贮藏期间SOD、CAT等抗氧化酶活性，延缓青花菜的衰老与黄化。

此外，ASA-GSH循环在清除果实ROS、延缓果实品质劣变等方面也发挥了至关重要的作用[32-34]。APX和GR 可通过将ASA 氧化为单脱氢抗坏血酸并将还原型谷胱甘肽转化为氧化型谷胱甘肽来消除过量的H2O2[28,32]；Glc作为氧化磷酸戊糖途径的底物，通过产生烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，参与调控ASA-GSH循环。Shao Xinfeng等[35]研究也表明热处理可通过提高枇杷果实Glc的含量来诱导果实ASA-GSH循环，从而有效避免H2O2的过量积累。在本实验中，外源Glc处理与对照组相比显著提高了杏果实贮藏期间的APX与GR的活力与GSH及ASA的含量。Huang Yawen等[11]的研究结果表明，外源Glc处理有效维持了较高的ASA-GSH循环活性，从而增强了黄瓜幼苗的抗氧化能力，这与本研究结果相似。

本研究结果表明，200 mmol/L Glc处理可有效维持杏果实采后贮藏期间SOD、CAT、APX、GR活力，提高ASA与GSH的含量，并抑制与H2O2的积累，降低MDA含量与细胞膜渗透率，抑制果实呼吸强度，并推迟杏果实呼吸高峰的出现时间，有效地延缓果实的硬度、SSC、TA质量分数的下降，较好地保持杏果实采后贮藏品质。