核桃青皮多酚调控对哈密瓜采后活性氧代谢水平及腐烂率的影响

2024-02-20李慧毕莹王新宇雷雅馨张琪黄帅热扎·库忘德克王静

新疆农业科学 2024年12期

摘要：【目的】研究核桃青皮多酚对哈密瓜果实贮藏期间活性氧代谢（ROS）和腐烂率的影响。

【方法】以西州密25号哈密瓜为试材，以蒸馏水为对照，采用30 mg/L核桃青皮多酚（前期试验所得）处理哈密瓜果实，2组处理均加入0.5 mL/L吐温-20，浸泡20 min，常温（温度（22±2）℃，相对湿度（20±2）%）贮藏18 d。每3 d测定1次哈密瓜果实腐烂指数、腐烂率、细胞膜透性、丙二醛（MDA）含量、超氧阴离子（O-2）产生速率、过氧化氢含量（H2O2）和活性氧代谢相关酶活性。

【结果】30 mg/L核桃青皮多酚处理诱导哈密瓜果实超氧化物歧化酶（SOD）（除第6 d）、过氧化氢酶（CAT）（除第3 d）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）（除第6 d）、谷胱甘肽还原酶（GR）等酶的活性增强，有效增强还原型谷胱甘肽（GSH）含量，降低H2O2含量和O-2生成速率，延缓细胞膜透性和丙二醛（MDA）含量的上升，显著降低哈密瓜果实腐烂指数和腐烂率（Plt;0.05），减轻哈密瓜果实的腐烂症状。

【结论】核桃青皮多酚可通过调控哈密瓜采后活性氧代谢水平，延缓果实衰老和降低腐烂率。

关键词：哈密瓜；核桃青皮多酚；采后；活性氧代谢；腐烂率

中图分类号：S662.1"" 文献标志码：A"" 文章编号：1001-4330（2024）12-2966-10

0 引言

【研究意义】哈密瓜属葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物，属于呼吸跃变型果实^［¹^］，风味独特，甜润多汁，矿物质和膳食纤维丰富^［²^］。哈密瓜采后代谢旺盛，成熟衰老迅速^［³^］，在贮藏、运输期间易发生软化、腐烂变质^［⁴^］。因此，哈密瓜采后调控保鲜技术显得尤为重要。【前人研究进展】张翠环等^［⁵^］研究表明，气调保鲜袋+无纺布处理可较好维持西州密25号哈密瓜果实的果肉硬度，降低失重率，减少腐烂率。3%O2+1%CO2处理可较好的维持西州密25号哈密瓜果实的呼吸速率和乙烯释放速率，并维持果实的营养物质，延长哈密瓜果实的贮藏期^［⁶^］。在湿度为35%～45%条件下采用NO熏蒸哈密瓜，可维持较好的果实硬度和可溶性固形物含量，有效降低果实的呼吸速率和乙烯释放量，并且延缓哈密瓜果实的可滴定酸和抗坏血酸下降，降低细胞膜渗透率的上升速度，从而延长果实贮藏期^［⁷^］。王静等^［⁸^］研究表明，用不同材质的膜袋对哈密瓜果实采前进行套袋，研究其对贮藏期果实腐烂的影响，结果表明白色透气塑料套膜袋处理能保持较高的过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，减少贮藏期间腐烂现象的发生。臭氧处理在一定程度上维持哈密瓜果实品质，减缓哈密瓜果实腐烂速度，降低其腐烂指数^［⁹^］。0.4 g/kg扑海因与0.53 g/kg亿度勇结合对哈密瓜进行采前处理也可有效降低哈密瓜果实腐烂率及腐烂指数^［¹⁰^］。多酚是植物中重要的次生代谢产物^［¹¹^］，对果实采后具有重要的延缓衰老作用。枸杞叶多酚处理可有效保持樱桃番茄^［¹²^］采后贮藏品质；茶多酚结合1-甲基环丙烯（1-MCP）对延缓黄心猕猴桃营养品质的消耗，维持其感官品质有一定效果^［¹³^］；茶多酚海藻酸钠涂膜、茶多酚和肉桂精油复合处理也可较好的维持葡萄贮藏品质^［^14，15^］，苹果多酚和茶多酚处理对维持荔枝果实采后贮藏品质，延缓其衰老进程效果均较为显著^［¹⁶^］。Zhang Y J等^［¹⁷^］研究表明，1.0%的苹果多酚可通过增强金沙友柚子果实超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等活性及相应酶的编码基因表达，进而降低果实腐烂率，维持果实品质，延缓柚果实衰老。核桃青皮提取物处理番茄可有效维持其硬度、降低果实腐烂率、抑制呼吸强度、延缓番茄营养物质的消耗的作用；同时还具有诱导番茄抗病性相关酶PPO、POD、PAL酶活性的效果，从而增强番茄抗病性^［¹⁸^］。【本研究切入点】目前针对哈密瓜采后常温贮藏过程中尚存在衰老速度快，贮藏期短等问题，关于植物多酚对哈密瓜贮藏保鲜的研究鲜有报道。尤其是核桃青皮多酚处理调控哈密瓜采后活性氧代谢，减轻对细胞膜的伤害，进而达到延缓果实腐烂的研究尚未有相关报道。需研究核桃青皮多酚对哈密瓜果实贮藏期间活性氧代谢（ROS）和腐烂率的影响。【拟解决的关键问题】采用浓度为30 mg/L（前期研究所得）的核桃青皮多酚处理西周密25号哈密瓜，研究其在常温环境中活性氧的相关酶活性及腐烂变化，为哈密瓜采后贮藏保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 哈密瓜

选用西州密25号哈密瓜，于2022年7月15日采收于新疆五家渠市商品瓜基地，挑选采摘瓜重为2.0 kg左右，可溶性固形物为10%～12%的哈密瓜，将采后哈密瓜果实单独套装发泡网，每4个装于1个标准纸箱中，并立即运送至新疆农业大学食品科学与药学学院进行处理。

1.1.2 试剂

盐酸羟胺、曲拉通-100、乙二胺四乙酸（EDTA）、对氨基苯磺酸、α-萘胺、丙酮、浓氨水、浓硫酸、四氯化钛、盐酸、氮蓝四唑、核黄素、三氯乙酸、L-蛋氨酸、二硫代硝基苯甲酸等，均为国产分析纯。

1.1.3 仪器与设备

DZKW-S-4电热恒温水浴锅，北京市勇光明医疗仪器有限公司；D3024R冷冻离心机，上海珂淮仪器有限公司；UV2355紫外可见分光光度计，尤尼珂（上海）仪器有限公司；PTX-FA210电子天平，华志（福建）电子科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

选择大小均一、无机械损伤的哈密瓜果实为试材。将其清洗干净后充分晾干并装于15 L的塑料桶中，分别选用浓度为30 mg/L的核桃青皮多酚（团队前期试验所得）、蒸馏水（对照组），均加入0.5 mL/L吐温-20，分别浸泡哈密瓜果实20 min（浸泡过程中盖住桶盖），每组24个果实，共48个果实。20 min后取出果实，待其表面水分充分晾干后，将2组果实放置于温度为（22±2）℃，相对湿度为（20±2）%的室内贮藏18 d。分别从2组果实中随机取6个果实作为腐烂症状的观察果，每3 d观察1次；从其余的18个果实中每3 d取1次样，每次每组随机取3个果实测定相关指标，每组3个重复；共取样6次。

1.2.2 测定指标

（1）腐烂指数参考张晓军等^［¹⁹^］方法测定。

（2）腐烂率=（腐烂个数/果实总数）×100%。

（3）相对膜透性参考张婷等^［²⁰^］方法测定（%）。

（4）丙二醛（MDA）含量参考曹健康等^［²¹^］方法测定，对提取上清液在450、532和600 nm波长下测量吸收值，并重复3次，结果以μmol/g（mF表示）。

（5）超氧阴离子（O-2）生成速率、过氧化氢（H2O2）含量均参考曹建康^［²¹^］方法，取混匀后的哈密瓜果皮冻样组织，计算果蔬组织中过氧化氢含量（μmol/g）；以每分钟每克果皮组织产生的超氧阴离子的物质的量作为超氧阴离子的产生速率（nmol/（min·g）。

（6）过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、超氧化物歧化酶（SOD）活性、抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性、谷胱甘肽还原酶（GR）活性的测定均参照曹建康等^［²¹^］方法，取混匀后的哈密瓜果皮冻样组织2.0 g，POD表示为U=△OD470/（g·min）；CAT表示为表示为U=0.01△OD240//（g·min）；SOD表示为U=△OD560/（g·min）；APX表示为U=0.01△OD290/（g·min）。GR表示为U=0.01△OD340/（g·min）。

（7）还原型谷胱甘肽（GSH）含量采用曹建康等^［²¹^］测定分光光度法（μmol/g）。

1.3 数据处理

采用Excel 2020进行数据统计，SPSS 26软件进行显著分析，数据图使用Origin 2019b进行制图，以P＜0.05和P＜0.01表示显著性。

2 结果与分析

2.1 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实腐烂症状、腐烂指数及腐烂率的影响

研究表明，第3～6 d，2个处理组果实外观呈绿色，形态饱满，未发生腐烂，第9 d对照处理组果实开始腐烂并伴有褐斑形成，此时腐烂指数为8.33、腐烂率为16.67%；第12 d多酚处理组开始果实腐烂，腐烂指数为2.08、腐烂率为16.67%，分别比对照组低83.36%和49.98%（Plt;0.05）；第15、18 d对照组果实皱褶现象及严重腐烂症状，多酚处理组果实有部分出现凹陷症状并伴有褐斑，此时多酚处理组腐烂指数分别较对照处理组低74.99%和77.76%（Plt;0.05）；腐烂率分别比对照处理组低49.98%和49.98%（Plt;0.05），核桃青皮多酚处理可抑制果实腐烂。图1～2

2.2 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实细胞膜透性的影响

研究表明，在整个贮藏期间哈密瓜果实的相对膜透性呈波动上升趋势，多酚处理组相对膜透性均较对照处理组低（第3 d除外），且在第12 d差异显著（Plt;0.05），贮藏初始时果实相对膜透性为15.99%，贮藏第18 d多酚处理组和对照组的相对膜透性分别为25.08%和29.95%，分别较初始升高了56.85%和87.30%，核桃青皮多酚处理在整个贮藏期间能有效抑制果实相对膜透性上升（第3 d除外）。图3

2.3 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实丙二醛含量的影响

研究表明，果实丙二醛含量在整个贮藏期内较最初的值有所增加，第3～6 d时，多酚处理组的丙二醛含量较对照组高，此后，多酚处理组的丙二醛含量均低于对照处理组，在第12 d、第18 d差异极显著（Plt;0.01），分别比对照处理组低28.22%和44.08%，核桃青皮多酚处理在贮藏中后期（第9～18 d）可有效抑制果实丙二醛含量上升，以第12、18 d效果较为明显。图4

2.4 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实H2O2含量的影响

研究表明，哈密瓜果实在贮藏期间H2O2含量呈先升后降的趋势，在第9 d达到高峰，随后波动下降，整个贮藏期间多酚处理组H2O2含量均低于对照处理组，且在第6 d、第9 d差异极显著（Plt;0.01），多酚处理组H2O2含量分别为0.77和1.15 μmol/g，分别比对照处理组低44.88%和38.77%，在第15 d差异显著（Plt;0.05），多酚处理组H2O2含量为0.70 μmol/g，较对照处理组低52.25%，第18 d多酚处理组H2O2含量为0.67 μmol/g，较对照处理组低12.49%；核桃青皮多酚处理可有效降低H2O2含量。图5

2.5 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实O-2生成速率的影响

研究表明，哈密瓜果实在贮藏期间O-2生成速率呈缓慢上升趋势，分别在第9 d和第15 d达到小高峰，整个贮藏期间多酚处理组O-2产生速率均低于对照处理组，在第9 d差异极显著（Plt;0.01），比对照处理组低30.58%，在第12 d和第15 d差异显著（Plt;0.05），分别比对照处理组低30.81%和31.10%；贮藏结束时，多酚处理组O-2生成速率为965.74 nmol/（min·g），比对照处理组低42.19%；核桃青皮多酚处理抑制哈密瓜果实O-2产生速率较为明显。图6

2.6 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实CAT活性的影响

研究表明，除第3 d外，整个贮藏期间多酚处理组CAT活性高于对照处理组，两者在贮藏期间均呈波动下降趋势，其中，对照处理组波动幅度较大，多酚处理组在第12 d、第15 d与对照处理组差异显著（Plt;0.05），分别较对照处理组高98.00%和92.31%；第18 d时，多酚处理组CAT活性为19.670.01 U，较对照处理组高20.41%；核桃青皮多酚处理能有效提高哈密瓜果实的CAT活性。图7

2.7 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实SOD活性的影响

研究表明，除第6 d外，哈密瓜果实在贮藏期间多酚处理组SOD活性均高于对照处理组，其中，多酚处理组SOD活性在第3 d、第9 d和第12 d分别比对照处理组高17.60%、24.18%和20.54%（Plt;0.05），第18 d时，多酚处理组SOD酶活为2.60 U，比对照处理组高5.50%；核桃青皮多酚处理能有效提高哈密瓜果实的SOD活性。图8

2.8 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实APX活性的影响

研究表明，除第6 d外，多酚处理组哈密瓜果实APX活性均高于对照处理组，整个贮藏期间2组处理均呈先上升后波动下降的趋势，多酚处理组哈密瓜果实APX活性在第9 d、第15 d和第18 d分别为329.67、309.67和244.33 U，分别较对照处理组高33.83%、12.06%和39.89%（Plt;0.05），在第12 d果实APX活性为307.67 U，较对照处理组高54.09%（Plt;0.01）；核桃青皮多酚处理能有效提高哈密瓜果实的APX活性。图9

2.9 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实POD活性的影响

研究表明，哈密瓜在贮藏期间POD活性波动较大，整个贮藏期间第3 d、第12 d多酚处理组果实POD活性均高于对照处理组，对照处理组分别是核桃青皮多酚的36.79%和20.36%，且在第12 d存在极显著差异（Plt;0.01），其他时间点POD活性均低于对照处理组，且在第6 d、第9 d和第15 d差异极显著（Plt;0.01），核桃青皮多酚对维持哈密瓜果实POD活性在第3 d和第12 d有一定作用。图10

2.10 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实GR活性的影响

研究表明，对照处理组和多酚处理组哈密瓜果实GR活性变化趋势大体相似，且整个贮藏期间多酚处理组果实GR活性均高于对照处理组，尤其在第9 d效果更为明显（Plt;0.05），其活性为25.83 U，比对照处理组高58.16%；贮藏结束时，多酚处理组GR活性为19.50 U，较对照处理组高13.59%。核桃青皮多酚处理能够有效的维持哈密瓜果实的GR活性。图11

2.11 核桃青皮多酚处理对哈密瓜果实GSH含量的影响

研究表明，整个贮藏期间多酚处理组与对照处理组哈密瓜果实GSH含量变化趋势相似，呈先升后降再升的趋势，整个过程哈密瓜果实GSH含量呈波动上升趋势，且多酚处理组GSH含量均高于对照处理组，其中第3 d、第6 d、第15 d与对照处理存在显著差异（Plt;0.05），其含量分别为39.12、77.58和69.09 μmol/g，分别比对照处理组高58.40%、84.00%和40.84%；贮藏结束时，多酚处理组GSH含量为105.95 μmol/g，比对照处理组高23.78%。核桃青皮多酚处理可有效维持哈密瓜果实的GSH含量。图12

3 讨论

3.1 细胞膜透性是作为衡量果实氧化损伤程度的常用指标^［²²^］。丙二醛（MDA）含量是作为衡量果实氧化损伤程度的常用指标^［²³^］。H2O2长时间积累会导致膜脂过氧化^［²⁴^］，加速果实衰老进程。CAT是一种内源性H2O2清除酶，CAT活性下降将导致组织衰老和果皮褐变^［²⁵^］。SOD是保护细胞膜的关键性酶，可以自由基清除、活性氧等物质，对细胞膜具有保护作用^［²⁶^］。

腐烂是果蔬在贮藏过程中最直观的感官指标之一^［²⁷^］，2组处理果实在贮藏前期均未发生腐烂，第9 d对照处理组开始出现褐斑，第12 d多酚处理组果实出现少量褐色斑，后期对照处理组出现大面积褐斑，多酚处理组开始软塌并伴有部分小面积褐斑形成。试验研究表明，贮藏前期（第3～6 d）2组处理组哈密瓜未发生腐烂，且在第12 d、第15 d和第18 d 2组腐烂指数、腐烂率差异均显著（Plt;0.05），与王晓晶^［²⁸^］应用茶多酚保鲜液处理圣女果的研究结果相似；石飞等^［²⁹^］、罗立娜等^［³⁰^］应用茶多酚处理玫瑰香葡萄、油梨果实也有相同结论；与Lin Yu^［31^］等应用桑叶多酚处理鲜切哈密瓜研究结果基本一致，说明核桃青皮多酚对于延缓哈密瓜腐烂、减轻哈密瓜腐烂症状有一定效果。

3.2

随着贮藏时间的延长，果蔬组织不断后熟衰老，各类抗氧化酶活性遭受干扰，进而引起细胞组织的代谢失调和紊乱，造成MDA含量过度积累及膜透性增加^［²²^］。长久的适应演化使植物进化出高效的ROS清除系统，该系统主要包括酶抗氧化防御系统和非酶抗氧化防御系统^［³²^］。SOD、CAT、POD、APX是植物酶促防御系统的重要组成部分，他们以协同作用维持植物体内活性氧的平衡^［^32，33^］。其中，SOD是植物体内清除活性氧自由基最关键的酶之一，主要使O-2发生歧化反应，生成无毒的O2和毒性较低的H2O2。H2O2可被CAT直接作用和APX以抗坏血酸作为氢供体生成出H2O；POD也可作用于H2O2，POD利用底物分子的氧化与H2O2反应，使其转化为H2O^［26^］。试验中，哈密瓜果实在贮藏期间多酚处理组CAT、SOD、APX活性基本高于对照处理组，第3 d、第12 d多酚处理组果实POD活性均高于对照处理组；整个贮藏期间多酚处理组果实H2O2含量、O-2生成速率均低于对照处理组；除第3 d外，核桃青皮多酚处理组相对膜透性均较对照处理组低，第9～18 d核桃青皮多酚处理组果实丙二醛含量均低于对照处理组。结果表明核桃青皮多酚可通过调控哈密瓜果实体内活性氧代谢相关酶活性的升高，进而达到清除O-2及H2O2含量的目的，同时延缓哈密瓜果实细胞膜透性及丙二醛含量的上升。

3.3

非酶抗氧化防御系统主要通过抗氧化物质与ROS发生反应而达到清除目的^［³⁴^］，抗氧化剂GSH的是非酶抗氧化体系的重要成员，与GR参与抗坏血酸—谷胱甘肽循环。果实在贮藏过程中，GR可以诱发增加GSH的合成^［³⁵^］。整个贮藏期间多酚处理组果实GR活性均高于对照处理组，且对应的果实GSH含量也均高于对照处理组，这与核桃青皮多酚增强GR活性密切相关。与刘欢等^［³⁶^］、张颖豪等^［³⁷^］、张雄峰等^［³⁸^］研究结果相似。试验结果表明，核桃青皮多酚可通过调控GR活性增高，增加GSH的合成，增强哈密果实的抗氧化性，进而延缓果实腐烂速度，降低果实腐烂指数。

4 结论

30 mg/L核桃青皮多酚处理对于降低哈密瓜果实腐烂指数、腐烂率，减轻其腐烂症状效果显著，提高果实贮藏期间SOD、CAT、APX的活性，减缓O-2的产生速率及H2O2含量，降低细胞膜透性和丙二醛（MDA）含量，提高果实的GR活性，进而提升GSH含量，增强果实的抗氧化能力，由此表明，核桃青皮多酚可以通过调控活性氧代谢减轻对哈密瓜果实细胞膜的伤害，进而达到延缓哈密瓜果实腐烂症状，延长果实贮藏期。

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Effects of regulation of walnut green peel polyphenols on postharvest active oxygen metabolism and reduction of rotten in Hami melon

LI Hui， BI Ying， WANG Xinyu， LEI Yaxin， ZHANG Qi， HUANG Shuai， Rezha kuwangdeke， WANG Jing

（College of Food Sciences and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China）

Abstract：【Objective】 To study the effect of walnut green peel polyphenols on reactive oxygen species metabolism （ROS） and decay of Hami melon fruit during storage.

【Methods】 30 mg/L walnut green skin polyphenols （obtained from preliminary experiments） were used to treat Hami melon fruit.0.5 mL/L Tween-20 was added to both treatments， soaked for 20 minutes， and stored at room temperature （temperature：（22±2）℃， relative humidity：（20±2）%） for 18 days to measure the decay index， decay rate， cell membrane permeability， malondialdehyde （MDA） content， superoxide anion （O-2） production rate， hydrogen peroxide content （H2O2）， and enzyme activity related to reactive oxygen metabolism of Hami melon fruit every 3 days.

【Results】" Superoxide dismutase （SOD）（except 6 d）， catalase （except 3 d）， ascorbic acid peroxidase （APX）（except 6 d） and glutathione reductase （GR） were enhanced by 30 mg/L walnut green skin polyphenol treatment.Meanwhile， glutathione （GSH） content was increased， H2O2 content and O-2 production rate were decreased， and the increase of cell membrane permeability and malondialdehyde （MDA） content could be effectively delayed， the decay index and decay rate of hami melon （Plt;0.05） were significantly reduced， and the decay symptom of Hami melon fruit was alleviated.

【Conclusion】 Walnut green skin polyphenols have a regulatory effect on reactive oxygen species metabolism during post harvest storage， thereby achieving the goal of delaying fruit aging and decay after harvest.

Key words：Hami melon; walnut green peel polyphenols; post harvest; reactive oxygen metabolism；rotten rate

Fund projects：Demonstration Project of Forest and Grass Science and Technology Promotion of the Central Forestry Finance" （Xin［2022］TG11）； Project of National Natural Science Foundation of China （32260613）; General Project of Natural Science Foundation of Xinjiang Uyghur Autonomous Region （2022D01A80）

Correspondence author： WANG Jing （1978-）， female， from Xinjiang， Ph.D.， professor， research direction： Agricultural product storage and processing，（E-mail）WXj770903@163.com

基金项目：中央林业财政林草科技推广示范项目（新［2022］TG11号）；国家自然科学基金地区基金项目（32260613）；新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目（2022D01A80）

作者简介：李慧（1997-），女，贵州人，硕士研究生，研究方向为农产品贮藏加工，（E-mail）1623637308@qq.com

通讯作者：王静（1978-），女，新疆人，教授，博士，研究方向为农产品贮藏加工，（E-mail）WXj770903@163.com