脱落酸处理对采后‘黄冠’梨品质及果皮褐变的影响

刘佩，王璇，王庆国，刘同信，徐欣欣

（1山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2山东营养源食品科技有限公司，山东济南251400）

脱落酸处理对采后‘黄冠’梨品质及果皮褐变的影响

刘佩1，王璇1，王庆国1，刘同信2，徐欣欣1

（1山东农业大学食品科学与工程学院，山东泰安271018；2山东营养源食品科技有限公司，山东济南251400）

为解决‘黄冠’梨采后低温储藏过程中果皮褐变的问题，开发控制果皮褐变的稳定的、简单易行的新技术，采用5µg/L的脱落酸(ABA)浸泡处理‘黄冠’梨，探讨采后ABA预处理对梨果皮细胞抗氧化防护体系、低温贮藏期间果皮褐变、果实品质的影响。结果表明，与对照（未经ABA处理）相比，ABA预处理显著降低了‘黄冠’梨果皮褐变率、抑制了果皮酚类物质尤其是单体儿茶素的消耗和PPO酶的活性，不同程度地提高了POD酶、APX酶以及果皮自由基清除能力，降低了MDA含量，能够保持较高的果实硬度、可滴定酸、糖酸比、可溶性固形物含量，并且食用感官综合品质在储藏和货架期间均优于对照。研究表明，采后‘黄冠’梨经ABA预处理，可以诱导性地增强果皮抗氧化防护体系，抑制PPO酶活和酚类物质消耗而降低低温储藏过程中果皮褐变的发生。

‘黄冠’梨；脱落酸；果皮褐变；多酚；感官品质

0 引言

‘黄冠’梨属白梨系统，是河北省农林科学院石家庄果树研究所培育的中早熟品种，在河北、山东、辽宁等地大面积种植[1]。‘黄冠’梨有外观美、汁液多、口味好、营养价值高等优点，深受广大消费者喜爱[2]。但‘黄冠’梨果皮在低温储藏过程中，易遭受冷害产生褐色病斑（俗称鸡爪病），严重影响果实外观以及商品价值，给贮藏企业造成很大的经济损失[3-4]。‘黄冠’梨采后褐变主要与果实成熟度、运输时的温湿度、储藏过程中的O2和CO2分压、温度等原因相关[1-3]。如今生产上主要运用缓慢降温技术控制这一病害，但实际操作过程中，‘黄冠’梨入库温度、降温速度以及冷库最终的温湿度等缓慢降温方案，须根据果实成熟度、采前果皮发病严重程度、采后包装方式等及时调整[5-8]；多数冷库管理人员专业知识不足，导致部分企业较难掌握这一技术，褐变控制效果不佳。因此开发稳定、简便、高效的果皮褐变控制新技术为产业所需。

研究表明，低温冷藏过程中‘黄冠’梨果皮褐变的产生主要原因是果皮Ca2+的分布与流失、果皮冷害下ROS的增加、细胞膜的损伤等导致PPO酶促反应增强，果皮酚类物质加剧氧化形成果皮褐斑[9-12]。而采后不同处理，包括浸Ca2+、1-MCP、普鲁兰多糖涂膜、茉莉酸甲酯、冷锻炼处理、NaCl预处理、乙烯熏蒸等在不同程度上可以抑制‘黄冠’梨低温储藏期间鸡爪病的发生，而不同处理对‘黄冠’梨贮藏期间果皮酚类物质代谢、膜脂过氧化、钙素含量及超微结构的影响不尽相同[12-17]。

脱落酸(abscisic acid，ABA)是一种“应激激素”，因具有抑制植物萌发、诱导植物休眠、加速器官衰老和脱落、增强植物抗逆性等作用，亦被称为“植物抗逆因子”。植物在逆境条件下，细胞膜会受到伤害，造成细胞内离子逸出、渗透势增加，植物体内ABA能激活植物防御基因表达、增加抗性、增强环境适应能力[18-20]。植物在经外源ABA预处理后，再经受诸如冷害、高温、盐胁迫和水分胁迫条件时，抗氧化防护能力会增强，外源ABA处理可以通过诱导增强植物体内保护酶的活性、延缓叶绿素的降解以及提高可溶糖、可溶蛋白等植物体渗透调节的物质含量来增加细胞膜的稳定性，保护膜结构的完整性，增强植物抗寒能力等有效延缓咖啡幼苗、番茄、小麦、水稻、辣椒等多种植物冷害症状的发展[21-25]。

在探讨几种褐变控制技术对‘黄冠’梨品质影响的过程中[25]，采后外源ABA处理可有效减轻‘黄冠’梨果皮褐变，笔者在此基础上探讨ABA对采后‘黄冠’梨果皮褐变的控制机理及其对‘黄冠’梨低温储藏和货架期品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2014年6月—2015年12月在山东农业大学食品科学与工程学院果蔬保鲜实验室进行。

1.2 试验材料

‘黄冠’梨，于2014年8月2日、2015年8月2日采摘自河北省晋州市，挑选大小均一、无果皮褐变、无机械伤、无病虫，单果套网套、硬纸板分层、装入内衬保鲜袋的纸箱中，次日常温运至山东农业大学食品科学与工程学院果蔬保鲜实验室。

将梨果去网套，并浸入浓度5µg/L的ABA常温溶液中，浸泡3 min，捞出，纱布擦干，套网套后放入纸箱中。将封箱后梨果立即放入-1～0℃冷库中贮藏；对照组为在常温清水中浸泡3 min。

1.3 主要仪器以及设备

Pocket refractometer Pal-1手持糖量计，日本ATAGO；Wagner FT30硬度计，意大利Wagner Instruments；打浆机，山东九阳；紫外分光光度计T6新世纪，北京普析通用仪器有限责任公司；2004-21(501)超级恒温水浴锅，国华仪器有限公司；Beckman Allegra 64R高速冷冻离心机，美国Beckman公司；-80℃超低温冰箱，中科美菱；海尔冰箱，青岛海尔电冰箱制造厂；超声波振荡器，上海生析超声仪器有限公司；电子秤，上海寺冈电子有限公司；微型冷库，济南科达尔实业有限公司；Adventure电子天平(0.001 g)，上海精密仪器有限公司。

1.4 试验方法

1.4.1 果皮褐变率及褐变指数测定[17]

（1）统计梨果果皮褐变率，如式(1)。

（2）统计梨果表面的褐变指数，如式(2)。依据梨果表面褐变程度（褐变面积）划分为5个等级。0级，梨果表面无褐色斑点；1级，梨果表面出现褐色斑点的面积小于梨果总面积的10%；2级，褐色斑点的面积10%～20%；3级，褐色斑点的面积20%～40%；4级，褐色斑点的面积大于40%。

1.4.2 多酚氧化酶(PPO)活性的测定参考多酚氧化酶(PPO)活性测定方法[26]。

1.4.3 总酚含量的测定参照福林酚法测定[27]。

1.4.4 主要酚类物质测定取4 g样品，加入16 mL 70%丙酮研磨，浸提2 h后，10000 r/min低温离心10 min，收集上清液备用。

（1）酚类物质标准曲线制作。分别精确称取0.05 g原儿茶酸和熊果苷标准品，用70%乙醇溶解定容至100 mL。得浓度为0.5 mg/mL标准液，备用。分别准确量取上述0.05 mg/mL的标准液0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL于10 mL容量瓶中，70%乙醇定容至10 mL，以空白试剂为对照，分别在260、225 nm条件下测定吸光度，建立标准曲线。

（2）酚类物质含量测定。各吸取0.2 mL待测样液，按标准曲线制作方法分别于260、225 nm条件下测定吸光度，得出各自物质的含量。

1.4.5 丙二醛含量测定参照硫代巴比妥酸煮沸法测定[28]。

1.4.6 过氧化物酶(POD)活性的测定参照过氧化物酶(POD)活性测定方法[29]。

1.4.7 抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性测定参照的抗坏血酸过氧化物酶活性测定方法[30]。

1.4.8 硬度测定、可溶性固形物含量、可滴定酸含量测定硬度用Wagner硬度计（8 mm探头）测定；可溶性固形物用ATAGO Pocket refractometer PAL-1手持糖度计测定；可滴定酸含量参照氢氧化钠滴定法测定[31]。

1.4.9 综合品质评价按照表1[15]所示评定标准进行打分评定，每次每个处理取10个果实，每次评定由6～8名经过训练的专业人员打分，并取其打分平均值。

1.5 试验设计及数据统计分析

平均数以及标准方差通过Excel 2010进行数据整理分析，以平均数±标准偏差表示。数据经过Sigmaplot 12.5进行主成分分析，经过SPSS 17.0分析的显著性(P＜0.05)。

表1 综合品质评价标准

2 结果与分析

2.1 ABA对‘黄冠’梨果皮褐变的影响

如图1～2所示，未经ABA处理的对照组‘黄冠’梨果实在低温贮藏过程中，鸡爪病发病较严重，20天时果皮褐变率已达57.0%，褐变指数达0.24；鸡爪病随着储藏时间延长而逐渐加重，到40天果皮褐变率已达68.5%，褐变指数达0.34；之后发病率增幅不大。

而采后‘黄冠’梨经过5µg/L的ABA处理3 min，低温储藏过程中梨果鸡爪病发病明显减轻，果皮褐变率与同时期对照相比，分别降低了39.7%、43.3%和33.5%。

图1 ABA处理对‘黄冠’梨果皮褐变的影响

图2 ABA处理对‘黄冠’梨果皮褐变指数的影响

结果表明，采后5µg/LABA的预处理能够有效抑制‘黄冠’梨低温贮藏期间果皮褐变的发生。

2.2 ABA对‘黄冠’梨果皮多酚氧化酶、酚类物质含量的影响

氧化酶尤其多酚氧化酶(PPO)和酚类物质是果蔬发生酶促褐变的前提条件[32-33]。总酚是果蔬酶促褐变的底物，也是必要条件之一，总酚含量的变化一定程度上可以反映褐变发生的程度。而梨果中儿茶素、熊果苷、咖啡酸等游离的酚酸，是酚类物质中引发酶促褐变的主要底物。因此，分别测定了对照和ABA处理的‘黄冠’梨果皮中PPO酶活、总酚及儿茶素、熊果苷的含量，结果见图3～6。

由图3可知，在低温贮藏5天始，ABA处理后的‘黄冠’梨果皮PPO酶活性逐渐降低，随后储藏期间，PPO酶活有所增加，但均一直显著低于对照组。由图4可知，在‘黄冠’梨低温储藏初期，果皮酚类物质含量迅速下降。而经ABA处理后的梨果低温冷藏5天后果皮总酚含量一直高于对照。熊果苷、儿茶素作为‘黄冠’梨果皮含量较多的2种酚类物质在贮藏过程中变化较大[9]，是‘黄冠’梨果实中PPO氧化作用的主要底物[34]。由图5可知，‘黄冠’梨低温储藏初期，果皮熊果苷含量快速降低，而经ABA处理后，果皮熊果苷含量在冷藏10天后一直高于对照。由图6可知，‘黄冠’梨果皮儿茶素含量降低较为舒缓，在储藏期内一直呈现缓慢下降的趋势；经ABA处理后，果皮儿茶素含量从储藏开始就一直显著高于对照组。

结果表明，ABA处理能够通过抑制‘黄冠’梨采后低温储藏期间果皮PPO酶的活性，减缓了‘黄冠’梨果皮中酚类物质尤其是单体酚儿茶素的消耗速度，从而降低果皮褐变的发生，降低了‘黄冠’梨直接进行低温储藏期间鸡爪病发病概率。

2.3 ABA对‘黄冠’梨果皮抗氧化防护体系的影响

由图7可知，经ABA预处理后的梨果在低温储藏期间POD酶活高于对照组。

如图8所示，储藏初期，梨果果皮MDA含量呈现上升趋势，而后开始下降，而ABA预处理的梨果果皮MDA含量在储藏10天后显著低于对照组。

如图9所示，经ABA预处理的梨果果皮APX酶活低温储藏下酶活迅速增加，随后有所波动，但酶活一直显著高于对照组。

图3 ABA处理对‘黄冠’梨果皮PPO活性的影响

图4 ABA处理对‘黄冠’梨果皮总酚含量的影响

图5 ABA处理对‘黄冠’梨果皮熊果苷含量的影响

图6 ABA处理对‘黄冠’梨果皮儿茶素含量的影响

由图10可知，冷藏期间，梨果果皮自由基清除能力缓慢下降，但ABA预处理的梨果果皮自由基清除能力的下降速度要低于对照。

‘黄冠’梨低温储藏过程中，易遭受冷害，而低温导致细胞膜结构的损伤是产生冷害的根本原因。有研究表明，ABA预处理可以使植物体抗氧化防护体系包括酶和非酶系统的活性和含量增加。综合以上结果可知，采后‘黄冠’梨ABA预处理，可以诱导性地增加冷藏初期果皮POD酶、APX酶活性，抑制梨果果皮自由基清除能力的降低，降低果皮MDA的积累量，减少果皮膜脂过氧化程度，保护细胞膜的完整性。

2.4 ABA对‘黄冠’梨可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比、硬度、综合品质的影响

图7 ABA处理对‘黄冠’梨果皮POD活性的影响

可溶性固形物含量、可滴定酸、糖酸比及硬度可以作为梨果品质评价的主要指标，会影响梨果食用品质[35-36]，影响果实的成熟度及消费者的可接受程度。如表2所示，低温贮藏至100天时，梨果的可溶性固形物含量均有所增加，ABA处理与对照相比，差异不大；梨果的可滴定酸含量均下降，ABA处理组略低于对照组；梨果的糖酸比明显升高，升高幅度达12%～18%，ABA预处理组显著高于对照；低温贮藏后，‘黄冠’梨的硬度呈下降趋势，与对照相比，ABA处理较显著地减缓了硬度的下降。模拟常温货架放置10天后，梨果可溶性固形物含量降低，与对照组相比，ABA预处理可减缓回温后可溶性固形物的减少；可滴定酸含量均有所下降，ABA处理与对照差异不显著。糖酸比略有上升，ABA预处理组高于对照；回温10天，ABA预处理梨果硬度降低，但依然高于对照组。

图8 ABA处理对‘黄冠’梨果皮丙二醛含量的影响

图9 ABA处理对贮藏期间‘黄冠’梨果皮APX活性的影响

图10 ABA处理对‘黄冠梨’DPPH抑制率的影响

低温贮藏至100天时，对照组梨果表面有较多褐色斑点，水分较多但口味变淡、组织开始绵化，得分较低，感官综合品质降低严重；而ABA预处理的‘黄冠’梨，在储藏100天时果皮有轻微褐变，口味及质地较好，商品价值较高。模拟常温货架10天后，相比于低温储藏期，ABA预处理的‘黄冠’梨仍保持了较高的感官品质，商品价值较好。因此，从感官评价结果可知，ABA预处理能够有效地保持‘黄冠’梨的低温贮藏及回温后的货架期综合品质。

表2 ‘黄冠’梨贮藏后期及货架期果实品质变化

3 结论

（1）ABA预处理启动了采后‘黄冠’梨的防御反应，诱导性地增加了冷藏初期抗性相关酶包括POD酶、APX酶活性，从而可以增强对低温储藏期间冷害造成的修复与抵抗能力；ABA预处理抑制了梨果果皮自由基清除能力的降低，可以使得细胞内H2O2及时被清除，果皮MDA积累量的减少也表明ABA预处理可以降低冷害引发的自由基对细胞膜产生的伤害，并降低由于冷害刺激信号转导诱发与防御反应有关的次生代谢产物的合成。

（2）ABA预处理可以通过影响活性氧代谢和酚类物质代谢来降低采后‘黄冠’梨冷藏期间冷害及果皮褐变的发生，并能够获得减少‘黄冠’梨鸡爪病、延长贮藏期和保持新鲜品质的目的。

（3）外源ABA预处理可以代替低温锻炼，实现‘黄冠’梨低温储藏过程中果皮褐变发生率的大大减轻，并且该技术方法可以摒除传统缓慢降温技术带来的能耗消耗、方案波动大、效果不稳定等因素。

4 讨论

4.1 外源ABA能提高植物的抗氧化胁迫能力，可代替低温锻炼

冷驯化可提高细胞内抗氧化酶活性和内源抗氧化剂含量，相应也削弱了由冷害引起的膜蛋白和膜脂过氧化，提高了植物的抗冷力。不同方法如钙浸、氯化钠预处理、热刺激均能提高植物抗冷力，可能与提高了植物抗氧化胁迫能力有关，细胞的抗氧化能力与植物的抗冷性呈正相关，植物遭遇冷胁迫或经历低温锻炼都是经历一个氧化胁迫的过程；因此，抗氧化防护能力的增强与冷胁迫的耐力相关[4,23]。外源ABA可以代替低温锻炼，通过诱导植物抗氧化防护酶基因转录水平的表达，以及增强植物体在蛋白水平上的抗氧化防护酶的酶活等，来增强植物在冷害胁迫下的抗氧化防护能力，提高植物的抗寒性[20]。而ABA预处理后的‘黄冠’梨，在冷藏期间抗氧化防护酶活力明显高于对照，可以代替传统缓慢降温方式的低温锻炼效果。

4.2 外源ABA能降低冷害对细胞膜的损伤

植物在冷胁迫条件下，细胞中活性氧的产生加速，而清除活性氧的能力下降，导致活性氧水平的提高，从而加速了膜脂过氧化和膜蛋白间的聚合，破坏膜结构与功能，因此，冷害条件下活性氧所引起的伤害从而破坏细胞膜的完整性是冷害的重要原因之一[4]；ABA预处理可直接抑制DPPH清除率的降低，减少MDA的积累，即直接抑制由低温引起的膜相变化，维护细胞膜的完整性，提高梨果皮抗寒能力。

4.3 外源ABA处理对梨果皮细胞膜影响的机制探讨

研究表明，ABA主要从3个方面对植物细胞膜膜脂产生影响：（1）ABA直接抑制由于低温引起的膜相变化，维护细胞膜完整性，提高植物抗寒能力；（2）外源ABA处理，可导致逆境相关基因的表达，有利于提高植物抗寒能力；（3）诱导膜脂逆境响应基因的表达，从而调节膜脂的不饱和度，改变膜流动性，增强抗寒能力。外源ABA浸泡处理可降低冷藏期间梨果皮褐变，提高梨果皮抗寒能力；后期笔者可通过对梨果膜脂组分的变化、超微结构的观察、逆境相关基因、膜脂去饱和酶基因等的表达的变化来进一步探讨ABA诱导性增强梨果果皮抗寒能力的机制。

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Effects of ABA Treatment on Postharvest Quality and Skin Browning of‘Huangguan’Pear

Liu Pei1,Wang Xuan1,Wang Qingguo1,Liu Tongxin2,Xu Xinxin1

(1College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,Shandong,China；2Company of Shandong Nutrition and Food Technology,Jinan 251400,Shandong,China)

To solve the skin browning problem of‘Huangguan’pear usually occurred during long-term storage and to develop a new technique with stable effect and simple operation on inhibiting skin browning,treatment of 5µg/L ABA dip was applied to post-harvested‘Huangguan’pear fruits.The results showed that compared with control(without ABA treatment),treatment of ABA reduced the skin browning spot index markedly, decreased polyphenol content especially catechin content and PPO activity,increased POD,APX activity and DPPH clearance ratio,maintained higher firmness,titratable acid(TA),acid-sugar ratio,total soluble solid (TSS),and ensured better sensory quality during storage and shelf life.Above all,treatment of ABA could reduce skin browning of‘Huangguan’pear during the long-term storage through inducing antioxidant defense of pear skin and inhibiting PPO activity and phenol content reducing.

‘Huangguan’Pear;ABA;Skin Browning;Polyphenol;Sensory Quality

S661.2

A论文编号：cjas16090007

山东省2014年度农业重大应用技术创新课题“安全保鲜剂的创制”；“十二五”国家科技支撑计划课题“果蔬绿色化学保鲜剂的研发”(2015BAD16B03)子课题“生鲜农产品绿色防腐与安全保鲜技术研发与应用”(2015BAD16B00)。

刘佩，女，1983年出生，山东菏泽人，讲师，博士，主要从事食品生物技术及果蔬采后贮藏与加工研究。通信地址：271018山东省泰安市泰山区岱宗大街61号山东农业大学食品科学与工程学院，Tel：0538-8246021，E-mail：liupei83224@163.com。

王庆国，男，1965年出生，山东青州人，教授，硕士，主要从事果品蔬菜贮藏及加工理论与技术研究。通信地址：271018山东省泰安市泰山区岱宗大街61号山东农业大学食品科学与工程学院，Tel：0538-8240227，E-mail：wqgyyy@126.com。

2016-09-18，

2016-11-14。