低温寒害对香蕉果皮褐变度、电导率及相关酶活性的影响

刘洁云，黄永才，黄伟华，吴艳艳，牟海飞*，李方林，吴代东，董伟清，王 艳

(1.广西农业科学院生物技术研究所，广西 南宁 530007；2.广西大学农学院，广西 南宁 530004)

低温寒害对香蕉果皮褐变度、电导率及相关酶活性的影响

刘洁云1，黄永才1，黄伟华1，吴艳艳1，牟海飞1*，李方林2，吴代东1，董伟清1，王 艳1

(1.广西农业科学院生物技术研究所，广西 南宁 530007；2.广西大学农学院，广西 南宁 530004)

【目的】探索低温处理对香蕉果皮褐变度、电导率和PPO、POD活性的影响，以及褐变度与电导率、酶活性之间的关系。【方法】选择未受寒的桂蕉6号香蕉生果，经不同低温处理后，检测果皮褐变度、电导率、PPO活性、POD活性。【结果】对香蕉果实只进行低温处理，当达到一定的低温及处理时间果皮出现褐变，随着处理温度的降低、时间的延长，电导率增大，PPO、POD活性呈先下降后上升趋势。低温处理后再常温放置12 h，经11 ℃及以下低温处理的香蕉果皮均出现褐变，各处理间电导率差异较小，PPO、POD活性随处理温度的降低、时间的延长呈上升趋势。【结论】香蕉果实经11 ℃以下低温处理一定时间，果皮容易出现褐变，低温处理后再常温放置褐变更明显。香蕉果皮褐变度与PPO、POD活性呈正相关。低温处理使果皮电导率增大，常温放置后电导率恢复正常。

香蕉；低温；褐变度；电导率；PPO；POD

【研究意义】香蕉(MusananaLour.)属于芭蕉科芭蕉属多年生草本植物，是世界上重要的热带水果和粮食作物，中国香蕉产量位于全球第三位。我国香蕉主产区为广东、广西、海南、云南、福建等省区，在所有香蕉生产大国中，地处最北沿。香蕉属热带果树，抗寒力差，冬春寒流每年均对我国香蕉产区造成危害。香蕉果实在温度低于12 ℃时，果皮极易发生褐变[1]。消费者在购买果蔬时首先通过外观判断果蔬新鲜与否，故而果蔬外观对消费者的购买决定起着重要作用[2]。香蕉果皮受寒产生褐变，经催熟果皮呈土黄色，同时果皮容易开裂，外观商品性下降，直接对客商采购、包装、运输、催熟及上架销售等各环节带来不利影响。褐变分为非酶促褐变和酶促褐变，酶促褐变是果蔬褐变的主要原因[3]。【前人研究进展】褐变在果蔬中普遍存在，与酶促褐变相关的酶主要有：多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)[4]。有不少学者对香蕉受寒后的生理指标，以及防寒措施进行研究。张建平[5]研究得出在低温影响下，香蕉的受寒情况可通过电解质外渗百分率反映，电解质外渗百分率大于或者等于14.0 %时说明香蕉果实已受到低温冷害。黄晓钰等[6]认为在香蕉出现冷害症状之前低温会使其生理作用异常，蒸腾作用和光合作用随温度下降、低温时间延长而降低。张俊巧等[7]阐述香蕉果实的低温贮藏临界温度为12～14.5 ℃。Sanchez-Ballesta MT等[8]报道冷害可激活PAL活性和PPO活性，引起香蕉褐变。国内也有通过选育香蕉早熟品种缩短香蕉生育期，避免香蕉果实越冬受寒的相关研究[9-10]。【本研究切入点】目前关于香蕉果皮的研究主要集中在果皮中功能性成分的研究和利用[11]，有关香蕉果皮受低温影响后的褐变情况，以及褐变程度与电导率、相关酶活性之间的关系的研究较少。【拟解决的关键问题】对香蕉果实进行持续低温和低温加常温处理，检测香蕉果皮的褐变情况及电导率、PPO活性、POD活性，研究低温对香蕉果皮褐变、电导率及酶活性的影响，以及褐变程度与电导率、PPO活性、POD活性之间的关系。以期为减轻褐变提供理论依据，为提高我国香蕉品质，特别是外观品质的竞争力提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为未受寒的桂蕉6号香蕉7.5成熟生果。

1.2 试验方法

1.2.1 香蕉低温处理方法 用人工气候箱对香蕉生果进行低温处理。处理方式分为两种，处理A：只进行低温处理，不同处理温度为：14、11、8、5 ℃，处理时间分别为：1、12、24、36、48 h；处理B：低温处理(处理温度和时间与处理A一致)后进行25 ℃常温处理12 h；另设25 ℃下常温保存未经低温处理为对照(CK)。

1.2.2 褐变度的测定 切取香蕉果皮置于液氮中冷冻后研磨成粉末状，取样品5 g，与15 mL 95 %乙醇溶液混合均匀，在4 ℃下2000 r/min离心15 min，在420 nm处测定上层清液的吸光值，以吸光值表示褐变度。

1.2.3 电导率的测定 将香蕉用自来水清洗干净，再用去离子水冲洗2次，用滤纸轻轻吸干表面水分，将香蕉果皮切成1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm左右的小块，称取约6 g置于三角瓶中，向其中加入60 mL去离子水，室温下浸没样品6 h，用电导仪测其电导率，然后将三角瓶加塞放入水浴锅中沸水浴20 min，冷却至室温再测1次总的电导率。以相对电导率表示细胞质膜透性大小：相对电导率(%)=(初电导率/终电导率)×100。

1.2.4 酶提取液的制备 称取5.0 g香蕉果皮样品，置于研钵中，加入5.0 mL含1 mmol/L PEG、4 % PVPP和1 % Triton X-100的提取缓冲液，在冰浴条件下将样品研磨成匀浆，在4 ℃下2000 r/min离心30 min，得到的上层清液即为酶提取液。

1.2.5 PPO活性的测定 在试管中依次加入4.0 mL 50 mmol/L、pH 5.5的醋酸缓冲液、1.0 mL 50 mmol/L邻苯二酚溶液、0.1 mL酶提取液，立即开始计时。以蒸馏水作为参比，反应15 s时记录420 nm波长处吸光度(OD值)作为初始值，之后每1 min记录一次OD值，至少记录6个点的数据,3次重复。以每分钟OD值增加0.001时为1个PPO活性单位。

1.2.6 POD活性的测定 在试管中依次加入3.0 mL 25 mmol/L愈创木酚溶液、0.5 mL酶提取液、0.2 mL 0.5 mol/L H2O2溶液，立即开始计时。以蒸馏水作为参比，反应15 s时记录470 nm波长处吸光度(OD值)作为初始值，之后每1 min记录1次OD值，至少记录6个点的数据。3次重复。以每分钟OD值增加0.001时为1个POD活性单位。

2 结果与分析

2.1 低温处理对香蕉果皮褐变度的影响

从进行低温处理的香蕉果皮褐变情况(图1)中可以看出，CK处理下，香蕉果皮褐变度为0.204，不同处理褐变度随处理温度越低时间越长呈增长趋势。从图(1-A)可见，14 ℃不同时间处理的褐变度与CK接近，且撕开香蕉果皮表皮层未发现果皮褐变引起的黑丝，即基本不产生褐变。其他温度处理下香蕉褐变度值上升明显，处理时间越长，褐变度值越高，其中11 ℃处理1、12和24 h后撕开香蕉果皮表皮层未发现黑丝，处理36和48 h香蕉果皮有少量黑丝。对比处理A和处理B(图1-B)可见，除14 ℃下各时间段处理A和处理B褐变度相近之外，其他温度处理下，处理B褐变度均显著高于处理A。

图1 低温处理对香蕉果皮褐变度的影响Fig.1 Effect of low temperature treatment on browning degree of banana peel

2.2 低温处理对香蕉果皮电导率的影响

从图2可见，CK处理香蕉果皮电导率为10.57 %，2种低温处理方式的电导率变化情况差异较大。由图2-A可知，对香蕉只进行低温处理，香蕉果皮相对电导率随处理温度的降低、处理时间的延长总体上呈上升趋势。14 ℃各处理相对电导率均小于14.00 %，当处理温度低于11 ℃、处理时间大于12 h，相对电导率大于14.00 %。其中，5 ℃处理48 h香蕉果皮的相对电导率最大，为19.97 %。图2-B中表明，对香蕉进行低温处理后再常温放置12 h，各处理的相对电导率差异较小，且均低于14.00 %。这说明常温放置能使受到低温冷害的香蕉果皮电导率恢复到相对正常的水平。

2.3 低温处理对香蕉果皮中PPO活性的影响

从图3可知，CK处理香蕉果皮中PPO活性为25.34 U/min.mL/0.001，低温处理对香蕉果皮中的PPO活性影响较大。图3-A中，低温处理1 h果皮中PPO活性较CK有所下降，且温度越低下降越明显。当处理时间为12 h时，果皮中PPO活性开始上升，之后随着处理时间的增长，各处理PPO活性呈上升趋势。处理时间为24、36、48 h时，温度越低PPO活性越高。由图3-B可见，果皮中PPO活性随着处理温度的降低、处理时间的增长呈上升趋势。14 ℃低温处理与14 ℃+25 ℃处理酶活性随处理时间的增长变化不显著，与CK接近。经11、8、5 ℃不同时间低温处理后再常温放置12 h果皮中PPO活性显著高于只进行低温处理。

2.4 低温处理对香蕉果皮中POD活性的影响

由图4可以看出，CK处理香蕉果皮中POD活性为38.89 U/min.mL/0.001，处理B中的POD活性显著高于处理A。各低温处理香蕉果皮中POD活性随着处理时间的增长呈先下降后上升的趋势(图4-A)。POD活性总体低于CK，只有11、8 ℃处理36 h和11、8、5 ℃处理48 h 5个处理的POD活性略高于CK。5 ℃处理12 h以上果皮中POD的活性高于其他各处理。POD活性随着处理温度的降低、处理时间的增长总体呈上升趋势(图4-B)，多数处理的POD活性高于CK。

图2 低温处理对香蕉果皮电导率的影响Fig.2 Effect of low temperature treatment on electric conductivity of banana peel

图3 低温处理对香蕉果皮中PPO活性的影响Fig.3 Effects of low temperature treatment on PPO activity of banana peel

图4 低温处理对香蕉果皮中POD活性的影响Fig.4 Effects of low temperature treatment on POD activity of banana peel

3 讨 论

褐变的程度可通过褐变度反映，是酚酶氧化酚类物质形成褐色聚合物的外在表现[12]。在试验条件下，对香蕉果实进行短暂低温处理，果皮不会表现出褐变，褐变度也相对较低，当达到一定的低温和处理时间，褐变度升高，果皮褐变才会表现出来。对香蕉果实进行11 ℃及以下低温处理后再常温放置一定的时间，经低温处理的香蕉果皮都会出现褐变。这与自然环境条件下，香蕉果实在受到寒害影响时果皮不一定会马上出现褐变，当气温回升后果皮褐变才会显现出来的情况相一致。

低温冷害会对植物细胞质膜的结构造成伤害从而引起透性改变，细胞内离子外渗[13-14]。细胞受冷害的程度可通过测定细胞电解质渗出率反应，电导率数值的大小反应细胞膜透性的变化，两者的变化趋势一致[15]。香蕉果皮经低于11 ℃温度处理后，相对电导率增大，说明果皮细胞受到低温冷害，细胞膜透性增大。低温处理后再常温放置，香蕉果皮的电导率与CK相比变化不大，这说明常温放置过程中香蕉果皮细胞进行了自身修复，细胞膜透性恢复正常。

鲍金勇等[16]、杨昌鹏等[17]、赵立等[18]、李健等[19]的研究表明香蕉皮、果肉PPO、POD最适pH为5.5～6.5、最适温度为30～35 ℃。适度低温会使香蕉果皮中的PPO、POD活性下降，温度过低或低温影响时间过长，PPO、POD活性出现回升。经低温处理后再常温放置一段时间，果皮中PPO、POD活性更高。

酶促褐变是组织内的酚类物质在多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的作用下氧化成醌，再通过一系列的反应聚合形成褐色物质致使组织变色[20]。香蕉果皮褐变度与果皮中PPO、POD活性存在一定的关联，PPO、POD活性较低时褐变度低，果皮褐变不明显，PPO、POD活性较高时褐变度高，撕开果皮表皮层能看到明显黑丝。

4 结 论

香蕉果实经低于11 ℃低温处理一定的时间，果皮容易出现褐变，低温处理后再常温放置褐变更明显。香蕉果皮褐变度与PPO、POD活性呈正相关。低温处理使果皮电导率增大，常温放置过程中细胞膜进行自身修复，电导率恢复正常。

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(责任编辑 陈 格)

EffectsofChillingInjuryonBrowningDegree,ElectricConductivityandRelatedEnzymeActivitiesofBananaPeel

LIU Jie-yun1, HUANG Yong-cai1, HUANG Wei-hua1, WU Yan-yan1, MOU Hai-fei1*,LI Fang-lin2, WU Dai-dong1, DONG Wei-qing1, WANG Yan1

(1. Biotechnology Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Guangxi Nanning 530007, China; 2.Agricultural College, Guangxi University, Guangxi Nanning 530004, China)

【Objective】The study aims to explore the effects of low temperature treatments on browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of banana peel, and the relationship between them.【Method】Unchilled immature banana Guijiao No.6 were treated with different low temperatures, then the browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of peel were tested.【Result】The browning of peel occurred when temperature was below certain degree and lasted a certain period of time. With the decrease of the treatment temperature and prolonging of the treatment time, the electric conductivity increased, the activities of PPO and POD decreased firstly and then increased. When the bananas were treated with low temperature at different time and then placed at room temperature for 12 h, the browning of peel occurred with temperature below 11 ℃. The electric conductivity of different treatments varied slightly. The activities of PPO and POD showed an upward trend with the decrease of treatment temperature and prolonging of treatment time.【Conclusion】Treated under the temperature of 11 ℃ for a certain period of time, the banana peel was prone to browning. Moreover, banana was placed at room temperature after the low temperature treatment, the browning of peel became severe. The browning degree was positively related to the activities of PPO and POD. The electric conductivity of peel increased due to low temperature treatment, and it returned to normal after being placed at room temperature.

Banana; Low temperature; Browning degree; Electric conductivity; PPO; POD

S668.1

A

1001-4829(2017)11-2485-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.016

2017-07-05

广西自然科学基金项目“香蕉在寒害天气下果皮褐变过程的生理研究”(2014GXNSFAA118127)；广西香蕉创新团队栽培功能专家项目(nycytxgxcxtd-04-18-1)

刘洁云(1988-)，女，湖南郴州人，硕士研究生，助理研究员，主要从事热带亚热带特色果树品种选育、组培快繁及栽培等方面的研究工作，E-mail:1064776742@qq.com,*为通讯作者：牟海飞，E-mail:haifei5052@126.com。