白沙枇杷采后果皮与果肉活性氧代谢差异研究

刘恒蔚，颜 婕，袁卫明，蒋 梅，邱 烨，顾 晖，刘 凯，陈宏伟

(1.苏州科技大学化学生物与材料工程学院，江苏苏州 215009；2.苏州农业职业技术学院，江苏苏州 215008)

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)，为蔷薇科枇杷属植物，原产于我国，主要分布于亚洲的温带和亚热带地区，在我国长江流域多有分布。其果肉柔软多汁，酸甜适度，味道鲜美，被誉为“果中之皇”。枇杷上市正值一年中初夏水果淡季，因此深受消费者欢迎。全球枇杷栽培面积超过13.1万hm2，产量超过54.9万t。其中，中国枇杷栽培面积约为12万hm2，年产量达45.4万t，种植面积和产量都占全球的绝大部分[1]。随着近年来对高端水果的需求日益旺盛，枇杷种植面积有增加趋势，其效益也越来越好。

枇杷成熟正值长江中下游高温多雨，其果实生理代谢旺盛，皮薄汁多，在贮运期间极易失水皱缩和受机械伤害、病菌侵染导致腐烂变质。由于生产的季节性、地域性和易腐性，枇杷果实不耐储运，给采后处理、贮藏保鲜等带来了极大困难，导致枇杷的流通性远逊于苹果、梨和柑橘等大宗水果品种。根据果肉颜色，枇杷分为白沙枇杷(亦称白肉枇杷)和红沙枇杷(亦称红肉枇杷)2类。一般而言，白沙枇杷肉质细腻，味甜，品质高于红沙枇杷。与红沙枇杷相比，白沙枇杷更不耐储运，常温条件下，采后20 d腐烂率高达80%以上，储存期不超过10 d[1]，在4～5 d内能保证风味和口感不变。这导致枇杷果实有效贮藏期和货架期短，成为制约枇杷产业发展的瓶颈。

近年来枇杷保鲜技术以及采后生理的研究多有报道，但主要集中于枇杷果肉的研究方面，对于枇杷果皮的采后生理研究鲜有报道。果皮主要由角质和蜡质构成，作为保护果实免受环境因子伤害的屏障，能够阻止水分散失，抵御各种病原微生物的入侵，使得果实具有稳定的内环境，利于保持良好的风味品质，预防腐败的发生。因此研究枇杷采后果皮生理变化对探索枇杷采后生理与储运保鲜都有重要的意义。

本研究对“白玉”枇杷果皮和果肉在室温(20 ℃)储存期间氧自由基产生速率、活性氧(reactive oxygen species，ROS)相关酶的活性变化规律，以及ROS对细胞伤害的产物——丙二醛(MDA)含量变化进行了分析，结果说明白玉枇杷果皮ROS清除能力较弱，更易产生氧自由基和MDA的积累，枇杷果皮细胞膜更易受到果实衰老过程的破坏，由此推测果皮ROS代谢异常是枇杷采后变质的重要原因。

1 材料与方法

1.1 试材及取样

试验所用枇杷于2016年采自江苏苏州东山，品种为白沙枇杷“白玉”。选择成熟度和大小基本一致，无伤口和无病虫害的枇杷果实，采后立即装于PE保鲜袋并置于20 ℃储存。

在储存0 d开始(采摘当日)，每隔3 d取样1次，连续取样5次。每次各取5粒，小心撕下果皮，取出果肉，果皮和果肉分别经过液氮速冻后研磨成为干粉，-80 ℃超低温保存备用。

1.2 ROS代谢相关指标测定

对果皮与果肉样品分别进行ROS代谢相关指标的测定。其中氧自由基产生速率采用羟胺法测定[2]，以μmol/(min·mg)表示；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用邻苯三酚自氧化法测定[2]，以每分钟邻苯三酚自氧化速率抑制50% 为1个活力单位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定[2]，以每分钟D470 nm升高0.01为1个活力单位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；过氧化氢酶(CAT)活性采用紫外吸收法测定[3]，以每分钟D240 nm降低0.1为1个活力单位(U)，以U/mg酶蛋白表示其酶活性；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定[3]，以mmol/g表示。其中粗酶液蛋白质含量按考马斯亮兰G-250法测定[3]，以牛血清蛋白为标准，以mg/g表示。每个样品取3次生物学重复，以平均值进行统计分析，利用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 白玉枇杷采后氧自由基产生速率的变化

氧自由基产生速率可用于反映植物体内ROS含量高低，是衡量组织与细胞代谢状态的关键指标。本研究对白玉枇杷采后果皮与果肉的氧自由基产生速率进行测定，其变化规律如图1所示。从图1可以看出，在储存期前6 d，果皮和果肉的氧自由基产生速率相对稳定，从9 d开始均表现明显的上升趋势。说明在常温条件储存6 d以内，果皮和果肉代谢中并没有产生过多的ROS物质，而9 d以后氧自由基的积累与枇杷常温储存期基本一致[1]。

在枇杷采后储存12 d内，所测定的果皮氧自由基产生速率均高于果肉，说明枇杷果皮代谢容易积累更多的氧自由基，这可能与果皮更易受到环境因子的刺激和破坏有关。

2.2 白玉枇杷采后SOD、POD和CAT的活性变化

细胞内的ROS代谢相关酶(如SOD、POD和CAT等)能够清除ROS类物质而对细胞有保护作用。白玉枇杷果皮与果肉SOD、POD和CAT的活性变化规律分别如图2、图3和图4所示。可以看出，SOD活性变化与氧自由基产生速率表现基本一致的规律性，且果皮SOD活性高于果肉(图2)；而POD活性和CAT活性则与SOD活性的规律完全不同，表现为测定的多数时间点果肉的2种酶活性明显高于果皮(图3、图4)。贮藏9 d以前果皮和果肉的POD活性持续升高，以后增速放缓，果肉在贮藏12 d还略有下降。总体而言，果皮POD活性的增速低于果肉，而无论是果皮还是果肉，其CAT活性持续下降，果皮CAT活性在贮藏6 d以后下降更快。

2.3 白玉枇杷采后MDA含量的变化

MDA是细胞中膜脂过氧化伤害的产物，其含量可以反映细胞脂质过氧化程度和膜系统的破坏程度，从而判断植物组织衰老代谢情况[4]。从图5可以看出，果肉组织MDA含量前期增长缓慢而后期加快，但总体看来，随着采后储存时间的延长，果皮和果肉的MDA含量持续增加，且果皮的MDA含量及其增速高于果肉。在贮藏0 d(采摘当日)，枇杷果皮MDA含量(平均值，下同)仅为果肉组织的1.23倍，而在贮藏9、12 d时，果皮MDA含量分别是果肉MDA含量的1.88倍、1.51倍。从贮藏0 d到贮藏12 d，果皮MDA含量增加了93%，而果肉MDA含量增加了57%，说明枇杷果皮MDA的积累远远超过果肉组织。

MDA含量的持续增加说明其细胞将受到不可逆的伤害，最终果实败坏变质将不可逆发生。白玉枇杷果皮MDA含量增速更快，含量更高，说明其膜脂过氧化程度超过果肉组织，更容易发生结构化的损伤。

3 讨论

一般而言，白沙枇杷常温储藏期一般不超过10 d[1]，此后果实风味变差，腐败发生。本研究中3种ROS清除酶活性变化多在贮藏9 d前后出现拐点，而氧自由基产生速率也出现较大增幅，与枇杷常温变质的时期基本一致。

MDA是膜脂过氧化的产物，直接反映了ROS对膜系统的伤害程度[4]。本研究中白玉枇杷果皮与果肉的ROS产生与清除的相关指标变化趋势基本一致，但是果皮POD、CAT活性低于而氧自由基产生速率和MDA含量高于果肉组织，而且临近变质(贮藏9 d)时果皮各指标的变化幅度也高于果肉。可见果皮积累了较多的氧自由基，却具有相对较低的ROS清除能力，代谢失衡必然导致膜系统更早发生损害。果品保鲜效果依赖稳定适宜的果实内环境与外环境，果皮膜系统的损害必将削弱果皮的保护能力，导致果实内外环境的变化。因此分析认为，白玉枇杷果皮ROS代谢失衡使其在果实衰老过程中更易受到伤害，与枇杷采后衰老变质有关。

林建城等的研究表明枇杷果皮多皮孔的超微结构易引起采后枇杷果实失水和病原微生物侵染，从而导致果实贮藏性和抗病性下降[9]。Cao 等的研究表明，1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)处理枇杷果皮具有保鲜的效果，通过调节细胞壁多糖组分而增强了细胞壁强度[10]。1-MCP[11]和茉莉酸甲酯(MeJA)[12]处理还能抑制枇杷采后炭疽病的发生。这些研究也说明保鲜措施可通过维持果皮的正常生理功能和结构而起作用，对保持果实品质和抑制微生物入侵具有重要意义。

目前在枇杷的采后生理以及保鲜技术的研究中，对于ROS与枇杷果实衰老变质相关性多有报道[8，13-16]。使用的研究材料多为果肉，对果皮的采后生理却鲜有报道，在其他果实的采后生理研究方面亦是如此。本研究结果表明，枇杷果皮采后生理学的变化与果实衰老变质相关，这可能是枇杷保鲜与采后生理机制研究中应该考虑的重要方面。

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