采后桃果实酶促褐变机理的研究进展

龚意辉，吴志蒙，彭淑君，李 鹏，曾永贤

（1 湖南人文科技学院农业与生物技术学院，湖南娄底 417000；2 湘潭市农业科学研究所 411110）

1 采后桃果肉酶促褐变机理

桃是我国南方重要的特色水果之一，在盛夏高温季节成熟，采收后果实生理代谢旺盛，在低温贮藏下易发生果肉褐变现象，其果实的品质和商业价值严重下降[2]。采后桃果肉褐变是长期困扰着采后生理学家们的一个重点和难点问题。桃果实采后贮运中发生褐变的因素很多且复杂，例如酶促氧化、乙烯合成、病原菌的侵染等因素均能引起褐变的发生，其中酶促氧化是引起桃果实褐变的主要因素[3-4]。国内外对果实组织中的褐变机理进行了较深入和广泛的研究，迄今为止果实褐变机理仍然未被完全阐明。果实酶促褐变的发生需要PPO、底物和活性氧的共同参与，当果实细胞完整性在受到逆境胁迫损伤时会降低细胞的区域化程度，从而促使酚类底物与活性氧和PPO 发生化学反应，进而导致果肉褐变。采后果实褐变多为酶促氧化引起的，其发生机理是果实组织中的酚类物质在PPO 的催化氧化作用下生成醌类物质，然后醌类物质通过聚合作用生产褐色物质而引发果肉褐变[5-6]。桃果实贮运过程中褐变的发生主要由PPO 催化氧化天然酚类底物所导致的[7]。Zheng 等[8]研究证实了桃果肉中存在PPO，并且PPO 的活性与桃果肉褐变密切相关。Duan 等[9]从桃果肉中分离纯化了PPO 和底物，这两者发生反应后形成了褐色物质，结果表明果肉褐变是由PPO 催化酚类底物所致。陶冬冰等[10]研究发现，丽江雪桃果肉中酚类底物的含量随着褐变指数的增加呈降低的趋势，则导致PPO 活性呈上升的趋势，表明果肉褐变的发生跟酚类底物的含量和PPO 的活性密切相关。Tareen 等[11]以'Flordaking'果实为材料，与对照果实相比，水杨酸处理能显著抑制桃果实PPO 的活性和果肉褐变的发生。Wang 等[12]研究发现，POD 在褐变的桃果肉中仍具有较高的活性。POD 活性随着深州蜜桃采后贮藏过程中褐变程度的加深呈现出升高的趋势，参与果肉酚类物质的催化氧化和聚合反应[13]。何双等[2]发现气调贮藏能有效抑制黄桃果肉中PPO 和POD 活性，从而延缓黄桃果肉褐变的发生。苹果与桃同属于蔷薇科，其果皮中的PPO 能氧化酚类底物生产褐色产物，从而引发苹果采后褐变的发生[14-15]。因此，这些研究说明桃果实褐变的发生跟PPO、POD 的活性及底物的酶促氧化存在着密切的关系。

2 酚类褐变底物鉴定

果实体内酚类物质种类众多且含量丰富。目前，关于酚类物质作为果实PPO 酶促褐变底物出现了较多的报道。Sun 等[16-17]发现，表儿茶素、表没食子儿茶素、原花青素A2 的含量随荔枝褐变程度的加深呈现出下降的趋势，参与荔枝果皮褐变，但一直未能确定参与褐变的关键酶。Song 等[18]发现，苹果中儿茶素、表儿茶素、原花色素类的含量随着褐变指数的增加呈下降的趋势，与PPO 催化氧化导致的褐变存在着密切的关系。本课题组发现漆酶是荔枝果皮褐变的关键酶，其最适底物为表儿茶素，参与荔枝果皮花色素苷的降解过程。漆酶对花色苷降解的依赖于底物表儿茶素的特性，表明是一个花色素苷降解酶/LAC-表儿茶素偶联氧化模型。表儿茶素和花色素苷的含量随着荔枝褐变指数的增加呈现出下降的趋势，证实了这个模型。免疫金标记透射电镜表明，ADE/LAC 定位于液泡中，富含丰富的酚类物质。漆酶在荔枝褐变严重的果皮中表达量高，通过表儿茶素介导导致花色素苷的降解，从而积累褐色物质，导致果皮褐变[19]。本课题组还发现，表儿茶素、绿原酸随苹果虎皮病褐变的严重其含量减少，可作为苹果漆酶的底物参与褐变的发生[20]。目前，已有少量关于绿原酸、儿茶酚和表儿茶素可作为底物参与果肉褐变的发生进程的报道[21]。因此，进一步加强采后桃果肉褐变底物的种类及化学结构的研究，有助于全面阐明桃果肉褐变的机理。

3 贮藏期间酚类底物含量的变化

桃果实富含丰富的酚类物质且种类较多。其中表儿茶素、儿茶素、新绿原酸、绿原酸、芦丁等是桃果实含量较高的酚类物质[22-24]。不同颜色果肉桃的酚类物质含量及组成存在较大的差别，红肉桃含有丰富的表儿茶素、儿茶素、新绿原酸和绿原酸等酚类物质，白肉桃含有丰富的芦丁、儿茶素和新绿原酸，而黄桃则含量较高的表儿茶素、新绿原酸、儿茶素和绿原酸[25-26]。果实褐变的发生跟果实中酚类底物的种类及含量存在密切的关系。目前普遍认为，果实中酚类物质的含量随着果实褐变程度的加深呈下降的趋势，是由于酚类物质可作为PPO 酶促褐变反应的底物而被大量催化氧化。武倩等[27]在研究20℃贮藏期间深州蜜桃酚类物质的含量变化时，发现随贮藏时间的延长，酚类物质含量随果肉褐变指数的升高而呈现出逐渐下降的趋势。研究发现，桃果肉中表儿茶素、儿茶素、绿原酸的含量随褐变指数的增加呈现出逐渐降低的趋势[28-29]。

4 延缓果实褐变的措施

4.1 物理方法

4.1.1 低温冷藏。适宜的低温能降低采后桃果实内源乙烯的含量和呼吸强度，从而提高桃果实的品质和货架期。但是将采后桃果实长期处于不适宜的低温环境中易导致果实冷害的发生。因此，适宜的低温是有效抑制果肉褐变的发生和保持果实良好品质的重要条件。张培正等[30]研究发现，虽然肥桃在0℃和3℃环境中贮藏都能导致果肉冷害褐变的发生，但是0℃贮藏中的果肉褐变的发生明显要迟于3℃。梁志宏等[31]发现，0～1℃低温结合N,O-羧甲基壳聚糖涂膜处理大久保桃，能有效降低果实内源乙烯的合成和果实的呼吸速率，从而延迟果肉褐变的发生。

4.1.2 间歇升温贮藏。间歇升温贮藏是在果实贮藏过程中短暂地升高贮藏温度，从而延缓果实褐变的发生，并使果实保持良好的品质。张培正等[32]研究肥城桃果实在0℃贮藏环境中品质影响，发现每隔15d 将贮藏温度升高到20℃处理肥城桃果实24h，重复操作2 次，可显著延长果实60～70d 的货架期，并且果肉不会发生褐变。Anderson 等[33]发现，间歇升温处理油桃果实能有效延缓果肉褐变的发生和保持较好的果实新鲜度。冯志宏等[34]研究发现，在大久保桃低温贮藏期间，每隔10d 间歇升温到26℃时并处理24h，大久保桃果肉褐变指数明显下降很多。因此，在采后桃果实贮藏中，采用间歇升温处理是有效抑制果肉褐变和保持良好品质的重要手段。

4.1.3 气调贮藏。气调贮藏是通过调控果实贮藏库中的CO2、O2、湿度、温度等变量，进而有效抑制果实贮藏期间的呼吸速率和衰老进程，从而保证果实的新鲜度和商业价值。何双等[2]在研究气调贮藏对黄桃果实品质的影响，发现气调贮藏能抑制果肉中POD 和PPO 的活性，从而抑制果肉褐变的发生和果实软化。张培正等[30]在研究不同CO2和O2比例对肥城桃果实品质的影响，发现肥城桃气调贮藏效果最好的是5%O2+5%CO2的比例。

4.1.4 热处理。热处理经常在果实采后贮藏过程中来延缓果实褐变和冷害的发生，从而使果实在贮藏期间保持良好的品质和较高的经济价值。在35℃条件下热处理白凤桃果实42h，能显著延缓果肉褐变和冷害的发生[35-36]。中华寿桃在热空气处理（48℃，4h）和热水处理（48℃，20min）能显著降低果肉褐变的发生[37-38]。María Sisquella 等[39]发现，在40℃条件中热处理桃果实60s，可明显抑制桃果实贮藏期间褐腐病的发生，并且对桃果实的外观品质和产品质量无不良影响。

4.2 化学方法

4.2.1 1-MCP 处理。1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）能有效抑制果实内源乙烯的合成，从而有效控制一些生理性病害的发生。肥城桃在0℃贮藏环境中，用1-MCP 处理果实能明显抑制乙烯的产生，降低果实冷害褐变的发生[40]。桃果实经1-MCP 处理后，并不会在贮藏期间出现明显的呼吸高峰和乙烯合成高峰，进而导致果实内源的乙烯合成速率和呼吸速率显著降低[41-42]。段玉权等[43]发现，1-MCP 处理在延缓中华寿桃果肉褐变中的效果非常明显，甚至果实的褐变指数比气调贮藏还要低。

4.2.2 水杨酸处理。万春燕等[44]研究表明，肥城桃在常温贮藏中，经水杨酸处理后能显著降低果实的硬度、含糖量和含酸量，但低温贮藏条件下，采用水杨酸处理后效果更明显，从而延缓果肉褐变的发生和保持品质。刘更森等[45]探讨水杨酸处理对中华寿桃果肉褐变的影响，与对照相比，水杨酸明显抑制果肉褐变的发生和大大降低了桃果实褐变指数。

5 展望

桃果实采后果肉中的PPO 在有氧条件下催化其酚类底物形成褐色产物，导致果肉发生褐变。长期以来国内外学者从PPO、POD 及酚类物质的角度对采后桃果实酶促褐变的机理进行了全面深入的探讨，但目前有关桃褐变的酚类底物种类化学结构及理化性质等方面缺乏系统的研究。因此，加强酚类底物种类及化学结构的研究有助于阐明桃果实的酶促褐变机理，加强桃果实贮藏期间酚类底物含量的变化趋势与褐变的相关性研究，为全面阐明桃果肉的褐变机理打下了良好的基础。此外，本课题组发现漆酶在荔枝果皮褐变和苹果虎皮病褐变中起着关键性作用，且均能催化氧化表儿茶素、儿茶素、原花青素等酚类物质。考虑到桃富含表儿茶素、儿茶素、绿原酸等酚类物质，这些物质也可能成为漆酶的催化氧化底物。从漆酶的角度分析，加强漆酶在采后桃果肉酶促褐变中的作用研究，为完善采后桃果实酶促褐变机理提供理论依据。