荔枝果皮褐变过程中膜脂过氧化及相关酶活性变化的比较研究.pdf

热带作物学报 2 0 1 1 ，3 2 ( 9 ) ：1 6 5 3 1 6 5 7 C h i n e s e J o u r n a l o f T r o o i c a l C r o o s 荔枝果皮褐变过程中膜脂过氧化及 相关酶活性变化的比较研究 肖 茜 J， 2 ，冯 超 2 3 ，刘保华。 一，李焕苓 。 ， 张新春 ，杜 中军 ，王家保 z 1海南大学园艺园林学院海南海口 5 7 0 2 8 8 2中国热带农业科 学院环境与植物保护研究所 海 南儋州 5 7 1 7 3 7 3海南大学农 学院海南海 口 5 7 0 2 2 8 摘 要 以紫娘喜 、无核荔枝 、小 丁香等 3个海南 主栽荔 枝品种为试材 研 究了室温贮藏过 程中果皮褐变 与膜 脂过氧化 及有关酶活性变化 的关系 ，结果表 明 ，随着 贮藏时 间延长 ，3个 品种果皮都表现 出褐变指数上 升 ，丙 二醛( MD A) 含量升高，质膜透性增大 ，抗坏血酸氧化酶( A P X) 活性下降，脂氧合酶( L O X) 、过氧化氢酶( C A T ) 、 谷胱甘肽还原 酶( G R) 活性先升后 降。但紫娘喜褐变 最慢 ，无核荔 枝褐变最快 。耐贮 的紫娘 喜 MD A含量 、质膜 透性及 L O X活性 较不耐贮 的无 核荔枝要低 。G R活性 较不 耐贮 藏的无核 荔枝高 。除 G R活性外 无核荔枝其余 指标变化幅度大于紫娘喜 。不 同品种果皮褐 变进程差异与 L O X活性变化 、活性 氧清除途径及质膜破坏进程 差异 有关 。 关键 词荔枝 ；果 皮褐变 ；膜脂过氧化 ；酶活性 中图分类号S 6 6 7 1 文 献标 识码 A A Co mp a r a t i v e S t u d y o n Ch a n g e s i n M e mb r a n e Li p i d S u p e r Ox i d i z a t i o n a n d Re l a t e d En z y me Ac t i v i t i e s d u r i n g Po s t h a r v e s t Pe r i c a r p Br o wn i n g i n Di ffe r e n t Li t c h i Cu l t i v a r s XI A 0 Q i a n 。 ， 2 F E N G C h a o 3 9 L I U B a o h u a z 3 L I H u a n l i n g ， Z H A N G X i n c h u n ，D U Z h o n g j u n ，WAN G J i a b a o 1 c o o f H o r t i c u l t u r a l g a r d e n , H a i n a n U n i v e r s i t y , H a i k o u ，H a i n a n 5 7 0 2 8 & C h i n a 2 E n v i r o n m e n t a n d P l a n t P r o t e c t i o n I n s t i t u t e ，C h i n e s e Ac a d e m y of T r o p ic a l A g r ic u l t u r a l S c n c e s C AT AS Da n z h o u ,Ha i n a n 5 7 l 7 3 7 ，C h i na 3 C o l l e g e of a g r ic u l t u r e ，Ha i n a n U n i v e r s i t y ,Ha i k o u ,H a i n a n 5 7 0 2 2 8 ,C h i na Ab s t r a c t P o s t h a r v e s t c h a n g e s i n p e r i c a r p b r o wn i n g i n r e l a t i o n t o me mb r a n e l i p i d s u p e r o x i d i z a t i o n a n d a c t i v i t i e s o f r e l a t e d e n z y me s i n p e r i c a r p we r e c o mp a r e d a mo n g e u h i v a r s Z i n i a n g x i Wu h e a n d Xi a o d i n g x i a n g T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t a l l t h e c u h i v a r s h a d i n c r e a s e d b r o w n i n g i n d e x ，ma l o n a l d e h y d e( M D A ) c o n t e n t a n d r e l a t i v e m e m b r a n e l e a k r a t e ( R ML R ) a n d a d e c r e a s e d a s c o r b i c p e rox i d a s e ( A P X ) a c t i v i t y i n p e r i c a r p a l o n g w i t h s t o r a g e A c t i v i t i e s o f c a t a l a s e f c A T ) a n d g l u t a t h i o n e r e d u c t a s e ( G R ) i n c r e a s e d 2 - 3 d a y s a f t e r h a r v e s t a n d t h e n d e c r e a s e d i n a l l c u h i v a r s Wu h e t u rne d b r o w n mo s t r a p i d l y ， w h i l e Z i n i a n g x i h a d t h e l o we s t b rown i n g r a t e C o r r e s p o n d i n g l y ， Z i n i a n g x i h a d l o we r MDA c o n t e n t ，RML R，L OX a n d C AT a c t i v i t i e s a n d a h i g h e r GR a c t i v i t y i n t h e p e r i c a r p t h a n Wu h e Ho w e v e r ， Wu h eh a d l a r g e r v a ria t i o n s i n t h e a c t i v i t i e s o f a l l t h e t e s t e d e n z y me s b u t GR a c t i v i t i e s t h a n Z i n i a n g x i Ke y wo r d s L i t c h i ；P e ri c a r p b rown i n g；Me mb r a n e l i p i d p e rox i d i z a t i o n ；E n z y me a c t i v i t y d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 2 5 6 1 2 0 1 1 0 9 0 1 3 荔 枝 ( L i t c h i c h i n e n s i s S o n n ) 是华南 最重要 的 果树之一 。但果实采后快速褐变缩短 了货架期 ，降 低了果实商品价值 是限制荔枝产业发展的主要因 素之一 I 。褐变主要 由酚氧化酶氧化多酚生成醌类 物质 ，进一步聚合成为 “ 类黑精”物质所致 2 1 。新 鲜果皮 中酚氧化酶及其底物处于不 同的细胞 区室 褐变反应不能发生，果实保持原有颜色 ，但衰老的 果皮 中细胞区室化破坏使得酶与底物接触发生氧化 反应 即导致褐变f 3 。质膜透性增加是细胞去区室化 的主要原因 主要 由活性 氧累积导致 的膜脂过氧 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 5 2 3 修 回 日期 ：2 0 1 1 - 0 9 0 5 基金项 目：中央级科研院所基本业务费项 目( N o 2 0 0 8 h z 1 J O 1 8 ) ；现代农业产业技术体系专项资金 ( N o n y c y t x 一 3 2 一 O 6 ) 。 作 者简 介 ：肖茜( 1 9 8 5年一 ) ，女 ，硕士研究生。研究方向 ：果树学 。 共同通讯作者 ：杜中军 、王家保 ，E m a i l ：f d a b o 1 6 3 c o m。 一 1 6 5 4 一 热 带 作 物 学 报 第 3 2卷 化引起【 5 1 。与健康果皮组织相 比采后衰老 的果皮 组织中活性氧的累积增加 易导致膜脂过氧化增 加质膜 透性 导 致果 皮发 生褐 变 6 脂 氧合 酶 ( L O X) 启动并且参与了细胞膜系统的脂质过氧化过 程 ，增加细胞膜 的透性 加剧细胞膜的降解 。活 性 氧可 由超 氧化物歧化酶 ( S O D) 歧化生成过 氧化 氢 后者通过过氧化氢酶 ( C A T ) 或抗坏血酸过氧化 物酶( A P X) 和谷胱甘肽还原酶 ( G R) 参与的抗 坏血 酸一 谷胱甘肽 ( A s A G S I t ) 循环清除 从而消除或减 轻 活性 氧 危害 ，维 持质 膜稳 定【 。 因此 ，L O X、 C A T、A P X和 G R活性变化可能与荔枝果皮褐变有 关 有研究者探讨 了 L O X与果皮褐变 的关系 认 为 L O X是果蔬衰老过程 中的一个关键 酶在果实 衰老过程中活性显著增加 它通过对果实质膜的破 坏而引起机体的成熟与衰老。同时脂质过氧化的产 物对有机体的活性生物大分子有毒害作用。导致细 胞功能的丧失 1 l 一 1 2 1 胡位荣等认为低温下 A P X等保 护酶系统被破坏或活性变化不协调 导致积累许多 有害的过氧化产物丙 二醛 ( MD A) 损伤大分子生 命物质 引起一系列生理生化紊乱 最终导致膜 的 损伤和褐变发生【 3 1 4 。但膜脂过氧化和这些酶活性 变化 与不 同品种褐 变过 程 差异 的关 系还需 要进 一步 研究 本试验 比较研究不同荔枝品种褐变过程差异 与膜质过氧化及相关酶活性变化的关系 以期为荔 枝采后生物学研究提供参考。 1 材料 与方 法 1 1材料 八成熟无核荔枝 、紫娘喜 、小 丁香荔枝果 实 ( 外果皮大部分转红 内果皮刚开始转红) 于 5月下 旬至 6月中旬采 自中国热带农业科学 院试 验场基 地 采后 3 h内运回实验室 。挑选成熟度相对一致 、 无病虫害和无机械伤的果实用作处理 用 1 g L扑 海 因浸 泡 3 m i n ， 自然 晾干 ( 约 1 0mi n左 右 ) 。裸 置 于塑料盒 内，单层摆放 ，果实相互之间无挤靠 ，加 盖并 留 1 e m缝隙 。于( 2 5 + 1 ) 温度下贮藏。以从 树上新采摘的果实为 0 d 以后每天取样 1次 直 至果皮完全褐变 。每次取样 6 0个果 以每 2 0个 果作为 1次重复 重复 3次 。每个果实果皮分成 3份 后 任取其 中一 份混合均匀 液 氮速冻后磨 成粉贮 于一 7 O保存 备用 其余 两份用 于鲜样测 定各项指标 。 1 - 2测定 指标 与方 法 1 2 1 果皮褐变指数 参考 S c o t t 等 ( 1 9 8 2 ) 的分级 法统计果皮褐变指数I l 5 1 级别以果皮褐变面积 占果 皮总面积大小估算 ：褐变面积占总面积 0 1 4的为 1级 ；占 1 4 1 2的为 2级 ；占 1 2 3 4的为 3级 ； 占 3 4 1 果为 4级 ：全褐果为 5级 按下式计算褐 变指 数 ： 褐变指数= ( 1 级果数量 l + 2级果 数量 2 + 3级 果数量 3 + 4级果数量x 4 + 5级果数量x 5 ) ( 调查总果 数 5 ) 1 2 2 果皮相对电导率的测 定 随机取每重 复 每果实的 1 块果皮 打直径 5 mm的果皮圆片 置 于小烧杯 中用蒸馏水冲洗 1 次 吸干水分后置入 1 5 mL d d H 0中2 5下放置 2 O mi n 混匀后溟 0 定 浸 出液 的电导率 ( C 1 ) 。随后将果皮及浸 出液 回流 煮沸 3 Omi n 冷却到 2 5，补充蒸馏水至 1 5 mL ， 混匀后测定果皮全渗 电导率 ( C 2 ) 。则 ：相对 电导 率 ( ) = ( C1 C 2 ) X 1 0 0 。 1 2 3 MD A含量 的 测定 称 取 0 5 g 果 皮 液 氮粉 加人适量 5 三氯 乙酸冰浴研磨成匀浆 4 0 0 0 g 离 心 1 0 mi n 取上清。用硫代巴比妥酸反应 比色法 测定 MD A含量 ，以每克干重果皮含量表示。 1 2 4 酶 活测 定【 8 1 ( 1 ) 酶液提取 。称取 2 g 果皮液氮粉 ，加入 8 m L 0 0 5 mo l L的磷酸缓冲液( p H 7 8 ) 和 0 2 g的不溶性 聚乙烯吡咯烷酮 ( P V P P ) ，冰浴充分研磨后 ，4 c C。 8 0 0 0 g 离 心 3 0 mi n 取上清液做酶粗提液 用于 各种酶活的测定 ( 2 ) 比色法测定酶活性。L O X活性以每分钟每 毫克蛋 白引起 2 3 4 n m处 吸光度增加 0 0 1为 1个 酶活 单位 ：C A T活性 以每 分钟 每 毫克 蛋 白引起 2 4 0 n m处吸光度减少 0 1表示 1 个酶活单位 ：G R 活性 以每分钟每毫克蛋 白引起 3 4 0 n m处吸光度减 少 0 1 做为 1 个酶活性单位 ：A P X活性 以每分钟每 毫克蛋 白引起 2 9 0 n m吸光度减少 0 1表示 1 个酶 活单位 ( 3 ) 数据分析。实验数据采用 Mi e r o s o f t E x e e l 2 0 0 3软件系统进行数据分析 2 结果与分析 2 1 果皮褐变指数变化 3个品种果皮褐变程度都 随着贮藏时间延长逐 渐加重。无核荔枝褐变指数上升最快 在第 4天完 全褐变 褐变指数 为 1 此时小 丁香 褐变指数 为 0 8 9 ，紫娘 喜为 0 7 8 。紫娘喜褐变指数上升最慢 ， 至第 7天才完全褐变 ( 图 1 ) 2 2 MD A及细胞膜透性变化 3个 品种新采收果实果皮MD A含量相近 但 第 9期 肖 茜等：荔枝果皮褐变过程 中膜脂过氧化及相关酶活性变化的 比较研 究 一 1 6 5 5 一 图 1 不 同品种荔枝贮藏过 程中果皮褐变指数的变化 相对电导率 以小丁香最高 。紫娘喜次之 无核荔枝 最低 。贮 藏过程中 ，3个 品种果皮 MD A含量 和质 膜相对透性均上升。但紫娘喜与小丁香果皮两个指 标含量上升缓慢 ，无核荔枝上升速度最快 。从采收 到完全褐变 果皮相对电导率上升幅度最大的是无 核荔枝 ( 3 6 9 9 ) ，最小 的是小丁香 ( 1 3 8 7 ) ；果 皮 MD A 含 量 上 升 幅 度 最 大 的 是 无 核 荔 枝 ( 8 8 9 1 ) ，最小的是紫娘喜( 2 6 2 2 ) ( 图 2 、图3 ) 。 2 3 L oX 活性 变化 新采 收果实果皮 L O X活性 以无核 荔枝最 高 紫娘喜次之 ，小 丁香最低。贮藏期 间，3个品种果 皮 L O X活性均呈先上升后下降趋势 但无 核荔枝 L O X活性上升 幅度大 ，峰值最高( 1 3 8 5 ) 。紫娘喜 采后 天数， d L O X活性变化 比较平缓 ，无核荔枝 、大丁香 L O X 活性变化较紫娘喜剧烈 ( 图 4 ) 。 2 4 CA T、AP X、GR活性变化 新采收果实果皮 C A T活性 以无核最高 紫娘 喜与小丁香相近。贮藏过程 中3个品种果皮 C A T 活性均呈先上升后下降的趋势 紫娘喜 C A T活性 在贮藏 前期变化 幅度小 。在贮藏后 期快速 上升 。 无 核荔 枝 C A T活性 在采后 3 d内活性最高 且采 后2 d内急剧上升至最高 然后快速下降至完全褐 变，变化幅度最大 ( 图 5 一 A) 。 新采收果 实果皮 A P X活性 以小丁香最 高 无 核荔枝次之 ，紫娘喜最低 。贮藏期间 3个品种荔 枝 A P X活性均呈下降趋势。 无核荔枝 A P X活性下降 最快 ，幅度最大( 9 3 8 6 ) ，小丁香次之( 8 0 6 4 ) ， 紫娘喜最d ( 6 4 2 0 ) ( 图 5 一 B ) 。 新采收果实果皮 G R活性 以紫娘喜最高 小丁 香次之 ，无核荔枝最低。在贮藏过程中。3个品种 荔枝 G R活性均呈先上升后下降趋势 紫娘喜 G R 活性上升较快 至第 3天达高 峰 其次 为无 核荔 枝 。但在第 2天达高峰后下降。紫娘喜 G R活性在 贮藏期一直高于无核荔枝与小丁香 贮藏后期小丁 香 G R活性高于无核荔枝 ( 图 5 一 C) 。 瓣 m 唧 靛 图 2 不 同品种荔枝贮藏过程 中果皮丙二醛含量的变化 图 3 不 同品种荔枝贮藏过程 中果皮相对 电导率的变化 采 后天数f d 图 4不同品种荔枝贮藏过程中果皮脂氧合酶活性的变化 采后天数， d 图 5 不同品种 荔枝 贮藏 过程*C AT( A) 活性的变化 一 1 6 5 6 一 热 带 作 物 学 报 第 3 2卷 娘喜 - | l 一 一 荔枝 1 一 丁香 图 5不同品种荔枝贮藏过程 中AP X( B) 、 G R( C) 活性 的变化 3 讨 论 随着贮藏时间的延长 3个 品种均发生褐变 紫娘喜褐变最慢 无核荔枝褐变最快。前人研究认 为 。果实采后褐变进程由多种 因素引起 但决定因 素是膜破坏进程的快慢 Z O 质膜破坏的程度由质 膜相对透性衡量 而膜脂过氧化是引起质膜相对透 性增加 的主要原因【 2 l 】 。随褐变加重 3个品种果皮 MD A含量与相对 电导率均上升 这说明采后褐变 与果皮膜质过氧化和质膜相对透性变化正相关 与 前 人研 究结 果一 致 褐 变最 快 的无 核荔 枝 果皮 MD A含量上升最快且含量最 高 果皮质膜相对透 性增加最快 ：褐变最慢 的紫娘喜则 MD A含量变化 最慢且含量最低 质膜相对透性在贮藏期多数时间 低而稳定 这表明不同品种果皮褐变进程的差异与 果皮质膜破坏进程差异正相关 L O X启动并且参与了细胞膜 系统 的脂 质过氧 化过程 通过催化不饱和脂肪酸产生 自由基作用于 膜磷脂 中的不饱和脂肪 酸 致使磷脂双分子层被破 坏 、质膜透性增加【 创，从而引起荔枝果实代谢紊 乱和机体衰老导致褐变。本研究表明，褐变最慢 的紫娘喜 L O X活性较低 且变化平缓 ：褐变最快 的 无核荔枝具有最高 的 L O X活性高峰且贮藏前期升 高最快 这种 L O X活性变化差异可能造成贮藏前 期无核荔枝果皮的膜伤害比紫娘喜更大从而导致 使无核荔枝果皮褐变较快 活性氧 积累是导致 膜脂 过氧化 的主要 原 因 C A T及 A P X和 GR参与的 A s A G s H循环在活性氧 清除中起重要作用闭G R的活性会 限制 A s A G S H 系统的运行速率 2 6 3 。但不 同品种中作用可能不同。 褐变较慢的紫娘喜具有较高的 G R活性 较稳定的 A P X活性 低而稳定 的 C A T活性 ：褐变最快的无 核荔枝具有最高的 C A T活性 下降最快的 A P X活 性和较低 的 G R活性 ，这说 明 就活性 氧清除而 - | I _ 一 紫娘喜 -1 一 无核荔枝 小丁香 言 褐变最快的无核荔枝可能主要经 由 C A T途径 清除活性氧 A s A G s H循环途径则在紫娘喜 果皮 活性氧清除 中起主要作用 这种活性氧清除途径的 不 同可能会导致活性氧积累产生差异进而影响膜 脂过氧化与质膜透性变化的差异引起褐变进程差 异。这需进一步研究证实 综上所述 ，无核荔枝 、小丁香 、紫娘喜三品种 果 实以前者褐变最快 最不 耐贮藏 ，后者褐变最 慢 ，最耐贮藏。不同品种褐变进程的差异与果皮膜 质过氧化程度和质膜 透性 变化差 异正相关 且与 L O X活性变化及活性氧清除途径不同有关 参考文献 1 陈维信 ，吴振先 ，苏美霞热带亚热带果蔬贮运保鲜现状及 发 展趋势【 J 1 保鲜与加工 ，2 0 0 3 ，3 ( 5 ) ：1 5 1 7 2 胡 鑫鑫 ，周 如金 ，黄敏 ，等荔 枝保 鲜技术 研究 与应用 现 状 茂名学 院学报 ，2 0 0 9 ，1 9 ( 1 ) ：2 8 3 1 【 3 1王家保 ，赫素 云，贾彩红 ，等荔枝采后保鲜处理技术 研究进 展 安徽农业科学 ，2 0 0 8 ，3 6 ( 2 9 ) ：1 2 8 9 4 1 2 8 9 7 4 1冯 云霄 ，及华，李 丽梅 保 护酶 与果蔬 成 熟衰 老的关 系【 J 】 保鲜与加工2 0 0 7 ( 2 ) ：1 1 - 1 3 【 5 寇莉萍，刘 兴华，李金 龙，等富士苹果果 肉褐变对 相关 酶活 性和膜质过氧化的影响【 J 食 品科学，2 0 0 4 ，2 5 ( 5 ) ：1 7 9 1 8 2 【 6 】陈文军 ，洪启征贮藏 中荔枝果 皮衰老与褐变 的研究f J 1园艺 学报 ，1 9 9 21 9 ( 3 ) ：2 2 7 2 3 1 7 】S l e s a k I ，S l e s a k H， L i b i k M，e t a 1 A n t i o x i d a n t r e s p o n s e s y s t e m i n t h e s h o r t - t e r m p o s t - wo u n d i n g e f f e c t i n Me s e mbr y a n d h e mu m c r y s t a l l i n u m l e a v e s l J 】 J P l a n t P h y s i o 1 2 0 0 8 ， l 6 5 ：1 2 7 一l 3 5 8 】刘碧容 ，甄畅迪 ，萧洪 东，等硼对草坪草超 氧化物 歧化酶活 性 、超氧 阴离子产生速率和丙二醛含量的影 fi l J 华中农业大 学学报 2 0 0 8 ( 0 3 ) ：3 7 8 3 8 0 9 9 弓德强 ，马蔚红 ，王松标，等低 温冷藏对芒果 品质及膜脂过 氧化 的影 响 J 中国农学通报 ，2 0 0 8 ( 0 3 ) ：4 0 1 4 0 4 【 1 o 1秦红艳 ，沈育杰 ，李昌禹，等不 同葡萄 品种 膜质过氧化和保 护酶活性对盐胁迫的响应 J 】 北方 园艺 ，2 0 1 0 ( 2 0 ) ： 4 - 9 【 l 1 孙谷畴成熟和褐变荔枝果 实呼吸作用和脂 氧合酶活性 J 1 _广 西植物 ，1 9 9 3 ，1 3 ( 1 ) ：8 0 8 3 第 9期 肖 茜等 ：荔枝果皮褐变过程 中膜脂过氧化及相关酶活性 变化的比较研究 一1 6 5 7 一 1 2 1李志强 ，刘春泉 ，李大婧 ，等脂氧合酶在果 实后 熟衰老中的 功 能研究进展 J I江西农业学报 ，2 0 0 9 ，2 1 ( 7 ) ：l 2 3 1 2 6 f l 3 1胡位荣 ，张昭其 ，季作探 ，等冷害对荔枝果皮 膜脂过氧化和 保护酶 活性 的影响 J 华南农业大学学报 ，2 0 0 4 ，2 5 ( 3 ) ：7 - 9 1 4 1江力 ，陈炜平 烟草叶片发育过程 中抗坏血酸一 谷胱甘肽循环清 除H 2 0 的研究们 安徽农业科技，2 0 0 8 ， 3 6 ( 2 9 ) ：1 2 5 7 5 1 2 5 7 6 【 1 5 S c o t t K J ，B r o w n B I ，C h a p l i n G R，e t a 1 T h e c o n t r o l o f r o t t i n g a n d b r o wn i n g o f l i t c h i f r u i t b y ho t be n o