1-甲基環(huán)丙烯處理對(duì)采后甜瓜活性氧相關(guān)代謝的影響

孫愛(ài)萍，鄭永華，楊海燕，李學(xué)文,,*，韓 偉，張喜軍

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095)

1-甲基環(huán)丙烯處理對(duì)采后甜瓜活性氧相關(guān)代謝的影響

孫愛(ài)萍1，鄭永華2，楊海燕1，李學(xué)文1,2,*，韓 偉1，張喜軍1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095)

研究1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理對(duì)甜瓜(Cucuis melo L.ssp.melo pang)果實(shí)在貯藏過(guò)程中對(duì)其活性氧(reactive oxygen species，ROS)相關(guān)代謝的影響，在室溫 (22～25℃)條件下，用1μL/L 1-MCP處理早熟甜瓜“早黃蜜”24h，貯藏于22℃，對(duì)果實(shí)中活性氧代謝的相關(guān)酶：超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)的活性及超氧陰離子(O2－·)和丙二醛(MDA)含量進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：1-MCP處理抑制了甜瓜果實(shí)CAT活性的下降，貯藏前期提高了SOD活性，促進(jìn)POD活性迅速升高，并使其在第4天達(dá)到峰值，貯藏過(guò)程高于對(duì)照果實(shí)。1-MCP處理可顯著降低果實(shí)中O2－·的產(chǎn)生速率，抑制MDA的產(chǎn)生，延緩甜瓜果實(shí)采后衰老。

1-甲基環(huán)丙烯；甜瓜；活性氧代謝

早熟哈密瓜是典型的呼吸躍變型果實(shí)，在成熟期間伴隨大量乙烯的產(chǎn)生，誘導(dǎo)果實(shí)迅速成熟，促進(jìn)衰老[1]。早熟甜瓜上市早，品質(zhì)優(yōu)，口味正，具有濃郁的香味，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)，但夏季溫度高，果實(shí)迅速衰老，品質(zhì)劣變，腐爛嚴(yán)重，通常架期只有3～5 d。“活性氧”是引起植物膜質(zhì)過(guò)氧化的主要因素，破壞膜的生物功能，加速植物的衰老[2]。水果采后品質(zhì)的下降與氧化脅迫有關(guān)[3]?？寡鮿┨幚韺?duì)保持采后無(wú)網(wǎng)紋香瓜品質(zhì)有重要的作用[4]。

1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)是近幾年發(fā)現(xiàn)的新型乙烯作用抑制劑，阻止乙烯與受體結(jié)合，抑制依賴于乙烯的生理反應(yīng)[5]。1-MCP處理促進(jìn)了青花菜[6]、蘋果[7]過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性的升高，延緩了青花菜，蘋果的衰老。本實(shí)驗(yàn)以早熟甜瓜“早黃蜜”為試材，研究室溫貯藏條件下，1-MCP處理對(duì)采后甜瓜果實(shí)“活性氧”代謝的影響，以探討1-MCP延緩采后果實(shí)衰老的機(jī)理，為其在采后甜瓜果實(shí)貯運(yùn)中的

應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以早熟甜瓜品種“早黃蜜”為試材，于2007年7月12日采自新疆昌吉榆樹溝三隊(duì)。選擇七成熟(綠熟)的果實(shí)，留2～3cm的果柄，用剪刀剪下，放入箱中，當(dāng)天運(yùn)回新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。挑選果實(shí)色澤基本一致，大小均勻，無(wú)機(jī)械損傷和病害的果實(shí)用于實(shí)驗(yàn)處理。

氯化硝基氮藍(lán)四脞、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司；核黃素(生化試劑) 北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司；其他試劑均為分析純；雙蒸水。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；5415R型高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Eppdorf公司；UV-1240型紫外-可見分光光度儀 日本島津公司；HH-4型數(shù)顯水浴鍋 常州國(guó)華電器有限公司。

1.31 -MCP處理

1-MCP處理參照Menniti的方法[8]進(jìn)行，處理濃度及處理時(shí)間按預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行。將甜瓜果實(shí)放入塑料周轉(zhuǎn)箱(每箱8個(gè))中，放置在由PE膜(0.1mm厚)制成的密封的1m3帳中，將精確稱量的1.6g 1-MCP粉劑(0.14%，聰明鮮粉劑 AgroFresh Inc公司) 放入50mL燒杯中，放入PE帳內(nèi)，按1:5(m/V)加入無(wú)離子水，輕搖，迅速密封PE帳，其產(chǎn)生的1-MCP量為1μL/L，在25℃條件下，熏蒸24h后，揭開PE帳，通風(fēng)30min，貯藏于室溫(22～25℃，RH 35%～45%)下。每隔2d測(cè)定相關(guān)指標(biāo)，以不加1-MCP的為對(duì)照。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，每個(gè)處理72個(gè)果實(shí)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定

1.4.1 過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)活性測(cè)定

參照李合生的方法(高錳酸鉀滴定法)[9]：準(zhǔn)確稱取甜瓜果肉1g，加入5mL 0.05mol/L的磷酸緩沖液(pH7.8)、0.5g石英沙，冰浴研磨，12000×g離心20min，上清液待用。取0.5mL上清液，加5mL磷酸緩沖液(含H2O2)，25℃水浴15min后，加2mL 10% H2SO4溶液終止反應(yīng)，用1.85mmol/L的高錳酸鉀溶液滴定，空白：0.5mL失活酶液加入5mL磷酸緩沖液(含6mmol/L H2O2)，25℃水浴15min后加10% H2SO4溶液2mL終止反應(yīng)，用1.85mmol/L的高錳酸鉀溶液滴定。以H2O2消失量表示CAT活性(H2O2mg/(min·g mf))

1.4.2 過(guò)氧化物酶(peroxidase，POD)活性測(cè)定

用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶[10]。準(zhǔn)確稱取甜瓜果肉1g，加5mL的0.2mol/L的硼酸緩沖液(pH8.7，含5mmol的亞硫酸氫鈉)，冰浴研磨，12000×g離心10min，取2mL 0.2mol/L pH5.4的醋酸緩沖液，加入1mL的愈創(chuàng)木酚、0.5mL的酶液，在30℃水浴10min后，加入0.5ml H2O2混勻，立即比色，于460nm處測(cè)定OD值的變化(測(cè)定3min)，以每分鐘△OD460增加0.001為一個(gè)酶活性單位(U)，酶活性用U/(min·g mf)表示。

1.4.3 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性測(cè)定

用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定SOD的活性[11]：準(zhǔn)確稱取甜瓜果肉1g，加5mL 50mmol的磷酸緩沖液(pH7.8)，研磨勻漿，10000×g離心20min，上清液待用。以不加酶液(磷酸緩沖液代替)為最大還原管，用磷酸緩沖液為空白。在3000lx的光照培養(yǎng)箱中光照15min。取出后迅速測(cè)定560nm處的OD值，以抑制NBT光還原50%為一個(gè)酶活性單位(U/(min·g mf))

1.4.4 超氧陰離子自由基(O2－·)產(chǎn)生速率測(cè)定

參照王愛(ài)國(guó)等[12]的羥胺法測(cè)定：準(zhǔn)確稱取甜瓜果肉2g，加入5mL 5%三氯乙酸，冰浴研磨后，12000×g離心10min，取上清液待用。取清液1mL加入0.85mL 1.25%氫氧化鈉溶液和1mL 1mmol/L的鹽酸羥胺溶液，25℃條件下水浴30min反應(yīng)后，取出加入1mL 40μmol/L亞硝酸鈉溶液，吸取混合液1mL，加入1mL 40μmol/L亞硝酸鈉和1mL 7mmol/L α-萘胺，25℃反應(yīng)20min，取出測(cè)定A530。超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率用nmol/(min·g mf)表示。

1.4.5 丙二醛含量的測(cè)定

丙二醛含量的測(cè)定[9]：稱取1g果肉，加入5mL 5%的三氯乙酸溶液研磨，離心后取上清液2mL，加入2mL 0.67%的硫代巴比妥酸(5%三氯乙酸配制)，混勻后在沸水浴上煮沸30min后，冷卻后，離心，在450、532、600nm處測(cè)定吸光度?？瞻祝阂?mL蒸餾水水代替酶液作為空白。丙二醛含量用μmol/g mf表示。

2 結(jié)果與分析

2.11 -MCP處理對(duì)甜瓜CAT活性的影響

1-MCP處理甜瓜果實(shí)的CAT活性在前6d低于對(duì)照，呈下降趨勢(shì)，6d后呈緩慢上升(圖1)。對(duì)照果實(shí)的CAT活性在整個(gè)貯藏期間快速下降，從第2天的0.18 H2O2mg/ (min·g mf)降低到第10天的0.06H2O2mg/(min·g mf)，下降了66%。1-MCP處理果實(shí)CAT活性在整個(gè)貯藏階段總體有輕微的上升的趨勢(shì)，第2天為0.15H2O2mg/ (min·g mf)，貯藏結(jié)束為0.16 H2O2mg/(min·g mf)。1-MCP處理6d后，1-MCP處理果實(shí)的CAT活性大

于對(duì)照果實(shí)的CAT活性，第8天后顯著高于對(duì)照果實(shí)(P＜0.05)。

圖1 1-MCP處理對(duì)甜瓜過(guò)氧化氫酶活性的影響Fig.1 Change in CAT activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.21 -MCP處理對(duì)甜瓜POD活性的影響

甜瓜果實(shí)采后POD活性，初期(處理后前4d)呈現(xiàn)上升階段，1-MCP處理果實(shí)的POD活性迅速上升，并于貯藏第4天時(shí)達(dá)到高峰，接著下降，但一直高于對(duì)照(圖2)。達(dá)到高峰時(shí)1-MCP處理果實(shí)的POD活性為335.5 U/(min·g mf)是對(duì)照(247.08 U/(min·g mf))的1.35倍。處理后第4～8天，處理的POD活性顯著(P＜0.05)高于對(duì)照。

圖2 1-MCP處理對(duì)甜瓜過(guò)氧化物酶活性的影響Fig.2 Change in POD activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.31 -MCP處理對(duì)甜瓜SOD活性的影響

圖3 1-MCP處理對(duì)甜瓜SOD酶活性的影響Fig.3 Change in SOD activity in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

1-MCP處理果實(shí)的SOD活性在貯藏的前10d呈現(xiàn)緩慢的上升，隨后開始下降(圖3)。對(duì)照果實(shí)SOD活性在前期升高較快，并于第8天達(dá)到高峰后迅速下降。貯藏的前6d，1-MCP處理的果實(shí)SOD活性高于對(duì)照，隨后對(duì)照的SOD活性高于處理果實(shí)，并于第8天達(dá)到峰值，其峰值為0.382U/(min·g mf)，比處理的高30%。

2.41 -MCP處理對(duì)甜瓜超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率的影響

1-MCP處理對(duì)甜瓜果實(shí)超氧陰離子自由基的產(chǎn)生有明顯的抑制作用(圖4)。貯藏初期(前4d)對(duì)照果實(shí)O2－·產(chǎn)生速率呈現(xiàn)緩慢的變化，第4天急劇上升，于第8天達(dá)到峰值，隨后迅速下降。1-MCP處理的甜瓜果實(shí)O2－·產(chǎn)生速率在貯藏的前8d變化平緩，隨后有緩慢的上升。在貯藏的前10d，對(duì)照果實(shí)O2－·產(chǎn)生速率都顯著高于1-MCP處理(P＜0.05)。

圖4 1-MCP處理對(duì)甜瓜超氧陰離子自由基產(chǎn)生速率的影響Fig.4 Change in superoxide anion radical production rate in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

2.51 -MCP處理對(duì)甜瓜果實(shí)丙二醛含量的影響

甜瓜果實(shí)采后果實(shí)丙二醛含量呈現(xiàn)緩慢的上升(圖5)。1-MCP處理對(duì)甜瓜果實(shí)丙二醛(MDA)的產(chǎn)生有明顯的抑制作用，在貯藏期間，處理果實(shí)MDA的含量顯著低于對(duì)照(P＜0.05)。

圖5 1-MCP處理對(duì)甜瓜果實(shí)丙二醛含量的影響Fig.5 Change in MDA content in control and 1-CMP-treated melon fruits during storage at 22 ℃

3 討 論

1-MCP處理能夠抑制多種采后果蔬乙烯的產(chǎn)生，延緩衰老，保持果實(shí)的品質(zhì)[13-15]。1-MCP促進(jìn)蘋果在貯藏初期SOD活性的升高，顯著增加了POD和CAT活性[7]，相似的結(jié)果也在梨上出現(xiàn)[17]，這與1-MCP在甜瓜上的結(jié)果相一致。

果蔬采后質(zhì)量的下降與氧化脅迫有密切的聯(lián)系[5]。植物有多條途徑產(chǎn)生ROS如超氧陰離子、羥自由基，它們?cè)谥|(zhì)過(guò)氧化、多糖裂解、核酸及蛋白質(zhì)的分解中起著重要的作用。植物體中的防御酶系統(tǒng)可以清除植物體內(nèi)的ROS，主要有SOD，POD，CAT、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)等，SOD消除O2－·產(chǎn)生H2O2，而H2O2可被CAT分解，POD也可將H2O2分解為H2O，所以稱這些酶為保護(hù)酶。經(jīng)1-MCP處理的甜瓜CAT活性在第4天顯著過(guò)于對(duì)照，對(duì)于清除甜瓜組織中H2O2起到重要作用。POD與植物的生長(zhǎng)、發(fā)育、成熟衰老和抗逆性具有密切關(guān)系。1-MCP處理甜瓜的POD活性高于對(duì)照果實(shí)，這與在獼猴桃[17]上的結(jié)果相一致。1-MCP處理甜瓜SOD活性前期高于對(duì)照(第6天)，后期低于對(duì)照，這可能與對(duì)照(第8天)產(chǎn)生大量O2－·有關(guān)。有人認(rèn)為SOD為誘導(dǎo)酶，當(dāng)植物體內(nèi)自由基上升時(shí)，從而誘導(dǎo)SOD活性的上升[18]。SOD活性升高是果實(shí)衰老的產(chǎn)物和標(biāo)志[19]。

保護(hù)酶在清除ROS，避免氧化傷害方面起到重要的作用。在甜瓜果實(shí)中，經(jīng)1-MCP處理促進(jìn)CAT、POD活性的增加，保持SOD酶活性，抑制O2－·產(chǎn)生，減少了膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛的產(chǎn)生，保護(hù)膜系統(tǒng)的完整性，延緩了果實(shí)的衰老。1-MCP如何對(duì)抗氧途徑起作用，是一個(gè)需要深入研究的問(wèn)題，對(duì)于更好的理解果實(shí)采后衰老機(jī)理及1-MCP對(duì)躍變型果實(shí)的生理影響有重要意義。

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Effect of 1-MCP Treatment on Reactive Oxygen Metabolism and Related Enzymes in Melon during Postharvest Storage

SUN Ai-ping1，ZHENG Yong-hua2，YANG Hai-yan1，LI Xue-wen1,2,*，HAN Wei1，ZHANG Xi-jun1
(1. College of Food Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China；2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The fruits of Zaohuangmi melon, an early ripening melon cultivar, were treated with 1 μ L/L 1-methylcyclopropene (1-MCP) for 24 h at ambient temperature (22－25 ℃) and then stored at 22 ℃. The activities of reactive oxygen species (ROS) metabolism related enzymes: SOD, POD, CAT and POD, superoxide anion radical production rate and the content of MDA in the treated melon fruits were measured periodically during 22 days of storage. The results showed that exposure of melon fruits to 1-CMP prevented the decline of CAT activity, caused the increase of SOD activity at the beginning of storage and significantly increased POD activity, reaching a peak value after 3 days. The POD activity of 1-CMP-treated melon fruits was higher than that of control fruits over the entire storage period. 1-CMP-treated melon fruits exhibited significantly lower superoxide anion radical production rate and lower MDA content and thus, the postharvest senescence of melon fruits was postponed.

1-methylcyclopropene (1-MCP)；melon fruit；reactive oxygen species (ROS) metabolism

S661.2

A

1002-6630(2010)10-0326-04

2008-11-22

孫愛(ài)萍(1983—)，女，碩士研究生，主要從事果蔬貯藏保鮮研究。E-mail：sunap-21@sohu.com

*通信作者：李學(xué)文(1964—)，男，副教授，主要從事果蔬采后生理與貯藏保鮮研究。E-mail：xjndsp@sina.com