采后失水對(duì)芹菜葉柄黃化和氧化脅迫的影響

李 丹,侯建設(shè),田 瑩

(海軍醫(yī)學(xué)研究所,上海 200433)

采后失水對(duì)芹菜葉柄黃化和氧化脅迫的影響

李 丹,侯建設(shè)＊,田 瑩

(海軍醫(yī)學(xué)研究所,上海 200433)

芹菜采后在常溫下貯藏時(shí),失水很快,采后 2d失重達(dá) 23.9%。而保水處理芹菜失水少,6d時(shí)失重僅 6.67%。與保水處理相比,采后大量失水促進(jìn)了芹菜采后葉綠素含量的下降和 POD活性、MDA含量的上升,導(dǎo)致抗壞血酸含量和SOD、CAT和APX活性快速下降。

芹菜,失水,黃化,氧化

水分脅迫對(duì)植物葉片衰老和活性氧代謝影響的研究集中在采前作物葉片上,其目的是延長(zhǎng)光合作用時(shí)間,提高作物產(chǎn)量。有研究表明,水分脅迫能促進(jìn)常溫下菠菜離體葉片的衰老。采后大量失水導(dǎo)致葉菜萎蔫從而喪失新鮮品質(zhì),這是葉菜冷藏期間常見(jiàn)的問(wèn)題,但水分脅迫對(duì)葉菜衰老的影響及其生理效應(yīng)研究很少[1],本文以芹菜為試材研究了采后水分脅迫對(duì)其活性氧清除酶活性、膜脂過(guò)氧化水平和葉綠素含量的影響,為保水保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

芹菜 (Apium graveolens L.) 采自上海浦東高橋菜田。

1.2 樣品處理

芹菜采后立即運(yùn)回海軍醫(yī)學(xué)研究所食品實(shí)驗(yàn)室,預(yù)冷至室溫后,剔除過(guò)老、過(guò)嫩、有機(jī)械傷、蟲(chóng)咬的菜后,把整齊一致的芹菜隨機(jī)分成 10份,每份約1kg。其中 5份直接裝在多孔塑料筐,作為對(duì)照;另 5份裝在塑料袋(PE0.05mm),袋口自然合攏,不扎口,并將其放入上述塑料筐,用薄膜防止大量失水,作為保水處理。每處理的兩筐芹菜,定期 (1d)稱(chēng)重量以測(cè)定失重率,其他三筐用作色素和酶活性測(cè)定。在室溫(25～28℃)RH約 80%條件下貯藏。

1.3 測(cè)定方法

失重率：測(cè)定貯藏當(dāng)天每筐蔬菜重量為W0,然后每天測(cè)定一次,重復(fù)2次。得 n天時(shí)重量為Wn,則n天時(shí),蔬菜失重率的計(jì)算公式如下：

酶液提取及測(cè)定方法：定期從每份處理中隨機(jī)取三株芹菜,取其全部葉柄,取每一葉柄的根部以上5cm至第一片葉的小葉柄之間的部分,用不銹鋼剪刀將其切成 3mm長(zhǎng)的小段,混勻后立即稱(chēng)取 2g葉柄小段,加入 50mmol·L-1pH7.8的磷酸緩沖液 5mL和0.5g石英砂,于冰浴中研磨成勻漿,轉(zhuǎn)入 10mL離心管,再用 3mL緩沖液洗滌研缽,洗滌液也轉(zhuǎn)入上述離心管,在 4℃下 18000×g離心 20min,取上清液(記錄其體積)用于酶活性的測(cè)定。

超氧化物歧化酶 (SOD)活性：采用 NBT還原法[2];丙二醛 (MDA)含量測(cè)定：參照王愛(ài)國(guó)方法[3];葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素 (Car)含量測(cè)定：參照朱廣廉等方法[4];過(guò)氧化氫酶 (CAT)活性：參照何宇炯方法[2];過(guò)氧化物酶(POD)活性：參照吳登如等方法[5]。

抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性：向 2.35mL磷酸鉀緩沖液 (50mmol·L-1,含 0.1mmol·L-1EDTA)中加入 500μL 3.6mmol·L-1的還原型抗壞血酸溶液和 50μL酶提取液,混勻后記錄其在 290nm下的吸光度,立即加入 100μL 5mmol·L-1H2O2啟動(dòng)反應(yīng)。然后每隔 1min記錄一次吸光度。以每克葉片的 APX每分鐘使 290nm下吸光度下降 0.001為一個(gè)活性單位。重復(fù)三次。

抗壞血酸含量測(cè)定：方法同酶液提取,稱(chēng) 2.000g葉柄小段,在冰浴中用 2%草酸 5mL勻漿,轉(zhuǎn)入離心管,用3mL草酸洗研缽,洗液并入離心管,然后在4℃下 10000×g離心 15min,取上清液,記錄體積。取上清液 2mL,用 0.6mmol·L-1的 2,6-二氯靛酚標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至桃紅色 15s不褪為止,記錄消耗 2,6-二氯靛酚標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。

2 結(jié)果與分析

2.1 芹菜采后失重率的變化

圖 1可知,作為對(duì)照 (CK)的芹菜采后直接裝在多孔塑料筐,任其自然失水,隨采后時(shí)間延長(zhǎng)失重率迅速上升,采后 2d時(shí)失重率達(dá)到 23.9%,葉柄、葉片嚴(yán)重萎蔫、軟化,表明對(duì)照采后失水已很?chē)?yán)重。而薄膜包裝保水處理的芹菜 (保水處理)采后水分損失少,6d時(shí)失重僅 6.67%。

圖 1 不同采后時(shí)間(d)芹菜采后失重率的變化

2.2 采后水分脅迫對(duì)芹菜葉柄葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和丙二醛含量的影響

圖 2a可知,采后 7d的保水處理芹菜葉柄葉綠素a、類(lèi)胡蘿卜素及總?cè)~綠素含量均顯著 (p＜0.05)低于采后當(dāng)天的新鮮芹菜葉柄,葉綠素 b含量也低于新鮮芹菜葉柄,但差異不顯著 (p＞0.05)。7d時(shí)對(duì)照(CK)芹菜的葉綠素 a、b含量均顯著 (p＜0.05)低于保水處理,表明采后失水加速了芹菜葉柄葉綠素的降解。CK芹菜葉柄類(lèi)胡蘿卜素含量略低于保水處理,但差異不顯著(p＞0.05)。

采后5d時(shí)保水處理芹菜葉柄的MDA含量明顯高于新鮮芹菜葉柄,差異達(dá)極顯著 (p＜0.01)水平,表明隨采后時(shí)間延長(zhǎng),葉柄膜脂過(guò)氧化加強(qiáng)。CK芹菜的MDA含量顯著高于保水芹菜 (p＜0.05),表明采后失水促進(jìn)了芹菜葉柄的膜脂過(guò)氧化水平 (圖2b)。

2.3 采后水分脅迫對(duì)芹菜葉柄 SOD、CAT、POD、APX活性的影響

圖 2 采后失水對(duì)芹菜葉柄葉綠素、類(lèi)胡蘿卜素和丙二醛含量的影響

芹菜采后 SOD活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì),采后 6d時(shí)保水處理和CK芹菜葉柄 SOD活性分別比 0d時(shí)降低61.7%和 77.4%;4d和 6d時(shí) CK的 SOD活性均顯著低于保水處理,這表明采后失水加快了芹菜葉柄SOD活性的下降(圖 3a)。

保水處理芹菜葉柄的 CAT活性采后呈下降趨勢(shì),6d時(shí)比采后當(dāng)天降低 30.5%;CK組芹菜葉柄CAT活性 2d后快速下降,4d時(shí)其活性比 0d時(shí)降低67.2%,4d和 6d時(shí) CK的 CAT活性均極顯著 (p＜0.01)低于保水處理,表明采后失水導(dǎo)致 CAT活性的快速降低(圖 3b)。

采后 4d前,芹菜 POD活性無(wú)顯著變化,6d時(shí)保水處理 POD活性比采后當(dāng)天增加 20.2%,而 CK的POD活性加劇上升至采后當(dāng)天的 2.29倍,表明采后嚴(yán)重失水誘導(dǎo)了 POD活性的劇增(圖 3d)。

采后 1d時(shí)保水處理和 CK芹菜葉柄APX活性分別降低 30.03%和 58.43%,此后保水處理 APX活性保持穩(wěn)定,而 CK的 APX活性 2d時(shí)比 1d時(shí)又降低 24.9%,表明采后失水加快了芹菜葉柄APX活性的降低(圖 3c)。

圖 3 不同采后時(shí)間芹菜葉柄超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性的變化

2.4 采后失水對(duì)芹菜葉柄還原型抗壞血酸含量的影響

采后 5d時(shí)保水處理和 CK組芹菜葉柄的還原型抗壞血酸含量分別比新鮮芹菜葉柄下降 84.47%和92.11%,保水處理芹菜抗壞血酸含量顯著高于 CK (p＜0.05),表明采后失水加速了抗壞血酸的損失(圖 4)。

圖 4 采后失水對(duì)芹菜葉柄還原型抗壞血酸含量的影響

3 討論

芹菜是一種綠葉菜,但主要組成和食用部分不是葉片而是葉柄。李托平等曾以葉柄葉綠素含量為指標(biāo)研究生長(zhǎng)調(diào)劑處理延緩芹菜衰老的效應(yīng)[6],表明隨著芹菜衰老葉柄葉綠素含量降低。本實(shí)驗(yàn)中采后7d保水處理芹菜葉綠素 a顯著降低,而葉綠素 b變化不大,表明芹菜衰老中葉綠素的下降主要與葉綠素 a的降解有關(guān)。采后失水刺激了葉綠素 a的降解,導(dǎo)致葉綠素 b顯著下降,表明采后失水加速了芹菜葉柄的衰老。

采前水分脅迫促進(jìn)植物葉片衰老與膜脂過(guò)氧化加強(qiáng)密切相關(guān)[7-9]。本實(shí)驗(yàn)中采后失水促進(jìn)了MDA含量的積累,表明采后失水加劇了芹菜葉柄膜脂過(guò)氧化水平,從而加速了葉柄衰老。

許多植物葉片遭受水分脅迫時(shí),往往活性氧清除酶活性或抗氧化劑含量降低,從而導(dǎo)致活性氧積累和膜脂過(guò)氧化[8-9]。與上述報(bào)道一致,本實(shí)驗(yàn)中采后失水促進(jìn)了 SOD、CAT、APX活性的降低,從而使得活性氧·和 H2O2不能有效清除而積累,這些活性氧一方面直接氧化葉綠素[11-14],導(dǎo)致 CK葉綠素含量較快下降;另一方面進(jìn)一步通過(guò) Fenton反應(yīng)或Fenton型 Haber weiss反應(yīng)形成活性更強(qiáng)的羥自由基,攻擊膜脂不飽和脂肪酸,加劇膜脂過(guò)氧化,從而加速葉柄的衰老。膜脂過(guò)氧化的增強(qiáng),破壞膜完整性,使葉綠素與有關(guān)降解葉綠素的酶容易接觸,從而加速了葉綠素的降解[15-16]。

許多研究結(jié)果證明,POD參與葉綠素、生長(zhǎng)素的降解,對(duì)衰老有促進(jìn)作用[14,17-18]。李托平發(fā)現(xiàn)隨著芹菜采后衰老[6],其葉柄的 POD活性迅速上升,而生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理,延緩了 POD活性的上升,也減慢了葉綠素含量的下降。本實(shí)驗(yàn)中采后失水導(dǎo)致芹菜葉柄POD活性,采后 6d時(shí)急劇上升,可能是失水脅迫下葉柄H2O2的積累,誘導(dǎo)了 POD的從頭合成或刺激了其活性[19-20]。許多研究結(jié)果表明,POD-H2O2分解系統(tǒng)參與葉綠素的降解,POD活性與葉綠素含量呈高度負(fù)相關(guān)[14]。因此采后失水促進(jìn)芹菜葉柄葉綠素降解可能與水分脅迫刺激 POD活性升高有關(guān)。

還原型抗壞血酸既作為抗氧化劑直接清除多種活性氧,又作為APX的供氫體參與H2O2的清除。本實(shí)驗(yàn)表明采后失水促進(jìn)了芹菜葉柄還原型抗壞血酸含量的降低,從而削弱其清除活性氧的能力,促進(jìn)CK芹菜葉柄的衰老。

4 結(jié)論

在直接以塑料周轉(zhuǎn)筐或竹筐盛裝蔬菜的包裝方式下,芹菜失水很快,遭受?chē)?yán)重水分脅迫;水分脅迫促進(jìn)了芹菜活性氧代謝失調(diào)、膜脂過(guò)氧化,刺激 POD活性上升和葉綠素的降解,從而加快芹菜衰老。

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Effect of postharvestwater loss on yellowing and oxidative stress in celery leafstalk

L IDan,HOU Jian-she＊,TIAN Y ing
(NavalMedical Institute,Shanghai 200433,China)

The los twa te rwe ight of ce le ry rap id ly reached to23.9%during s torage a t am b ient temp e ra ture in2days afte r ha rves t.The los twa te rwe ight of ce le ry trea ted w ith wa te r p rese rving was only6.67%a t6days.Comp a red w ith ce le ry of wa te r p rese rving,seve re wa te r loss p os tha rves t enhanced the dec reasein chlorop hyll content and inc rease in POD ac tivity and MDA content,led to rap id dec line in ascorb ic ac id content and ac tivities of SOD,CAT and APX.

ce le ry;wa te r loss;ye llow ing;oxida tive

TS255.1

A

1002-0306(2010)02-0314-04

2009-05-08 ＊通訊聯(lián)系人

李丹(1982-),女,本科,助理實(shí)驗(yàn)師,研究方向：果蔬保鮮。