不同貯藏性青花菜花球的抗氧化特性

李進(jìn)才 ， 趙習(xí)姮

(1. 天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300072；2. 天津大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程學(xué)院，天津 300072)

青花菜(Brassica oleracea L.Var.italica)花球采后易黃花衰老，品質(zhì)下降較快，衰老速度不僅與流通、貯藏環(huán)境條件有關(guān)，品種本身所具有的貯藏性也有較大影響．采后青花菜花球的衰老與綠色花球細(xì)胞內(nèi)活性氧超氧陰離子(O2-)和過(guò)氧化氫(H2O2)等造成的氧化傷害有關(guān)．同時(shí)與消除活性氧的抗氧化特性有密切聯(lián)系：在采后青花菜不同貯藏溫度[1-2]、包裝方式[2]、化學(xué)物質(zhì)[3-4]及冷熱激處理[5]等保鮮研究中都觀測(cè)到，在衰老速度發(fā)生變化時(shí)，伴隨有抗氧化酶活性和抗氧化物質(zhì)含量的變化．

不同青花菜品種，采后花球的衰老速度有一定差異，即花球的貯藏性不同．研究青花菜花球的抗氧化特性與貯藏性的關(guān)系，可以為青花菜耐貯藏品種選育、保鮮技術(shù)研究等提供重要基礎(chǔ)理論信息．為此，筆者選取耐貯藏性不同的春季栽培 2個(gè)品種和秋季栽培 2個(gè)品種，將采后花球貯藏于 20,℃條件下，在貯藏開(kāi)始時(shí)和 4,d后，測(cè)定了花球呼吸速率、衰老生理指標(biāo)(葉綠素、蛋白質(zhì)和丙二醛(MDA)含量)和抗氧化特性指標(biāo)(O2-)和H2O2含量，抗氧化酶超氧化物岐化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)和抗壞血酸過(guò)氧化氫酶(APX)活性，抗氧化物質(zhì)抗壞血酸(AsA)和β-胡蘿卜素(β-Car)含量)．

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試青花菜品種在前期貯藏性試驗(yàn)選定，春季栽培 6月下旬采收“綠顏”(Green face)和“城堡”(Castle)，秋季栽培 11月下旬采收“愛(ài)國(guó)者”(Patriot)和“高地”(Heights)，采收基準(zhǔn)為所有花蕾清晰可見(jiàn)，無(wú)花蕾開(kāi)放．

1.2 呼吸速率測(cè)定

每個(gè)青花菜品種供試6個(gè)花球，采收后貯藏于20,℃恒溫條件下．貯藏3 h后(作為貯藏開(kāi)始時(shí))每個(gè)品種取3個(gè)花球分別稱重后放入溫度20,℃、容積1,L的密封容器中，每30,min抽取密封容器中氣體0.2,mL，用氣相色譜儀(DFM-1000，Shimadzu)測(cè)定0～90,min的CO2濃度，據(jù)30,min間隔的CO2濃度差算出呼吸速率．測(cè)定條件為 TCD型檢測(cè)器，Porapak Q和Molecular sieve組合色譜柱，柱溫80,℃，氦氣流量80,mL/min．貯藏4,d后，再次測(cè)定花球呼吸速率．

1.3 花蕾取樣

每次測(cè)定呼吸速率后，迅速進(jìn)行花蕾取樣，每個(gè)樣品 2,g，低溫－80,℃保存，用于衰老生理指標(biāo)和抗氧化特性指標(biāo)測(cè)定．

1.4 衰老生理指標(biāo)測(cè)定

葉綠素含量測(cè)定采用丙酮分光光度比色法，蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用 Folin-酚試劑法，MDA含量測(cè)定用硫代巴比妥酸法．

1.5 抗氧化特性指標(biāo)測(cè)定

O2ˉ定量采用 Li等[6]的方法，H2O2定量采用Okuda等[7]的方法．SOD活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑光還原法，CAT、POD和 APX活性測(cè)定分別采用 Zhang等[5]、Kochba等[8]和 Nakano等[9]的方法．AsA 定量采用2，6-二氯酚靛酚還原滴定法．β-Car定量采用液相色譜法，用 80%丙酮磨碎抽出后，加乙醚和水萃取，萃取液在暗處吹氣態(tài)氮蒸發(fā)除去有機(jī)溶劑后，加乙醚 1,mL溶解，用于液相色譜分析．液相色譜儀系統(tǒng)為 L-6200泵和 L-4200 UV-VIS檢測(cè)儀，采用Kaseisorb LC ODS-120-5(4.6,mm×250,mm)色譜柱，柱溫 30,℃，檢出液 5.0,μL，移動(dòng)相為 50%乙酸乙酯、10%乙腈和 40%甲醇的混合溶液(均為體積分?jǐn)?shù))，流速0.7,mL/min，檢出波長(zhǎng)450,nm．

1.6 數(shù)據(jù)分析

以上指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3次，用Excel 2000軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，用 t-檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)．

2 結(jié)果與分析

2.1 呼吸速率及衰老生理指標(biāo)

采后青花菜花球，隨著呼吸代謝的不斷進(jìn)行，綠色花球逐漸黃花衰老，品質(zhì)持續(xù)下降．20,℃貯藏開(kāi)始時(shí)的花球呼吸速率，春季栽培的“綠顏”低于“城堡”，秋季栽培的“愛(ài)國(guó)者”低于“高地”，貯藏4,d后也具有相同趨勢(shì)．貯藏開(kāi)始時(shí)，花球衰老生理指標(biāo)葉綠素、蛋白質(zhì)和MDA含量在“綠顏”與“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”與“高地”之間均無(wú)顯著差異；但貯藏 4,d后，葉綠素和蛋白質(zhì)含量是“綠顏”高于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”高于“高地”，MDA含量是“綠顏”低于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”低于“高地”(見(jiàn)表 1)．這些結(jié)果表明：青花菜花球與一般果蔬一樣，具有呼吸速率較低、衰老慢、耐貯藏的生理特性，“綠顏”比“城堡”衰老慢，耐貯藏，“愛(ài)國(guó)者”比“高地”衰老慢，耐貯藏．

表1 不同貯藏性青花菜花球在20 ℃貯藏條件下的呼吸速率、葉綠素、蛋白質(zhì)和丙二醛含量Tab.1 Respiratory rate and contents of chlorophyll，protein and malondialdehyde of broccoli floret cultivars with different storability at 20 ℃

2.2 活性氧含量

采后青花菜花球的生理代謝仍在不斷進(jìn)行；但由于離開(kāi)了母體植株，花球生理代謝需要的水分和養(yǎng)分只能來(lái)源于肥大花莖；供不應(yīng)求造成的水分和養(yǎng)分脅迫，會(huì)造成活性氧的大量發(fā)生與累積，使花球受到氧化脅迫．貯藏開(kāi)始時(shí)，花球的O2ˉ和H2O2含量是“綠顏”低于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”低于“高地”，貯藏4,d后也具有相同趨勢(shì)(見(jiàn)表 2)：表明耐貯藏品種花球受到的氧化脅迫程度較低．

2.3 抗氧化酶活性

在植物細(xì)胞內(nèi)，SOD可歧化O2ˉ為H2O2和H2O，CAT可將H2O2分解為O2和H2O，POD和APX可以酶促 H2O2還原為 H2O，這些抗氧化酶的活性越大，消除活性氧效率越高[10]．貯藏開(kāi)始時(shí)，花球的 SOD、CAT、POD和APX 活性均是“綠顏”小于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”小于“高地”；貯藏期間，SOD、CAT和POD活性的上升幅度均是“綠顏”大于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”大于“高地”，APX活性的下降幅度是“綠顏”小于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”小于“高地”；貯藏4,d后，POD活性仍是“綠顏”小于“城堡”，“愛(ài)國(guó)者”小于“高地”(見(jiàn)表 3)．耐貯藏品種的抗氧化酶活性，貯藏開(kāi)始時(shí)雖然較低，但貯藏期間 SOD、CAT和POD活性較大幅度的上升，可以有效地提高消除活性氧效率， APX活性小幅下降也有利于消除活性氧．

表2 不同貯藏性青花菜花球在20 ℃貯藏條件下的超氧陰離子和過(guò)氧化氫含量Tab.2 Superoxide anion and hydrogen peroxide contents of broccoli floret cultivars with different storability at 20 ℃

表3 不同貯藏性青花菜花球在20 ℃貯藏條件下的超氧化物酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶和抗壞血酸過(guò)氧化氫酶活性Tab.3 Activities of superoxide dismutase，catalase，peroxidase and ascorbate peroxidase of broccoli floret cultivars with different storability at 20 ℃

2.4 抗氧化物質(zhì)含量

抗氧化物質(zhì) AsA、β-Car等對(duì)消除植物細(xì)胞內(nèi)的活性氧也具有重要作用[10-11]．貯藏開(kāi)始時(shí)，花球的AsA 和β-Car含量在“綠顏”與“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”與“高地”之間沒(méi)有顯著差異，但貯藏4 d后，“綠顏”高于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”高于“高地”，貯藏期間AsA和β-Car含量的下降幅度是“綠顏”小于“城堡”、“愛(ài)國(guó)者”小于“高地”(見(jiàn)表4)．

表4 不同貯藏性青花菜花球在20 ℃貯藏條件下的抗壞血酸和β-胡蘿卜素含量Tab.4 Ascorbic acid and β-carotene contents of broccoli floret cultivars with different storability at 20 ℃

3 討 論

3.1 活性氧與貯藏性

在植物細(xì)胞內(nèi)，活性氧 O2ˉ 和 H2O2可以和多種化合物進(jìn)行氧化反應(yīng)，還可以通過(guò) Haber-Weiss、Fenton反應(yīng)形成氧化性更高的羥自由基(·OH)；過(guò)量的活性氧會(huì)氧化傷害生物大分子葉綠素、蛋白質(zhì)及膜脂質(zhì)等，加速細(xì)胞衰老[11]．MDA 為膜脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物，MDA積累越多表明細(xì)胞衰老程度越高．在 20,℃貯藏 4,d期間，與不耐貯藏的品種“城堡”和“高地”比較，“綠顏”和“愛(ài)國(guó)者”由葉綠素、蛋白質(zhì)含量下降幅度較小和MDA含量增加幅度較小(見(jiàn)表 1)表現(xiàn)出的耐貯藏性，可能與其活性氧含量低(見(jiàn)表 2)而受到的氧化傷害少有密切關(guān)系．同綠色青花菜花球類似，植物葉片的衰老與活性氧的形成和累積也密切相關(guān)，O2·ˉ 和 H2O2含量多的葉片，葉綠素含量少，MDA積累多[12-13]．

3.2 抗氧化酶與貯藏性

植物細(xì)胞在受到一定程度的氧化脅迫時(shí)，抗氧化酶會(huì)因受到較多活性氧誘導(dǎo)，活性上升，以提高自身的消除活性氧效率，抵御氧化脅迫[1]．貯藏開(kāi)始時(shí)，不耐貯藏品種“城堡”和“高地”的抗氧化酶SOD、CAT、POD 和 APX 活性高于耐貯藏品種“綠顏”和“愛(ài)國(guó)者”(見(jiàn)表 3)的原因，可能是由于活性氧含量較高(見(jiàn)表 2)，受到了較高程度的氧化脅迫誘導(dǎo)．耐貯藏品種的抗氧化酶活性雖然較低，由于活性氧的生成和累積較少，葉綠素、蛋白質(zhì)及膜脂質(zhì)等受到的氧化傷害少(見(jiàn)表 1)．這種青花菜花球在貯藏開(kāi)始時(shí)(采收時(shí))抗氧化酶活性較低，可以說(shuō)是耐貯藏品種的一個(gè)抗氧化特性．

貯藏期間，SOD、CAT和POD活性的上升幅度，耐貯藏品種“綠顏”和“愛(ài)國(guó)者”大于不耐貯藏品種“城堡”和“高地”(見(jiàn)表 3)．Zhang等[5]也報(bào)道，冷熱激處理后的青花菜花球，衰老延緩，抗氧化酶活性上升幅度較大．類似的研究報(bào)道還有，抗低溫黃瓜品種，低溫下抗氧化酶活性上升幅度大于不抗低溫品種[14]；干旱馴化后的小麥，干旱脅迫時(shí)抗氧化酶活性上升幅度大于未經(jīng)干旱馴化的小麥[15]．青花菜花球在貯藏期間抗氧化酶活性較大幅度的上升，有效提高了其消除活性氧效率，是耐貯藏品種的又一個(gè)抗氧化特性．

APX酶促H2O2的還原反應(yīng)是以AsA為電子供體，APX 活性與 AsA 含量有密切關(guān)系[11]．采后青花菜花球在AsA含量減少的同時(shí)，伴隨有APX活性下降[1]，在乙醇保鮮處理研究中也觀測(cè)到 AsA 含量高的處理，APX 活性較大[3]．貯藏期間，耐貯藏品種“綠顏”和“愛(ài)國(guó)者”的APX活性下降幅度小于不耐貯藏品種“城堡”和“高地”(見(jiàn)表 3)，可能也是依賴于耐貯藏品種較高的 AsA 含量(見(jiàn)表 4)．這種在貯藏期間花球 APX活性下降幅度較小，也是青花菜耐貯藏品種的一個(gè)抗氧化特性．

3.3 抗氧化物質(zhì)與貯藏性

植物細(xì)胞內(nèi)的抗氧化物質(zhì) AsA、β-Car等也可以消除活性氧，AsA可以捕捉活性氧，抑制膜脂質(zhì)的過(guò)氧化，β-Car能抑制活性氧發(fā)生，消除葉綠體內(nèi)的高氧化性單線態(tài)氧(1O2)[10-11]．青花菜花球的抗氧化物質(zhì) AsA 和β-Car含量較高，但采后合成很少[1,3-4]．貯藏期間花球AsA和β-Car含量的下降幅度，耐貯藏品種“綠顏”和“愛(ài)國(guó)者”小于不耐貯藏品種“城堡”和“高地”(見(jiàn)表 4)，說(shuō)明耐貯藏品種花球在貯藏期間抗氧化物質(zhì)的損耗較慢，較高的消除活性氧效率維持時(shí)間較長(zhǎng)，這是青花菜耐貯藏品種的另一個(gè)抗氧化特性．

4 結(jié) 語(yǔ)

耐貯藏青花菜品種與不耐貯藏品種比較，采后花球衰老慢，采收時(shí)抗氧化酶活性低，20,℃貯藏 4,d期間，SOD、CAT和 POD 活性的上升幅度大，APX 活性和 AsA、β-Car含量下降幅度?。@些抗氧化特性可作為青花菜耐貯藏品種選育的育種生理指標(biāo)及貯藏、流通管理的監(jiān)測(cè)生理指標(biāo)進(jìn)行應(yīng)用．在采后青花菜利用低溫、薄膜等方法抑制呼吸的同時(shí)，如能結(jié)合利用抗氧化特性，保鮮效果會(huì)更好．

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