箱式氣調貯藏對鮮切富士蘋果抗氧化系統(tǒng)的影響*

姜愛麗，胡文忠，代喆，田密霞，劉程惠

(大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委—教育部重點實驗室，遼寧大連，116600)

箱式氣調貯藏對鮮切富士蘋果抗氧化系統(tǒng)的影響*

姜愛麗，胡文忠，代喆，田密霞，劉程惠

(大連民族學院生命科學學院，生物化學工程國家民委—教育部重點實驗室，遼寧大連，116600)

以富士蘋果為試材，研究了鮮切富士蘋果在5℃的5%O2+5%CO2或5%O2+10%CO2箱式氣調貯藏條件下抗氧化系統(tǒng)的變化情況。每3d測定1次酶促防御系統(tǒng)的酶活性和非酶促防御系統(tǒng)的抗氧化物質的含量，并測定呼吸速率、腐爛率和褐変情況。結果表明:與對照相比，2種CO2濃度的箱式氣調貯藏條件均可啟動酶促防御系統(tǒng)，使過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性得到提高，同時也加速了非酶促防御系統(tǒng)抗氧化物質的消耗，降低了總酚和Vc含量以及貯藏中后期的還原型谷胱甘肽(GSH)含量。2種濃度的CO2處理可有效減慢呼吸速率，抑制腐爛的發(fā)生并有效降低褐變程度，其中5%O2+5%CO2更有利于鮮切富士蘋果褐変的控制，而5%O2+10%CO2更有利于抑制腐爛。

箱式氣調貯藏，鮮切蘋果，高濃度CO2，抗氧化系統(tǒng)

近幾年，有關蘋果的貯藏保鮮的研究有很多，尤其是關于蘋果的氣調貯藏及其在貯藏期間的生理生化的變化的研究已有較多報道［1－2］，高濃度的 CO2和低濃度O2的氣調貯藏能有效地延長蘋果的貨架期［3］，同時過高濃度的 CO2對蘋果果實有傷害［4］。本研究了5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2的箱式氣調貯藏環(huán)境下鮮切蘋果抗氧化系統(tǒng)的變化。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理方法

以富士蘋果為試材，選色澤一致、大小均勻、無病蟲害和機械傷的蘋果為試驗材料，采后當天運至實驗室，并貯藏在5℃的冷庫中備用。將蘋果去皮、去核、切成1 cm見方的小塊，放在箱式氣調箱中進行貯藏。箱式氣調貯藏是繼控制性氣調貯藏和自發(fā)性氣調貯藏之后開發(fā)出的第3種氣調貯藏方式［5］。氣調箱規(guī)格為50.5 cm×32.5 cm×30 cm嚴格密封的塑料密閉箱。設定2組氣體指標，體積分數分別為5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2，用大連安瑞森特種氣體有限公司提供的體積分數均為99.9%的高濃度CO2氣體和N2氣體(鋼瓶裝)進行配氣，用丹麥產CHECKPOINT型氣體檢測儀檢測氣體濃度。以不經配氣的空氣箱作為對照。箱體均裝有不同的調氣嘴，通過預實驗，選用的調氣嘴可使氣體指標在3d的時間內變化幅度≤10%。每個氣調箱裝樣品2 kg，每處理做3個重復，貯藏溫度均為5℃。每3d取樣1次，進行各項指標的測定。每次取樣后立即對氣調箱進行重新配氣，整個操作過程包括原材料的切割和預處理都在5℃條件下完成。

1.2 藥品與試劑

磷酸二氫鈉，磷酸氫二鈉，鹽酸，甲醇，愈創(chuàng)木酚，鄰苯二酚，2，6-二氯酚靛酚，標準抗壞血酸，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，EDTA-Na2，H2O2，巰基乙醇，硼酸，硼砂，苯丙氨酸，甲硫氨酸，氮藍四唑，核黃素，硫酸，聚乙烯吡咯烷酮，三氯乙酸，還原型谷胱甘肽，二硫代硝基苯甲酸，以上試劑均為分析純。

1.3 儀器與設備

CHECKPOINT型氣體檢測儀，丹麥產;PL203精密電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司;Lamda-25紫外可見分光光度計，美國PE;GC-2010型氣相色譜，日本島津公司;BR4i型臺式高速冷凍離心機，法國Jouan;T25型勻漿機，德國IKA公司。

1.4 測試指標及方法

1.4.1 非酶促防御系統(tǒng)抗氧化物質含量的測定

總酚含量的測定參照Pirie的方法［6］，取10 g果肉組織，用50 mL預冷的1%體積分數的鹽酸甲醇溶液分3次充分研磨提取，合并研磨液后于4℃下12 000×g條件下離心10 min，上清液直接用于比色?？偡雍恳設D280/g鮮重表示。

VC含量的測定，采用2，6-二氯酚靛酚滴定法［7］。

還原型谷胱甘肽含量的測定，參照曹建康等的方法［7］，標樣為100 μmol/L的還原型谷胱甘肽標準液。結果以μmol/g表示。

1.4.2 酶促防御系統(tǒng)重要的工具酶活性的測定

取10 g去皮果肉，加0.5 g聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)于50 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖溶液(pH=6.4)中，冰浴勻漿，4℃冰凍離心機13 000×g離心45 min，取上清液備用。

PPO和 POD活性測定參照Jiang等的方法［8］，以每克果實每分鐘在特定波長條件下吸光值變化1為1個酶活單位，結果以U表示。CAT活性測定參照Wang等的方法［9］，以每克果實每分鐘在240 nm處吸光值變化1為1個酶活單位，結果以U表示。SOD活性的測定參照 Constantine和 Stanley的方法［10］。以50%抑制的酶液量(μL)為1個酶活單位，結果以U/(g·h)表示。

PAL活性的測定參照Koukol等［11］的方法，以每克果實每分鐘在290nm處吸光值變化1為1個酶活單位，結果用U表示。

各種酶活性均重復測定3次。

1.4.3 呼吸速率的測定

呼吸速率的測定［7］:將500 g樣品放在密閉的干燥器中靜置1 h，用帶有TCD檢測器的GC-2010型氣相色譜儀(日本島津公司)測定密閉環(huán)境中CO2產生量即為呼吸速率，單位:mL CO2/(kg·h)。

1.4.4 褐変程度

褐變程度的測定參照姜愛麗［12］等的方法，采用CIE標準色度學系統(tǒng)，使用日本美能達CR410型色差計測定果實表面的L*值(亮度值)、a*值(紅色)和b*值(黃色)，并以計算值△E*=［(L*i－L0*)2+(a*i－a0*)2+(b*i－b0*)2］0.5的大小來比較試驗樣品處理前后的色澤變化程度，△E*值越小，表明抗褐変效果越好。式中:L*i、a*i、b*i為第 n天的 L*、a*、b*值;L0*、a0*、b0*為第0天的 L*、a*、b*值。

1.5 統(tǒng)計方法

數據用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，采用新復極差法進行方差分析，檢驗差異顯著性。試驗重復3次。

2 試驗結果與分析

2.1 不同氣體條件對鮮切富士蘋果非酶促防御系統(tǒng)抗氧化物質含量的影響

從圖1-A可以看出，對照的總酚含量呈先上升后下降趨勢，而10%CO2處理的總酚含量始終呈下降趨勢，12d后趨于平穩(wěn)，5%CO2處理的總酚含量則介于對照和10%CO2處理之間，6d后三者間差異顯著(P＜0.05)。試驗結果表明，與對照相比，5%和10%CO2處理均加速了酚類物質的降解和消耗，而且CO2濃度越高總酚含量越低。

圖1 不同氣體條件對鮮切富士蘋果總酚含量(A)，Vc含量(B)和還原型谷胱甘肽含量(C)的影響。

貯藏期間Vc含量呈下降趨勢，貯藏結束時(15d)各處理的Vc含量幾乎為零(圖1-B)。其中10%CO2處理的Vc含量下降迅速，3 d時即極顯著低于對照和5%CO2處理(P＜0.01)。5%CO2處理盡管在貯藏初期Vc含量下降緩慢，但6d時迅速下降，9d時5%CO2處理和10%CO2處理的Vc含量均顯著低于對照(P＜0.05)。

谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸結合而成的三肽，有還原型和氧化型2種類型，有活性的還原型谷胱甘肽的巰基為其活性基團，故還原型谷胱甘肽常簡寫為GSH。Vc是合成谷胱甘肽的前體之一，它不僅能維持GSH的巰基處于還原狀態(tài)，而且可以使氧化型谷胱甘肽轉變?yōu)镚SH，使機體代謝產生的H2O2被還原［13］。因此，植物中的Vc和GSH只有協(xié)同作用才能較好地發(fā)揮抗氧化作用［13］。由圖1-C可知，2種濃度的CO2處理3d時GSH含量均顯著高于對照(P＜0.05)，分別比對照組高31.0%和15.5%，說明高濃度CO2條件在貯藏初期刺激了GSH的合成，但隨后二者下降迅速，9d和12d時2種濃度CO2處理的GSH含量均極顯著低于對照(P＜0.01)。Vc和GSH的變化趨勢有一定聯系，貯藏初期隨著Vc含量的降低(圖1-C)GSH含量呈上升趨勢，說明貯藏初期一部分Vc作為GSH的前體而轉化成GSH，6d后Vc含量很低，此時GSH也隨之急劇下降，此時不再有足夠量的Vc作為GSH合成的前體，因此GSH也隨之迅速下降。

2.2 不同氣體條件對鮮切富士蘋果酶促防御系統(tǒng)重要的工具酶活性的影響

對照的POD活性呈先上升后下降趨勢(圖2-A)，而2種CO2處理的POD活性在貯藏前期(3d時)受到抑制，顯著低于同期的對照(P＜0.05)，但隨后兩種CO2處理的POD活性迅速上升。盡管3種處理均在9d時出現POD活性最高峰，但2種CO2處理的POD活性高峰顯著高于對照(P＜0.05)。貯藏結束時，鮮切蘋果的過氧化物酶(POD)活性降低，可能是鮮切蘋果果實組織代謝紊亂，已不能清理組織中的過氧化氫，POD喪失了正常功能而引起［1］。

如圖2-B所示，對照的CAT活性先下降后上升，而2種CO2處理的CAT活性則先上升后下降，6d和9d時兩種CO2處理的CAT活性顯著高于對照(P＜0.05)，這可能是鮮切蘋果組織適應貯藏環(huán)境的氣體條件的結果，其中10%CO2處理的CAT在6d，9d和12d時CAT活性均顯著高于對照和5%CO2處理(P＜0.05)，說明較高濃度的CO2更能有效激發(fā)CAT活性。

高濃度CO2抑制了果實SOD活性(圖2-C)，貯藏的前9d兩種CO2處理的SOD活性均顯著低于對照(P＜0.05)，尤其是9d時對照的SOD活性是兩種CO2處理的5倍以上。但隨著貯藏時間的延長，兩種CO2處理的SOD活性又呈先上升后下降的趨勢，說明果實在衰老過程中其SOD活性也能被激發(fā)，從而提高組織對逆境的抵抗能力。

2.3 不同氣體條件對鮮切富士蘋果抗性相關酶活性的影響

PAL活性呈先上升后下降趨勢(圖3-A)，但不同處理出現活性高峰的時間是不一樣的。2種CO2處理在6d時出現活性高峰，而對照在9 d時出現活性高峰，2種CO2處理中以10%CO2處理的峰值最高，6d時顯著高于5%CO2處理(P＜0.05)。

由圖3-B可知，PPO活性呈上升趨勢。但5%CO2處理的上升速度最慢，整個貯藏過程中始終低于對照和10%CO2處理(P＜0.05)，12 d之前(包括12 d)對照的PPO活性顯著高于2種CO2處理(P＜0.05)，貯藏結束時(15 d)10%CO2處理的PPO活性上升迅速，略高于對照。

圖2 不同氣體條件對鮮切富士蘋果POD(A)，CAT(B)和SOD(C)活性的影響。

2.4 不同氣體條件對鮮切富士蘋果呼吸速率、腐爛率和褐変程度的影響

呼吸速率呈先下降后上升趨勢(圖4-A)，2種CO2處理在3，6和9d時的呼吸速率均顯著低于對照(P＜0.05)。3d時5%CO2處理的呼吸速率顯著低于10%CO2處理，其他時間2種CO2處理的呼吸速率間差異不顯著。15d時各處理呼吸速率的上升可能是由微生物引起的，因為此時各處理均有腐爛的發(fā)生(圖4-B)。

由圖4-B可知，2種濃度的CO2處理均可有效抑制腐爛的發(fā)生。對照在9d時即發(fā)生腐爛，而2種CO2處理在貯藏結束時(15d)才發(fā)生腐爛，其中10%CO2處理的腐爛率顯著低于5%CO2處理，說明濃度較高的CO2處理更能抑制腐爛的發(fā)生。

褐変是鮮切果蔬貯藏過程中不可避免的自然現象，褐変程度直接影響鮮切果蔬的外觀品質和商品價值。試驗結果表明，2種濃度的CO2處理均可有效抑制褐変的發(fā)生(圖4-C)。盡管所有處理的褐変程度在貯藏過程中都呈上升趨勢，但2種濃度的CO2處理在貯藏過程中褐変程度始終低于對照。6d前(包括第6天)，5%CO2處理的褐変程度高于10%CO2處理，但6d后10%CO2處理的褐変程度上升迅速，尤其在12d和15d時，10%CO2處理的褐変程度顯著高于5%CO2處理(P＜0.05)。

圖3 不同氣體條件對鮮切富士蘋果PAL(A)和PPO(B)活性的影響。

3 結論

鮮切富士蘋果在貯藏過程中，由于受自身成熟衰老以及周身性切割傷害的影響，會導致活性氧自由基的積累和傷害。在此過程中，果實的抗氧化防御系統(tǒng)會發(fā)揮重要的清除自由基作用［14］。SOD、CAT、POD等酶促防御系統(tǒng)以及AsA和GSH等非酶促防御系統(tǒng)只有協(xié)同作用，才能發(fā)揮很好的清除自由基及抗氧化作用。另外，酚類物質也具有較好的抗氧化作用［14］。本試驗結果表明。5%和10%CO2處理在整個貯藏過程中均能有效提高POD的活性(圖2-A)，并能提高貯藏前期和中期的CAT活性(圖2-B)，同時，10%CO2處理還能有效提高貯藏期間的SOD活性(圖2-C)，但5%和10%CO2處理卻降低了總酚和Vc含量(圖1-A，圖1-B)以及貯藏中后期的還原型谷胱甘肽含量(圖1-C)，可見，CO2處理在提高酶促防御系統(tǒng)的酶活性的同時，卻降低了非酶促防御系統(tǒng)的物質的含量，這可能是由于鮮切富士蘋果在5%和10%CO2處理的條件下，為了適應貯藏環(huán)境，啟動果實的抗氧化機制所致，經長時間的貯藏，CO2處理不僅啟動了酶促防御系統(tǒng)，而且也會啟動非酶促防御系統(tǒng)，加速非酶促防御系統(tǒng)抗氧化物質的消耗。因此，2種濃度的CO2處理可有效抑制腐爛的發(fā)生(圖4-B)，減慢呼吸速率(圖4-A)并有效降低PPO活性和褐變程度(圖3-B，圖4-C)。

圖4 不同氣體條件對鮮切富士蘋果呼吸速率(A)、腐爛率(B)和褐変程度(C)的影響。

5%O2+5%CO2和5%O2+10%CO2的箱式氣調條件用于鮮切富士蘋果的貯藏保鮮有很好的效果，具有很好的應用前景。

致謝:感謝國家農產品保鮮工程中心(天津)的張平研究員提供箱式氣調設備。

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Effects of Plastic Box Modified Atmosphere Storage on the Antioxidant System of Fresh-cut Fuji Apple

Jiang Ai-li，Hu Wen-zhong，Dai Zhe，Tian Mi-xia，Liu Cheng-hui
(College of Life Science，Dalian Nationalities University，Key Laboratory of Biochemical Engineering，The State Ethnic Affairs Commission–Ministry of Education，Dalian，116600，China)

In order to determine the effects of plastic box modified atmosphere storage on the antioxidant system of fresh-cut Fuji apple，the condition of 5%O2+5%CO2and 5%O2+10%CO2atmosphere at 5℃ were established in this experiment．Meanwhile，the activity of enzymatic defense system，the concentration of non－enzyme antioxidants as well as respiration rate，rot rate and browning degree were measured every 3 d．The results indicated that two kinds of plastic box modified atmosphere with high CO2were all able to start the enzymatic defense system．Therefore，not only the peroxidase(POD)，catalase(CAT)and superoxide dismutase(SOD)activities were increased，but the consumption of antioxidant in non-enzymatic defense system were also accelerate．The total phenolics，Vc and reduced glutathione(GSH)content were decreased．Moreover，5%O2+5%CO2and 5%O2+10%CO2effectively slowed down the respiration rate，inhibited the occurrence of decay and reduced the degree of browning．Apples stored with 5%O2+5%CO2was better in controlling the browning，while 5%O2+10%CO2was better in inhibition decay．

plastic box modified atmosphere storage，fresh-cut apple，high concentration of carbon dioxide，antioxidant system

博士，副教授(胡文忠教授為通訊作者，E-mail:hwz@dinu．edu．cn)。

*國家自然科學基金項目(30972038);中央高?；究蒲袠I(yè)務專項基金項目(DC10010102;DC10020107)

2011－03－28，改回日期:2011－08－11