低溫寒害對(duì)香蕉果皮褐變度、電導(dǎo)率及相關(guān)酶活性的影響

劉潔云，黃永才，黃偉華，吳艷艷，牟海飛*，李方林，吳代東，董偉清，王 艷

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004)

低溫寒害對(duì)香蕉果皮褐變度、電導(dǎo)率及相關(guān)酶活性的影響

劉潔云1，黃永才1，黃偉華1，吳艷艷1，牟海飛1*，李方林2，吳代東1，董偉清1，王 艷1

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西 南寧 530004)

【目的】探索低溫處理對(duì)香蕉果皮褐變度、電導(dǎo)率和PPO、POD活性的影響，以及褐變度與電導(dǎo)率、酶活性之間的關(guān)系。【方法】選擇未受寒的桂蕉6號(hào)香蕉生果，經(jīng)不同低溫處理后，檢測(cè)果皮褐變度、電導(dǎo)率、PPO活性、POD活性。【結(jié)果】對(duì)香蕉果實(shí)只進(jìn)行低溫處理，當(dāng)達(dá)到一定的低溫及處理時(shí)間果皮出現(xiàn)褐變，隨著處理溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng)，電導(dǎo)率增大，PPO、POD活性呈先下降后上升趨勢(shì)。低溫處理后再常溫放置12 h，經(jīng)11 ℃及以下低溫處理的香蕉果皮均出現(xiàn)褐變，各處理間電導(dǎo)率差異較小，PPO、POD活性隨處理溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)?！窘Y(jié)論】香蕉果實(shí)經(jīng)11 ℃以下低溫處理一定時(shí)間，果皮容易出現(xiàn)褐變，低溫處理后再常溫放置褐變更明顯。香蕉果皮褐變度與PPO、POD活性呈正相關(guān)。低溫處理使果皮電導(dǎo)率增大，常溫放置后電導(dǎo)率恢復(fù)正常。

香蕉；低溫；褐變度；電導(dǎo)率；PPO；POD

【研究意義】香蕉(MusananaLour.)屬于芭蕉科芭蕉屬多年生草本植物，是世界上重要的熱帶水果和糧食作物，中國(guó)香蕉產(chǎn)量位于全球第三位。我國(guó)香蕉主產(chǎn)區(qū)為廣東、廣西、海南、云南、福建等省區(qū)，在所有香蕉生產(chǎn)大國(guó)中，地處最北沿。香蕉屬熱帶果樹(shù)，抗寒力差，冬春寒流每年均對(duì)我國(guó)香蕉產(chǎn)區(qū)造成危害。香蕉果實(shí)在溫度低于12 ℃時(shí)，果皮極易發(fā)生褐變[1]。消費(fèi)者在購(gòu)買(mǎi)果蔬時(shí)首先通過(guò)外觀判斷果蔬新鮮與否，故而果蔬外觀對(duì)消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)決定起著重要作用[2]。香蕉果皮受寒產(chǎn)生褐變，經(jīng)催熟果皮呈土黃色，同時(shí)果皮容易開(kāi)裂，外觀商品性下降，直接對(duì)客商采購(gòu)、包裝、運(yùn)輸、催熟及上架銷(xiāo)售等各環(huán)節(jié)帶來(lái)不利影響。褐變分為非酶促褐變和酶促褐變，酶促褐變是果蔬褐變的主要原因[3]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】褐變?cè)诠咧衅毡榇嬖冢c酶促褐變相關(guān)的酶主要有：多酚氧化酶(PPO)、過(guò)氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)[4]。有不少學(xué)者對(duì)香蕉受寒后的生理指標(biāo)，以及防寒措施進(jìn)行研究。張建平[5]研究得出在低溫影響下，香蕉的受寒情況可通過(guò)電解質(zhì)外滲百分率反映，電解質(zhì)外滲百分率大于或者等于14.0 %時(shí)說(shuō)明香蕉果實(shí)已受到低溫冷害。黃曉鈺等[6]認(rèn)為在香蕉出現(xiàn)冷害癥狀之前低溫會(huì)使其生理作用異常，蒸騰作用和光合作用隨溫度下降、低溫時(shí)間延長(zhǎng)而降低。張俊巧等[7]闡述香蕉果實(shí)的低溫貯藏臨界溫度為12～14.5 ℃。Sanchez-Ballesta MT等[8]報(bào)道冷害可激活PAL活性和PPO活性，引起香蕉褐變。國(guó)內(nèi)也有通過(guò)選育香蕉早熟品種縮短香蕉生育期，避免香蕉果實(shí)越冬受寒的相關(guān)研究[9-10]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于香蕉果皮的研究主要集中在果皮中功能性成分的研究和利用[11]，有關(guān)香蕉果皮受低溫影響后的褐變情況，以及褐變程度與電導(dǎo)率、相關(guān)酶活性之間的關(guān)系的研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】對(duì)香蕉果實(shí)進(jìn)行持續(xù)低溫和低溫加常溫處理，檢測(cè)香蕉果皮的褐變情況及電導(dǎo)率、PPO活性、POD活性，研究低溫對(duì)香蕉果皮褐變、電導(dǎo)率及酶活性的影響，以及褐變程度與電導(dǎo)率、PPO活性、POD活性之間的關(guān)系。以期為減輕褐變提供理論依據(jù)，為提高我國(guó)香蕉品質(zhì)，特別是外觀品質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)力提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為未受寒的桂蕉6號(hào)香蕉7.5成熟生果。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 香蕉低溫處理方法 用人工氣候箱對(duì)香蕉生果進(jìn)行低溫處理。處理方式分為兩種，處理A：只進(jìn)行低溫處理，不同處理溫度為：14、11、8、5 ℃，處理時(shí)間分別為：1、12、24、36、48 h；處理B：低溫處理(處理溫度和時(shí)間與處理A一致)后進(jìn)行25 ℃常溫處理12 h；另設(shè)25 ℃下常溫保存未經(jīng)低溫處理為對(duì)照(CK)。

1.2.2 褐變度的測(cè)定 切取香蕉果皮置于液氮中冷凍后研磨成粉末狀，取樣品5 g，與15 mL 95 %乙醇溶液混合均勻，在4 ℃下2000 r/min離心15 min，在420 nm處測(cè)定上層清液的吸光值，以吸光值表示褐變度。

1.2.3 電導(dǎo)率的測(cè)定 將香蕉用自來(lái)水清洗干凈，再用去離子水沖洗2次，用濾紙輕輕吸干表面水分，將香蕉果皮切成1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm左右的小塊，稱取約6 g置于三角瓶中，向其中加入60 mL去離子水，室溫下浸沒(méi)樣品6 h，用電導(dǎo)儀測(cè)其電導(dǎo)率，然后將三角瓶加塞放入水浴鍋中沸水浴20 min，冷卻至室溫再測(cè)1次總的電導(dǎo)率。以相對(duì)電導(dǎo)率表示細(xì)胞質(zhì)膜透性大?。合鄬?duì)電導(dǎo)率(%)=(初電導(dǎo)率/終電導(dǎo)率)×100。

1.2.4 酶提取液的制備 稱取5.0 g香蕉果皮樣品，置于研缽中，加入5.0 mL含1 mmol/L PEG、4 % PVPP和1 % Triton X-100的提取緩沖液，在冰浴條件下將樣品研磨成勻漿，在4 ℃下2000 r/min離心30 min，得到的上層清液即為酶提取液。

1.2.5 PPO活性的測(cè)定 在試管中依次加入4.0 mL 50 mmol/L、pH 5.5的醋酸緩沖液、1.0 mL 50 mmol/L鄰苯二酚溶液、0.1 mL酶提取液，立即開(kāi)始計(jì)時(shí)。以蒸餾水作為參比，反應(yīng)15 s時(shí)記錄420 nm波長(zhǎng)處吸光度(OD值)作為初始值，之后每1 min記錄一次OD值，至少記錄6個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù),3次重復(fù)。以每分鐘OD值增加0.001時(shí)為1個(gè)PPO活性單位。

1.2.6 POD活性的測(cè)定 在試管中依次加入3.0 mL 25 mmol/L愈創(chuàng)木酚溶液、0.5 mL酶提取液、0.2 mL 0.5 mol/L H2O2溶液，立即開(kāi)始計(jì)時(shí)。以蒸餾水作為參比，反應(yīng)15 s時(shí)記錄470 nm波長(zhǎng)處吸光度(OD值)作為初始值，之后每1 min記錄1次OD值，至少記錄6個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。3次重復(fù)。以每分鐘OD值增加0.001時(shí)為1個(gè)POD活性單位。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫處理對(duì)香蕉果皮褐變度的影響

從進(jìn)行低溫處理的香蕉果皮褐變情況(圖1)中可以看出，CK處理下，香蕉果皮褐變度為0.204，不同處理褐變度隨處理溫度越低時(shí)間越長(zhǎng)呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。從圖(1-A)可見(jiàn)，14 ℃不同時(shí)間處理的褐變度與CK接近，且撕開(kāi)香蕉果皮表皮層未發(fā)現(xiàn)果皮褐變引起的黑絲，即基本不產(chǎn)生褐變。其他溫度處理下香蕉褐變度值上升明顯，處理時(shí)間越長(zhǎng)，褐變度值越高，其中11 ℃處理1、12和24 h后撕開(kāi)香蕉果皮表皮層未發(fā)現(xiàn)黑絲，處理36和48 h香蕉果皮有少量黑絲。對(duì)比處理A和處理B(圖1-B)可見(jiàn)，除14 ℃下各時(shí)間段處理A和處理B褐變度相近之外，其他溫度處理下，處理B褐變度均顯著高于處理A。

圖1 低溫處理對(duì)香蕉果皮褐變度的影響Fig.1 Effect of low temperature treatment on browning degree of banana peel

2.2 低溫處理對(duì)香蕉果皮電導(dǎo)率的影響

從圖2可見(jiàn)，CK處理香蕉果皮電導(dǎo)率為10.57 %，2種低溫處理方式的電導(dǎo)率變化情況差異較大。由圖2-A可知，對(duì)香蕉只進(jìn)行低溫處理，香蕉果皮相對(duì)電導(dǎo)率隨處理溫度的降低、處理時(shí)間的延長(zhǎng)總體上呈上升趨勢(shì)。14 ℃各處理相對(duì)電導(dǎo)率均小于14.00 %，當(dāng)處理溫度低于11 ℃、處理時(shí)間大于12 h，相對(duì)電導(dǎo)率大于14.00 %。其中，5 ℃處理48 h香蕉果皮的相對(duì)電導(dǎo)率最大，為19.97 %。圖2-B中表明，對(duì)香蕉進(jìn)行低溫處理后再常溫放置12 h，各處理的相對(duì)電導(dǎo)率差異較小，且均低于14.00 %。這說(shuō)明常溫放置能使受到低溫冷害的香蕉果皮電導(dǎo)率恢復(fù)到相對(duì)正常的水平。

2.3 低溫處理對(duì)香蕉果皮中PPO活性的影響

從圖3可知，CK處理香蕉果皮中PPO活性為25.34 U/min.mL/0.001，低溫處理對(duì)香蕉果皮中的PPO活性影響較大。圖3-A中，低溫處理1 h果皮中PPO活性較CK有所下降，且溫度越低下降越明顯。當(dāng)處理時(shí)間為12 h時(shí)，果皮中PPO活性開(kāi)始上升，之后隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng)，各處理PPO活性呈上升趨勢(shì)。處理時(shí)間為24、36、48 h時(shí)，溫度越低PPO活性越高。由圖3-B可見(jiàn)，果皮中PPO活性隨著處理溫度的降低、處理時(shí)間的增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)。14 ℃低溫處理與14 ℃+25 ℃處理酶活性隨處理時(shí)間的增長(zhǎng)變化不顯著，與CK接近。經(jīng)11、8、5 ℃不同時(shí)間低溫處理后再常溫放置12 h果皮中PPO活性顯著高于只進(jìn)行低溫處理。

2.4 低溫處理對(duì)香蕉果皮中POD活性的影響

由圖4可以看出，CK處理香蕉果皮中POD活性為38.89 U/min.mL/0.001，處理B中的POD活性顯著高于處理A。各低溫處理香蕉果皮中POD活性隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng)呈先下降后上升的趨勢(shì)(圖4-A)。POD活性總體低于CK，只有11、8 ℃處理36 h和11、8、5 ℃處理48 h 5個(gè)處理的POD活性略高于CK。5 ℃處理12 h以上果皮中POD的活性高于其他各處理。POD活性隨著處理溫度的降低、處理時(shí)間的增長(zhǎng)總體呈上升趨勢(shì)(圖4-B)，多數(shù)處理的POD活性高于CK。

圖2 低溫處理對(duì)香蕉果皮電導(dǎo)率的影響Fig.2 Effect of low temperature treatment on electric conductivity of banana peel

圖3 低溫處理對(duì)香蕉果皮中PPO活性的影響Fig.3 Effects of low temperature treatment on PPO activity of banana peel

圖4 低溫處理對(duì)香蕉果皮中POD活性的影響Fig.4 Effects of low temperature treatment on POD activity of banana peel

3 討 論

褐變的程度可通過(guò)褐變度反映，是酚酶氧化酚類(lèi)物質(zhì)形成褐色聚合物的外在表現(xiàn)[12]。在試驗(yàn)條件下，對(duì)香蕉果實(shí)進(jìn)行短暫低溫處理，果皮不會(huì)表現(xiàn)出褐變，褐變度也相對(duì)較低，當(dāng)達(dá)到一定的低溫和處理時(shí)間，褐變度升高，果皮褐變才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。對(duì)香蕉果實(shí)進(jìn)行11 ℃及以下低溫處理后再常溫放置一定的時(shí)間，經(jīng)低溫處理的香蕉果皮都會(huì)出現(xiàn)褐變。這與自然環(huán)境條件下，香蕉果實(shí)在受到寒害影響時(shí)果皮不一定會(huì)馬上出現(xiàn)褐變，當(dāng)氣溫回升后果皮褐變才會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)的情況相一致。

低溫冷害會(huì)對(duì)植物細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)造成傷害從而引起透性改變，細(xì)胞內(nèi)離子外滲[13-14]。細(xì)胞受冷害的程度可通過(guò)測(cè)定細(xì)胞電解質(zhì)滲出率反應(yīng)，電導(dǎo)率數(shù)值的大小反應(yīng)細(xì)胞膜透性的變化，兩者的變化趨勢(shì)一致[15]。香蕉果皮經(jīng)低于11 ℃溫度處理后，相對(duì)電導(dǎo)率增大，說(shuō)明果皮細(xì)胞受到低溫冷害，細(xì)胞膜透性增大。低溫處理后再常溫放置，香蕉果皮的電導(dǎo)率與CK相比變化不大，這說(shuō)明常溫放置過(guò)程中香蕉果皮細(xì)胞進(jìn)行了自身修復(fù)，細(xì)胞膜透性恢復(fù)正常。

鮑金勇等[16]、楊昌鵬等[17]、趙立等[18]、李健等[19]的研究表明香蕉皮、果肉PPO、POD最適pH為5.5～6.5、最適溫度為30～35 ℃。適度低溫會(huì)使香蕉果皮中的PPO、POD活性下降，溫度過(guò)低或低溫影響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，PPO、POD活性出現(xiàn)回升。經(jīng)低溫處理后再常溫放置一段時(shí)間，果皮中PPO、POD活性更高。

酶促褐變是組織內(nèi)的酚類(lèi)物質(zhì)在多酚氧化酶(PPO)和過(guò)氧化物酶(POD)的作用下氧化成醌，再通過(guò)一系列的反應(yīng)聚合形成褐色物質(zhì)致使組織變色[20]。香蕉果皮褐變度與果皮中PPO、POD活性存在一定的關(guān)聯(lián)，PPO、POD活性較低時(shí)褐變度低，果皮褐變不明顯，PPO、POD活性較高時(shí)褐變度高，撕開(kāi)果皮表皮層能看到明顯黑絲。

4 結(jié) 論

香蕉果實(shí)經(jīng)低于11 ℃低溫處理一定的時(shí)間，果皮容易出現(xiàn)褐變，低溫處理后再常溫放置褐變更明顯。香蕉果皮褐變度與PPO、POD活性呈正相關(guān)。低溫處理使果皮電導(dǎo)率增大，常溫放置過(guò)程中細(xì)胞膜進(jìn)行自身修復(fù)，電導(dǎo)率恢復(fù)正常。

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(責(zé)任編輯 陳 格)

EffectsofChillingInjuryonBrowningDegree,ElectricConductivityandRelatedEnzymeActivitiesofBananaPeel

LIU Jie-yun1, HUANG Yong-cai1, HUANG Wei-hua1, WU Yan-yan1, MOU Hai-fei1*,LI Fang-lin2, WU Dai-dong1, DONG Wei-qing1, WANG Yan1

(1. Biotechnology Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Guangxi Nanning 530007, China; 2.Agricultural College, Guangxi University, Guangxi Nanning 530004, China)

【Objective】The study aims to explore the effects of low temperature treatments on browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of banana peel, and the relationship between them.【Method】Unchilled immature banana Guijiao No.6 were treated with different low temperatures, then the browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of peel were tested.【Result】The browning of peel occurred when temperature was below certain degree and lasted a certain period of time. With the decrease of the treatment temperature and prolonging of the treatment time, the electric conductivity increased, the activities of PPO and POD decreased firstly and then increased. When the bananas were treated with low temperature at different time and then placed at room temperature for 12 h, the browning of peel occurred with temperature below 11 ℃. The electric conductivity of different treatments varied slightly. The activities of PPO and POD showed an upward trend with the decrease of treatment temperature and prolonging of treatment time.【Conclusion】Treated under the temperature of 11 ℃ for a certain period of time, the banana peel was prone to browning. Moreover, banana was placed at room temperature after the low temperature treatment, the browning of peel became severe. The browning degree was positively related to the activities of PPO and POD. The electric conductivity of peel increased due to low temperature treatment, and it returned to normal after being placed at room temperature.

Banana; Low temperature; Browning degree; Electric conductivity; PPO; POD

S668.1

A

1001-4829(2017)11-2485-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.016

2017-07-05

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目“香蕉在寒害天氣下果皮褐變過(guò)程的生理研究”(2014GXNSFAA118127)；廣西香蕉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)栽培功能專(zhuān)家項(xiàng)目(nycytxgxcxtd-04-18-1)

劉潔云(1988-)，女，湖南郴州人，碩士研究生，助理研究員，主要從事熱帶亞熱帶特色果樹(shù)品種選育、組培快繁及栽培等方面的研究工作，E-mail:1064776742@qq.com,*為通訊作者：牟海飛，E-mail:haifei5052@126.com。