腐胺對(duì)機(jī)械傷青椒果實(shí)生理品質(zhì)和抗氧化能力的影響

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(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,農(nóng)業(yè)部蔬菜產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097;2.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600)

青椒(CapasicumanmuumL.)茄科,辣椒屬,是世界上重要的園藝作物之一[1]。但在收獲和運(yùn)輸過(guò)程中易受到機(jī)械傷,引起腐爛。機(jī)械傷是一種非生物脅迫,會(huì)破壞果實(shí)的組織結(jié)構(gòu),引起果實(shí)生理代謝紊亂以及微生物侵染,加速果實(shí)的衰老和腐爛[2]。青椒所受的機(jī)械傷會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)效益損失[3],目前已經(jīng)有新型的運(yùn)輸方法和智能物流來(lái)減少采后機(jī)械傷的影響[4]。多胺是一種幾乎存在于所有生物體中的低分子量的聚陽(yáng)離子有機(jī)代謝物,其包含腐胺、尸胺、亞精胺和精胺等,均具有較高的生物活性[5-6]。腐胺是一種與植物許多代謝過(guò)程相關(guān)的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,可以調(diào)節(jié)果實(shí)的成熟、軟化和衰老過(guò)程[7]。

近年來(lái),腐胺在果蔬保鮮方面的研究取得了一些進(jìn)展,腐胺可以作為活性氧清除劑來(lái)保護(hù)生物膜和生物分子免受損傷[8],也可以通過(guò)激活抗氧化酶來(lái)抵抗氧化應(yīng)激[9],同時(shí)還可以抑制乙烯的生成,從而維持果實(shí)硬度,延緩衰老[10]。然而,關(guān)于外源腐胺處理對(duì)受機(jī)械傷的青椒在貯藏期間生理品質(zhì)變化的研究較少。

因此,本實(shí)驗(yàn)研究了腐胺處理對(duì)受到機(jī)械傷的青椒在20 ℃貯藏期間生理品質(zhì)的變化的影響,以期延長(zhǎng)青椒的貯藏期,為腐胺在青椒保鮮上提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青椒 采收于北京市順義區(qū),品種為京甜,采后立即運(yùn)回北京農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心實(shí)驗(yàn)室,挑選大小、顏色一致,無(wú)病蟲(chóng)害,無(wú)機(jī)械損傷,達(dá)到商業(yè)成熟度的青椒備用;腐胺 純度98%,試劑純;草酸 食用級(jí);30%過(guò)氧化氫、高錳酸鉀 分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;三氯乙酸、石英砂 分析純,北京化工廠;聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、濃鹽酸、甲醇、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、愈創(chuàng)木酚、過(guò)氧化氫、苯丙氨酸等 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

CR400/CR410色差計(jì) 日本Konica Minolta公司;UV-1800紫外分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;TGL-16G-A高速冷凍離心機(jī) 廣州晟龍實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國(guó)華電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 青椒的處理 將青椒從1 m高處跌落來(lái)模擬運(yùn)輸過(guò)程中所受機(jī)械損傷,用2 mmol/L的腐胺溶液浸泡20 min,對(duì)照組為去離子水,自然晾干后,置于20 ℃貯藏,于0、2、6、10、14、18 d取樣后立即用液氮冷凍,打磨成粉后,置于-80 ℃貯藏。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 色度 采用色差計(jì)測(cè)定L*值和a*值,L*值表示明亮度,a*值表示由紅轉(zhuǎn)綠。

1.2.2.2 維生素C(VC)含量 采用鉬酸銨測(cè)定法[11],1 g樣品與5 mL 0.05 mol/L的草酸-EDTA溶液于4 ℃下13000×g離心20 min,收集上清液,反應(yīng)體系為1 mL上清液,4 mL 0.05 mol/L的草酸-EDTA溶液,0.5 mL偏磷酸-乙酸,1 mL 5%硫酸,2 mL 5%鉬酸銨,混合均勻后,在80 ℃水浴中靜置10 min,取出冷卻至室溫后測(cè)定反應(yīng)體系在760 nm處的吸光值,重復(fù)3次。計(jì)算公式為:

式中,cVC濃度=80.131×A760+1.5749,為做得的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.2.3 葉綠素含量 采用Sun等[12]的方法并稍作修改。0.5 g樣品加入6 mL丙酮∶乙醇(2∶1)提取液,于4 ℃下13000×g離心10 min,收集上清液,測(cè)定上清液在645和663 nm處的吸光值,重復(fù)3次。計(jì)算公式為:

葉綠素含量(g/kg)

其中，A645為645 nm下的吸光值，A663為663 nm下的吸光值，V提取液為提取液的體積，m為樣品的質(zhì)量。

1.2.2.4 丙二醛(MDA)含量 采用Pongprasert等[13]的方法,1 g樣品與5 mL 100 g/L 三氯乙酸在4 ℃下13000×g離心20 min,收集2 mL上清液,加入2 mL 6.7 g/L硫代巴比妥酸煮沸20 min,冷卻至室溫后,測(cè)定其在450、532和600 nm處的吸光值,重復(fù)3次。計(jì)算公式為:

MDA含量={[6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450]×V提取液}/(V樣品×m×1000)

其中，OD532為532 nm下的吸光值，OD600為600 nm下的吸光值，OD450為450 nm下的吸光值，V提取液為提取液的體積，V樣品為樣品上清液的體積，m為樣品的質(zhì)量。

1.2.2.5 過(guò)氧化物酶(POD)活性 采用愈創(chuàng)木酚法[14]。1 g樣品與5 mL 0.1 mol/L pH7.8 的磷酸緩沖溶液(PBS)在4 ℃下13000×g離心30 min,收集上清液,反應(yīng)體系為1 mL 0.1 mol/L pH7.8的PBS,0.9 mL 0.2%愈創(chuàng)木酚,0.1 mL上清液,1 mL 0.3% H2O2,測(cè)定反應(yīng)體系在470 nm處吸光值的變化,一個(gè)酶活性單位為U,U定義為0.01ΔOD470 nm/g·min。

1.2.2.6 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性 采用Azevedo等[15]的方法。1 g樣品與5 mL 0.1 mol/L pH7.8 的磷酸緩沖溶液(PBS)在4 ℃下13000×g離心30 min,收集上清液,反應(yīng)體系為:1.9 mL 0.1 mol/L pH7.8的PBS,1 mL 0.3% H2O2和0.1 mL上清液,測(cè)定反應(yīng)體系在240 nm處吸光值的下降,一個(gè)酶活性單位為U,U定義為0.01ΔOD240 nm/g·min。

1.2.2.7 抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活力 采用Zhang等[16]的方法,1 g樣品與5 mL 0.1 mol/L pH7.5含0.1 mmol/L EDTA,1 mmol/L抗壞血酸以及含2% PVPP 的PBS在4 ℃下13000×g離心20 min,收集上清液,反應(yīng)體系為:2.6 mL含2% PVPP 的PBS,0.3 mL 2 mmol/L H2O2和0.1 mL上清液在290 nm處抗壞血酸吸收率的降低值,一個(gè)酶活性單位為U,U定義為0.01ΔOD290 nm/g·min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 腐胺處理對(duì)青椒色度的影響

顏色是青椒品質(zhì)表現(xiàn)的重要外觀指標(biāo)之一,隨著青椒的成熟和衰老,青椒的顏色會(huì)從綠色轉(zhuǎn)為紅色。由圖1可知,在貯藏期間,對(duì)照組和腐胺處理的青椒的L*值和a*值都發(fā)生明顯變化。對(duì)照組的L*值在貯藏10 d后明顯降低,而腐胺處理顯著抑制了的L*值的下降(p<0.05)(圖1A)。a*值在貯藏過(guò)程中穩(wěn)定增加,但腐胺處理在貯藏期間(10～18 d)顯著抑制了青椒轉(zhuǎn)紅(圖1B)(p<0.05)。

圖1 腐胺處理對(duì)青椒L*值(A)和a*值(B)的影響Fig.1 Effects of putrescine treatment on L*(A)and a*(B)of green bell pepper注:不同小寫(xiě)字母表示與對(duì)照組相比差異顯著,p<0.05;圖2～圖5同。

2.2 腐胺處理對(duì)青椒VC含量的影響

圖2 腐胺處理對(duì)青椒VC含量的影響Fig.2 Effects of putrescine treatment on VC content of green bell pepper

2.3 腐胺處理對(duì)青椒葉綠素含量的影響

在兩組處理中,葉綠素含量均呈先上升后下降的趨勢(shì),且腐胺處理的青椒葉綠素含量始終高于對(duì)照組(p<0.05)。隨著植物的成熟和衰老,葉綠素會(huì)逐漸降解成無(wú)色產(chǎn)物,從而使植物褪綠。腐胺抑制葉綠素的降解,主要是通過(guò)維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性并誘導(dǎo)較高的抗氧化活性實(shí)現(xiàn)的,這與Ferruzzi等[20]的結(jié)果一致。在本研究中,腐胺處理的葉綠素含量顯著高于對(duì)照組(p<0.05),這與上文腐胺處理抑制了青椒的顏色變化一致。

圖3 腐胺處理對(duì)青椒葉綠素含量的影響Fig.3 Effects of putrescine treatment on chlorophyll content of green bell pepper

2.4 腐胺處理對(duì)青椒MDA含量的影響

MDA是氧化損傷的標(biāo)志,并且是膜脂過(guò)氧化的重要產(chǎn)物之一[21]。由圖4可知,腐胺處理抑制了MDA的積累,表明腐胺處理可以抑制機(jī)械傷對(duì)青椒造成的氧化損傷,減緩膜脂過(guò)氧化程度,推測(cè)其有利于維持膜的完整性,從而保持青椒品質(zhì)。在報(bào)道的腐胺處理西葫蘆中也出現(xiàn)了類似結(jié)果[22]。

圖4 腐胺處理對(duì)青椒MDA含量的影響Fig.4 Effects of putrescine treatment on MDA content of green bell pepper

2.5 腐胺處理對(duì)青椒POD活性的影響

POD是一種廣泛存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶,它通過(guò)催化氧化還原反應(yīng)中H2O2的產(chǎn)生[25],從而抑制活性氧損傷。抗氧化酶作為細(xì)胞內(nèi)防御的主要成分,具有抵抗氧化應(yīng)激的作用[24]。如圖5所示,POD活性在貯藏期間成下降趨勢(shì),腐胺處理顯著延緩了POD活性的下降(p<0.05)。機(jī)械傷會(huì)誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生,高濃度的活性氧可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡[23]。

圖5 腐胺處理對(duì)青椒POD活性的影響Fig.5 Effects of putrescine treatment on POD activity of green bell pepper

2.6 腐胺處理對(duì)青椒CAT活性的影響

如圖6所示,CAT活性在貯藏期間呈下降趨勢(shì),腐胺處理較對(duì)照組有較高的CAT活性(p<0.05)。CAT主要通過(guò)分解H2O2來(lái)抑制H2O2對(duì)組織造成的氧化損傷[26]。

圖6 腐胺處理對(duì)青椒CAT活性的影響Fig.6 Effects of putrescine treatment on CAT activity of green bell pepper

2.7 腐胺處理對(duì)青椒APX活性的影響

如圖7所示,APX活性在貯藏期間呈下降趨勢(shì),腐胺處理顯著的延緩了APX活性的下降(p<0.05)。APX是一種重要的抗氧化酶,在植物細(xì)胞中起到防御外界氧化脅迫以及植物本身的活性氧代謝的作用,可以降低H2O2對(duì)植物細(xì)胞產(chǎn)生的氧化損傷[27]。POD、CAT和APX都催化了H2O2向水轉(zhuǎn)化,從而限制了氧化損傷[28-29]。這與Verma等[30]用腐胺處理芒果所得的結(jié)果相同。

圖7 腐胺處理對(duì)青椒APX活性的影響Fig.7 Effects of putrescine treatment on APX activities of green bell pepper

3 討論

顏色是決定青椒質(zhì)量的重要因素之一,因?yàn)殡S著青椒的成熟和衰老,其顏色會(huì)從綠色轉(zhuǎn)為紅色,在本研究中,腐胺處理的青椒a*值較低,且顏色變化更慢,而這種由綠轉(zhuǎn)紅的顏色變化可能是由于葉綠素降解所導(dǎo)致的,葉綠素在植物的衰老和果實(shí)成熟過(guò)程中會(huì)不斷降解,而機(jī)械傷作為一種非生物脅迫會(huì)加速其降解的速率。在本研究中,葉綠素含量在貯藏期間呈下降趨勢(shì),但腐胺處理的葉綠素含量顯著高于對(duì)照組。上述結(jié)果表明,腐胺抑制青椒的顏色變化是通過(guò)抑制其葉綠素降解實(shí)現(xiàn)的,這與Serafini-Fracassini等[31]的研究結(jié)果相似。VC是一種重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),具有高抗氧化能力和生物活性,受到機(jī)械損傷的青椒VC含量均迅速下降,但腐胺處理抑制了其下降速率,這與腐胺處理芒果[19]的研究結(jié)果一致,而受到機(jī)械損傷的青椒VC含量下降可能是由于APX活性增加所導(dǎo)致的。機(jī)械損傷會(huì)導(dǎo)致活性氧的產(chǎn)生,高濃度的活性氧會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡[23]。而抗氧化酶是植物組織中維持活性氧代謝的關(guān)鍵因素,在本研究中,腐胺處理的青椒較對(duì)照組有更高的抗氧化酶活性,可減輕機(jī)械傷所造成的氧化損傷,從而抑制了膜脂過(guò)氧化的重要產(chǎn)物MDA的積累,保持青椒品質(zhì)。

4 結(jié)論

本文采用2 mmol/L腐胺浸泡青椒處理,發(fā)現(xiàn)其可有效地保持青椒的生理品質(zhì),延緩青椒轉(zhuǎn)紅,抑制VC和葉綠素的降解以及MDA的積累,同時(shí)提高了抗氧化酶POD、CAT和APX的活力。因此,腐胺處理可保持受機(jī)械傷的青椒品質(zhì),為以后抑制采后機(jī)械損傷提供新的發(fā)展思路和理論依據(jù)。