酸性電解水對采后龍眼果實貯藏期間活性氧代謝的影響

唐金艷，孫鈞政，李美玲，謝慧琳，陳藝暉,*，林河通,*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后技術(shù)研究所，福建 福州 350002；3.亞熱帶特色農(nóng)產(chǎn)品采后生物學(xué)（福建農(nóng)林大學(xué)）福建省高等學(xué)校重點實驗室，福建 福州 350002）

龍眼（Lour.）是中國亞熱帶特色果品，目前主要分布在閩、粵、臺等東南沿海地區(qū)，其果肉清甜爽口，藥食兼用，消費市場廣闊。但龍眼屬于非呼吸躍變型果實，成熟期在高溫高濕季節(jié)，采后生理代謝旺盛，極易造成自溶、腐爛等一系列品質(zhì)劣變問題的發(fā)生，對龍眼果實貯運銷售造成嚴(yán)重影響，同時制約了采后龍眼果實市場價值和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，消費者也重視龍眼果實采后保鮮技術(shù)的安全性問題。因此，使用綠色安全的采后保鮮技術(shù)，解決龍眼果實采后品質(zhì)劣變問題尤為重要。

活性氧（reactive oxygen species，ROS）通常在植物正常生理代謝中產(chǎn)生，并具有強氧化能力；過量的ROS會加快細(xì)胞膜氧化損傷的速度，破壞其結(jié)構(gòu)和功能，導(dǎo)致植物體內(nèi)ROS代謝的紊亂。而ROS代謝對調(diào)控采后果實貯藏品質(zhì)和病害進程起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，采前噴施胺鮮酯可保持龍眼果皮較高的超氧化物歧化酶（superoxidase dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性，延緩還原型抗壞血酸（ascorbic acid，AsA）和還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量的下降，并保持較高的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力和還原力，進而提高采后龍眼果皮的ROS清除能力，降低ROS對龍眼果皮細(xì)胞膜系統(tǒng)的傷害，利于維持膜結(jié)構(gòu)功能，提高龍眼果實的耐貯性。另有研究表明，24-表油菜素內(nèi)酯處理可增強杏果實SOD、CAT和APX活性，并相應(yīng)減少ROS（O·）和丙二醛（malondialdehyde，MDA）生成，從而顯著抑制杏果實病斑發(fā)展。由此可見，ROS代謝平衡有利于維持采后果實品質(zhì)、抑制果實采后病害發(fā)生。

電解水是通過電解低濃度的鹽或酸溶液而制成的特殊溶液，其性質(zhì)隨pH值、氧化還原電位（oxidation reduction potential，ORP）、有效氯濃度（available chlorine concentration，ACC）的變化而改變。電解水通?？煞譃? 種類型：酸性電解水（acidic electrolyzed water，AEW）（pH≤3，ORP＞1 100 mV）、微酸性電解水（slightly acidic electrolyzed water，SAEW）（pH 5.0～6.5，ORP＞900 mV）和堿性電解水（alkaline electrolyzed water，ALEW）（pH 10.0～11.5，ORP＝-800～-900 mV）。其中，SAEW的pH值接近中性，有效氯幾乎完全以殺菌效果極強的次氯酸分子（HClO）的形式存在，其殺菌能力是次氯酸根（ClO）的80 倍，其可在不影響產(chǎn)品品質(zhì)的前提下有效降低微生物數(shù)量，特別是在鮮切果蔬領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景；ALEW有效成分為氫氧化鈉或氫氧化鉀，含有ROS，可有效去除脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等污物，通常用于工業(yè)清洗；日本于2002年將AEW列入合法的食品添加劑名單，1994年AEW被引入中國后發(fā)展迅猛，2020年我國頒布的GB 28234—2020《酸性電解水生成器衛(wèi)生要求》對AEW生成器的衛(wèi)生要求作出了進一步的規(guī)范。AEW作為一種新型的清洗殺菌劑，具備無化學(xué)殘留、短時滅菌、制備方便、易操作等特點，在新鮮果蔬、水產(chǎn)品、家禽、食品加工設(shè)備等產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣泛。Shi Fei等研究報道，AEW處理可通過調(diào)節(jié)蜜橘果實采后ROS代謝，減緩果實低溫冷害癥狀，保持冷藏果實采后品質(zhì)。蔣璇靚等也報道，AEW處理有助于提高余甘子果實的貯藏品質(zhì)，延緩果實采后病害進程。Hao Jianxiong等研究發(fā)現(xiàn)，AEW浸泡處理菠菜30 min能夠有效去除農(nóng)藥殘留，并維持較高的VC含量。本課題組前期的研究發(fā)現(xiàn)，AEW處理龍眼果實后，可降低果實呼吸強度和果皮細(xì)胞膜透性，有效抑制果皮褐變、果肉自溶和果實病害的發(fā)生，維持龍眼果實較好的采后品質(zhì)和貯藏特性，但有關(guān)AEW的作用機制尚不清楚，尤其是AEW對采后龍眼果實的保鮮效應(yīng)與ROS代謝的關(guān)系鮮見系統(tǒng)研究。因此，本實驗探討AEW處理對龍眼果實采后貯藏期間果肉ROS代謝的影響，旨在為龍眼果實采后商品化處理提供實踐依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試的龍眼品種選用‘福眼’，采自福建省南安市，剔除外觀損傷、有病害的果實，挑選約八九成熟、大小和色澤相近的果實，采后立即使用冷藏車于3 h內(nèi)運至實驗室。

AEW制備采用HRW-1500酸性氧化電位水生成器，利用低壓直流電對NaCl溶液進行電解。采用pH計、A57-B ORP測定儀和RC-3F有效氯測定儀分別對AEW的pH值、ORP和ACC進行測定，控制其pH值為2.5±0.1、ORP＞1 000 mV、ACC為（80±5）mg/L。

四氯化鈦、濃氨水、丙酮、濃硫酸、過氧化氫、磷酸乙醇；三氯化鐵、對氨基苯磺酸、-奈胺、硫代巴比妥酸、核黃素、甲硫氨酸、氮藍(lán)四唑等均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

HRW-1500酸性氧化電位水生成器 北京火人京創(chuàng)醫(yī)療器材有限公司；A57-B ORP測定儀 廣州家貝水處理有限公司；RC-3F有效氯測定儀 日本笠原理化工業(yè)株式會社；FW-80高速萬能粉碎機 北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；GL-20G-II高速冷凍離心機 上海安亭科學(xué)儀器廠；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；T6新世紀(jì)紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 方法

1.3.1 原料處理

本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，龍眼果實經(jīng)AEW（pH 2.5、ACC＝80 mg/L、ORP＝（1 512±5）mV）處理后表現(xiàn)出較好的耐貯性。因此，本實驗分為以下兩個處理組：1）AEW處理組：pH 2.5、ACC＝80 mg/L、ORP＝（1 512±5）mV的AEW浸泡果實10 min；2）對照組：蒸餾水浸泡果實10 min。自然晾干果實，分裝于聚乙烯薄膜袋中（50 個果實/袋、50 袋/處理組），最后置于恒溫箱貯藏。設(shè)定的貯藏條件為：溫度（25±1）℃、相對濕度90%，每天（0～6 d）取樣測定龍眼果肉ROS代謝指標(biāo)。

1.3.2 指標(biāo)測定

1.3.2.1 果肉O·產(chǎn)生速率和過氧化氫（HO）含量的測定

參照林毅雄和王慧等的方法，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g，測定O·產(chǎn)生速率，單位為nmol/（min·g）。

按照曹建康的方法測定HO含量，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g，單位為mmol/g。

1.3.2.2 果肉MDA含量的測定

參照林毅雄和王慧等的方法，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g，測定MDA含量，單位為mmol/g。

1.3.2.3 果肉抗氧化酶活力的測定

參考Bradford的方法測定蛋白質(zhì)含量，參照林毅雄和王慧等的方法，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g，測定SOD、CAT和APX活力，結(jié)果均以蛋白質(zhì)量計，單位均為U/mg。

1.3.2.4 果肉非酶抗氧化物質(zhì)含量的測定

參照林毅雄和王慧等的方法，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g，測定AsA和GSH含量，單位均為g/kg。

1.3.2.5 果肉DPPH自由基清除能力和還原力的測定

參照林毅雄和王慧等的方法，從兩個處理組的龍眼果實（10 個）中分別稱取果肉5 g測定DPPH自由基清除能力和還原力，單位分別為%和g/kg。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

以上指標(biāo)的測定均重復(fù)3 次；采用SPSS 21.0軟件進行統(tǒng)計分析和Duncan差異顯著性分析，＜0.05表示差異顯著，＜0.01表示差異極顯著，利用Excel 2010軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 AEW處理對采后龍眼果肉O2-·產(chǎn)生速率和H2O2含量的影響

由圖1A可知，在貯藏0～4 d，龍眼果肉的O·產(chǎn)生速率不斷上升，在4～6 d的貯藏期內(nèi)迅速下降。對照組的O·產(chǎn)生速率始終要比AEW處理組高。進一步對比可知，AEW處理可有效減緩果肉O·產(chǎn)生速率，并在同期始終低于對照組，且2～6 d達(dá)到極顯著差異（＜0.01）。由圖1B可知，對照組龍眼果肉的HO含量在0～3 d逐漸升高，在貯藏期第3天，果肉HO含量達(dá)到高峰值（1.27 mmol/g），緊接著在3～6 d緩慢下降。而AEW處理組的果肉HO含量在第4天達(dá)到高峰值后快速下降，并且HO含量比同時期的對照組低，在第1天和第6天比對照組分別低20.2%和24.0%（＜0.01）。由此認(rèn)為，AEW處理能夠減緩龍眼果肉ROS物質(zhì)（O·和HO）的生成速率。

圖1 AEW處理對采后龍眼果肉O2-·產(chǎn)生速率（A）和H2O2含量（B）的影響Fig. 1 Effect of AEW on the production rate of O2-· (A) and H2O2 content (B) in pulp of harvested longan fruits

2.2 AEW處理對采后龍眼果肉MDA含量的影響

由圖2可知，龍眼果肉的MDA含量在整個采后貯藏期持續(xù)上升。對照組的果肉MDA含量整體比AEW處理組高，并在1～6 d內(nèi)兩組之間的MDA含量差異顯著（＜0.05）或極顯著（＜0.01）。進一步對比可知，在貯藏第6天時，相比于對照，AEW處理組的果肉MDA含量降低17.4%。上述結(jié)果表明，AEW處理能有效抑制龍眼果肉貯藏期間MDA含量的增加。

圖2 AEW處理對采后龍眼果肉MDA含量的影響Fig. 2 Effect of AEW on MDA content in pulp of harvested longan fruits

2.3 AEW處理對采后龍眼果肉抗氧化酶活力的影響

由圖3A可知，貯藏前3 d，對照組和AEW處理組龍眼果肉SOD活力迅速上升，且均在第3天達(dá)到峰值，3～6 d下降。進一步對比可知，除貯藏第5天以外，二者的果肉SOD活力在1～6 d均表現(xiàn)出顯著（＜0.05）或極顯著（＜0.01）差異。由圖3B可知，整個貯藏期間，AEW處理組龍眼果肉CAT活力始終比對照組高，在貯藏期第3天，AEW處理組的果肉CAT活力為66.78 U/mg，是對照組的1.32 倍。進一步對比可知，兩者的果肉CAT活力在2～5 d的貯藏期內(nèi)達(dá)到極顯著差異（＜0.01）。由圖3C可知，從貯藏第0天到貯藏第3天，AEW處理組龍眼果肉APX活力快速提高104.4%，并在第3天達(dá)到峰值。而對照組果肉APX活力較AEW處理組推遲1 d達(dá)到峰值，且在貯藏后期，果肉APX活力仍然低于AEW處理組。進一步對比可知，兩組在1～5 d的APX活力均差異極顯著（＜0.01）。由此認(rèn)為，AEW處理可提高龍眼果肉的抗氧化酶如SOD、CAT和APX活力。

圖3 AEW處理對采后龍眼果肉SOD（A）、CAT（B）和APX（C）活力的影響Fig. 3 Effect of AEW on SOD (A), CAT (B), and APX (C) activity in pulp of harvested longan fruits

2.4 AEW處理對采后龍眼果肉非酶抗氧化系統(tǒng)的影響

由圖4A可知，對照組和AEW處理組的采后龍眼果肉AsA含量不斷下降。其中，AEW處理組在0～3 d貯藏期內(nèi)的下降速率緩慢，3～6 d下降速率加快。對比分析表明，貯藏1～6 d，AEW處理組果肉AsA含量極顯著高于同期對照組（＜0.01）。由圖4B可知，隨貯藏時間延長，對照組與AEW處理組的龍眼果肉GSH含量不斷降低，進一步研究表明，對照組和AEW處理組的果肉GSH含量差異在采后第2天和第4天差異極顯著（＜0.01），在第3天和第5天差異顯著（＜0.05）。由此認(rèn)為，AEW處理可有效延緩龍眼果肉AsA和GSH含量在采后貯藏期內(nèi)的降低。

圖4 AEW處理對采后龍眼果肉AsA（A）和GSH（B）含量的影響Fig. 4 Effect of AEW on AsA (A) and GSH (B) content in pulp of harvested longan fruits

2.5 AEW處理對采后龍眼果肉DPPH自由基清除能力和還原力的影響

由圖5A可知，整個貯藏階段，兩組龍眼果肉DPPH自由基清除能力均下降。進一步對比可知，對照組的龍眼果肉DPPH自由基清除能力始終比AEW處理組低，且在第2、3、6天差異極顯著（＜0.01），4～5 d差異顯著（＜0.05）。由圖5B可知，龍眼果肉還原力在整個貯藏期間呈下降趨勢。進一步對比可知，AEW處理組果肉還原力下降較對照組緩慢，且貯藏4～6 d兩者差異極顯著（＜0.01）。上述結(jié)果表明，AEW處理可有效延緩龍眼果肉貯藏過程中DPPH自由基清除能力和還原力的下降。

圖5 AEW處理對采后龍眼果肉DPPH自由基清除能力（A）和還原力（B）的影響Fig. 5 Effect of AEW on DPPH radical scavenging capacity (A) and reducing power (B) in pulp of harvested longan fruits

3 討 論

采后果實在維持生命活動、抵抗逆境脅迫時均會產(chǎn)生ROS（如O·、HO），低含量的ROS是調(diào)控果實生理代謝的重要信號，而過量ROS的積累會引發(fā)一系列對機體的毒害。MDA含量則反映植物體內(nèi)細(xì)胞的膜脂過氧化程度。通常，果實依靠體內(nèi)抗氧化酶和非酶ROS清除系統(tǒng)的協(xié)同作用，可消除細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的大量ROS，進而保證ROS的動態(tài)平衡，維持機體的正常代謝。其中，SOD是唯一能催化氧化O·轉(zhuǎn)化為O和HO的抗氧化酶，CAT則在消除HO的過程中起到重要作用，而APX可利用AsA作為電子受體，參與HO轉(zhuǎn)化為HO的過程，三者構(gòu)成果實體內(nèi)抗氧化酶的重要組成部分。喬沛等研究報道，外源褪黑素處理可通過減緩荔枝果皮O·產(chǎn)生速率，減少HO和MDA的積累來抑制荔枝果實褐變。而香梨果實經(jīng)1-甲基環(huán)丙烯處理后，不僅能保持較低水平的O·產(chǎn)生速率和MDA含量，其油漬化程度也更低。Chen Yihui等發(fā)現(xiàn)用pH 2.8的AEW處理藍(lán)莓果實5 min，可降低果實O·產(chǎn)生速率，同時提高果實抗氧化酶（如SOD、CAT、APX）活性，顯著抑制采后藍(lán)莓果實軟化和腐爛，并延長果實保鮮期。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，AEW處理組龍眼果肉在貯藏前期顯著抑制O·產(chǎn)生速率的上升（圖1A），并在整個貯藏期保持較低的HO含量（圖1B）和MDA含量（圖2）；此外，AEW處理組還能使龍眼果肉保持較高的SOD、CAT、APX活性。因此推測，AEW處理可能通過提高龍眼果肉抗氧化酶活性，加快果肉ROS物質(zhì)的清除速率，同時抑制膜脂過氧化產(chǎn)物的迅速增加，有效減輕膜系統(tǒng)的氧化損傷，維持膜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完整性，進而增強龍眼果實采后耐貯性。

AsA和GSH作為兩種重要的非酶抗氧化物質(zhì)，發(fā)揮著ROS清除劑的重要作用。DPPH自由基清除能力和還原力同樣能反映果實ROS清除能力的強弱。本研究結(jié)果表明，AEW處理可延緩龍眼果肉AsA、GSH的分解速率，保持較高的DPPH自由基清除能力和還原力。Nie Zhengpeng等研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖處理可提高柚果實抗氧化物質(zhì)（AsA和GSH）含量，并保持較高的抗氧化酶活性，從而有效延緩柚果實汁胞?；S持柚果實較好的采后品質(zhì)。Lin Yixiong等的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)沒食子酸丙酯處理的龍眼果實，其較高的果肉AsA和GSH含量以及較高的DPPH自由基清除能力和還原力對延緩果肉自溶起到積極作用。由此可見，AEW處理可通過提高龍眼果肉非酶抗氧化物質(zhì)含量，增強龍眼果肉細(xì)胞ROS清除能力，進而提升果肉細(xì)胞整體抗氧化水平，保護細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能，提高其采后耐貯性。

4 結(jié) 論

AEW處理能有效提高果肉抗氧化酶（SOD、CAT、APX）活性，保持較高的非酶ROS清除能力（AsA、GSH含量及DPPH自由基清除能力和還原力），顯著降低果肉O·產(chǎn)生速率，減少HO生成，減緩MDA含量升高。據(jù)此認(rèn)為，AEW處理能增強龍眼果實耐貯性與其提高采后貯藏期間果肉的ROS清除能力有關(guān)。