1-MCP、DPA对砀山酥梨冷藏期间抗氧化能力的影响及与黑皮病发病的关系

徐晓燕，　惠　伟

(陕西师范大学　生命科学学院，　陕西　西安710119)



1-MCP、DPA对砀山酥梨冷藏期间抗氧化能力的影响及与黑皮病发病的关系

徐晓燕，惠伟*

(陕西师范大学生命科学学院，陕西西安710119)

摘要：以砀山酥梨为试材，分别采用1.0μL/L1-甲基环丙烯(1-MCP)和2000μL/L的二苯胺(DPA)溶液处理，对冷藏期间果皮抗氧化能力及梨黑皮病的发病情况进行研究。结果表明：1.0μL/L1-MCP和2000μL/LDPA处理均能显著提高冷藏过程中梨果皮SOD、POD的活性，增强果实的抗氧化性，并抑制果实总酚、丙二醛(MDA)含量和多酚氧化酶(PPO)活性，保持细胞膜的完整性，极显著地抑制果实贮藏后期和货架期黑皮病的发生，其中以1.0μL/L1-MCP效果最好。提高果皮的抗氧化能力是防止梨黑皮病发生的有效办法。

关键词:砀山酥梨；1-甲基环丙烯；二苯胺；抗氧化能力；黑皮病

砀山酥梨是我国栽培面积最大的梨品种，但贮期黑皮病发生严重，给冷库经营者带来巨大损失。梨黑皮病发病的症状与苹果虎皮病相似[1]，发病机理至今不明，缺乏有效的防治方法。20世纪90年代以来，学者们一直认为苹果虎皮病的发生与果皮中α-法尼烯的积累和氧化有关[2]。但也有证据表明，果皮中法尼烯的主要氧化产物共轭三烯[3]和6-甲基-5-庚烯-2-酮[4]的含量与虎皮病的发生不完全成正相关[5-6]。Meir[7]的研究表明：苹果虎皮病发生与抗氧化能力关系更为密切，而α-法尼烯氧化产物的影响居于其次。据文献可知，苹果虎皮病是一种衰老相关的生理性病害，发病与抗氧化能力下降有关。在贮藏后期由于抗氧化酶体系活性降低，使活性氧不能及时清除而积累，启动了果皮的膜脂过氧作用，使细胞膜透性增大，破坏了酚类物质与多酚氧化酶的空间分布，形成酶促褐变，最终导致苹果虎皮病发生[8]

1-MCP作为乙烯抑制剂能够显著抑制乙烯形成和呼吸速率，从而延缓果实的后熟与衰老[9]，已广泛应用于果蔬保鲜。近年来研究发现，1-MCP也可降低苹果[10]、梨[11-12]果皮中α-法尼烯及其氧化产物的含量并有效控制虎皮病的发生。已有的研究表明，DPA能够显著抑制α-法尼烯氧化为共轭三烯[13]。有关梨黑皮病的发生与贮藏期间抗氧化酶活性之间的关系研究颇少。本文旨在研究1-MCP、DPA处理对砀山酥梨冷藏时期抗氧化酶活性的影响以及对黑皮病的控制效果，为研究梨黑皮病发生提供科学依据。

1材料与方法

1.1　试验材料

砀山酥梨(PyrusbretschneideriRehd.)，采自蒲城县商业果园，选规格相对一致的商品果作为试验材料。0.14%1-MCP由美国AgroFresh公司北京办事处提供。DPA为16%的乳油溶液，由陕西华圣果业有限公司提供。

1.2　实验处理

果实采收当天运回冷库，第二天进行处理，每处理约为50kg果实。1.0μL/Ll-MCP处理：常温下，用1.0μL/L1-MCP对果实密闭处理24h；DPA处理：2000μL/L的DPA水溶液浸泡1min。沥干表层液滴，用泡沫网单果包装。以未经处理的果实作对照。装箱放于冷库，缓慢降温至2±0.5℃，相对湿度80%～85%。冷藏期间每隔30d取1次样，测定各项生理指标，统计黑皮病的发生程度。

1.3　测定项目及方法

1.3.1生理生化指标每次取15个果实，取果实对称面果颊处果皮，刮净果肉。

参考文献POD活性和MDA含量测定[14]；SOD活性、相对电导率的测定 [15]。

总酚含量测定：采用紫外分光光度法。即取0.5g果皮加入到PH3.0的50mL50%的甲醇-HCl溶液中，匀浆后在冰箱静置24h提取，10000r/min离心15min，取清液在紫外可见分光光度计波长280nm处比色，以没食子酸做标准曲线。

多酚氧化酶(PPO)活性的测定：参考徐芹等[16]的实验方法，稍有改进。

1.3.2黑皮病发病情况统计每处理随机统计50个果实。货架期将果实放在20℃条件下10d,观察发病率和病情指数。

黑皮病发病率：黑皮发生率%=

(黑皮果数/果实总数)×100。

黑皮病指数：根据果实黑皮面积占果实总面积的百分比将果实分为4级[17]：0级果实无黑皮现象发生；1级果实黑皮率小于或等于25%；2级果实黑皮率为25%～50%；3级果实黑皮率>50%。

黑皮病病情指数=∑(各级病果数×病果级数)/(调查果实数×最高级数)。

所有测定指标重复3次。

1.4　数据处理

实验结果采用SPSS16.0软件分析数据，用Excel软件作图。

2结果与分析

2.1　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮总酚含量的影响

从图1可以看出，冷藏期间果皮的总酚含量逐渐上升，但1-MCP和DPA处理的总酚上升缓慢，冷藏到210d时,两个处理与对照有显著差异(P<0.05)，1-MCP和DPA两个处理之间差异不显著。

图1　冷藏过程中1-MCP、DPA处理的砀山酥梨果皮总酚含量的变化Fig.1　The　change　of　total　phenols　content　in　peel　of　‘Dangshansuli’pear　treaded　by　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.2　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮

多酚氧化酶活性的影响

由图2可知，砀山酥梨的PPO在冷藏期间有起伏变化，在冷藏过程中，1-MCP和DPA处理的酶活性始终低于对照,在60～210d差异显著(P<0.05)。而且1-MCP处理也显著(P<0.05)低于DPA的酶活性。

图2　冷藏过程中1-MCP和DPA处理的砀山酥梨果皮PPO活性的变化Fig.　2　The　change　of　PPO　activity　in　peel　of　‘Dangshansuli’pear　treaded　by　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.3　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮

过氧化物酶活性的影响

从图3可以看出，在冷藏的120～180d，1-MCP处理的POD活性都显著高于对照(P<0.05)，1-MCP处理的POD酶活性也显著高DPA处理；在冷藏的后期，DPA处理与对照没有显著差异，而1-MCP处理的酶活性仍与对照有显著差异(P<0.05)。看来，1-MCP处理的能显著保持POD的活性。

图3　1-MCP、DPA处理的砀山酥梨冷藏过程中果皮POD活性的变化Fig.3　The　chang　of　POD　activity　in　peel　of　pear　treadedby　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.4　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮

超氧化物歧化酶活性的影响

由图4可知，砀山酥梨在贮藏120~210d期间，果皮中超氧化物歧化酶(SOD)的活性呈现上升趋势，其中两个处理的SOD活性均高于对照；贮藏至180d时，1.0μL/L1-MCP处理的SOD的活性为9.7U/(g·min)，2000μL/LDPA处理的SOD活性为11.8U/(g·min)，与对照相比差异均显著(P<0.05)。这表明，1-MCP、DPA处理均能不同程度地提高砀山酥梨在冷藏期间SOD的活性。

图4　冷藏下1-MCP、DPA处理的砀山酥梨果皮SOD活性的变化Fig.4　The　change　of　SOD　activity　in　peel　of　‘Dangshansuli’pear　treaded　by　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.5　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮

丙二醛含量的影响

由图5可知，在120~210d贮藏期间，砀山酥梨果皮中丙二醛(MDA)含量呈不断上升趋势，前期增长较平缓，后期增长较快。在整个贮藏期间，两处理的MDA含量均低于对照，且在贮藏后期差异达显著水平。1-MCP和DPA处理的MDA含量差异不显著。说明两个处理都可以显著抑制果皮的脂质过氧化。

图5　1-MCP、DPA处理的砀山酥梨冷藏过程中果皮MDA的变化Fig.5　The　change　of　MDA　content　in　peel　of　‘Dangshansuli’pear　treaded　by　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.6　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨果皮膜透性的影响

由图6可知，砀山酥梨在120~210d冷藏期间，果皮的相对电导率呈上升的趋势，其中对照果皮的相对电导率在整个冷藏期都最大，增长也最快，贮藏至210d时，达到最大为30.2%，而1.0μL/L1-MCP和2000μL/LDPA处理果分别为25.5%和26.1%。两个处理的相对电导率显著均低于对照(P<0.05)，其中1.0μL/L1-MCP处理相对电导率略低于2000μL/LDPA处理，但差异不显著(P<0.05)。可见两种处理均可抑制果皮细胞膜衰老。

图6　1-MCP、DPA处理的砀山酥梨冷藏过程中果皮相对电导率的变化Fig.6　The　change　of　the　relative　membranepermeability　in　peel　of　‘Dangshansuli’pear　treaded　by　1-MCP　and　DPA　during　clod　storage

2.7　1-MCP、DPA处理对砀山酥梨发病率及

病情指数的影响

由图7可见，砀山酥梨贮藏210d后，对照黑皮病发病率为46.2%，而1.0μL/L1-MCP和2000μL/LDPA处理都未发病，与对照差异极显著(P<0.01)；在20℃下放置10d货架期后，对照的黑皮病发病率迅速上升，达到了100%。2000μL/LDPA处理也有发病，但发病率较低，仅为8.72%，而1.0μL/L1-MCP处理仍然未发病，差异达极显著(P<0.01)。

图7　1-MCP和DPA处理的砀山酥梨冷藏210　d及10　d货架期的黑皮病发病率Fig.7　Incidence　of　superficial　scald　in　‘Dangshansuli’peartreaded　with　1-MCP　and　DPA　in　210　dayscold　storage　and　20　℃　for　10　days

由图8可见，砀山酥梨冷藏210d，对照黑皮指数为21.20%，1.0μL/L1-MCP和2000μL/LDPA处理都无黑皮现象发生，它们之间差异极显著(P<0.01)；在20℃下放置10d，对照和处理果实的黑皮指数都大幅增加，其中对照的黑皮指数迅速上升到92.3%，约为刚出库时的4.3倍；2000μL/LDPA处理的黑皮指数增加到7.9%，显著低于对照(P<0.05)。而1.0μL/L1-MCP处理果并未出现黑皮现象，黑皮指数是0。说明对照不仅发病率高，而且发病程度严重。DPA处理基本上控制了发病率，病情也很轻，1-MCP处理则完全控制了发病。

图8　1-MCP和DPA处理的砀山酥梨冷藏210　d及10　d货架期的黑皮病病情指数Fig.8　The　scald　index　of　superficial　scald　in　‘Dangshansuli’pear　treaded　with　1-MCP　and　DPA　in　210　dayscold　storage　and　20　℃　for　10　days

3讨论

酚类物质是酶促褐变的一个重要因素，果实中酚类物质含量与组织褐变成正相关。前人研究表明：酚类物质和多酚氧化酶的存在是虎皮病发病的必要条件。另一方面，果蔬中酚类物质与果实的抗氧化能力有相关性[18]。本实验研究发现，1-MCP和DPA处理对果皮总酚含量升高和PPO活性上升有显著的抑制作用，而且这种抑制效应随冷藏时间延长而加剧，从而延缓了果皮褐变的发生。因此，砀山酥梨黑皮病的发生与酚类的大量积累有关.酚类的抗氧化作用甚微。有关1-MCP和DPA抑制总酚含量增加的机制有待进一步研究。

研究认为α-法尼烯的氧化除产生共轭三烯外，还可能产生、积累H2O2等氧化性极强的物质，对细胞造成更大的伤害[3]。因此，自由基和活性氧的形成可能是引起苹果虎皮病发生的直接因素。胡小松[19]研究鸭梨黑皮病发现，果皮H2O2的含量与黑皮病发生成正相关，且相关性高于共轭三烯。胡小松[20]还指出病果的SOD、CAT和POD的活性明显低于健果。本研究发现，1-MCP、DPA处理不同程度地增加了活性氧清除剂SOD、POD的活性，提高了果皮总抗氧化能力，砀山酥梨黑皮病的发生得到极大控制，且1.0μL/L1-MCP处理黑皮病控制效果最好。因此认为，砀山酥梨黑皮病的发生不仅与α-法尼烯的氧化产物积累有关，而且与其自身的SOD、POD活性密切相关。但在苹果上，有人认为引起虎皮病发生的H2O2积累是由于与POD和CAT酶的活性降低导致，而与SOD无关[21]。本实验中1-MCP和DPA处理对POD和SOD活性的影响有差异，1-MCP处理的POD活性始终维持高水平，而在后期SOD活性则没有明显升高。而DPA处理则始终维持较高的SOD水平，冷藏至210d,POD活性均高于对照。这可能是它们控制黑皮病的差异所在。

由本实验的图5、6可以看出，1-MCP和DPA处理都抑制果皮细胞的膜脂过氧化产物MDA的积累，和由此导致的细胞膜透性的增大，显著降低了梨果皮细胞的氧化损伤，这可能与它们保持梨果皮的抗氧化酶POD和SOD活性有关。由于抗氧化酶降解或清除了活性氧，降低了果皮细胞膜受伤害的程度，有效地避免了组织内部酚类化合物和PPO区域性分隔的破坏，从而大幅度降低了砀山酥梨黑皮病的发生。

乙烯参与活性氧的生成[22]，有抑制活性氧降解酶活性的作用。1-MCP可抑制乙烯的生理作用，本实验发现1-MCP增强了抗氧化酶的活性，并保持了膜的完整性。由此看来，1-MCP提高抗氧化酶活性可能是由于抑制了乙烯的合成；然而，Wang等[23]认为，1-MCP并不仅仅有抑制乙烯的生理作用，还可对活性氧清除系统有直接或间接的保护作用，从而增加其抗氧化能力。关于1-MCP处理提高果实抗氧化酶活性的机理，还需进一步研究。而外源抗氧化剂DPA的施加有效保持了果实贮藏期间抗氧化酶的活性，这与它可以清除自由基，阻止链式反应的进行[24]有关。

4结论

砀山酥梨黑皮病的发生与抗氧化能力密切相关，果实未衰老前，足够的抗氧化系统抑制了活细胞α-法尼烯的氧化，当果实开始衰老时，细胞开始积累活性氧，这时自由基的清除主要依靠酶促抗氧化系统，当酶促抗氧化剂不足以清除这些自由基时，就会诱发膜脂过氧化，从而引起细胞损伤和虎皮病的发生。1-MCP控制砀山酥梨黑皮病的机理不仅与抑制α-法尼烯合成有关，还与保持抗氧化活性相关。而DPA作为抗氧化剂增加梨果实的总抗氧化活性，从而有效控制砀山酥梨黑皮病的发生。因此，提高果皮的抗氧化能力是防止梨黑皮病发生的有效办法。

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〔责任编辑宋轶文〕

Theeffectsof1-MCPandDPAtreatmentsonantioxidantactivityof

‘Dangshansuli’pearandtheirrelationshipwithsuperficialscald

developmentduringcoldstorage

XUXiaoyan,HUIWei*

(SchoolofLifeSciences,ShaanxiNormalUniversity,Xi′an710119,Shaanxi,China)

Abstract:Anexperimentwasconductedtostudytherelationshipbetweenantioxidantactivityof‘Dangshansuli’pearandthesuperficialscalddevelopmentduringcoldstorage.Theresultsshowedthatboth1.0μL/L1-methylcyclopropene(1-MCP)and2000μL/Ldiphenylamine(DPA)treatmentsstrengthenedtheactivityofsuperoxidedismutase(SOD)andperoxidase(POD)anddecreasedtotalphenols，malondialdehyde(MDA)，polyphenoloxidase(PPO)activityandcellmembranepermeabilitywithremarkableantioxidationactivityinthepearpeel,theemergenceofscaldofpearwasinhibitedsignificantlyincoldstorage,thebestofwhichis1.0μL/L1-MCP.Improvingantioxidantcapacityofskinisaneffectivemethodtoreducethefrequencyandseverityofscaldinpear.

Keywords:‘Dangshansuli’pear;1-methylcyclopropene;diphenylamine;oxidationresistance;superficialscald

中图分类号：Q945.78

文献标志码：A