水楊酸處理對杏果實冷害及活性氧代謝的影響

侯媛媛，朱 璇*，王 英，龔 帥

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

水楊酸處理對杏果實冷害及活性氧代謝的影響

侯媛媛，朱 璇*，王 英，龔 帥

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

以新疆塞買提杏為實驗材料，用質(zhì)量濃度0.01 g/L的水楊酸以減壓滲透方式處理，置于溫度0 ℃、濕度90%～95%的冷庫貯藏。定期測定杏果實冷害指數(shù)和冷害發(fā)病率及與活性氧代謝相關(guān)的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）、超氧陰離子自由基（O2－·）的產(chǎn)生速率以及過氧化氫（H2O2）的含量。結(jié)果表明：質(zhì)量濃度0.01 g/L的水楊酸處理能明顯降低杏果實冷害發(fā)生率，減緩杏果實貯藏期間CAT和POD活性的下降，有效提高杏果實SOD的活性，抑制O2－·產(chǎn)生速率和H2O2含量的增長。說明水楊酸處理可減輕杏果實的冷害發(fā)病率，這與水楊酸處理能防止杏果實冷藏期間過高的氧化傷害，維持杏果實活性氧代謝平衡密切相關(guān)。

水楊酸；杏果實；冷害；活性氧

新疆是我國杏的最大產(chǎn)地，杏產(chǎn)業(yè)在新疆林果業(yè)中占有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計[1]，2011年杏果實產(chǎn)量為132.3萬t，是新疆水果總量的22.28%。但杏屬于呼吸躍變型果實，采后迅速后熟衰老[2]，貯運期間腐爛損失高達30%～40%，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。

研究[3]表明，低溫冷藏可明顯降低杏果實貯藏期間的呼吸強度，延緩果實后熟，有效抑制采后腐爛和品質(zhì)下降。然而，杏果實對低溫環(huán)境敏感，在低溫條件下貯藏較長時間易引起冷害。因為冷害癥狀往往在離開低溫條件（冷藏）轉(zhuǎn)移到溫暖環(huán)境中后才表現(xiàn)出來，因而不易及時發(fā)現(xiàn)；同時遭受冷害的杏果實極易受到病原菌的危害，繼而引起侵染性病害，造成杏大量腐爛，因此冷害造成杏的損失很大，其危害更為嚴(yán)重。冷害的發(fā)生限制了低溫貯藏技術(shù)在杏果采后貯運中的應(yīng)用，因此，如何增強杏果采后對低溫的耐受性，控制冷害的發(fā)生，已成為杏貯運產(chǎn)業(yè)中亟需解決的問題。

近年來，用外源水楊酸增強園藝產(chǎn)品采后對低溫的耐受性，減輕冷害的發(fā)生，這一方法越來越受到關(guān)注。水楊酸（salicylic acid，SA）是一種廣泛存在的植物內(nèi)源小分子酚類化合物，其參與植物體內(nèi)多種重要的生理生化過程，它的生理作用廣泛表現(xiàn)在對植物生長、發(fā)育、成熟和衰老等生理過程的調(diào)控以及抗病、抗熱、抗冷、抗鹽、抗旱等抗逆反應(yīng)的誘導(dǎo)過程中[4-5]。研究表明，適宜濃度的SA處理能夠提高番茄[6]、桃[7-9]、黃瓜[10]、石榴[11]以及枇杷[12]等果蔬的抗冷性，降低冷藏期間的冷害發(fā)病率。已有的研究主要集中于SA處理對果實冷害的控制效果和果實品質(zhì)的影響，張平[13]、王艷穎[14]、Hua Yangjing[15]、Zhang Kangguo[16]等的研究表明果蔬的冷害與活性氧代謝密切相關(guān)，而有關(guān)SA處理對果實冷害與活性氧代謝的關(guān)系卻研究較少。

針對上述問題，本實驗研究了SA處理對采后杏果實冷害及活性氧代謝的影響，從活性氧代謝角度探討SA處理減輕杏果實冷害的機理，一方面為杏果實貯藏期間冷害的防治提供新思路，另一方面可以為SA增強采后果實低溫耐受性提供理論上的參考。

1 材料與方法

1.1 材料

塞買提杏于2012年6月采自新疆庫車縣烏恰鎮(zhèn)杏果園，果實采收后12 h內(nèi)運回新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬采后生理研究室，剔除傷、病果，選擇大小、果色均勻、成熟度相近的杏果實進行處理。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1810APC紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長城科工貿(mào)有限公司；AL204-IC電子分析天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；電熱恒溫水浴鍋北京市永光明醫(yī)療儀器廠；GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 果實處理

將杏果實用0.01 g/L的SA以減壓方式處理（將杏果實浸入到溶液中抽氣，至壓力降到0.05 MPa時保持2 min，然后放入空氣，讓果實在常壓條件下繼續(xù)浸泡8 min，取出自然晾干），處理后的杏果實置于溫度為0 ℃、濕度90%～95%的冷庫貯藏，以蒸餾水處理的杏果實作為對照。貯藏期間每隔7 d取樣進行相關(guān)指標(biāo)的測定，每處理用果10 kg，重復(fù)3次。

1.3.2 冷害指數(shù)的計算

參照Dong Li等[17]方法并稍有改進，將杏果實冷害分為5級：0級：無冷害發(fā)生；1級：冷害發(fā)生面積5%～15%；2級：冷害發(fā)生面積在15%～25%之間；3級：冷害發(fā)生面積25%～50%；4級：冷害面積50%～75%；5級：冷害面積≥75%。統(tǒng)計冷害發(fā)生率，按公式（1）計算冷害指數(shù)：

1.3.3 冷害發(fā)病率的計算

以單個果實冷害程度達2級及以上計為發(fā)病果，統(tǒng)計發(fā)病個數(shù)占總果數(shù)的百分率。每個處理觀察100個杏果實，重復(fù)3次。按公式（2）計算冷害發(fā)病率：

1.3.4 超氧陰離子自由基（superoxide anion，O2－·）產(chǎn)生速率測定

參照金昌海等[18]的方法測定。

1.3.5 過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）含量的測定參照Zhou Biyan等[19]的方法進行測定。

1.3.6 超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性測定

采用氮藍四唑方法[20]。以每分鐘每克鮮質(zhì)量果蔬組織的反應(yīng)體系對氮藍四唑光化還原的抑制為50%時為一個SOD活性單位（U）表示，結(jié)果以U/g表示。

1.3.7 過氧化氫酶（catalase，CAT）活性的測定

參照曹建康等[21]的方法，采用比色法測定。以每克鮮質(zhì)量果蔬樣品每分鐘吸光度變化值增加0.01時為1個CAT活性單位（U），則U=0.01ΔA240nm/（min·g）。1.3.8 過氧化物酶（peroxidase，POD）活性的測定

采用愈創(chuàng)木酚氧化法[21]測定。以每克鮮質(zhì)量果蔬樣品每分鐘吸光度變化值增加1時為1個POD活性單位（U），U=ΔA470nm/（min·g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA處理對杏果實冷害指數(shù)的影響

圖1 SA處理對杏果實冷害指數(shù)的影響Fig.1 Effects of salicylic acid treatment on chilling injury index of apricot fruits

由圖1可知，對照果實在冷藏的第28天出現(xiàn)冷害癥狀，而處理果實比對照果實推遲了7 d發(fā)生冷害，即在冷藏的第35天出現(xiàn)冷害癥狀，冷害指數(shù)隨著冷藏時間的延長而不斷升高，但始終低于對照果實。對照果實與處理果實的冷害指數(shù)在貯藏結(jié)束均達到最大，對照果實達到0.45，處理果實為0.22，比對照果實低了50.7%（P＜0.01）。說明SA處理可顯著降低杏果實冷藏期間冷害指數(shù)，推遲杏果實冷害的發(fā)生。

2.2 SA處理對杏果實冷害發(fā)病率的影響

圖2 SA處理對杏果實冷害發(fā)病率的影響Fig.2 Effects of salicylic acid treatment on chilling injury index of apricot fruits

由圖2可知，SA處理可有效抑制杏果實冷害發(fā)病率，并推遲冷害的發(fā)生。隨著冷藏時間的延長，冷害發(fā)病率不斷增加，特別是在冷藏第35天時對照組杏果實冷害發(fā)病率迅速上升，果實凹陷斑或水浸斑面積增大，對照組果實的冷害發(fā)病率始終明顯大于處理組果實。冷藏結(jié)束時，對照果實冷害發(fā)病率已達到36.7%，SA處理果實冷害發(fā)病率僅為19.2%，比對照低了17.5%（P＜0.01）。

2.3 SA處理對杏果實冷藏期間O2－·產(chǎn)生速率的影響

圖3 SA酸處理對杏果實產(chǎn)生速率的影響Fig.3 Effect of salicylic acid treatment on superoxide anion free radical production rate in apricot fruits

2.4 SA處理對杏果實冷藏期間SOD活性的影響

SOD是植物體內(nèi)重要的抗氧化酶，與活性氧清除密切相關(guān)。由圖4可知，冷藏期間杏果實SOD的活性呈先上升后下降的趨勢，SA處理組與對照組變化趨勢相同，但SA處理組杏果實SOD的活性始終高于對照組。在冷藏21 d前，SA處理組和對照組杏果實SOD的活性逐漸升高，冷藏第21天時，活性最高，SA處理組杏果實SOD的活性為0.68 U/g，對照組杏果實SOD活性為0.54 U/g，SA處理果實的SOD活性比對照果實高了19.9%（P＜0.01）。說明SA處理能顯著提高杏果實SOD的活性。

圖4 SA處理對杏果實SOD活性的影響Fig.4 Effects of salicylic acid treatment on SOD activities of apricot fruits

2.5 SA處理對杏果實冷藏期間H2O2含量的影響

圖5 SA酸處理對杏果實含量的影響Fig.5 Effect of salicylic acid treatment on superoxide anion free radical production rate in apricot fruits

H2O2和一樣，是植物體內(nèi)活性氧的一種，長期以來H2O2被認(rèn)為是對植物細(xì)胞具有毒害作用的代謝產(chǎn)物，H2O2的這種作用與活性氧在體內(nèi)的代謝息息相關(guān)。由圖5可知，冷藏期間SA處理組和對照組杏果實H2O2含量整體呈不斷上升的趨勢，但對照組H2O2含量明顯高于SA處理組。在冷藏第28天和最后1 d，SA處理組杏果實H2O2含量分別為108.12 μmol/g和153.65 μmol/g，對照組杏果實H2O2含量分別為165.26 μmol/g和191.38 μmol/g，比SA處理組分別高了34.57%和19.71%（P＜0.05）。說明SA處理可有效抑制杏果實冷藏過程中H2O2含量的上升，使H2O2含量維持在較低水平。

2.6 SA處理對杏果實冷藏期間CAT活性的影響

由圖6可知，在冷藏期間SA處理組和對照組杏果實CAT的活性隨著冷藏時間的延長而不斷下降，但SA處理組杏果實CAT活性顯著高于對照組。對照組杏果實冷藏的前28 d，CAT活性呈不斷下降趨勢，之后趨于平穩(wěn)且略有上升。冷藏的第28天和第35天，SA處理組杏果實CAT的活性分別比對照組高54.8%和69.3%（P＜0.01），差異顯著。

圖6 SA處理對杏果實CAT活性的影響Fig.6 Effect of salicylic acid treatment on CAT activities of apricot frnits

2.7 SA處理對杏果實冷藏期間POD活性的影響

圖7 SA處理對杏果實POD活性的影響Fig.7 Effect of salicylic acid treatment treatment on POD activities of apricot fruits

POD是廣泛存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶，其作用主要是催化氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的H2O2。由圖7可知，整個冷藏期間，SA處理組杏果實和對照組杏果實POD活性均呈先上升后下降的趨勢，但SA處理組POD活性始終高于對照組杏果實POD的活性。冷藏7 d之后，SA處理組杏果實POD活性不斷上升，在冷藏的第14天出現(xiàn)活性高峰，隨后活性緩慢下降并趨于平穩(wěn)。冷藏的第14天和最后1 d，SA處理組杏果實POD活性分別為6.14 U/g和5.31 U/g，對照組杏果實POD活性分別為4.50 U/g和4.10 U/g，對照組比SA處理組分別低了26.7%和22.7%（P＜0.05）。說明SA處理能夠提高杏果實POD的活性，使其維持在一個較高的水平。

3 結(jié)論與討論

自由基傷害學(xué)說認(rèn)為，在正常情況下，植物細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生和消除處于平衡狀態(tài)，不足以使植物受傷害。當(dāng)冷敏植物遭受冷脅迫后，活性氧自由基大量積累，導(dǎo)致活性氧代謝平衡失調(diào)，就會引起膜脂的不飽和鍵發(fā)生過氧化作用，細(xì)胞膜系統(tǒng)受到傷害是早期的冷害癥狀之一，最終加劇果實冷害的發(fā)生[22]。引起冷害的活性氧自由基主要包括超氧陰離子自由基（O2－·）、羥自由基（·OH）、過氧化氫（H2O2）等。植物在長期進化過程中自身形成了由抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶共同構(gòu)成的活性氧清除系統(tǒng)來清除活性氧，防止膜脂不飽和脂肪酸的過氧化作用，以保護細(xì)胞膜的完整性?？寡趸赶到y(tǒng)主要包括SOD、POD、CAT等，是植物組織中維持活性氧代謝平衡的關(guān)鍵酶。SOD、CAT和POD必須協(xié)調(diào)一致，使活性氧維持在較低水平，減輕細(xì)胞膜質(zhì)的氧化傷害[23]。

本研究結(jié)果表明，在整個冷藏過程中，對照組杏果實在冷藏的第28天發(fā)生冷害，SA處理組推遲7 d發(fā)生冷害，SA處理組杏果實的冷害指數(shù)和冷害發(fā)病率顯著低于對照果實。說明SA處理能夠有效地減輕杏果實冷害的發(fā)生。與對照組杏果實相比，SA處理能夠提高冷藏期間杏果實抗氧化酶SOD、CAT和POD的活性，降低活性氧自由基O2－·的產(chǎn)生速率和H2O2的含量，有效地維持活性氧代謝平衡，減輕杏果實冷害的發(fā)生。Hua Yangjing等[15]的研究表明，SA處理能提高西瓜苗POD、CAT、SOD抗氧化酶的活性，增強其抗冷性，認(rèn)為冷害的發(fā)生與植物體內(nèi)抗氧化酶活性密切相關(guān)。金鵬等[23]指出茉莉酸甲酯與低溫預(yù)貯可抑制枇杷果實O2－·產(chǎn)生速率和H2O2含量，保持抗氧化酶的活性，減輕果實冷害的癥狀。用1-甲基環(huán)丙烯處理甜柿[24]、熱處理枇杷[25]、熱處理對黃瓜[26]等研究結(jié)果表明，甜柿、枇杷和黃瓜抗冷性的增強與SOD、CAT、POD抗氧化酶活性的增強有關(guān)。以上研究結(jié)果與本研究中SA處理增強杏果實抗冷性與提高抗氧化酶活性密切相關(guān)的結(jié)果一致。

綜上所述，抗氧化酶活性的改變參與了植物的抗冷反應(yīng)，通過提高抗氧化酶活性可以有效清除活性氧自由基，減輕細(xì)胞膜質(zhì)的氧化傷害，減輕果實冷害的發(fā)生。本研究SA處理降低了杏果實的冷害指數(shù)及冷害發(fā)病率，與SA處理提高了杏果實活性氧清除酶的活性、加強了對活性氧的清除能力、減輕氧化脅迫、維持杏果實體內(nèi)活性氧代謝的平衡密切相關(guān)。

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Effect of Salicylic Acid Treatment on Chilling Injury and the Metabolism of Reactive Oxygen Species in Apricot Fruits Stored at Low Temperature

HOU Yuan-yuan, ZHU Xuan*, WANG Ying, GONG Shuai
(College of Food Science and Pharmaceutical Science, Xinjiang Agricultural University, ürumqi 830052, China)

Xinjiang grown apricot fruits (Saimaiti) were treated with 0.01 g/L salicylic acid (SA) by vacuum inf ltration and then stored at 0 ℃ and 90%–95% relative humidity (RH). The chilling injury index, chilling injury incidence, superoxide anion free radical production rate, hydrogen peroxide (H2O2) content and the activities of supero xide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) of the apricot fruits were determined at regular intervals during storage. The results showed that the chilling injury index, chilling injury incidence, superoxide anion free radical production rate, H2O2content in SA-treated apricot fruits were lower than in control fruits, whereas the activities of SOD, CAT and POD were remarkably enhanced in the former. It is suggested that the reduced incidence of chilling injury in SA-treated apricot fruit could be related to maintained metabolic balance of reactive oxygen species, which is beneficial to reduce oxidative damage to biological macromolecules.

salicylic acid; apricot fruit; chilling injury; active oxygen

TS255.3

A

1002-6630（2014）04-0195-05

10.7506/spkx1002-6630-201404040

2013-04-09

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201303075）

侯媛媛（1989—），女，碩士研究生，研究方向為果蔬貯藏與保鮮。E-mail：496492138@qq.com

*通信作者：朱璇（1971—），女，副教授，博士，研究方向果蔬貯藏與保鮮。E-mail：zx9927@126.com