黃余年,張 維,張 群,李高陽(yáng),單 楊,蘇東林,朱向榮*
桃(Prunus persica)屬薔薇科,原產(chǎn)于中國(guó),隨后傳至歐洲,是我國(guó)第三大落葉果樹(shù)[1]。桃類(lèi)有多個(gè)品種,其區(qū)別為果皮顏色的不同,主要分為黃色、白色和紅色等[2-3],其中黃桃(Amygdalus persica)擁有獨(dú)特的口感和豐富的抗氧化物質(zhì)(維生素C、類(lèi)胡蘿卜素和酚類(lèi)化合物等),廣受消費(fèi)者喜愛(ài)[4]。
黃桃屬呼吸躍變型果實(shí),采收時(shí)正值高溫、高濕季節(jié),極易發(fā)生失水、褐變、腐爛等現(xiàn)象[5]。硬度、總糖、可溶性固形物(soluble solid content,SSC)、可滴定酸(titratable acid,TA)和維生素C(vitamin C,VC)是評(píng)價(jià)黃桃貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)[6-7]。由酶促褐變引起的果肉褐變是黃桃果實(shí)貯藏過(guò)程中的主要品質(zhì)問(wèn)題。褐變反應(yīng)一般認(rèn)為是多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)參與酚類(lèi)化合物的代謝,在有氧條件下催化酚類(lèi)化合物氧化生成奎寧,形成褐變色素[8-9],而過(guò)氧化物酶(peroxidase,POD)能利用過(guò)氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)及褐變生理反應(yīng)中產(chǎn)生的自由基迅速氧化多酚物質(zhì),并與PPO 協(xié)同引起果肉褐變[10]。果實(shí)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的自由基與果肉褐變密切相關(guān)[11]。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和過(guò)氧化氫酶(catalase,CAT)這兩種抗氧化酶對(duì)清除代謝過(guò)程中產(chǎn)生的自由基起著重要作用,SOD 將超氧陰離子自由基轉(zhuǎn)化為H2O2,隨后由CAT 進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為H2O 和O2[12],從而減輕果肉褐變。此外,酚類(lèi)化合物、VC 與果實(shí)品質(zhì)有關(guān),對(duì)H2O2和超氧化物自由基(O2-)等活性氧(reactive oxygen species,ROS)表現(xiàn)出很高的清除活性[13]。因此,抗氧化劑的含量和抗氧化劑酶的活力可能會(huì)對(duì)黃桃果實(shí)的果肉褐變和耐貯性產(chǎn)生影響。
在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中套袋,包括蘋(píng)果[14]、荔枝[15]和葡萄[16]等,可以減少病害,這種方法在水果栽培中得到了廣泛的應(yīng)用,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、無(wú)瑕的果實(shí)。然而,李鵬鵬等[17]研究表明未套袋栽培果實(shí)的綜合品質(zhì)均優(yōu)于套袋栽培。目前采前套袋與未套袋栽培對(duì)黃桃采后貯藏品質(zhì)的影響尚不清楚。本研究的目的是對(duì)比套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果肉褐變、生理品質(zhì)以及抗氧化水平的影響,為黃桃優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)和采后貯藏提供理論支持。
2019年5月中旬選取湖南省懷化市麻陽(yáng)縣果園中長(zhǎng)勢(shì)基本一致的24 株桃樹(shù)進(jìn)行套袋處理,同棵果樹(shù)不同方位大小一致的果實(shí)一半做套袋處理,一半不做套袋處理作為對(duì)照,試驗(yàn)所選取袋型為黃色單層紙袋。8月初果實(shí)成熟,挑選大小和成熟度相似,沒(méi)有缺陷或疾病的水果,立即冷鏈運(yùn)輸回實(shí)驗(yàn)室。在6~8 ℃條件下預(yù)冷12 h 后,將等分量的兩組黃桃果實(shí)分別置于帶有氣孔的聚乙烯袋(厚度40 μm)中,并轉(zhuǎn)移至25 ℃下貯藏。在第0,2,4,6 和8 天取樣測(cè)定黃桃果實(shí)的腐爛率、褐變指數(shù)、硬度和SSC 等,并將果肉切碎后用液氮研磨至粉末狀,置于-80 ℃低溫冰箱中存放。
主要試劑:2,6-二氯酚靛酚、VC 標(biāo)準(zhǔn)品、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl-polypyrrolidone,PVPP)、2,4,6-三吡啶基三嗪(2,4,6-tris(2-pyridyl)-s-triazine,TPTZ),上海瑞永生物科技有限公司;苯酚、鹽酸、硫酸、乙醇、乙酸、乙酸鈉、碳酸鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、氯化鈉、聚乙二醇 6000(polyethylene glycol 6000,PEG 6000)、曲拉通X-100、鉬酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)、氯化鐵、硫酸亞鐵(Ferrous sulfate,F(xiàn)eSO4)、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;沒(méi)食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,成都曼斯特生物科技有限公司;福林-酚試劑、二硫蘇糖醇(dithiothreitol,DTT)、2,2'-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二銨鹽(2,2'-amino-bis(2-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)ammonium salt,ABTS)、氮藍(lán)四唑(nitro-blue tetrazolium,NBT),合肥博美生物科技有限責(zé)任公司;1,1-二苯基-2 三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、6-羥基-2,5,7,8-四甲基-苯并二氫吡喃-2-羧酸(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid,Trolox),梯希愛(ài)(上海)化成工業(yè)發(fā)展有限公司。
CT3-4500 物性分析儀,美國(guó)Brookfield 公司;愛(ài)拓糖酸度測(cè)定儀,日本Atago 公司;Avanti J-26XP 型冷凍離心 機(jī),美國(guó)Beckman 公司;UV-1800 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì),島津儀器(蘇州)有限公司;KQ-數(shù)控超聲波清洗器,昆山市超聲儀器有限公司;WP-UP-WF-20 超純水制備機(jī),四川沃特爾水處理設(shè)備有限公司。
1.3.1 腐爛率和褐變指數(shù)的測(cè)定 腐爛面積或褐變面積超過(guò)1 cm2的桃果實(shí)均視為壞果,表示為:腐爛率(%)=Σ 壞果/原始果實(shí)總數(shù)×100。根據(jù)以下等級(jí)目測(cè)評(píng)估桃果實(shí)的褐變程度[6]:0=無(wú)癥狀,1=0~10%,2=10%~25%,3=25%~50%,4=超過(guò)50%,褐變指數(shù)的計(jì)算公式為:褐變指數(shù)(%)=Σ(褐變水平×該水平的果實(shí)數(shù))/(果實(shí)總數(shù)×4)×100。
1.3.2 生理參數(shù)的測(cè)定 硬度測(cè)定采用CT3-4500 物性分析儀,選取TA39 探頭對(duì)桃果實(shí)進(jìn)行TPA 測(cè)試,單位為g。通過(guò)數(shù)字折射計(jì)測(cè)定桃果實(shí)的SSC 和TA 含量,以百分比(%)表示。VC 含量的測(cè)定,用2,6-二氯酚靛酚進(jìn)行滴定,單位為mg/100 g,結(jié)果以鮮重計(jì)??偺呛康臏y(cè)定,采用苯酚-硫酸法進(jìn)行測(cè)定,以百分比(%)表示。
1.3.3 總酚和總黃酮含量的測(cè)定 參考Wang等[18]的方法并稍加改進(jìn),采用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶液對(duì)桃果實(shí)中酚類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行提取。準(zhǔn)確稱(chēng)取5 g 冷凍桃肉粉于錐形瓶中,加入體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶液,60 ℃超聲1 h 后,于16 000×g、4 ℃冷凍離心25 min,收集上清液即為酚類(lèi)物質(zhì)提取液,低溫保存?zhèn)溆谩?/p>
參考Slinkard 等[19]的方法并稍加改進(jìn),用Folin-Ciocalteu 比色法測(cè)定桃果實(shí)中的總酚含量。準(zhǔn)確移取0.5 mL 提取液,加入2 mL 稀釋10 倍的福林-酚試劑,混勻靜置5 min,隨后加入3 mL 7.5%碳酸鈉溶液,混合均勻避光反應(yīng)1 h 后,于波長(zhǎng)760 nm 處測(cè)定吸光值。用沒(méi)食子酸做標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),結(jié)果以每100 g 鮮重中所含沒(méi)食子酸當(dāng)量表示(mg/100 g)。
參考Jia 等[20]的方法并稍加改進(jìn),準(zhǔn)確移取2 mL 提取液,分別加入3 mL 體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液和1 mL 5%的亞硝酸鈉溶液,放置6 min 后,加入1.5 mL 10%的硝酸鋁溶液,混勻再放置6 min,加入4 mL 5%的氫氧化鈉溶液,立即用體積分?jǐn)?shù)60%的乙醇溶液定容至25 mL,充分混勻,靜置15 min 后,于波長(zhǎng)510 nm 處測(cè)定吸光值。用蘆丁做標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),結(jié)果以每100 g 鮮重中所含蘆丁當(dāng)量表示(mg/100 g)。
1.3.4 抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量的測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD,EC 1.5.1.1)活力的測(cè)定,參考Sgherri 等[21]的NBT 光還原法,用20 mL 含5 mmol/L DTT 和5% PVPP 的磷酸鈉緩沖液(0.1 mol/L,pH 7.8)從冷凍桃肉粉中提取SOD。在波長(zhǎng)560 nm 處測(cè)定吸光值,1 個(gè)SOD 活性單位(U)表示為對(duì)NBT 光化還原的抑制為50%。
過(guò)氧化氫酶(CAT,EC 1.11.1.6)活力的測(cè)定,參考Yu 等[22]的方法,用0.9%的氯化鈉水溶液從冷凍桃肉粉中提取CAT,加入鉬酸銨迅速終止CAT 分解H2O2的反應(yīng),剩余的H2O2與鉬酸銨反應(yīng)產(chǎn)生一種淡黃色的絡(luò)合物,在波長(zhǎng)405 nm 處測(cè)定吸光值,以每克鮮重每分鐘分解1 μmol H2O2的量為1 個(gè)CAT 活性單位(U)。
為制備過(guò)氧化物酶(POD,EC 1.11.1.7)和多酚氧化酶(PPO,EC1.10.3.2)的提取液,用20 mL含1 mmol PEG 6000、4% PVPP 和體積分?jǐn)?shù)1%的曲拉通X-100 的乙酸-乙酸鈉緩沖液(0.1 mol/L,pH 5.5)冰浴條件下研磨冷凍桃肉粉成勻漿,冷凍離心后,低溫保存?zhèn)溆?。POD 活力的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚染色法[23],以愈創(chuàng)木酚為底物,在波長(zhǎng)470 nm 處測(cè)定吸光值,以每克鮮重每分鐘吸光值增加1 時(shí)為1 個(gè)POD 活性單位(U)。另外,按照Nguyen等[24]的方法測(cè)定PPO 活力,以鄰苯二酚為底物,在波長(zhǎng)420 nm 處測(cè)定吸光值,以每克鮮重每分鐘吸光值增加1 時(shí)為1 個(gè)PPO 活性單位(U)。
采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量,參考Bradford[25]的方法,在波長(zhǎng)595 nm 處測(cè)定吸光值,以每100 g 鮮重所含可溶性蛋白質(zhì)的質(zhì)量表示,即mg/100 g。
1.3.5 非酶抗氧化活性的測(cè)定 DPPH 自由基清除能力的測(cè)定,參考Brand-Williams 等[26]的方法并稍加改進(jìn)。準(zhǔn)確吸取1 mL 提取液于試管中,隨后加入2 mL 濃度為0.3 mmol/L 的DPPH 溶液(體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇溶解),混勻,30 ℃水浴中反應(yīng)1 h 后,于波長(zhǎng)517 nm 處測(cè)定吸光值。以Trolox 為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量,計(jì)算反應(yīng)溶液的抗氧化能力,單位mg TE/100 g 表示。
ABTS 自由基清除能力的測(cè)定,參考Wang等[27]的方法并稍加改進(jìn)。將7.4 mmol/L ABTS 水溶液和2.6 mmol/L 過(guò)硫酸鉀水溶液按體積比1∶1 混合,室溫下避光放置12 h 后,用體積分?jǐn)?shù)80%的乙醇稀釋約50 倍,其吸光度小于0.7,制成ABTS自由基工作液。準(zhǔn)確吸取0.1 mL 提取液于試管中,加入5 mL 的ABTS 自由基工作液,暗處反應(yīng)10 min 后,于波長(zhǎng)734 nm 處測(cè)定吸光值。以Trolox 為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量,計(jì)算反應(yīng)溶液的抗氧化能力,單位mg TE/100 g 表示。
FRAP 自由基清除能力的測(cè)定,參考Benzie等[28]的方法并稍加改進(jìn)。將300 mmol/L 乙酸鈉緩沖液(pH 3.6)、10 mmol/L TPTZ 溶液和20 mmol/L氯化鐵溶液按體積比10∶1∶1 混合,制成FRAP 溶液。吸取3.6 mL FRAP 溶液,120 μL 提取液和360 μL 去離子水,混合,在37 ℃的水浴中反應(yīng)1 h 后,于波長(zhǎng)593 nm 處測(cè)定吸光值。以FeSO4為標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量,計(jì)算反應(yīng)溶液的抗氧化能力,單位mg FeSO4/100 g 表示。
所有試驗(yàn)重復(fù)3 次,每個(gè)值取3 次重復(fù)的平均值。采用Excel 2010 軟件統(tǒng)計(jì)和整理所有數(shù)據(jù),并用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行方差分析和Duncan多重比較,P<0.05 表示差異顯著。采用Origin 2019 和Simca 14.1 軟件繪制圖形。
如圖1a 所示,黃桃果實(shí)在25 ℃下貯藏2 d,套袋組與未套袋組均出現(xiàn)腐爛。在貯藏2,4,6,8 d后,未套袋組的腐爛率分別為13.3%,40%,56.7%和80%,套袋組的腐爛率分別為23.3%,53.3%,66.7%和90%。未套袋組的腐爛率顯著低于套袋組,且兩個(gè)處理組的腐爛率之間具有顯著性差異(P<0.05)。該結(jié)果表明,未套袋處理組采后黃桃果實(shí)的腐爛較輕。
如圖1b 所示,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),黃桃果實(shí)的褐變指數(shù)也隨之增加,其趨勢(shì)與李新明等[29]、黃宇斐等[30]的研究結(jié)果一致。套袋組與未套袋組在第2 天出現(xiàn)明顯的褐變,褐變指數(shù)分別為22.5%和17.5%。在第8 天時(shí),黃桃果實(shí)的褐變指數(shù)分別達(dá)到78.3%(套袋)和67.5%(未套袋)。研究表明,果蔬褐變以酶促褐變?yōu)橹?,PPO 是酶促反應(yīng)的關(guān)鍵酶,而POD 常與PPO 協(xié)同作用,能將酚類(lèi)物質(zhì)氧化形成褐色物質(zhì)[31],也是部分果蔬褐變的主要因素。套袋組比未套袋組的黃桃果肉褐變程度更嚴(yán)重,說(shuō)明未套袋處理顯著(P<0.05)延緩了黃桃果實(shí)褐變指數(shù)的增加。
圖1 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)腐爛率(a)和褐變指數(shù)(b)的影響Fig.1 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the decay rate(a)and browning index(b)of yellow-fleshed peaches
如圖2a 所示,黃桃果實(shí)的硬度在前4 天顯著下降(P<0.05),之后保持相對(duì)穩(wěn)定。貯藏第0 天時(shí),套袋組和未套袋組果實(shí)的硬度分別為833.5 g和1 041.3 g,貯藏4 d 后,硬度分別下降至227 g和329.7 g。在整個(gè)貯藏期,硬度均呈一直下降趨勢(shì),且套袋組果實(shí)的硬度低于未套袋組。
如圖2b 所示,總糖含量總體呈下降趨勢(shì),套袋組有短暫上升。貯藏0 d 時(shí),套袋組和未套袋組果實(shí)的總糖含量最高,分別為30%和33%;貯藏8 d 后,總糖含量分別下降至20.9%和22.1%。在本試驗(yàn)中,套袋組果實(shí)的總糖含量低于未套袋組,且在貯藏0,2,4,8 天時(shí)兩組間具有顯著性差異(P<0.05)。
如圖2c 所示,套袋組果實(shí)的SSC 含量呈先上升后下降趨勢(shì),在貯藏2 d 時(shí)達(dá)到峰值14.6%,之后一直下降,到貯藏8 d 時(shí)下降到最低值12.2%。而未套袋組果實(shí)的SSC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)則呈緩慢上升趨勢(shì),從最初的12%上升到貯藏8 d 時(shí)的13.2%,在貯藏后期,套袋組果實(shí)的SSC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著低于未套袋組(P<0.05)。
如圖2d 所示,TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈先下降后上升趨勢(shì),套袋組果實(shí)的TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏4 d 時(shí)最低,為0.42%,未套袋組果實(shí)的TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在貯藏2 d 時(shí)最低,為0.40%,之后均呈上升趨勢(shì)。套袋組和未套袋組貯藏8 d 時(shí)分別上升至0.55%和0.73%,且兩組間具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
如圖2e 所示,VC 含量呈先上升后下降趨勢(shì),套袋組和未套袋組在貯藏第4 天達(dá)到峰值,分別為8.7 mg/100 g 和5.0 mg/100 g,隨后在貯藏第8天分別下降至7.4 mg/100 g 和3.0 mg/100 g。在貯藏第2,4,6 和8 天后,套袋組果實(shí)的VC 含量更高,且兩組間具有明顯差異(P<0.05)。
圖2 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)硬度(a)、總糖含量(b)、SSC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(c)、TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(d)和VC 含量(e)的影響Fig.2 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the firmness(a),total sugar content(b),SSC content(c),TA content(d)and VC content(e)of yellow-fleshed peaches
如圖3a 所示,套袋組和未套袋組果實(shí)的總酚含量均呈先上升后下降趨勢(shì),未套袋組在貯藏第6 天達(dá)到最大值(1 144.3 mg/100 g),而套袋組則在貯藏第4 天就達(dá)到峰值(1 147.3 mg/100 g),套袋組和未套袋組在貯藏第8 天分別下降至414.4 mg/100 g 和571.8 mg/100 g,且在整個(gè)貯藏期間套袋組與未套袋組的總酚含量具有顯著性差異(P<0.05)??傸S酮含量的變化與總酚相似均呈先上升后下降趨勢(shì),套袋組和未套袋組均在貯藏第6 天達(dá)到峰值,分別為603.8 mg/100 g 和594.9 mg/100 g,在貯藏第8 天分別下降至357.4 mg/100 g 和481.0 mg/100 g。
圖3 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)總酚含量(a)和總黃酮含量(b)的影響Fig.3 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the total phenols content(a)and total flavonoids content(b)of yellow-fleshed peaches
如圖4a 所示,套袋組和未套袋組果實(shí)的PPO活力均呈先上升后下降趨勢(shì),未套袋組在貯藏第6 天達(dá)到最大值(0.76 U/g 蛋白),而套袋組則在第4 天就達(dá)到峰值(0.74 U/g 蛋白),套袋組和未套袋組PPO 活力在第8 天分別下降至0.61 U/g 蛋白和0.71 U/g 蛋白,在貯藏后期,未套袋組的PPO活力顯著高于套袋組(P<0.05)。如圖4b 所示,POD 活力在整個(gè)貯藏期呈先上升后下降趨勢(shì),與PPO 活力趨勢(shì)相同。套袋組和未套袋組果實(shí)的POD 活力均在貯藏第6 天達(dá)到峰值,分別為2.42 U/g 蛋白和2.35 U/g 蛋白,隨后在貯藏第8 天下降至2.29 U/g 蛋白和1.75 U/g 蛋白。如圖4c 所示,SOD 活力在貯藏期呈先上升后下降趨勢(shì),與PPO、POD 活力趨勢(shì)相同。套袋組果實(shí)的SOD 活力在貯藏第4 天達(dá)到峰值為2.5 U/g 蛋白,隨后在貯藏第8 天快速下降至1.7 U/g 蛋白,而未套袋組果實(shí)的SOD 活力在貯藏第6 天才達(dá)到峰值為2.4 U/g 蛋白,至貯藏結(jié)束時(shí),SOD 活力保持相對(duì)穩(wěn)定。如圖4d 所示,套袋組果實(shí)的CAT 活力呈下降趨勢(shì),套袋組在貯藏0 天時(shí),CAT 活力為0.053 U/g蛋白,隨后則大幅下降,到貯藏第8 天下降至最小值0.023 U/g 蛋白。與套袋組相比,未套袋處理使CAT 活力保持相對(duì)穩(wěn)定,未套袋組黃桃果實(shí)在貯藏第0,2,4,6,8 天時(shí)的CAT 活力分別為0.055,0.051,0.05,0.051,0.051 U/g 蛋白。
圖4 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)PPO 活力(a)、POD 活力(b)、SOD 活力(c)和CAT 活力(d)的影響Fig.4 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the PPO activity(a),POD activity(b),SOD activity(c)and CAT activity(d)of yellow-fleshed peaches
如圖5所示,套袋組和未套袋組果實(shí)的可溶性蛋白含量均呈先上升后下降趨勢(shì),在貯藏第0天時(shí),套袋組和未套袋組果實(shí)的可溶性蛋白含量分別為0.54 mg/100 g 和0.53 mg/100 g,套袋組在貯藏4 d 后達(dá)到最大值0.73 mg/100 g,隨后在貯藏第8 天下降至0.53 mg/100 g,而未套袋組在貯藏6 d 后才達(dá)到最大值0.67 mg/100 g,隨后在貯藏第8天下降至0.62 mg/100 g,在貯藏后期,未套袋組果實(shí)的可溶性蛋白含量顯著高于套袋組(P<0.05)。
圖5 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)可溶性蛋白含量的影響Fig.5 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the soluble protein content of yellow-fleshed peaches
由于化學(xué)成分和氧化應(yīng)激的復(fù)雜性,不能僅使用一種方法來(lái)評(píng)價(jià)植物提取物的抗氧化活性[32]。因此,本研究采用3 種方法(DPPH、ABTS、FRAP)測(cè)定套袋與未套袋處理對(duì)黃桃總抗氧化活性的影響(圖6)。DPPH 和ABTS 測(cè)定是基于對(duì)DPPH·和ABTS·+的清除能力?;衔锏倪€原能力可作為其抗氧化活性的重要指標(biāo)。FRAP 測(cè)定通過(guò)黃桃提取液將Fe3+-TPTZ 絡(luò)合物還原成藍(lán)色的Fe2+-TPTZ絡(luò)合物來(lái)確定抗氧化劑的還原電位。
如圖6a 所示,DPPH 自由基抗氧化值在貯藏過(guò)程中呈下降趨勢(shì),相比于套袋組,未套袋組變化較為平緩,貯藏0 d 時(shí)DPPH 自由基抗氧化值最高為216.4 mg TE/100 g,貯藏8 d 后下降至170.9 mg TE/100 g,比套袋組果實(shí)的DPPH 自由基抗氧化值高47.6 mg TE/100 g。
如圖6b 所示,ABTS 自由基抗氧化值在貯藏過(guò)程中呈先上升后下降趨勢(shì),套袋組在貯藏2 d后達(dá)最大值131.4 mg TE/100 g,貯藏8 d 后顯著下降至21.2 mg TE/100 g(P<0.05);未套袋處理延緩了ABTS 自由基清除能力的高峰時(shí)間至貯藏第4 天,此時(shí)ABTS 自由基抗氧化值為123.3 mg TE/100 g,貯藏8 d 后下降至42.7 mg TE/100 g,比套袋組果實(shí)的ABTS 自由基抗氧化值高21.5 mg TE/100 g。
如圖6c 所示,套袋組果實(shí)的FRAP 自由基抗氧化值呈下降趨勢(shì),貯藏0 d 時(shí)FRAP 自由基抗氧化值最高為67.0 mg FeSO4/100 g,貯藏8 d 后下降至39.8 mg FeSO4/100 g;而未套袋組果實(shí)的FRAP自由基抗氧化值變化趨勢(shì)呈先上升后下降,貯藏2 d 后達(dá)到峰值70.6 mg FeSO4/100 g,貯藏8 d 后下降至44.3 mg FeSO4/100 g,比套袋組果實(shí)的FRAP 自由基抗氧化值高4.5 mg FeSO4/100 g。
圖6 采前套袋與未套袋處理對(duì)黃桃果實(shí)DPPH(a)、ABTS(b)和FRAP(c)的影響Fig.6 The effect of preharvest bagging and non-bagging treatments on the DPPH(a),ABTS(b)and FRAP(c)of yellow-fleshed peaches
如圖7a 所示,對(duì)黃桃果實(shí)的17 種生理生化指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(principal component analysis,PCA),模型顯示出數(shù)據(jù)集的總方差為68.6%(PC1 為48.1%,PC2 為20.5%)。PCA 結(jié)果表明,可以很好地區(qū)分不同貯藏時(shí)間的套袋組和不套袋組樣品。PC1 將貯藏前期(0,2 d)與貯藏后期(4,6,8 d)的樣品分離開(kāi),且PC1 可以很好地分離腐爛率、褐變指數(shù)、POD、VC、總黃酮、PPO、SSC、ABTS、總酚、可溶性蛋白和SOD 的數(shù)據(jù)。
對(duì)黃桃果實(shí)的17 種生理生化指標(biāo)進(jìn)行分層聚類(lèi)分析(hierarchical cluster analysis,HCA),以更好地了解果實(shí)貯藏過(guò)程中的品質(zhì)劣變。如圖7b所示,觀察到兩個(gè)明顯的獨(dú)立簇,第1 組(A)包含腐爛率、褐變指數(shù)、POD、VC、總黃酮、PPO、SSC、ABTS、總酚、可溶性蛋白和SOD;該組又分為兩個(gè)小組,第1 小組由腐爛率、褐變指數(shù)和POD 活力組成,第2 小組由其它指標(biāo)組成,與PCA 分析結(jié)果相同。類(lèi)似的,與果實(shí)品質(zhì)有關(guān)的指標(biāo)(硬度、總糖和TA)和抗氧化活性有關(guān)的指標(biāo)(CAT、FRAP和DPPH)組成第2 組(B)。腐爛率分別與抗氧化劑含量、抗氧化酶活力呈顯著正相關(guān)(P<0.05 或P<0.01),但分別與營(yíng)養(yǎng)組分、總抗氧化活性呈高度負(fù)相關(guān)??寡趸瘎╒C,總酚和總黃酮)與抗氧化酶活性(PPO,POD 和SOD)呈顯著正相關(guān)(P<0.05 或P<0.01)。因此,從理化指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)組分和抗氧化等水平可預(yù)測(cè)黃桃果實(shí)貯藏期間的品質(zhì)變化。
圖7 基于黃桃果實(shí)生理、生化指標(biāo)的PCA 圖和皮爾遜相關(guān)性熱圖Fig.7 PCA diagram and heatmap of Pearson correlations based on yellow-fleshed peaches physiological-biochemical indicators
果實(shí)腐爛和果肉褐變直接影響黃桃的貯藏期和品質(zhì)變化。果實(shí)套袋栽培已經(jīng)成為減少蟲(chóng)害和提高果實(shí)品質(zhì)的有效措施,但對(duì)于黃桃套袋栽培的效果還尚不清楚。在本研究中,從圖2~6 中發(fā)現(xiàn)未套袋組相對(duì)于套袋組的黃桃,營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和抗氧化效果更好。總糖是衡量果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo),貯藏期間果實(shí)內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗加劇,總糖含量也隨之下降[33]。柑橘在采后貯藏過(guò)程中,總糖含量增加,TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,可能果實(shí)中有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為糖[34]。本研究發(fā)現(xiàn)未套袋組的總糖含量始終高于套袋組。隨著呼吸速率的增加,多糖的水解作用使SSC 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加[35]。但套袋組黃桃果實(shí)當(dāng)SSC質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值后急劇下降,這可能是呼吸速率降低和果肉褐變導(dǎo)致SSC 快速被消耗[36]。另外,水果貯藏期間TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少是由于有機(jī)酸作為呼吸作用的底物被消耗[36],而貯藏中后期隨著果實(shí)腐爛和呼吸作用的減弱,TA 質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所上升。VC 是水果中發(fā)現(xiàn)的一種重要水溶性抗氧化劑,通過(guò)酶促和非酶促反應(yīng)與ROS 相互作用,在抑制自由基方面起著重要作用[37]。如圖2e可知,貯藏前期(0,2,4 d)黃桃果肉褐變?cè)絿?yán)重,合成的VC 含量越多,這可能與黃桃果實(shí)生物活性化合物對(duì)自身的保護(hù)作用有關(guān)[33]。另外,貯藏4 d 后,VC 含量減少,這是由于隨著果實(shí)的衰老進(jìn)程VC 含量也隨之減少[38]。一般而言,較高含量的總酚和總黃酮有助于減輕果肉褐變的發(fā)生,這與Chaudhary 等[39]報(bào)道的結(jié)果一致。
果肉褐變或變色是由于PPO 和POD 催化酚類(lèi)物質(zhì)所致[40-41]。由圖3和圖4可以看出,PPO 和POD 活力與酚類(lèi)物質(zhì)含量的變化趨勢(shì)基本相同,酚類(lèi)物質(zhì)基于其強(qiáng)抗氧化能力隨著PPO 和POD活力的增加而增加。一般情況下,酚類(lèi)化合物位于液泡中,而抗氧化酶則位于其它細(xì)胞部位,這種分離防止了酶褐變[42]。然而,貯藏過(guò)程中,果實(shí)的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)被代謝紊亂所破壞,抗氧化酶與酚類(lèi)底物相互作用形成褐變物質(zhì),導(dǎo)致果肉褐變[43]。因此,貯藏后期,酚類(lèi)物質(zhì)的含量和PPO、POD 活力呈下降趨勢(shì)。在本試驗(yàn)中,未套袋處理延遲了PPO活力的高峰期和活力的降低,從而減輕了黃桃果實(shí)果肉的褐變程度。在另一方面,未套袋組果實(shí)中POD 表現(xiàn)出較低的活力,這可能是由于果實(shí)生理失調(diào)較輕所致[43]。SOD 是果實(shí)第一道抗氧化防御屏障中最重要的酶抗氧化劑之一[44]。果蔬在貯藏過(guò)程中,通過(guò)各種代謝途徑在細(xì)胞中產(chǎn)生活性氧,進(jìn)而轉(zhuǎn)變成自由基[45]。通常,過(guò)量的自由基可能導(dǎo)致細(xì)胞氧化損傷,果肉褐變,最終誘導(dǎo)果實(shí)衰老[46]。植物具有有效的酶抗氧化防御系統(tǒng),如SOD和CAT 等,可以清除活性氧以保護(hù)植物細(xì)胞免受氧化損傷[47]。當(dāng)自由基代謝和抗氧化防御之間存在不平衡時(shí),就會(huì)產(chǎn)生氧化應(yīng)激[48]。因此,SOD 活力在貯藏初期增強(qiáng),但隨著果肉褐變的加重,果實(shí)內(nèi)部代謝紊亂的加劇,SOD 活力逐漸下降。在貯藏初期,未套袋組黃桃果實(shí)中SOD 活力較套袋組低,可能是未套袋組黃桃果實(shí)褐變較輕。未套袋組黃桃果實(shí)的CAT 活力高于套袋組,CAT 活力較強(qiáng)有助于更強(qiáng)地消除H2O2,結(jié)果表明,未套袋處理可以減輕黃桃果實(shí)的氧化脅迫。可溶性蛋白質(zhì)是果蔬組織中許多酶的重要組成部分,能夠調(diào)控多種生理生化反應(yīng),與果蔬組織的成熟衰老有密切關(guān)系[49]。我們推測(cè)可溶性蛋白的增加可能歸因于黃桃果實(shí)合成具有細(xì)胞保護(hù)功能的蛋白質(zhì),而自由基的積累或真菌感染可能導(dǎo)致果實(shí)中可溶性蛋白含量下降[50]。未套袋處理延緩了可溶性蛋白含量的下降,這可能表明未套袋處理減輕了桃果實(shí)的果肉褐變。
總抗氧化活性的變化可能與總黃酮、總酚和VC 的合成和快速降解有關(guān)[51]。此外,總抗氧化能力與總黃酮、總酚和VC 的變化趨勢(shì)基本一致。據(jù)前人研究,桃果實(shí)中較高抗氧化活性與果肉褐變相關(guān)[6]。未套袋處理延緩了抗氧化能力的下降,相比于套袋組,未套袋組的黃桃果實(shí)在貯藏后期具有更高的抗氧化能力,這表明未套袋處理減輕了黃桃果實(shí)的果肉褐變。
總之,與采前套袋相比,采前未套袋處理的黃桃果實(shí)具有更好的貯藏品質(zhì),且減緩了黃桃果實(shí)成熟與衰老過(guò)程的變化。這些結(jié)果表明,采前未套袋處理保持了果實(shí)硬度、總糖、SSC、TA、總酚和總黃酮的含量;同時(shí)控制PPO 活力、POD 活力、SOD活力、CAT 活力和總抗氧化能力的降低,從而較好地保持了黃桃的采后貯藏品質(zhì)。