外源葡萄糖處理對杏果實抗氧化代謝及貯藏品質的影響

張 昱，蘆玉佳，任新雅，石慧敏，劉志旭，高巖松，唐江北，朱 璇

（新疆農(nóng)業(yè)大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052）

新疆‘賽買提’杏（Prunus armeniacaL.）風味獨特、品質優(yōu)良，富含酚類、維生素、類胡蘿卜素，具有較高的營養(yǎng)、保健與商業(yè)價值[1-2]。杏屬于呼吸躍變型果實，采收期較集中，極易在采后貯運過程中出現(xiàn)軟化、褐變、腐爛變質等現(xiàn)象，造成了嚴重的采后損失[3-4]?；瘜W保鮮劑因其操作方便、效果良好，在果蔬采后貯藏方面被廣泛應用[5]。近年來，隨著人們健康意識的提升，消費者更青睞綠色、天然且安全無化學殘留的保鮮方式。因此，探尋健康、環(huán)保的保鮮技術已成為未來解決果蔬采后貯藏問題的方向。

葡萄糖（glucose，Glc）是自然界中分布最廣泛的一種單糖，是活細胞的能量來源，可影響植物的多個代謝進程[6]。此外，Glc還參與調(diào)控植物成熟、衰老進程和應激反應，是很多生理和病理過程中分子識別的決定因素[6-8]。目前，Glc因其綠色、安全、價格低廉等優(yōu)點，逐漸被應用于作物抵抗逆境脅迫等方面[6-12]。有研究表明，外源Glc可通過調(diào)控活性氧（reactive oxygen species，ROS）代謝緩解小麥幼苗與玉米的鹽脅迫[9-10]；Huang Yawen等[11]研究發(fā)現(xiàn)，外源Glc可通過調(diào)控抗氧化酶活性來緩解黃瓜幼苗脫水脅迫；對西瓜幼苗的研究表明，外源Glc處理可有效緩解幼苗糖饑餓，保持膜完整性，并在低溫貯藏期間抑制衰老，維持幼苗的穴藏品質[12]；Wei Jia等[13]研究表明，外源Glc處理可提高甘藍和小白菜芽中的總酚與花青素的含量。然而，目前關于Glc應用于果蔬采后貯藏方面的研究還較少。湯月昌[14]與董栓泉[15]等研究發(fā)現(xiàn)，外源Glc處理可增強青花菜抗氧化能力，延緩青花菜的衰老，延長其貨架期；Wang Yuanhua等[16]研究發(fā)現(xiàn)外源Glc浸泡處理可調(diào)節(jié)草莓抗病相關基因的表達，增強果實抗病性，降低采后草莓貯運期間的腐爛率。這些結果表明，Glc可能是一種新的果蔬采后保鮮策略。因此本實驗以新疆‘賽買提’杏為材料，研究不同濃度Glc處理對杏果實采后抗氧化代謝與貯藏品質的影響，旨在為外源Glc在果蔬保鮮方面的應用提供思路與理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘賽買提’杏果實于2022年6月18日采自新疆英吉沙縣烏恰鎮(zhèn)試驗田，選取成熟度、大小相近、無病蟲害和機械損傷的杏果實，并立即運回新疆農(nóng)業(yè)大學果蔬采后貯藏實驗室。

葡萄糖（分析純）上海源葉生物科技有限公司；三氯乙酸、鄰苯二酚、硫代巴比妥酸、愈創(chuàng)木酚、鄰苯二甲酸氫鉀、2,6-二氯靛酚（均為分析純）天津致遠化學試劑有限公司；產(chǎn)生速率試劑盒、H2O2含量試劑盒北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設備

GY-4果實硬度計 浙江艾德堡儀器有限公司；PAL-1便攜式數(shù)顯折光儀 日本Atago公司；UF-103型紫外分光光度計 上海優(yōu)尼克儀器有限公司；3HBRI型高速冷凍離心機 湖南海瀾儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

在前期預實驗的基礎上選擇100、200、400 mmol/L作為Glc處理濃度。參照本課題組前期研究結果[17]，采用減壓處理杏果實（0.05 MPa條件下減壓2 min，隨后常壓浸泡5 min)。處理組分別用100、200、400 mmol/L Glc溶液對杏果實進行減壓滲透處理；以蒸餾水減壓滲透處理作對照組。各組處理均重復3 次，每次重復5 kg果實。待果實晾干后于溫度（1.0±0.5）℃、相對濕度90%～95%的冷庫中貯藏。并于貯藏第0、7、14、21、28、35、42、49天測定品質等相關指標并取樣。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 物理品質指標的測定

杏果實硬度采用GY-4型硬度計測定；可溶性固形物質量分數(shù)（soluble solids content，SSC）采用PAL-1型便攜式數(shù)顯折光儀測定。

參照曹建康等[18]的方法測定可滴定酸（titratable acidity，TA）質量分數(shù)與呼吸強度。TA質量分數(shù)采用氫氧化鈉滴定法測定，結果以蘋果酸計（折算系數(shù)0.067）；呼吸強度采用靜置法測定，以每小時每千克杏果實釋放的CO2質量表示，單位為mg/（kg·h）。

1.3.2.2 腐爛率的測定

以單個果實病斑直徑大于3 mm（含3 mm）記為腐爛果實，計算公式如下。

1.3.3 感官評價

參照李亞玲等[19]的方法略作修改。請15 位受過專業(yè)培訓的感官評測人員，從杏果實口感質地、外觀、香氣、整體可接受度方面對貯藏結束后的杏果實進行主觀評分，評分標準如表1所示。

表1 杏果實感官評分標準Table 1 Criteria for sensory evaluation of apricot fruit

1.3.4 還原型抗壞血酸、谷胱甘肽含量的測定

谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量參照曹建康等[18]的方法進行測定，單位為μmol/g；還原型抗壞血酸（ascorbic acid，ASA）含量參照曹建康等[18]所述的2,6-二氯靛酚滴定法測定，單位為mg/100 g。

1.3.6 抗氧化酶活力測定

超氧化物歧化酶（superoxide distmuase，SOD）活力的測定參照曹建康等[18]的方法并略作改進，稱取2.0 g杏果實，提取緩沖液為pH 7.8的磷酸鹽溶液（包括5 mmol/L二硫蘇糖醇（dithiothreitol，DTT）和5 g/L聚乙烯吡咯烷酮（polyvinylpyrrolidone，PVPP）），以每克鮮質量果實組織的反應體系對氮藍四唑光還原的抑制為50%時為一個SOD活力單位，以U/g表示。

過氧化氫酶（catalase，CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxydas，APX）、谷胱甘肽還原酶（gluathione reductase，GR）活力參照曹建康等[18]的方法略作修改后進行測定。均稱取2.0 g杏果實，加入提取緩沖液后，在4 ℃下12 000×g離心25 min，收集上清液。以每克鮮質量杏果實樣品的反應體系在240 nm波長處每分鐘吸光度增加0.01為1 個CAT活力單位；以每克鮮質量杏果實樣品的反應體系在290 nm波長處每分鐘吸光度降低0.01為1 個APX活力單位；以每克鮮質量杏果實樣品的反應體系在340 nm波長處每分鐘吸光度降低0.01為1 個GR活力單位。以上酶活力單位均為U/g。

1.3.7 細胞膜滲透率與丙二醛含量的測定

細胞膜滲透率的測定參考曹建康等[18]的方法。

丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的測定參照曹建康等[18]的方法略作修改。稱取2.0 g果實樣品，加入5 mL 10 g/L三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）研磨勻漿后置于4 ℃浸提5 min。之后于4 ℃、10 000×g離心10 min。取上清液，加入2.0 mL 0.67 g/L硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA），混合后煮沸10 min，待冷卻后再次離心。分別測定上清液在450、532、600 nm波長處的吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)結果計算。用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，采用Duncan檢驗進行差異顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著。使用GraphPad Prism 8.0.2和Origin 2019軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 外源葡萄糖處理對杏果實貯藏品質的影響

硬度、SSC和TA質量分數(shù)是衡量杏果實品質的重要因素。如圖1A、B所示，杏果實硬度和TA質量分數(shù)隨著貯藏時間的延長呈緩慢下降的趨勢。200 mmol/L Glc處理組硬度和TA質量分數(shù)在整個貯藏期間始終高于其他組。在貯藏第49天時，200 mmol/L Glc處理組硬度分別是100、400 mmol/L Glc處理組和對照組的1.15、1.41、1.52 倍（P＜0.05），200 mmol/L Glc處理組TA質量分數(shù)比400 mmol/L Glc處理組和對照組分別高23.57%、14.29%（P＜0.05），與100 mmol/L Glc處理組之間無顯著性差異（P＞0.05）。

圖1 外源Glc對杏果實采后硬度（A）、TA質量分數(shù)（B）、SSC（C）、呼吸強度（D）、感官評分（E）和腐爛率（F）的影響Fig.1 Effect of exogenous Glc on firmness (A),TA content (B),SSC (C),respiratory intensity (D),sensory evaluation (E) and decay incidence (F)of postharvest apricot fruit

由圖1C可知，SSC在整個貯藏期間呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。100 mmol/L Glc與200 mmol/L Glc處理組在第28天時達到峰值，比400 mmol/L Glc處理組與對照組晚7 d。在貯藏結束時，200 mmol/L Glc處理組SSC比100 mmol/L Glc、400 mmol/L Glc處理組及對照組分別高7.63%、10.88%、14.69%（P＜0.05）。

如圖1D所示，對照組與400 mmol/L Glc處理組在第21天時出現(xiàn)呼吸高峰，比100、200 mmol/L Glc處理組提前了7 d。且在第21天時，對照組呼吸強度比100、200、400 mmol/L處理組分別高24.82%、22.67%、6.54%（P＜0.05）。在貯藏結束時，200 mmol/L Glc處理組呼吸強度顯著低于對照組（P＜0.05），說明外源Glc處理可有效推遲杏果實呼吸高峰，并抑制杏果實呼吸強度。

感官品質與腐爛率是判斷果實商品價值的重要指標。如圖1E所示，在杏果實貯藏結束后，對照組果實無明顯香氣，果肉綿軟、酸味流失、甜味過淡，表皮色澤暗淡，果肉出現(xiàn)褐變等現(xiàn)象，可接受程度偏低。相比之下，200 mmol/L Glc處理后的杏果實外觀、香氣、口感評分更高，說明200 mmol/L Glc處理可有效降低杏果實貯藏期間風味的流失速率。

如圖1F所示，貯藏結束（49 d）時，200 mmol/L Glc處理組腐爛率分別比對照組、100 mmol/L Glc與400 mmol/L Glc處理組低18.32、10.32、11.67 個百分點（P＜0.05），說明200 mmol/L Glc處理可有效抑制貯藏期間杏果實腐爛率的上升。

以上研究結果表明：與對照組相比，100、200、400 mmol/L Glc處理組都具有維持杏果實貯藏品質和商品價值的作用，但以200 mmol/L Glc處理維持效果最佳，故將200 mmol/L Glc處理作為最佳濃度用于后續(xù)的實驗研究。

2.2 外源葡萄糖處理對杏果實ASA與GSH含量的影響

ASA與GSH的含量與果實抗氧化能力密切相關。如圖2A所示，從貯藏第7天開始，Glc處理組與對照組之間ASA含量出現(xiàn)顯著性差異，在貯藏第49天時，Glc處理組ASA含量是對照組的1.97 倍（P＜0.05）。如圖2B所示，Glc處理組GSH含量在貯藏第14天后始終顯著高于對照組，在第35天時達到峰值，此時200 mmol/L Glc處理組GSH含量比對照組高27.86%（P＜0.05），說明外源Glc處理可有效維持杏果實采后貯藏過程中ASA與GSH的含量。

圖2 外源Glc處理對杏果實ASA（A）與GSH（B）含量的影響Fig.2 Effect of exogenous Glc treatment on the contents of ASA (A)and GSH (B) in apricot fruit

2.3 外源葡萄糖處理對杏果實H2O2含量與產(chǎn)生速率的影響

如圖3A、B所示，在整個貯藏期間對照組H2O2含量與產(chǎn)生速率始終高于Glc處理組。在貯藏前期（0～21 d），杏果實H2O2含量呈上升趨勢，在第21天時達到峰值，此時對照組H2O2含量顯著高于Glc處理組（P＜0.05）。對照組產(chǎn)生速率在整個貯藏期間始終顯著高于Glc處理組（P＜0.05）。說明Glc處理可有效抑制貯藏期間與H2O2的積累。

圖3 外源Glc處理對杏果實H2O2含量（A）與O2－·產(chǎn)生速率（B）的影響Fig.3 Effect of exogenous Glc treatment on H2O2 content (A) and production rate (B) of apricot fruit

2.4 外源葡萄糖處理對杏果實抗氧化酶活力的影響

杏果實中SOD活力在貯藏期間呈現(xiàn)出先增加后降低再上升的趨勢（圖4A）。對照組SOD活力均低于Glc處理組，且貯藏42 d時差異最顯著（P＜0.05）。貯藏49 d時SOD活力達到最大值，此時Glc處理組（1.13 U/g）比對照組（1.04 U/g）SOD活力高8.65%。

圖4 外源Glc處理對杏果實SOD（A）、CAT（B）、APX（C）和GR（D）活力的影響Fig.4 Effect of exogenous Glc treatment on SOD (A),CAT (B),APX (C)and GR (D) activities of apricot fruit

如圖4B所示，隨著貯藏時間的延長，杏果實的CAT活力呈先上升后下降的趨勢。其中，Glc處理組與對照組果實CAT活力均在貯藏28 d時達到峰值。貯藏末期（49 d）時，處理組CAT活力比對照組高0.89 倍（P＜0.05）。

如圖4C所示，Glc處理組APX活力在貯藏28～49 d期間始終高于對照組。在貯藏末期時，Glc處理組APX活力比對照組提高了0.15 倍（P＜0.05）。

由圖4D可知，處理組與對照組GR活力變化趨勢保持一致，均在貯藏28 d前呈上升趨勢，28 d后開始下降，且從28 d后Glc處理的果實GR活力始終顯著高于對照組（P＜0.05）。

綜上，Glc處理可顯著提高采后杏果實抗氧化酶活力。

2.5 外源葡萄糖處理對杏果實含量細胞膜滲透率與MDA含量的影響

如圖5A所示，整個貯藏期間，杏果實的細胞膜滲透率呈逐漸上升的趨勢。在貯藏過程中Glc處理的果實細胞膜滲透率均低于對照組，貯藏14 d時出現(xiàn)顯著性差異（P＜0.05）。貯藏49 d時，處理組果實細胞膜滲透率比對照組低14.60 個百分點，說明Glc處理可有效延緩杏果實細胞膜滲透率的上升。

圖5 外源Glc處理對杏果實細胞膜滲透率（A）與MDA含量（B）的影響Fig.5 Effect of exogenous Glc treatment on cell membrane permeability (A) and MDA content (B) of apricot fruit

如圖5B所示，杏果實中MDA含量隨著貯藏時間的延長呈逐漸上升趨勢。Glc處理顯著抑制了貯藏過程中杏果實MDA含量的增加。貯藏49 d時對照組（0.80 nmol/g）和處理組果實（0.73 nmol/g）MDA含量分別是其貯藏初期的3.21 倍和2.95 倍，說明Glc處理可顯著降低杏果實貯藏期間MDA含量（P＜0.05）。

3 討論

硬度、ASA含量、SSC及TA質量分數(shù)是影響果實貯藏期間品質的重要指標[20]。本研究發(fā)現(xiàn)，200 mmol/L Glc處理組明顯抑制了貯藏期間果實的硬度、SSC與TA質量分數(shù)的下降，有效延緩果實品質劣變，延長其貯藏期。Wang Yuanhua等[16]也發(fā)現(xiàn)相似的結果，即外源Glc處理有效保持了草莓貯藏期間的硬度與TA含量，延長了草莓的貯藏期。但馬永嬌等[21]的研究結果則表明，外源Glc處理誘導西瓜果實內(nèi)源乙烯增加，促進了低糖西瓜的成熟衰老。這可能是不同果蔬種類和不同的處理條件造成的差異。

呼吸作用可通過氧化分解糖和有機酸等有機物，影響果實能量狀態(tài)和氧化還原狀態(tài)，從而影響采后果實的貯藏品質和衰老速度[22]。在本實驗中，與對照組相比，200 mmol/L外源Glc處理明顯延緩了杏果實呼吸速率的增加，并推遲了呼吸高峰的出現(xiàn)。王亮等[23]研究發(fā)現(xiàn)，1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）結合近冰溫貯藏可有效抑制山楂果實的呼吸強度，從而較好地維持果實貯藏品質。

果實采后貯藏品質與ROS代謝密切相關[24-25]，當其過量積累時可導致細胞膜過氧化損傷，使細胞膜的完整性遭到破壞，從而加速果實品質劣變及衰老進程[26]。目前，已有研究證實了ROS動態(tài)平衡與果實采后貯藏品質有關[25-28]。SOD、CAT作為果實體內(nèi)清除ROS的主要酶，其活力與果實體內(nèi)ROS平衡密切相關[26,29]。SOD可通過歧化反應將歧化生成H2O2與O2，而H2O2則可由CAT、POD等酶進一步分解，三者共同協(xié)作可維持果實貯藏期間較低的ROS水平[30-31]。本研究發(fā)現(xiàn)，與對照組杏果實相比，外源Glc處理可有效增強杏果實貯藏期間SOD、CAT的活力，顯著抑制H2O2與的積累，從而減輕杏果實的氧化損傷，使Glc處理組保持較低的MDA含量與細胞膜透性。湯月昌[14]和董栓泉[15]等研究結果也表明外源Glc處理可通過維持青花菜采后貯藏期間SOD、CAT等抗氧化酶活性，延緩青花菜的衰老與黃化。

此外，ASA-GSH循環(huán)在清除果實ROS、延緩果實品質劣變等方面也發(fā)揮了至關重要的作用[32-34]。APX和GR 可通過將ASA 氧化為單脫氫抗壞血酸并將還原型谷胱甘肽轉化為氧化型谷胱甘肽來消除過量的H2O2[28,32]；Glc作為氧化磷酸戊糖途徑的底物，通過產(chǎn)生煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，參與調(diào)控ASA-GSH循環(huán)。Shao Xinfeng等[35]研究也表明熱處理可通過提高枇杷果實Glc的含量來誘導果實ASA-GSH循環(huán)，從而有效避免H2O2的過量積累。在本實驗中，外源Glc處理與對照組相比顯著提高了杏果實貯藏期間的APX與GR的活力與GSH及ASA的含量。Huang Yawen等[11]的研究結果表明，外源Glc處理有效維持了較高的ASA-GSH循環(huán)活性，從而增強了黃瓜幼苗的抗氧化能力，這與本研究結果相似。

本研究結果表明，200 mmol/L Glc處理可有效維持杏果實采后貯藏期間SOD、CAT、APX、GR活力，提高ASA與GSH的含量，并抑制與H2O2的積累，降低MDA含量與細胞膜滲透率，抑制果實呼吸強度，并推遲杏果實呼吸高峰的出現(xiàn)時間，有效地延緩果實的硬度、SSC、TA質量分數(shù)的下降，較好地保持杏果實采后貯藏品質。