来自大连民族大学生命科学学院的周琪、陈晨*、周福慧和许源源等人以鲜切苹果为研究对象,分析UV-C处理后鲜切苹果在贮藏过程中ROS水平、抗氧化相关酶活力、抗氧化物质含量以及非酶抗氧化能力的变化,系统研究UV-C处理对鲜切苹果褐变控制与ROS代谢的相关性,为鲜切苹果的贮藏保鲜提供理论依据。
1、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中褐变程度的影响
对照组和UV-C处理组鲜切苹果在贮藏过程中褐变指数值均呈现上升趋势,但UV-C处理组样品的褐变指数上升较慢,且在10 d的贮藏过程均显着低于对照组(P<0.05),说明UV-C处理能够有效控制鲜切苹果贮藏期间的褐变。
2、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中O2-·产生速率、H2O2含量的影响
对照组和UV-C处理组鲜切苹果贮藏过程中O2-·产生速率均呈逐渐上升趋势,但UV-C处理组样品O2-·产生速率在10 d的贮藏过程中均显着低于对照组(P<0.05)。同时,UV-C处理也能有效抑制鲜切苹果贮藏期间H2O2的积累,对照组和UV-C处理组鲜切苹果H2O2含量在贮藏0~2 d略有下降,随后逐渐上升,但UV-C处理组样品的H2O2含量在贮藏过程中显着低于对照组样品(P<0.05)。H2O2含量在贮藏最初2 d下降,可能是因为鲜切处理诱导抗氧化酶活力升高,从而加速了H2O2的代谢。上述结果表明,UV-C处理能够有效抑制鲜切苹果贮藏过程中ROS的积累,从而减轻ROS对鲜切苹果的氧化损伤,这对保持膜的完整性具有重要意义。
3、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中膜脂过氧化的影响
对照组鲜切苹果贮藏过程中LOX活力呈先上升后下降又上升的波浪式变化,UV-C处理组样品LOX活力变化趋势与对照组相似,但UV-C处理能够延迟LOX活力的升高,且在10 d的贮藏过程中LOX活力显着低于对照组(P<0.05)。对照组和UV-C处理组鲜切苹果在贮藏过程中MDA含量逐渐上升,UV-C处理组从贮藏的第6天开始显着低于对照组(P<0.05)。由此可见,UV-C处理可以抑制鲜切苹果的LOX活力,降低膜脂过氧化程度以及MDA的积累,有助于维持膜结构的完整性,进而控制褐变反应。
4、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中抗氧化酶活力的影响
UV-C处理对鲜切苹果抗氧化酶活力的影响:对照组和UV-C处理组鲜切苹果在贮藏过程中SOD活力均呈先下降后上升的趋势,在贮藏第4天时活力最低。UV-C处理组样品SOD活力在贮藏4~10 d内均显着高于对照组(P<0.05)。对照组鲜切苹果贮藏过程中CAT活力呈逐渐下降趋势,UV-C处理能减缓鲜切苹果CAT活力下降,当贮藏至第10天时,与第0天相比,对照组鲜切苹果的CAT活力下降了62.34%,而UV-C处理组样品CAT活力仅下降了10.86%。UV-C处理对鲜切苹果APX和GR活力的影响:二者在贮藏过程中均呈先上升后下降的趋势,在贮藏第2天时达到最大值,UV-C处理能够显着提高鲜切苹果APX和GR的活力。上述研究结果表明,UV-C处理能够提高鲜切苹果贮藏过程中抗氧化酶的活力,这样有助于及时清除因机械损伤和组织氧化而产生的过量ROS,对延缓鲜切苹果氧化损伤及组织褐变具有积极作用。
5、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中VC含量的影响
对照组和UV-C处理组鲜切苹果的VC含量在贮藏过程中均逐渐下降,但UV-C处理组样品VC含量在贮藏10 d内均显着高于对照组,UV-C处理能够有效抑制VC在鲜切苹果贮藏过程中的氧化损失,更好地保持其抗氧化能力,保护细胞组织免受氧化损害而延缓果实衰老。
6、UV-C处理对鲜切苹果贮藏过程中抗氧化能力的影响
对照组和UV-C处理组鲜切苹果对DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的清除能力在贮藏过程中均呈下降趋势,UV-C处理组样品对ABTS阳离子自由基的清除能力在贮藏后期(6~10 d)下降速率减慢,清除能力显着高于对照组;而对DPPH自由基的清除能力在贮藏10 d过程中均显着高于对照组(P<0.05)。对照组鲜切苹果的FRAP在贮藏过程也呈下降趋势,但经UV-C处理后,贮藏前8 d鲜切苹果的FRAP无显着变化,且显着高于对照组,随后急剧下降,贮藏至第10天时,与对照组无显着差异(P>0.05)。
7、PCA结果
对UV-C处理组和对照组鲜切苹果贮藏过程中褐变指数及ROS代谢相关指标进行PCA,结果表明主成分1贡献率为72.03%,主成分2贡献率为15.40%,累积贡献率达到87.43%;因此,可将以上13 个测定指标综合成2 个主成分。第一主成分与VC含量、FRAP、ABTS阳离子自由基清除能力、DPPH自由基清除能力、APX和CAT活力呈正相关,与O2-·产生速率、H2O2和MDA含量呈负相关;第二主成分与SOD活力呈正相关,与LOX活力呈负相关。以第一主成分为X轴,第二主成分为Y轴建立的主成分载荷、得分综合坐标系,可反映随贮藏时间延长,鲜切苹果的ROS代谢总体趋势,即位于X轴右方和Y轴上方表示酶与非酶抗氧化能力较强,而位于X轴左方以及Y轴下方表示ROS积累较多,氧化损伤程度较深。与对照组相比,UV-C处理组样品主要位于X轴右方和Y轴上方,由此可见,UV-C处理后样品具有较强的抗氧化能力,而对照组样品在贮藏过程中氧化损伤较严重,通过计算综合得分,整个贮藏期间,对照组和UV-C处理组的鲜切苹果综合得分呈逐渐下降趋势,说明鲜切苹果的ROS代谢能力逐渐下降,但UV-C处理可显着减缓下降速率,并且综合评分始终高于对照组。进一步说明UV-C处理能够提高鲜切苹果的抗氧化能力,使ROS代谢畅通,从而减少ROS的积累,减轻氧化损伤。
8、相关性分析结果
鲜切苹果贮藏期间褐变程度(褐变指数)与O2-·产生速率、H2O2和MDA含量呈极显着正相关(P<0.01),与VC含量、抗氧化酶(CAT、APX和GR)活力以及抗氧化能力(DPPH自由基、ABTS阳离子自由基和FRAP)呈极显着或显着负相关(P<0.01,P<0.05),由此可以说明鲜切苹果的褐变程度与其体内ROS代谢平衡能力密切相关,UV-C处理可以通过提高鲜切苹果的ROS代谢进而控制其贮藏过程中的褐变。
结 论
UV-C处理能够有效抑制鲜切苹果的褐变,降低超氧阴离子自由基产生速率和H2O2、丙二醛(MDA)含量;同时,UV-C处理能够有效提高抗氧化相关酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化酶和谷胱甘肽还原酶)活力以及VC含量,减缓鲜切苹果非酶抗氧化能力(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)阳离子自由基清除能力和还原能力)在贮藏过程中的下降;相关性分析与主成分分析结果显示,鲜切苹果褐变程度与ROS水平和MDA含量呈显着正相关(P<0.05),与抗氧化酶活力和非酶抗氧化能力呈显着(P<0.05)或极显着(P<0.01)负相关,且UV-C处理组鲜切苹果的ROS代谢能力高于对照组。因此,推测UV-C处理可能通过调节鲜切苹果的ROS代谢进而控制其贮藏过程中的褐变。