桃新品系‘保佳俊’果肉抗褐化生理机制研究

张佳俊，曹洪波，贾 浩，李 丹，陈海江*

（河北农业大学园艺学院，河北 保定 071000）

桃新品系‘保佳俊’果肉抗褐化生理机制研究

张佳俊，曹洪波，贾 浩，李 丹，陈海江*

（河北农业大学园艺学院，河北 保定 071000）

为研究‘保佳俊’果实抗褐化特性，选用‘保佳俊’及与其成熟期相近的8 个白肉桃品种（‘霞晖6号’、‘大久保’、‘保佳红’、‘京玉’、‘阿部白桃’、‘大团蜜露’、‘红岗山’、‘燕红’），研究其果肉褐化度及与果肉褐变相关的生理生化指标。结果表明：供试品种中‘霞晖6号’褐变度最高，‘保佳俊’褐变度显著低于其他品种。抗褐变的‘保佳俊’与不抗褐变的‘霞晖6号’、中度褐变的‘大久保’相比果实中总酚、类黄酮、丙二醛含量较低，并具有较低水平的多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性，具有较高水平的过氧化物酶（POD ）、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性。通过不同品种果 实褐变度与相关指标的相关性分析表明，总酚含量、PPO、PAL活性与褐变度呈极显著正相关（P＜0.01），类黄酮、丙二醛 含量以及POD活性与褐变度呈显著正相关（P＜0.05）。

桃；果肉褐化；生理指标

桃（Prunus persica （L.））又称为仙桃、寿桃、寿果，属于我国栽培历史悠久的果树树种之一，果实品质优良、营养价值高，深受消费者的喜爱［1］。

褐变主要是由于果实组织中的酚类物质在相关酶的作用下氧化成醌类物质，进而聚合形成褐色物质。目前，国内外研究认为果实褐变与酶促反应、膜脂过氧化、品种、采收期、气体伤害、冷害、矿质元素、激素和机械伤害等因素有关［2］。果肉褐变是酚类物质酶促氧化的结果，同酚类含量、多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和活性氧相关酶活性等多种生理指标有紧密相关性［3］。桃果实贮运加工过程中极易发生褐变，直接影响果实保鲜和加工品质，同时缩短了果实贮藏期，降低了果实的商品价值。因此，选育抗褐变且品质较好的桃品种对果实的贮藏与加工具有重要的现实意义。

‘保佳俊’是河北农业大学选出的耐贮、抗褐变白肉桃优系，其果实外观和口感都表现出较好的特征，果实切片或榨汁过程中无明显的褐变现象。针对其特殊的抗褐变性，本实验以‘保佳俊’及8 个与其成熟期相近的白肉桃品种为试材，对其果实的褐变程度进行了对比。并对褐变度最低的‘保佳俊’、褐变度中等的‘大久保’和褐变度最高的‘霞晖6号’果肉褐变过程中相关生理生化指标进行了测定，以期探求‘保佳俊’果肉抗褐化的生理生化机制，为‘保佳俊’桃品系推广应用及贮藏加工中果肉褐化的预防提供参考依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

以‘保佳俊’、‘大久保’、‘京玉’、‘霞晖6号’、‘阿部白桃’、‘大团蜜露’、‘燕红’、‘红岗山’、‘保佳红’9 个桃品种（品系）为试材，果实取自河北省保定市满城县桃品种资源圃，9 个品种（品系）树龄均为6 a生，砧木为毛桃。

无水乙醇、二甘醇、氢氧化钠、碳酸钠、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、β-巯基乙醇、硼砂、硼酸、盐酸、L-苯丙氨酸、乙二胺四乙酸、甲硫氨酸、邻苯二酚（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；聚乙烯吡咯烷酮 张家港科悦精细化工有限公司；磷酸氢二钠、磷酸二氢钠（均为分析纯） 天津市河东区红岩试剂厂；氮蓝四唑 北京中生瑞泰科技有限公司；核黄素 北京壹泽生物技术有限公司；愈创木酚（分析纯） 天津市光复精细化工研究所；30%过氧化氢溶液（分析纯）天津市东方化工厂；DH 132 Folin-酚蛋白定量试剂盒（2 mol/L） 北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司。

1.2仪器与设备

LP12000S型电子天平、BS124S型电子天平 德国赛多利斯公司；DU-730型紫外-可见分光光度计 日本岛津分析仪器厂；恒温水浴锅 广东环凯微生物科技有限公司；电热恒温培养箱 上海索谱仪器有限公司；HY-Z型调速振荡器 常州国华电器有限公司；高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；KQ5200超声波清洗器 昆山市超声仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1实验采样

在各品种果实八成熟时采集样品。为减小实验取样误差，采用随机区组实验设计，每个品种选择生长结果正常的3 株树，即为3 次重复。在每株树树冠中上部选取果个均匀、成熟度一致、无机械损伤的桃果实30 个，带回实验室后随机取其中的20 个果实，去皮混合打成匀浆，将匀浆平均分成9 份，存于4 ℃冰箱保 存。每8 h自各组取样一次，于液氮条件下磨成粉末，存于-80 ℃冰箱，用于测定果实的褐变相关指标变化。

1.3.2果肉褐变指标测定

褐变程度：参照Coseteng等［4］方法测定；PPO活性：采用邻苯二酚反应法［5］；总酚含量：采用Folin-酚反应法测定［6］；苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyase，PAL）活性：参照杨敏等［7］方法测定；过氧化物酶（peroxidase，POD）活性：采用愈创木酚法测定［8］；超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性：采用氮蓝四唑比色法测定［9］；过氧化氢酶（catalase，CAT）活性：参考Havir等［10］方法测定；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量：采用硫代巴比妥酸法测定［11］；类黄酮含量：采用超声波萃取法测定［12］。

1.4数据分析

用Microsoft Excel 2003、SPSS 13.0 和DPS v7.55对实验数据进行处理及相关性、差异显著性分析。

2　结果与分析

2.1不同桃果实品种褐变度比较

图1　不同品种果实褐变程度的比较Fig.1 Comparison of browning degree of among different peach varieties

图2 ‘霞晖6号’（a）、‘大久保’（b）和‘保佳俊’（c）的果汁比较Fig.2 Comparison of fruit juices of ‘Baojiajun’， ‘Okubo’， and‘Xiahui 6’ peaches

图1表明，‘霞晖6号’褐变度最高，显著高于‘保佳俊’、‘阿部白桃’、‘红岗山’等8 个品种；‘保佳俊’褐变度显著低于其他品种，‘阿部白桃’、‘红岗山’、‘大久保’、‘大团蜜露’、‘京玉’褐变度中等。图2为‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’榨取果汁于26 ℃恒温放置1 d后的颜色情况。为此选择抗褐变的‘保佳俊’、不抗褐变的‘霞晖6号’、中度褐变的‘大久保’进行研究。

2.2不同品种桃果浆放置过程中褐变程度变化

‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’3 个品种的果浆随放置时间的延长，褐变度逐渐升高；各个时间段内，‘保佳俊’褐变度均低于其他2 个品种，且在第16、24、32、40、56小时，‘保佳俊’的褐变度显著低于其他2个品种（图3），8 h后‘霞晖6号’与‘保佳俊’和‘大久保’的褐变度差异一直达显著水平，表明‘保佳俊’在放置过程中表现出了最抗褐化特性。

图3　不同放置时间桃果实褐变程度的变化Fig.3 Comparison of browning degree of three selected peach varieties during different storage periods

2.3不同品种桃果实总酚含量及类黄酮含量变化

‘保佳俊’、‘大久保’以及‘霞晖6号’的总酚含量随果浆放置时间的延长均呈上升趋势，在几个时期‘霞晖6号’和‘大久保’的总酚含量始终显著高于‘保佳俊’，‘霞晖6号’的总酚含量一直保持较高的水平（图4A）。

图4　不同放置时间果肉总酚含量（A）及类黄酮含量（B）比较Fig.4 Comparison of contents of total polyphenols （A） and fl avonoid （B）among three selected peach varieties during different storage periods

随果浆放置时间的延长，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’果浆中类黄酮含量总体呈上升的趋势；处理前期，类黄酮含量变化不明显，在40 h以后，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’果浆中类黄酮含量呈快速上升，在64 h含量分别为0.054、0.060、0.084 mg/g；整个处理期间，‘保佳俊’果肉中类黄酮含量均低于另外2 个品种，并且在第8、24、56小时，‘保佳俊’中类黄酮含量显著低于其他2 个品种（图4B）。

2.4不同品种桃果实MDA含量变化

图5　不同放置时间果肉MDA含量的比较Fig.5 Comparison of MDA content among three selected peach varieties during different storage periods

MDA含量通常作为膜脂过氧化程度的指标，与果实褐变与细胞膜破坏程度及膜透性的改变有密切关系。由图5可知，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’随着处理时间的延长，MDA含量总体呈上升趋势；0 h果肉中MDA含量最低，分别为1.93、2.26、2.36 mmol/g；第64小时 MDA含量分别为3.10、3.36、3.44 mmol/g；在第0、8、16、24、32、56、64小时，‘保佳俊’果肉中MDA含量均低于另外2 个品种，其中在第0、16小时‘保佳俊’果肉中MDA含量显著低于另外2 个品种，‘霞晖6号’的MDA含量相对较高。

2.5不同品种桃果实PAL活性变化

图6　不同放置时间果肉PAL活性比较Fig.6 Comparison of PAL activities among three selected varieties during different storage periods

PAL是与酚类物质生物合成直接相关的酶，PAL活性是影响果肉褐变程度的关键因子［13］。由图6可知，随着时间的延长，PAL活性整体呈现上升趋势，在第56、64小时‘霞晖6号’的PAL活性上升趋势明显并且显著高于‘保佳俊’和‘大久保’，‘保佳俊’果肉中的PAL活性在各个时间点保持较低水平。

2.6不同品种桃果实PPO活性变化

图7　不同放置时间果肉PPO活性的比较Fig.7 Comparison of PPO activities among three selected peach varieties during different storage periods

PPO是果实发生酶促褐变的重要酶类，它能够使酚类物质发生反应，从而使得果实发生褐变［14］。由图7可知，随着时间的延长，PPO活性逐渐升高，并在第64小时达到最高值，‘保佳俊’的PPO活性由11.36 U/g升至32.75 U/g，‘大久保’由17.41 U/g升至41.19 U/g，‘霞晖6号’由开始的17.77 U/g升至43.78 U/g；其中‘保佳俊’在0、8、24、32、48、56、64 h PPO活性均显著低于其他2 个品种。

2.7不同品种桃果实内源抗氧化酶活性变化

研究［15］表明，与果实褐变有关的主要保护酶类有SOD、POD、CAT，它们在果实褐变中的主要作用是消除果实褐变中产生的自由基，维持细胞膜稳定。由图8可知，3种桃果实的POD活性随着时间的延长，都出现不同程度的上升，‘保佳俊’在第0、8、16、24、32、64小时均高于其他2 个品种（图8A）。不同处理时期‘保佳俊’和另外2 个品种SO D活性的变化趋势不明显，在第16、24、32、48、56、64小时，‘保佳俊’果肉的SOD活性均高于另外2 个品种，在第56、64小时，‘保佳俊’显著高于另外2 个品种（图8B）。在处理期间，‘保佳俊’、‘大久保’和‘霞晖6号’果肉中CAT活性变化趋势不明显，在贮藏开始时，CAT活性最低，分别为15.00、13.21、10.90 U/g；第56小时，CAT活性最高，分别为116.45、82.72、100.70 U/g；‘保佳俊’果肉中的CAT活性在第0、8、16、32、48、56、64小时均高于其他2 个品种，且在第8、16、32、56小时显著高于其他2 个品种。

图8　不同放置时间果肉POD（A）、SOD（B）、CAT（C）活性的比较Fig.8 Comparison of activities of POD （A）， SOD （B） and CAT （C）among three selected peach varieties during different storage periods

2.8不同品种桃果实褐变与各指标间相关性分析

表1　不同品种褐变度与相关指标的相关性分析Table 1 Correlation analysis of browning degree with related indicators among three selected peach verieties

为了探究桃果实褐变度与褐变指标的相关性，本实验研究了不同品种POD活性、SOD活性、CAT活性、PPO活性、PAL活性、总酚含量、MDA含量及类黄酮含量与褐变程度的相关性。由表1可知，‘保佳俊’果实中总酚含量、PPO活性、PAL活性、POD活性以及MDA和类黄酮的含量与褐变度相关性较高，且均呈显著正相关，其中相关性最高的指标为总酚含量，相关系数为0.964（P＜0.01）；‘大久保’果实褐变度与PPO活性呈显著正相关，相关系数为0.920（P＜0.01）；‘霞晖6号’果实褐变度与MDA含量呈正相关且相关性最高，相关系数为0.954（P＜0.01）。这表明桃果实的褐变程度与果实内部PPO活性、PAL活性、MDA含量、总酚含量以及类黄酮含量的关系较为密切，但不同品种之间各个指标与褐变度的相关性存在差异。

3　讨 论

酚类物质酶促氧化是果实组织发生褐变的关键因素，而酶促褐变与总酚含量、PPO活性以及PAL活性有密切的关系［16-18］。正常情况下，果实中的酚类物质和PPO不发生反应，不会导致果实褐变的发生，果实组织的膜系统使得酚类物质和 PPO呈现区域化分布 ；液泡中含有酚类物质，细胞质中存在有PPO，此外细胞膜和细胞壁上也含有PPO［13，19］。果实的衰老和一些不良环境，导致了果实内膜系统的破坏，使得酶和底物相互接触，从而引起了果实的褐变［13-14，20-21］。研究发现果实组织中区域化破坏的表现为过氧化氢和MDA含量的升高，SOD和CAT活性下降［15］。陆振中等［13］对中华寿桃研究表明，在中华寿桃褐变过程中，PPO直接参与了该生理生化反应，氧化酚类成醌，再进行一系列反应，形成褐色物质，导致褐变发生。本研究发现，随着处理时间的延长，桃果实的褐变度呈现上升的趋势，并且造成桃果实发生褐变的总酚物质、PPO活性、PAL活性、MDA以及类黄酮含量均呈现不同程度的上升趋势。

陈秀芳等［22］对大久保桃果实褐变研究发现，果实褐变度与总酚含量、PPO活力均呈显著正相关；本实验对褐变度与各生理指标的相关分析表明，引起果实褐变的主要因素有PPO活性、PAL活性、POD活性、MDA含量、总酚含量以及类黄酮含量，其中总酚含量、PPO活性和PAL活性与褐变度呈极显著正相关。

刘忆东［23］对中华寿桃研究发现，PPO活性、总酚物质含量和细胞膜透性是果实褐变的直接因素，气调贮藏条件能够有效抑制PPO活性，进而延缓中华寿桃果实褐变的发生。邹丽红等［24］对砂梨果肉褐变研究发现，影响果实褐变的主要因素是总酚含量和PPO活性。本实验研究表明：‘保佳俊’的褐变程度、总酚含量、PAL活性、PPO活性、MDA含量以及类黄酮含量在整个处理时期保持较低的水平，均低于‘大久保’和‘霞晖6号’。

郭晓敏［25］对桃、李果实采后病害发生特点及其控制措施研究表明，保护酶系统与果实褐变有密切的关系，与果实褐变有关的主要保护酶类有SOD、POD、CAT，它们在果实褐变中的主要作用是消除果实褐变中产生的自由基，维持细胞膜稳定。穆晶晶等［26］研究发现，在贮藏后期保持较高的CAT活性，能够有效地抑制果实发生褐变，推迟褐变发生的时间。本实验结果表明：在整个处理过程中，POD、SOD和CAT在‘保佳俊’果实中均表现较高的活性，‘保佳俊’的POD、SOD和CAT活性均高于其他两个品种。

综上所述，造成桃果实褐变的主要因素有PPO活性、POD活性、PAL活性、MDA含量、总酚含量以及类黄酮含量；而‘保佳俊’果肉中PAL活性较低，故酚类物质合成能力较弱，导致其总酚含量和类黄酮含量低于其他2 个品种；同时，较低的PPO活性降低了酚类物质的氧化水平，使组织不易发生褐变；‘保佳俊’果肉中MDA含量也较低，而POD、SOD和CAT活性均表现较高水平，能够很大程度上抑制活性氧对膜系统的破坏，减少了PPO和总酚的接触，这些可能是桃新品系‘保佳俊’在处理过程中表现抗褐变特性的原因。

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Physiological Mechanism of Reduced Browning Susceptibility in the New Peach Cultivar ‘Baojiajun’

ZHANG Jiajun， CAO Hongbo， JIA Hao， LI Dan， CHEN Haijiang*
（College of Horticultural， Hebei Agricultural University， Baoding 071000， China）

In order to identify the mechanism of reduced browning susceptibility in the new variety ‘Baojiajun’， the fruits of ‘Baojiajun’ and 8 white-fleshed peach varieties （‘Xiahui 6’， ‘Okubo’， ‘Baojiahong’， ‘Jingyu’， ‘Abehakuto’， ‘Datuan Mi Lu’， ‘Honggangshan’， and ‘Yanhong’） harvested at similar maturity were analyzed with regard to browning traits and related biochemical characteristics. The results demonstrated that the browning degree of ‘Xiahui 6’ peaches was the highest，and ‘Baojiajun’ peaches exhibited the lowest browning degree among all the varieties tested. Compared with ‘Okubo’ and‘Xia Hui 6’， ‘Baojiajun’ contained lower levels of total phenol， fl avonoids， and malondialdehyde （MDA） as well as lower activities of polyphenol oxidase （PPO） and phenylalanine ammonia-lyase （PAL）. In contrast， the activities of peroxidase（POD）， superoxide dismutase （SOD）， and catalase （CAT） were higher in ‘Baojiajun’. The correlation analysis of different peach varieties between browning degrees and biochemical characteristics showed that the browning degree displayed a highly signifi cantly positive correlation with the activities of PPO and PAL （P ＜ 0.01） and a signifi cantly positive correlation with the contents fl avonoids and MDA as well as the activities of POD （P ＜ 0.05）.

peach； browning； physiological indicators

S662.1

A

1002-6630（2015）18-0247-05

10.7506/spkx1002-6630-201518046

2015-01-04

国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-31-3-02）

张佳俊（1988—），女，硕士研究生，研究方向为果树结实生理与分子生物学。E-mail：jiajun19880712@126.com

陈海江（1964—），男，教授，硕士，研究方向为桃树栽培生理与生态。E-mail：chenhaijiang2001@163.com