砂梨果肉褐变与酚类物质及相关酶活性的相关分析
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摘要： 【目的】为了探明砂梨褐变的内在机制，为砂梨贮藏与加工过程中品种选择和褐变控制提供理论依据，【方法】以11个砂梨品种的成熟果实为试材，测定总酚与酚类物质组成及含量、GSH含量、PPO、SOD、CAT、PAL、POD酶活性等相关指标。【结果】结果表明，不同品种酶促褐变程度有很大差别，‘新兴’和‘早生黄金’褐变较重，而‘秋黄’和‘丰水’较轻。绿原酸、儿茶素、芦丁和没食子酸是梨果肉中含量较高的酚类物质。总酚含量与果实褐变度相关性最高，绿原酸次之，儿茶素最低。【结论】梨果肉褐变相关酶活性与酚类物质组分及含量对其酶促褐变的影响程度因品种不同而存在差异。梨果肉酶促褐变与总酚和绿原酸含量的相关度高于与酶类的相关度。
关键词： 砂梨； 酶促褐变； 酚类物质； 褐变相关酶
中图分类号：S661.2 文献标志码：A 文章编号：1009-9980？穴2012？雪06-1022-05
果实褐变是梨贮运和加工过程中容易出现的生理问题，直接影响到果实保鲜和加工品质。影响梨果肉酶促褐变的因素很多，如酚类物质、酶类物质和氧气等。酚类物质是引起果实酶促褐变的重要因素，酚类物质在多酚氧化酶（PPO）催化下氧化形成褐色物质。不同品种梨酚类物质含量和PPO活性差别很大[1-2]，因而酶促褐变程度不同，且酶促褐变与PPO的相关性因品种而异[2-3]。而POD在果实褐变中所起的作用，目前存有不同看法，蔡惠等[4]研究表明POD活性较高是燕安抗褐变的主要原因之一，而有人研究[5-6]认为POD在促果实褐变中有重要作用。此外，酶促褐变还可能与PAL[5]、SOD、CAT、GSH[6]等有关。目前尚未见对砂梨酶促褐变做系统研究的报道。因此，我们选择不同砂梨品种进行酶促褐变的相关性研究，分析探讨其内在机制，以便为砂梨采后贮藏、加工品种的筛选以及酶促褐变控制提供理论依据。
1 材料和方法
1.1 材料
试材由中国农业科学院果树研究所国家果树种质兴城梨、苹果圃提供，品种为‘幸水’、‘丰水’、‘圆黄’、‘黄金梨’、‘甘泉’、‘新高’、‘秋黄’、‘新兴’、‘晚秀’、‘早生黄金’和‘满丰’。供试品种栽种在同一果园，其生长环境一致，且均于果实成熟期采摘。从果园中选择6株长势中等，产量一致的树体，自其树冠不同方向随机采摘25个大小中等，无病虫害的果实。其中每品种选10个果，取其果肉快速切分称量，用于HPLC测定的样品贮存于-70 ℃冰箱，其他生理指标测定所用样品贮存于-40 ℃冰箱。其余果实用于褐变度的测定。各指标测定均重复3次。
1.2 测定方法
褐变度：参照Coseteng等[7]的方法测定；多酚氧化酶（PPO）活性：采用邻苯二酚法[8]；过氧化物酶（POD）活性：采用愈创木酚法[9]；苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性：参照刘凤权等[10]的方法，并略有改进；过氧化氢酶（CAT）活性：参考Havir 等[11]方法。
超氧化物歧化酶（SOD）活性：采用氮蓝四唑比色法[12]。
谷胱甘肽（GSH）含量：参考Brehe等[13]方法。
试验数据采用DPS 统计软件进行显著性和相关性分析。
2 结果与分析
2.1 不同品种果肉褐变度和总多酚含量
2.2 不同品种果实酚类物质组成及其对果肉褐变度的影响
不同品种梨果实的酚类物质组成和含量如表1所示。结果显示，供试品种梨果实中的主要酚类物质为绿原酸、儿茶素、芦丁和没食子酸。梨果实的酚类物质组成和含量因品种不同存在较大差别。‘新兴’的绿原酸含量最高，为79.31 mg·kg-1，而‘秋黄’最低，为5.98 mg·kg-1。‘晚秀’的儿茶素和没食子酸含量最高，而‘新高’中未检测到儿茶素。‘黄金梨’的表儿茶素含量最高。平均含量最高的酚类物质是绿原酸，儿茶素和芦丁次之，香草醛最低。
通过对各品种酚类物质与褐变度进行灰色关联分析，结果发现，果实中总酚含量与褐变度相关性最高，为0.830 （表2），不同酚类物质组分以绿原酸与褐变相关性最高，儿茶素与果实的褐变度相关性最低。而芦丁、咖啡酸、表儿茶素和没食子酸与之相关性均较高。因此，总多酚和绿原酸含量是影响梨果实褐变最重要的因素。
2.3 不同品种果实相关酶活性及GSH含量对褐变的影响
不同品种梨果实的酶促褐变相关酶活性存在较大差别 （表3），‘秋黄’果肉PPO 活性最高，为49.37 U·g-1·min-1；其次是‘甘泉’和‘新高’，分别为41.7 和40.83 U·g-1·min-1，而‘早生黄金’和‘丰水’最低。同一品种梨果肉的各种酶活性有很大差别；在PPO、POD、PAL、CAT 4种酶中，除‘丰水’和‘圆黄’以 CAT的活性最高外，其他品种中PPO 活性均显著高于其他酶活性。供试品种中，‘幸水’SOD酶活性最低，其他品种SOD酶活性差异不显著。GSH含量以‘早生黄金’最多，‘幸水’最低。
对褐变相关酶及非酶类与褐变度作灰色关联分析发现，GSH、PPO与褐变的关联系数较高，分别为0.717 3和0.706 6，PAL、SOD和POD 分别是0.704 0、0.690 2、0.673 7，而CAT最低，为0.481 2。故GSH和PPO与褐变度的相关性更高。
3 讨 论
果蔬贮藏和加工期间的组织褐变是酚类物质酶促氧化的结果，酶促褐变与总酚含量和 PPO活性密切相关[15]，且还可能与POD、PAL、CAT、SOD、GSH等有关。本试验研究表明果实褐变与PPO活性的相关性高于与POD、CAT和SOD的相关性，这与董剑寒等[16]研究一致。同时，GSH含量与褐变度的相关性较高，这可能与高GSH含量保护膜系统不被破坏有关，具体机制有待进一步研究。
‘早生黄金’褐变程度极显著重于‘丰水’，总酚含量显著高于‘丰水’，没食子酸、芦丁和阿魏酸含量显著高于‘丰水’，但其绿原酸、儿茶素、咖啡酸、香草酸含量低于‘丰水’，而表儿茶素、香草醛含量差异不显著；CAT、POD、PAL活性显著低于‘丰水’，LOX活性、GSH、MDA含量高于‘早生黄金’，SOD、PPO活性差异不显著，从褐变底物的角度看，没食子酸可能是早生黄金的褐变底物（除没食子酸外，其他与褐变有关的酚类物质的含量均低于‘丰水’），这有待进一步研究；从酶角度看，可能是‘丰水’CAT活性高，植物组织自我防御功能加强，能快速清除代谢过程中产生的活性氧，降低酶促褐变反应所必需的活性氧含量，抑制丰水果实酶促褐变。‘丰水’的总酚、绿原酸、儿茶素、表儿茶素、香草酸含量高于‘幸水’，没食子酸和香草醛含量差异不显著，但‘丰水’褐变度低于‘幸水’，原因应是其PPO活性显著低于‘幸水’，CAT活性显著高于‘幸水’。因此，‘丰水’褐变程度最轻的原因应是其高CAT活性和低PPO活性共同造成的。
袁江等[17]研究报道梨果实的酚类物质主要包括绿原酸、芦丁、表儿茶素、儿茶素。本试验测得供试的11个品种梨果实中的酚类物质主要是绿原酸、儿茶素、芦丁和没食子酸，并且不同品种的酚类组成不同。有研究表明，绿原酸是鸭梨和南果梨酶促褐变的主要酚类底物[18]，不同品种果实的酶促褐变酚类底物可能不同[19]。本研究也发现，‘甘泉’和‘满丰’总多酚含量相近，酶活性差异不大，但‘甘泉’果肉褐变度显著高于‘满丰’，原因可能是其绿原酸含量显著高于‘满丰’；‘早生黄金’和‘晚秀’的总酚与绿原酸含量相近，但‘早生黄金’褐变更重，且其PPO酶活性显著低于‘晚秀’，其原因可能是由于其儿茶素和表儿茶素含量较高。
研究中应用了灰色关联分析，结果发现总酚和绿原酸含量是影响砂梨酶促褐变的主要因素，且其与褐变度的相关性高于酶促褐变相关酶，这与董剑寒等[16]、吴耕西等[18]以及毕阳等[2]等的研究结果一致，本试验还发现儿茶素含量高于表儿茶素含量，但其与褐变的相关性却低于表儿茶素，原因可能是儿茶素与PPO结合能力弱造成的。
4 结 论
砂梨不同品种酶促褐变程度有较大差别；梨果实中酚类物质含量和褐变相关酶活性对梨果实酶促褐变的影响因品种不同而存在差异；总酚和绿原酸含量是影响酶促褐变的主要因素，且其与褐变度的相关性高于酶促褐变相关酶；砂梨果实褐变与PPO活性相关性高于其与POD、CAT和SOD的相关性；丰水褐变程度最轻的原因是其高CAT活性和低PPO活性共同造成的。
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