劉潔云，黃永才，黃偉華，吳艷艷，牟海飛*，李方林，吳代東，董偉清，王 艷

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧 530004)

低溫寒害對香蕉果皮褐變度、電導率及相關酶活性的影響

劉潔云1，黃永才1，黃偉華1，吳艷艷1，牟海飛1*，李方林2，吳代東1，董偉清1，王 艷1

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學院生物技術研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧 530004)

【目的】探索低溫處理對香蕉果皮褐變度、電導率和PPO、POD活性的影響，以及褐變度與電導率、酶活性之間的關系?！痉椒ā窟x擇未受寒的桂蕉6號香蕉生果，經(jīng)不同低溫處理后，檢測果皮褐變度、電導率、PPO活性、POD活性?！窘Y果】對香蕉果實只進行低溫處理，當達到一定的低溫及處理時間果皮出現(xiàn)褐變，隨著處理溫度的降低、時間的延長，電導率增大，PPO、POD活性呈先下降后上升趨勢。低溫處理后再常溫放置12 h，經(jīng)11 ℃及以下低溫處理的香蕉果皮均出現(xiàn)褐變，各處理間電導率差異較小，PPO、POD活性隨處理溫度的降低、時間的延長呈上升趨勢?！窘Y論】香蕉果實經(jīng)11 ℃以下低溫處理一定時間，果皮容易出現(xiàn)褐變，低溫處理后再常溫放置褐變更明顯。香蕉果皮褐變度與PPO、POD活性呈正相關。低溫處理使果皮電導率增大，常溫放置后電導率恢復正常。

香蕉；低溫；褐變度；電導率；PPO；POD

【研究意義】香蕉(MusananaLour.)屬于芭蕉科芭蕉屬多年生草本植物，是世界上重要的熱帶水果和糧食作物，中國香蕉產(chǎn)量位于全球第三位。我國香蕉主產(chǎn)區(qū)為廣東、廣西、海南、云南、福建等省區(qū)，在所有香蕉生產(chǎn)大國中，地處最北沿。香蕉屬熱帶果樹，抗寒力差，冬春寒流每年均對我國香蕉產(chǎn)區(qū)造成危害。香蕉果實在溫度低于12 ℃時，果皮極易發(fā)生褐變[1]。消費者在購買果蔬時首先通過外觀判斷果蔬新鮮與否，故而果蔬外觀對消費者的購買決定起著重要作用[2]。香蕉果皮受寒產(chǎn)生褐變，經(jīng)催熟果皮呈土黃色，同時果皮容易開裂，外觀商品性下降，直接對客商采購、包裝、運輸、催熟及上架銷售等各環(huán)節(jié)帶來不利影響。褐變分為非酶促褐變和酶促褐變，酶促褐變是果蔬褐變的主要原因[3]?！厩叭搜芯窟M展】褐變在果蔬中普遍存在，與酶促褐變相關的酶主要有：多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)[4]。有不少學者對香蕉受寒后的生理指標，以及防寒措施進行研究。張建平[5]研究得出在低溫影響下，香蕉的受寒情況可通過電解質(zhì)外滲百分率反映，電解質(zhì)外滲百分率大于或者等于14.0 %時說明香蕉果實已受到低溫冷害。黃曉鈺等[6]認為在香蕉出現(xiàn)冷害癥狀之前低溫會使其生理作用異常，蒸騰作用和光合作用隨溫度下降、低溫時間延長而降低。張俊巧等[7]闡述香蕉果實的低溫貯藏臨界溫度為12～14.5 ℃。Sanchez-Ballesta MT等[8]報道冷害可激活PAL活性和PPO活性，引起香蕉褐變。國內(nèi)也有通過選育香蕉早熟品種縮短香蕉生育期，避免香蕉果實越冬受寒的相關研究[9-10]?！颈狙芯壳腥朦c】目前關于香蕉果皮的研究主要集中在果皮中功能性成分的研究和利用[11]，有關香蕉果皮受低溫影響后的褐變情況，以及褐變程度與電導率、相關酶活性之間的關系的研究較少。【擬解決的關鍵問題】對香蕉果實進行持續(xù)低溫和低溫加常溫處理，檢測香蕉果皮的褐變情況及電導率、PPO活性、POD活性，研究低溫對香蕉果皮褐變、電導率及酶活性的影響，以及褐變程度與電導率、PPO活性、POD活性之間的關系。以期為減輕褐變提供理論依據(jù)，為提高我國香蕉品質(zhì)，特別是外觀品質(zhì)的競爭力提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為未受寒的桂蕉6號香蕉7.5成熟生果。

1.2 試驗方法

1.2.1 香蕉低溫處理方法 用人工氣候箱對香蕉生果進行低溫處理。處理方式分為兩種，處理A：只進行低溫處理，不同處理溫度為：14、11、8、5 ℃，處理時間分別為：1、12、24、36、48 h；處理B：低溫處理(處理溫度和時間與處理A一致)后進行25 ℃常溫處理12 h；另設25 ℃下常溫保存未經(jīng)低溫處理為對照(CK)。

1.2.2 褐變度的測定 切取香蕉果皮置于液氮中冷凍后研磨成粉末狀，取樣品5 g，與15 mL 95 %乙醇溶液混合均勻，在4 ℃下2000 r/min離心15 min，在420 nm處測定上層清液的吸光值，以吸光值表示褐變度。

1.2.3 電導率的測定 將香蕉用自來水清洗干凈，再用去離子水沖洗2次，用濾紙輕輕吸干表面水分，將香蕉果皮切成1.0 cm×1.0 cm×0.5 cm左右的小塊，稱取約6 g置于三角瓶中，向其中加入60 mL去離子水，室溫下浸沒樣品6 h，用電導儀測其電導率，然后將三角瓶加塞放入水浴鍋中沸水浴20 min，冷卻至室溫再測1次總的電導率。以相對電導率表示細胞質(zhì)膜透性大?。合鄬﹄妼?%)=(初電導率/終電導率)×100。

1.2.4 酶提取液的制備 稱取5.0 g香蕉果皮樣品，置于研缽中，加入5.0 mL含1 mmol/L PEG、4 % PVPP和1 % Triton X-100的提取緩沖液，在冰浴條件下將樣品研磨成勻漿，在4 ℃下2000 r/min離心30 min，得到的上層清液即為酶提取液。

1.2.5 PPO活性的測定 在試管中依次加入4.0 mL 50 mmol/L、pH 5.5的醋酸緩沖液、1.0 mL 50 mmol/L鄰苯二酚溶液、0.1 mL酶提取液，立即開始計時。以蒸餾水作為參比，反應15 s時記錄420 nm波長處吸光度(OD值)作為初始值，之后每1 min記錄一次OD值，至少記錄6個點的數(shù)據(jù),3次重復。以每分鐘OD值增加0.001時為1個PPO活性單位。

1.2.6 POD活性的測定 在試管中依次加入3.0 mL 25 mmol/L愈創(chuàng)木酚溶液、0.5 mL酶提取液、0.2 mL 0.5 mol/L H2O2溶液，立即開始計時。以蒸餾水作為參比，反應15 s時記錄470 nm波長處吸光度(OD值)作為初始值，之后每1 min記錄1次OD值，至少記錄6個點的數(shù)據(jù)。3次重復。以每分鐘OD值增加0.001時為1個POD活性單位。

2 結果與分析

2.1 低溫處理對香蕉果皮褐變度的影響

從進行低溫處理的香蕉果皮褐變情況(圖1)中可以看出，CK處理下，香蕉果皮褐變度為0.204，不同處理褐變度隨處理溫度越低時間越長呈增長趨勢。從圖(1-A)可見，14 ℃不同時間處理的褐變度與CK接近，且撕開香蕉果皮表皮層未發(fā)現(xiàn)果皮褐變引起的黑絲，即基本不產(chǎn)生褐變。其他溫度處理下香蕉褐變度值上升明顯，處理時間越長，褐變度值越高，其中11 ℃處理1、12和24 h后撕開香蕉果皮表皮層未發(fā)現(xiàn)黑絲，處理36和48 h香蕉果皮有少量黑絲。對比處理A和處理B(圖1-B)可見，除14 ℃下各時間段處理A和處理B褐變度相近之外，其他溫度處理下，處理B褐變度均顯著高于處理A。

圖1 低溫處理對香蕉果皮褐變度的影響Fig.1 Effect of low temperature treatment on browning degree of banana peel

2.2 低溫處理對香蕉果皮電導率的影響

從圖2可見，CK處理香蕉果皮電導率為10.57 %，2種低溫處理方式的電導率變化情況差異較大。由圖2-A可知，對香蕉只進行低溫處理，香蕉果皮相對電導率隨處理溫度的降低、處理時間的延長總體上呈上升趨勢。14 ℃各處理相對電導率均小于14.00 %，當處理溫度低于11 ℃、處理時間大于12 h，相對電導率大于14.00 %。其中，5 ℃處理48 h香蕉果皮的相對電導率最大，為19.97 %。圖2-B中表明，對香蕉進行低溫處理后再常溫放置12 h，各處理的相對電導率差異較小，且均低于14.00 %。這說明常溫放置能使受到低溫冷害的香蕉果皮電導率恢復到相對正常的水平。

2.3 低溫處理對香蕉果皮中PPO活性的影響

從圖3可知，CK處理香蕉果皮中PPO活性為25.34 U/min.mL/0.001，低溫處理對香蕉果皮中的PPO活性影響較大。圖3-A中，低溫處理1 h果皮中PPO活性較CK有所下降，且溫度越低下降越明顯。當處理時間為12 h時，果皮中PPO活性開始上升，之后隨著處理時間的增長，各處理PPO活性呈上升趨勢。處理時間為24、36、48 h時，溫度越低PPO活性越高。由圖3-B可見，果皮中PPO活性隨著處理溫度的降低、處理時間的增長呈上升趨勢。14 ℃低溫處理與14 ℃+25 ℃處理酶活性隨處理時間的增長變化不顯著，與CK接近。經(jīng)11、8、5 ℃不同時間低溫處理后再常溫放置12 h果皮中PPO活性顯著高于只進行低溫處理。

2.4 低溫處理對香蕉果皮中POD活性的影響

由圖4可以看出，CK處理香蕉果皮中POD活性為38.89 U/min.mL/0.001，處理B中的POD活性顯著高于處理A。各低溫處理香蕉果皮中POD活性隨著處理時間的增長呈先下降后上升的趨勢(圖4-A)。POD活性總體低于CK，只有11、8 ℃處理36 h和11、8、5 ℃處理48 h 5個處理的POD活性略高于CK。5 ℃處理12 h以上果皮中POD的活性高于其他各處理。POD活性隨著處理溫度的降低、處理時間的增長總體呈上升趨勢(圖4-B)，多數(shù)處理的POD活性高于CK。

圖2 低溫處理對香蕉果皮電導率的影響Fig.2 Effect of low temperature treatment on electric conductivity of banana peel

圖3 低溫處理對香蕉果皮中PPO活性的影響Fig.3 Effects of low temperature treatment on PPO activity of banana peel

圖4 低溫處理對香蕉果皮中POD活性的影響Fig.4 Effects of low temperature treatment on POD activity of banana peel

3 討 論

褐變的程度可通過褐變度反映，是酚酶氧化酚類物質(zhì)形成褐色聚合物的外在表現(xiàn)[12]。在試驗條件下，對香蕉果實進行短暫低溫處理，果皮不會表現(xiàn)出褐變，褐變度也相對較低，當達到一定的低溫和處理時間，褐變度升高，果皮褐變才會表現(xiàn)出來。對香蕉果實進行11 ℃及以下低溫處理后再常溫放置一定的時間，經(jīng)低溫處理的香蕉果皮都會出現(xiàn)褐變。這與自然環(huán)境條件下，香蕉果實在受到寒害影響時果皮不一定會馬上出現(xiàn)褐變，當氣溫回升后果皮褐變才會顯現(xiàn)出來的情況相一致。

低溫冷害會對植物細胞質(zhì)膜的結構造成傷害從而引起透性改變，細胞內(nèi)離子外滲[13-14]。細胞受冷害的程度可通過測定細胞電解質(zhì)滲出率反應，電導率數(shù)值的大小反應細胞膜透性的變化，兩者的變化趨勢一致[15]。香蕉果皮經(jīng)低于11 ℃溫度處理后，相對電導率增大，說明果皮細胞受到低溫冷害，細胞膜透性增大。低溫處理后再常溫放置，香蕉果皮的電導率與CK相比變化不大，這說明常溫放置過程中香蕉果皮細胞進行了自身修復，細胞膜透性恢復正常。

鮑金勇等[16]、楊昌鵬等[17]、趙立等[18]、李健等[19]的研究表明香蕉皮、果肉PPO、POD最適pH為5.5～6.5、最適溫度為30～35 ℃。適度低溫會使香蕉果皮中的PPO、POD活性下降，溫度過低或低溫影響時間過長，PPO、POD活性出現(xiàn)回升。經(jīng)低溫處理后再常溫放置一段時間，果皮中PPO、POD活性更高。

酶促褐變是組織內(nèi)的酚類物質(zhì)在多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)的作用下氧化成醌，再通過一系列的反應聚合形成褐色物質(zhì)致使組織變色[20]。香蕉果皮褐變度與果皮中PPO、POD活性存在一定的關聯(lián)，PPO、POD活性較低時褐變度低，果皮褐變不明顯，PPO、POD活性較高時褐變度高，撕開果皮表皮層能看到明顯黑絲。

4 結 論

香蕉果實經(jīng)低于11 ℃低溫處理一定的時間，果皮容易出現(xiàn)褐變，低溫處理后再常溫放置褐變更明顯。香蕉果皮褐變度與PPO、POD活性呈正相關。低溫處理使果皮電導率增大，常溫放置過程中細胞膜進行自身修復，電導率恢復正常。

[1]蔣躍明，陳綿達，林植芳，等. 香蕉低溫酶促褐變[J]. 植物生理學報，1991，17(2)：157-163.

[2]Jaeger S R，Antúnez L，Ares G，et al. Consumers’ visual attention to fruit defects and disorders: A case study with appleimages[J]. Postharvest Biology and Technology，2016，36(9)：36-44.

[3]孫 蕾，王太明，喬勇進，等. 果實褐變機理及研究進展[J]. 經(jīng)濟林研究，2002，20(2)：92-94．

[4]宋曉雪，胡文忠，畢 陽，等. 鮮切果蔬酶促褐變關鍵酶的研究進展[J]. 食品工業(yè)科技，2013，34(15)：390-393.

[5]張建平. 香蕉果實低溫冷害指標研究[J]. 熱帶作物研究，1991，(2)：56-59.

[6]黃曉鈺，季作樑，李沛文. 香蕉冷害征狀及生理指標和有效防寒措施研究[J]. 華南農(nóng)學院學報，1982，3(4)：1-12.

[7]張俊巧. 果蔬低溫保鮮低溫傷害綜述[J]. 廣西園藝，2007，18(5)：71-73.

[8]Sanchez-Ballesta M T, Lafuente M T, Zacarias L, et al, Involvement of phenylalanine ammonia-lyase in the response of Fortune mandarin fruits to cold temperature[J]. Physiologia Plantarum, 2000，108(4)：382-389.

[9]趙 明，何海旺，鄒 瑜，等. 香蕉早熟新品種‘桂蕉青7號’的選育[J]. 中國果樹，2016(2)：72-74.

[10]牟海飛，劉潔云，韋紹龍，等. 早熟短果指型優(yōu)質(zhì)香蕉新品種桂蕉早1號的選育及其高產(chǎn)栽培技術[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報，2016，48(6)：1056-1061.

[11]賈寶珠，鮑金勇，楊公明. 香蕉皮中功能性成分的研究進展[J]. 食品研究與開發(fā)，2014，35(14)：128-134.

[12]譚誼談，曾凱芳. 1-MCP處理對鮮切芋艿褐變的影響[J]. 食品科學，2014，35(2)：305-309.

[13]Lyons J M. Chilling injury in plants[J]. Annual Review of Plant Physiology, 1973(24)：445-466.

[14]高福元，張吉立，劉振平，等. 持續(xù)低溫脅迫對園林樹木電導率和丙二醛含量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2010(2)：47-49，81.

[15]張家洋，郭 暉，張 莉. 不同低溫脅迫對南京10種道路綠化樹木形態(tài)及電導率的影響[J].東北林業(yè)大學學報，2012，40(5)：25-28.

[16]鮑金勇，趙國建，梁淑如，等. 香蕉皮多酚氧化酶和過氧化物酶特性的研究[J]. 食品科技，2005(11)：17-20.

[17]楊昌鵬，羅菊珍，郭靜婕，等. 香蕉果肉過氧化物酶初步純化及特性研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2008，36(36)：16148-16150.

[18]趙 立. 香蕉皮中多酚氧化酶性質(zhì)的研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2009，48(12)：3117-3119.

[19]李 健，楊昌鵬，陳智理，等. 3個香蕉品種果實過氧化物酶的特性分析[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2011，50(15)：3093-3096.

[20]Montgomery M W, Sgarbieri V C. Isoenzymes of banana polyphenol oxidase[J]. Phytochemistry, 1975, 14(5-6)：1245-1249.

(責任編輯 陳 格)

EffectsofChillingInjuryonBrowningDegree,ElectricConductivityandRelatedEnzymeActivitiesofBananaPeel

LIU Jie-yun1, HUANG Yong-cai1, HUANG Wei-hua1, WU Yan-yan1, MOU Hai-fei1*,LI Fang-lin2, WU Dai-dong1, DONG Wei-qing1, WANG Yan1

(1. Biotechnology Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Guangxi Nanning 530007, China; 2.Agricultural College, Guangxi University, Guangxi Nanning 530004, China)

【Objective】The study aims to explore the effects of low temperature treatments on browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of banana peel, and the relationship between them.【Method】Unchilled immature banana Guijiao No.6 were treated with different low temperatures, then the browning degree, electric conductivity, PPO activity and POD activity of peel were tested.【Result】The browning of peel occurred when temperature was below certain degree and lasted a certain period of time. With the decrease of the treatment temperature and prolonging of the treatment time, the electric conductivity increased, the activities of PPO and POD decreased firstly and then increased. When the bananas were treated with low temperature at different time and then placed at room temperature for 12 h, the browning of peel occurred with temperature below 11 ℃. The electric conductivity of different treatments varied slightly. The activities of PPO and POD showed an upward trend with the decrease of treatment temperature and prolonging of treatment time.【Conclusion】Treated under the temperature of 11 ℃ for a certain period of time, the banana peel was prone to browning. Moreover, banana was placed at room temperature after the low temperature treatment, the browning of peel became severe. The browning degree was positively related to the activities of PPO and POD. The electric conductivity of peel increased due to low temperature treatment, and it returned to normal after being placed at room temperature.

Banana; Low temperature; Browning degree; Electric conductivity; PPO; POD

S668.1

A

1001-4829(2017)11-2485-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.11.016

2017-07-05

廣西自然科學基金項目“香蕉在寒害天氣下果皮褐變過程的生理研究”(2014GXNSFAA118127)；廣西香蕉創(chuàng)新團隊栽培功能專家項目(nycytxgxcxtd-04-18-1)

劉潔云(1988-)，女，湖南郴州人，碩士研究生，助理研究員，主要從事熱帶亞熱帶特色果樹品種選育、組培快繁及栽培等方面的研究工作，E-mail:1064776742@qq.com,*為通訊作者：牟海飛，E-mail:haifei5052@126.com。