采后硝普钠处理对南果梨果实贮藏品质和 细胞壁降解酶的...
采后硝普钠处理对南果梨果实贮藏品质和 细胞壁降解酶的影响程 园，李灿婴，侯佳宝，李 雪，王晓涵，葛永红*
（渤海大学食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术 国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013）
摘 要：为探究采后硝普钠（sodium nitroprusside，SNP）处理对南果梨果实贮藏效果的影响，将南果梨果实采后用0.25 mmol/L SNP溶液和清水（对照）浸泡处理，研究常温贮藏期间果实品质和细胞壁降解酶活性的变化。结果表明：与对照相比，SNP处理能抑制果实质量损失率的升高，显著降低果实呼吸高峰值，显著延缓南果梨果肉硬度的下降，维持果实较高水平的可溶性固形物质量分数，延缓抗坏血酸含量及可滴定酸质量分数的下降。此外，SNP处理能明显抑制多聚半乳糖醛酸酶、果胶甲基反式消除酶、果胶甲酯酶和多聚半乳糖醛酸反式消除酶活力。由此说明，SNP保持果实贮藏品质与抑制果胶降解酶活性有关。
关键词：南果梨；硝普钠；呼吸强度；细胞壁降解酶
南果梨属于蔷薇科梨属植物，是辽宁省特色水果之一，其气味芳香、爽口多汁、味道香甜、略带酒香味道、营养丰富，深受消费者的喜爱。新鲜采摘的南果梨果皮呈绿黄色，果实脆而硬，并且风味淡，常温贮藏10～15 d果皮变金黄色，散发出特有的芳香气味，达到最佳可食 度。南果梨果实采后常温贮藏时间短，很容易软化、果肉褐变，从而导致品质下降，甚至腐烂变质，降低商品价值并造成巨大经济损失。因此，开发绿色、安全、高效的保鲜技术是促进南果梨产业发展的关键所在。
果实贮藏期间的软化主要是由细胞壁厚度、组成和细胞大小、形状、内容物等方面的变化造成的。其中细胞壁的其他变化通常包括一些增溶作用、解聚和酸性果胶的去甲基酯化，以及大量多糖中糖侧链的丢失，从而导致细胞壁结构改变和组织凝结力下降。因此，影响果实软化的机制之一是细胞壁物质降解，而细胞壁降解酶活性升高是造成细胞壁物质分解的主要因素，包括果胶酶类、纤维素酶和半纤维素酶。多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）、果胶甲酯酶（pectin methylesterase，PME）、多聚半乳糖醛酸反式消除酶（polygalacturonic acid transeliminase，PGTE）、果胶甲基反式消除酶（pectin methyltranseliminase，PMTE）和纤维素酶（cellulase，Cx）是主要的细胞壁降解酶，在果实软化中具有重要作用。
研究表明，采后1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）处理、高分子涂膜、气调贮藏以及热激处理等能够保持梨果实的品质，并延缓衰老进程。硝普钠（sodium nitroprusside，SNP）即亚硝基铁氰化钠，进入植物体后在半胱氨酸、谷胱甘肽或其他2SH类化合物或者细胞色素P2450/NADPH系统的催化下释放出NO。研究表明，NO不仅可以减少梨和荔枝果实质量损失、颜色变化、病原菌侵染等，而且还可通过抑制呼吸代谢来延缓果实的衰老。目前，SNP已广泛应用于蒜苔、桃、菠菜、青花菜等果蔬的保鲜贮藏方面。研究表明，SNP处理可以提高西兰花中多种酶活性，抑 制桃果实乙烯的产生，有效降低香蕉皮的黄腐病和鲜质量。但有关SNP处理对南果梨果实贮藏品质和细胞壁降解酶的影响还缺乏深入研究。
本研究以南果梨果实为材料，采后用SNP溶液进行浸泡处理，研究其对果实常温贮藏期间质量损失率、呼吸强度、硬度等品质指标及细胞壁降解酶活力的影响，为南果梨果实的贮藏保鲜提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
南果梨果实采自锦州市，在商业成熟度时采收，纸箱包装后当天运抵实验室进行处理。
SNP、氢氧化钠 天津市致远化学试剂有限公司；磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、考马斯亮蓝 天津市福晨化学试剂厂；果胶、3,5-二硝基水杨酸、三羟甲基氨基甲烷 北京索莱宝科技有限公司；磷酸钠（Na3PO4） 山东西亚化工有限公司；无水乙醇 天津市风船科学试剂科技有限公司。
1.2 仪器与设备
UV-2550紫外-可见分光光度计 岛津仪器（苏州） 有限公司；Centrifuge5424R小型冷冻离心机 德国Eppendorf公司；WYT-32型阿贝折光仪 厦门中村光学仪器厂；GY-1型水果硬度计 杭州托普仪器有限公司；Check Point II型便携式CO2 分析仪 丹麦 PBI-Dansensor公司。
1.3 方法
1.3.1 原料处理
选取大小均一、无机械伤和病虫害的南果梨果实，用前期实验筛选的0.25 mmol/L SNP（含0.01 mL/L Tween 20）溶液常温浸泡果实10 min，以清水处理为对照。全部处理果实常温晾干后装箱，于20 ℃、相对湿度30%～40%条件下贮藏12 d，每隔2 d取样进行指标测定。
1.3.2 可溶性固形物质量分数测定
可溶性固形物质量分数采用阿贝折光仪测定，在南果梨果实赤道部位阴阳面均匀取2 处皮下2～10 mm的果肉，每次测定用果实10 个。
1.3.3 呼吸强度测定
各处理组中分别取15 个果实，分别称质量后平均放入3 个自封袋中保存1 h，然后用Check Point II型便携式CO2分析仪测定探针刺入密封袋中，测定CO2浓度，呼吸强度以每千克果实每小时释放的CO2体积表示，单 位为mL/（kgg h）。
1.3.4 质量损失率测定
测量果实贮藏前后的质量，并用差量法（公 式（1））计算果实质量损失率。每组处理用果实5 个，重复3 次。
1.3.5 果肉硬度测定
各组选取果实15 个，削去果实赤道部分阴阳面果皮，采用GY-1型硬度计测定硬度，单位为kg/cm2。
1.3.6 抗坏血酸含量测定
取样参照范存斐等方法并修改，取各组果实10 个，在果实赤道部位取皮下5～10 mm处果肉组织3.0 g。参照任亚琳等方法测定抗坏血酸含量，在 265 nm波长处测定吸光度，抗坏血酸含量以鲜质量计。
1.3.7 可滴定酸质量分数测定
取各组果实皮下5～10 mm处果肉组织3.0 g，参照陈松江等的方法，采用NaOH滴定法测定可滴定酸质量分数，可滴定酸质量分数按公式（2）计算。
式中：c为标准NaOH溶液浓度/（mol/L）；V为滴定消耗NaOH溶液体积/mL；m为样品质量/g；K为换算为苹果酸的系数（0.067 g/mol）。
1.3.8 细胞壁降解酶的提取及活力测定
取各组果实皮下5～10 mm处果肉组织3.0 g进行粗酶液提取。PG、PME、PGTE、PMTE的提取均参照杨志敏等的方法。
PG和PME活力测定参照陈夕军等的方法，采用3,5-二硝基水杨酸法在540 nm波长处测定反应混合液释放还原糖的量。PG、PME分别以每克组织每分钟催化多聚半乳糖醛酸和果胶产生1 μg底物为一个酶活 力单位（U）。
PGTE和PMTE活力测定参照杨志敏等的方法，在232 nm波长处测定反应混合液的吸光度，根据PGTE分解多聚半乳糖醛酸以及PMTE分解果胶所释放的不饱和醛酸量，分别计算PMTE和PGTE的活力。以30 ℃下每分钟每克组织在酶促反应下催化底物释放1 μmol不饱和醛酸反应量为一个酶活力单位（U）。
1.4 数据处理与分析
除硬度外，其他实验均重复3 次。用Microsoft Excel 2007软件计算平均值、标准差，并作图，采用SPSS 16.0统计软件进行最小显著差法分析，P＜0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 SNP处理对南果梨果实质量损失率和呼吸强度的影响
图 1 SNP处理对南果梨果实质量损失率（A）和呼吸强度（B）的影响
Fig. 1 Effect of SNP treatment on mass loss rate (A) and respiratory intensity (B) of Nanguo pears
由图1A可以看出，随着贮藏时间的延长，对照组和SNP处理组果实的质量损失率逐渐上升，但SNP处理组果实的质量损失率始终低于对照组，在贮藏第12天，对照组果实的质量损失率是处理组的1.09 倍。由图1B可知，南果梨果实在贮藏过程中出现明显的呼吸跃变峰，对照组和SNP处理组果实呼吸强度呈先升高后降低趋势，在第6和第8天差异显著（P＜0.05），二者均在贮藏第8天出现呼吸高峰，但SNP处理明显抑制了呼吸强度的变化，在贮藏第8天时对照组果实呼吸强度是SNP处理组果实的1.18 倍。
2.2 SNP处理对南果梨果肉硬度和可溶性固形物质量分数的影响
图 2 SNP处理对南果梨果实果肉硬度（A）和可溶性固形物 质量分数（B）的影响
Fig. 2 Effect of SNP treatment on flesh firmness (A) and total soluble solids content (B) of Nanguo pears
由图2A可知，随着贮藏时间的延长，对照组和SNP处理组果实果肉硬度逐渐下降，但SNP处理组果肉硬度高于对照，并且在贮藏第4～12天差异显著 （P＜0.05），在贮藏第12天，SNP处理组的果肉硬度是对照组的1.49 倍。由图2B可知，在整个贮藏期间，对照组和SNP处理组果实可溶性固形物质量分数先升高后降低，但SNP处理组果实的可溶性固形物质量分数始终高于对照，贮藏第8天时两组可溶性固形物质量分数均最高，此时SNP处理组果实是对照组的1.04 倍。
2.3 SNP处理对南果梨果实可滴定酸质量分数和抗坏血酸含量的影响
由图3A可知，随着贮藏时间的延长，对照组和SNP处理组果实逐渐下降，但SNP处理组果实可滴定酸质量分数高于对照组；在贮藏第12天，SNP处理果实可滴定酸质量分数显著高于对照组，是对照组的1.30 倍。由 图3B可知，在整个贮藏期间，对照组和SNP处理组果实抗坏血酸含量整体呈下降趋势；SNP处理组果实抗坏血酸含量在贮藏2～8 d有升高的趋势，且整个贮藏过程中均高于对照组，在贮藏第8天，SNP处理组果实抗坏血酸含量是对照组的1.17 倍。
图 3 SNP处理对南果梨果实可滴定酸质量分数（A）和 抗坏血酸含量（B）的影响
Fig. 3 Effect of SNP treatment on titratable acid (A) and ascorbic acid (B) contents in Nanguo pears
2.4 SNP处理对南果梨果实PME和PG活力的影响
图 4 SNP处理对南果梨果实PME（A）和PG（B）活力的影响
Fig. 4 Effect of SNP on PME (A) and PG (B) activites in Nanguo pears
由图4A可知，在整个贮藏期间，对照组和SNP处理组果实PME活力都先升高后降低，SNP处理组果实PME活力均低于对照组，在贮藏第8天时二者的差异最大，此时对照组果实PME活力是SNP处理组的1.25 倍。由 图4B可知，对照组和SNP处理组果实PG活力都呈现先上升后降低趋势，但SNP处理组果实PG活力总体显著低于对照组，且均在第6天达到最大，此时对照组果实PG活力是SNP处理组的1.12 倍。
2.5 SNP处理对南果梨果实PGTE和PMTE活力的影响
图 5 SNP处理对南果梨果实PGTE（A）和PMTE（B）活力的影响
Fig. 5 Effect of SNP on PGTE (A) and PMTE (B) activites in Nanguo pears
由图5A可知，对照组和SNP处理组果实PGTE活力贮藏前期呈上升趋势，SNP处理抑制了PGTE活力变化；且两组均在贮藏第10天时PGTE活力达到最大值，对照组果实PGTE活力是SNP处理组的1.04 倍。由图5B可知，随着贮藏时间的延长，对照组和SNP处理果实PMTE活力均先上升后降低，但对照组果实PMTE活力显著高于SNP处理，二者均在第6天达到最大值，此时对照组果实PMTE活力是SNP处理组的1.13 倍。
3 讨 论
果实呼吸强度、硬度、可溶性固形物质量分数、可滴定酸质量分数及抗坏血酸含量等是评定果实贮藏品质的重要指标，这些指标的变化与果实的成熟衰老密切相关，其中由细胞壁降解酶引起的果实软化是硬度变化的主要原因。细胞壁的主要成分为果胶物质、纤维素和半纤维素，在贮藏过程中，果胶物质降解导致胞间层结构变化，从而引起果实的软化。
果实采后仍进行呼吸作用，消耗体内的有机化合物供能。贮藏期间，淀粉水解并转化为可溶性糖，造成可溶性固形物质量分数的增加，而呼吸作用除了消耗糖类物质造成果实品质的下降，还会使有机酸含量发生变化。本实验发现，SNP处理能有效降低南果梨果实呼吸强度和质量损失率，延缓南果梨果实可溶性固形物及可滴定酸质量分数的下降。有研究发现，SNP处理能够延缓砀山酥梨和柑橘果实可滴定酸及可溶性固形物含量的降低，抑制火龙果和枸杞果实的呼吸强度，减少富士苹果的质量损失。由此表明，采后SNP处理有利于保持不同果实的贮藏品质，延长其贮藏期。
抗坏血酸是植物体内抗坏血酸-谷胱甘肽循环中重要的还原物质，能有效清除活性氧，提高抗氧化能力，从而延缓果实的衰老过程。本实验发现，采后SNP处理提高了南果梨果实抗坏血酸含量，延长了果实的贮藏时间。这与外源NO处理番茄植株、茄子等的实验结果一致。
果实的硬度主要与水分蒸腾和果胶物质降解有关。在后熟过程中，南果梨果实硬度逐渐下降，而与果实硬度相关的细胞壁降解酶活力也在相应变化。主要表现为原果胶被细胞壁降解酶分解为可溶性的果胶，细胞结构被破坏，果实硬度下降开始软化。PG是细胞壁降解的关键酶，其主要功能是水解细胞壁中多聚半乳糖醛酸生成低聚的半乳糖醛酸和半乳糖醛酸，而PME催化果胶分子链上半乳糖醛酸的甲酯化为PG准备水解底物，在果胶物质降解和果实软化中起辅助作用，从而导致细胞壁结构解体，使果实软化。在细胞壁降解酶中，PGTE和PMTE的活力较低，果胶裂解酶PGTE优先裂解果胶酸分子中的α-1,4-糖苷键，而PMTE主要降解细胞壁中的果胶或甲基酯化的多聚半乳糖醛酸，对未甲基化的多聚半乳糖醛酸不起作用。本研究发现SNP处理抑制了南果梨果实PG、PGTE、PME和PMTE活力的升高，从而抑制了其对细胞壁物质的降解，有效延缓了南果梨果实的软化。有研究发现，SNP处理可以降低马铃薯叶片水分蒸腾；外源NO处理可延缓梨枣果实、黄瓜、双孢蘑菇等果实的硬度下降，抑制番茄和莲雾果实中细胞壁降解酶的活力。这些结果表明，采后SNP处理能够延缓果实硬度的下降，并且硬度的下降与SNP抑制细胞壁降解酶活力密切相关。
综上所述，0.25 mmol/L SNP处理能有效降低南果梨果实质量损失率以及呼吸强度，抑制果胶物质降解酶活力，从而延缓果实软化并保持果实贮藏品质。
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CHENG Yuan, LI Canying, HOU Jiabao, LI Xue, WANG Xiaohan, GE Yonghong*
(College of Food Science and Engineering, Bohai University, Food Safety Key Laboratory of Liaoning Province, National & Local Joint Engineering Research Center of Storage, Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products, Jinzhou 121013, China)
Abstract: In order to investigate the effect of sodium nitroprusside (SNP) treatment after harvest on the storage quality of Nanguo pears, the harvested fruit were treated with 0.25 mmol/L SNP or distilled water (control) and then were stored at room temperature. Changes in fruit quality and the activity of cell wall degrading enzymes were monitored during storage. The results indicated that SNP treatment inhibited the increase in mass loss, and significantly decreased the respiratory peak and delayed the decline in flesh firmness. SNP treatment also maintained a high level of total soluble solids and delayed the decrease in ascorbic acid and titratable acid contents. Moreover, the activity of polygalacturonase (PG), polygalacturonic acid transeliminase (PGTE), pectin methyltranseliminase (PMTE) and pectin methylesterase (PME) was significantly inhibited by SNP treatment. These results suggest that SNP could improve the storage quality of Nanguo pears by inhibiting the activity of pectin degrading enzymes.
Keywords: Nanguo pear; sodium nitroprusside; respiratory intensity; cell wall degrading enzymes
收稿日期：2018-12-25
基金项目：辽宁省重点研发计划指导计划项目（2017205002）；国家自然科学基金青年科学基金项目（31801595）
第一作者简介：程园（1994—）（ORCID: 0000-0002-3261-2402），女，硕士研究生，研究方向为果蔬采后生物学与技术。E-mail: 1647346368@qq.com
*通信作者简介：葛永红（1979—）（ORCID: 0000-0003-2159-9377），男，副教授，博士，研究方向为果蔬采后生物学与技术。E-mail: geyh1979@163.com
DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181225-289
中图分类号：TS255.36
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2020）01-0252-06
引文格式：
程园, 李灿婴, 侯佳宝, 等. 采后硝普钠处理对南果梨果实贮藏品质和细胞壁降解酶的影响. 食品科学, 2020, 41(1): 252-257. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181225-289. http://www.spkx.net.cn
CHENG Yuan, LI Canying, HOU Jiabao, et al. Effect of postharvest sodium nitroprusside treatment on the storage quality and cell wall degrading enzymes of nanguo pears. Food Science, 2020, 41(1): 252-257. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20181225-289. http://www.spkx.net.cn
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