不同保鲜剂复合处理对鲜切芒果活性氧代谢、细胞膜透性...

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不同保鲜剂复合处理对鲜切芒果活性氧代谢、细胞膜透性和褐变的影响
袁 芳1，邱诗铭1，李 丽2,3,*
（1.广西民族师范学院生物与食品工程学院，广西 崇左 532200；2.广西农业科学院农产品加工研究所，广西 南宁 530007；3.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室，广西 南宁 530007）
摘 要：为探讨不同保鲜剂复合处理对鲜切芒果的活性氧代谢、细胞膜透性和褐变的影响，本实验以金煌芒为材料，用0.5 g/100 mL乙二胺四乙酸二钠（disodium ethylenediaminetetraacetate，EDTA-2Na）+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸、1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸、0.5 g/100 mL氯化钙+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸 3 种方式处理鲜切芒果。结果表明：与对照相比，3 种处理都能抑制鲜切芒果细胞膜透性增加，降低超氧阴离子自由基（O2-·）产生速率，保持较高的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶活力，抑制多酚氧化酶活力，在贮藏后期降低过氧化物酶的活力，从而降低褐变指数，保持较高的抗坏血酸含量，但对总酚、类黄酮含量的影响不显著（P＞0.05）。柠檬酸+异抗坏血酸+EDTA-2Na和柠檬酸+异抗坏血酸+氯化钙在抑制细胞膜透性增加、保持CAT活力和降低O2-·产生速率方面的效果优于柠檬酸+异抗坏血酸。
关键词：鲜切芒果；复合保鲜剂；活性氧代谢；细胞膜透性；褐变
鲜切果蔬又称为微加工或最小加工果蔬，即果蔬经过清洗、整理、去皮、切割、保鲜、包装而成，能保持较好的新鲜度，又因其营养健康、食用方便等特点深受各国消费者青睐[1-2]。金煌芒（Mangifera indica Linn.）在我国广西、广东、海南、福建、台湾等地都有种植，具有产量高、果实特大、味甜多汁、纤维少的特点[3-4]，适合加工成鲜切产品。鲜切芒果因其风味独特、营养方便的特点在零售店和餐饮业中需求很高。但鲜切水果易因机械损伤导致逆境胁迫，从而发生生理生化特性改变，从而加速组织衰老、褐变、营养物质流失、品质下降等。研究表明褐变与活性氧代谢有关，并且与膜脂过氧化增加密切相关，活性氧代谢失调可诱导膜脂过氧化作用加强，膜透性增加，加速组织衰老与褐变[5-7]。
国内外有关鲜切芒果的研究主要集中在热处理[8-9]、可食性涂膜[10]、果蔬保鲜剂[9-11]、脉光冲[12]、品种和成熟度[13]等对品质的影响，其中果蔬保鲜剂以柠檬酸、（异）抗坏血酸（盐）、钙盐为主。柠檬酸可以抑制鲜切猕猴桃的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性，但是单独使用柠檬酸并不能使鲜切猕猴桃维持较高的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性[14]；（异）抗坏血酸（盐）能将醌还原为酚类底物，进而抑制酶促褐变，且与柠檬酸、氯化钙联合使用对鲜切苹果、芒果等保鲜效果更好[9,11,15]。前人的研究显示乙二胺四乙酸二钠（disodium ethylenediaminetetraacetate，EDTA-2Na）、抗坏血酸及柠檬酸复配使用比单独使用对保持鲜切山药的护色效果更好[16]。目前对于柠檬酸、（异）抗坏血酸（盐）、钙盐、EDTA-2Na等用于鲜切果蔬的研究重点在护色效果方面，对鲜切果蔬活性氧代谢与膜透性对褐变的影响研究甚少。在预实验的研究基础上，本实验以3 种不同方式的保鲜剂组合处理鲜切芒果，探讨不同复合保鲜剂对鲜切芒果褐变、活性氧代谢和膜透性的影响，以期为芒果鲜切技术的开发提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
金煌芒采自广西省龙州县，在果实八成熟时采摘，当天运回实验室，挑选大小均匀、成熟度一致的果实进行实验。
柠檬酸、异抗坏血酸、氯化钙、EDTA-2Na均为国产食品级；其他试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
3-18KS大型多功能冷冻离心机 德国Sigma公司；UV 1601紫外-可见分光光度计 上海佑科仪器仪表有限公司；超低温冰箱 中科美菱公司。
1.3 方法
1.3.1 鲜切芒果加工与实验分组
芒果清洗表面泥沙→去皮去核→切成厚1 cm的果片→保鲜处理5 min→捞出沥干→聚乙烯保鲜袋包装→4 ℃、相对湿度80%条件下贮藏15 d，每3 d取样测定相关指标。
各保鲜剂的质量浓度梯度分别为：0.1、0.5、1.0 g/100 mL EDTA-2Na，0.5、1.0、2.0 g/100 mL柠檬酸，0.1、0.5、1.0 g/100 mL异抗坏血酸和0.2、0.5、0.8 g/100 mL氯化钙。按照以上流程，采用三因素三水平正交试验，以综合感官评分为指标，确定EDTA-2Na、柠檬酸和异抗坏血酸组合的最佳配比为：0.5 g/100 mL EDTA-2Na+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸；氯化钙、柠檬酸和异抗坏血酸的组合最佳配比为：0.5 g/100 mL氯化钙+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸。以上两个组合中都有柠檬酸和异抗坏血酸，因此采用全面实验设计法，以综合感官评分为指标，确定柠檬酸和异抗坏血酸的最佳组合为：1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸。
为了进一步研究以上3 种组合保鲜剂对鲜切芒果的活性氧代谢、细胞膜透性和褐变的影响，在以上预实验的基础上，对鲜切芒果按照以下4 种方式进行保鲜处理，即对照：超纯水；处理1：0.5 g/100 mL EDTA-2Na+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸；处理2：1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸；处理3：0.5 g/100 mL氯化钙+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸。
每个处理组芒果片的总质量为12 kg，每个处理分别做3 个平行。
1.3.2 指标测定
1.3.2.1 细胞膜相对渗透率的测定
参照Mao Linchun等[17]的方法测定细胞膜相对渗透率。用直径为1 cm的打孔器从5 片鲜切芒果中取圆柱条果肉柱，用锋利刀片切割成0.5 cm厚，取5 g用去离子水清洗后沥干表面水分，再加入25 mL去离子水，室温浸泡3 h，煮沸10 min，分别测定煮沸前后的电导率，相对渗透率按下式计算。

1.3.2.2 超氧阴离子自由基（·）产生速率的测定
·产生速率的测定参考曹建康等[18]的方法，并略加修改。从5 片鲜切芒果中取10 g果肉，用50 mmol/L pH 7.8的磷酸钠缓冲液（含1 mmol/L EDTA-2Na、0.3 g/100mL曲拉通X-100、2 g/100 mL聚乙烯吡咯烷酮）提取·，以NaNO2作标准曲线，以每分钟每克果肉组织产生的超氧阴离子的物质的量作为·的产生速率，单位为μmol/（min·g），结果以鲜质量计。
1.3.2.3 抗坏血酸含量的测定
抗坏血酸（ascorbic acid，AsA）含量的测定参照Lin Yifen等[5]的方法，单位为mg/100 g，结果以鲜质量计。
1.3.2.4 总酚和类黄酮含量的测定
总酚和类黄酮含量的测定参考曹建康等[18]的方法，总酚和类黄酮含量分别以1 g鲜质量的提取液在280 nm和325 nm波长处的OD值表示。
1.3.2.5 SOD、CAT、APX活力的测定
SOD、CAT、APX活力的测定参照李辉[19]的方法，并略加修改。从5 片鲜切芒果中取果肉5 g，加入50 mmol/L pH 7.0的磷酸钠缓冲液（含0.1 mmol/L EDTA-2Na、0.3 g/100 mL曲拉通X-100、2 g/100 mL聚乙烯吡咯烷酮），冰浴研磨成匀浆，4 ℃、14 000hg离心20 min，取上清液定容至20 mL，用于SOD、CAT、APX活力的测定。
以每分钟每克鲜果肉组织的反应体系对氮蓝四咄光化还原抑制50%为一个SOD活力单位（U）；以每分钟每克鲜质量鲜果肉组织在240 nm波长处吸光度降低0.1为一个CAT活力单位（U）；以每分钟每克鲜质量鲜果肉组织在290 nm波长处吸光度下降0.01为一个APX活力单位（U）；以上酶活力单位均为U/g。
1.3.2.6 过氧化物酶、PPO活力的测定
过氧化物酶（peroxidase，POD）、PPO活力的测定参照赵云峰等[20]的方法，并略加修改。从5 片鲜切芒果中果肉取10 g，加入50 mmol/L pH 6.86的磷酸钠缓冲液，在冰浴中研磨成匀浆，4 ℃、14 000 r/min离心20 min，取上清液用于酶活力测定。
以每克鲜质量组织每分钟在525 nm波长处吸光度变化0.001为1 个PPO活力单位（U）；以每克鲜质量组织每分钟在470 nm波长处吸光度变化0.001为1 个POD活力单位（U）；以上酶活力单位均为U/g。
1.3.2.7 褐变指数的测定
参考杨巍等[21]的方法测定褐变指数。
1.4 数据统计与分析
采用SPSS 17.0软件对以上数据进行统计分析，使用Duncan法比较平均值之间的差异显著性，P＜0.05表示差异显著，采用Excel软件绘图。
2 结果与分析
2.1 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中细胞膜相对渗透率的影响

图 1 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中细胞膜相对渗透率的影响
Fig. 1 Effects of different treatments on relative permeability of cell membrane in fresh-cut mango
由图1可知，对照组鲜切芒果的细胞膜相对渗透率在贮藏的0～6 d内变化不大，在6～15 d内快速上升，各处理组在0～9 d内保持平稳，在9～15 d内快速上升。处理1组和处理3组芒果的细胞膜相对渗透率在6～15 d内显著低于对照组（P＜0.05），处理2组在9～12 d显著低于对照组（P＜0.05）。说明这3 种处理都能降低鲜切芒果细胞膜相对渗透率，保持细胞膜的完整性，其中0.5 g/100 mL EDTA-2Na+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸（处理1）和0.5 g/100 mL氯化钙+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸（处理3）复合使用效果更好。
2.2 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中·产生速率的影响

图 2 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中g产生速率的影响
Fig. 2 Effects of different treatments on the rate of · production in fresh-cut mango
由图2可知，各组鲜切芒果g产生速率在0～3 d内缓慢下降，在3～6 d内快速上升达到高峰后快速下降。与对照相比，处理1组和处理3组的g产生速率在0～12 d内与对照组差异显著（P＜0.05）；处理2组在第0～6天和第12天与对照组差异显著（P＜0.05）。说明各复合保鲜剂处理都能降低鲜切芒果g的产生速率，且处理1组抑制g产生速率的效果较好，其次是处理3组。
2.3 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中AsA含量的影响

图 3 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中AsA含量的影响
Fig. 3 Effects of different treatments on the AsA content of fresh-cut mango
AsA是植物组织内重要的内源抗氧化物质，可以抑制膜脂过氧化，减少褐变的发生[22]。由图3可知，各组鲜切芒果的AsA含量在0～3 d内急速下降，随后对照组一直较平稳，各处理组在3～6 d内快速上升，处理1和处理3组在6～12 d内保持平稳，在贮藏末期快速下降，处理2组在6～15 d内AsA含量变化不大。统计分析表明，相比对照组，各复合保鲜剂处理显著提高了鲜切芒果贮藏中后期的AsA含量（P＜0.05）。
2.4 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中总酚和类黄酮的影响

图 4 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中总酚（A）和类黄酮（B）含量的影响
Fig. 4 Effects of different treatments on the total phenols (A) and flavonoids (B) contents of fresh-cut mango
植物组织中实际测定的总酚含量取决于总酚合成和氧化降解之间的平衡[23-25]。从图4A可知，各组鲜切芒果的总酚含量在贮藏前期缓慢下降，而后保持平稳，与对照组相比，各复合保鲜剂处理组在贮藏前期总酚含量更高，在第3天与对照组差异显著（P＜0.05）。总酚一方面起抗氧化作用，另一方面作为酶促褐变反应的底物促进褐变的发生；但由于第3天鲜切芒果还没有出现明显的褐变现象，所以推测贮藏前期较高的总酚含量主要起抗氧化的作用。
类黄酮也是植物组织内的抗氧化物质之一，由图4B可知，在整个贮藏过程中，对照组鲜切芒果的类黄酮含量变化不大，各复合保鲜剂处理组先增加后下降再保持平稳，且与对照相比，各处理组在贮藏前期保持了较高的类黄酮含量，其中处理3组在第3天与对照组差异显著（P＜0.05）。
2.5 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中SOD、CAT、APX活力的影响

图 5 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中SOD（A）、CAT（B）和APX（C）活力的影响
Fig. 5 Effects of different treatments on the activity of SOD (A),CAT (B) and APX (C) in fresh-cut mango
由图5A可知，对照组鲜切芒果的SOD活力在贮藏的前3 d快速上升，随后一直缓慢下降。处理1组的鲜切芒果SOD活力在贮藏的前12 d保持平稳，12～15 d快速下降，处理2和处理3组SOD活力在前3 d快速上升。统计分析表明，处理1和2组鲜切芒果的SOD活力在6～12 d内显著高于对照组（P＜0.05），处理3组的SOD活力在9～12 d内显著高于对照组（P＜0.05）。说明这3 个处理组鲜切芒果在贮藏中后期都保持了较高的SOD活力，处理1和2更有利于保持较高的SOD活力。
由图5B可知，对照组鲜切芒果CAT活力在0～12 d变化不大，在12～15 d快速上升。处理2组的CAT活力在0～3 d快速下降，在3～6 d变化不大，随后在6～9 d快速上升达高峰之后又快速下降。处理1组在0～9 d都呈上升趋势，在第9天达到高峰值后开始下降，处理3组在0～6 d快速上升后又快速下降。统计分析表明，处理1组和3组在3～12 d内CAT活力均显著高于对照组（P＜0.05），处理2组在9～12 d内CAT活力显著高于对照组（P＜0.05），整个贮藏过程中处理1和2更有利于保持较高的SOD活力。
由图5C可知，对照组鲜切芒果APX活力在0～3 d下降，在3～6 d上升之后一直缓慢下降。处理1组和2组鲜切芒果APX活力在0～9 d变化不大，在9～15 d上升，且在第3天和12～15 d内显著高于对照组（P＜0.05）。处理3组的APX活力在0～9 d变化趋势与对照组一致，但在9～15 d内保持平稳，且在第3天和12～15 d内显著高于对照组（P＜0.05）。
2.6 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中POD、PPO活力的影响

图 6 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中POD（A）和PPO（B）活力的影响
Fig. 6 Effects of different treatments on the activity of POD (A) and PPO (B) in fresh-cut mango
由图6A可知，鲜切芒果的POD活力在贮藏前期快速下降，其中对照组在9～12 d内快速上升，随后缓慢下降，各处理组的POD活力在0～6 d快速下降后，在6～12 d内保持平稳，在12～15 d处理2、3组的POD活力较快上升。统计分析表明，处理1组在第3天显著高于对照组，处理2组在第6天显著高于对照组，处理3组鲜切芒果POD活力在3～9 d内显著高于对照组，在12～15 d，各处理组的POD活力都显著低于对照组（P＜0.05）。
由图6B可知，各组鲜切芒果的PPO活力在0～3 d快速上升，3～6 d较快下降后变化不大，与对照组相比，各处理有效降低了鲜切芒果贮藏过程中的PPO活力。统计分析表明，处理1组的PPO活力在3～12 d、处理2组在3 d和6～15 d，及处理3组在6～12 d均显著低于对照组（P＜0.05），其中处理1抑制PPO活力的效果较好。
2.7 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中褐变指数的影响

图 7 不同处理对鲜切芒果贮藏过程中褐变指数的影响
Fig. 7 Effects of different treatments on browning index of fresh-cut mango
由图7可知，鲜切芒果的褐变指数在0～3 d内为0，3 d后开始上升，在6～15 d内各处理组的褐变指数都显著低于对照组（P＜0.05），说明这3 种处理方式均可以有效抑制鲜切芒果的褐变。其中处理1和处理3抑制褐变的效果更好。
3 讨 论
鲜切果蔬由于机械损失，活性氧会快速产生并积累，从而加速膜脂过氧化，增加膜的通透性并加速衰老，细胞膜的破坏利于PPO与酚类底物接触并将酚类氧化醌类形成棕色聚合物，增加褐变[7,26-28]。活性氧清除系统包含酶促和非酶促两大体系，酶促清除体系主要包括SOD、CAT、APX、POD等多种酶，这几种酶协同作用清除植物体内的活性氧，降低活性氧水平；非酶系主要包含抗坏血酸、酚类、黄酮类等多种物质[5,26]。本研究中EDTA-2Na+柠檬酸+异抗坏血酸、柠檬酸+异抗坏血酸、氯化钙+柠檬酸+异抗坏血酸这3 种方式处理均维持了鲜切芒果在贮藏中后期较高的SOD、CAT、APX活力，保持了较高的AsA含量，且降低了O2-g的产生速率，这有利于降低鲜切芒果的活性氧水平，保持了细胞膜的相对完整，从而抑制细胞膜相对渗透率升高和褐变，但对总酚、类黄酮含量的影响不大，说明SOD、CAT、APX 3 种酶和AsA在鲜切芒果的活性氧清除中起主导作用。POD一方面可以清除植物体内的过氧化氢；另一方面又能加速PPO催化的酶促褐变反应[24-25,29]，从实验结果看，3 种处理都可以降低PPO活力，且对照组的鲜切芒果在贮藏后期的POD活力显著高于这3 个处理组，从而加速了对照组鲜切芒果的褐变。
以上结果说明0.5 g/100 mL EDTA-2Na+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸处理、1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸、0.5 g/100 mL氯化钙氯化钙+1.0 g/100 mL柠檬酸+1.0 g/100 mL异抗坏血酸3 种处理方式均能维持较高的活性氧代谢酶活力，从而抑制细胞膜透性增加，且降低PPO活力，在贮藏后期抑制POD活力，有效抑制鲜切芒果褐变。虽然这3 种处理对抑制鲜切芒果褐变效果的差异不明显，但柠檬酸+异抗坏血酸+EDTA-2Na和柠檬酸+异抗坏血酸+氯化钙在抑制细胞膜透性增加、保持CAT活力和降低O2-g的产生速率方面的效果更好。
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Effect of Composite Preservatives on Active Oxygen Metabolism, Cell Membrane Permeability and Browning of Fresh-Cut Mango
YUAN Fang1, QIU Shiming1, LI Li2,3,*
(1. College of Biology and Bromatolgy, Guangxi Normal University for Nationalities, Chongzuo 532200, China;2. Institute of Agro-products Processing Science and Technology, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China;3. Guangxi Key Laboratory of Fruits and Vegetables Storage-Processing Technology, Nanning 530007, China)
Abstract: In order to investigate the effects of different composite preservative treatments on active oxygen metabolism, cell membrane permeability and browning of fresh-cut mango, fresh-cut ‘Jinhuang’ mango fruit were treated with 1.0 g/100 mL citric acid + 1.0 g/100 mL isoascorbic acid alone or in combination with 0.5 g/100 mL disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA-2Na)or 0.5 g/100 mL calcium chloride in this paper. The results showed that as compared with the control, all three treatments inhibited the increase of membrane permeability, reduced the rate of superoxide anion (·) production, and maintained high activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX), inhibited polyphenol oxidase (PPO) activity and reduced the peroxidase (POD) activity at the later stages of storage, thereby reducing browning index and maintaining high ascorbic acid (AsA) content of fresh-cut mango, but they had no significant effect on total phenol or flavonoid contents (P > 0.05).Citric acid + isoascorbic acid combined with EDTA-2Na or calcium chloride was superior to citric acid + isoascorbic acid in inhibiting the increase of cell membrane permeability, maintaining CAT activity, and decreasing the generation rate of·.
Keywords: fresh-cut mango; composite preservative; active oxygen metabolism; cell membrane permeability; browning
引文格式：2019-02-25
基金项目：广西高校中青年教师基础能力提升项目（2019KY0791）；广西民族师范学院科研项目（2017YB001）；
“十三五”国家重点研发计划重点专项（2018YFD0401301）；广西创新驱动发展专项（桂科AA17204038；
桂科AA17204042）；广西农业科学院基本科研业务专项（桂农科2015YT86；桂农科2018YM04；桂农科2018YT27）
第一作者简介：袁芳（1986—）（ORCID: 0000-0001-6816-2012），女，讲师，硕士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail: yf2018yuyu@126.com
*通信作者简介：李丽（1983—）（ORCID: 0000-0001-7977-9632），女，研究员，硕士，研究方向为果蔬贮藏与加工技术。E-mail: lili@gxaas.net
DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-151
中图分类号：TS255.36
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2020）03-0218-06
引文格式：袁芳, 邱诗铭, 李丽. 不同保鲜剂复合处理对鲜切芒果活性氧代谢、细胞膜透性和褐变的影响[J]. 食品科学, 2020,41(3): 218-223. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-151. http://www.spkx.net.cn
YUAN Fang, QIU Shiming, LI Li. Effect of composite preservatives on active oxygen metabolism, cell membrane permeability and browning of fresh-cut mango[J]. Food Science, 2020, 41(3): 218-223. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190225-151. http://www.spkx.net.cn