范林林,高麗樸,王　清,呂佳煜,史君彥,夏春麗,左進華

(北京市農林科學院蔬菜研究中心,果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室,農業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室,農業(yè)部都市農業(yè)(北方)重點實驗室,北京 100097)

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油菜素內酯對豇豆冷害的控制

范林林,高麗樸,王清,呂佳煜,史君彥,夏春麗,左進華*

(北京市農林科學院蔬菜研究中心,果蔬農產品保鮮與加工北京市重點實驗室,農業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室,農業(yè)部都市農業(yè)(北方)重點實驗室,北京 100097)

為研究油菜素內酯(Brassinolide,BR)處理對豇豆冷害現(xiàn)象的控制,將豇豆分別用0.5、1、2、4、8 μmol/L BR溶液浸泡10 min后瀝干，用0.03 mm厚度的PE保鮮膜包裝后置于4 ℃冷庫中貯藏,每2 d測定豇豆的感官評分和冷害率,通過此研究發(fā)現(xiàn)1 μmol/L BR處理效果最佳;然后將豇豆用1 μmol/L BR溶液浸泡10 min后瀝干、用0.03 mm厚度的PE保鮮膜包裝后置于4 ℃冷庫中貯藏,每2 d測定與成熟衰老相關生理生化指標。結果表明,與對照組相比,1 μmol/L BR處理能夠延緩失重率、相對電導率、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的上升,抑制可溶性固形物(TSS)含量的下降,提高過氧化氫酶(catalase,CAT)、過氧化物酶(peroxidase,POD)活性,抑制多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和脂氧合酶(lipoxygenase,CAT)活性,保鮮效果顯著(p<0.05)。

豇豆,油菜素內酯,冷害

豇豆在我國是較為重要的豆類農作物,大部分地區(qū)都有栽培。豇豆因其色澤嫩綠、肉莢肥厚、清脆爽口,富含脂肪、蛋白質、維生素以及礦物質等優(yōu)點,因此受到廣大人們群眾的喜愛。然而,由于豇豆多在高溫季節(jié)(春、夏)采收,采收時間較為集中,豇豆豆莢會出現(xiàn)衰老、變黃變軟、失水皺縮和腐爛等現(xiàn)象,因而導致其損耗嚴重,難以滿足市場的廣大需求。除此之外,豇豆產量大,生產季節(jié)性強,使得市場供應的淡旺季矛盾較為突出,生產旺季供過于求。低溫是保鮮蔬菜一種比較有效的措施,但過低的溫度卻會造成蔬菜的冷害現(xiàn)象,尤其對于豇豆,其冷害還會引發(fā)豇豆嚴重的銹斑,因此需研制出抑制豇豆冷害的保鮮技術[1-4]。

油菜素內酯(Brassinolide,BR)是一種天然的植物激素,廣泛存在于植物的種子、花粉、葉、莖等器官中。研究表明,BR具有改善植物生理代謝,提高產量和品質的作用;除此之外,BR還能調節(jié)植物生長發(fā)育的許多過程[5-7]。近年來有關BR的應用報道也很多,尤其是提高果蔬在低溫貯藏過程中的抗冷害性的報道,然而并無研究BR對豇豆抗冷害性的影響,本文研究了不同濃度的BR處理對豇豆冷害現(xiàn)象的控制,篩選出最佳處理濃度,為其在生產實踐中廣泛應用提供理論依據(jù)。

表1　外觀指數(shù)評定標準Table 1　Appearance index evaluation criteria

表2　不同處理對豇豆保鮮效果的感官評分表Table 2　Sensory score of preservative effect of cowpea of different treatments

注:同一列中不同小寫字母表示差異達到p<0.05顯著水平。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

豇豆(品種:青豇80,產地:北京順義);油菜素內酯,分析純,北京科創(chuàng)欣達科技有限公司;100 cm×100 cm型0.03 mm厚度的PE保鮮袋北京科創(chuàng)欣達科技有限公司。

UV-1800紫外分光光度計上海精密科學儀器有限公司;TGL-16G-A高速冷凍離心機廣州晟龍實驗儀器有限公司;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋國華電器有限公司;DDSJ-308A電導率儀上海精密科學儀器有限公司;2WAJ阿貝折光儀上海申光儀器儀表有限公司。

1.2實驗方法

實驗一:將第一批豇豆分別在0.5、1、2、4、8 μmol/L BR溶液中浸泡10 min,在常溫下瀝干之后裝入0.03 mm PE保鮮袋中,置于4 ℃冷庫中貯藏10 d,每袋裝約3 kg豇豆,從0 d開始每天觀察其感官品質及冷害現(xiàn)象,對照除用蒸餾水浸泡,其他處理相同。

實驗二:將第二批豇豆在1 μmol/L BR溶液中浸泡10 min,在常溫下瀝干之后裝入0.03 mm PE保鮮袋中,置于4 ℃冷庫中貯藏,每袋裝約3 kg豇豆,從0 d開始每2 d測定一次各項生理生化指標,對照除用蒸餾水浸泡,其他處理相同。

1.3測定指標和方法

感官評定標準:由經過專業(yè)培訓的8人組成品評組,每人評判BR處理和對照組豇豆的保鮮效果,按樣品的萎蔫、色澤、硬度及外觀進行整體分級,共9分,分成三等,1～4分表示不可接受,4～6分表示一般,6～9分表示商品價值樂意接受(見表1)[8]。

失重率計算公式如下:

失重率(%)=貯藏前質量(g)-貯藏后質量(g)/貯藏前質量(g)×100

可溶性固形物:取鮮樣汁液,手持糖度計測定。

相對電導率:取2.0 g樣品,加入20 mL蒸餾水,用DDSJ-308A電導率儀測定,其值記為A1;隔10 min再進行一次測定,其值記為A2;煮沸10 min冷卻后再進行一次測定,其值記為A3。

相對電導率(%)=(A2-A1)/(A3-A1)×100。

丙二醛(MDA):取2.0 g樣品,10.0 mL、100 g/L的TCA作為提取液,于4 ℃、12000×g離心20 min,參照曹建康的方法[9]測定。

PPO、LOX、POD、CAT酶活性:分別取2.0 g樣品,加入各自對應的酶提取液,于4 ℃、12000×g離心20 min,均參照曹建康的方法[9]進行測定。

1.4數(shù)據(jù)分析

采用Origin8.5作圖,以IBM SPSS Statistics 19進行顯著性分析。

2　結果與分析

2.1BR處理對豇豆感官評分的影響

由表2可知,各實驗組豇豆的感官評分隨著貯藏時間的延長逐漸下降,在整個貯藏期間,1 μmol/L BR處理組豇豆的感官評分明顯高于其他實驗組,且下降速度較為緩慢;在貯藏期第0～8 d,0.5、1、2、4 μmol/L BR處理均能夠維持豇豆的感官品質,但8 μmol/L BR處理卻加速了豇豆外觀品質的劣變;在貯藏期第10 d時,8 μmol/L BR處理組豇豆的感官評分僅為2,對照組豇豆的感官評分為3.29,而1 μmol/L BR處理組豇豆的感官評分為6.37。1 μmol/L BR處理顯著降低了豇豆感官評分下降的速度(p<0.05),表明1 μmol/L BR處理可有效抑制豇豆在貯藏期間成熟衰老的進程,為豇豆保鮮的最適濃度。

2.2BR處理對豇豆冷害率的影響

由圖1可知,隨著貯藏時間的延長,各實驗組豇豆的冷害率呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢,其中1 μmol/L BR處理組豇豆的冷害率始終處于最低水平,與其他實驗組呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05),對照組、4、8 μmol/L BR處理組豇豆的冷害率始終高于其他三個實驗組,上升速度非常迅速,而0.5、1、2 μmol/L BR處理組豇豆的冷害率上升速度非常緩慢,說明0.5、1、2 μmol/L BR處理能夠有效抑制豇豆冷害率的上升;而在整個貯藏期間,1 μmol/L BR處理組豇豆的冷害率始終顯著低于0.5、2 μmol/L BR處理組(p<0.05)。在貯藏期第10 d時,1 μmol/L BR處理組豇豆的冷害率為對照組的23.11%,僅為8 μmol/L BR處理組的18.31%,呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05)。綜上所述,1 μmol/L BR處理表現(xiàn)效果最佳,為抑制豇豆冷害率的最適濃度。

圖1　BR處理對豇豆冷害率的影響Fig.1　Effect of BR treatment on chilling injury index of cowpea

2.3BR處理對豇豆失重率的影響

失重率是衡量豇豆在貯藏過程中其品質變化的一項重要指標,豇豆受低溫脅迫時首先表現(xiàn)為失水萎蔫,因此豇豆的失重率大小與其抗冷性的強弱有密切關系[10]。由圖2可知,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的失重率隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)上升的趨勢,其中對照組在整個貯藏期上升較為迅速,1 μmol/L BR組豇豆的失重率上升速度較為緩慢,其中在貯藏期第4～6 d上升速度較快。在貯藏期第8 d時,對照組豇豆的失重率是1 μmol/L BR組的1.42倍,呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05),原因是BR可能參與豇豆對低溫適應性調節(jié),低溫下細胞膜結構和功能具有一定保護作用,從而提高豇豆的耐冷性,更好的防止豇豆水分的散失。

圖2　BR處理對豇豆失重率的影響Fig.2　Effect of BR treatment on weight loss of cowpea

2.4BR處理對豇豆可溶性固形物含量的影響

從圖3可以看出,隨著貯藏時間的延長,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的TSS含量總體均呈現(xiàn)下降趨勢,各實驗組豇豆的TSS含量在貯藏期第0～4 d下降速度較為迅速。1 μmol/L BR處理在一定程度上延緩了豇豆貯藏期間TSS含量的減少,其TSS含量均高于對照組。在貯藏期第10 d時,對照組豇豆的TSS含量為5.2%,此時1 μmol/L BR處理組TSS含量為5.6%,差異性顯著(p<0.05)。說明1 μmol/L BR處理能有效抑制貯藏期間豇豆成熟衰老的進程,更好地保持了豇豆的貯藏品質。

圖3　BR處理對豇豆可溶性固形物含量的影響Fig.3　Effect of BR treatment on TSS content of cowpea

2.5BR處理對豇豆相對電導率的影響

相對電導率越高,說明豇豆細胞膜完整性遭到破壞的程度越大[11]。從圖4中可以看出,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的相對電導率隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,而對照組豇豆的相對電導率在整個貯藏期間始終顯著高于處理組(p<0.05)。由此可知,對照組豇豆的細胞膜破壞較為嚴重,1 μmol/L BR處理豇豆的細胞膜破壞較小,表明1 μmol/L BR處理能較好地減輕豇豆細胞膜的受害程度。

圖4　BR處理對豇豆相對電導率的影響Fig.4　Effect of BR treatment on relative conductivity of cowpea

2.6BR處理對豇豆丙二醛含量的影響

MDA含量可作為衡量膜脂過氧化程度的標志物[12]。從圖5可以看出,隨著貯藏時間的延長,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的MDA含量均呈先上升后下降趨勢,在貯藏期第6 d時達到峰值,對照組豇豆的MDA含量變化幅度尤為明顯,MDA含量的增加意味著膜脂過氧化加強,說明豇豆衰老加劇,但同時會有許多清除活性氧機制被啟動,其中抗氧化酶類(POD、CAT、SOD等)在清除活性氧、抑制膜脂過氧化、維持膜系統(tǒng)穩(wěn)定性中起重要作用,因而MDA含量會表現(xiàn)為先上升后下降。與對照組相比,1 μmol/L BR處理顯著降低了豇豆MDA含量(p<0.05),抑制了MDA的積累,在整個貯藏期內,1 μmol/L BR處理豇豆的MDA含量明顯低于對照組。貯藏第6 d時,對照組豇豆的MDA含量為4.0 nmol/g,1 μmol/L BR處理豇豆的MDA含量僅為3.5 nmol/g,為對照組豇豆的87.5%。上述結果表明,1 μmol/L BR處理能夠有效延緩由低溫脅迫引起的豇豆的衰老,對豇豆膜脂過氧化作用具有一定的抑制作用,因此能夠減少豇豆貯藏期間MDA含量[13]。

圖5　BR處理對豇豆MDA含量的影響Fig.5　Effect of BR treatment on MDA content of cowpea

2.7BR處理對豇豆多酚氧化酶(PPO)活性的影響

PPO是引起果蔬酶促褐變的主要酶類,其作用在于催化多酚物質氧化生成黑色素[14]。圖6為豇豆貯藏期間PPO活性變化情況,由圖6可以看出,隨著貯藏時間的延長,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的PPO活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在貯藏至第6 d時,各實驗組豇豆的PPO活性達到峰值。其中在整個貯藏期間,1 μmol/L BR處理組豇豆的PPO酶活性一直低于對照組,說明1 μmol/L BR處理可以有效的抑制豇豆的PPO酶活性,從而抑制了豇豆的酶促褐變。

圖6　BR處理對豇豆PPO酶活性的影響Fig.6　Effect of BR treatment on PPO activity of cowpea

2.8BR處理對豇豆脂氧合酶(LOX)活性的影響

LOX是一種非血紅素鐵的蛋白質,引起果蔬后熟衰老的一類重要的酶[15]。圖7反映了豇豆貯藏過程中LOX酶活性的變化。隨著貯藏時間的延長,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的LOX酶活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在貯藏期第6 d時達到峰值,此時,1 μmol/L BR處理組豇豆的LOX酶活性是對照組的55.76%,呈現(xiàn)顯著性差異(p<0.05)。在貯藏期第0～2 d時,各實驗組豇豆的LOX酶活性基本一致,無顯著性差異(p>0.05),之后對照組豇豆的LOX酶活性開始直線上升,而1 μmol/L BR處理組較為平緩;LOX酶活性的增加可能是豇豆對低溫脅迫的反應,而適當濃度的BR處理可以調節(jié)這種低溫脅迫傷害,故使1 μmol/L BR處理組的LOX酶活性變化較為平緩。在整個貯藏期間,1 μmol/L BR處理組的LOX酶活性始終低于對照組,說明1 μmol/L BR處理能較好的抑制豇豆的LOX酶活性。

圖7　BR處理對豇豆LOX酶活性的影響Fig.7　Effect of BR treatment on LOX of cowpea

2.9BR處理對豇豆過氧化氫酶(CAT)活性的影響

CAT是血紅蛋白酶的一種,能催化采后豇豆機體內積累的過氧化氫(H2O2)分解為分子氧和水,減少H2O2對豇豆組織造成的氧化傷害[16]。從圖8可以看出對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的CAT酶活性均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,并在貯藏期第6 d達到峰值,而1 μmol/L BR處理組豇豆的CAT酶活性顯著高于對照組(p<0.05),貯藏初期1 μmol/L BR處理引起的細胞內的CAT酶活性的升高有利于清除細胞內過量的過氧化氫,從而降低細胞的傷害,但在貯藏一段時間后,組織受到傷害,修復能力下降因而CAT活性降低。在貯藏期第8 d時,1 μmol/L BR處理組豇豆的CAT酶活性比對照組高出46%,在整個貯藏期間,1 μmol/L BR處理組豇豆的CAT酶活性始終高于對照組,由此說明1 μmol/L BR處理組可以有效提高豇豆在防御冷害過程中的抗氧化能力。

圖8　BR處理對豇豆CAT酶活性的影響Fig.8　Effect of BR treatment on CAT activity of cowpea

2.10BR處理對豇豆過氧化物酶(POD)活性的影響

POD是一種非常重要的氧化還原酶類,其活性的變化是果實后熟衰老的一種指標[17]。從圖9可以看出,對照組和1 μmol/L BR處理組豇豆的POD酶性均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,并在貯藏期第6 d時達到峰值,而1 μmol/L BR處理組豇豆的POD酶活性顯著高于對照組(p<0.05),在氧化和非生物脅迫下,POD活性增加是比較常見的響應,1 μmol/L BR處理能夠引起細胞內POD活性的升高,這對于及時清除過量的過氧化氫非常重要。在貯藏期第6 d時,1 μmol/L BR處理組豇豆的POD酶活性比對照組高出31.5%,由此說明1 μmol/L BR處理可以有效提高豇豆在防御冷害過程中的抗氧化能力。

圖9　BR處理對豇豆POD酶活性的影響Fig.9　Effect of BR treatment on POD of cowpea

3　結論

實驗結果表明:豇豆經過0.5、1、2、4、8 μmol/L BR溶液中浸泡10 min,在4 ℃冷庫中10 d貯藏期內,1 μmol/L BR處理能夠有效維持豇豆的外觀品質,抑制豇豆冷害率的上升,為處理豇豆的最適濃度。

相比于對照組,1 μmol/L BR處理能夠有效防止豇豆的水分流失和營養(yǎng)物質的降解,減少相對電導率、MDA含量的增加,保持其細胞膜完整性,抑制PPO、LOX酶活性,提高POD、CAT酶活性,從而提高其抗氧化能力。因此,1 μmol/L BR處理豇豆能較好地控制豇豆的冷害現(xiàn)象,從而延長其貨架壽命。

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Effect of treatment with BR on chilling injury of postharvest cowpea

FAN Lin-lin,GAO Li-pu,WANG Qing,LV Jia-yu,SHI Jun-yan,XIA Chun-li,ZUO Jin-hua*

(Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences;Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Processing;Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops(North China),Ministry of Agriculture;Key Laboratory of Urban Agriculture(North),Ministry of Agriculture,Beijing 100097,China)

The effect of BR on chilling injury of postharvest cowpea was investigated. Cowpea fruits were packed by 0.03 mm thickness of PE film and stored at 4 ℃ after dipping in 0.5,1,2,4 and 8 μmol/L BR solution for 10 min. Sensory score and chilling injury index were measured every 2 d during the storage. This result showed that the BR with 1 μmol/L exhibited the best preservation. In the second experiment,Cowpea fruits treated with 1 μmol/L BR were further applied to measure indexes related to maturity and aging every 2 d during the storage. In contrast to the control treatment,the BR with 1 μmol/L significantly inhibited the increase on weight loss,relative conductivity,MDA content and reduced the decrease on the content of TSS. The activity antioxidant enzymes,including CAT and POD were induced,and PPO,LOX was inhibited by 1 μmol/L BR treatment.

cowpea;brassinolide;chilling injury

2015-12-16

范林林(1990-)，女，碩士研究生，主要從事農產品貯藏加工與食品資源開發(fā)等方面研究，E-mail：fanlinlin0418@163.com。

左進華(1982-)，男，博士，助理研究員，主要從事農產品貯藏與加工，E-mail：zuojinhua@126.com。

國家大宗蔬菜產業(yè)體系建設項目(CARS-25)；西北非耕地園藝作物生態(tài)高效生產技術研究與示范(201203095)；北京市農林科學院青年基金(201404)。

TS255

A

1002-0306(2016)15-0339-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.15.058