荔枝采后生理及果皮酚类物质的表儿茶素介导酶促氧化

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:foreverfreedom5
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本试验以‘岵山晚荔’(较耐贮藏)和‘乌叶’(不耐贮藏)为材料,从荔枝采后果皮结构、生理变化以及果皮PPO和POD在贮藏期间的活性动态入手,利用HPLC-MS/MS分析了(-)-表儿茶素(EC)、(+)-儿茶素(C)、A型原花青素、B型原花青素以及花色苷(矢车菊素-3-0-芸香糖苷)等果皮中主要酚类物质组分在贮藏期的含量变化及品种间差异,研究了荔枝品种间耐贮性差异以及不同环境对于荔枝采后贮藏的影响。应用荔枝果皮POD和PPO纯酶,研究了在(-)-表儿茶素介导条件下,其他黄烷醇物质组分及花色苷的代谢转化机制。主要结果如下:显微结构显示,相比较于‘乌叶’荔枝,‘岵山晚荔’外果皮龟裂片突起较明显,中果皮栅状组织厚,石细胞(团)数量多且排列紧密,维管束发达且排列有序,内果皮中的薄壁细胞排列紧密且层数多;而‘乌叶’外果皮龟裂片突起较不明显,中果皮栅状组织较薄,石细胞(团)数量少且分布分散,维管束不发达。切片观察发现,采后伴随着衰老和褐变进程,果皮组织结构破坏增加,龟裂片受到破坏,细胞失水致使胞间隙减小,细胞层次不明显。25℃包装使果皮结构破坏程度相较于室温散装果为轻,3±℃包装贮藏使果皮结构能够较长时间的保持其完整性。相比较于‘乌叶’,‘岵山晚荔’荔枝果皮发生褐变现象较缓慢,果皮组织结构的随贮藏时间延长破坏程度较轻。采后荔枝果皮褐变指数、细胞膜透性、相对失水率和果实失重率、呼吸强度随着贮藏时间的延长而上升,‘乌叶’显著高于‘岵山晚荔’。包装和低温贮藏,能够显著延缓荔枝果皮采后失水和褐变。果实可溶性固形物(TSS)、可滴定酸(TA)和维生素C随着贮藏时间的延长而下降,‘岵山晚荔’的显著高于‘乌叶’,变化较小,具有较长的贮藏期。采后荔枝贮藏前期,果皮中可溶态POD和结合态POD活性随着果皮褐变而逐渐上升,贮藏后期因果皮结构破坏,POD与酚类物质混合进而发生酶促褐变,导致活性下降,‘乌叶’显著高于‘岵山晚荔’,变化较大。低温环境贮藏能够延缓POD活性最高峰的出现;随着采后果实衰老和果皮褐变进程,‘岵山晚荔’果皮PPO活性先上升后下降,‘乌叶’果皮PPO活性逐渐下降。果皮中PPO活性大小,在室温散装,25℃和3±1℃环境贮藏期间,‘岵山晚荔’和‘乌叶’无显著差异,在10±1℃环境贮藏期间,‘岵山晚荔’显著高于‘乌叶’。利用HPLC-MS/MS对荔枝果皮中主要酚类物质:EC、C、原花青素B1(B1)、原花青素B2(B2)、原花青素A2(A2)、矢车菊素-3-O-芸香糖苷(Cya)、表阿夫儿茶素(Afz)以及原花青素三聚体进行鉴定和采后定量分析。成熟荔枝果皮中酚类物质各组分含量高低依次为EC>A2>B2>Cya>C>B1>Afz。果皮中酚类物质组分随着采后果皮的褐变,其含量总体呈下降趋势,3±1℃包装贮藏能够显著的延缓各组分的降解。‘岵山晚荔’果皮EC、C、B1、B2、Cya和Afz等含量在贮藏前期上升,随后下降;采后‘乌叶’果皮EC、C、B2和A2等含量逐渐降低。研究发现,PPO对底物的选择具有高度的特异性,PPO对EC具良好的催化反应活性,无法识别B1、B2和A2。在H2O2存在条件下,POD对于底物的选择相比较于PPO具有较大的差异,除对EC外,其对A2具有良好的催化反应活性。POD和PPO对黄烷醇类物质代谢转化可能遵循相同的反应机制,即EC首先被PPO和POD催化氧化生成半醌自由基,半醌自由基以非酶促方式促使黄烷醇类物质氧化聚集,进而形成褐色物质,最终导致荔枝果皮的褐变,POD对黄烷醇的代谢转化效率远远超过PPO。PPO无法直接催化降解Cya,PPO对Cya的降解依赖于PPO-EC-Cya反应系统,并且需要高浓度的PPO酶才能驱动该系统的反应。在H2O2的存在下,POD可直接催化降解Cya,同时POD催化氧化EC产生半醌自由基,攻击Cya进而导致其降解速率增加,其催化反应效率远远大于PPO。PPO无法直接参与催化木质醇的代谢转化过程中,必须以EC为介导,催化芥子醇的代谢转化;而POD能直接催化氧化松柏醇和芥子醇反应。在离体条件下,对POD和PPO催化氧化果皮总酚粗提物进行了研究。研究显示,在不同的pH环境下,POD对于荔枝果皮中酚类物质的降解效率显著大于PPO。研究表明,伴随着采后荔枝果皮的褐变,POD可能对果皮中酚类物质催化降解起主导作用,花色苷的降解在整个褐变进程中为先导反应,并且由POD所驱动。POD在荔枝果皮褐变过程中发挥着举足轻重的作用,其重要性更甚于PPO。
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