猕猴桃保鲜过程中CAT_SOD_POD活性变化的研究

第 10 期 收稿日期:2011 － 08 － 02 作者简介:李高杰(1989—) ，男，山东临沂人，青岛大学本科在读，主要从事天然产物的研究工作。 猕猴桃保鲜过程中 CAT、SOD、POD活性变化的研究 李高杰，柳竹青，陈昭晶，曹梦梅，汤善亮，户安鹏 (青岛大学 化学化工与环境学院，山东 青岛 266071) 摘要:以新鲜猕猴桃为材料，研究了在正常低温保鲜过程中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性的 变化，进而推测其在水果保鲜过程中的作用。结果明 SOD、CAT活性随时间延长而减弱，变化动态呈 S型曲线，表现出一定的平 行性;POD活性则先升高后降低，变化动态呈单峰曲线。 关键词:猕猴桃;保鲜;过氧化氢酶(CAT) ;过氧化物酶(POD) ;超氧化物歧化酶(SOD) ;活性 中图分类号:Q945． 6 文献标识码:A 文章编号:1008 － 021X(2011)10 － 0013 － 03 Changes of Activities of CAT，POD and SOD During the Preservation Process of Chinese Gooseberry LI Gao － jie，LIU Zhu － qing，CHEN Zhao － jing， CAO Meng －mei，TANG Shan － liang，HU An － peng (College of Chemistry and Chemical Engineering and Environment， Qingdao University，Qingdao 266071，China) Abstract:The experiment was conducted to explore the dynamic variation of activities of CAT，SOD and CAT enzymes during the normal low － temperature preservation process of Chinese gooseberry． Results showed that the activity of SOD and CAT enzymes reduced in a S － shaped curve，roughly correlated with each other during the dynamic variation;nevertheless，the variation of activity of POD took on a single － peak curve． Key words:Chinese gooseberry;preservation process;CAT;POD;SOD;activities 猕猴桃(Chinese gooseberry) ，又名奇异果，其优 质果实口味鲜美，具有很高的营养、保健、医疗价 值［1］，被称为“超级水果”。但猕猴桃极易腐烂，造 成经济损失。因此寻找猕猴桃腐烂的原因，进而寻 找有效的保存方法有非常实际的意义［2］。目前关 于猕猴桃保鲜方面的研究大都着眼于某种储藏工艺 对其生化指标的影响［3 － 5］，而未涉及影响猕猴桃腐 烂的内因。实际上，水果的腐烂在很大程度上是其 中酶促反应的结果，应与酶活性变化密切相关。笔 者经比较，选取了植物三大抗逆性酶———超氧化物 歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶 (CAT)［6］对保鲜状态(3 ～ 4℃)下各种酶活性变化 进行了实验探究，以期从酶活性的变化规律中推知 猕猴桃腐烂的内在原因，同时为猕猴桃保鲜方法的 改进提供理论依据。 1 实验部分 1． 1 实验材料与设备 供试猕猴桃选用普通市售品种(金魁) ，选取成 熟度一致、大小均匀、无病害且表皮无破损的果实， 在冰箱保鲜条件(3 ～ 4℃)下保存。实验所用试剂 均为分析纯。 主要仪器有 AL204 型 Mettler Toledo 分析天平 (0． 1mg)、722N 型可见光分光光度计、DS － 200 型 组织捣碎机、H － 923 型冷冻离心机、TGL － 16C 型 普通离心机、AZ － 60L 型澳柯玛全自动流水式制冰 机。为保证 SOD酶活性测试的准确性，特别自制了 光照器。 1． 2 相关酶活性测定 1． 2． 1 提取液制备方法 取供试材料，去皮切块，准确称取 1g，放于预冷 ·31·李高杰，等:猕猴桃保鲜过程中 CAT、SOD、POD活性变化的研究 山 东 化 工 的组织粉碎机中，加一定量缓冲溶液打成匀浆，冷冻 离心，上清液即为提取液。制备方法详见表 1。 表 1 不同种类酶提取液的制备 酶提取液种类 缓冲液 缓冲液体积 /mL 离心转数 /(r /min) 离心时间 /min CAT pH = 7． 8 磷酸缓冲液 0． 2mol /L 5 4000 10 SOD pH =7． 8 磷酸缓冲液 0． 05mol /L 20 10000 5 POD pH =5． 5 磷酸缓冲液 0． 05mol /L 10 8000 5 1． 2． 2 CAT 活性的测定 测定采用郝建军的方法［7］，并加以改进。锥形 瓶中:10mL 0． 1mol /L H2O2 +酶液 5mL(对照组加失 活酶液) ，混合均匀，33℃反应 10min;0． 05mol /L KMnO4 液滴定各瓶内 H2O2，至溶液出现粉红色为 终点，平行实验。 1． 2． 3 SOD 活性的测定 测定采用郝建军的方法［7］，略有改动。反应池 中:3． 0mL 0． 05mol /L，pH7． 8 磷酸缓冲液 + 0． 6mL 0． 13mol /L 甲硫氨酸溶液 + 0． 6mL 100μmol /L， EDTA － Na2 溶液 + 0． 6mL 20μmol /L 核黄素溶液 + 0． 6mL 750μmol /L NBT 溶液 + 0． 4mL 蒸馏水 + 0． 2mL酶液(对照组加 0． 05mol /L 磷酸缓冲液) ，充分 混匀。应注意在黑暗中进行操作。相同的光照强度 光照 10min 后迅速停止光照。以蒸馏水调零， 560nm测量吸光度。以抑制反应 50%的酶液量为 一个酶活单位。 1． 2． 4 POD 活性的测定 测定采用郝再彬等的方法［8］，略有改进。反应 池中:5． 0mL 0． 05mol /L愈创木酚溶液 + 5． 0mL 2% H2O2 + 0． 5mL酶液(对照组加失活酶液)+ 14． 5mL 0． 05mol /L，pH5． 5 磷酸缓冲液，37℃保温 15min， 470nm测两组吸光度差 ΔA。以每分钟光密度变化 0． 01 为 1 个过氧化物酶活力单位。 2 结果与分析 用上述方法进行测量，得到各种酶活性随保鲜 时间变化如表 2 所示。 表 2 酶活性变化数据 天数 /d 1 2 3 4 5 6 7 8 15 CAT酶活性 /(mgH2O2 /gFW·min) 0． 0660 0． 0629 0． 0468 0． 0365 0． 0194 － － － 0． 0027 SOD酶活性 /(活力单位 / g) 48． 457 30． 097 28． 072 22． 267 10． 383 － － － － POD酶活性 /(g － 1·min －1) 0． 0661 0． 1278 0． 1796 0． 1964 0． 1118 0． 0450 0． 0443 0． 0447 － 2． 1 过氧化氢酶(CAT)活性变化 实验结果显示，CAT的活性与 SOD酶活性变化 相似，呈逐渐下降趋势，变幅在 0． 066045 ～ 0． 01938 mg H2O2 /(gFW·min)之间。第 1 ～ 2 天，郓变化较 平稳，之后下降较快;第 3 ～ 4 天，郓下降略有减缓， 随着腐烂现象出现，下降速度提高。至完全腐烂 (第 15 天) ，仅为初始活性的 4． 12%。 2． 2 超氧化物歧化酶(SOD)活性变化 实验显示，在保鲜过程中 SOD 活性呈逐渐下 降，变幅在 48． 457 ～ 10． 383 活力单位 / g 之间。第 2 ～ 4 天维持平稳状态，后下降略快，此时开始腐烂; 到第 5 天，活性较初始值下降 78． 57%。 2． 3 过氧化物酶(POD)活性变化 结果显示，POD酶的变化趋势与以上两种酶不 同。呈单峰曲线形式。第 1 ～ 4 天活性升高，变幅在 0． 0661 ～ 0． 1964g －1·min －1之间;第 4 天出现峰值， 较初始值上升 197． 12%;后活性急剧下降，同时伴 随果品品质劣变;至第 6 ～ 8d基本稳定，较初始值下 降 32． 40%。 3 讨论 (1)CAT 催化分解组织中的 H2O2，降低 H2O2 产生的 OH 对机体造成的危害［6］。其与 POD 一起 作为 H2O2 的解毒剂，在植物代谢中起重要作用。 本实验中，CAT 酶活性逐渐下降，说明果实本身抗 逆能力的下降。随果实劣变，酶活性骤降。 (2)Fridovichl［9］研究认为，植物的细胞内存在 着活性氧的产生和消除两个过程，保鲜猕猴桃细胞 内产生的活性氧使膜系统遭到破坏。为防止其伤 害，植物体产生了活性酶系统，以清除活性自由基， 超氧化物歧化酶(SOD)即其中一种。本实验中， SOD活性的变化与 CAT表现出平行性，说明两者均 随抗逆性降低而降低。 (3)POD不仅是植物活性氧清除系统中的重要 酶类，也是木质素生物合成中最后一步的关键 酶［10］。木质素的积累可增强果实的抗病机制，防止 果实的褐变及腐烂。亦有研究证明 POD 有可能参 与了乙烯的产生［11］，可作为果实成熟和衰老的指 标。在三种酶活性中，POD 活性相对较高，在一定 程度上延缓了果实的衰老。本实验中 POD 表现出 与 CAT、SOD 不同的变化，其活性的上升发生在 ·41· SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2011 年第 40 卷 第 10 期 SOD与 CAT活性逐渐下降的时期。初始阶段 POD 酶活性快速上升，可能是因 POD 诱导酶的特性［12］， 当受不良影响时酶活性升高;且细胞活性愈高，升高 幅度愈大。随着 POD 活性的下降，SOD、CAT 活性 下降速度骤增，同时伴随着果实品质的劣变。 (4)逆境下过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化 酶(SOD)和过氧化物酶(POD)协同抵抗氧化伤害; 单一的抗氧化酶不足以防御氧化作用，三者的协同 程度反映植物抗氧化的强弱［13］。三者酶活性百分 变化如图 1 所示。 图 1 三种酶活性百分比关系图 分析可知，该结果与吕军良［14］等的结果相同。 4 结论 由实验结果可知，CAT、SOD、POD 三种酶与水 果品质变化息息相关。尤以三者的变化关系耐人寻 味。保鲜初期，POD 活性较低。随着保存时间延 长，POD 活性逐渐增高，且其增加发生在 SOD 与 CAT活性逐渐下降的时期。随着 POD活性的下降， SOD、CAT活性下降速度骤增，并伴随着果品品质劣 变。故可知，猕猴桃果实的腐烂与其内部活性酶系 统关系密切。笔者推想，在日常的保鲜过程中，若能 通过使用适当的植物生长调节剂，保持活性酶系统 处于良性作用，(CAT、SOD 处于较高状态，POD 活 性不至引起乙烯大量生成) ，则可能延长猕猴桃的 保存时间与保鲜质量。 参考文献 ［1］王学勤，施必青，颜务林． 90 年代我国猕猴桃文献分析 ［J］． 农林图书情报学刊，2000(6) :59 － 61． ［2］林丽榕，尤瑞琛，陈 淳． 采后处理对中华猕猴桃果实过 氧化物酶活性、呼吸率及乙烯生成的影响［J］． 亚热带 植物通讯，1998，27(1) :8 － 11． ［3］李春艳，梁茂雨． 速冻对猕猴桃果丁酶活性和产品质量 的影响［J］．江苏农业科学，2007(2) :187 － 189． ［4］张福平，李秋红． 温度对黄皮果实 PAL、POD和 PPO活 性的影响［J］． 食品与发酵工业，2008，34(11) :69 － 71． ［5］蒙胜华，张素梅，盛其潮，等． 中华猕猴桃在气调贮藏 中过氧化物酶活性和蛋白的变化及乙烯与呼吸的关系 ［J］． 园艺学报，1982，9(1) :27 － 31． ［6］袁海娜． 冬瓜贮藏过程中 PPO、POD和 CAT活性及同功 酶研究［J］．食品研究与开发，2005，26(1) :61 － 63． ［7］郝建军． 植物生理学实验技术［M］． 北京:化学工业出 版社，2007． ［8］郝再杉，苍 晶． 植物生理实验［M］． 哈尔滨:哈尔滨工 业大学出版社，2004． ［9］ Fridovichl． The biology of oxygen radical［J］． Science， 1975，201:875 － 880． ［10］余叔文，汤章诚． 植物生理与分子生物学［M］． 第 2 版． 北京:科学出版社，1998． ［11］刘存德． 番茄成熟时乙烯的产生、过氧化物酶活性及 同工酶的变化［J］． 植物学报，1979，21(2) :163 － 170． ［12］高必达． 园艺植物病理学［M］． 北京:中国农林出版 社，2005． ［13］Fridovich，I． Superoxide dismute［J］． Ann Rev． Biochem， 1975，44:147 － 159． ［14］吕军良，陈昆松，张上隆． 猕猴桃体内酚含量、保护酶 活性与抗溃疡病关系的初步研究［J］．浙江农业大学学 报，1993，19(2) :135 － 138． (本文文献格式:李高杰，柳竹青，陈昭晶，等． 猕猴 桃保鲜过程中 CAT、SOD、POD 活性变化的研究 ［J］．山东化工，2011，40(10):13 － 15．) ·51·李高杰，等:猕猴桃保鲜过程中 CAT、SOD、POD活性变化的研究