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当香蕉贮藏温度高于30~C时,果肉虽能正常后熟,但果皮仍为绿色,产生绿熟香蕉,俗称为“青皮熟”,而同属的大蕉在35~C范围内能正常褪绿。本文针对这一特殊的生理现象,着重从温度对叶绿素降解途径的影响方面,初步探讨了香蕉高温下绿熟的机理,并对一关键酶的酶学性质作了进一步的研究。
在合适温度(20℃)下,香蕉大蕉果皮的叶绿素(Chlorophyll,Chi)随着果实的后熟不断被降解。但在30~(2条件下,香蕉果皮中Chl的降解相对于20~C下受到了抑制,通过比较叶绿素a/b比值的变化,发现高温条件(30~C)抑制香蕉Chia降解的作用尤为突出。而大蕉在同样的高温(30~C)条件下后熟,果皮Chl的降解被促进,在叶绿素a/b比值的变化中,发现Chia的降解快于Chlb。香蕉与大蕉中Chla、b降解的不同模式以及温度对Chl降解的不同影响,表明香蕉与大蕉存在不同的叶绿素降解机制。
高温条件下香蕉果皮Chl的降解产物——脱植基叶绿素(Chlorophyllide,Chlide)的降解也受到抑制。而在大蕉中,30~C下大蕉果皮贮藏前期Chlidea含量略高于20~C下的含量,而在后期则快速降解。本文发现,香蕉果皮中不能检测到Chlideb,而在大蕉果皮中能够检测到Chlideb,且随着果实的后熟,含量不断增加。大蕉果皮中Chlidea/b比值在前期上升,在后期迅速下降,30~C下该比值小于20~(2下,说明在大蕉果皮中Chlidea,b可能存在着不同的代谢途径。对于脱镁叶绿酸a(Pheophorbidea.Pheidea),30~C抑制了香蕉果皮该中间产物的代谢。而在大蕉果皮中,高温却加快了Pheidea的代谢,整个贮藏期的含量均低于20~C下。由此可见,高温下后熟的香蕉,Chi、Chlidea和Pheidea的降解均受到抑制,而在大蕉中,高温却促进了这个过程。
不同温度对香大蕉果皮Chl降解相关酶活性也具有较大的影响。无论是香蕉还是大蕉,果皮叶绿素酶(Chlorophyllase,Chlase)在贮藏初期的活性最高,随着贮藏期的延长,呈现活性不断下降的趋势,在贮藏后期达到最低水平。30~C后熟香蕉果皮中Chlase活性显著高于20~0下的酶活性;相反,在大蕉果皮中,30~(2下Chlase活性在整个贮藏期都略低于20~(2下的活性。推测在香蕉与大蕉中,叶绿素酶可能不是叶绿素降解的限速酶。脱镁螯合酶(Mg-dechelatase,MDCase)导致Chl分子中心Mg原子的去螯合作用。总体上看,随着果实的不断后熟,MDCase活性不断增大。30~C香蕉中MDCase的活性显著低于20~C时的酶活性,而在大蕉果皮中,30~C下MDCase显著高于20~C下的酶活性,推测MDCase在高温抑制香蕉果皮褪绿中具有关键的作用。
本文对MDCase进行了初步纯化。在香蕉和大蕉中分别获得2.21和3.01纯化倍数的MDCase酶蛋白。pH6.5-9.5范围内,香蕉和大蕉果皮中MDCase在碱性范围内活性较大,在酸性范围内活性较低。香蕉、大蕉果皮中MDCase最适反应温度均在50~C左右,在不同温度下保温40分钟后,MDCase在30~C.70~C下较为稳定,且60~C对该酶具有激活作用。超过70~C后香蕉、大蕉中MDCase活性迅速下降,但在100~(2时,仍能保持45%左右的活性,可见香蕉、大蕉中MDCase的热稳定性极高。在pH8.8Tris-Tricine缓冲液条件下,香蕉和大蕉中MDCase对底物Chlorophyllin的亲和力极高,Km分别为8.09nmolL~、13.47nmolL~。不同化学物质对香蕉和大蕉中MDCase的影响有所差异。Mg2+抑制了香蕉中MDCase活性,但在大蕉中影响不明显。Ca2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+能激活香蕉果皮MDCase,但在大蕉中却起抑制作用。而Na+、K+能够抑制MDCase活性,但与浓度有关,且两种果实的反应有所不同。强还原剂GSH、抗坏血酸、Na2S03、巯基乙醇、高浓度DTT有强烈抑制作用,而H202能够激活该酶。金属螯合剂柠檬酸和高浓度的EDTA能抑制香蕉MDCase活性;在大蕉中,EDTA强烈一直MDCase活性,而高浓度的柠檬酸促进了该酶的活性。