電導(dǎo)法研究鹽類對黃瓜凍害的預(yù)防作用

連喜軍 楊美靜 劉暢 王吰 賈燁 沈水芳

（天津商業(yè)大學(xué)，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津，300134）

電導(dǎo)法研究鹽類對黃瓜凍害的預(yù)防作用

連喜軍 楊美靜 劉暢 王吰 賈燁 沈水芳

（天津商業(yè)大學(xué)，天津市食品生物技術(shù)重點實驗室，天津，300134）

選用5種無機鹽常溫浸泡黃瓜，以電導(dǎo)法測定黃瓜凍害傷害率，研究了鹽的種類、鹽液pH值、鹽濃度、浸泡時間等因素對黃瓜凍害的影響。試驗結(jié)果表明，所選5種鹽KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2和MgCl2中，經(jīng)MgCl2浸泡后黃瓜耐凍害能力最強，最佳浸泡工藝為：MgCl2浸泡濃度為0.03 g/100 mL，pH值8.0，浸泡時間20 min。在-18℃冷凍100 min后，空白組傷害率為57.8%，經(jīng)MgCl2浸泡組為30.7%，傷害率降低了27.1%，抗凍害能力提高了46.8%。經(jīng)浸泡后黃瓜呼吸強度明顯降低，浸泡20 min后黃瓜的呼吸強度由對照的33.8 mg·（kg·h）-1降低到15.8 mg·（kg·h）-1，顯示鹽類提高黃瓜抗凍害能力與降低其呼吸強度之間有一定關(guān)聯(lián)。

黃瓜 鹽溶液 凍害 電導(dǎo)率 呼吸強度

黃瓜（Cucumis sativusL.），又名青瓜、胡瓜，是葫蘆科植物，原產(chǎn)印度及東南亞熱帶地區(qū)[1]，含有豐富的鐵、鉀等礦質(zhì)元素及多種維生素。黃瓜以嫩瓜供食，組織柔嫩，含水量高達96%以上，但其代謝活動旺盛，外皮極薄，保水能力很差，寒冷天氣容易發(fā)生凍害[2]。黃瓜經(jīng)鹽類浸泡，可提高細胞液濃度，降低細胞液冰點，預(yù)防冷害發(fā)生。國內(nèi)外對黃瓜苗木凍害預(yù)防研究較多[7～11]，但對黃瓜瓜體凍害預(yù)防的研究較少[3～6]，本試驗選用5種鹽KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2和MgCl2溶液在不同濃度條件下對黃瓜進行浸泡，然后放于-18℃下冷凍，研究鹽溶液浸泡對黃瓜凍害的預(yù)防作用，探索寒冷天氣條件下黃瓜凍害預(yù)防的方法，以期為延長冬天黃瓜貯藏期提供簡單可行的措施，為菜農(nóng)增收提供保障。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃瓜為市售。硝酸鉀、硫酸鎂、氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、草酸、濃鹽酸、酚酞試劑、氫氧化鈉、正丁醇、氯化鋇均為分析純。

主要儀器：DDS-11A型電導(dǎo)率儀（上海雷磁儀器廠生產(chǎn)），F(xiàn)A1104N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)），SHB-Ⅲ型真空泵 （鄭州長城科工貿(mào)有限公司生產(chǎn)），CD-1型大氣采樣器 （北京環(huán)保保護儀器廠生產(chǎn)），真空干燥器（天津科密歐科貿(mào)有限公司提供）。

1.2 試驗方法

①冷凍曲線制作 將新鮮黃瓜放入-18℃的冰箱中，每隔20 min取出一根測定其傷害率，研究冷凍時間對黃瓜凍害的變化曲線，確定黃瓜發(fā)生明顯凍害的時間。

表1 不同鹽類浸泡對黃瓜凍害預(yù)防作用

②不同鹽類浸泡對黃瓜凍害作用 選用KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2，MgCl2五種鹽類在0.1 g/100 mL和0.03 g/100 mL兩個濃度水平對黃瓜進行浸泡，時間為20 min，浸泡液pH值7.0，-18℃凍結(jié)60 min，然后測定黃瓜的傷害率。

表2 MgCl2處理對黃瓜凍害預(yù)防作用

③鹽濃度的確定 選擇對黃瓜凍害保護作用最強的鹽，配制濃度分別為 0.01，0.03，0.05，0.1，0.3，0.5 g/100 mL的水溶液浸泡黃瓜，時間為20 min，浸泡液pH值7.0，-18℃凍結(jié)60 min，然后測定黃瓜的傷害率，確定預(yù)防黃瓜凍害發(fā)生的最適鹽濃度。

④最佳浸泡時間的確定 以③中所得鹽類濃度，以及②中所得鹽類種類，分別浸泡10，15，20，25，30 min，浸泡液pH值7.0，-18℃凍結(jié)60 min，然后測定黃瓜的傷害率，確定預(yù)防黃瓜凍害發(fā)生的最適浸泡時間。

⑤浸泡液最佳pH值的確定 在鹽種類、浸泡濃度、浸泡時間確定的基礎(chǔ)上，調(diào)節(jié)浸泡液pH值為4，5，6，7，8，9，10，浸泡20 min后，-18℃凍結(jié)60 min，然后測定黃瓜的傷害率，確定預(yù)防黃瓜凍害發(fā)生的最適鹽溶液pH值。

⑥黃瓜呼吸強度的測定 稱取1 kg黃瓜，用0.03 g/100 mL MgCl2溶液 （pH值8.0）浸泡黃瓜0，10，20，30 min，氣流法測定不同浸泡時間下黃瓜的呼吸強度，具體參考連喜軍等[12]的方法。

⑦黃瓜傷害率的測定 選取黃瓜一份放在適溫下儲藏，作為未凍試樣，一份放入過低溫度下使其受冷凍傷害，作為冷凍后的空白試樣，另一份為試驗處理試樣（根據(jù)計劃處理方法不同），浸泡于鹽類溶液，經(jīng)過不同的浸泡時間，而后冷凍，得到處理試樣。用打孔器及切片器將樣品制成薄厚均勻，大小一致的組織圓片，精確稱取2 g（或10個圓片），放入試管內(nèi)，用去離子水沖洗3次，然后加入30 mL去離子水，每組試驗做3～4次重復(fù)。

將試管放入真空干燥器中，開動真空泵抽氣10 min，以抽取細胞間隙的空氣，而后打開真空干燥器，緩慢放入空氣，試管中的去離子水即緩慢滲入細胞間隙，組織圓片變成透明狀，細胞內(nèi)溶質(zhì)易于滲到去離子水中，取出試管，間隔3～5 min震蕩1次，在室溫下保持30 min。

將DDS-11A型電導(dǎo)儀電極插入試管中，測定外滲液的電導(dǎo)值。在測定之后，將試管置于水浴鍋中，沸水浴5 min以殺死組織。待冷卻至室溫后，再次測定外滲液的電導(dǎo)值。

式中：C1：對照組織殺死前外滲液的電導(dǎo)值，C2：對照組織殺死后外滲液的電導(dǎo)值，T1：處理組織殺死前外滲液的電導(dǎo)值，T2：處理組織殺死后外滲液的電導(dǎo)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜凍害曲線

圖1 冷凍時間對黃瓜傷害率的影響

圖2 MgCl2浸泡液pH值對黃瓜凍害的預(yù)防作用

圖1為未經(jīng)鹽溶液浸泡黃瓜隨著冷凍時間增加傷害率的變化情況。由圖1可知，隨冷凍時間增加，黃瓜凍害率也隨著增加，當(dāng)冷凍時間達到60 min時，傷害率達到11.6%，黃瓜切面出現(xiàn)明顯水漬狀（圖4），冷凍100 min時凍害達到最大為57.8%，繼續(xù)冷凍，傷害率不再發(fā)生變化。說明此時黃瓜組織細胞中因冷凍造成離子透過細胞膜的程度達到了最大，活組織中透過細胞膜的離子不會因冷凍再大幅增加，-18℃冷凍140 min沒有造成黃瓜組織死亡。隨后試驗中選用冷凍時間為60 min。

表3 MgCl2浸泡對黃瓜冷凍傷害率的影響

表4 MgCl2溶液浸泡對黃瓜呼吸強度的影響

2.2 不同鹽類浸泡對黃瓜凍害的預(yù)防作用

由表1可知，CaCl2，NaCl，KNO3在2個濃度下浸泡均未對黃瓜凍害起到預(yù)防作用，高濃度（0.1g/100mL）鹽類溶液浸泡反而會加重黃瓜凍害，加重強度由強到弱依次為CaCl2，NaCl，KNO3，說明這3種鹽類對黃瓜細胞的毒害作用較強，不適宜用來浸泡黃瓜預(yù)防凍害，其他2種鹽MgSO4和MgCl2浸泡對黃瓜凍害有預(yù)防作用，其中MgCl2預(yù)防凍害作用較強，使黃瓜傷害率由29.7%降低到了10.3%。因此，進一步研究選用MgCl2作為預(yù)防黃瓜凍害鹽。

2.3 MgCl2濃度對黃瓜凍害預(yù)防作用

由表2可知，MgCl2濃度過高或過低均不能最大程度地預(yù)防黃瓜凍害，當(dāng)濃度為0.03 g/100 mL時，黃瓜傷害率最小，這可能是因為黃瓜細胞膜的滲透壓更接近于該濃度，使得離子出入細胞更加容易，更多Mg2+和Cl-離子進入細胞，提高了黃瓜細胞液濃度，使其冰點降低，從而提高了對冷凍傷害的抵抗力，濃度過高或過低均不利于離子進入黃瓜細胞，過高濃度還會使細胞膜受到傷害，降低其對凍害的抵抗力。

2.4 浸泡液pH值對黃瓜凍害預(yù)防作用

由圖2可知，浸泡液pH值在8.0和5.0時黃瓜凍害傷害率較低，pH值在4.0～10.0，黃瓜凍害傷害率呈現(xiàn)波浪起伏變化，這反映出黃瓜細胞膜對酸堿離子的應(yīng)急程度，過酸或過堿都會導(dǎo)致細胞膜受到傷害，通透性增強，細胞中核酸等物質(zhì)外溢，電導(dǎo)率提高，浸泡液pH值為8.0時，傷害率最低，因此，選擇黃瓜浸泡液pH值為8.0。

圖3 MgCl2浸泡時間對黃瓜凍害預(yù)防作用

2.5 MgCl2溶液浸泡時間對黃瓜凍害預(yù)防作用

由圖3可知，隨著浸泡時間增加，黃瓜凍害傷害率呈現(xiàn)先下降后上升趨勢，隨著浸泡時間的延長，黃瓜細胞中離子濃度不斷增加，冰點降低，黃瓜抗凍性增強，但時間過長，大量Cl-離子進入細胞內(nèi)，對黃瓜細胞膜造成傷害，細胞通透性增加，傷害率提高。當(dāng)浸泡時間為20 min時，傷害率最低。

綜合以上試驗結(jié)果，MgCl2溶液浸泡黃瓜預(yù)防凍害最佳工藝條件為：MgCl2濃度為0.03 g/100 mL，溶液pH值8.0，浸泡時間為20 min。表3和圖4為浸泡不同時間后黃瓜冷凍傷害率變化情況對比。由表3可知，在 -18℃冷凍100 min后，未浸泡組傷害率為57.8%，經(jīng)MgCl2浸泡組為30.7%，傷害率降低了27.1%，抗凍害能力提高了46.8%。

2.6 MgCl2溶液浸泡對黃瓜呼吸強度的影響

表4為MgCl2溶液浸泡對黃瓜呼吸強度的影響。由表4可知，隨著浸泡時間延長，黃瓜呼吸強度迅速減小，MgCl2溶液對黃瓜呼吸有較強的抑制作用，黃瓜呼吸強度降低到一定程度時，黃瓜的抗凍害能力最強，隨后會降低。其原因有待進一步研究。

3 結(jié)論

MgCl2溶液浸泡黃瓜預(yù)防凍害最佳工藝條件為：MgCl2溶液濃度為0.03 g/100 mL，溶液pH值為8.0，浸泡時間為20 min。在-18℃冷凍100 min后，經(jīng)MgCl2浸泡組抗凍害能力提高了46.8%。

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圖4 -18℃不同冷凍時間黃瓜橫切面

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Prevention Effect of Salt on Cucumber Freezing Injury by Conductance Method

LIAN Xijun,YANG Meijing,LIU Chang,WANG Hong,JIA Ye,SHEN Shuifang
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134)

Cucumber is a kind of common vegetables in life,freezing injury of cucumber often happens in winter because of its thin pericarp and it is difficult to store for a long time.Increasing concentration of intracellular fluid and lowering of its freezing point caused by immersed in inorganic salt solutions could prevent cucumber from freezing injury.The effect of 5 kinds of inorganic salt,salt concentration,pH of solutions and time of immersing were studied in normal temperature. Freezing injury percent was regard as index by determining from conductance method.The results showed that the highest tolerant ability to freezing injury came from MgCl2group in 5 groups of KNO3,MgSO4,NaCl,CaCl2and MgCl2,the best treatment was as following,they were treated for 20 min with 0.03 g/100 mL MgCl2pH=8.0,in this case,the freezing injury percent was 30.7%after freezing in-18℃for 100 min,which was 27.1%lower than that of the control,the freezing injury-resistant ability of cucumber increased by 46.8%.The respiration intensity of cucumber reduced greatly when it was immersed in MgCl2solutions,the rate reduced from 33.8 mg·（kg·h）-1to 15.8 mg·（kg·h）-1when cucumber was immersed for 20 min,which indicated that there was relationship between increasing freezing injury-resistant ability of cucumber and lowering its respiration rate existed.

Cucumber;Salt solution;Freezing injury;Conductance;Respiration intensity

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.14.012

連喜軍（1972-），男，副教授，博士，研究方向農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工、功能食品。E-mail：lianliu2002@vip.sina.com

2009-03-26