貯前熱水處理對低溫貯藏西葫蘆不同組織抗冷性和抗氧化系統(tǒng)的影響

李奇勛，張 敏, 2, 3*，賈 淼，李玉申，王紅婷

貯前熱水處理對低溫貯藏西葫蘆不同組織抗冷性和抗氧化系統(tǒng)的影響

李奇勛1，張 敏1, 2, 3*，賈 淼1，李玉申1，王紅婷1

(1. 上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2. 食品科學(xué)與工程國家級實驗教學(xué)示范中心（上海海洋大學(xué)），上海 201306；3. 上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評價專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海 201306)

為探究熱水處理對低溫逆境下西葫蘆不同組織活性氧代謝的影響，選用‘綠豐’西葫蘆為供試材料，采用42 ℃熱水中浸泡30 min，并以室溫下（20 ± 1）℃未經(jīng)處理的西葫蘆為對照，處理后轉(zhuǎn)移至（4 ± 0.5）℃、相對濕度（80 ± 5）%低溫環(huán)境下貯藏，將西葫蘆按不同組織劃分為外果皮、中果肉和內(nèi)果心進(jìn)行測定。結(jié)果表明，中果肉和內(nèi)果心有較高的可溶性固形物含量并得以有效維持，而內(nèi)果心在同期組織中保持有顯著最高的相對電導(dǎo)率，并且西葫蘆在貯藏5 d后外表皮更容易積累過氧化氫（H2O2）和超氧陰離子自由基O2·-，同時帶動抗壞血酸( ascorbic- acid，AsA)、谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）非酶物質(zhì)含量的上升，并有效激發(fā)5 d后過氧化氫酶( catalase，CAT)、超氧化物歧化酶( superoxide dismutase，SOD)和過氧化物酶( peroxidase，POD)的活性，提升了可溶性蛋白含量。此外，研究發(fā)現(xiàn)該熱處理可有效減輕西葫蘆果實冷害，延緩果實衰老，減輕氧化損傷，提高貯藏品質(zhì)。該研究結(jié)果可為果蔬采后貯藏保鮮提供一定的實驗參考與技術(shù)借鑒。

西葫蘆；不同組織；熱水處理；活性氧；抗氧化酶

西葫蘆（L. cv）俗稱番瓜、白瓜等，為葫蘆科南瓜屬，于19世紀(jì)中葉引入栽培，是我國主要食用的蔬菜之一[1]。西葫蘆具有清熱止咳、提高免疫力的作用，并以營養(yǎng)豐富、口感脆嫩的特點(diǎn)深受人們青睞[2]。但西葫蘆采摘后由于新陳代謝旺盛等因素，極易引起果實表皮皺縮、口感下降、營養(yǎng)物質(zhì)流失等[3]。低溫貯藏是目前最常見的果蔬保鮮方式，低溫環(huán)境下可以減少水分流失，降低果蔬機(jī)體呼吸和代謝速率，一定程度上緩解果實的腐敗衰老進(jìn)程。但是西葫蘆屬于典型的冷敏性果實，溫度過低或貯藏過久都會造成褐斑、凹陷、果肉失去彈性等冷害現(xiàn)象[4]，因此對西葫蘆進(jìn)行采后低溫貯藏的同時，還需要采取一定的措施。

熱處理是低溫貯藏減輕冷害常用的方法。程玉嬌等[5]選用52 ℃熱水處理血橙2 min后，顯著提高了血橙果皮SOD、POD和CAT的活性，較好地維持硬度和營養(yǎng)品質(zhì)；李英等[6]研究發(fā)現(xiàn)50 ℃熱水處理紅肉火龍果可以抑制果實SOD和POD活性的下降，有效緩解了可溶性固形物和失重率的降低；蓋曉陽等[7]用不同濕度熱空氣處理西葫蘆果實，抑制中果肉丙二醛( malondialdehyde，MDA) 、相對電導(dǎo)率的上升，緩解了AsA含量的下降；Endo等[8]通過45℃熱水處理成熟青梅5 min增強(qiáng)了在低溫貯藏期間果肉抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）和CAT的活性，降低了果實表皮冷害，提高了采后品質(zhì)。諸多研究表明熱處理可以減輕冷害、提高抗冷性、延長貨架期，這些在黃瓜[9]、青椒[10]、桃子[11]、柑橘[12]等果蔬中均有報道。然而，目前對于熱處理的研究多局限于減輕低溫貯藏果蔬冷害的整體影響，但熱處理對果實不同組織之間抗冷性的影響卻鮮有報道。

基于此，本研究以‘綠豐’西葫蘆為供試材料，將西葫蘆果實劃分為內(nèi)果心、中果肉和外果皮，選取42 ℃熱水處理30 min，測定西葫蘆膜脂氧化進(jìn)程及相關(guān)活性氧清除酶活性，探究熱處理對低溫貯藏西葫蘆不同組織抗氧化系統(tǒng)的影響，旨在為熱處理對果實抗冷性機(jī)理及貯藏保鮮應(yīng)用研究提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料與儀器

選用‘綠豐’西葫蘆為供試材料，2021年12月采購于上海市浦東新區(qū)臨港新城果蔬種植園，挑選果皮無機(jī)械損傷、成熟度一致、尺寸大小相近（直徑為6 cm ± 0.5 cm，長度為19.5 cm ± 0.5 cm）的西葫蘆，并在當(dāng)天采摘送至實驗室。

BPS-100CA 型恒溫恒濕箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；WT-B 型電子天平，杭州萬特衡器有限公司；AUW320 型分析天平，上海亞津電子科技有限公司；WYA－2S 型數(shù)字型阿貝折射儀，上海精密儀器儀表有限公司；DDS-307 型電導(dǎo)率儀，上海笛柏實驗設(shè)備有限公司；THZ-82A 型恒溫振蕩箱，江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠；H-2050R-1 型高速冷凍離心機(jī)，長沙湘儀離心機(jī)有限公司；紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 試驗設(shè)計

取出樣品西葫蘆用清水沖洗后拭干表面，將西葫蘆置于恒溫水浴箱中，根據(jù)前期試驗結(jié)果篩選，選用42 ℃熱水處理30 min，取出后晾干表面，再于室溫環(huán)境下（20 ± 1）℃復(fù)溫2 h，用表面打孔、厚度約為0.03 mm的聚乙烯薄膜包裝，每3根西葫蘆裝一個袋子，之后立即移至溫度為(4 ± 0.5) ℃、相對濕度為(80 ± 5) %的低溫冷庫中貯藏，貯藏時間為15 d。每隔5 d分別測定冷害指數(shù)、相對電導(dǎo)率、可溶性固形物、可溶性蛋白、AsA、GSH、H2O2、O2·-、SOD、CAT和POD。冷害指數(shù)每個處理組隨機(jī)選取6根，其余指標(biāo)每個處理組隨機(jī)選取3根，每次重復(fù)3次，共180根西葫蘆，分別對西葫蘆熱處理組和CK組的內(nèi)果心、中果肉、外果皮進(jìn)行取樣測定。

1.3 試驗方法

1.3.1 冷害指數(shù)和相對電導(dǎo)率測定 冷害指數(shù)（chilling injury，CI）參照Zhang等[13]的方法進(jìn)行測定，根據(jù)觀察西葫蘆出現(xiàn)的凹陷和水漬斑的面積進(jìn)行分級（表1），再結(jié)合公式（1）進(jìn)行冷害指數(shù)的計算。

表1 冷害等級的劃分

相對電導(dǎo)率的測定方法參考李佳樂等[9]的略作修改。西葫蘆切成均勻薄片，用打孔器取出10片大小相同的組織圓片，經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗3次后放入燒杯中，準(zhǔn)確加入20 mL 0.25 mol·L-1的甘露醇溶液測定溶液電導(dǎo)率，記錄為0（記錄溫度20±1）℃。室溫下振蕩1.5 h，再次測量溶液的相對電導(dǎo)率記錄為1。測量后轉(zhuǎn)移至100 ℃沸水中蒸20 min，取出后待溶液冷卻至室溫時，再次測量相對電導(dǎo)率并記錄為2。根據(jù)式（1）計算相對電導(dǎo)率并重復(fù)3次。

1.3.2 可溶性蛋白、可溶性固形物、AsA含量的測定 可溶性蛋白參照曹建康等[14]的方法進(jìn)行測定。稱取1 g西葫蘆組織樣品，加入2.5 mL蒸餾水充分研磨，于8 000×g離心20 min后，于280 nm處測量上清液吸光度，測量結(jié)果以mg·mL-1表示，重復(fù)3次。

可溶性固形物參照曹建康等[14]的方法進(jìn)行測定。冰浴條件下研磨至勻漿，用阿貝折射儀測定樣品液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，測量結(jié)果用 % 表示，重復(fù)3次。

AsA含量參照曹建康等[14]的方法進(jìn)行測定，采用 2，6-二氯酚靛酚滴定法，根據(jù)溶液滴定終點(diǎn)的消耗量計算出抗壞血酸含量，計算結(jié)果以mg·kg-1表示，重復(fù)3次。

1.3.3GSH、H2O2和O2·-含量的測定GSH含量測定參考南京建成試劑盒說明書，稱取1 g西葫蘆組織冰浴研磨，同時離心管中加入pH 7.2的磷酸鈉緩沖液4 mL，經(jīng)8 000×g離心20 min后吸取上清液，按操作表于420 nm處記錄吸光度，測量結(jié)果以U·g-1表示，重復(fù)3次。

H2O2含量測定參考南京建成試劑盒說明書，稱取1 g西葫蘆組織冰浴研磨，同時離心管加入pH 7.2的磷酸鈉緩沖液1 mL ，經(jīng)8 000×g離心20 min后吸取上清液，按操作表于405 nm處記錄吸光度，測量結(jié)果以mmol·g-1表示并重復(fù)3次。

O2·-含量測定參考南京建成試劑盒說明書，稱取1 g西葫蘆組織冰浴研磨，同時離心管加入pH 7.2的磷酸鈉緩沖液4 mL，經(jīng)8 000×g離心20 min后吸取上清液，按操作表于550 nm處記錄吸光度，定義每克西葫蘆組織抑制相當(dāng)于1 mg的維生素C，所抑制的O2·-的變化值為一個活力單位，測量結(jié)果以U·g-1表示并重復(fù)3次。

1.3.4CAT、SOD和POD活性的測定CAT活性參考曹建康等[14]的方法進(jìn)行測定。按照2.9 mL 20 mmol·L-1H2O2溶液和100 μL西葫蘆組織提取液組成酶促反應(yīng)體系，在波長240 nm處記錄反應(yīng)的吸光度值，定義每克組織樣品每分鐘吸光度變化值減少0.01為1個CAT活性單位，測量結(jié)果以U·g-1表示并重復(fù)3次。

SOD活性參考南京建成試劑盒說明書進(jìn)行測定，稱取0.5 g西葫蘆組織冰浴研磨，同時離心管加入pH 7.2的磷酸鈉緩沖液4.5 mL，經(jīng)8 000×g離心20 min后吸取上清液，按操作表在550 nm處記錄吸光度，測量結(jié)果以U·g-1表示并重復(fù)3次。

POD活性參考南京建成試劑盒說明書進(jìn)行測定，稱取1 g西葫蘆組織冰浴研磨，同時離心管加入pH 7.2的磷酸鈉緩沖液4 mL，經(jīng)8 000×g離心20 min后吸取上清液，按操作表在420 nm處記錄吸光度，定義1 μg底物被每毫克組織蛋白質(zhì)每分鐘催化的酶量為一個酶活單位，測量結(jié)果以U·g-1表示并重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

選用SPSS 24.0 對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析并結(jié)合Duncan 多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05，采用WPS 2020處理數(shù)據(jù)并作圖，圖表結(jié)果均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水處理對西葫蘆冷害指數(shù)的影響

西葫蘆在低溫貯藏中會出現(xiàn)凹陷、水漬斑等冷害癥狀，而冷害指數(shù)可以直接反映出果實受冷害而損傷的嚴(yán)重程度。如圖1所示，冷害指數(shù)隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)上升趨勢，熱處理組和CK組均在第5 天產(chǎn)生不同程度的冷害癥狀，并且在貯藏中后期，CK組冷害指數(shù)的上升速率明顯增大，同比熱處理組增長速率高出42.5%。在貯藏末期CK組冷害指數(shù)是處理組的1.6倍，并且兩組之間有顯著差異，說明在貯藏末期CK組西葫蘆產(chǎn)生了更為嚴(yán)重的冷害癥狀，這也同樣說明了果蔬經(jīng)熱處理后可有效減輕低溫貯藏的冷害，保持果蔬品質(zhì)。

圖中不同字母表示處理組間存在顯著性差異（P＜0.05）,下同。

Figure 1 Effect of hot water treatment on chilling injury index of zucchini

2.2 熱水處理對西葫蘆不同組織電導(dǎo)率的影響

果蔬受到冷害時，會增大細(xì)胞膜的通透性，加劇電解質(zhì)外滲，而相對電導(dǎo)率越大則表明細(xì)胞受損越嚴(yán)重[15]。如圖2所示，處理組內(nèi)果心在貯藏期間平均增長速率高達(dá)78.6%并始終保持著顯著性上升（< 0.05），中果肉的平均增長速率為56.9%，且在5 d后有較為顯著地升高，而外果皮以14.1%的平均增長速率處于最低水平且僅有輕微漲幅，并且內(nèi)果心和中果肉均在第10 天后有較為明顯的漲幅；此外，在同時期不同組織上存在顯著差異，整體電導(dǎo)率從內(nèi)部到外部逐漸降低，特別是內(nèi)果心部分顯著高于其余部分的電導(dǎo)率（< 0.05）；在貯藏15 d時，處理組外果皮和中果肉部分的電導(dǎo)率分別為7.21%和12.62%，而內(nèi)果心的電導(dǎo)率高達(dá)20.81%，CK組相比較則更高，比處理組內(nèi)果心電導(dǎo)率高出16.1%。同CK組相比，同期的熱處理組能一定程度上減緩電導(dǎo)率的上升，可能是因為熱處理后降低了果實的冷害程度，果實整體狀況優(yōu)于未處理組，細(xì)胞膜的完整性得到了較好地維持，并且減緩了膜脂過氧化程度[16]。

圖2 熱水處理對不同組織電導(dǎo)率的影響

Figure 2 Effects of hot water treatment on electrical conductiv- ity of different tissues

圖3 熱水處理對不同組織可溶性蛋白的影響

Figure 3 Effects of hot water treatment on soluble protein in different tissues

2.3 熱水處理對西葫蘆不同組織可溶性蛋白和可溶性固形物含量的影響

可溶性蛋白能夠提高細(xì)胞的保水能力，同時也是植物體內(nèi)不可缺失的營養(yǎng)物質(zhì)，與果蔬的成熟衰老、抗冷性等密切相關(guān)，同時參與調(diào)控果蔬多種生理生化過程[17]。圖3顯示西葫蘆果實可溶性蛋白在貯藏期間有先上升后下降的趨勢，在貯藏第5天，所有組均有11.13%左右的漲幅，在處理組中果肉部分甚至有39.6%的漲幅，可能是西葫蘆在面臨逆境脅迫時機(jī)體自身合成了一些小分子蛋白[18]。由于持續(xù)的低溫破壞了果實內(nèi)部的合成酶系統(tǒng)，在貯藏中后期（5 ～ 15 d）時開始整體下滑，處理組內(nèi)果心由第5天時的4.67 mg·mL-1下降到第15天時的3.40 mg·mL-1，下降了27.26%；處理組外果皮由第10天時的5.24 mg·mL-1下降到第15天時的4.65 mg·mL-1，下降了11.26%。

圖4 熱水處理對不同組織可溶性固形物的影響

Figure 4 Effects of hot water treatment on soluble solid in different tissues

圖5 熱水處理對不同組織AsA含量的影響

Figure 5 Effects of hot water treatment on AsA content in different tissues

可溶性固形物的含量反映了機(jī)體貯藏過程中的物質(zhì)變化，而較高的可溶性固形物含量也能增強(qiáng)果蔬在低溫貯藏時產(chǎn)生的抗冷性[19]。從圖4中可以看出，可溶性固形物在前期隨貯藏時間的延長呈現(xiàn)出正相關(guān)，并于貯藏5 d后，開始有一定的下降，這一趨勢同Nasef[21]采用短時熱處理黃瓜果實的結(jié)果相似。貯藏中后期不同組織之間并無顯著差異，內(nèi)果心和中果肉在貯藏期間有6.9%左右的漲幅，而外果皮則在貯存期間持有輕微幅度下降，在第15天時可溶性固形物含量為4.7%，相較于0 天時下降了10.63%；同期同組織中，熱處理后的西葫蘆在可溶性固形物上優(yōu)于未處理組，整體含量上高出4.97%。在貯藏末期，處理組內(nèi)果心、中果肉和外果皮的可溶性固形物含量占比分別比CK組高出13.95%、2.22%和6.82%。結(jié)果說明處理組可溶性固形物得到較好地維持，這可能由于熱處理降低了西葫蘆果實內(nèi)部物質(zhì)降解和呼吸消耗綜合速率，并在第5 天堆積達(dá)到可溶性固形物含量峰值。

圖6 熱水處理對不同組織GSH含量的影響

Figure 6 Effects of hot water treatment on GSH content in different tissues

圖7 熱水處理對不同組織H2O2含量的影響

Figure 7 Effects of hot water treatment on H2O2content in different tissues

圖8 熱水處理對不同組織O2·-含量的影響

Figure 8 Effects of hot water treatment on O2·-content in different tissues

2.4 熱水處理對西葫蘆不同組織AsA和GSH含量的影響

AsA廣泛存在于新鮮果蔬中，是一種高活性物質(zhì)，有延緩果實衰老的效果，同時能保護(hù)組織細(xì)胞免受膜脂氧化作用，又可以作為抗逆境的重要生理指標(biāo)。隨著電導(dǎo)率的上升，可溶性固形物等的下降，AsA呈現(xiàn)出逐漸下降的走勢，且內(nèi)果心和中果肉在第5天左右有顯著下降（< 0.05），而外果皮也在第5天后顯著下降，并且處理后的西葫蘆在AsA含量上有一定優(yōu)勢（圖5）。結(jié)果說明熱水處理可以減緩AsA的下降，緩解果實衰老。另外整體上可以看出AsA含量從外到內(nèi)開始遞減，外部AsA在同時期組中均處于最高水平，且下降幅度最慢，這一結(jié)論與周毅剛[22]、Bashir[23]等的研究結(jié)果相一致。

圖9 熱水處理對不同組織SOD活性的影響

Figure 9 Effects of hot water treatment on SOD activity in different tissues

圖10 熱水處理對不同組織CAT活性的影響

Figure 10 Effects of hot water treatment on CAT activity in different tissues

GSH作為一種可以清除O2·-和H2O2的低分子非酶物質(zhì)，既具有穩(wěn)定酶的作用，同時能防止血紅蛋白免受氧化損傷，因此GSH的含量表征了機(jī)體的抗氧化能力大小。如圖6所示，GSH在貯藏期間均呈現(xiàn)先上升后快速下降的趨勢，在貯藏前中期GSH含量有明顯的激增，可能是持續(xù)累積的活性氧自由基刺激了GSH含量的上升[23]；然而在貯藏5 d后，由于冷害的日益加劇導(dǎo)致果實整體品質(zhì)的下滑，又推動GSH含量的下降。相較于第5 天，貯藏末期處理組內(nèi)果心、中果肉和外果皮分別下降了10.71、9.31和14.03 mg·g-1，外果皮具有最低的降幅和最高的GSH含量，而內(nèi)部和中部組織則并無顯著差異。

圖11 熱水處理對不同組織POD活性的影響

Figure 11 Effects of hot water treatment on POD activity in different tissues

2.5 熱水處理對西葫蘆不同組織H2O2和O2·-含量的影響

果蔬遭受逆境脅迫時，會使得細(xì)胞內(nèi)的自由基代謝失衡，果蔬內(nèi)部大量積累的活性氧自由基將會加劇膜脂過氧化作用，造成細(xì)胞膜損傷，加速果蔬衰老。由圖7可知，試驗各組內(nèi)果心、中果肉和外果皮在貯藏前期并無顯著性差異，處理組外果皮在第5 天時的H2O2含量比第0天時增長10.3倍，在第15天時的H2O2含量比內(nèi)果心和中果肉高2.62和3.79倍；同時第15 天時CK組的H2O2含量比處理組的內(nèi)果心、中果肉、外果皮部分高出55.66%、44.47%和39.81%。結(jié)果說明熱處理后的果實中的過氧化程度得到一定的緩解。另外，處理組外果皮的O2·-含量從第0天時的0.837 U·g-1上升到第15 天時的1.875 U·g-1，說明低溫下果實的膜脂過氧化在不斷加劇；到貯藏第15 天時，CK組內(nèi)果心、中果肉和外果皮的O2·-含量比處理組的內(nèi)果心、中果肉和外果皮的O2·-含量高出12.73%、18.63%和21.17%（圖8），并且在貯藏中后期，外果皮和內(nèi)果心部分均大幅度上漲（< 0.05），相比較中果肉則上升較緩，說明了中果肉對H2O2和O2·-的上升抑制效果明顯。

2.6 熱水處理對西葫蘆不同組織SOD、CAT和POD酶活性的影響

SOD作為消除機(jī)體在新陳代謝過程中產(chǎn)生有害物質(zhì)的首要酶，可以及時修復(fù)受損細(xì)胞，維持細(xì)胞膜的完整性，調(diào)節(jié)活性氧平衡，參與植物體內(nèi)調(diào)節(jié)。如圖9所示，所有試驗組在貯藏0 ～ 10 d期間均有上升，在貯藏中期有較為明顯的漲幅，CK組在0 ～ 10 d的內(nèi)果心、中果肉和外果皮活性分別提高了18.33%、16.33%和29.91%，說明低溫可以短暫地刺激SOD活力的上升。與此同時，處理組和未處理組的外果皮在貯藏末期相較于其他組均保持有最高的SOD活性，比中部和內(nèi)部組織活力高出100 U·g-1左右，處于最高水平。

CAT 是果蔬中活性氧清除系統(tǒng)的重要酶之一，當(dāng)果蔬面臨逆境脅迫產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)時被激活，可以減輕機(jī)體產(chǎn)生的不良反應(yīng)[24]。如圖10所示，西葫蘆果實在貯藏期間保持著先上升后下降的趨勢，在貯藏10 d時有顯著漲幅（< 0.05）并達(dá)到活力峰值。外果皮在熱處理后CAT活力漲幅可達(dá)5.58 U·g-1，而中果肉和內(nèi)果心則分別提升4.117和2.917 U·g-1；在貯藏15 d時，除內(nèi)果心其余組均有較大降幅，而中果肉、外果皮相較于貯藏10 d分別降低1.15和0.65 U·g-1，其中外果皮始終保持最高的CAT活力。

POD 是植物體內(nèi)廣泛存在的一種重要膜脂保護(hù)酶，當(dāng)受到逆境脅迫時會做出相應(yīng)的應(yīng)答反應(yīng)，對清除O2·-與 H2O2有重要作用。由圖11可知，所有組在貯藏5 d后POD活力有顯著上升（< 0.05）。該結(jié)果表明在后期活性氧積累增多，持續(xù)的低溫環(huán)境下細(xì)胞膜完整度下降嚴(yán)重，在第10 天時處理組內(nèi)果心和中果肉POD含量分別為60.03和60.63 U·g-1，而CK組內(nèi)果心和中果肉含量分別為51.04和57.14 U·g-1，這也說明熱處理對西葫蘆中POD高活性的維持起著重要作用。另外，POD活性也反映了組織的受損程度，在第15 天時，熱處理外果皮的POD活性達(dá)峰值59.78 U·g-1，同比其余組織高出10 U·g-1左右，也表明了在貯藏后期果皮的組織受損程度比內(nèi)部要嚴(yán)重。

3 討論與結(jié)論

果蔬在采后貯藏中由于低溫脅迫容易導(dǎo)致膜的形狀發(fā)生變化和膜透性增大，降低細(xì)胞膜的選擇性，引起可溶性物質(zhì)外滲，破壞胞內(nèi)離子平衡，進(jìn)而影響果蔬的一系列代謝進(jìn)程。諸多研究表明，在低溫貯藏過程中黃瓜[25]、蜜柚[26]等果蔬會出現(xiàn)通透性增大，胞內(nèi)電解質(zhì)外滲等現(xiàn)象。同樣，在本試驗中，果實在貯藏期間內(nèi)部電導(dǎo)率從0 d的8.3%左右上升到15 d的20.81%，并且出現(xiàn)中果肉次之、外果皮最低的現(xiàn)象，一方面可能是因為外果皮附著于果實表面，整體水分含量小于其余組織，且大致上由外到內(nèi)含水量遞增，這也導(dǎo)致了細(xì)胞外滲少，電導(dǎo)率低；另一方面外果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)致密、層次緊實，存在大量厚角組織，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)都有一定程度的支撐和加強(qiáng)，而中果肉細(xì)胞主要是由多層大型薄壁細(xì)胞構(gòu)成，內(nèi)果心部分則一般由表皮細(xì)胞構(gòu)成[27]，這也解釋了內(nèi)部電導(dǎo)率在同時期中顯著高于其余組。此外，可溶性蛋白和可溶性固形物也有類似的差異，由于持續(xù)的低溫貯藏，導(dǎo)致果實內(nèi)部蛋白質(zhì)合成酶遭到破壞[28]，而外果皮在貯藏期間可以保持一定高度甚至出現(xiàn)上升趨勢。這可能是果蔬在遭受低溫逆境脅迫時，果實表面的小分子熱激蛋白蓄積sHSP（small heat shock proteins，分子量為12 ～ 42 kDa），增強(qiáng)了細(xì)胞膜的流動性，提高了細(xì)胞膜之間的相互作用，進(jìn)而提高果皮抗冷性[29]。

AsA、GSH等非酶物質(zhì)可以通過清除自由基，維持細(xì)胞生理功能，而SOD、CAT和POD等抗氧化酶，能通過歧化反應(yīng)清除O2·-生成H2O2和O2，二者相輔相成進(jìn)而維持內(nèi)部活性氧平衡。本研究中，熱水處理可有效地緩解AsA、GSH含量的減少，同時與CK組相比，提升了SOD、CAT、POD等活性，這與趙昱瑄等[15]通過39.4 ℃熱水熱激黃瓜果實 24.4 min提高了抗氧化酶活力的結(jié)論相一致。由圖5和圖6可知，不同組織在非酶物質(zhì)的含量上存在著顯著差異，AsA和GSH在同期組織中外果皮含量最高，比中果肉和內(nèi)果心高出25%左右，在部分時期甚至是其余組織的2倍，這可能是由于葉綠素含量在西葫蘆果實中由外到內(nèi)逐漸減少，而葉綠素本身也一定程度上存在抗氧化和抗冷性，并且APX一般存在于線粒體和葉綠體上。結(jié)果說明APX更多地存在于果實表皮，而APX可以利用抗壞血酸分子將H2O2還原成水，同時減緩AsA的下降[30]，這也解釋了上述差異。此外AsA-GSH循環(huán)是植物機(jī)體清除活性氧的主要途徑之一，而這一途徑廣泛分布于植物細(xì)胞的多種細(xì)胞器中，例如葉綠體、細(xì)胞質(zhì)、線粒體等，因此果實內(nèi)中外組織的差異也可能與AsA-GSH循環(huán)[31]有關(guān)，此循環(huán)在分布位置上的差異導(dǎo)致了外果皮在含量上、下降幅度上異于其余組織。

另外研究中發(fā)現(xiàn)，果蔬在低溫逆境下會刺激H2O2和O2·-的大量積累，加劇膜脂過氧化進(jìn)程，同時二者也可能作為信號分子[32]，誘導(dǎo)CAT、SOD等抗氧化酶活性的增強(qiáng)。如圖9所示，SOD在應(yīng)對脅迫時會有明顯的活性上升，并且與H2O2、O2·-含量變化趨勢保持一致，均在第5天左右開始有顯著激增。結(jié)果顯示貯藏中后期外果皮在SOD含量上高于其余部位，可能是因為SOD廣泛存在于葉綠體、線粒體、細(xì)胞質(zhì)等多個部位，而外果皮部分葉綠體分布較多，因此在第15天時外果皮可以保持有最高的SOD活力。同時短暫的活性氧激增也刺激了CAT活力的升高，SOD先將O2·-歧化生成 H2O2和O2，CAT再將H2O2清除，二者協(xié)同作用共同應(yīng)對應(yīng)激[33]。圖7顯示H2O2含量在貯藏中后期大幅上升，而SOD活性在中后期隨氧化應(yīng)激的增強(qiáng)也有較大幅度的提升，在協(xié)同作用下刺激了CAT活力的升高，這也符合實驗后期CAT活力顯著上升的結(jié)果。同時，SOD較多存在于果實表面，這也帶動了CAT較多的聚集于外果皮，這與中同期組織外部活性高于其余組織的差異相符。果實在貯藏期間除了存在清除H2O2等活性氧外，還與傷口愈合和木質(zhì)化等生理過程有關(guān)[34]，而POD正是執(zhí)行這一操作的酶。本研究所有組冷害的發(fā)生部位均集中在果實表面，因此傷口愈合等生理過程主要體現(xiàn)在西葫蘆表皮。正如圖11所示，同期組外果皮部分POD活性高于其他部分，相比較而言，內(nèi)部果肉受其余部分的包裹，加上冷害影響較小，因而POD活性得到較好地維持。

本研究表明，采用42 ℃熱水處理30 min，可以有效減輕冷害癥狀，緩解氧化損傷，減緩衰老進(jìn)程，改善細(xì)胞膜完整性。不同組織中，外表皮相較于其余部位更容易積累活性氧自由基，對冷害也表現(xiàn)得更為敏感，SOD、CAT、POD等抗氧化酶的活性也相對較高；而中果肉、內(nèi)果心受到果皮的包裹，對逆境脅迫的程度相對較緩，因此非酶物質(zhì)含量和酶活性上也相對較低。總的來說，各層組織耐冷性上：外果皮＞中果肉＞內(nèi)果心。另外，根據(jù)研究結(jié)果，建議在測定電導(dǎo)率、可溶性蛋白、可溶性固形物、O2·－和H2O2時可采用果實中果肉，能夠較為清晰地反映貯藏期間的變化；而外果皮方便取樣，同時對冷害表現(xiàn)相對于其他組織更為敏感，在測定AsA、GSH、SOD、POD、CAT等指標(biāo)時，可以考慮選取果實外表皮進(jìn)行取樣測定。由于內(nèi)果心部分較難取樣，并且過氧化程度存在一定的延遲，對準(zhǔn)確反映果實的冷害程度存在一定影響，建議選取果實其他部位進(jìn)行指標(biāo)測定。

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Effects of pre-storage hot water treatment on cold tolerance and antioxidant system of different tissues of zucchini during low temperature storage

LI Qixun1, ZHANG Min1, 2, 3, JIA Miao1, LI Yushen1, WANG Hongting1

(1. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306; 2. National Experimental Teaching Demonstration Center for Food Science and Engineering (Shanghai Ocean University), Shanghai 201306; 3. Shanghai Professional Technology Service Platform on Cold Chain Equipment Performance and Energy Saving Evaluation, Shanghai 201306)

To investigate the effect of hot water treatment on active oxygen metabolism of different tissues of zucchini under low temperature stress, ‘Lvfeng’ zucchini was selected as experimental materials, which was soaked in hot water at 42 ℃ for 30 min, taking untreated zucchini at room temperature (20 ± 1) ℃ as the control. Stored in cold storage [ (4 ± 0.5) ℃, (80 ± 5)% RH] after the treatment, zucchini was divided into exocarp, mesocarp and endocarp according to different tissues. The results showed that the soluble solid content in the mesocarp and endocarp was higher and could be effectively maintained, while the endocarp maintained the highest relative electrical conductivity in the tissue at the same time, and the exocarp of zucchini was more likely to accumulate H2O2and superoxide anion radical O2·-,and drived ascorbic acid (AsA) and glutathione (GSH) to increase. The activities of catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD) were effectively stimulated, and the soluble protein content was improved. In addition, the treatment of zucchini in this experiment could effectively delay chilling injury and fruit aging, alleviate oxidative damage and improve the storage quality. The results can provide some references for storage and preservation of fruits and vegetables after harvest.

zucchini; different tissues; hot water treatment; reactive oxygen; antioxidant enzyme

TS255.36

A

1672-352X (2023)02-0235-08

2022-04-15

國家自然科學(xué)基金面上項目（31371526）資助。

李奇勛，碩士研究生。E-mail：3104048983@qq.com

通信作者:張 敏，教授。E-mail：zhangm@shou.edu.cn

10.13610/j.cnki.1672-352x.20230511.017

2023-05-12 10:20:33

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20230511.1337.034.html