外源褪黑素處理對黃瓜采后冷藏期抗冷性的影響

辛丹丹，司金金，張若曦，寇莉萍

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

低溫冷藏是目前使用最普遍、效果最好的保鮮方式，但對于黃瓜等冷敏型果蔬而言，溫度過低反而會產(chǎn)生冷害。冷害是指冰點以上的低溫使貯藏果蔬發(fā)生生理代謝失調(diào)，造成細(xì)胞損傷的現(xiàn)象[1]。黃瓜表皮較薄，冷害會損害果實細(xì)胞膜的半透性，使細(xì)胞質(zhì)向外滲出，果實轉(zhuǎn)移至室溫后冷害癥狀會迅速出現(xiàn)，表現(xiàn)為果實表皮出現(xiàn)水浸狀斑點，香氣消失，產(chǎn)生異味等[2]，感官品質(zhì)大大降低，出現(xiàn)腐爛[3]，影響消費者的接受程度。研究認(rèn)為，熱處理[4]及殼聚糖[5]、茉莉酸甲酯[6]、甜菜堿[7]等涂膜處理均能提高黃瓜的抗冷性。

褪黑素(Melatonin)，化學(xué)名稱N-乙酞基-5-甲氧基色胺，為吲哚類色胺，因它能夠漂白某些兩棲動物的黑色素細(xì)胞，導(dǎo)致皮膚顏色變淺而得名[8]，最早在動物松果體中提取得到[9]。褪黑素具有防止老年癡呆、促進(jìn)睡眠、抗癌、調(diào)節(jié)動物體生理節(jié)律、感應(yīng)光周期信號等作用[10-11]。在動物體內(nèi)外褪黑素有高效的活性氧清除能力[12-13]，食物中的褪黑素很容易被人體利用，其對人身體健康具有重要意義[14]。褪黑素有利于植物抵御逆境脅迫，可降低氯化鈉[15]、滲透脅迫[16]等對黃瓜種子造成的損傷，也能增強黃瓜幼苗抵御高溫[17]、硝酸鹽脅迫[18]的能力。研究表明，外源褪黑素處理可提高番茄幼苗[19]、黃瓜幼苗[20]及采后桃果實[21]的抗冷性，但褪黑素對采后黃瓜抗冷性影響的研究尚未見報道。本研究將供試黃瓜用褪黑素處理后于2 ℃條件下貯藏，貯藏期間進(jìn)行感官評價并測定冷害指數(shù)、失重率、相對電導(dǎo)率、呼吸強度及丙二醛、維生素C、可溶性蛋白、游離脯氨酸和活性氧含量，研究外源褪黑素對黃瓜采后貯藏期抗冷性的影響，為褪黑素增強采后果蔬抗冷性提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試黃瓜采自陜西省楊凌示范區(qū)崔東溝村溫室，品種為‘博耐35’，選擇成熟度基本一致(開花后15 d)、大小均勻、無病蟲害、頂花帶刺的新鮮嫩綠色瓜條為試驗材料。

1.2 試驗處理

將供試黃瓜隨機分成4組，每組99根，分別浸泡在蒸餾水(對照)及50，100，500 μmol/L的褪黑素溶液中30 min后取出，于室溫下自然風(fēng)干，然后每3根為一組用厚度為0.01 mm的聚乙烯保鮮膜包裹后并列放置于2 ℃冰箱中冷藏。在冷藏的第0，3， 6，9，12天分別取樣，每處理取5根，樣品在室溫(20～22 ℃)下復(fù)溫2 d后取果實中間部位用于各指標(biāo)檢測，重復(fù)測定3次。

1.3 測定指標(biāo)及方法

感官評價：請10位評價者分別為各組樣品打分，根據(jù)果實的顏色、甜度、苦味、澀味、水分、脆度、韌性、口感、香氣、腐爛程度進(jìn)行評定，每項10分，品質(zhì)越好，得分越高，結(jié)果取其平均值[22]。冷害指數(shù)的測定參考文獻(xiàn)[23-24]進(jìn)行，黃瓜冷害指數(shù)分級為：0級,冷害面積(S)為0；1級,0

失重率的測定：參照王明欽[25]的方法，用分析天平稱量黃瓜質(zhì)量，以最初果實質(zhì)量(W0)與每次測定果實質(zhì)量(W1)之差占最初果實質(zhì)量的百分比表示失重率，即：失重率=(W0-W1)/W0×100%。相對電導(dǎo)率參照Dong等[26]的方法，用PDS-307型電導(dǎo)率儀測定。丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸比色法[27]測定。呼吸強度參照Kageyama等[28]的方法，使用紅外CO2分析儀測定。維生素C含量用2，6-二氯靛酚鈉鹽滴定法[29]測定。可溶性蛋白含量用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法[30]測定。游離脯氨酸含量參照李佩艷[31]的方法測定?；钚匝鹾恐饕獪y定超氧陰離子生成速率和過氧化氫含量，具體操作參照陸曉民等[32]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS V20進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源褪黑素對冷藏黃瓜感官評價和冷害指數(shù)的影響

由圖1-A可知，2 ℃冷藏的黃瓜在室溫下復(fù)溫2 d后出現(xiàn)明顯的冷害癥狀，不同濃度外源褪黑素處理的黃瓜果實感官評價得分從冷藏第3天起顯著高于對照；冷藏第12天時,50，100和500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜感官評價得分分別為對照組的1.9，3.9，2.8倍。結(jié)果表明，褪黑素處理可抑制低溫對黃瓜感官品質(zhì)的影響，其中以100 μmol/L處理組效果最好。

由圖1-B可知，2 ℃冷藏的黃瓜在第3天時就出現(xiàn)冷害，3個褪黑素處理延緩了黃瓜冷害指數(shù)的上升，100和500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜從冷藏第6天開始與對照差異都達(dá)到顯著水平(P<0.05)，50 μmol/L處理組和對照差異僅在冷藏第6天和第9天達(dá)到顯著水平(P<0.05)。說明外源褪黑素處理可有效減輕低溫對黃瓜的冷害，其中以100 μmol/L處理組效果最好。

圖中不同小寫字母表示同一冷藏時間不同處理組間差異顯著(P<0.05)。下圖同Different lowercase letters mean significant difference among groups at the same storage time (P<0.05).The same below圖1 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜感官評價(A)和冷害指數(shù)(B)的影響Fig.1 Effects of exogenous melatonin treatment on sensory quality (A) and chilling injury index (B) of cucumber during storage at 2 ℃

2.2 外源褪黑素對冷藏黃瓜失重率的影響

由圖2可以看出，在低溫條件下黃瓜的蒸騰作用受到抑制，失水量較少，黃瓜失重率較低。100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜失重率最低，從冷藏第3天開始與對照組差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，50和500 μmol/L褪黑素處理組從冷藏第9天開始與對照組差異顯著(P<0.05)；冷藏第12天時50，100和500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜失重率分別比對照組低16.9%，38.1%和25.9%。

圖2 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜失重率的影響Fig.2 Effects of exogenous melatonin treatment on weight loss rate of cucumber during storage at 2 ℃

2.3 外源褪黑素對冷藏黃瓜相對電導(dǎo)率和MDA含量的影響

低溫條件下貯藏果蔬體內(nèi)會產(chǎn)生很多攻擊細(xì)胞膜的氧自由基，使細(xì)胞膜透性增大，果蔬的相對電導(dǎo)率能夠反映細(xì)胞膜受損的程度。外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜相對電導(dǎo)率的影響如圖3-A所示。由圖3-A可知，低溫冷藏期間，黃瓜的相對電導(dǎo)率快速上升，100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的相對電導(dǎo)率從冷藏第9天開始顯著低于對照組(P<0.05)，50和500 μmol/L褪黑素處理組與對照差異不顯著；冷藏第12天時，對照組相對電導(dǎo)率高達(dá)72.1%，100和500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的相對電導(dǎo)率分別比對照組低34.6%和21.1%。結(jié)果表明，冷害使膜系統(tǒng)損傷嚴(yán)重；外源褪黑素處理能降低低溫對細(xì)胞膜的損傷，并且在貯藏后期更能發(fā)揮作用，其中100 μmol/L褪黑素作用效果最好。

MDA含量與相對電導(dǎo)率都能反映細(xì)胞受損的程度。由圖3-B可知，黃瓜在整個冷藏過程中MDA含量不斷升高，100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的MDA含量從冷藏第6天開始顯著低于對照組(P<0.05)，500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的MDA含量從冷藏第9天開始顯著低于對照組(P<0.05)，50 μmol/L褪黑素處理組與對照組差異不顯著；冷藏第12天時，對照組黃瓜的MDA含量分別是50，100和500 μmol/L褪黑素處理組的1.2，1.7和2.1倍。結(jié)果表明，外源褪黑素處理能明顯抑制冷藏期間黃瓜MDA的積累，其中以100 μmol/L處理組效果最好。

圖3 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜相對電導(dǎo)率(A)和MDA含量(B)的影響Fig.3 Effects of exogenous melatonin treatment on relative conductivity (A)and MDA content(B) of cucumber during storage at 2 ℃

2.4 外源褪黑素對冷藏黃瓜呼吸強度和維生素C含量的影響

由圖4-A可以看出，冷藏期間黃瓜的呼吸強度逐漸升高，100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的呼吸強度從冷藏第3天開始顯著低于對照組(P<0.05)，500 μmol/L褪黑素處理組從冷藏第6天開始顯著低于對照組(P<0.05)，50 μmol/L褪黑素處理組與對照差異不顯著。

如圖4-B所示，冷藏期間黃瓜維生素C含量逐漸下降，在冷藏的第6天和第9天100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜維生素C含量顯著高于對照組(P<0.05)，50和500 μmol/L褪黑素處理組與對照組總體差異不顯著；在冷藏的第12天，50，100和500 μmol/L褪黑素處理組維生素C含量分別是對照組的1.3，1.5和1.5倍。結(jié)果表明，外源褪黑素可抑制冷藏期間黃瓜維生素C含量的下降，其中以100 μmol/L褪黑素處理組效果最好。

圖4 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜呼吸強度(A)和維生素C含量(B)的影響Fig.4 Effects of exogenous melatonin treatment on respiratory intensity(A) and VC content(B) of cucumber during storage at 2 ℃

2.5 外源褪黑素對冷藏黃瓜可溶性蛋白和游離脯氨酸含量的影響

由圖5-A可知，除500 μmol/L褪黑素處理組外，其他組黃瓜可溶性蛋白含量大體上呈先降低后升高的變化趨勢， 100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜可溶性蛋白含量在冷藏第3,9和12天均顯著高于對照組(P<0.05)。結(jié)果表明，外源褪黑素處理能使黃瓜保持較高的可溶性蛋白含量，其中100 μmol/L處理組作用效果最佳。

低溫貯藏的黃瓜體內(nèi)會產(chǎn)生脯氨酸來抵抗低溫脅迫對果實造成的損傷。如圖5-B所示，2 ℃冷藏的黃瓜中游離脯氨酸含量呈先升高后下降的變化趨勢；從冷藏第6天開始， 100，500 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的游離脯氨酸含量顯著高于對照組(P<0.05)，50 μmol/L處理組與對照組的差異未達(dá)到顯著水平。

圖5 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜可溶性蛋白(A)和游離脯氨酸(B)含量的影響Fig.5 Effects of exogenous melatonin treatment on soluble protein content (A) and free proline content(B) of cucumber during storage at 2 ℃

2.6 外源褪黑素對冷藏黃瓜超氧陰離子生成速率和過氧化氫含量的影響

冷藏會使黃瓜遭受冷害，導(dǎo)致活性氧含量大幅增加，加劇細(xì)胞損傷程度。由圖6-A可知，冷藏期間各組黃瓜的超氧陰離子生成速率總體呈增大趨勢；從冷藏第3天開始，100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜的超氧陰離子生成速率顯著低于對照組(P<0.05)；貯藏結(jié)束(第12天)時對照組超氧陰離子生成速率是貯藏開始(第0天)時的2.8倍，而100 μmol/L的褪黑素處理組貯藏結(jié)束時僅為開始時的1.3倍。

過氧化氫含量也是評價黃瓜果實冷藏過程中活性氧積累狀況的一個指標(biāo)。圖6-B顯示，冷藏期間各組黃瓜的過氧化氫含量均不斷增加；從冷藏第3天開始100 μmol/L褪黑素處理組黃瓜過氧化氫含量顯著低于對照組(P<0.05)，其余2個處理組黃瓜過氧化氫含量也低于對照組，但差異未達(dá)顯著水平。

圖6 外源褪黑素對2 ℃冷藏黃瓜超氧陰離子生成速率(A)和過氧化氫含量(B)的影響Fig.6 Effects of exogenous melatonin treatment on O2-· production rate (A)and H2O2 content (B) of cucumber during storage at 2 ℃

3 討 論

黃瓜是冷敏型果蔬，尤其在秋冬季節(jié)進(jìn)行運輸?shù)倪^程中容易遭受冷害，使果實表面出現(xiàn)水漬狀或凹陷斑點，果肉腐爛變質(zhì)，組織綿軟，風(fēng)味散失，商品價值受到嚴(yán)重影響[33]。感官評價可直觀反映冷害對黃瓜品質(zhì)的影響。本試驗結(jié)果表明，外源褪黑素處理可抑制冷害對黃瓜感官品質(zhì)的影響，對照組黃瓜在低溫貯藏結(jié)束復(fù)溫2 d后的腐爛現(xiàn)象嚴(yán)重，果實變軟，風(fēng)味喪失，而外源褪黑素處理的黃瓜果實品質(zhì)要好于對照組，只有少部分出現(xiàn)腐爛，風(fēng)味、脆性也都優(yōu)于對照組。冷害指數(shù)能直觀地反映黃瓜受冷害的程度，外源褪黑素處理減小了黃瓜的冷害指數(shù)，其中以100 μmol/L褪黑素處理效果最好。近年來大部分研究認(rèn)為，果蔬冷害發(fā)生的本質(zhì)原因是低溫，冷害首先會使細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致果蔬的相對電導(dǎo)率大幅升高以及MDA的積累[34]。本研究結(jié)果顯示，褪黑素處理可顯著抑制相對電導(dǎo)率和丙二醛含量升高，減輕冷害對細(xì)胞的損傷。果蔬在遭受冷害后呼吸強度會大幅增加，呼吸強度越高表明其遭受的冷害越嚴(yán)重，這可能是果蔬自我保護(hù)的一種反應(yīng)[35]。在本試驗中，外源褪黑素處理抑制了黃瓜呼吸強度的增加速度，從而抑制了呼吸作用造成的果實內(nèi)有機物消耗。

維生素C含量可以反映果實的營養(yǎng)品質(zhì)，影響果實風(fēng)味，也可以降低果實衰老過程中發(fā)生的氧化損傷，保護(hù)細(xì)胞膜的完整性，從而延長水果的保質(zhì)期[36]，已有試驗證實外源褪黑素處理能提高干旱脅迫下番茄內(nèi)的抗壞血酸含量[37]。本試驗結(jié)果顯示，100 μmol/L褪黑素處理能使黃瓜果實內(nèi)保持較高的維生素C含量。保持果蔬體內(nèi)較高的可溶性蛋白水平,有利于增強其抗冷性，低溫條件下耐冷型馬鈴薯體內(nèi)可溶性蛋白含量高于冷敏型馬鈴薯[38]。冷害能觸發(fā)果蔬體內(nèi)脯氨酸合成機制，較高的脯氨酸水平同樣有利于提高果蔬的抗冷性[39]。低溫會誘導(dǎo)果蔬生成多余的自由基，引起酶活性降低而使果實內(nèi)多余的自由基不能及時被去除，使生物膜系統(tǒng)受損，甚至使膜透性喪失[40]。本試驗結(jié)果表明，褪黑素處理可抑制低溫條件下黃瓜活性氧的積累，抑制冷害； 100和500 μmol/L褪黑素處理組顯著抑制了游離脯氨酸的消耗，說明外源褪黑素處理能使黃瓜保持較高的游離脯氨酸水平，增強果實的抗冷性。綜合考慮，100 μmol/L褪黑素處理組提高黃瓜抗冷性的效果最好。