高濕貯藏對(duì)茄子冷害及抗氧化系統(tǒng)的影響

曹婷婷 張 萌 程紫薇 金文淵 金 鵬 鄭永華

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；2蘇州大福外貿(mào)食品有限公司，江蘇 蘇州 215000)

茄子(Solanum melongenaL.)為茄科茄屬蔬菜作物，其果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，富含多酚和花青素等抗氧化物質(zhì)，深受消費(fèi)者喜愛[1－2]。但茄子果實(shí)采后新陳代謝旺盛，具有較高的呼吸和蒸騰速率，極易失水萎縮和腐爛變質(zhì)[3]，所以需要采取各種物理[4]、化學(xué)[5－6]和生物[7－8]保鮮措施來延緩茄子采后的敗壞變質(zhì)，減輕采后損失，其中低溫貯藏是最為有效且方便的一種保鮮方法。但茄子是冷敏性果實(shí)，冷藏過程中易出現(xiàn)果皮凹陷、果肉和種子褐變等冷害癥狀，進(jìn)而降低其商品價(jià)值，限制了茄子果實(shí)的冷鏈流通[9]。國(guó)內(nèi)外已有冷激[2]、熱處理[10]、低溫預(yù)貯[11]、丁香酚熏蒸[12]和UVC 結(jié)合草酸[13]等各種物理和天然化學(xué)物質(zhì)處理減輕茄子果實(shí)低溫冷害的報(bào)道，可見研究安全高效的方法來減輕茄子果實(shí)的冷害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

貯藏環(huán)境濕度是影響果蔬保鮮的重要因素。1977年加拿大科學(xué)家首先提出了蔬菜高濕貯藏的概念，他們認(rèn)為高濕貯藏對(duì)減少產(chǎn)品貯藏過程中的水分損失極為重要[14]。尤其是葉菜類蔬菜，高濕貯藏可顯著抑制其蒸騰失水和組織萎蔫，從而達(dá)到保鮮的效果[15]。Correia 等[16]研究表明，高濕貯藏可顯著延緩甜櫻桃果實(shí)的品質(zhì)劣變并提高其抗氧化活性。高濕貯藏環(huán)境可有效抑制新鮮果蔬的蒸騰失水，還有研究表明采用塑料薄膜包裝高濕貯藏可以顯著減輕臍橙[17]和番茄[18]果實(shí)冷害發(fā)生，延長(zhǎng)貯藏期。但采用塑料薄膜包裝增濕會(huì)產(chǎn)生白色污染破壞環(huán)境。近年來，研究表明通過干霧控濕系統(tǒng)增濕的高濕冷庫(kù)貯藏，可有效保持廣東菜心、番木瓜等果蔬的新鮮外觀及內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，延緩青花菜的黃化，并可顯著抑制黃瓜果實(shí)貯藏冷害的發(fā)生，從而延長(zhǎng)貯藏期[19－21]，說明干霧控濕高濕貯藏在果蔬采后冷鏈貯運(yùn)保鮮中具有較好的應(yīng)用前景。但干霧控濕高濕貯藏對(duì)茄子等其他冷敏性果蔬貯藏冷害的影響尚鮮見報(bào)道。為此，本試驗(yàn)研究了干霧控濕高濕冷庫(kù)和普通低濕冷庫(kù)貯藏對(duì)典型冷敏性果菜茄子冷害、失重率、總酚和花青素含量及活性氧代謝的影響，以探究高濕貯藏對(duì)減輕茄子冷害的作用，并從果實(shí)抗氧化系統(tǒng)的角度闡明其作用機(jī)理，以期為高濕貯藏在茄子冷鏈運(yùn)輸中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選擇成熟度一致，大小均一，色澤均勻，無機(jī)械損傷和病蟲害的布利塔長(zhǎng)茄為試驗(yàn)材料，采后于2 h 內(nèi)覆冰立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

乙醇(分析純)、鹽酸(分析純)、氯化鉀、碳酸鈉、愈創(chuàng)木酚、抗壞血酸、1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(1，1-diphenyl-2-dinitrophenylhydrazine，DPPH)、氯化硝基四氮唑藍(lán)，南京杰汶達(dá)生物科技有限公司；Folin 酚試劑(BR，1 mol·L－1)、濃氨水(分析純)、乙酸鈉、硫酸亞鐵，南京邁博生物科技有限公司；過氧化氫(分析純)、丙酮(分析純)、硫酸(分析純)、鄰苯二酚、甲硫氨酸、鹽酸羥胺、α－萘胺、硫酸鈦，南京晚晴化玻儀器有限公司；乙二胺四乙酸二鈉、對(duì)氨基苯磺酸、水楊酸、核黃素，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Hygrote 濕度控制系統(tǒng)，以色列Hygrotech 公司；RS-YS-W-A 型GSP 無線溫濕度測(cè)點(diǎn)、RSWS-ETH－6 型以太網(wǎng)溫濕度記錄儀，山東仁科測(cè)控技術(shù)有限公司；DDS－11A 電導(dǎo)儀，上海第二分析儀器廠；FA1104 電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；DK-S26 型電熱恒溫水浴鍋，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；湘儀H1850R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)，湘儀離心機(jī)儀器有限公司；UV－1600 分光光度計(jì)，上海美普達(dá)儀器有限公司；TLP質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)Food Technology Corporation。

1.3 材料處理

將挑選出的茄果隨機(jī)分成兩組，之后放入底部及四周墊有柔軟緩沖物的塑料轉(zhuǎn)運(yùn)框中(675 mm × 485 mm × 400 mm)，每組18 框，每框20 個(gè)果實(shí)，分別置于4.0±0.5℃的干霧控濕高濕冷庫(kù)(相對(duì)濕度96%～99%)和普通低濕冷庫(kù)(相對(duì)濕度70%～75%)中貯藏15 d，每隔3 d 取樣1 次，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 冷害指數(shù)(chilling injury index，CI)和相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定 冷害指數(shù)參照王蘭菊等[22]的方法測(cè)定。先將茄果置于20±1℃貨架2 d，然后按冷害程度將冷害分為5 級(jí)。0 級(jí)，無冷害；1 級(jí)，輕微冷害:茄果表面有少量直徑低于0.5 cm 的凹陷褐變斑點(diǎn)；2 級(jí)，中度冷害:茄果表面有直徑大于1 cm 的凹陷褐變斑塊；3級(jí)，嚴(yán)重冷害:茄果表面褐變面積達(dá)1/3 以上，果肉、種子褐變；4 級(jí)，極嚴(yán)重冷害:茄果表面褐變斑塊成片，果肉、種子均嚴(yán)重褐變，無商品價(jià)值。按照公式計(jì)算CI:

式中，ni為該級(jí)別發(fā)生冷害的茄果數(shù)，i為冷害級(jí)別(0～4 級(jí))，N 為果實(shí)總數(shù)。

相對(duì)電導(dǎo)率參照姚文思等[23]的方法。在茄果赤道部位處，用直徑1 cm 的打孔器進(jìn)行打孔取樣，取出12 片放入裝有20 mL 蒸餾水的試管中，搖勻后立刻測(cè)定其電導(dǎo)度E，靜置30 min 后測(cè)定其電導(dǎo)度，記為E1，將試管中溶液煮沸10 min，待冷卻至室溫后測(cè)其電導(dǎo)度，記為E2。按照公式計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率:

1.4.2 硬度和失重率測(cè)定 硬度采用質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行測(cè)定。使用0.3 N 觸發(fā)力，5 mm 探針，對(duì)10 個(gè)茄果的對(duì)稱赤道部位各壓縮10 mm 進(jìn)行測(cè)定。失重率采用稱量法進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算公式為:

式中，m1為初始茄果質(zhì)量，g；m2為取樣點(diǎn)時(shí)茄果質(zhì)量，g。

1.4.3 果肉中總酚和果皮中花青素含量測(cè)定 采用Wang 等[24]的方法測(cè)定總酚含量，并稍作修改。取1 g果肉加5 mL 提取液(80%預(yù)冷丙酮，含0.2%甲酸)，離心得上清液。反應(yīng)體系:上清、蒸餾水、Folin-Ciocalteu 試劑、碳酸鈉溶液，混勻后30℃避光水浴1 h，測(cè)定A765?；ㄇ嗨睾坎捎胮H 示差法測(cè)定[11]，并略作修改。取0.5 g 果皮加入5 mL 提取液，研磨后于4℃、12 000×g 離心20 min 得上清。上清液分別用氯化鉀、乙酸鈉緩沖溶液稀釋到6 倍混勻，40℃水浴20 min 后，測(cè)定A550、A700。含量均以g·kg－1FW 表示。

1.4.4 抗氧化酶活性的測(cè)定 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性參考曹建康等[25]的方法測(cè)定，以每分鐘反應(yīng)體系對(duì)氮藍(lán)四唑光化還原抑制50%時(shí)所需要的酶量為一個(gè)活性單位；參考Han等[26]的方法測(cè)定抗壞血酸過氧化物酶(ascorbate peroxide，APX)和過氧化氫酶(catalase，CAT)活性，以每分鐘反應(yīng)體系分別在290 nm 和240 nm 波長(zhǎng)處吸光值降低0.01 所需要的酶量為一個(gè)活性單位；過氧化物酶(peroxidase，POD)活性參考Ling 等[27]的方法，并加以改動(dòng)，以每分鐘反應(yīng)體系在470 nm 波長(zhǎng)處吸光值增加1 所需的酶量為一個(gè)活性單位。以上酶活性全部表示為U·mg－1protein。

1.4.6 DPPH 自由基清除率和羥基自由基清除率測(cè)定 DPPH 自由基清除率的測(cè)定參考李曉安等[29]的方法，羥基自由基清除率的測(cè)定參照高梵[30]的方法，結(jié)果均以清除百分率表示。

1.5 數(shù)據(jù)分析

以上指標(biāo)均取3 個(gè)平行樣(3 次重復(fù))進(jìn)行測(cè)定，采用Excel 2010 和SAS 9.2 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，采用Origin 8.0 軟件繪圖。用鄧肯式多重比較法進(jìn)行顯著性差異分析，P<0.05 為顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 高濕貯藏對(duì)茄子冷害指數(shù)和相對(duì)電導(dǎo)率的影響

由圖1-A 可知，茄子的CI 隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸上升，低濕組茄果的CI 在貯藏9 d 時(shí)達(dá)到65.6%，表面褐變斑塊直徑大于1 cm，出現(xiàn)中度冷害，而高濕組CI 僅為43.8%，與低濕組存在顯著性差異(P< 0.05)。在貯藏15 d 結(jié)束時(shí)，高濕組CI 為51.6%，低濕組高達(dá)76.6%，果面褐變面積達(dá)1/3 以上，果肉種子均已褐變，兩組處理之間存在顯著性差異(P<0.05)。表明高濕貯藏能顯著減輕茄果低溫貯藏期間冷害的發(fā)生，從而延長(zhǎng)貯藏期。

相對(duì)電導(dǎo)率能直接反映低溫貯藏期間茄子的冷害狀況。如圖1-B 所示，茄子的相對(duì)電導(dǎo)率在低濕貯藏期間呈上升趨勢(shì)，與冷害指數(shù)變化趨勢(shì)相似。高濕處理組的茄果相對(duì)電導(dǎo)率在整個(gè)貯藏期間均顯著(P<0.05)低于低濕組，貯藏15 d 后，低濕組相對(duì)電導(dǎo)率高達(dá)45.0%，而高濕組僅為30.1%，表明高濕貯藏能較好地維持細(xì)胞膜的完整性，延緩相對(duì)電導(dǎo)率的上升，減輕茄果實(shí)冷害。

2.2 高濕貯藏對(duì)茄子硬度和失重率的影響

由圖2-A 所示，茄子的硬度在貯藏期間呈不斷下降的趨勢(shì)，高濕組茄子除貯藏6 d 外，其余各取樣點(diǎn)均顯著高于低濕組茄子。在貯藏結(jié)束時(shí)，高濕貯藏的茄子硬度為17.7 N，顯著(P<0.05)高于低濕組茄子硬度(17.0 N)。由圖2-B 可知，貯藏期間低濕組茄果的失重率呈現(xiàn)直線上升趨勢(shì)，貯藏15 d 后低濕組失重率達(dá)9.43%；在整個(gè)貯藏期間，高濕貯藏顯著降低了茄果的失重率(P<0.05)，在貯藏結(jié)束時(shí)高濕組失重率僅為2.43%。由此可見，高濕貯藏能明顯減輕茄果冷藏期間的蒸騰失水，維持更好的外觀品質(zhì)和商品價(jià)值。

2.3 高濕貯藏對(duì)茄子果肉總酚和果皮花青素含量的影響

茄子果肉中富含豐富的酚類物質(zhì)。如圖3-A 所示，低濕組茄子的總酚含量在貯藏期間變化不大，高濕組茄子的總酚含量呈先升后降的趨勢(shì)，在貯藏15 d 時(shí)總酚含量為0.63 g·kg－1FW，顯著(P<0.05)高于低濕組(0.57 g·kg－1FW)。茄子果皮中富含花青素。由圖3-B 可知，低濕貯藏前6 d，茄子果皮中的花青素含量迅速下降，高濕貯藏可以顯著延緩花青素含量的下降。貯藏15 d 后，高濕貯藏茄子果皮的花青素含量顯著高于低濕組(P<0.05)。表明高濕貯藏能夠保持茄子果實(shí)較高的總酚和花青素含量，因而具有更高的抗氧化活性。

2.4 高濕貯藏對(duì)茄子SOD、APX、CAT、POD 等抗氧化酶活性的影響

茄子體內(nèi)存在著完整的活性氧清除系統(tǒng)，包括SOD、APX、CAT、POD 等抗氧化物酶，是酶促防御系統(tǒng)的重要保護(hù)酶。由圖4-A 可知，茄子SOD 活性在貯藏前3 d 增加，隨后逐漸下降，但高濕貯藏能保持更高的酶活，貯藏結(jié)束時(shí)高濕組SOD 活性是低濕組的1.42倍，差異顯著(P<0.05)。圖4-B 顯示，高濕組茄果APX 活性與低濕組趨勢(shì)相近，均在貯藏9 d 時(shí)達(dá)到峰值，高濕組APX 活性為26.01 U·mg－1protein，是低濕組的2.04 倍。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，APX 活性不斷下降，但高濕處理能夠更好地延緩APX 活性的下降。由圖4-C 可知，CAT 具有與APX 相似的變化趨勢(shì)，整個(gè)貯藏期間高濕組均能保持更高的CAT 活性，后期(9～15 d)2 個(gè)處理組間差異顯著(P<0.05)。由圖4-D可知，POD 活性隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，除貯藏9 d 外，高濕組茄果POD 活性均與低濕組之間差異顯著(P<0.05)；貯藏15 d 時(shí)，高濕組POD活性為2.29 U·mg－1protein，而低濕組僅為1.30 U·mg－1protein。綜上，高濕貯藏能夠保持茄果實(shí)冷藏期間更高的抗氧化酶活性，更好地清除茄子體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧。

2.5 高濕貯藏對(duì)茄子產(chǎn)生速率和H2O2 含量的影響

2.6 高濕貯藏對(duì)茄子DPPH 自由基清除率和羥基自由基清除率的影響

如圖6-A 所示，低濕和高濕貯藏茄果的DPPH 自由基清除率均呈先降后升的趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期間，高濕組DPPH 自由基清除率顯著(P<0.05)高于低濕組。至貯藏結(jié)束時(shí)，高濕組DPPH 清除率為66.7%，顯著高于低濕組(60.2%)。由圖6-B 可見，低濕貯藏茄果羥基自由基清除率整體呈平緩下降趨勢(shì)，高濕貯藏呈現(xiàn)先升后緩慢下降的趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期間，高濕貯藏茄果的羥基自由基清除率顯著(P<0.05)高于低濕組，貯藏15 d 時(shí)，低濕組清除率為16.99%，高濕組為26.83%，兩者差異顯著(P<0.05)。說明高濕貯藏的茄果在冷藏期間具有更高的自由基清除率，從而減少自由基對(duì)機(jī)體的傷害，減輕冷害發(fā)生。

3 討論

茄子是冷敏性果實(shí)，不適宜的低溫貯藏會(huì)造成細(xì)胞膜的損傷并最終導(dǎo)致冷害的發(fā)生，從而降低商品價(jià)值，限制其冷鏈流通[9]。但有關(guān)貯藏環(huán)境濕度對(duì)冷敏性果蔬冷害發(fā)生的影響研究較少。賈雯茹等[21]研究發(fā)現(xiàn)，采用干霧控濕冷庫(kù)高濕貯藏能夠顯著減輕冷敏性黃瓜果實(shí)冷害的發(fā)生，同時(shí)維持較高的葉綠素和抗壞血酸含量，保持黃瓜果實(shí)更好的品質(zhì)。本研究中，在4℃溫度下低濕貯藏的茄子果實(shí)3 d 后就出現(xiàn)輕微冷害癥狀，之后冷害指數(shù)不斷升高，貯藏15 d 后表現(xiàn)嚴(yán)重的果皮凹陷、果肉和種子褐變等冷害癥狀而失去商品價(jià)值；然而在同樣貯藏溫度下，采用干霧控濕冷庫(kù)高濕貯藏能顯著減輕茄果的失水皺縮和冷害癥狀，保持果實(shí)較高的硬度及總酚和花青素含量，從而保持果實(shí)較好的營(yíng)養(yǎng)和商品價(jià)值。采用塑料薄膜包裝的高濕貯藏也可以顯著減輕臍橙[17]、番茄[18]和柑橘果實(shí)[31]冷害發(fā)生。這些結(jié)果表明，高濕的貯藏環(huán)境對(duì)減輕果蔬冷害起到了積極作用。

茄子果實(shí)中富含多酚和花青素等非酶抗氧化物質(zhì)，具有較高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值。前人研究表明，抗氧化系統(tǒng)中多酚和花青素等抗氧化物質(zhì)含量的高低與采后果蔬的抗冷性密切相關(guān)。如Gao 等[32]發(fā)現(xiàn)采用表油菜素內(nèi)酯處理的桃果實(shí)具有更高的總酚含量，從而提高桃果實(shí)的抗冷性，有效減輕其冷害。Wang 等[24]研究發(fā)現(xiàn)，采用外源甜菜堿處理可增加桃果實(shí)在冷藏初期酚類物質(zhì)的積累，延緩貯藏后期酚類物質(zhì)的下降，從而有助于清除活性氧，防止細(xì)胞氧化損傷，減輕桃果實(shí)低溫貯藏期間的冷害。采用低溫預(yù)貯處理可保持茄子中較高的總酚和花青素含量，同時(shí)減輕果實(shí)冷害的發(fā)生[11]。在本研究中，茄子果肉的總酚含量隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈先升后降的趨勢(shì)，果皮中花青素含量呈下降趨勢(shì)；采用干霧控濕冷庫(kù)高濕貯藏能保持茄果中較高的總酚和花青素含量及較高的DPPH 自由基和羥基自由基清除率，同時(shí)顯著抑制冷害指數(shù)的上升。表明保持抗氧化系統(tǒng)中較高的多酚和花青素含量是高濕貯藏減輕茄子冷害的重要作用機(jī)理。

果蔬體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)中存在SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶，在清除活性氧和抵御逆境傷害中起重要作用。SOD 通過清除細(xì)胞中的產(chǎn)生H2O2和O2，然后H2O2進(jìn)一步被CAT 催化氧化成H2O 和O2，POD 也可清除H2O2，APX 能催化H2O2與抗壞血酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而分解清除H2O2[33]。正常情況下，果蔬體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，但當(dāng)遭受低溫等逆境脅迫時(shí)其代謝平衡被破壞，果蔬組織中會(huì)積累大量活性氧引起膜脂過氧化反應(yīng)從而損傷細(xì)胞膜系統(tǒng)，導(dǎo)致冷害的發(fā)生[21]。已有研究表明，抗氧化系統(tǒng)中抗氧化酶活性也與果蔬的抗冷性密切相關(guān)。如采用低溫預(yù)貯結(jié)合茉莉酸甲酯處理能保持茄果中較高的POD 和CAT 活性，同時(shí)減輕冷害的發(fā)生[34]。精氨酸浸泡的石榴果實(shí)通過增強(qiáng)抗氧化系統(tǒng)中CAT、APX 和SOD 等酶的活性，對(duì)DPPH 自由基具有更高的清除率，從而減輕采后石榴果實(shí)低溫貯藏期間的冷害[35]。熱處理能顯著提高黃瓜果實(shí)中APX 和CAT 活性，維持活性氧代謝平衡，有效減輕黃瓜果實(shí)冷害[36]。在本研究中，高濕貯藏在抑制茄子冷害的同時(shí)，顯著提高了SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶的活性，抑制了H2O2和的產(chǎn)生，保持了較高的羥基自由基和DPPH 自由基清除率，延緩了相對(duì)電導(dǎo)率的上升。表明高濕貯藏可維持茄子果實(shí)較高的抗氧化酶活性，從而抑制活性氧對(duì)茄子的傷害，減輕果實(shí)冷害。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，采用相對(duì)濕度為96%～99%的高濕貯藏能顯著抑制茄子果實(shí)在4℃貯藏過程中冷害指數(shù)、相對(duì)電導(dǎo)率和失重率的上升，保持茄子果實(shí)較高的硬度，延緩果肉總酚和果皮花青素含量的下降，保持茄子果實(shí)更好的品質(zhì)。同時(shí)，高濕貯藏通過增強(qiáng)抗氧化系統(tǒng)中SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶的活性，抑制H2O2和產(chǎn)生，清除機(jī)體內(nèi)的羥基自由基和DPPH 自由基，從而減輕果實(shí)冷害的發(fā)生。因而采用高濕貯藏在茄子果實(shí)冷鏈物流中具有較好的應(yīng)用前景。