梯度熱水處理減輕貯后黃瓜冷害與細(xì)胞壁代謝的關(guān)系

李佳樂,張敏,2,3*,胡均如,蓋曉陽(yáng),鄭凱,凌玉,方佳琪

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(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺(tái),上海,201306)

黃瓜(CucumissativusL.)屬于葫蘆科,是一年生的藤本植物或攀緣植物。黃瓜富含蛋白質(zhì)、糖、維生素、礦物質(zhì)和其他營(yíng)養(yǎng)素,水分含量高達(dá)98%,是一種非常有價(jià)值的果蔬。研究發(fā)現(xiàn)低溫貯藏結(jié)合貯前熱處理技術(shù)可以延長(zhǎng)黃瓜果實(shí)貨架期[1-2],但黃瓜屬于典型的冷敏性果蔬,臨界貯藏溫度約為10 ℃[3],極易受到低溫脅迫。當(dāng)其受到低溫脅迫時(shí),只有轉(zhuǎn)移到室溫下放置一段時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)可見性冷害[4],多表現(xiàn)為表面點(diǎn)蝕,出現(xiàn)水斑或鱗狀凹陷,進(jìn)而出現(xiàn)組織塌陷、腐爛等[5-6]。另外,很多研究表明,低溫逆境下果蔬發(fā)生冷害現(xiàn)象以及果體軟化等與細(xì)胞壁代謝相關(guān)[7-8]。

熱處理因無毒無害,成本低,能夠有效減輕采后果蔬冷害、病害等問題,已經(jīng)得到許多研究學(xué)者的認(rèn)可。研究表明冷害的減輕與細(xì)胞壁組分及其水解酶活性變化有關(guān)[9]。趙云峰等[10]將“福眼”龍眼果實(shí)浸入50 ℃熱水處理10 min,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與未經(jīng)熱水處理的對(duì)照果實(shí)相比,熱處理顯著抑制了龍眼果實(shí)果肉自溶現(xiàn)象,降低了果膠甲酯酶(pectin methylesterase,PME)、多聚半乳糖醛酸酶(poly-galacturonase,PG)、纖維素酶(cellulase,Cx)、β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-Gal)的活性,延緩了水溶性果膠含量的上升和離子結(jié)合型、共價(jià)結(jié)合型果膠以及纖維素、半纖維素含量的下降。鄧佳等[11]發(fā)現(xiàn)50 ℃熱水浸泡“里約紅”葡萄柚5 min可以抑制細(xì)胞壁水解酶活性和水溶性果膠的上升,從而減輕果實(shí)冷害,維持果實(shí)更高的硬度。沈麗雯等[12]用42 ℃熱水處理“金田208” 黃瓜10 min,于(2±1)℃下貯藏。結(jié)果發(fā)現(xiàn),與對(duì)照組相比,熱處理可以顯著降低黃瓜果實(shí)冷害指數(shù),抑制PME、PG、Cx和β-葡萄糖苷酶活性的上升,延緩果膠和纖維素含量的下降。

現(xiàn)階段,熱處理作為貯前預(yù)處理技術(shù)應(yīng)用于采后果蔬來減輕低溫貯藏冷害已有較多研究[1-2,13],但是針對(duì)不同低溫貯藏時(shí)間采取統(tǒng)一的熱處理手段,不僅會(huì)造成人力物力浪費(fèi)而且可能難以達(dá)到最好的熱處理效果,為此,若能根據(jù)實(shí)際貨架期的長(zhǎng)短來選擇適宜的貯后熱處理技術(shù)來減輕低溫脅迫對(duì)果蔬的傷害,將會(huì)為果蔬種植戶以及商超帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。基于此,本實(shí)驗(yàn)以典型冷敏果蔬“申青”黃瓜為試材,在前期研究基礎(chǔ)上,探究梯度熱水處理對(duì)不同低溫貯后時(shí)間的黃瓜細(xì)胞壁代謝的影響,旨在從細(xì)胞壁代謝角度探索梯度熱水處理減輕貯后黃瓜冷害的機(jī)理,同時(shí)為梯度熱水處理在果蔬保鮮方面的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

“申青”黃瓜于2020年9月采購(gòu)自上海市南匯新城鎮(zhèn)果蔬種植園,當(dāng)天送到實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)用的黃瓜均達(dá)到商業(yè)成熟階段,平均長(zhǎng)度為(27±1) cm,直徑為(3.5±0.5) cm,單根果實(shí)的質(zhì)量為(180±20)g,無明顯機(jī)械損傷。

A140-1-1果膠酶試劑盒、A138-1-1纖維素酶試劑盒，中國(guó)南京建成生物工程研究所；BC2560 β-葡萄糖苷酶試劑盒，北京索萊寶科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

BJ2100D數(shù)字孔式電子天平,臺(tái)灣精達(dá)電子儀器有限公司；HSWX-600BS電熱恒溫水溫箱,上海圣科儀器設(shè)備有限公司；GY4-1數(shù)顯式水果硬度測(cè)試儀,浙江托普儀器有限公司；H1850R臺(tái)式高速冷凍離心機(jī),湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；UV-7504紫外可見分光光度計(jì),北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

180根新鮮黃瓜隨機(jī)分為3組,每組又分為4個(gè)亞組。標(biāo)記后,將所有黃瓜放入厚度為0.02 mm,有6個(gè)平均分布小孔(直徑10 mm)的聚乙烯薄膜袋中,每袋放入3根黃瓜。在溫度(4±0.5)℃,濕度(80±5)%的冷藏條件下貯藏2、4、6 d,隨后進(jìn)行不同梯度熱水處理(依次進(jìn)行TG10：14 ℃,4 min；24 ℃,4 min；34 ℃,4 min；44 ℃,4 min浸泡處理；TG20：24 ℃,8 min；44 ℃,8 min浸泡處理；TG40：黃瓜在44 ℃下浸泡16 min),對(duì)照組不做熱水處理。將黃瓜放在干凈的工作臺(tái)上,風(fēng)干2 h,直到表面干燥后轉(zhuǎn)移到觀察架上儲(chǔ)存。模擬貨架期[(20±1) ℃,濕度為(50±5%)] 3 d后進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定,每次測(cè)定從每個(gè)處理組隨機(jī)取12根黃瓜計(jì)算冷害指數(shù),3根黃瓜果實(shí)用來測(cè)定其他指標(biāo),每個(gè)指標(biāo)重復(fù)3次。

1.3.2 冷害指數(shù)的測(cè)定

冷害指數(shù)的測(cè)定參考王靜等[14]的評(píng)價(jià)方法。冷害指數(shù)分為5個(gè)等級(jí)：0,無冷害；1,冷害面積0%～20 %；2,冷害面積為20%～40 %；3,冷害面積為40%～60 %；4,冷害面積為60%～100 %。最后,根據(jù)公式(1)計(jì)算冷害指數(shù)。

(1)

1.3.3 硬度的測(cè)定

硬度參考ZHANG等[13]的方法使用數(shù)顯式水果硬度測(cè)試儀測(cè)量水果的硬度。探針(SMSP/6)的直徑為10 mm,下壓距離為10 mm,速度為1 mm/s,重復(fù)3次,果實(shí)硬度表示為N。

1.3.4 細(xì)胞壁組分的測(cè)定

纖維素含量參考王晶英等[15]蒽酮比色法方法測(cè)定。稱取5 g樣品于燒杯中,冰浴研磨,加入冷的60%(體積分?jǐn)?shù))H2S04溶液60 mL消化1 h,將溶液轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中,用60%H2SO4溶液定容,搖勻后用布氏漏斗過濾于另一燒杯中。取濾液5 mL置于100 mL容量瓶中,在冷水浴中加蒸餾水定容,取2 mL樣液加0.5 mL 2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))蔥酮,沿管壁加入5 mL濃H2SO4,沸水浴10 min,于620 nm下比色。

果膠提取及含量測(cè)定參考曹建康等[16]方法。稱取2 g樣品,加少量95%(體積分?jǐn)?shù))乙醇,冰浴研磨,轉(zhuǎn)入到50 mL離心管中,加入25 mL 95%乙醇,沸水浴30 min,取出冷卻至室溫后,8 000 r/min離心15 min,棄去上清液。如此重復(fù)3～5次。然后將沉淀放入原離心管中,加入20 mL蒸餾水,在50 ℃水浴中保溫30 min。取出冷卻至室溫后,8 000 r/min離心15 min,將上清液移入100 mL容量瓶中,加蒸餾水定容至刻度,此溶液即為可溶性果膠。然后原離心管中加入25 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液,沸水浴1 h。取出冷卻至室溫后,8 000 r/min離心15 min,將上清液移入100 mL容量瓶中,加蒸餾水定容至刻度,此為原果膠。測(cè)定采用咔唑比色法,吸取1 mL果膠提取液于25 mL試管中,小心地沿管壁加入6.0 mL濃H2SO4,沸水浴加熱20 min,冷卻至室溫后各加入0.2 mL 0.15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))咔唑-乙醇溶液,搖勻。在暗處放置30 min后,測(cè)定反應(yīng)液在波長(zhǎng)530 nm處的吸光度值。

1.3.5 細(xì)胞壁水解酶活性的測(cè)定

果膠酶活性使用果膠酶試劑盒測(cè)定,按照試劑盒規(guī)定進(jìn)行操作,以每克樣本每小時(shí)分解果膠產(chǎn)生1 mg半乳糖醛酸為1個(gè)酶活力單位(U);纖維素酶活性使用纖維素酶試劑盒測(cè)定,按照試劑盒規(guī)定進(jìn)行操作,以每克組織中纖維素酶每分鐘催化纖維素水解產(chǎn)生1 μg還原糖為1個(gè)酶活力單位(U)；β-葡萄糖苷酶活性使用β-葡萄糖苷酶試劑盒測(cè)定(北京索萊寶科技有限公司),按照試劑盒規(guī)定進(jìn)行操作,以每克組織每小時(shí)產(chǎn)生1 nmol對(duì)硝基苯酚定義為1個(gè)酶活力單位(U)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并制圖,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。用SPSS 21.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析及Duncan多重比較,顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水處理對(duì)減輕黃瓜冷害的影響

熱水處理對(duì)低溫貯藏黃瓜冷害指數(shù)的影響如表1所示。結(jié)果表明,TG10和TG20黃瓜明顯降低了冷害發(fā)生率。冷藏2 d時(shí),黃瓜可見冷害現(xiàn)象并不明顯,在貯藏(20 ℃)3 d時(shí),各處理組冷害指數(shù)沒有顯著性差異。但TG10和TG20冷害指數(shù)僅為0.06,相比于CK降低了45.45%,相比于TG40降低了57.14%。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),TG20黃瓜冷害指數(shù)顯著低于CK和TG40(P<0.05),但是與TG10黃瓜無顯著差異(P>0.05)。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,黃瓜可見冷害現(xiàn)象較為明顯。TG10和TG20黃瓜冷害指數(shù)低于CK和TG40。TG20冷害指數(shù)最小為0.36,相比于CK降低了23.40%,相比于TG40降低了32.08%。說明TG10和TG20能夠有效緩解黃瓜果實(shí)的冷害現(xiàn)象,但是TG40卻會(huì)對(duì)黃瓜造成傷害。另外,熱處理的效果與冷藏時(shí)間有著很大關(guān)系,冷藏時(shí)間越長(zhǎng),效果越不明顯。

表1 熱水處理對(duì)貯后(4 ℃)黃瓜模擬貨架期時(shí) (20±1 ℃)冷害指數(shù)的影響Table 1 Effect of hot water treatments on chilling injury index of cucumber (20±1 ℃)

2.2 熱水處理對(duì)黃瓜硬度的影響

果實(shí)硬度是衡量果實(shí)貯藏品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。在果實(shí)衰老、變質(zhì)的過程中,果實(shí)硬度逐漸降低。通過測(cè)定果實(shí)硬度,可以了解果實(shí)的軟化程度,從而確定果實(shí)的品質(zhì)變化特點(diǎn),以正確指導(dǎo)果蔬的貯藏。如圖1所示,隨著冷藏(4 ℃)時(shí)間的增加,各處理組黃瓜果實(shí)的硬度均逐漸降低。在4 ℃下冷藏2、4、6 d,20 ℃下放置3 d后,TG10和TG20處理組的黃瓜果實(shí)硬度均顯著高于CK(P<0.05),而TG40黃瓜果實(shí)硬度一直處于最低水平。其中,冷藏(4 ℃)4 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),熱處理效果最為明顯,相比于CK,TG20黃瓜硬度提高了14.17%。而冷藏(4 ℃)2 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),相比于CK,TG20黃瓜硬度提高了9.29%,可能是因?yàn)槔洳? d時(shí)黃瓜果實(shí)硬度都保持在較高水平,熱處理效果不顯著。冷藏(4 ℃)6 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),相比于CK,TG20黃瓜硬度提高了12.22%,這可能是因?yàn)殡S著冷藏時(shí)間的增加,梯度熱水處理的效果會(huì)逐漸減弱。

圖1 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬 貨架期20 ℃(3 d)果實(shí)硬度的影響Fig.1 Effects of hot water treatment on the firmness of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)注：標(biāo)注不同字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.3 熱水處理對(duì)黃瓜纖維素含量的影響

熱水處理對(duì)果實(shí)纖維素含量的影響如圖2所示,相比于CK,TG10和TG20更好地維持了果實(shí)纖維素含量,TG40不能阻止果實(shí)纖維素含量的下降。冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG10和TG20黃瓜纖維素含量顯著高于CK組(P<0.05)。冷藏4 d時(shí),TG10和TG20黃瓜纖維素含量顯著高于CK,纖維素含量分別提高了41.22%,30.57%,TG40黃瓜纖維素含量與CK差異不顯著。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG20黃瓜纖維素含量顯著高于CK,提高了15.94%,而TG10和TG40黃瓜纖維素含量與CK差異不顯著。因此,可以看出冷藏4 d時(shí),熱處理可有效抑制了纖維素的分解,同時(shí)誘導(dǎo)了纖維素合成基因的表達(dá)。

圖2 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架 期20 ℃(3 d)果實(shí)纖維素含量影響Fig.2 Effects of hot water treatment on the cellulose content of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

2.4 熱水處理對(duì)黃瓜果膠含量的影響

熱水處理對(duì)黃瓜果實(shí)原果膠含量的影響如圖3所示,隨著冷藏時(shí)間的增加,黃瓜果實(shí)原果膠含量不斷下降。冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG10和TG20黃瓜原果膠含量與CK組無顯著差異(P>0.05),TG40黃瓜原果膠含量處于最低水平。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d后,相比于CK,TG20黃瓜原果膠含量提高了21.00%,TG10黃瓜原果膠含量與CK差異不顯著,然而TG40黃瓜原果膠含量下降了13.78%。冷藏6 d時(shí),貯藏(20 ℃)3 d后,TG20處于最高水平1.11 mg/g。相比于CK,TG20黃瓜原果膠含量提高了21.42%,TG10提高了8.70%,TG40與CK差異不顯著。熱水處理對(duì)果實(shí)可溶性果膠含量的影響如圖4所示,可以看出冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d后,各處理組黃瓜果實(shí)可溶性果膠含量沒有顯著差異,并且與新鮮黃瓜果實(shí)可溶性果膠含量基本處于同一水平。冷藏4、6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,各處理組黃瓜果實(shí)可溶性果膠含量急劇增加,TG20黃瓜果實(shí)可溶性含量顯著低于CK(P<0.05)。

圖3 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架期 20 ℃(3 d)果實(shí)原果膠含量影響Fig.3 Effects of hot water treatment on the protopectin content of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),CK組(0.60 mg/g)和TG40組(0.65 mg/g)黃瓜果實(shí)可溶性果膠含量分別是TG20(0.44 mg/g)的1.36、1.47倍。

圖4 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架期 20 ℃(3 d)果實(shí)可溶性果膠的影響Fig.4 Effects of hot water treatment on the soluble pectin content of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

2.5 熱水處理對(duì)黃瓜果膠酶活性的影響

熱水處理對(duì)黃瓜果實(shí)果膠酶活性影響如圖5所示,經(jīng)過冷藏后黃瓜果實(shí)果膠酶活性迅速下降。冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),TG10黃瓜果膠酶活性顯著低于CK(P<0.05),其他處理組與CK組無明顯差異(P>0.05)。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),梯度熱水處理組黃瓜果膠酶活性均顯著低于CK。相比于CK,TG20黃瓜果膠酶活性降低了28.37%,TG10和 TG40黃瓜果膠酶活性分別降低了27.44%、20.93%。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG20果膠酶活性處于最低水平為0.70 U/g。相比于CK(1.29 U/g),TG10、TG20和TG40分別降低了43.59%、45.51%、3.21%。

圖5 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架期 20 ℃(3 d)果實(shí)果膠酶活性影響Fig.5 Effects of hot water treatment on the pectinase of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

2.6 熱水處理對(duì)黃瓜纖維素酶活性的影響

熱水處理對(duì)黃瓜果實(shí)纖維素酶活性影響如圖6所示,冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),黃瓜纖維素酶活性變化不大,處于443.42(TG10)～533.09 U/g,TG10和TG20黃瓜纖維素酶活性顯著低于CK(P<0.05)。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d后,梯度熱水處理組黃瓜纖維素酶活性均顯著低于CK(P<0.05)。相比于CK,TG20黃瓜纖維素酶活性降低了48.90%,TG10和 TG40黃瓜纖維素酶活性分別降低了25.27%、6.59%。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG20纖維素酶活性處于最低水平為827.04 U/g,相比于CK(1 046.26 U/g)降低了20.95%。TG10和TG40黃瓜果實(shí)纖維素酶活性與CK無顯著差異。

圖6 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架期 20 ℃(3 d)果實(shí)纖維素酶活性的影響Fig.6 Effects of hot water treatment on the cellulase of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

2.7 熱水處理對(duì)黃瓜β-葡萄糖苷酶活性的影響

梯度熱水處理對(duì)黃瓜β-葡萄糖苷酶活性的影響如圖7所示,CK組黃瓜β-葡萄糖苷酶活性一直處于最高水平。冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),梯度熱水處理組黃瓜β-葡萄糖苷酶活性均顯著低于CK。相比于CK,TG20黃瓜β-葡萄糖苷酶活性降低了58.43%,TG10和 TG40黃瓜β-葡萄糖苷酶活性分別降低了53.48%、50.79%。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d后,梯度熱水處理組黃瓜β-葡萄糖苷酶活性均顯著低于CK。相比于CK,TG20黃瓜β-葡萄糖苷酶活性降低了70.89%,TG10和 TG40黃瓜β-葡萄糖苷酶活性分別降低了70.10%、26.93%。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,黃瓜β-葡萄糖苷酶活性變化不大,處于3 272.09(TG20)～3 844.18 U/g。相比于CK,TG10和TG20黃瓜β-葡萄糖苷酶活性分別降低了9.80%、14.88%。

圖7 熱水處理對(duì)4 ℃冷藏(2、4、6 d)黃瓜模擬貨架期 20 ℃(3 d)果實(shí)β-葡萄糖苷酶活性影響Fig.7 Effects of hot water tr eatment on the β-glucosidase of cucumbers after storage at 4 ℃ (2,4,6 d) and shelf life at 20 ℃ (3 d)

3 討論

細(xì)胞壁位于細(xì)胞膜外,是一層較厚、較堅(jiān)韌并略具彈性的結(jié)構(gòu)[17]。細(xì)胞壁分為3層,即胞間層、初生壁和次生壁。胞間層由果膠多聚物組成,起到黏連細(xì)胞和緩沖擠壓的作用；初生壁緊挨胞間層,主要由纖維素、半纖維素和少量果膠組成,起到保持形狀和伸縮的作用。次生壁在初生壁內(nèi)側(cè),由原生質(zhì)分泌的纖維素及少量半纖維素和木質(zhì)素組成,起到增加細(xì)胞壁厚度的作用[18]。果實(shí)在貯藏過程中,β-半乳糖苷酶作用于水果軟化早期,水解β-1,4-半乳糖鍵,去除果膠側(cè)鏈上的半乳糖殘基,使中性糖與果膠、纖維素和半纖維素分離[8]。隨后,果膠甲酯酶與半乳糖醛酸殘基的C-6位甲酯化羧基反應(yīng),生成多聚半乳糖醛酸和甲醇。多聚半乳糖醛酸酶則水解多聚半乳糖醛酸中α-1,4-2-D-半乳糖苷鍵,導(dǎo)致果膠降解[19-20]。同時(shí)纖維素酶是由內(nèi)葡聚糖酶、外葡聚糖酶和葡萄糖苷酶組成的多酶系統(tǒng),可以使含β-1,4糖苷鍵的半纖維素分解[21-22]。

細(xì)胞壁組分中果膠物質(zhì)、纖維素、半纖維素含量是影響果實(shí)質(zhì)地的重要因素[23]。纖維素是植物細(xì)胞壁的主要組成部分,對(duì)細(xì)胞起著骨架支持和保護(hù)作用。黃瓜果實(shí)中纖維素的含量對(duì)果蔬品質(zhì)和貯藏性質(zhì)變化有重要影響,在其抗逆性方面有重要意義。在本實(shí)驗(yàn)中,相比于CK,TG10和TG20更好地維持了果實(shí)纖維素含量,而TG40不能阻止果實(shí)纖維素含量的下降。尤其是冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),TG10和TG20黃瓜纖維素含量顯著高于CK,相比于CK,TG10和TG20黃瓜纖維素含量分別提高了41.22%,30.57%。沈麗雯等[12]用42 ℃熱水處理“金田208” 黃瓜10 min后,于(2±1)℃下貯藏,發(fā)現(xiàn)熱激處理會(huì)導(dǎo)致纖維素含量出現(xiàn)升高的現(xiàn)象。陳亞敏等[24]認(rèn)為纖維素含量的增加一方面可能是原本以微纖絲的結(jié)構(gòu)形式存在于細(xì)胞壁內(nèi)的纖維素分子發(fā)生解離,導(dǎo)致纖維素含量增加；另一方面可能是熱水處理誘導(dǎo)了纖維素合成基因表達(dá)的同時(shí)有效抑制了纖維素酶活性。果膠物質(zhì)即多聚半乳糖醛酸,是一種植物膠,主要存在于果實(shí)細(xì)胞初生壁和中膠層中,起著黏結(jié)細(xì)胞個(gè)體的作用。最初,果膠物質(zhì)和纖維素結(jié)合以原果膠的形式存在,使果實(shí)顯得堅(jiān)實(shí)、脆硬。隨著果實(shí)的成熟衰老,果膠物質(zhì)逐漸與纖維素分離形成易溶于水的果膠,使果實(shí)組織變得松弛,軟化,硬度下降[7]。在本實(shí)驗(yàn)中,隨著冷藏時(shí)間的增加,黃瓜果實(shí)原果膠含量不斷下降,可溶性果膠呈不斷上升的趨勢(shì)。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d后,相比于CK,TG20黃瓜原果膠含量增加了21.00%,可溶性果膠含量下降了17.96%。TG40黃瓜原果膠含量下降了13.78%。冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,相比于CK,TG20黃瓜原果膠含量提高了21.42%,可溶性果膠含量下降了26.42%。TG10黃瓜原果膠提高了8.70%,可溶性果膠含量下降了15.24%。果膠含量和結(jié)構(gòu)的改變會(huì)直接影響果蔬的質(zhì)構(gòu)特征[25]。VICENTE 等[26]將草莓在45 ℃的熱空氣下處理3 h,之后在 20 ℃下保存2 d,發(fā)現(xiàn)與未熱處理的草莓果實(shí)相比有更高的原果膠,更低水平的可溶性果膠。LUO 等[27]分別用40、45、50 ℃熱空氣處理?xiàng)蠲饭麑?shí)3 h,發(fā)現(xiàn)與20 ℃處理3 h的果實(shí)相比,熱處理減緩了螯合性和堿溶性果膠物質(zhì)的解聚,并且抑制了水溶性果膠物質(zhì)的增加。

低溫會(huì)增強(qiáng)果實(shí)中果膠甲基酯酶、多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶的酶活性,從而加速果膠的溶解,也增加了半纖維素和纖維素的流失[28-29]。因此果實(shí)細(xì)胞壁物質(zhì)的降解與細(xì)胞壁降解酶活性以及細(xì)胞壁降解酶相關(guān)基因的表達(dá)和調(diào)控密切相關(guān)[30]。果膠酶是一種分解果膠物質(zhì)的復(fù)合酶,主要包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶和果膠裂解酶(pectinlyase,PL)等。纖維素酶是一種復(fù)合酶,可以將纖維素逐步水解并最終生成β-葡萄糖。β-葡萄糖苷酶是纖維素酶的一個(gè)主要組分,它主要作用于纖維素水解的最后一步,將纖維寡糖水解為葡萄糖。β-葡萄糖苷酶的活性能夠更加直觀反映纖維素水解的程度。本實(shí)驗(yàn)中,冷藏2 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),TG10黃瓜果膠酶活性顯著低于CK(P<0.05),其他處理組與CK組無明顯差異；TG10和TG20黃瓜纖維素酶和β-葡萄糖苷酶活性顯著低于CK(P<0.05)。冷藏4 d,貯藏(20 ℃)3 d時(shí),梯度熱水處理組黃瓜果膠酶、β-葡萄糖苷酶活性均顯著低于CK；相比于CK,TG20黃瓜纖維素酶活性降低了48.90%,TG10和 TG40黃瓜纖維素酶活性分別降低了25.27%、6.59%；冷藏6 d,貯藏(20 ℃)3 d后,TG20果膠酶活性處于最低水平為0.70 U/g；TG 20纖維素酶活性處于最低水平為827.04 U/g,相比于CK(1 046.26 U/g)降低了20.95%；β-葡萄糖苷酶活性變化不大,處于3 272.09(TG20)～3 844.18 U/g。趙云峰等[19]用45 ℃熱空氣處理茄子24 h,發(fā)現(xiàn)與對(duì)照果實(shí)相比,熱處理可有效延緩PME、PG、Cx和β-Gal活性的上升,抑制離子結(jié)合型果膠、共價(jià)結(jié)合型果膠、半纖維素和纖維素含量的下降。沈麗雯等[12]、VICENTE等[26]分別對(duì)黃瓜、草莓果實(shí)進(jìn)行熱處理,也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)論。但是,也有與此結(jié)論相反的報(bào)道,ZHANG等[31]用55 ℃熱水處理杧果果實(shí)10 min后置于5 ℃貯存3周,發(fā)現(xiàn)相較于未用熱水處理果實(shí),熱水處理的果實(shí)細(xì)胞壁組分中含更多的水溶性果膠,使聚半乳糖醛酸酶和β-半乳糖苷酶維持更高的酶活性,并降低果膠甲酯酶的活性。羅自生等[32]、茅林春等[33]發(fā)現(xiàn)熱處理對(duì)竹筍、桃果實(shí)的影響與此一致。由此可見,熱處理對(duì)果蔬細(xì)胞壁代謝的影響與果實(shí)類型有十分緊密的關(guān)系。

綜上,TG10和TG20梯度熱水處理應(yīng)該是通過降低細(xì)胞壁水解酶活性,從而抑制原果膠的水解以及纖維素的分解,以達(dá)到減輕貯后黃瓜冷害,保持較高硬度的效果。相反TG40對(duì)黃瓜果實(shí)表現(xiàn)出較大的傷害,這可能是溫度在短時(shí)間內(nèi)迅速變化而嚴(yán)重?fù)p害黃瓜果實(shí)的內(nèi)部調(diào)節(jié)系統(tǒng)導(dǎo)致的。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明TG10和TG20梯度熱水處理能夠顯著減輕貯后黃瓜冷害,使黃瓜果實(shí)保持較高硬度。與對(duì)照組相比,TG10和TG20有效抑制了細(xì)胞壁水解酶活性的上升,從而延緩了原果膠的水解以及纖維素的分解,以達(dá)到減輕貯后黃瓜冷害,保持較高硬度的效果。不過TG20黃瓜果實(shí)硬度、原果膠含量顯著高于TG10,可溶性果膠含量、纖維素酶活性顯著低于TG10,關(guān)于果膠酶和β-葡萄糖苷酶活性兩者無顯著性差異。因此,從處理效果和經(jīng)濟(jì)成本兩方面來說,TG20要優(yōu)于TG10。相反TG40黃瓜果實(shí)表現(xiàn)出較差的狀態(tài)。另外,梯度熱水處理對(duì)冷藏(4 ℃)2 d的黃瓜處理效果不太明顯,對(duì)冷藏(4 ℃)4 d的黃瓜處理效果最好,對(duì)冷藏(4 ℃)6 d的黃瓜處理效果比較微弱。因此,梯度熱水處理減輕貯后黃瓜冷害的機(jī)理研究是十分必要的,并且梯度升溫的范圍以及果蔬冷藏的時(shí)長(zhǎng)等都是影響貯后熱處理效果的關(guān)鍵因素。