褪黑素調(diào)控果蔬采后保鮮研究進(jìn)展

宋聰慧，郭水歡，史小強，張寒彬，吳家鍇，詹麗娟,*

（1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002；2.鄭州市蔬菜研究所，河南 鄭州 450015；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，河南 鄭州 450002）

褪黑素又名N-乙酰-5-甲氧基色胺，是一種存在于生物體內(nèi)的吲哚胺類化合物，因其能使某些魚類、爬行動物和兩棲動物的皮膚顏色變亮而得名[1]，于1958年首次被發(fā)現(xiàn)存在于牛的松果體中，具有調(diào)節(jié)動物晝夜節(jié)律、抗氧化、調(diào)控動物生長發(fā)育等作用[1]。直到1995年，Dubbels等[2]研究證實褪黑素廣泛存在于番茄、黃瓜、香蕉和煙草等高等植物的葉片組織中。同年，Hattori等[3]在24 種可食性植物中也檢測到褪黑素的存在，自此褪黑素在高等植物中的作用備受關(guān)注，并成為新的熱點科學(xué)問題[4-5]。尤其是隨著現(xiàn)代植物分子生物學(xué)、基因工程、測序技術(shù)、組學(xué)技術(shù)等新理論和新方法的發(fā)展和應(yīng)用，植物中褪黑素的生物學(xué)功能得到全面深入研究。大量研究表明褪黑素在植物種子萌發(fā)、生長發(fā)育、成熟衰老、生物節(jié)律以及抗逆性等方面具有類似植物激素的重要調(diào)控作用[6-8]。

近年來，褪黑素在果蔬采后保鮮中的作用研究日益增多，最新研究表明褪黑素顯著提高黃瓜[9]、青花菜[10]、石榴[11]、竹筍[12]等果蔬采后抗氧化酶活力，延緩其衰老進(jìn)程；減少黃瓜[9]、西蘭花[13]、青花菜[10]、菜心[14]等蔬菜采后葉綠素降解，維持其良好的色澤；降低杏[15]、李[16]、獼猴桃[17]、草莓[18]等果實采后質(zhì)量損失率，保持果實新鮮度；激活番茄SlACS4基因表達(dá)，誘導(dǎo)乙烯合成，從而促進(jìn)番茄果實采后成熟，提高果實品質(zhì)[19]。由此可見，褪黑素能夠顯著延緩果蔬采后衰老進(jìn)程、維持果蔬采后品質(zhì)、調(diào)節(jié)相關(guān)基因表達(dá)等。已有文獻(xiàn)主要從清除自由基、保持細(xì)胞膜完整、調(diào)控果實成熟衰老、提高抗逆抗病性方面簡述了褪黑素在園藝產(chǎn)品保鮮中的作用[7-8,20-22]。本文采用文獻(xiàn)列表方式，闡述褪黑素對果蔬采后呼吸強度、乙烯釋放量、抗氧化酶活力等生理變化和色澤、生物活性物質(zhì)含量、抗氧化活性等品質(zhì)變化的調(diào)控作用，并歸納形成調(diào)控機制示意圖，從物質(zhì)代謝、基因和蛋白表達(dá)等方面詳細(xì)深入探討褪黑素調(diào)控果蔬采后保鮮的可能作用機制，以期為褪黑素在果蔬采后保鮮中研究和應(yīng)用提供參考。

1 褪黑素在植物中的生物合成

關(guān)于褪黑素的生物合成途徑已有多篇文獻(xiàn)對其進(jìn)行詳細(xì)綜述[23-24]，14C同位素跟蹤實驗證明，植物中褪黑素生物合成需要4 步反應(yīng)，至少6 種關(guān)鍵酶參與催化完成，即：1）色氨酸被色氨酸脫羧酶（tryptophan decarboxylase，TDC）催化生成色胺；2）色胺在色胺5-羥化酶（tryptamine 5-hydroxylase，T5H）的作用下C-5位置羥基化，生成5-羥色胺（血清素）；3）5-羥色胺被5-羥色胺N-乙酰轉(zhuǎn)移酶（N-acetyltransferase，SNAT）催化生成N-乙酰-5-羥色胺；4）N-乙酰-5-羥色胺在N-乙酰-5-羥色胺甲基轉(zhuǎn)移酶（N-acetylserotonin methyltransferase，ASMT）和咖啡酸O-甲基轉(zhuǎn)移酶（caffeic acidO-methyltransferase，COMT）的共同作用下生成褪黑素（圖1）。然而，當(dāng)植物在逆境或衰老情況下，5-羥色胺（血清素）會大量累積，從而激發(fā)褪黑素另外一條合成途徑，即第3步中5-羥色胺會優(yōu)先被ASMT和COMT共同作用甲基化生成5-甲氧基色胺，然后再在SNAT的催化下合成褪黑素（圖1）[25-26]。在該合成途徑中，5-羥色胺是褪黑素合成過程中非常重要的中間產(chǎn)物，其在植物中的合成速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其轉(zhuǎn)化生成褪黑素速率，例如在離體水稻葉片衰老過程中，大量5-羥色胺被誘導(dǎo)生成（565 μg/gmf），而被誘導(dǎo)的褪黑素生成量（262 μg/gmf）還不到5-羥色胺生成量的一半[23]。由于褪黑素生物合成的中間產(chǎn)物分別在細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體等亞細(xì)胞組分中合成，因此，細(xì)胞器之間的交流運輸效率也決定了褪黑素合成速率與水平[27]。

圖1 植物中褪黑素生物合成途徑[25-26]Fig.1 Melatonin synthesis pathway in plants[25-26]

關(guān)于褪黑素在植物中的合成場所（器官或細(xì)胞器）尚無明確定論，主要因為褪黑素屬于小分子物質(zhì)，結(jié)構(gòu)中有N-乙?；?-甲氧基官能團決定了其既具有親水性，又具有親脂性，可以自由穿過質(zhì)膜，在組織和細(xì)胞間移動，而褪黑素合成的中間產(chǎn)物在很多亞細(xì)胞器如細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和葉綠體都被發(fā)現(xiàn)，這為褪黑素的生物合成定位帶來巨大的挑戰(zhàn)[25]。目前多數(shù)研究者認(rèn)為，褪黑素主要在線粒體和葉綠體中合成并轉(zhuǎn)移到其他組織器官中，因為線粒體和葉綠體分別是植物呼吸作用和光合作用的場所，也是植物產(chǎn)生氧自由基的主要場所，為了避免或減輕氧自由基對蛋白質(zhì)、細(xì)胞膜、DNA等物質(zhì)的氧化損傷，植物通過合成褪黑素這種氧自由基清除劑和廣譜抗氧化劑來保護自身機體免受氧化脅迫，維持正常的生理代謝[25]。然而，也有學(xué)者提出正常情況下，褪黑素在葉綠體中合成，如果該合成途徑被阻斷，則褪黑素合成部位由葉綠體轉(zhuǎn)移到線粒體[28]。

2 果蔬中的褪黑素含量及影響因素

研究表明，果蔬中褪黑素作為一種內(nèi)源抗氧化劑可以減少果蔬產(chǎn)品過氧化、提高品質(zhì)、延長貯藏期[29]。如表1 所列，不同種類果蔬甚至同種果蔬不同品種間褪黑素含量差異較大。蔬菜中褪黑素含量范圍為2～14 230 pg/gmf和7 000～28 000 pg/gmd。根莖類蔬菜中白蘿卜[3,30]、生姜[3]、大蒜[30]和洋蔥[30]、葉菜類蔬菜中茼蒿[3]中褪黑素含量較高，均在300 pg/gmf以上，其中生姜的褪黑素含量因測定方法不同差異較大，范圍為583.7～14 230 pg/gmf。而同為根莖類蔬菜的甜菜根[2]和蘆筍[3]中褪黑素含量較少，低于10 pg/gmf。茴香、芫荽和芹菜種子中褪黑素含量較高，達(dá)到7 000 pg/gmd以上[31]。和蔬菜相比，水果中褪黑素含量總體略高于蔬菜，范圍為6～14 560 pg/gmd，其中核果類水果酸櫻桃[32]、漿果類水果草莓[33]和葡萄[34]中褪黑素含量均超過1 000 pg/gmf；值得注意的是，不同品種甜櫻桃間褪黑素含量差異很大，品種為Burlat甜櫻桃果實中褪黑素含量高達(dá)224 pg/gmf，而品種為Pico Limón Negro甜櫻桃含量僅為6 pg/gmf[35]。

綜上可以看出，不同種類、品種果蔬間褪黑素差異較大，造成這種差異除了與提取方式和檢測方法有關(guān)外，可能還與以下因素有關(guān)：1）基因型。不同種類果蔬甚至同種類果蔬不同栽培品種之間，由于基因型不同導(dǎo)致褪黑素含量差異很大。例如，不同品種番茄間褪黑素相差15 倍[36]，不同品種甜櫻桃褪黑素含量相差高達(dá)37 倍[35]；2）栽培措施/環(huán)境。栽培方式、灌溉方法等栽培措施和環(huán)境因子如溫度、光照對果蔬中褪黑素也產(chǎn)生較大的影響。研究表明，栽培方式和栽培環(huán)境顯著影響番茄根、莖和葉中褪黑素含量，即褪黑素含量為大田栽培＞人工氣候室＞離體培養(yǎng)[36]，這種差異可能的原因是在自然環(huán)境（大田）中，植物需要累積更多的褪黑素這種廣譜的抗氧化劑來對抗如紫外線、溫度波動、空氣和土壤污染、病蟲害等生物或非生物因子脅迫[36]；此外，光照對果蔬中褪黑素含量也有顯著的影響，套袋遮蔭處理能夠顯著降低辣椒[37]和蘋果果實[38]中褪黑素含量，這可能由于遮蔭處理使果實受到的光氧化脅迫下降，降低果實對褪黑素的需求量，從而使分配到果實中的褪黑素含量減少。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)套袋遮蔭卻增加番茄果實中褪黑素含量[37]，這種矛盾的結(jié)果可能因果蔬種類、果實成熟度和當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蛩厮拢?）成熟度、器官和部位。研究表明，果蔬生長發(fā)育成熟度顯著影響褪黑素含量，例如蘋果果實發(fā)育初期褪黑素含量較高，隨著果實中種子的固化和果實的膨大，褪黑素水平下降，在采收前期褪黑素的水平又有所回升[38]。同一植物不同器官中褪黑素含量也不相同，一般遵循如下模式：葉＞種子＞根＞花＞果實[39]。而在同一器官的不同部位分布也不均勻，例如羽扇豆（Lupinus micranthusGuss.）葉片中的褪黑素含量葉尖＞葉中＞葉基[5]；4）晝夜節(jié)律。植物中褪黑素含量的動態(tài)變化具有晝夜節(jié)律性，即褪黑素夜間含量較高，白天降至最低。如甜櫻桃中褪黑素含量在早上5點和下午2點時達(dá)到最高峰，早上高峰的出現(xiàn)可能是晝夜節(jié)律調(diào)控所致，下午高峰可能與光照和溫度有關(guān)[35]。因此，生產(chǎn)上可以通過品種選育、改變/調(diào)節(jié)栽培環(huán)境因子、調(diào)整采收成熟度、采收時間等措施獲得內(nèi)源褪黑素含量較高的果蔬產(chǎn)品，從而有利于產(chǎn)品采后貯藏保鮮。

3 褪黑素對果蔬采后保鮮的調(diào)控作用

3.1 褪黑素對果蔬采后生理相關(guān)參數(shù)的調(diào)控作用

新鮮果蔬尤其是呼吸躍變型果蔬在成熟和呼吸高峰前乙烯含量開始增加，并出現(xiàn)乙烯釋放高峰，從而加快果蔬成熟衰老。研究表明適宜濃度的外源褪黑素處理能夠顯著調(diào)控果蔬采后呼吸作用、乙烯釋放、抗氧化酶活力等相關(guān)生理參數(shù)變化，延緩衰老進(jìn)程，延長貨架期（表2、圖2）。主要表現(xiàn)為以下3 方面。

3.1.1 降低呼吸速率

呼吸作用是鮮活果蔬采后最重要的代謝活動，適當(dāng)?shù)暮粑饔媚軌蚓S持果蔬正常的生命活動，提高其抗性，過度的呼吸作用則會消耗過多的有機物，降低果蔬品質(zhì)和貯藏期。不同濃度外源褪黑素處理能顯著抑制采后水果如李[16]、獼猴桃[17]、油桃[44]、桃[45]、梨[46]、大棗[47]、枸杞[48]等果實呼吸速率，推遲呼吸高峰，相似結(jié)果也在部分蔬菜如黃瓜[9,49]、青花菜[10]、香菇[50]中被證實（表2）。關(guān)于褪黑素對果蔬采后呼吸作用的調(diào)控機制尚不清楚，其可能的原因是褪黑素在結(jié)構(gòu)上保持細(xì)胞器結(jié)構(gòu)的完整性，維持呼吸場所-線粒體形態(tài)[9]；在底物氧化水平上降低和總呼吸強度密切相關(guān)的3 條呼吸途徑即糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)途徑和磷酸戊糖途徑的運行，從而降低總呼吸強度；在呼吸電子傳遞鏈水平上降低細(xì)胞色素氧化途徑的運行比例，同時提高交替氧化途徑的運行比例[10]。

3.1.2 抑制或推遲乙烯生成

乙烯是誘導(dǎo)加速采后果蔬尤其是呼吸躍變型果蔬成熟衰老的主要激素。褪黑素處理顯著抑制黃瓜[9,49]、青花菜[10]、獼猴桃[17]、梨[46]、大棗[47]、枸杞[48]等果蔬采后乙烯釋放量，推遲乙烯高峰出現(xiàn)，從而延緩組織衰老和果實軟化（表2）。Hu Wei等[51]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度（50、200、500 μmol/L）的外源褪黑素處理均能顯著抑制采后香蕉果實乙烯生成，延緩果實衰老軟化，同時提高果實內(nèi)源褪黑素含量，且內(nèi)源褪黑素含量變化趨勢和乙烯生成量相似，其原因可能是在香蕉果實成熟衰老過程中，褪黑素作為乙烯的抑制因子，需要提高水平來平衡乙烯釋放量。該作者還發(fā)現(xiàn)無論是香蕉耐貯品種（M.acuminataL.AAA group cv.Nan Tian Huang和M.acuminataL.AAA group cv.Bao Dao）還是不耐貯品種（MusaABB PisangAwak和M.acuminataL.AA group cv.Huang Di）都受褪黑素顯著的調(diào)控作用[51]。相似的結(jié)果在梨果實中也被證實，外源褪黑素顯著延緩快速軟化型梨品種Starkrimson貯藏期間乙烯釋放，抑制正常軟化型梨品種Abbé Fetel和Red Anjou乙烯生成[46]。褪黑素對果蔬采后乙烯調(diào)控機制可能是：1）抑制乙烯合成關(guān)鍵酶基因表達(dá)。1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase，ACS）和1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶（1-aminocyclopropane-1-carboxylate oxidase，ACO）是催化乙烯生物合成的兩個關(guān)鍵酶，這兩個酶基因家族在調(diào)控果蔬成熟和衰老過程中起重要作用，其易受植物內(nèi)源激素和外界環(huán)境等多種因素調(diào)控。研究表明，褪黑素處理顯著抑制采后香蕉MaACO1和MaACS1的表達(dá)，從而抑制乙烯生成[51]；同樣，褪黑素處理抑制歐洲梨乙烯合成基因PcACS和PcACO的表達(dá)，從而抑制乙烯產(chǎn)生[46]；2）誘導(dǎo)一氧化氮（NO）生成。外源褪黑素處理顯著增加采后呼吸躍變型果實香蕉[51]和梨[52]NO含量，而NO則顯著抑制乙烯合成關(guān)鍵酶ACO和ACS的表達(dá)，從而推遲或降低乙烯生成[53]，因此褪黑素和NO可能協(xié)同調(diào)控乙烯的生物合成。然而，Sun Qianqian等[19]研究發(fā)現(xiàn)外源褪黑素處理盡管也顯著增加呼吸躍變型果實番茄NO含量，但卻上調(diào)乙烯合成關(guān)鍵酶基因ACO和ACS、乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因NR、SIETR4、SIEIL1、SIEIL3和SIERF2表達(dá)，從而啟動乙烯合成，增加乙烯釋放量，促進(jìn)番茄果實細(xì)胞壁降解和成熟軟化。作者推測這可能歸因于褪黑素正向調(diào)控果實成熟，負(fù)向調(diào)控果實衰老?？梢娡屎谒貙卟珊笠蚁┑恼{(diào)控是復(fù)雜多樣的，受果蔬種類、成熟度等多種因素的影響。

3.1.3 激活抗氧化酶系統(tǒng)

3.2 褪黑素對果蔬采后品質(zhì)的調(diào)控作用

3.2.1 褪黑素對果蔬采后色澤的影響

鮮艷的色澤是果蔬產(chǎn)品特有的品質(zhì)特性。新鮮果蔬富含葉綠素、花青素、番茄紅素和類胡蘿卜素等色素。這些天然色素不僅使果蔬呈現(xiàn)出誘人的色彩，還具有極高營養(yǎng)價值，同時也是吸引消費者選購果蔬、評價果蔬新鮮程度的重要感官品質(zhì)指標(biāo)。色素氧化降解直接導(dǎo)致果蔬顏色變黃變暗，失去明亮鮮艷的色澤和商品價值。研究表明，褪黑素能夠抑制果蔬采后色素降解，維持果蔬特有的色澤。例如，褪黑素處理可顯著減緩黃瓜[9]、西蘭花[13]、菜心[14]貯藏期間葉綠素降解，保持其良好的顏色和感官品質(zhì)，延緩青花菜[10]和菜心[14]黃化，減少鮮切芒果[57]貯藏期間β-胡蘿卜素的損失，保持果肉色澤，增加竹筍[12]、獼猴桃[17]和草莓[18]組織亮度，抑制獼猴桃[17]、芒果[57]和梨[58]果肉酶促褐變、增加番茄果實中番茄紅素含量[59]（表2）。褪黑素調(diào)控果蔬采后色澤變化機制如圖2所示，其主要原因可能是：1）褪黑素可有效保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，維持線粒體和葉綠體的完整性，降低葉綠素分解[17,60]；研究發(fā)現(xiàn)，外源施用褪黑素顯著降低中國大白菜葉綠素分解代謝和抑制脫落酸（abscisic acid，ABA）生物合成基因表達(dá)，從而降低內(nèi)源ABA水平，延緩大白菜葉綠素降解和衰老黃化[60]；2）褪黑素能夠抑制乙烯生成（表2），降低因乙烯誘導(dǎo)的果蔬組織黃化；3）褪黑素作為一種廣譜的抗氧化劑能夠減少果實內(nèi)部ROS對細(xì)胞的氧化傷害，激活酶類抗氧化系統(tǒng)和非酶類抗氧化系統(tǒng)（表2），清除氧自由基，減少色素的氧化降解[45]；4）褪黑素通過抑制酶促褐變關(guān)鍵酶多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和POD活力，降低果蔬組織酶促褐變，維持良好的色澤[10,57]；5）褪黑素還上調(diào)色素合成基因表達(dá)，誘導(dǎo)花色苷、番茄紅素等色素合成累積，維持和增強果蔬的原有色澤[59]。

3.2.2 褪黑素對果蔬采后生物活性物質(zhì)及抗氧化活性的影響

新鮮果蔬中含有大量的天然生物活性物質(zhì)如維生素類、多酚類、黃酮類以及胡蘿卜素類。這些化合物具有較強的抗氧化活性，對人體健康起著舉足輕重的作用[61]。研究表明，褪黑素作為一種新的植物生長調(diào)節(jié)劑和生物刺激劑顯著正向調(diào)控果蔬采后生物活性物質(zhì)和抗氧化活性（表2、圖2）。不同濃度褪黑素處理均能延緩杏[15]、李[16]、獼猴桃[17]、桃[45]等果實VC含量下降，減緩草莓[18]、枸杞[48]、葡萄[55]、鮮切芒果[57]、梨[58]、石榴[62]果實VC降解，同時維持較高的總酚、類黃酮、類胡蘿卜素、花色苷等抗氧化物質(zhì)水平，增強果蔬組織抗氧化活性和自由基清除能力。相似的結(jié)果在蔬菜上也被證實，外源褪黑素處理顯著延緩黃瓜[9]、西蘭花[13]、香菇[50]貯藏期間VC降解，促進(jìn)西蘭花[13]類胡蘿卜素和總酚積累，提高抗氧化能力；提高香菇[50]總酚含量及自由基清除能力（表2）。褪黑素對果蔬采后生物活性物質(zhì)和抗氧化活性調(diào)控可能機制（圖2）：1）激活苯丙氨酸代謝途徑。苯丙氨酸代謝途徑是植物重要的次生代謝途徑，主要包括苯丙烷代謝途徑和異黃酮合成代謝途徑，是酚類、黃酮和花色苷等生物活性物質(zhì)合成的主要途徑。Pang Lingling等[63]研究發(fā)現(xiàn)50 μmol/L和100 μmol/L褪黑素處理均能夠激活草莓貯藏期間苯丙氨酸代謝途徑，上調(diào)其合成途徑中關(guān)鍵酶基因FaPAL、FaC4H、Fa4CL、FaCHI、FaCHS和FaF3H等表達(dá)，增加花青素和酚類物質(zhì)含量，且增加的花青素水平和相關(guān)基因上調(diào)變化趨勢一致。蛋白組學(xué)研究也表明褪黑素處理顯著上調(diào)葡萄貯藏期間苯丙氨酸代謝途徑中苯丙氨酸酶（phenylalaninammo-nialyase，PAL）、兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶、類黃酮糖基轉(zhuǎn)移酶等酚類物質(zhì)合成相關(guān)酶的表達(dá)，促進(jìn)酚類物質(zhì)的合成，同時上調(diào)VvPAL、VvCHI、VvF3H1、VvF3H2、VvF3’H等基因的表達(dá)，促進(jìn)原花青素、香豆酸等酚類物質(zhì)的累積[55]；2）促進(jìn)芳香族氨基酸合成，為次生代謝物提供前體物質(zhì)。褪黑素除了誘導(dǎo)酚類、黃酮類合成酶活力、上調(diào)合成途徑關(guān)鍵酶基因表達(dá)外，還能夠促進(jìn)芳香族氨基酸合成，為次生代謝物的生物合成提供充足的合成前體物質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究表明，外源褪黑素處理顯著上調(diào)葡萄采后芳香族氨基酸合成中莽草酸途徑關(guān)鍵酶的表達(dá)，促進(jìn)芳香族氨基酸如色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的合成，為酚類和黃酮類物質(zhì)的生物合成提供充足的前體物質(zhì)[55]；3）誘導(dǎo)內(nèi)源褪黑素及其合成中間產(chǎn)物生成。研究表明外源褪黑素處理顯著誘導(dǎo)采后果蔬內(nèi)源褪黑素水平累積[10,13,63]。累積的褪黑素作為一種具有多種功能的植物刺激素，其本身具有很強的抗自由基能力，能夠通過單電子轉(zhuǎn)移和氫轉(zhuǎn)移作用方式對抗自由基[7]。且其具有親水和親脂特性，能在水溶性和脂溶性雙重環(huán)境中發(fā)揮清除自由基作用，因此，褪黑素清除自由基能力甚至強于VC和VE[7]。此外，褪黑素生物合成中間產(chǎn)物及其衍生物如吲哚胺、5-羥色胺、N-乙酰-5-羥色胺等也都具有很強的抗氧化能力，其含量和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除能力顯著正相關(guān)[7,64]。在褪黑素生物合成過程中，這些中間產(chǎn)物如5-羥色胺生成量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于褪黑素生成量，例如在水稻葉片過程衰老進(jìn)程中，被誘導(dǎo)的5-羥色胺生成量約是褪黑素生成量的2 倍[23]，因此，這些中間產(chǎn)物對抗氧化活性也有巨大的貢獻(xiàn)作用（圖2）。

圖2 褪黑素調(diào)控果蔬采后生理和品質(zhì)機制Fig.2 Mechanism by which melatonin regulates postharvest physiology and quality of fruits and vegetables

表2 褪黑素對采后果蔬生理及品質(zhì)的影響Table 2 Effect of melatonin on postharvest physiology and quality of fruits and vegetables

4 結(jié)語

褪黑素作為生物體內(nèi)一種天然的胺類活性物質(zhì)，近幾十年才被發(fā)現(xiàn)存在于植物組織中[2]。目前研究主要集中在褪黑素對植物種子發(fā)芽、幼苗生長、逆境脅迫等生長發(fā)育過程的調(diào)控作用，其在果蔬采后貯藏保鮮中作用的研究才剛剛興起，但發(fā)展迅速。作為天然的植物類生物刺激劑與信號分子，褪黑素對果蔬采后衰老與保鮮有顯著的調(diào)控作用，其能夠降低果蔬采后呼吸作用、調(diào)控乙烯釋放、激活抗氧化系統(tǒng)、提升氧自由基清除能力、誘導(dǎo)生物活性物質(zhì)累積，從而延緩果蔬組織采后衰老劣變，維持果蔬良好的色澤和生物活性物質(zhì)水平，且具有綠色、安全、環(huán)境友好等化學(xué)保鮮劑無法比擬的優(yōu)點，符合當(dāng)前消費者對綠色安全、環(huán)保型果蔬產(chǎn)品要求，因此褪黑素在果蔬采后保鮮產(chǎn)業(yè)中具有巨大的潛在應(yīng)用價值。

然而，作為當(dāng)前新型的果蔬保鮮調(diào)節(jié)劑，褪黑素在果蔬保鮮方面的研究還處于初級階段，主要存在以下問題：1）理論機制不明。目前文獻(xiàn)主要研究褪黑素對果蔬采后衰老和品質(zhì)相關(guān)參數(shù)的調(diào)控作用，而對其調(diào)控機制不明，尤其是褪黑素和其他果蔬成熟衰老調(diào)節(jié)劑如乙烯、NO等相互作用鮮有研究。值得一提的是，褪黑素在果蔬遭受生物和非生物脅迫中的應(yīng)激作用方式不同，在生物脅迫早期，褪黑素誘導(dǎo)ROS生成，而在非生物脅迫或正常情況下，褪黑素抑制ROS生成[8]，這種差異應(yīng)答的內(nèi)在機制是什么？值得深入研究；2）技術(shù)工藝不標(biāo)準(zhǔn)，研究結(jié)果相互矛盾?，F(xiàn)有文獻(xiàn)對不同種類/品種果蔬原料進(jìn)行研究，研究所采用的褪黑素處理濃度差異較大（1～10 000 μmol/L），且處理方法和時間也不相同，從而導(dǎo)致研究結(jié)果相互矛盾，例如不同類型果蔬甚至同種果蔬原料，適宜的處理濃度也不同（表2）。因此，為了能將其廣泛地應(yīng)用于果蔬采后產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，適合某種類/品種果蔬的褪黑素處理濃度和處理方式尚需進(jìn)一步優(yōu)化，使其標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化；3）高效快捷處理技術(shù)有待開發(fā)。目前褪黑素主要處理方式是浸泡和噴灑，不僅需要大量褪黑素溶液，增加生產(chǎn)成本，且耗時長、滲透吸收慢，不能滿足企業(yè)生產(chǎn)需求。因此其他更加快捷有效的處理技術(shù)如減壓滲透可能更適合商業(yè)生產(chǎn)，但相關(guān)研究鮮見報道；4）褪黑素需結(jié)合其他保鮮劑。當(dāng)前文獻(xiàn)主要研究褪黑素單獨使用對果蔬采后保鮮的調(diào)控作用。研究表明其他類似的植物信號分子如水楊酸、NO等也對果蔬采后衰老和品質(zhì)具有積極的調(diào)控作用，那么，這些信號分子如何協(xié)同/拮抗褪黑素調(diào)控果蔬保鮮？其作用機制有待研究。此外，果蔬采后在預(yù)處理、貯藏、運輸、銷售等貯運流通環(huán)節(jié)中不可避免地受到機械傷害、溫度、濕度、光照、氣體成分等關(guān)鍵非生物因子的影響，這些因子也可能參與褪黑素的調(diào)控作用。因此，今后研究需要根據(jù)果蔬采后貯藏運輸實際情況，結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)實際需求，研究褪黑素與其他因素協(xié)同作用調(diào)控果蔬采后保鮮。