郝佳詩，王 愈，尹建云，楊虎清

（1.山西農業(yè)大學 食品科學與工程學院，山西 太谷030801；2.浙江農林大學 農業(yè)與食品科學學院，浙江 杭州 311300）

黃瓜Cucumis sativus在中國各地普遍栽培，是夏季主要菜蔬之一，常用冷藏法保鮮。黃瓜儲藏難度較大，當在低于7～10℃下儲藏或流通時極易發(fā)生冷害［1］，癥狀為表面出現(xiàn)水漬狀潰爛、暗斑和腐爛斑，從而影響其食用品質和商業(yè)價值。 有報道稱外源一氧化氮（NO）［2］，茉莉酸甲酯（MeJA）［3］， 殼聚糖-g-水楊酸［4］和6-芐基腺嘌呤（6-BA）［5］均能減輕黃瓜冷害的發(fā)生，但對環(huán)境或人體健康存在潛在威脅。采后熱處理也是果蔬儲藏中廣泛使用的物理保鮮技術，可有效減輕番茄Lycopersicon esculentum［6］，番木瓜Carica papaya［7］和哈密瓜Cucumis melo var.saccharinus［8］的儲藏冷害。也有報道認為熱處理會對果蔬品質造成一定的不良作用，如果肉變紅和絮?。?］，總酚含量降低等［10］。低劑量短波紫外線（UV-C）處理是一種無化學污染的物理處理方法，廣泛用于果蔬采后處理，能夠控制果蔬的采后腐爛，延緩衰老和延長果蔬保鮮期［11－14］。目前，未見將熱處理和UV-C處理兩者聯(lián)合來抑制冷害的研究。本研究以黃瓜為試驗材料，篩選UV-C處理抑制黃瓜冷害的適宜劑量，研究UV-C與熱處理結合對低溫下黃瓜冷害發(fā)生、抗氧化代謝和食用品質的影響以及UV-C聯(lián)合熱處理延緩黃瓜冷害發(fā)生的協(xié)同互補機制，期望為減緩黃瓜儲運冷害提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理

實驗黃瓜品種 ‘戴多星’ ‘Deltasta’購于杭州市臨安區(qū)蔬菜批發(fā)市場。選擇大小均一（長10～12 cm，直徑2.0～2.5 cm），無機械損傷，無病蟲害的黃瓜為試驗材料。

1.1.1 UV-C輻射劑量篩選 將黃瓜置于紫外燈管下約30 cm處，用紫外輻射照度計測得此距離的紫外輻照度為0.17 mW·cm－2。 輻射能流按 0， 2.5， 5.0， 7.5， 10.0 kJ·m-2分為 5組，15根·組－1。以不照射為對照。預處理完畢后用0.02 mm的聚乙烯袋包裝，置于4℃儲藏，隔2 d測得冷害指數(shù)（按方法1.2.1）。根據(jù)不同UV-C輻射能流篩選結果（圖1）和前人報道［15］， 選擇 5.0 kJ·m-2輻射能流進行后續(xù)實驗。

1.1.2 UV-C結合熱處理方法 試驗用黃瓜分為4組，40根·組－1，重復3次。①熱處理（T1）：將黃瓜置于37℃，相對濕度90%的生物培養(yǎng)箱中處理12 h；②UV-C處理（T2）：黃瓜經(jīng)5.0 kJ·m-2劑量的UV-C輻射處理；③UV-C結合熱處理（T3）：黃瓜先進行5.0 kJ·m-2劑量的UV-C輻射處理，然后置于37℃，相對濕度90%的生物培養(yǎng)箱中處理12 h；④對照處理（T0）：不作上述處理。處理完后將黃瓜裝入0.02 mm的聚乙烯袋（袋子上留有通氣孔），6～8根·袋－1，挽口后置于4℃下儲藏待測。

圖1 不同劑量UV-C輻射對黃瓜冷害指數(shù)的影響Figure 1 Effects of different doses of UV-C irradiation on chilling injury index of cucumber

1.2 指標測定與方法

試驗前隨機取10根黃瓜測定各項指標作為初始值。冷藏第4天、第8天、第12天、第16天取完整黃瓜鮮樣，測定冷害指數(shù)、電導率、總抗氧化能力（TEAC）等指標。冷藏16 d后，取5根黃瓜，去皮，將果肉切成約1 cm×1 cm×1 cm的小塊，立即用液氮速凍，用粉粹機高速粉碎后在－80℃的超低溫冰箱中儲存并測定黃瓜其他儲藏品質。

1.2.1 冷害指數(shù)（CI） 根據(jù)YANG等［2］的方法，將冷害級別分為5級：0為果面無水漬狀斑點或潰爛，1為果面水漬狀斑點或潰爛＜25%，2為果面水漬狀斑點或潰爛在25%～50%，3為果面水漬狀斑點或潰爛在51%～75%，4為果面水漬狀斑點或潰爛＞75%，褐變斑塊連成片。冷害指數(shù)（0～4）=∑（冷害級別×（該級別果數(shù)）/果實總數(shù)。冷害指數(shù)越大，表明冷害程度越嚴重。

1.2.2 相對電導率和丙二醛質量分數(shù) 參考文獻［15］的方法測定電導率，用細胞被破壞前后2次測定比值的百分數(shù)表示相對電導率；重復3次，取平均值。參考文獻［16］的方法測定丙二醛質量分數(shù)，重復3次。

1.2.3 抗氧化酶活性 稱取4.0 g黃瓜果肉樣品，置于經(jīng)預冷的研缽中，加入12 mL經(jīng)4℃預冷的提取緩沖液，冰浴研磨勻漿后，于4℃，12 000 r·min-1下離心30 min，收集上清液即為酶提取液。參考文獻［5］測定超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT），谷胱甘肽還原酶（GR）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性。

1.2.4 總酚質量分數(shù)和總抗氧化能力（TEAC） 參考文獻［17］方法，略有改動。總酚以1.0 kg黃瓜樣品（鮮質量）中沒食子酸當量（GAE）計?？偪寡趸芰σ郧宄?,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）自由基能力計，以溶于體積分數(shù)80%甲醇的水溶性維生素E（Trolox）溶液為標樣，以吸光值的減少值與Trolox質量濃度作標準曲線，結果以1.0 kg黃瓜樣品（鮮質量）中含有相當Trolox的質量表示。

1.2.5 其他儲藏品質 采用TMS-PRO質構儀（美國FTC公司）測定黃瓜硬度，單位為牛頓（N）。采用丙酮提取、比色法測定葉綠素質量分數(shù)。采用阿貝折光糖儀測定可溶性固形物（TSS）。用2,6-二氯靛酚滴定法測定抗壞血酸質量分數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件，結果用平均值±標準差表示，采用ANOVA進行鄧肯氏多重差異分析（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 UV-C結合熱處理對黃瓜冷害發(fā)生程度的影響

如圖2所示：T0和T2處理組的黃瓜在儲藏4 d表現(xiàn)出輕微冷害癥狀，此后冷害程度繼續(xù)加劇。4 d后T0組處理黃瓜的冷害指數(shù)顯著高于T1，T2，T3處理的黃瓜（P＜0.05）。8 d后T0處理黃瓜的冷害指數(shù)已經(jīng)顯著高于T1和T2處理的黃瓜（P＜0.05）。16 d時T0和T2處理黃瓜的冷害指數(shù)分別達到3.13和2.85，冷害程度嚴重，而T3處理對冷害發(fā)生表現(xiàn)出更有效的抑制作用，16 d時冷害指數(shù)分別為T0，T2和T1處理的48%，53%和80%。表明UV-C和熱處理能夠協(xié)同抑制黃瓜冷害的發(fā)生。

2.2 UV-C結合熱處理對黃瓜電導率和丙二醛的影響

如圖3所示：黃瓜果實的相對電導率和丙二醛質量摩爾濃度隨著冷藏進程不斷上升，T2或T1處理均能抑制黃瓜相對電導率和丙二醛質量摩爾濃度的增加（圖3）。就單獨比較而言，熱處理對相對電導率和丙二醛的抑制效應強于UV-C處理。冷藏16 d后T3處理黃瓜的相對電導率和丙二醛質量摩爾濃度均低于T0處理，表明兩者結合處理能更有效地抑制黃瓜相對電導率和丙二醛的增加（P＜0.05）。

圖3 UV-C結合熱處理對黃瓜相對電導率和丙二醛質量摩爾濃度的影響Figure 3 Effects of UV-C combined with heat treatment on relative leakage rate and MDA contents of cucumber

2.3 UV-C結合熱處理對黃瓜抗氧化酶活性的影響

如圖4所示：對照組黃瓜SOD，CAT，APX和GR的活性在儲藏期間基本呈現(xiàn)為先上升后下降，說明冷藏開始抗氧化酶活性有一應激升高的過程，這可能是儲藏果蔬的一種保護性反應；當?shù)蜏孛{迫持續(xù)時，冷敏果蔬抗氧化保護系統(tǒng)的活性會下降或紊亂，過量的活性氧將在果實組織內積累而發(fā)生脂質過氧化，從而導致膜的完整性受到破壞，組織內生理代謝紊亂，最終引起冷害的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn)：與對照相比，T1，T2和T3在儲藏初期均能誘導黃瓜抗氧化酶活性短暫上升，其中SOD和APX活性在儲藏第4天達到最大值，CAT和GR在第8天達到最大值，然后逐漸下降；但T3處理下，黃瓜SOD，CAT，APX和GR活性均顯著高于T0，T1和T2處理（P＜0.05）。

圖4 UV-C結合熱處理對黃瓜抗氧化酶活性的影響Figure 4 Effects of UV-C combined with heat treatment on antioxidant enzymes of cucumber

2.4 UV-C結合熱處理對黃瓜總酚和總抗氧化能力的影響

如圖5所示：在黃瓜儲藏期間對照果實的總酚質量分數(shù)和總抗氧化能力先上升后下降，T1，T2和T3處理黃瓜的總酚和總抗氧化能力在第4天達到高峰，然后逐漸下降。但T3處理黃瓜的總酚和總抗氧化能力始終高于其他3個處理。

圖5 UV-C結合熱處理對黃瓜總酚和總抗氧化能力的影響Figure 5 Effects of UV-C combined with heat treatment on total phenols and total antioxidant capacity of cucumber

2.5 UV-C結合熱處理對黃瓜儲藏品質的影響

果實硬度，可溶性固形物（TSS），葉綠素和抗壞血酸質量分數(shù)是表示果蔬儲藏品質的主要指標。如表1所示：經(jīng)過16 d冷藏，黃瓜果實的4個品質指標呈下降趨勢。T2和T1處理均能抑制硬度、可溶性固形物以及葉綠素和抗壞血酸質量分數(shù)的降低，經(jīng)過T3處理的黃瓜葉綠素和抗壞血酸質量分數(shù)顯著高于其他處理（P＜0.05），但硬度和可溶性固形物含量與T1和T2處理無顯著差異（P＞0.05）。

表1 UV-C結合熱處理對黃瓜儲藏過程中品質變化的影響Table 1 Effects of combined UV-C and heat treatment on quality parameters of cucumber fruit during storage at 4℃for 16 days

3 分析與討論

植物在代謝過程中會伴隨產生活性氧（ROS），如超氧陰離子（O2·－），單線態(tài)氧，過氧化氫（H2O2）和羥基自由基等。植物的抗氧化保護系統(tǒng)包括SOD，CAT，APX以及抗壞血酸、谷胱甘肽和酚類等抗氧化物；SOD能專一地歧化O2·－形成氧和過氧化氫，CAT能將過氧化氫轉化為水和氧分子，而APX通過AsA-GSH循環(huán)催化過氧化氫與抗壞血酸反應從而清除過氧化氫，植物中SOD和APX活性取決于GR還原的谷胱甘肽水平［19］。在正常代謝過程中，這些保護酶和抗氧化物相互協(xié)調作用能及時清除O2·－和過氧化氫，維持細胞內活性氧在較低水平［20］。許多研究已經(jīng)證明：抗氧化系統(tǒng)是植物克服低溫脅迫的重要響應機制［21－23］。外源一氧化氮和水楊酸（SA）處理均能誘導SOD，CAT和APX等抗氧化酶活性提高黃瓜的抗冷性［2,24］，與本研究所用的UV-C結合熱處理得到的結果一致。

果蔬冷害的發(fā)生通常以組織電解質滲出率（電導率）和MDA含量作為標志的生理指標［25］。本實驗中，對照黃瓜組織的相對電導率和MDA質量摩爾濃度隨著儲藏進程不斷增加，單獨的5.0 kJ·m－2UV-C照射或37℃熱處理對相對電導率和MDA的變化均表現(xiàn)出一定的抑制作用。與SHADMANIN等［7］和王靜等［8］的結果一致。本研究發(fā)現(xiàn)：將5.0 kJ·m－2的UV-C照射與37℃熱聯(lián)合處理比單獨處理更有效地抑制了相對電導率和丙二醛質量摩爾濃度增加，從而更能有效地減輕4℃下黃瓜的冷害發(fā)生程度（P＜0.05），可以認為，UV-C和熱處理在誘導黃瓜抵御冷害脅迫的過程中存在相互協(xié)同作用。究其原因，一方面UV-C或熱處理均能提高植物［12－13］的抗氧化酶活性，另一方面，酚類物質是果蔬中非酶促抗氧化系統(tǒng)的主要活性物質。本實驗發(fā)現(xiàn)：熱處理減少了黃瓜總酚質量分數(shù)，而UV-C能提高黃瓜的總酚質量分數(shù)，熱處理抑制總酚合成與LEMOINE等［10］對西蘭花Brassica oleracea var.italic的研究報道一致，而UV-C處理也能提高一些果蔬［13,27－28］的總酚質量分數(shù)。另外，UV-C照射與37℃熱聯(lián)合處理的黃瓜也保留了較高抗壞血酸質量分數(shù)，因此，UV-C結合熱處理黃瓜的總抗氧化能力也顯著高于對照或單獨處理。總之，UV-C與熱聯(lián)合處理能保持黃瓜中較高的酶促和非酶抗氧化系統(tǒng)活性，有效降低活性氧積累造成的組織氧化脅迫，從而減緩了冷害發(fā)生。

4 結論

5.0 kJ·m－2UV-C照射結合37℃熱處理能夠誘導低溫下黃瓜組織中SOD，CAT，APX和GR等抗氧化酶保持較高的活性以及較高的總酚和抗壞血酸質量分數(shù)，維持黃瓜組織中較高的抗氧化能力，延緩了低溫脅迫下活性氧積累造成的膜質過氧化，阻止了黃瓜相對電導率增加和丙二醛的積累，顯著降低了低溫下黃瓜的冷害發(fā)生程度。同時，UV-C結合熱處理也較好地保持了黃瓜的硬度、可溶性固形物和葉綠素質量分數(shù)。UV-C結合熱處理作為一種無藥劑污染的物理保鮮方法，有助于減少黃瓜在低溫儲運過程中的冷害發(fā)生和保持品質。

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