冷熱激處理對不同鮮切蔬菜衰老生理機能的影響

劉洪竹，陳雙穎，李進才

（天津大學化工學院，天津300072）

近年來，隨著人們生活與消費觀念的轉變，國內外鮮切果蔬市場發展迅速[1]，我國作為世界上最大的果蔬生產和消費國，鮮切果蔬市場潛力巨大。鮮切果蔬具有加工簡單、品質新鮮、安全衛生、食用方便和增值幅度大等優點[2]，但鮮切加工使果蔬組織受到機械損傷，致使失水較多、氧分壓增大、切面細胞分室隔離破壞、組織間物質交換隔絕，也會加劇微生物侵染。這些逆境脅迫會誘發果蔬組織呼吸速率增大、乙烯生成增多及活性氧水平提高等生理變化，從而使組織衰老和品質劣變加快[3]。目前關于鮮切果蔬保鮮技術研發，主要有化學保鮮劑[4-5]、紫外線輻射處理[3，6]和氣調包裝[6]，冷激與熱激（冷熱激）處理也可以延緩組織衰老、抑制微生物侵染、保持果蔬產品品質[7-10]，且無毒無害、成本低廉、操作簡便。但是，不同蔬菜采后的組織構造、生理代謝及抗逆能力等生態特征和生理特性差異較大，對冷熱激處理的反應可能也有較大差異。為了進一步探究冷熱激處理抑制鮮切蔬菜衰老機制，本研究以葉片組織的甘藍、鱗莖組織的洋蔥和地下根組織的胡蘿卜3種鮮切蔬菜為材料，對冷熱激處理后衰老生理指標可溶性糖、可溶性蛋白質和丙二醛（MDA）含量變化，以及與采后衰老密切相關的抗氧化酶超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性變化進行了分析比較。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

甘藍（Brassica oleracea L.var.capitata L.）、洋蔥（Allium cepa L.）、胡蘿卜（Daucus carota L.） 選采后無病蟲和機械傷、大小均勻、成熟度一致的果實，甘藍去除葉球外層及中心部葉片，切為約2.5cm見方小片；洋蔥去除鱗莖外層及中心部鱗片，切為約2.0cm見方小塊；胡蘿卜去掉頭尾部分，切割成厚度約0.5cm薄片。切割后的3種蔬菜，迅速進行冷熱激處理條件選擇實驗；黃嘌呤氧化酶、愈創木酚、牛血清蛋白 日本Nacalai Tesque公司；蒽酮、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、酒石酸鈉、過氧化氫、鹽酸羥胺、對氨基苯磺酸等 均為國產分析純。

7230G可見分光光度計、FA2204B電子天平 上海精密科學儀器有限公司；HH數顯恒溫水浴鍋 金城國勝實驗儀器廠；KDC-160HR高速冷凍離心機 科大創新股份有限公司；臥式低溫冷柜 青島海爾股份有限公司。

1.2 冷熱激處理條件選擇實驗

參照冷熱激處理采后果蔬的研究[1，7-10]，采用不同溫度的水，分別浸泡3種鮮切蔬菜，一定時間后瀝去表面水分，裝入聚苯乙烯餐盒，每盒約100g，于20℃條件下貯藏，實驗方案見表1。

表1 不同冷熱激條件Table 1 Cold shock and heat shock treatments in three fresh-cut vegetables

鮮切甘藍貯藏6d后、洋蔥和胡蘿卜貯藏8d后，參考Du等[4]的感官評定法，由7名年齡在20～25歲的評定人員進行感官評分，評分內容及標準見表2。據感官品質指標選出效果較好的冷熱激處理條件，進行冷熱激對衰老生理機能影響實驗。

表2 感官評分標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of fresh-cut vegetables

1.3 冷熱激對衰老生理機能影響實驗

據冷熱激處理條件選擇實驗結果，冷熱激對衰老生理機能影響實驗處理為：鮮切甘藍冷激處理0℃20min，熱激處理35℃ 1min，對照20℃ 1min；鮮切洋蔥冷激處理0℃ 5min，熱激處理48℃10min，對照20℃10min；鮮切胡蘿卜冷激處理0℃ 50min，熱激處理48℃ 10min，對照20℃ 10min。每處理3次重復，處理后瀝去表面水分，裝入聚苯乙烯餐盒，每盒約100g，于20℃貯藏。貯藏過程中，甘藍每1d取樣1次，6d后取樣結束，洋蔥與胡蘿卜每2d取樣1次，8d后取樣結束。每個樣品2g，-20℃貯藏，取樣結束后統一進行衰老生理指標測定。

1.4 衰老生理指標及抗氧化酶活性測定

可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[11]，MDA含量測定采用硫代巴比妥酸（TBA）法[12]，可溶性蛋白質含量測定采用Folin-酚試劑法。

在4℃低溫條件下，冷凍樣品2g用50mmol/L磷酸緩沖液（pH7.0，含0.5%PVPP，3mmol/L EDTA）8mL磨碎，12000×g離心20min，上清液用于SOD、CAT和POD活性測定，3種抗氧化酶活性測定分別采用改良黃嘌呤氧化酶法[13]、氧氣計量法[8]和愈創木酚法[1]。

1.5 數據處理

數據采用SPSS 19.0軟件進行誤差和顯著性差異統計分析。

2 結果與討論

2.1 冷熱激處理對感官品質的影響

圖1 不同冷熱激處理對鮮切甘藍、洋蔥和胡蘿卜感官品質的影響Fig.1 Effect of cold shock and heat shock treatments on sensory quality of fresh-cut cabbage，fresh-cut onion and fresh-cut carrot

色澤、質地、氣味及新鮮度等感官品質直接影響消費者的購買欲望，是衡量保鮮效果的重要品質指標，與衰老生理密切相關。適宜的冷熱激處理可有效保持鮮切蔬菜色澤、質地，抑制褐變及異味產生，延緩感官品質下降，延長貨架期。如圖1所示，鮮切甘藍冷熱激處理后20℃貯藏6d時，冷激處理Ⅰ（0℃20min）及熱激處理A（35℃ 1min）的感官品質最好，高于對照（20℃ 1min）（p＜0.01）；鮮切洋蔥冷熱激處理后貯藏8d時，冷激處理Ⅰ（0℃ 5min）和熱激處理A（48℃10min）感官品質最好，高于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷熱激處理后貯藏8d時，冷激處理Ⅲ（0℃ 50min）的感官品質最好，高于對照（p＜0.01）。在青花菜冷熱激處理[8]、鮮切甜瓜熱激處理[14]研究中也觀測到類似保鮮效果。

但是，冷熱激處理不當，時間過長或不足，溫度過高或較低，反而會加速鮮切蔬菜品質下降。甘藍熱激處理B（45℃ 1min）、C（55℃ 1min），洋蔥冷激處理Ⅲ（0℃ 50min）和熱激處理B（52℃ 10min）、C（56℃10min），以及胡蘿卜熱激處理A（48℃ 10min）、B（52℃10min）和C（56℃ 10min），感官評價均低于對照（p＜0.01），谷會等[15]對辣椒冷處理的研究、尹海蛟等[9]對黃瓜熱處理的研究也得到了相同結論。

2.2 冷熱激處理對衰老生理指標的影響

2.2.1 可溶性糖含量 可溶性糖含量是鮮切果蔬的重要品質指標，其含量變化是反映果蔬組織衰老的重要生理指標[10]。如圖2所示，甘藍、洋蔥和胡蘿卜3種鮮切蔬菜在20℃貯藏期間可溶性糖含量逐漸下降；鮮切甘藍冷激處理可溶性糖在貯藏1～3d和6d時高于對照，熱激處理在貯藏1～4d和6d時高于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理在貯藏2～8d時高于對照，熱激處理在貯藏6～8d時高于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理在貯藏2d和6～8d時高于對照，熱激處理與對照無顯著差異（p＞0.05）。這些結果表明，適宜的冷熱激處理可以抑制鮮切蔬菜貯藏期間可溶性糖含量減少，Lemoine等[10]在鮮切青花菜熱處理研究中也觀測到了可溶性糖含量減少被抑制現象。

圖2 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）可溶性糖含量的影響Fig.2 Effect of cold shock and heat shock treatments on soluble sugar content of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

2.2.2 可溶性蛋白質含量 可溶蛋白質含量與植物細胞衰老密切相關，也是反映果蔬組織衰老的重要生理指標[10]。如圖3所示，甘藍、洋蔥和胡蘿卜3種鮮切蔬菜在20℃貯藏期間可溶性蛋白質含量逐漸下降；鮮切甘藍冷激處理在貯藏3～6d時高于對照，熱激處理在貯藏1～6d時高于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理和熱激處理在貯藏2～8d時均高于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理在貯藏2～8d時高于對照和熱激處理，熱激處理僅在貯藏2～4d時低于對照（p＜0.05）。這些結果表明，適宜的冷熱激處理可以保持鮮切蔬菜貯藏期間可溶性蛋白質含量，與鮮切青花菜熱激處理[10]研究結果一致。

圖3 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）可溶性蛋白質含量的影響Fig.3 Effect of cold shock and heat shock treatments on soluble protein content of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

2.2.3 MDA含量 MDA是細胞膜脂質過氧化的終產物，積累越多表明細胞衰老程度越高[16]。如圖4所示，甘藍、洋蔥和胡蘿卜3種鮮切蔬菜在20℃貯藏期間MDA含量逐漸增多；鮮切甘藍冷激處理在貯藏4～6d時低于對照，熱激處理在貯藏3～6d時低于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理和熱激處理在貯藏6～8d時均低于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理在貯藏6～8d時低于對照（p＜0.05），熱激處理在貯藏4～8d時高于對照（p＜0.01）。這些結果表明，適宜的冷熱激處理可以抑制鮮切蔬菜貯藏期間MDA積累，不適宜的冷熱激處理則會加速MDA積累，趙習姮等[7]在櫻桃番茄和芒果的冷熱激處理，谷會等[15]在辣椒冷激處理研究中也觀察到在不同冷熱激處理下MDA積累被抑制及被加速的生物學現象。

圖4 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）MDA含量的影響Fig.4 Effect of cold shock and heat shock treatments on MDA content of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

2.3 冷熱激處理對抗氧化酶的影響

2.3.1 SOD活性 SOD是植物細胞抗氧化酶系統的主要酶類，可催化歧化超氧陰離子（O2-·）為H2O2和O2，抑制O2-·對植物組織的傷害。如圖5所示，鮮切甘藍冷激處理的SOD活性在貯藏2～3d和6d時大于對照，熱激處理在貯藏1～4d和6d時大于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理在貯藏2～8d時大于對照，熱激處理在貯藏4～8d時大于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理在貯藏2～8d時大于對照，而熱激處理在貯藏4～6d時小于對照（p＜0.05）。這些結果表明，適宜的冷熱激處理可以誘導提高鮮切蔬菜貯藏期間SOD活性，不適宜的冷熱激處理則會抑制SOD活性，與Zhang等[8]對青花菜熱激處理研究結果一致。

圖5 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）SOD活性的影響Fig.5 Effect of cold shock and heat shock treatments on SOD activity of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

2.3.2 CAT活性 CAT可將活性氧H2O2酶促分解為O2和H2O，消除H2O2對植物組織的傷害。如圖6所示，鮮切甘藍冷激處理和熱激處理的CAT活性均在貯藏2～3d和5～6d時大于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理在貯藏4～8d時大于對照，熱激處理在貯藏2～4d時大于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理在貯藏4～8d時大于對照，熱激處理在貯藏2～8d時小于對照（p＜0.05）。這些結果表明，適宜冷熱激處理可誘導提高鮮切蔬菜貯藏期間CAT活性，不適宜的冷熱激處理則會抑制CAT活性，在冷熱激處理青花菜[8]和冷激處理辣椒[15]的研究中也觀測到CAT活性被誘導提高及被抑制的生物學現象。

圖6 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）CAT活性的影響Fig.6 Effect of cold shock and heat shock treatments on CAT activity of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

2.3.3 POD活性 POD也可以酶促H2O2還原為H2O，但POD同時催化產生各類自由基產物，會加劇膜脂質的過氧化，促進采后果蔬組織衰老，POD活性增大還會導致組織褐變、木質素沉積等衰老反應[1]。如圖7所示，鮮切甘藍冷激處理和熱激處理的POD活性在貯藏2～6d時小于對照（p＜0.05）；鮮切洋蔥冷激處理在貯藏4～8d時小于對照，熱激處理在貯藏4～6d時小于對照（p＜0.05）；鮮切胡蘿卜冷激處理和熱激處理均在貯藏2～8d時小于對照（p＜0.05）。這些結果表明，適宜的冷熱激處理可以抑制鮮切蔬菜貯藏期間POD活性，Alegria等[1，3]在鮮切胡蘿卜研究中也觀測到類似生物學現象。不適宜的冷熱激處理則會過度抑制POD活性，范騰等[17]也報道胡蘿卜在30℃以上高溫下POD活性會顯著變小。

圖7 冷熱激處理對鮮切甘藍（a）、洋蔥（b）和胡蘿卜（c）POD活性的影響Fig.7 Effect of cold shock and heat shock treatments on POD activity of fresh-cut cabbage（a），fresh-cut onion（b）and fresh-cut carrot（c）

鮮切加工和冷熱激處理對于蔬菜細胞組織都造成了逆境脅迫，但切割帶來的組織破壞、失水增多、呼吸速率增大、乙烯形成增多等都是不可逆的；而冷熱激處理對蔬菜組織產生的逆境脅迫比較溫和，且時間短暫，可誘導提高抗氧化酶防御機制，從而起到抑制衰老、保持品質的作用[1，3，8，15]。綜合以上實驗結果與討論，鮮切甘藍冷激0℃ 20min和熱激35℃ 1min處理，鮮切洋蔥冷激0℃ 5min和熱激48℃ 10min處理，鮮切胡蘿卜冷激0℃ 50min處理，均可誘導提高20℃貯藏期間SOD和CAT活性，抑制POD活性，從而減少O2-·、H2O2及O2-·與H2O2通過Haber-Weiss或Fenton反應形成氧化毒性更大的羥自由基（·OH）對蛋白質、膜脂質等大分子的氧化破壞，延緩鮮切蔬菜衰老進程，保持可溶性糖含量及感官品質。

不適宜的冷熱激處理，會使鮮切蔬菜的抗氧化酶系活性受到抑制，反而加速衰老進程與品質劣變。如鮮切胡蘿卜48℃10min熱激處理，雖然與鮮切洋蔥的熱激處理條件一樣，但貯藏期間的抗氧化酶活性變化與洋蔥不同，可溶性糖、蛋白質含量及膜脂質過氧化（MDA含量）所反映的生理衰老和感官品質劣變也加快。洋蔥與胡蘿卜在生理生態特性上有較大差異，如洋蔥為肥大葉鞘組織，于高溫長日的春末夏初季節形成，而胡蘿卜為地下肉質根，于冷涼短日的晚秋季節形成，從而導致了兩者對于相同熱激處理呈現不同反應。這一實驗結果進一步表明，不同生態特征和生理特性的鮮切蔬菜，在冷熱激保鮮處理溫度和時間方面有較大差異。

3 結論

適宜的冷熱激處理可誘導調節鮮切蔬菜抗氧化酶活性，影響衰老進程及品質變化；不同生態特征和生理特性的鮮切蔬菜，冷熱激保鮮要求的處理溫度和時間有較大差異，不適宜的冷熱激處理反而會加速組織衰老及品質劣變。冷熱激處理對鮮切蔬菜保鮮有一定效果，但處理條件必須適當，在鮮切蔬菜保鮮應用冷熱激處理實踐中，還應考慮蔬菜品種、采收期及貯藏條件等因素的影響。

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