氣體成分對(duì)黃瓜低溫貯藏冷害的影響

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(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083)

低溫貯藏是目前延緩園藝作物采后成熟、抑制病原菌生長(zhǎng)和保持品質(zhì)的普遍手段。然而,一些生長(zhǎng)在熱帶、亞熱帶的果蔬對(duì)低溫相當(dāng)敏感。黃瓜是一種典型的亞熱帶冷敏型果蔬,因其清脆可口、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高備受消費(fèi)者喜愛(ài)。低溫貯藏是目前黃瓜采后主要的貯藏手段[1],但冷敏型黃瓜低于12℃貯藏時(shí)易遭受冷害,造成很大損失[2]。冷害會(huì)加重果肉組織的離子透性,在果實(shí)表面形成腐爛斑、水漬斑,改變抗氧化酶活性[3]。一些研究探討了多種措施處理后黃瓜采后冷害及生理生化的變化[4-5]。氣調(diào)貯藏是目前較為先進(jìn)的果蔬貯藏手段,實(shí)質(zhì)是在冷藏的基礎(chǔ)上采取氣體成分的調(diào)節(jié)(空氣中含有79%的氮?dú)?0.03%的二氧化碳和21%的氧氣),通過(guò)抑制果蔬采后呼吸來(lái)實(shí)現(xiàn)采后保鮮[6]。本文旨在探求黃瓜冷害溫度下,貯藏環(huán)境的不同氣體成分對(duì)冷害的影響,為黃瓜采后貯運(yùn)條件作理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃瓜 采用“青綠一號(hào)”黃瓜(Cucumis sativus Linn),采摘自北京順義區(qū),選擇飽滿均勻,無(wú)機(jī)械傷的瓜條,帶1cm果柄,采后盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室;三氯乙酸(TCA)、硫代巴比妥酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、二硫蘇糖醇(DTT)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交聯(lián)聚維酮(PVPP)、30%過(guò)氧化氫溶液、冰醋酸、無(wú)水醋酸鈉、聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-100)、愈創(chuàng)木酚 北京暢華志誠(chéng)科技有限公司。

PG610型便攜式氣體探測(cè)器 河南英特電氣設(shè)備有限公司;便攜式二氧化碳檢測(cè)報(bào)警儀 安泰吉華科技有限公司;DDS-307型電導(dǎo)儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 處理方法

參照氣調(diào)保鮮方式中的雙低指標(biāo)的設(shè)置[7],向氣調(diào)保鮮箱中通入N2和CO2,采用將裝有黃瓜的氣調(diào)保鮮箱內(nèi)的氣體成分分別調(diào)整為1% O2和5% CO2,3% O2和3% CO2,5% O2和1% CO2,對(duì)照置于空氣中,于4℃和7℃下保存,相對(duì)濕度為90%。每隔3d取樣54條,其中9條分為三個(gè)重復(fù)用于測(cè)定黃瓜細(xì)胞膜滲透率、丙二醛含量、CAT活性、POD活性等生理指標(biāo)。45條分三個(gè)重復(fù)在常溫下放置2d后調(diào)查冷害指數(shù)。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 冷害指數(shù) 本實(shí)驗(yàn)參照馬俊蓮等方法將黃瓜冷害分為四級(jí)[8]。

0級(jí)：冷害面積與瓜條總面積比為0%

1級(jí)：冷害面積與瓜條總面積比為0%～25%

2級(jí)：冷害面積與瓜條總面積比為25%～50%

3級(jí)：冷害面積與瓜條總面積比為50%～75%

4級(jí)：冷害面積與瓜條總面積比為75%～100%

冷害指數(shù)=∑(冷害級(jí)別×該級(jí)別果數(shù))/(4×總果數(shù))

1.3.2 細(xì)胞膜滲透率 測(cè)定黃瓜果皮圓片浸提液的電導(dǎo),加熱煮沸后,再測(cè)浸提液電導(dǎo)值,相對(duì)電導(dǎo)率用兩次測(cè)定值得百分?jǐn)?shù)表示。

1.3.3 POD的測(cè)定 愈創(chuàng)木酚氧化法測(cè)定[9]。

1.3.4 CAT的測(cè)定 根據(jù)方法[10]采用測(cè)定過(guò)氧化氫酶提取液催化過(guò)氧化氫分解速率測(cè)定。

1.3.5 丙二醛含量的測(cè)定 采用丙二醛提取液與硫代巴比妥酸高溫反應(yīng)后比色法測(cè)定[10]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS軟件進(jìn)行鄧肯氏多重差異分析,ANOVA檢測(cè)(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氣體成分對(duì)黃瓜冷害發(fā)生率和冷害指數(shù)的影響

黃瓜在4℃貯藏條件下,冷害指數(shù)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷提高,但差異很大。在貯藏的第3d,各處理出現(xiàn)程度不同的冷害癥狀,其中,5% O2、1% CO2組冷害指數(shù)保持最低。第3d時(shí),冷害指數(shù)各處理間兩兩比較均有顯著性差異。至第6d,1% O2、5% CO2組與其余三組比較有顯著性差異,而對(duì)照組、3% O2、3% CO2處理組與5% O2、1% CO2處理組之間沒(méi)有顯著性差異;黃瓜在7℃貯藏條件下,冷害發(fā)生率隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷升高,但不同處理組之間有所差異,其中5% O2、1% CO2處理組冷害指數(shù)與冷害發(fā)生率低于其余兩個(gè)處理組。第3、6d時(shí),5% O2、1% CO2組與其余兩組處理組有顯著性差異,第6d時(shí),三組處理兩兩比較均有顯著性差異,從第9d開始,差異均消失。

表1 4℃貯藏條件下不同氣體成分對(duì)黃瓜冷害指數(shù)的影響Table 1 The effects of different gas composition on cucumber chilling injury index under 4℃ storage conditions

注:a、b、c為處理間的顯著性比較(p<0.05);表2同。

不同氣體成分對(duì)黃瓜低溫貯藏過(guò)程中冷害指數(shù)有顯著影響。隨著氣體成分中CO2濃度的升高和O2濃度的降低,冷害發(fā)病率與冷害指數(shù)均升高,這可能是因?yàn)楦邼舛鹊腃O2和低濃度的O2抑制了黃瓜采后呼吸,致使由于采后呼吸而獲得的能量不足,抗病性降低。

表2 7℃貯藏條件下不同氣體成分對(duì)黃瓜冷害指數(shù)的影響Table 2 The effects of different gas composition on cucumber chilling injury index under 7℃ storage conditions

2.2 氣體成分對(duì)細(xì)胞膜滲透率的影響

由圖1可知,在4℃和7℃貯藏環(huán)境下,黃瓜各不同氣體處理組與對(duì)照組的細(xì)胞膜滲透率均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。4℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第6d、第9d與第12d的細(xì)胞膜滲透率顯著高于另外三組,3% O2、3% CO2處理組在第6d時(shí),細(xì)胞膜滲透率顯著低于其他三組。此外,不同氣體成分處理黃瓜在4℃貯藏過(guò)程中,細(xì)胞膜滲透率均無(wú)顯著性差異。在7℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1%O2、5% CO2處理組在第6d、第9d、第12d的細(xì)胞膜滲透率顯著高于其他三組,其他三組在整個(gè)貯藏期間的細(xì)胞膜滲透率均無(wú)顯著性差異。綜合分析可以得出,在黃瓜冷害溫度下,不同的氣體成分處理黃瓜會(huì)對(duì)黃瓜細(xì)胞的細(xì)胞膜滲透率產(chǎn)生顯著性影響,與對(duì)照組相比,1% O2、5% CO2的氣體處理會(huì)提高黃瓜細(xì)胞膜滲透率,3% O2、3% CO2與5% O2、1%CO2與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異。

圖1 不同氣體成分貯藏條件對(duì)黃瓜細(xì)胞膜滲透率的影響 Fig.1 The influence of different gas composition on the cucumber cell membrane permeability

果蔬組織細(xì)胞膜受到損傷后,細(xì)胞膜內(nèi)電解質(zhì)外滲,引起提取液的電導(dǎo)率增加[3]。通過(guò)測(cè)定果蔬組織浸提液的電導(dǎo)率,可以了解果蔬細(xì)胞膜通透性的變化,反映果蔬抗逆性的強(qiáng)弱或受到的傷害程度。在不同氣體成分處理黃瓜過(guò)程中,細(xì)胞膜滲透率隨著CO2濃度的升高和O2濃度的降低而升高,這與丙二醛變化一起反映了高CO2濃度與低O2濃度會(huì)加重黃瓜低溫貯藏過(guò)程中細(xì)胞膜受到的傷害,加重冷害程度。

2.3 對(duì)丙二醛含量的影響

在4℃和7℃貯藏環(huán)境下,黃瓜各不同氣體處理組與對(duì)照組的丙二醛含量均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而升高(圖2)。4℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第3d、第6d、第9d與第12d的丙二醛含量顯著高于另外三組,5% O2、1% CO2處理組在第3d、第6d、第9d與第12d的丙二醛含量顯著低于另外三組。而對(duì)照組與3% O2、3% CO2之間在貯藏期內(nèi)一直無(wú)顯著性差異。在7℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第6d、第9d、第12d的丙二醛含量顯著高于其他三組。5% O2、1% CO2在第3d、第6d、第9d、第12d時(shí)均顯著低于其他三組。綜合分析可以得出,在黃瓜冷害溫度下,不同的氣體成分處理黃瓜會(huì)對(duì)黃瓜的丙二醛含量產(chǎn)生顯著性影響,與對(duì)照組相比,1% O2、5% CO2的氣體處理會(huì)提高黃瓜丙二醛含量,5% O2、1% CO2的氣體處理會(huì)顯著降低黃瓜的丙二醛含量,3% O2、3% CO2與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異。

圖2 不同氣體成分處理對(duì)黃瓜丙二醛含量的影響 Fig.2 The influence of different gas composition on the cucumber malondialdehyde content condition

果蔬組織在采后成熟衰老過(guò)程中,遭受逆境脅迫時(shí),細(xì)胞膜脂中不飽和脂肪酸發(fā)生過(guò)氧化作用,導(dǎo)致細(xì)胞受到損傷或死亡[11]。丙二醛(malondialdehyde,MDA)是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一,通常利用它的含量做外脂質(zhì)過(guò)氧化指標(biāo),反映細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化的程度[8]。在黃瓜采后貯藏中,5% O2、1% CO2能減輕由于冷害造成的脂質(zhì)過(guò)氧化作用,1% O2、5% CO2會(huì)加重由于冷害造成的脂質(zhì)過(guò)氧化作用。這是因?yàn)楦邼舛鹊腃O2和低濃度的O2降低了黃瓜細(xì)胞內(nèi)還原酶(POD、CAT等)的活性,致使這些還原酶不能降低細(xì)胞膜的氧化水平。

2.4 對(duì)CAT酶活性的影響

在4℃和7℃貯藏環(huán)境下,黃瓜各不同氣體處理組與對(duì)照組的CAT活性均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低(圖3)。4℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第6d、第9d的CAT活性顯著低于另外三組,5% O2、1% CO2處理組在第3d、第6d的CAT活性顯著高于另外三組,而對(duì)照組與3% O2、3% CO2之間在貯藏期內(nèi)一直無(wú)顯著性差異。在7℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第,3d、第6d的CAT活性顯著低于其他三組。5% O2、1% CO2在第3d、第6d時(shí)均顯著高于其他三組。綜合分析可以得出,在黃瓜冷害溫度下,不同的氣體成分處理黃瓜會(huì)對(duì)黃瓜的CAT活性產(chǎn)生顯著性影響,與對(duì)照組相比,1% O2、5% CO2的氣體處理會(huì)降低黃瓜CAT活性,5% O2、1% CO2的氣體處理會(huì)顯著提高黃瓜的CAT活性,3% O2、3% CO2與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異。

圖3 不同氣體成分處理對(duì)黃瓜CAT活性的影響 Fig.3 The influence of different gas composition on the cucumber CAT activity

2.5 對(duì)POD活性的影響

在4℃和7℃貯藏環(huán)境下,黃瓜各不同氣體處理組與對(duì)照組的POD活性均隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而降低(圖3)。4℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第3d、第9d的POD活性顯著低于另外三組,5% O2、1% CO2處理組在第3d、第6d的POD活性顯著高于另外三組,而對(duì)照組與3% O2、3% CO2之間在貯藏期內(nèi)一直無(wú)顯著性差異。在7℃貯藏環(huán)境下,經(jīng)過(guò)方差分析和多重比較分析,1% O2、5% CO2處理組在第3d、第6d、第9d的POD活性顯著低于其他三組。5% O2、1% CO2在第6d時(shí)均顯著高于其他三組。綜合分析可以得出,在黃瓜冷害溫度下,不同的氣體成分處理黃瓜會(huì)對(duì)黃瓜的CAT活性產(chǎn)生顯著性影響,與對(duì)照組相比,1% O2、5% CO2的氣體處理會(huì)降低黃瓜POD活性,5% O2、1% CO2的氣體處理會(huì)顯著提高黃瓜的POD活性,3% O2、3% CO2與對(duì)照組相比無(wú)顯著性差異。

圖4 不同氣體成分處理對(duì)黃瓜POD活性的影響 Fig.4 The influence of different gas composition on the cucumber POD activity

綜上所述,采用氣調(diào)處理控制黃瓜采后低溫貯藏過(guò)程中的冷害時(shí),3% O2、3% CO2和5% O2、1% CO2均適宜。但結(jié)合黃瓜采后氣調(diào)貯藏對(duì)品質(zhì)的影響,3% O2、3% CO2貯藏效果優(yōu)于5% O2、1% CO2。因此,黃瓜采后低溫貯藏最適宜采用的氣體成分為3% O2、3% CO2。

3 結(jié)論與討論

在黃瓜的采后貯藏過(guò)程中,降低溫度與保持品質(zhì)是一對(duì)矛盾關(guān)系。

許多研究表示,氣調(diào)有減輕果蔬采后低溫貯藏或物流中冷害發(fā)生的作用。Singh,Sukhvinder Pal等[14]研究表明,改善的氣體條件(1% O2+3% CO2)可以顯著減輕日本李采后冷害的發(fā)生和品質(zhì)的劣變;Singh,Z等[15]研究表明,13℃下,3%O2和6%CO2可以延長(zhǎng)澳洲芒果采后貯藏壽命;Edusei,V.O.等[16]表明氣調(diào)保鮮膜(LEPD、PP)包裝可以延長(zhǎng)青椒的采后壽命[16]。

然而針對(duì)黃瓜采后成熟衰老過(guò)程中,抵抗逆境的能力逐漸下降的特點(diǎn),現(xiàn)有的提出的冷害控制措施比較單一,且實(shí)用性也有待提高,導(dǎo)致我國(guó)黃瓜因?yàn)椴珊蟊Ｗo(hù)措施不當(dāng)造成的損失也相對(duì)較大。

黃瓜采后氣調(diào)貯藏目前在我國(guó)被實(shí)際操作較少,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明黃瓜采后貯藏在適宜的氣體環(huán)境中可以減輕由于低溫造成的冷害。黃瓜采后貯藏品質(zhì)與貯藏溫度成負(fù)相關(guān),即在一定范圍內(nèi),溫度越低,品質(zhì)保持越好;但當(dāng)溫度低于黃瓜貯藏的冷害溫度時(shí),又會(huì)造成損失。故而氣體調(diào)節(jié)可以緩和溫度與品質(zhì)帶來(lái)的矛盾,具有很好的應(yīng)用前景。

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