逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實采后冷害及內源多胺含量的影響

張 婷，車鳳斌，吳忠紅，鄭素慧，徐 斌

（新疆農科院農產品貯藏加工研究所，新疆烏魯木齊830091）

逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實采后冷害及內源多胺含量的影響

張 婷，車鳳斌*，吳忠紅，鄭素慧，徐 斌

（新疆農科院農產品貯藏加工研究所，新疆烏魯木齊830091）

為了探討逐步降溫對哈密瓜果實冷害及內源多胺含量的影響，闡明逐步降溫處理提高其采后耐冷性的機理。本研究以“86-1”哈密瓜果實為試材，分析了直接降溫（1±0.5）℃和逐步降溫（8±0.5）℃，1 d→（5±0.5）℃，3 d→（3± 0.5）℃，3 d→（1±0.5）℃處理對果實貯期冷害指數、冷害率、相對膜透性及內源腐胺（Put）、精胺（Spm）、亞精胺（Spd）、總胺（Total polyamine）含量的影響。結果表明：逐步降溫處理可有效降低“86-1”哈密瓜果實的冷害指數和冷害率，抑制果實相對膜透性的增加，增加內源Put、Spm和Spd含量。內源Put含量與“86-1”哈密瓜果實冷害指數呈顯著正相關關系（r=0.873，p＜0.05），Spm和Spd含量與冷害指數呈極顯著負相關關系（r=-0.939和r=-0.986，p＜0.01）。

哈密瓜，冷害，逐步降溫，內源多胺

哈密瓜起源于非洲熱帶地區，果實對溫度較敏感，在凍結點低溫環境中容易發生代謝失調和細胞傷害，即冷害（chilling injury）。冷害的發生嚴重影響了果實商品性、抗病性和耐藏性[1]。研究發現，新疆的中晚熟哈密瓜品種低于3℃下貯藏會出現冷害癥狀，受冷害后的果實表面產生暗褐色小凹陷，其形狀不規則，隨著低溫脅迫時間的延長，形成凹凸不平、斑駁不勻的斑塊，同時果實失水皺縮，嚴重時出現水浸狀，由低溫升到常溫后冷害癥狀加重，腐爛增加，品質下降[2]。“86-1”作為新疆中晚熟哈密瓜品種，采后1℃下貯藏14 d，移至常溫5 d后出現冷害[3]。因此，研究“86-1”哈密瓜果實冷害發生機制及冷害控制技術，進而延長其低溫貯藏期及貨架期，具有一定的現實意義。

多胺（PA）是生物代謝過程中產生的一類具有生物活性的低分子量脂肪族含氮堿。高等植物中的多胺，主要包括腐胺（Put）、精胺（Spm）、亞精胺（Spd）和尸胺（Cad）等。通常情況下，當植物處于逆境條件時，細胞內常會積累大量的多胺，從而對組織起到保護作用[4]。由于多胺對細胞膜起穩定和保護作用，因而多胺與采后果蔬貯藏冷害的關系受到較多的關注[4-7]。

逐步降溫貯藏是一種冷鍛煉或冷馴化，因其無毒無害、無污染、無化學殘留而又操作簡單，目前在多種果蔬冷害控制的研究上獲得明顯的效果。采用逐步降溫處理提高果實內源多胺的水平，以減輕果蔬冷害的發生，目前已在西葫蘆[8]、鴨梨[9]、桔[10]、檸檬[11]、黃瓜[12]、枇杷[13]、獼猴桃[14]等果蔬上得到證實。逐步降溫處理如何提高哈密瓜果實的耐冷性，與冷藏期間內源Put、Spm、Spd及總胺的水平是否有關，未見報道。因此，本研究以阿勒泰地區的“86-1”哈密瓜果實為試材，研究逐步降溫處理對其果實采后冷害及內源多胺的影響，為進一步揭示逐步降溫處理提高哈密瓜果實耐冷性的作用機理提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

中晚熟品種哈密瓜“86-1” 八成熟，其可溶性固形物含量為12%～13%，平均單瓜重4～5 kg，于2014年8月28日采自新疆阿勒泰市二牧場；腐胺（Put）、精胺（Spm）、亞精胺（Spd）標準品 美國Sigma公司；高氯酸、苯甲酰氯、氯化鈉、乙醚、甲醇 新疆阜瑞克生物科技有限公司，均為分析純。

Agilent1260型液相色譜 南京利爾實驗儀器設備有限公司；UV-2600紫外分光光度計 日本島津公司；DDS-11A型電導儀 上海儀電科學儀器股份有限公司；LGJ-10型真空濃縮冷凍干燥機 北京四環科學儀器廠有限公司；Eppendorf-5810R冷凍型高速離心機 上海捷辰儀器有限公司；恒溫水浴鍋 上海一恒科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理方法 哈密瓜采后12 h內運回新疆農科院農產品貯藏加工研究所冷庫，選擇大小均勻、無病蟲害、無機械損傷的果實。實驗分2組，每組60個果實，設3個重復。第1組（CK）：直接于（1±0.5）℃條件下冷藏；第2組（逐步降溫處理）：先將果實放入（8± 0.5）℃的冷庫中24 h，待果心溫度達到設定溫度后，將庫溫降至（5±0.5）℃（每隔12 h降低2.5℃），此條件下貯藏3 d，庫溫降至（3±0.5）℃繼續貯藏3 d，最后保持庫溫為（1±0.5）℃貯藏。第1組和第2組實驗均從第一次降溫算起，貯藏期為63 d。

所有供試果實置于冷庫中貨架上，單瓜擺放，相對濕度維持在75%～80%。各處理每7 d取樣1次，每次取6個果實，其中3個果實置于室溫（20～25）℃3 d后觀察并統計冷害率及冷害指數；另3個果實用于測定相對膜透性及內源多胺（Put、Spm和Spd）含量。

1.2.2 測定指標及方法

1.2.2.1 冷害指數與冷害率 冷害指數參考畢陽等[15]的方法。冷害程度分為5級：0級，無冷害發生；1級，冷害發生面積≤10%；2級，11%＜冷害發生面積≤25%； 3級，26%＜冷害發生面積≤50%；4級，冷害發生面積≥50%。按公式計算：冷害指數=∑（冷害果實數×冷害級數）/（總果實數×最高冷害級數）；冷害率（%）=冷害果實數/總果實數×100。

1.2.2.2 相對膜透性 相對細胞膜透性采用電導率法。用直徑為10 mm的不銹鋼打孔器將果實的果皮切成圓片，取15個圓片置于50 mL的小燒杯中，加40 mL蒸餾水后緩慢攪拌，用電導儀測定電導率P0，再測10 min后的電導率P1，之后將小燒杯置于沸水浴10 min，然后冷卻至室溫，測定電導率P2。

相對膜透性（%）=（P1-P0）/（P2-P0）×100

1.2.2.3 內源多胺提取與測定 多胺提取參照Flores和Galston[16]的方法。稱取1 g果肉加入5 mL預冷的5%高氯酸（體積分數）溶液中勻漿，冰浴浸提1 h，浸提過程中搖晃數次，4℃低溫下12000×g離心30 min，收集上清液。取1 mL多胺提取液，加入1 mL 2 mol/L NaOH和10 μL苯甲酰氯，渦旋20 s后在37℃下保溫30 min，然后加入2 mL飽和NaCl、2 mL乙醚，渦旋20 s后于4℃下3000×g離心5 min，收集1 mL醚相于小指管中，用真空濃縮凍干系統蒸干，-20℃冰箱避光保存用于多胺含量的測定。

多胺含量測定參照劉俊等的方法[17]。色譜柱為C18反向柱（4.6 μm，5 mm×250 mm），流動相為甲醇溶液[V（甲醇）∶V（高純水）=60∶40]，流速0.6 mL/min，柱溫30℃，用紫外檢測器在波長230 nm下檢測。待測樣品用60%甲醇（體積分數）300 μL溶解，振蕩混勻后，用0.22 μm微孔濾膜過濾后上機測定，進樣量為20 μL，用外標法定量計算，通過標樣計算樣品中多胺的濃度，計算單位質量鮮樣中多胺的含量，單位為nmol·g-1FW。測定Put、Spm、Spd含量時每次隨機取果3個，每個果實從上、中、下三個部位分別均勻取樣，重復3次。

1.3 數據處理

采用Excel 2003軟件進行分析，并用SPSS 17.0軟件進行顯著性統計分析，采用Duncan法檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實冷害的影響

“86-1”哈密瓜果實在（1±0.5）℃條件下貯藏，冷藏14 d內，冷害癥狀不明顯，移至常溫5 d后出現輕微的冷害癥狀，主要表現為：表皮出現凹凸不平的淺褐色小斑點。隨著低溫貯藏時間的延長，斑點逐漸變大、顏色變深且下陷，移至室溫后癥狀加重，果肉出現水浸狀，這與張婷等研究報道一致[3]。逐步降溫處理在貯藏49 d移至常溫3 d后，個別果實出現輕微的冷害癥狀，比直接冷藏的哈密瓜果實冷害出現的時間推遲了35 d。圖1和圖2顯示，整個貯藏過程中，（1±0.5）℃條件下貯藏的哈密瓜果實隨著低溫貯藏時間的延長，冷害指數從0.011上升至0.87，冷害率由7.41%上升至63.33%。而逐步降溫處理的哈密瓜果實冷害指數及冷害率明顯低于對照，二者間差異達到極顯著水平（p＜0.01）。表明逐步降溫處理可以顯著抑制“86-1”哈密瓜果實冷害發生。

圖1 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實冷害指數的影響Fig.1 Effect of gradual cooling treatment on chilling injury index of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

圖2 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實冷害率的影響Fig.2 Effect of gradual cooling treatment on chilling injury rate of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

2.2 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實相對膜透性的影響

細胞膜是果蔬發生冷害時被攻擊的首要部位。冷害溫度下，細胞膜透性增大，膜內可溶性物質和電解質向膜外滲漏，組織的相對膜透性快速升高。從圖3可知，冷害使“86-1”哈密瓜果實的相對膜透性增加，冷害出現的時間與相對膜透性快速增加的時間一致。在整個貯藏過程中，逐步降溫處理的哈密瓜果實相對膜透性一直低于對照，且在貯藏21 d后，與對照差異顯著（p＜0.05）。結果表明，逐步降溫處理延緩了“86-1”哈密瓜果實相對膜透性的升高，這一結果與柿[18]、芒果[19]等果蔬上的研究報道一致。

圖3 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實相對膜透性的影響Fig.3 Effect of gradual cooling treatment on relative membrance permeability of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

2.3 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實內源多胺（Put、Spm、Spd及總胺）的影響

2.3.1 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實內源Put含量的影響 一般來說，果蔬遭受冷害時，伴隨著果蔬冷害癥狀的出現，內源多胺含量常常發生一些顯著變化[6-7，20]。由圖4可以看出，“86-1”哈密瓜果實貯藏過程中Put含量呈現逐漸上升的趨勢，對照果實的內源Put含量在貯藏前21 d上升緩慢，21 d后迅速上升，至貯藏結束時，內源Put含量達到23.71 nmol·g-1FW，為貯藏初期的3.93倍。與對照相比，逐步降溫處理的“86-1”哈密瓜果實內源Put含量在整個貯藏過程中也呈現逐漸上升的趨勢，并且其始終顯著（p＜0.05）高于對照。至貯藏結束時，逐步降溫果實內源Put含量達到43.36 nmol·g-1FW，為貯藏初期的7.20倍。相關性分析表明，內源Put含量與“86-1”哈密瓜果實冷害指數呈顯著正相關關系（r=0.873，p＜0.05），逐步降溫處理通過提高果實內源腐胺含量提高其抗冷性，這與甜椒[21]、荔枝[22]等果蔬的研究報道一致。

圖4 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實腐胺含量的影響Fig.4 Effect of gradual cooling treatment on putrescine content of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

圖5 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實精胺含量的影響Fig.5 Effect of gradual cooling treatment on spermine content of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

2.3.2 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實內源Spm含量的影響 圖5顯示，“86-1”哈密瓜果實內源Spm含量呈現逐漸降低的趨勢。隨著果實冷害指數的升高，內源Spm含量降低，Spm含量與冷害指數呈極顯著負相關關系（r=－0.939，p＜0.01）。貯藏初期，哈密瓜果實內源Spm含量為24.15 nmol·g-1FW，至貯藏結束時，2組不同貯藏方式下“86-1”哈密瓜果實的內源Spm含量分別下降為9.54 nmol·g-1FW和7.81 nmol·g-1FW，分別為貯藏初期的39.50%和32.33%。在整個貯期（56 d）內，逐步降溫處理的“86-1”哈密瓜果實內源Spm含量始終高于對照，但二者差異不顯著（p＞0.05）。表明逐步降溫處理有利于抑制“86-1”哈密瓜果實內源Spm含量的下降，使其在整個貯藏過程中保持較低的水平。

2.3.3 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實內源Spd含量的影響 圖6顯示，“86-1”哈密瓜果實低溫貯藏過程中，內源Spd含量呈現逐漸降低的趨勢，內源Spd含量與冷害指數呈極顯著負相關關系（r=－0.986，p＜0.01）。同樣，逐步降溫處理的“86-1”哈密瓜果實內源Spd含量始終高于對照。未經逐步降溫的哈密瓜果實在貯藏初期內源Spd含量為72.29 nmol·g-1FW，21 d后Spd含量呈現快速下降的趨勢，至貯藏結束時，內源Spd含量下降幅度達到30.33%；而逐步降溫處理的哈密瓜果實內源Spd含量從貯藏21 d的71.73 nmol·g-1FW下降至貯藏結束時的62.25 nmol·g-1FW，下降幅度為13.22%。表明逐步降溫處理可抑制“86-1”哈密瓜果實內源Spd含量的下降。統計分析表明，貯藏21 d后，逐步降溫處理的“86-1”哈密瓜果實內源Spd含量與對照存在極顯著差異（p＜0.01）。可見，逐步降溫處理可顯著抑制“86-1”哈密瓜果實內源Spd含量的降低。

圖6 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實亞精胺含量的影響Fig.6 Effect of gradual cooling treatment on spermidine content of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

2.3.4 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實內源總胺含量的影響 從“86-1”哈密瓜果實貯藏過程中內源總胺含量變化看，逐步降溫的哈密瓜果實總胺含量在整個貯藏過程中始終高于對照，2組處理的內源總胺含量變化比較明顯。直接冷藏的果實在整個貯藏期間內源總胺的含量隨著冷害的發生而降低，從貯藏初期到貯藏結束，降幅為10.88%；而逐步降溫處理的“86-1”哈密瓜果實內源總胺在整個貯期內的下降幅度為8.45%。在整個貯期內，逐步降溫處理的果實內源總胺含量始終高于直接冷藏的，二者差異顯著（p＜0.05）。

圖7 逐步降溫處理對“86-1”哈密瓜果實總胺含量的影響Fig.7 Effect of gradual cooling treatment on total polyamine content of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

3 結論

本研究結果表明，逐步降溫處理推遲了哈密瓜果實冷害出現的時間，減輕了低溫貯藏期間哈密瓜果實的冷害癥狀，從而延長了“86-1”哈密瓜果實低溫貯藏的壽命。冷害的發生導致“86-1”哈密瓜果實的相對膜透性增加，逐步降溫處理抑制了“86-1”哈密瓜果實相對膜透性的升高；提高了果實內源Put、Spd、Spm及內源總胺的含量。可見，逐步降溫處理可較好地控制“86-1”哈密瓜果實采后冷害的發生。

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Effects of gradual cooling treatment on chilling injury and endogenous polyamine contents of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits

ZHANG Ting，CHE Feng-bin*，WU Zhong-hong，ZHENG Su-hui，XU Bin
（Research Institute of Farm Products Storage and Processing，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi 830091，China）

The objective of the study was to discuss effects of gradual cooling treatment on chilling injury and endogenous polyamine contents，and clarify gradual cooling treatment to improve the chilling-resistance mechanism of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits after postharvest.The effects of direct cooling（1± 0.5）℃and gradual cooling treatment（8±0.5）℃，1 d→（5±0.5）℃，3 d→（3±0.5）℃，3 d→（1±0.5）℃on chilling injury index，chilling injury incidence，membrane permeability and endogenous putrescine，spermine，spermidine，total polyamine contents of‘86-1’Hami melon（Cucumis melo L.）fruits were investigated and analysed.The results showed that：the gradual cooling treatments could significantly reduce chilling injury index and chilling injury incidence，inhibite in membrane permeability，improve endogenous Put，Spm and Spd content.The correlation analyses showed an positive correlation（r=0.873，p＜0.05）between endogenous Put content of‘86-1’Hami melon and chilling injury index.And significantly negative correlation between endogenous Spm and Spd content of fruits and chilling injury index（r=-0.939 and r=-0.986，p＜0.01）.

Hami melon；chilling injury；gradual cooling；endogenous polyamine

TS255.3

A

1002-0306（2015）22-0350-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.22.063

2015－03－19

張婷（1980-），女，碩士，副研究員，研究方向：果品采后生理及分子生物學，E-mail：zhangtingkikie@163.com。

*通訊作者：車鳳斌（1956-），男，研究員，研究方向：果品貯運保鮮技術，E-mail：chetbxaas@sina.com。

新疆農科院青年基金（xjnkq-2013035）；國家科技支撐項目（2011BAD27B01）。