亞低溫脅迫下草酸處理對采后番茄果實冷害的影響

李佩艷，尹飛

（1.河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽471023；2．河南科技大學農學院，河南洛陽471023）

亞低溫脅迫下草酸處理對采后番茄果實冷害的影響

李佩艷1，尹飛2，*

（1.河南科技大學食品與生物工程學院，河南洛陽471023；2．河南科技大學農學院，河南洛陽471023）

以“歐美圓”番茄為試驗材料，采用10 mmol/L草酸溶液常溫浸泡10 min（以浸泡清水為對照），之后于（10± 0.5）℃貯藏18 d，之后移至常溫（約25℃）貯藏6 d，研究亞低溫脅迫下草酸處理對采后番茄果實冷害的影響。結果表明，草酸處理能顯著降低番茄果實冷害指數、腐爛指數，顯著降低果實丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量和相對電導率，顯著抑制果實呼吸和乙烯釋放速率，顯著提高果實超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）、過氧化物酶（Peroxidase，POD）活性以及滲透調節物質（脯氨酸和可溶性蛋白）含量。這些生理效應表明亞低溫脅迫下草酸處理能提高番茄果實抗氧化酶活性和滲透調節能力，維持番茄果實細胞膜結構完整，從而提高番茄果實在亞低溫脅迫下的抗冷性。

番茄；草酸；冷害；亞低溫

近些年研究發現，亞低溫能通過調節植物滲透調節能力、誘導合成特異性蛋白質而提高植物幼苗抗冷性[12-13]，噴施外源化學物質可緩解亞低溫對植物幼苗的冷害[14]，由此可見，亞低溫與植物的冷害關系密切。番茄果實成熟后產量較大，往往不能及時全部銷售而會導致番茄果實軟化、腐爛，為了減少損失大都采用低溫貯藏番茄，但長時低溫貯藏會導致番茄冷害發生，造成極大的浪費，如果采用亞低溫條件進行貯藏，一方面可以降低番茄冷害的發生，另一方面可以大大節約能耗，最終達到貯藏保鮮目的。然而目前關于亞低溫條件下番茄的相關研究報道較少，尤其缺乏亞低溫條件下草酸對采后番茄果實冷害影響的相關報道。因此，本試驗以綠熟期番茄為試驗材料，研究亞低溫（10℃，略低于番茄冷害溫度12℃）脅迫下10 mmol/L草酸處理（前期試驗確定的最佳處理濃度）對采后番茄冷害的影響，以期揭示草酸提高采后番茄抗冷性的機理，為草酸在采后果實貯藏保鮮中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及其處理

番茄（品種“歐美圓”）于八成熟采收，選擇果形端正、大小均勻、無病蟲斑和機械損傷的果實，用10 mmol/L草酸溶液常溫（約25℃）浸果10 min，以浸水為對照。果實風干后，裝入干凈塑料筐（15個/筐），筐外套0.05 mm厚聚乙烯薄膜袋，袋不封口，置于亞低溫（10±0.5）℃貯藏18 d，之后轉移到常溫（約25℃）貯藏6 d。固定草酸處理和對照各90個番茄果實用于統計冷害指數和腐爛指數，另外草酸處理和對照各90個番茄果實用于指標測定，分別于貯藏第0、6、12、18、18+6天各取6個果實，取其橫徑最大處果肉制備混合樣，液氮冷凍后-80℃保存備用。

1.2 測定方法

1.2.1 冷害指數和腐爛指數

番茄果實冷害指數參照Li（2016）方法統計[15]，按照番茄果實表面冷害癥狀所占面積分為5級，0級為無冷害癥狀；1級為冷害面積小于10%；2級為冷害面積占10%～20%；3級為冷害面積占20%～30%；4級為冷害面積大于30%。每30個果實為1次重復，試驗重復3次。

冷害指數/%=Σ（發生冷害果數×該冷害級別）/（調查總果數×最高級別代表數值）×100。

番茄果實腐爛指數參照Biswas方法統計[16]。根據番茄果實腐爛面積將果實分為4級，0級：表面無病斑；1級：病斑面積小于果實表面積的10%；2級：病斑面積占果實表面積的10%～30%；3級：病斑面積占果實表面積的30%～50%，4級：病斑面積超過果實表面積的50%。每30個果實為1次重復，試驗重復3次。

腐爛指數/%=Σ（腐爛果數×該腐爛級別）/（調查總果數×最高級別代表數值）×100。

1.2.3 呼吸速率和乙烯釋放速率的測定

呼吸速率和乙烯釋放速率采用薛錫佳（2012）方法測定[10]。

1.2.4 MDA和相對電導率的測定

MDA采用Jin（2014）方法測定[17]，MDA含量表示為nmol·g FW-1。相對電導率采用Li（2016）方法測定[15]，取番茄赤道部位果實圓片10片（直徑約10 mm，厚度約3 mm），浸泡于蒸餾水中4 h，根據浸泡前后電導率值計算相對電導率。

1.2.5 過氧化氫和超氧陰離子的測定

過氧化氫含量采用南京建成試劑盒測定。超氧陰離子采用wang等方法測定[18]。

1.2.6 抗氧化酶活性測定

CAT、POD、SOD、APX酶活性參考曹建康等方法進行測定[19]。CAT、POD、SOD、APX酶活性表示為U/（mg prot·min）。

1.2.7 脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖的測定

脯氨酸采用磺基水楊酸法測定[20]。可溶性蛋白采用Bradford（1976）方法測定[21]。可溶性糖采用蒽酮比色法測定[22]。

1.3 數據統計

采用Excel和SPSS17.0軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1草酸處理對番茄果實冷害指數和腐爛指數的影響

在低溫貯藏18 d期間，草酸處理和對照果實均未出現冷害癥狀，轉移至常溫后番茄果實出現冷害癥狀，且貯藏18+6 d時草酸處理果實冷害指數比對照低33.3%，顯著低于對照（P＜0.05）（圖1 A）。

對照果實第12天出現腐爛狀況，而草酸處理果實第18天才出現腐爛狀況，番茄果實貯藏18+6 d時，草酸處理果實腐爛指數比對照果實低26.36%。低溫貯藏18 d和18+6 d期間，草酸處理果實腐爛指數顯著低于對照果實（P＜0.05）（圖1 B）。

圖1 草酸處理對番茄果實冷害指數和腐爛指數的影響Fig.1 Effect of oxalic acid treatment on chilling injury and disease index in tomato fruit during storage

2.2 草酸處理對番茄果實呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

貯藏期間果實呼吸強度總體呈逐漸上升趨勢，草酸處理果實呼吸強度在低溫貯藏18 d期間與對照果實沒有顯著性差異，轉移至常溫貯藏6 d后，草酸處理果實呼吸強度顯著低于對照果實（P＜0.05）（圖2 A）。貯藏期間果實乙烯釋放速率總體呈先升高后降低再升高趨勢，草酸處理果實乙烯釋放速率在貯藏前12 d期間與對照果實沒有顯著性差異，貯藏18 d～18+6 d期間草酸處理果實乙烯釋放速率顯著低于對照果實（P＜0.05）（圖2 B）。

2.3 草酸處理對番茄果實丙二醛（MDA）和相對電導率的影響

番茄果實MDA含量在貯藏過程中呈逐漸上升趨勢，在貯藏前12 d期間，草酸處理果實和對照MDA沒有顯著性差異，貯藏18 d～18+6 d期間草酸處理果實MDA含量顯著低于對照（圖3 A）。番茄果實相對電導率隨貯藏時間延長逐漸升高，貯藏12 d后草酸處理果實相對電導率顯著低于對照（P＜0.05）（圖3 B）。

圖2 草酸處理對番茄果實呼吸速率和乙烯釋放速率的影響Fig.2 Effect of oxalic acid treatment on respiration rate and ethylene production rate in tomato fruit during storage

圖3 草酸處理對番茄果實丙二醛和相對電導率的影響Fig.3 Effect of oxalic acid treatment on MDA content and relative leakage rate in tomato fruit during storage

2.4 草酸處理對番茄果實過氧化氫、超氧陰離子的影響

貯藏過程中，番茄果實過氧化氫含量總體呈現先下降后上升趨勢，在貯藏前12 d期間，草酸處理果實和對照果實過氧化氫含量沒有顯著性差異，貯藏18 d～18+6 d期間草酸處理果實過氧化氫含量顯著低于對照（P＜0.05）（圖4 A）。番茄果實超氧陰離子生成速率總體上呈逐漸上升趨勢，貯藏18+6 d時草酸處理果實超氧陰離子生成速率顯著低于對照（P＜0.05）（圖4 B）。

2.5 草酸處理對番茄果實抗氧化酶活性的影響

圖4 草酸處理對番茄果實過氧化氫含量和超氧陰離子生成速率的影響Fig.4 Effect of oxalic acid treatment on H2O2content and O2-production rate in tomato fruit during storage

整個貯藏過程中番茄果實CAT酶活性呈現先升高后降低趨勢。貯藏前6 d草酸處理番茄CAT酶活性與對照沒有顯著性差異，12 d～18+6 d期間草酸處理果實CAT酶活性顯著高于對照（P＜0.05）（圖5 A）。番茄果實POD酶活性在貯藏期間總體上呈先保持穩定再升高再降低趨勢。草酸處理果實POD酶活性在貯藏前12 d期間與對照之間沒有顯著差異，貯藏18 d～18+6 d期間顯著高于對照（P＜0.05）（圖5 B）。番茄果實SOD酶活性變化不大，呈略微下降趨勢。貯藏前12 d期間，草酸處理果實和對照SOD酶活性沒有顯著差異，貯藏18 d～18+6 d期間，草酸處理果實SOD酶活性顯著高于對照（P＜0.05）（圖5 C）。草酸處理果實APX酶活性呈先升高后降低趨勢，整個貯藏期間草酸處理果實和對照之間沒有顯著性差異（P＞0.05）（圖5 D）。

2.6 草酸處理對番茄果實脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影響

圖5 草酸處理對番茄果實CAT、POD、SOD和APX酶活性的影響Fig.5 Effect of oxalic acid treatment on activities of CAT、POD、SOD and APX in tomato fruit during storage

番茄果實脯氨酸含量總體呈略微升高趨勢。貯藏前12 d草酸處理番茄脯氨酸含量與對照果實沒有顯著性差異，貯藏18 d～18+6 d期間草酸處理果實脯氨酸含量顯著高于對照（P＜0.05）（圖6 A）。貯藏過程中草酸處理番茄可溶性糖含量和對照果實沒有顯著性差異（P＞0.05）（圖6 B）。番茄果實可溶性蛋白含量在貯藏期間總體呈逐漸上升趨勢，貯藏18 d～18+6 d期間草酸處理果實可溶性蛋白含量顯著高于對照（P＜0.05）（圖6 C）。

圖6 草酸處理對番茄果實脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.6 Effect of oxalic acid treatment on contents of proline，soluble sugar and soluble protein in tomato fruit during storage

3 結果與討論

貯藏溫度是影響采后果實生理代謝、品質和貯藏性的重要因素。低溫能延長采后果實貯藏期，但不適宜的低溫會對采后果實造成低溫脅迫進而引發生理失調產生冷害。本試驗結果表明，草酸處理能顯著降低亞低溫脅迫下番茄果實采后冷害指數和腐爛指數，說明草酸處理能顯著提高亞低溫脅迫下番茄果實貯藏性。這與先前研究草酸處理提高采后芒果貯藏性的研究結果一致[23]。

低溫脅迫下采后果實會誘導產生逆境乙烯而響應低溫脅迫。乙烯釋放量增加會導致采后呼吸躍變型果實發生呼吸躍變，加速果實后熟軟化過程。前人研究表明采后果實冷害程度與乙烯釋放量呈正相關[24]。采用外源乙烯處理能加劇鱷梨和李子冷害癥狀[25-26]，因此乙烯與采后果實冷害之間關系密切。本研究結果表明，草酸處理能顯著降低亞低溫脅迫下番茄果實乙烯釋放速率，抑制果實乙烯合成，這表明草酸處理果實冷害程度較輕，產生乙烯較少，而對照果實受冷害嚴重產生乙烯較多。這與楊楊等采用NO處理抑制乙烯合成從而降低芒果冷害的研究結果類似[24]。

細胞膜結構和功能變化是采后果實對低溫脅迫抗性的靈敏指標。低溫脅迫會導致采后果實活性氧積累而加劇細胞膜氧化損傷，進而導致冷害發生[1，27]。采用外源化學物質處理能提高采后果實活性氧清除酶活性，降低果實細胞膜脂質過氧化反應，維持細胞膜完整性而緩解果實冷害[28-30]。已有研究表明草酸處理能維持低溫貯藏下采后芒果果實細胞膜完整性而減輕芒果果實冷害，從而提高其貯藏性[23]。本試驗研究發現亞低溫脅迫下草酸處理能顯著提高采后番茄果實CAT、POD、SOD酶活性，在貯藏后期顯著降低過氧化氫和超氧陰離子積累，這可能是草酸處理減輕亞低溫脅迫下番茄冷害的主要原因之一。

低溫下植物通過積累脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等滲透調節物質而調節細胞滲透平衡，緩解低溫脅迫對植物造成的傷害[31]。劉芳等研究表明冷害溫度下采后果實脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量高于非冷害溫度[32]，王磊等發現低溫脅迫下采后果蔬的抗凍性與脯氨酸、可溶性蛋白含量存在正相關性[33]。本研究結果表明，草酸處理對亞低溫脅迫前期番茄果實脯氨酸和可溶性蛋白質含量沒有顯著影響，但能顯著提高貯藏后期以及常溫后熟過程中番茄果實脯氨酸和可溶性蛋白含量，這說明草酸處理緩解亞低溫脅迫下番茄果實冷害可能與其調節脯氨酸代謝、誘導合成蛋白有關。

綜上所述，草酸處理緩解亞低溫脅迫下番茄果實采后冷害的發生，與其誘導提高番茄果實抗氧化酶活性、提高脯氨酸和可溶性蛋白等滲透調節物質含量，降低活性氧積累，維持果實細胞膜結構完整性有關。

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Effect of Oxalic Acid Treatment on Chilling Injury in Tomato Fruit under Sub-low Temperature

LI Pei-yan1，YIN Fei2，*
（1.College of Food Science and Biotechnology，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，Henan，China；2.College of Agriculture，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，Henan，China）

The effects of postharvest treatment with oxalic acid（OA）on chilling injury in tomato fruit（Solanum lycopersicum L.）under sub-low temperature were investigated after tomato fruit were dipped in 10 mmol/L OA solution for 10 min at 25℃（control fruit were treated with distilled water）and then subsequently stored at sublow temperature（10±0.5）℃for 18 days thereafter transferred to 25℃for 6 days.The results suggested that pre-storage application of OA significantly decreased chilling injury index and disease index，significantly reduced MDA content and relative leakage rate in tomato fruit，remarkably inhibited and ethylene production rate，notably enhanced the activities of SOD，CAT and POD，and promoted the contents of proline and soluble protein.These physiological effects suggested that OA improved cold resistance of tomato fruit under sub-low temperature by enhancing antioxidant enzyme activities and increasing the ability of osmotic adjustment，which contribute to maintaining fruit membrane integrity.

tomato；oxalic acid；chilling injury；sub-low temperature

番茄屬于典型的冷敏型果實，低于12℃貯藏便會出現冷害癥狀，主要表現為果皮凹陷、出現水漬狀斑點、果實不能正常轉色與成熟等[1-2]，這些冷害癥狀會嚴重影響番茄的貯藏性和商品價值，因此冷害防控已成為采后番茄果實低溫貯藏亟待解決的關鍵問題。采用外源化學物質處理能有效緩解采后果實冷害發生，例如，表油菜素內酯[3]、甜菜堿[4]、茉莉酸甲酯[5]、γ-氨基丁酸[6]等能減輕采后桃、甜辣椒、番茄、香蕉等果實冷害發生。草酸是植物、動物及真菌體中廣泛存在的一種有機酸，它在延緩采后果實成熟衰老進程、誘導采后果實抗病性及逆境脅迫抗性等方面具有重要作用。前期研究表明草酸處理不僅能提高石榴[7]、桃[8]、甜櫻桃[9]等果實貯藏性，而且能緩解采后芒果[10]、大蜜李果[11]等果實冷害。

河南科技大學博士科研啟動基金項目（4009-13480053）；河南科技大學青年科學基金項目（2015QN035）；農產品高值化利用與快速檢測技術項目（2015XTD007）

李佩艷（1977—），女（漢），講師，博士研究生，研究方向：食品質量與安全控制、果蔬貯藏與保鮮。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.038

2016-11-01