正丁醇處理對冷藏哈密瓜果實冷害和貯藏品質的影響

劉彩紅，張 琪，李 乾，王 雪，古麗丹·塔勒達吾，馮作山，王 靜

（新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆果品采后科學與技術重點實驗室，新疆烏魯木齊 830052）

哈密瓜（Cucumis meloL.）為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，素有“瓜中之王”的美譽，主產于新疆，并對新疆部分地區的經濟發展有一定促進作用[1?3]。哈密瓜質地優良，口味甘甜，深受廣大消費者青睞。哈密瓜為典型的呼吸躍變型果實，由于含水和糖量高，是天然的微生物培養基，采后易受到病原微生物侵染從而霉變和腐爛，導致果實損失嚴重[4]。低溫貯藏是通用的果實采后貯藏保鮮方法，但哈密瓜屬于冷敏性果實，在低溫條件下極易發生冷害[5?6]，從而影響其貯藏品質。有研究發現，果蔬在自然衰老、機械損傷、冷害、干旱等逆境條件下時果蔬中的磷脂酶D（Phospholipase D，PLD）活性增加，使磷脂降解、膜通透性發生改變[7?9]，從而使果蔬在采后貯藏過程中更易腐敗變質[10?12]。有研究表明，PLD抑制劑能夠抑制磷脂酸以及磷脂的降解，即用PLD抑制劑處理果實能夠起到保持細胞膜的完整性，維持果實采后品質以及提高果實抗逆性的作用[13]。已有學者將PLD抑制劑正己醛、正己醇和仲丁醇運用到維持桑葚[14]、草莓[15]、蟠桃[16]、龍眼[17]等的采后保鮮中。研究發現，正丁醇處理可以有效延緩龍眼果實可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，抑制果實呼吸，維持龍眼采后品質[18]；該處理保護荔枝，減少冷害，抑制在常溫貨架期間冷藏荔枝的酶褐變以及磷脂酶D活性[19]；該處理可以有效降低南果梨果心組織PLD和LOX活性以及相關基因的表達水平，減緩膜脂組分和脂肪酸含量降低[20]。

但采用PLD抑制劑正丁醇對哈密瓜采后進行處理研究其對低溫冷害及品質的影響尚未見相關報道。本試驗通過研究不同濃度正丁醇處理對冷藏哈密瓜果實冷害及品質的影響，旨在為哈密瓜貯藏保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

本試驗以“西州密25 號”哈密瓜為試驗材料于2019 年7 月21 日采摘自新疆維吾爾自治區五家渠市103 團商品瓜基地，選擇成熟度基本一致、大小均一、無病蟲害、無機械損傷的瓜進行采摘，采摘后立即將每個瓜單獨套裝上發泡網，并分別以每箱4個為標準裝入統一尺寸的標準哈密瓜紙箱（40 cm ×35 cm × 28 cm），運至3 ℃冷庫外，選擇大小適中，成熟度基本一致且表面無任何機械損傷的哈密瓜作為試驗材料，分別在哈密瓜果實赤道周圍區域削取約2 cm厚的瓜皮組織，剁碎后迅速進行液氮冷凍，后放入?40 ℃冰箱中備用；無水乙醇 天津市志遠化學試劑有限公司；酚酞、吐溫20、濃硫酸、三氯乙酸 天津市福晨化學試劑廠；NaOH天津市北聯精細化學品開發有限公司；鄰苯二甲酸氫鉀、磷酸鉀 天津市光復發展有限公司；考馬斯亮藍G-250 Sigma公司；苯酚 天津市化工廠；磷酸、丙酮 天津市風船化學試劑科技有限公司；草酸、2,6-二氯靛酚 國藥集團上海化學試劑公司；所有試劑 均為分析純。

GY-3 硬度計 英國SMS公司；Brix手持折光儀 上海亮研智能科技有限公司；DDS-307 型電導率儀（雷磁 DJS-1C型電導電極）上海音孚實業有限公司；SIGMA 3-18 K型低溫高速離心機 上海知信試驗儀器有限公司；PTT-A+200 電子天平 福州華志科學儀器有限公司；DZKW-S-4 電熱恒溫水浴鍋、FL-1 可調式封閉電爐 北京市永光明醫療儀器有限公司；752 N紫外可見分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品處理與貯藏 挑選出表面光滑、無損傷的哈密瓜作為試驗材料，將瓜分為4 組，分別用0%（蒸餾水處理為對照組）、0.5%、1.0%和1.5%正丁醇溶液為試驗處理組浸泡30 min，待自然風干后直接裝入紙箱中，標記后放入3 ℃冷庫低溫貯藏（參考劉同業等[21]研究所得結果，3 ℃為“西州密25 號”哈密瓜受冷害溫度）。處理后每隔6 d取一次樣，共取7 次樣。每個處理取3 個瓜，3 個重復，共計9 個瓜，每個指標重復測定3 次。

1.2.2 測定方法

1.2.2.1 冷害指數測定 將待觀測的4 個濃度各9個哈密瓜從冷庫取出，于常溫下放置48 h后，觀察并記錄冷害發生情況，冷害指數具體以Bi等[22]的測定方法為參照，冷害癥狀按照受冷害嚴重程度分為五級：0 級，瓜體表面光潔，無冷害癥狀；1 級，有輕微的冷害斑顯現，占瓜體表面積10%；2 級，冷害斑占瓜體表面積11%～25%；3 級，冷害斑占瓜體表面積25%～50%；4 級，冷害斑占瓜體表面積50%以上。

1.2.2.2 硬度測定 參照Bi等[22]的測定方法，將瓜縱向切開后，使用GY-3 硬度計，圍繞果實中部，均勻取4 個點，分別測定果肉硬度，結果以kg/cm2表示。

1.2.2.3 可溶性固形物含量測定 參照曹建康等[23]的方法，將樣品液滴在Brix手持折光儀上測定（重復測定3 次），取平均值，結果以%表示。

1.2.2.4 可滴定酸含量測定 參照曹建康等[23]的方法，采用氫氧化鈉滴定法測定，結果以%表示。

式中：V-樣品提取液總體積，mL；V0-滴定蒸餾水消耗的NaOH溶液體積，mL；V1-滴定濾液消耗的NaOH溶液體積，mL；Vs-滴定時所取濾液體積，mL；c-NaOH滴定液濃度mol/L；m-樣品質量，g；f-折算系數，g/mmol。

1.2.2.5 抗壞血酸含量測定 參照曹建康等[23]的方法，使用2,6-二氯靛酚滴定法進行測定，結果以mg/100 g表示。

式中：V1-樣品滴定消耗的染料體積，mL；V0-空白滴定消耗的染料體積，mL；ρ-1 mL染料溶液相當于抗壞血酸的質量，mg/mL；Vs-滴定時所取樣品溶液體積，mL；V-樣品提取液總體積，mL；m-樣品質量，g。

1.2.2.6 可溶性糖含量測定 使用曹建康等[23]的方法，取冷凍備用的瓜皮組織，采用蒽酮比色法測定，結果以%表示。

式中：m′-從標準曲線查得的蔗糖質量，μg；V-樣品提取液總體積，mL；N-樣品提取液稀釋倍數；Vs-測定時所取樣品提取液體積，mL；W-樣品質量，g。

1.2.2.7 可溶性蛋白含量測定 使用曹建康等[23]的方法，取冷凍備用的瓜皮組織，采用考馬斯亮藍染色法測定，結果以mg/g表示。

式中：m′-從標準曲線查得的蛋白質質量，μg；V-樣品提取液總體積，mL；Vs-測定時所取樣品提取液體積，mL；m-樣品質量，g。

1.2.2.8 丙二醛含量測定 參照曹建康等[23]的方法，取冷凍備用的瓜皮組織進行測定，結果以μmol/g表示。

式中：c-反應混合液中丙二醛濃度；μmol/L；V-樣品提取液總體積，mL；Vs-測定時所取樣品提取液體積，mL；m-樣品質量，g。

1.2.2.9 葉綠素含量測定 使用曹建康等[23]的方法，取冷凍備用的瓜皮組織進行測定，結果以mg/g表示。

式中：ρ-由公式計算得葉綠素的質量濃度，mg/L；V-樣品提取液總體積，mL；m-樣品質量，g。

1.3 數據處理

試驗數據由Origin 2018 及Microsoft Excel 2010 軟件進行數據分析并制圖，利用SPSS 17.0 統計軟件對數據進行統計分析，顯著性水平P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果實冷害指數和冷害癥狀的影響

由圖1 可以看出，哈密瓜冷藏14 d放置常溫下48 h后均出現冷害，隨著貯藏時間延伸，冷害指數升高，冷害癥狀加重；冷藏28 d時各個處理組果實凹陷病斑面積逐漸增大（圖2A），冷害指數逐漸升高，此時0.5%正丁醇處理較對照及1.0%和1.5%正丁醇處理效果較好（圖1）；貯藏35～42 d，1.0%正丁醇處理組冷害指數顯著低于對照及0.5%和1.5%正丁醇處理組（圖1）（P<0.05）；貯藏35 d，哈密瓜冷害指數較28 d顯著升高（P<0.05），各處理分別升高11%、14%、3%和11%，其中濃度為1.0%正丁醇處理組哈密瓜果實冷害指數升高較低；貯藏42 d，對照及0.5%和1.5%正丁醇處理冷害指數分別為44%，42%和53%，顯著高于1.0%正丁醇處理組哈密瓜冷害指數33%（P<0.05），此時冷害癥狀進一步加劇（圖2A、2B）；在整個冷藏過程中，濃度為1.5%正丁醇處理果實冷害指數顯著高于對照及0.5%和1.0%正丁醇處理組（P<0.05）（圖1）。結果表明，1.0%正丁醇處理顯著抑制哈密瓜果實冷害指數上升（P<0.05）。

圖1 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜冷害指數的影響Fig.1 Effect of different concentrations of n-butanol on chilling injury index of Hami melon

圖2 哈密瓜果實低溫冷藏28 d(A)和42 d(B)后放置常溫下48 h的冷害癥狀圖Fig.2 Symptom of chilling injury of Hami melon fruits after cold storage for 28 d (A)and 42 d (B) at room temperature for 48 h

2.2 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉硬度的影響

由圖3 可知，在冷藏過程中哈密瓜硬度呈先緩慢上升后迅速下降最后又有回升趨勢。貯藏0～14 d，各處理組哈密瓜果實硬度較接近；貯藏14～28 d，不同濃度正丁醇處理組哈密瓜果實硬度均呈現下降趨勢，濃度為0.5%正丁醇處理的哈密瓜果實硬度顯著低于對照及1.0%和1.5%正丁醇處理組（P<0.05）；貯藏至28 d，對照和0.5%、1.0%及1.5%正丁醇處理組哈密瓜果實硬度較第14 d分別降低11.6%、22.0%、17.1%和12.6%，其中0.5%正丁醇處理哈密瓜果實硬度降低幅度較大為22.0%；28～42 d貯藏期間，對照組的哈密瓜果實硬度有所下降但不明顯，貯藏第42 d，1.0%正丁醇處理的哈密瓜果實硬度值顯著高于對照及0.5%和1.5%正丁醇處理（P<0.05）。由此可得，1.0%正丁醇處理緩解果實硬度降低效果較好。

圖3 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉硬度的影響Fig.3 Effect of different concentrations of n-butanol on the firmness in flesh of Hami melon

2.3 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物含量高低是果實各種貯藏物質變化的綜合表現，也是衡量貯藏品質的重要指標。由圖4 可得，冷藏0～35 d，對照及正丁醇處理組哈密瓜果實可溶性固形物含量均呈現上升趨勢；冷藏35～42 d所有處理可溶性固形物含量均呈現下降趨勢；貯藏至42 d，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組哈密瓜果實可溶性固形物含量較35 d顯著下降（P<0.05），分別降低5.9%、13.4%和8.7%，各處理組中0.5%正丁醇處理組哈密瓜果實可溶性固形物含量下降速度最慢，但差異不顯著（P>0.05）。

圖4 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble solids content in flesh of Hami melon

2.4 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉可滴定酸含量的影響

可滴定酸含量是影響果實風味品質的重要因素，由圖5 可知，冷藏0～14 d，正丁醇處理組哈密瓜果實可滴定酸含量迅速上升（除1.5%正丁醇處理組），貯藏至第14 d時，1.5%正丁醇處理組哈密瓜果實可滴定酸含量顯著低于對照及0.5%和1.0%正丁醇處理組（P<0.05）；冷藏14～42 d，對照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組可滴定酸含量呈緩慢下降趨勢，冷藏42 d，正丁醇處理組可滴定酸含量均高于對照組，表明正丁醇處理可有效抑制可滴定酸含量下降，且1.0%正丁醇處理組抑制作用比較明顯（P<0.05）。

2.5 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉抗壞血酸含量的影響

由圖6 可知，哈密瓜在整個冷藏過程中所有處理組抗壞血酸含量均呈急速下降的趨勢；貯藏至14 d，1.0%正丁醇處理顯著高于對照和0.5%和1.5%正丁醇處理組（P<0.05），與0.5%和1.5%正丁醇處理組相比，1.0%正丁醇處理的哈密瓜果實抗壞血酸含量分別高7.33%、9.65%；貯藏21～42 d所有處理組哈密瓜果實抗壞血酸含量整體也呈明顯下降趨勢，但較為接近。由此可得，1.0%正丁醇處理可顯著抑制貯藏前期（0～14 d）哈密瓜果實抗壞血酸含量下降（P<0.05）。

圖6 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果肉抗壞血酸含量的影響Fig.6 Effect of different concentrations of n-butanol on ascorbic acid content in flesh of Hami melon

2.6 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮可溶性糖含量的影響

果蔬中可溶性糖在冷害條件下對果蔬細胞具有保護作用，并且其含量與多種植物的抗寒性成正相關。由圖7 可得，冷藏期間哈密瓜果皮可溶性糖含量呈現先增高后降低趨勢；0～21 d所有處理均呈現上升趨勢，冷藏21 d時所有處理組哈密瓜果皮可溶性糖含量均達到峰值，與對照組相比，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組可溶性糖含量分別高出26.6%、18.6%和14.1%；冷藏42 d，對照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組哈密瓜果皮可溶性糖含量較第0 d果皮可溶性糖含量5.262%分別提高49.9%、18.0%、55.8%和21.7%，其中1.0%正丁醇處理組哈密瓜果皮可溶性糖含量升高量最多。由此可得，1.0%正丁醇處理一定程度上可以抑制冷藏期間哈密瓜果皮可溶性糖含量的降低。

圖7 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮可溶性糖含量的影響Fig.7 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble sugar content in pericarp of Hami melon

2.7 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮可溶性蛋白含量的影響

可溶性蛋白是重要的滲透調節物質和營養物質，經常用作篩選抗性的指標之一。由圖8 可知，冷藏期間所有處理組哈密瓜果皮可溶性蛋白含量總體呈先緩慢上升后急速下降的趨勢；貯藏至28 d，所有處理組哈密瓜果皮可溶性蛋白含量均達到峰值，此時1.0%正丁醇處理組哈密瓜可溶性蛋白含量較高；貯藏28～42 d所有處理組哈密瓜果皮可溶性蛋白含量大幅度下降；貯藏至第42 d，對照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組哈密瓜果皮可溶性蛋白含量較0 d分別降低13.2%、12.7%、10.1%和16.8%，其中1.0%正丁醇處理哈密瓜果皮可溶性蛋白含量降低量較少。由此可得，1.0%正丁醇處理可顯著抑制哈密瓜果皮貯藏前期（0～35 d）可溶性蛋白含量降低（P<0.05）。

圖8 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮可溶性蛋白含量的影響Fig.8 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble protein content in pericarp of Hami melon

2.8 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮丙二醛含量的影響

丙二醛作為膜脂過氧化作用產物，其常被用作衡量膜脂過氧化程度的指標，其果皮丙二醛含量可直接反映果實發生膜脂過氧化的嚴重程度[24]。由圖9 可知，在整個冷藏過程中，所有處理組哈密瓜果實丙二醛含量均隨著時間延長而升高；貯藏7～21 d，所有處理組MDA含量均急速上升，且含量較為接近；貯藏21～42 d各處理組均緩慢上升后快速下降，在此期間，對照組哈密瓜果皮丙二醛含量顯著高于0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組（P<0.05），表明正丁醇處理可以降低貯藏后期MDA含量上升速度，從而減緩低溫對細胞膜造成的損害，其中1.0%正丁醇處理組較為顯著（P<0.05）。

圖9 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮丙二醛含量的影響Fig.9 Effect of different concentrations of n-butanol on malondialdehyde content in pericarp of Hami melon

2.9 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮葉綠素含量的影響

葉綠素在水果和蔬菜中大量存在，是植物進行光合作用的重要色素物質。由圖10 可知，貯藏0～28 d所有處理組葉綠素含量均呈波動上升趨勢；貯藏28～42 d，對照組和0.5%正丁醇處理組哈密瓜果皮葉綠素含量呈緩慢下降趨勢，1.0%和1.5%正丁醇處理組哈密瓜果皮葉綠素含量呈先降低后上升趨勢；貯藏至42 d，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇處理組哈密瓜果皮葉綠素含量顯著高于對照處理組（P<0.05），1.0%正丁醇處理的哈密瓜果皮葉綠素含量最高且較對照組哈密瓜果皮葉綠素含量高出21.7%，但正丁醇處理組中各濃度間葉綠素含量相差不大。由此可得，在貯藏后期正丁醇處理組可以顯著抑制哈密瓜果皮葉綠素含量降低，且1.0%正丁醇處理組較好（P<0.05）。

圖10 不同濃度正丁醇處理對哈密瓜果皮葉綠素含量的影響Fig.10 Effect of different concentrations of n-butanol on chlorophyll content in pericarp of Hami melon

3 結論與討論

隨著人們生活質量提高，人們對果實外觀品質及口感尤為重視。由于哈密瓜果實遭受冷害時首要反映區為表皮細胞膜部分，研究果皮內部相關指標對果實的抗冷十分重要[25]。本次試驗研究發現，哈密瓜在低溫冷藏初期表面出現較少淺褐色且形狀不規則的冷害斑點，并且隨低溫貯藏時間延長，斑點不斷增大相連發展成塊狀，斑塊顏色變深并下陷，尤其當移至室溫后冷害癥狀加重，冷害斑顏色加深（圖2），同時瓜表面有少量水浸狀現象發生[26]，該現象與許玲等[27]研究哈密瓜低溫貯藏過程中的冷害癥狀基本一致，表明在低溫貯藏期間果實表皮細胞膜結構遭到不同程度的破壞。其中1%正丁醇處理抑制效果較好，可能是正丁醇處理通過影響表皮細胞膜相關膜脂活性，從而提高細胞膜抗冷性。1.5%正丁醇處理加劇冷害指數上升是否與正丁醇濃度過高相關還需做進一步驗證（圖1）。

果實硬度、MDA及葉綠素含量等是衡量果實成熟衰老和貯藏品質的重要指標[28]。經研究發現，隨著貯藏時間延長，果皮硬度逐漸降低，其中1.0%正丁醇處理在貯藏前期0～7 d及貯藏結束第42 d效果較好（圖3）。由于MDA是膜脂過氧化最終產物，其含量也隨之增大（圖9），其中1.0%正丁醇處理效果較好，且在整個貯藏期間（除14 d）明顯降低哈密瓜果皮丙二醛含量的上升速度；正丁醇處理一定程度抑制哈密瓜果皮葉綠素含量降低，其中1.0%正丁醇處理效果較好，尤其在貯藏后期28～42 d，效果尤為顯著（圖10），表明正丁醇處理降低冷藏哈密瓜果實脂質過氧化對細胞膜的破壞，降低細胞膜滲透率及膜脂過氧化產物生成速率，此結果在熊海楠[29]和李偉麗[30]研究中得以驗證。

可溶性糖、可溶性蛋白等滲透調節物質在植物抗冷害中對活性氧的產生和清除具有一定效果，因為可溶性糖和可溶性蛋白能夠對植物細胞起到滲透調節作用，使得細胞內溶質濃度增加，可降低細胞的冰點，防止細胞過度脫水，從而減少低溫對細胞的傷害，抑制果蔬冷害狀況[31?32]，本試驗研究發現，正丁醇處理在一定程度上抑制哈密瓜果皮可溶性糖（圖7）和可溶性蛋白含量（圖8）的降低，其中1.0%正丁醇處理效果較好，且在整個貯藏過程中均表現出抑制哈密瓜果皮可溶性糖（除21 d）及可溶性蛋白含量降低的作用，有助于保持果實采后品質。表明正丁醇處理對緩解低溫脅迫下哈密瓜果實冷害可能與其調節脯氨酸代謝，誘導合成蛋白有關。

此外，對哈密瓜相關品質分析發現正丁醇處理可在一定程度上延緩哈密瓜果肉可溶性固形物含量下降速度，其中1.0%正丁醇處理在貯藏0～7 d和28～35 d效果較好（圖4），與此同時，在整個貯藏期間（除21 d），1.0%正丁醇處理均表現出較好抑制可滴定酸含量下降的作用（圖5），緩解果實貯藏過程中的成熟衰老，有效地維持果實品質。表明果蔬在受冷害過程中膜系統功能的改變與哈密瓜貯藏品質關系密切。相較而言，濃度為1.0%正丁醇處理對哈密瓜果實冷藏過程中貯藏保鮮具有較好作用。