一氧化氮（NO)減壓熏蒸對西州蜜17號甜瓜活性氧代謝的影響

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）05-1170-09

0 引言

【研究意義】厚皮甜瓜（CucumismeloL.）屬葫蘆科。2020年新疆甜瓜總產量達到 165×10⁴ t[1]。甜瓜屬于呼吸躍變型果實，在高溫季節采收，采摘后不及時處理會出現呼吸代謝旺盛、軟化腐爛等現象嚴重影響果實的貯藏品質與商品價值[2]。果實衰老是一個復雜的過程，自由基理論認為果實衰老與活性氧代謝失調累積有關[3]。甜瓜采后因保鮮方式不當導致ROS及其相關產物的積累，從而破壞細胞壁的完整性，加速了甜瓜果實采后衰老進程[4]。因此，亟需尋找一種保鮮方式來延緩甜瓜果實的衰老，提高果實的貯藏品質。【前人研究進展】減壓處理（hypobarictreatment）是一種新型的物理保鮮技術，因具有綠色、高效的特點被廣泛應用于采后保鮮[5]。減壓處理能延長藍莓和荔枝的貯藏時間[6.7]，降低杏[8]、水蜜桃[9]等果實[°的呼吸強度，延緩果實衰老與褐變，同時減壓處理還提高果實中PPO、POD酶活性，提高了果實的品質。一氧化氮（NO）作為具有氧化還原特性的信號分子，參與植物的成熟和衰老過程[1]，不僅能維持果蔬采后的生理特性，還能減少因ROS過量積累而引起的氧化損傷，加強果實耐冷性[12，13]。 60μL/L NO 熏蒸處理甜瓜，不僅可以提高甜瓜果實的過氧化物（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT的活性，還能提高甜瓜中4-香豆酸輔酶A連接酶、苯丙氨酸解氨酶、幾丁質酶和肉桂酸-4－羥化酶的活性[14]。表明NO可以通過調節與ROS代謝及苯丙烷代謝相關酶活性抑制甜瓜病害的發生，并保持甜瓜在貯藏期間的品質[15，16]。【本研究切入點】前期研究發現減壓NO處理能延長紅提葡萄的貯藏期，促進POD、SOD、CAT等酶活性，保持果實品質[17]。然而，關于NO減壓熏蒸在甜瓜保鮮中的應用還鮮有報道。需更好地延緩甜瓜采后呼吸躍變的加深，減緩貯運和貯藏期的經濟損失。【擬解決的關鍵問題】選用西州蜜17號甜瓜為試材，探討NO結合減壓熏蒸處理對甜瓜貯藏品質的影響，為提高甜瓜果實貯藏保鮮效果，減少其采后損失提供理論基礎和科學依據

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 甜瓜品種

選用西州蜜17號甜瓜為試材，于2023年8月29日采摘自新疆生產建設兵團第八師121團商品瓜基地。選取成熟度基本相同、大小均一、無病蟲害、無腐爛、無機械損傷的瓜進行采摘，并使用網狀泡沫獨立包裝，運至新疆瑞合食品有限公司進行預冷。

三氯乙酸、無水乙醇、冰乙酸、無水乙酸鈉、鹽酸羥胺、對氨基苯磺酸、丙酮、濃硫酸、NaOH、L-蛋氨酸和氮藍四唑（NBT）、核黃素等均為分析純。

NO氣體（純度 ?99.5% ）購自烏魯木齊科源氣體制造有限公司。

1. 1.2 儀器與設備

儀器：酶標儀、UV-2600型紫外分光光度計、A-11型研磨機、 -4^°C 冰箱、 -80% 冰箱、JYLLX^-23 減壓熏蒸保鮮殺蟲裝置（自主研制）、 P902 型電導率。

1.2 方法

1. 2.1 樣品處理

前期研究以及預實驗的基礎上，熏蒸條件分別為 20KPa，60μL/L 的NO氣體（純度為99.96% ）、熏蒸時間為 ³h 。甜瓜果實隨機分為四組。（1）對照處理（CK）：將甜瓜放入設備內 ³h 空氣熏蒸；（2）減壓處理（HT）： 20Kpa 處理 ³h （3）NO熏蒸處理（NO）：通過氮氣置換后恢復常壓狀態后充入 60μL/L 的NO氣體熏蒸 ^3h ;（4）NO結合減壓熏蒸處理（ NO+HT） ：先進行氮氣置換設備中的氣體后在 20KPa.60μL/L 的NO氣體熏蒸處理 ³h 。處理后的甜瓜于 （4±0.5）% ！相對濕度為（ 45±5）% 的條件下貯藏。每隔7d取樣測定相關生理指標。甜瓜果肉用液氮凍樣后，放于 -80% 的冰箱儲存。

1.2.2 測定指標

1. 2. 2. 1 甜瓜果實硬度、腐爛率、失重率

硬度：每個處理隨機選擇5個甜瓜，等距離取6個點用果實硬度計測定，取平均值。

腐爛率：每組選取80個瓜，定期檢查腐爛個數。計算果實腐爛率。

腐爛率 （%）= （腐爛個數/初始個數） ×100 5

失重率：每組隨機分選5箱甜瓜，稱取初始重量，定期稱重，計算果實失重率。

失重率 （%）= （初始重量-測量重量/初始重量） ×100 。 （2）

1. 2.2.2 可溶性固形物、可滴定酸、呼吸強度

呼吸強度：采用CheckPoint3便攜式頂空分析儀測定;

可溶性固形物：采用PAL-1型數字式糖度儀測定；

1. 2. 2. 3 電導率

采用電導率儀測定，測定煮前電導率，煮沸后自然放涼，測定煮后電導率。

1.2.2.4 丙二醛（MDA）含量

丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量參考田全明等[18]方法測定，重復3次。

1.2. 2. 5 過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶活性

采用北京索萊寶科技有限公司過氧化物酶（Peroxidase，POD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，SOD）試劑盒測定（SolarbioBC0090SolarbioBC3590）。

1. 2. 2. 6 O₂ -和 H₂O₂ 含量的測定

采用北京索萊寶科技有限公司 O₂^??- 和 H₂O₂ 含量試劑盒測定（SolarbioBCO20O、SolarbioBC1290）。

1.3 數據處理

所有測定指標重復3次，用SPSS22.0軟件分析數據，采用單因素方差分析 Plt;0.05 為差異顯著，用軟件Origin2021作圖。

2 結果與分析

2.1 NO結合減壓熏蒸對甜瓜果實硬度的影響

研究表明，NO結合減壓熏蒸處理可更好地維持甜瓜果實硬度的下降，效果顯著優于其他（ P lt;0.05 ）處理組，減壓處理與NO薰蒸處理無顯著差異。貯藏結束時，NO結合減壓熏蒸處理組的果實硬度顯著高于CK處理組，從貯藏14d至貯藏結束與對照組的差異均達顯著水平（ Plt;0.05 ）貯藏結束時，NO結合減壓熏蒸處理的果實的硬度比對照組高 35% 。圖1

2.2NO 結合減壓熏蒸對甜瓜果實失重率與腐 爛率的影響

研究表明，對照組失重率均高于其余三個處理組。而NO結合減壓熏蒸處理組在整個貯藏期失重率增加相對穩定。

對照組甜瓜在貯藏第35d出現腐爛，而NO結合減壓熏蒸處理組在第42d出現腐爛。貯藏結束時，NO結合減壓熏蒸處理組甜瓜果實腐爛

率遠低于對照組甜瓜果實的腐爛率 81.67% （ Plt; 0.05）。圖2

圖1NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間硬度的變化

Fig.1Changes：of NO combined with hypobaric treatment on the hardnessofcantaloupe fruit during storage

圖2NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間失重率和腐爛率的變化 Fig.2 ChangesofNOcombinedwithhypobarictreatmentonweightlossand decay rate of cantaloupe fruit during storage

注：A-失重率;B-腐爛率 Notes：A-weight lossrate;B-rotingrate

2.3NO 結合減壓熏蒸對甜瓜果實可溶性固形物和可滴定酸的影響

研究表明，隨著貯藏時間的延長，甜瓜果實的可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢，從28d開始NO結合減壓熏蒸處理顯著抑制了TSS的下降速率。貯藏結束時，NO結合減壓熏蒸處理的甜瓜果實TSS含量為對照組含量的1.5倍。

在整個貯藏期間內，NO結合減壓熏蒸處理組的可滴定酸含量均維持在較高的水平，貯藏末期，對照組的TA含量僅為 0.45% 而處理組的TA含量為0. 72% ，NO結合減壓熏蒸處理可以降低TA的分解速度，延緩甜瓜果實貯藏過程中可滴定酸含量的降低，較好地保持了甜瓜果實貯藏期的品質。圖3

2.4 NO結合減壓熏蒸對甜瓜果實呼吸強度的影響

研究表明，在貯藏期內甜瓜果實的呼吸強度呈先上升后下降的趨勢。對照組于21d出現呼吸高峰，比NO結合減壓熏蒸處理組提前了7d。NO結合減壓熏蒸處理能降低甜瓜在貯藏期間的呼吸強度，從而提高保鮮效果。圖4

注：A-可溶性固形物；B-可滴定酸 Notes：A-TSS;B-TA

圖3NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間TSS、TA的變化 Fig.3 Changesof NO combined with hypobarictreatment on TSS and TA of cantaloupe fruit during storage

圖4：NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間呼吸強度的變化

Fig. 4 ChangesofNOcombined withhypobaric treatmentonrespirationintensityof cantaloupe fruit during storage

2.5NO結合減壓熏蒸對甜瓜果實電導率與丙 二醛含量的影響

研究表明，甜瓜果實的電導率在整個過程中均呈上升趨勢，NO結合減壓熏蒸處理組的電導率顯著低于對照組水平（ Plt;0.05， ，表明處理組的細胞衰老程度低于對照組的衰老程度。

甜瓜貯藏過程中的丙二醛含量隨著時間的增加而增加，NO結合減壓熏蒸處理組的增加趨勢始終低于對照組。NO結合減壓熏蒸處理組顯著抑制了甜瓜果實的丙二醛含量的積累，從而降低了細胞膜脂過氧化程度。圖5

2.6NO結合減壓熏蒸對甜瓜果實 O₂ 產生速 率和 H₂O₂ 含量的影響

研究表明，在整個貯藏期內 0₂ “生產速率呈先上升后下降的趨勢。對照組甜瓜果實的 O₂ ：-生產速率在貯藏前期上升較快，在第21d達到最大值，而NO結合減壓熏蒸處理組在第 42d 達到最大值。雖然截止貯藏期結束NO結合減壓熏蒸處理組的 O₂ “-產生速率最高，但是對照組從第貯藏開始 O₂ ‘-產生速率有迅速上升的現象，而NO結合減壓熏蒸處理組在第0d至第 42d 期間內O₂^??- 產生速率較為緩慢，NO結合減壓熏蒸處理能夠抑制甜瓜果實 0₂ “的產生速率，延緩果實的衰老進程。

兩組甜瓜果實的 H₂O₂ 含量均隨著貯藏時間的延長呈遞增趨勢。盡管兩組均未出現峰值，但與對照組相比，NO結合減壓熏蒸處理組 H₂O₂ 含量上升較慢。NO結合減壓熏蒸處理組可顯著降低甜瓜果實的 H₂O₂ 含量（ Plt;0.05！ ，NO結合減壓熏蒸處理對甜瓜果實的 H₂O₂ 含量的上升具有明顯的抑制作用。貯藏末期NO結合減壓熏蒸處理組的 H₂O₂ 含量 （2.53μmol/g ）顯著低于對照組（ 3.52μmol/g ） Plt;0.05） 。NO結合減壓熏蒸處理能夠有效地降低甜瓜果實的 H₂O₂ 含量。圖6注：A-電導率；B-MDA含量Notes：A-conductivity;B-MDAcontent注： A-0₂ -產生速率； B-H₂0₂ 含量Notes：A - 0₂ ·production rate ;B - H₂O₂ content

圖5NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間電導率和MDA的變化 Fig. 5Changes of NO combined with hypobaric treatment on conductivity and MDA of cantaloupe fruit during storage

圖6NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間 O₂ 產生速率和 H₂O₂ 含量的變化

Fig.6 Changes of NO combined with hypobaric treatment on O₂^??- production rate and H₂O₂ content of cantaloupe fruit during storage

2.7NO 結合減壓熏蒸對甜瓜果實 SOD、POD 和CAT活性的影響

研究表明，兩組甜瓜果實的SOD活性呈先上升后降低的趨勢。對照組于14d達到峰值（3.84U/g ）。貯藏第21d，而NO結合減壓熏蒸處理組的甜瓜果實的SOD 活性達到峰值 （4.89U/g） ）。NO結合減壓熏蒸處理能夠延緩SOD活性高峰的出現。

在整個貯藏期間，處理組與對照組POD活性均呈先上升后下降的趨勢。貯藏前 21d 。兩組甜瓜果實的POD活性增加較為緩慢，在貯藏的第28d達到兩組均達到峰值分別為3.84和 4.44U/g 。

貯藏期最后。NO結合減壓熏蒸處理的甜瓜果實POD活性為 2.51U/g ，NO結合減壓熏蒸處理顯著（ Plt;0.05 提高POD活性。

甜瓜果實貯藏期間CAT活性呈先升高后降低的趨勢。與對照組相比NO結合減壓熏蒸保持了甜瓜果實較高的CAT活性，兩組分別在21與28d 出現峰值分別為8.69和 16.34U/g 。在貯藏中后期NO結合減壓熏蒸處理組的甜瓜果實的CAT活性始終保持較高的水平。NO結合減壓熏蒸處理不僅可以顯著延緩甜瓜果實的CAT活性峰值的降低（ Plt;0.05 ），還推遲了果實中CAT活性峰值出現時間。圖7

注：A-SOD 活性;B-POD 活性;C-CAT活性 Notes：A -SOD reactivity;B- POD reactivity ;C-CAT reactivity

圖7NO結合減壓熏蒸下甜瓜果實貯藏期間SOD、POD和CAT的變化 Fig.7Changes：of NO combined with hypobaric treatment on SOD， POD and CAT of cantaloupe fruit during storage

3討論

3.1采后品質是判斷果實衰老的關鍵指標，也是決定果實耐貯性的關鍵因素。可以通過減壓處理[19，20]、NO熏蒸處理[15-16]等方法，可以有效減緩果實的衰老過程，保持果實的品質。在貯藏過程中采用減壓處理、NO熏蒸處理、NO結合減壓熏蒸處理方法，均可較好地保持甜瓜果實的生理品質，處理組的腐爛率均低于CK組，可以有效地維持果實硬度，不同程度地抑制了果實的失重率、TSS、TA、呼吸強度的變化，其中NO結合減壓熏蒸處理效果最為顯著。在楊梅[21與新疆白杏研究表明，減壓處理可以有效抑制果實的呼吸強度，延緩TSS、TA和失重率的上升，提升果實的貯藏品質。NO處理甜瓜可以延緩失重率的上升，減緩甜瓜果實TSS和TA含量的下降，降低呼吸速率，延緩甜瓜果實的品質劣變，以上結果均與試驗結論一致。由此可知NO處理與減壓處理均可以抑制失重率、TSS、TA、呼吸強度的變化；NO結合減壓熏蒸處理可以更好地維持采后果實相關品質。

3.2果實采后成熟與衰老會使得抗氧化酶系統活性下降和喪失，從而破壞果實活性氧產生－清除系統的平衡，造成活性氧積累，加速果實的衰老[22]。試驗中甜瓜果實 H₂O₂ 和 O₂^??- 的含量隨著貯藏期的延長而上升，特別是在貯藏第7d以后增長速度明顯加快， H₂O₂ 和 O₂ “-持續積累促進了膜脂過氧化作用，導致果實中膜脂過氧化產物MDA的產生，導致細胞膜受損與電導率上升，加速了甜瓜果實硬度的下降。SOD、CAT、POD等是活性氧清除系統中的重要酶類，其中SOD可以催化 O₂^?- 歧化為 H₂O₂ 和 0₂ ，而CAT 和 POD 等酶是分解 H₂O₂ 的主要清除酶[23]。研究中經NO結合減壓熏蒸處理，甜瓜果實中的SOD、CAT和POD 活性，在貯藏前期均呈上升趨勢，中后期則顯著下降；NO結合減壓熏蒸不同程度地提高了貯藏前期SOD、CAT和POD的活性水平，推遲了CAT和POD活性高峰出現的時間，引起在貯藏后期仍能保持較高的抗氧化酶活性；與對照組相比，0₂ ‘-生成速率與在35d后與對照組相重合，可能是由于隨著貯藏時間的延長SOD的活性逐漸延緩了 O₂ ：-清除效率;CAT與POD是分解 H₂O₂ 的關鍵抗氧清除酶，隨著貯藏后期SOD、CAT與POD的活性逐漸降低，維持了果實抗氧化酶系統繼續產生與分解 H₂O₂ ，從而推遲了果實 H₂O₂ 峰值的出現，從而有效地維持了甜瓜果實中抗氧化酶系統的活性，延緩了果實細胞膜透性的增大，有利于保持貯藏期果實活性氧代謝的平衡，維持了甜瓜果實的正常代謝，延緩了甜瓜果實貯藏期衰老和品質劣變的發生。該研究結果與NO結合減壓熏蒸紅提葡萄上的研究結果一致。

4結論

NO 常壓熏蒸、減壓處理以及NO結合減壓熏蒸處理均能抑制失重率、TSS、TA、呼吸強度的變化；NO結合減壓熏蒸處理可以通過提高甜瓜果實的過氧化物酶（Peroxidase，POD）、過氧化氫酶（Catalase，CAT）和超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，SOD）的活性，促進了超氧陰離子、過氧化氫的清除能力，進而抑制丙二醛（Malondialde-hyde，MDA）和電導率的升高。NO結合減壓熏蒸處理的甜瓜果實的硬度提高 35.04% ，CAT、POD、SOD的活性分別提高了 69.96% ！ 67.36% 和34.34% 。

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Effects of nitric oxide （NO） hypobaric treatment on reactive oxygen species metabolism of Xizhou Honey No. 17 cantaloupe

ZHAO Zhenyu1，XING Shijun2，YUAN Yuyao3，ZHANG Zhen3， ZHANG Hao'，WANG Chengwei1，WU Bin³ ，WEI Jia3

（1. College of Food Science and Pharmacy， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830o52， China; 3. Xinjiang Key Laboratory of Agricultural Products Processing and Preservation， Institute of Agro-Products Storage and Processing， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Xinjiang Key Laboratory of Agricultural Products Processing and Preservation，Urumqi 830091，China;2. Collge of Horticulture， Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China）

Abstract：【Objective】To investigate the inhibitory impact of hypobaric treatment combined with NO fumigation on the postharvest senescence of cantaloupe.【Methods】The Xinjiang characteristic variety，Xizhoumi17 was chosen as the experimental material. A concentration of 60 μL/L of NO was used for fumigation treatment under pressure of 20KPa . The postharvest quality and enzyme activities associated with reactive oxygen species metabolism（ROS） were analyzed，aiming to explore the relationship between fruit senescence progression and ROS metabolism.【Results】 The fumigation treatment of 20KPa+60μL×L NO was the most suitable fumigation method，which effectively delayed the decrease of fruit firmness；reduced the weight loss and decay rate offruit；delayed the decrease of fruit soluble solidsand titratable acid；significantly inhibited the increase of respiration intensity，conductivityand malondialdehyde；maintained the activities of peroxidase （POD），catalase（CAT）and superoxide dismutase（SOD）（ 67.36% ， 69.96% ， 34.34% ），and consequently maintained the scavenging capacity of superoxide anion and hydrogen peroxide（SOD） activities （67.36%， 69.96% ，and 34.34% ），which in turn maintained the scavenging capacity of superoxide anion and hydrogen peroxide.【Conclusion】Hypobaric treatment combined with NO fumigation efectively enhances the activities of antioxidant enzymes and aleviate the accumulation of reactive oxygen species in cantaloupe. This reduction in oxidative damage prolonged the postharvest quality and preservation of the fruit.

Key words：hypobaric treatment;NO;cantaloupe;reactive oxygen metabolism