气体成分对黄瓜低温贮藏冷害的影响

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(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京 100083)

低温贮藏是目前延缓园艺作物采后成熟、抑制病原菌生长和保持品质的普遍手段。然而,一些生长在热带、亚热带的果蔬对低温相当敏感。黄瓜是一种典型的亚热带冷敏型果蔬,因其清脆可口、营养价值较高备受消费者喜爱。低温贮藏是目前黄瓜采后主要的贮藏手段[1],但冷敏型黄瓜低于12℃贮藏时易遭受冷害,造成很大损失[2]。冷害会加重果肉组织的离子透性,在果实表面形成腐烂斑、水渍斑,改变抗氧化酶活性[3]。一些研究探讨了多种措施处理后黄瓜采后冷害及生理生化的变化[4-5]。气调贮藏是目前较为先进的果蔬贮藏手段,实质是在冷藏的基础上采取气体成分的调节(空气中含有79%的氮气,0.03%的二氧化碳和21%的氧气),通过抑制果蔬采后呼吸来实现采后保鲜[6]。本文旨在探求黄瓜冷害温度下,贮藏环境的不同气体成分对冷害的影响,为黄瓜采后贮运条件作理论指导。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄瓜 采用“青绿一号”黄瓜(Cucumis sativus Linn),采摘自北京顺义区,选择饱满均匀,无机械伤的瓜条,带1cm果柄,采后尽快运回实验室;三氯乙酸(TCA)、硫代巴比妥酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、二硫苏糖醇(DTT)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、交联聚维酮(PVPP)、30%过氧化氢溶液、冰醋酸、无水醋酸钠、聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-100)、愈创木酚 北京畅华志诚科技有限公司。

PG610型便携式气体探测器 河南英特电气设备有限公司;便携式二氧化碳检测报警仪 安泰吉华科技有限公司;DDS-307型电导仪 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 处理方法

参照气调保鲜方式中的双低指标的设置[7],向气调保鲜箱中通入N2和CO2,采用将装有黄瓜的气调保鲜箱内的气体成分分别调整为1% O2和5% CO2,3% O2和3% CO2,5% O2和1% CO2,对照置于空气中,于4℃和7℃下保存,相对湿度为90%。每隔3d取样54条,其中9条分为三个重复用于测定黄瓜细胞膜渗透率、丙二醛含量、CAT活性、POD活性等生理指标。45条分三个重复在常温下放置2d后调查冷害指数。

1.3 测定方法

1.3.1 冷害指数 本实验参照马俊莲等方法将黄瓜冷害分为四级[8]。

0级：冷害面积与瓜条总面积比为0%

1级：冷害面积与瓜条总面积比为0%～25%

2级：冷害面积与瓜条总面积比为25%～50%

3级：冷害面积与瓜条总面积比为50%～75%

4级：冷害面积与瓜条总面积比为75%～100%

冷害指数=∑(冷害级别×该级别果数)/(4×总果数)

1.3.2 细胞膜渗透率 测定黄瓜果皮圆片浸提液的电导,加热煮沸后,再测浸提液电导值,相对电导率用两次测定值得百分数表示。

1.3.3 POD的测定 愈创木酚氧化法测定[9]。

1.3.4 CAT的测定 根据方法[10]采用测定过氧化氢酶提取液催化过氧化氢分解速率测定。

1.3.5 丙二醛含量的测定 采用丙二醛提取液与硫代巴比妥酸高温反应后比色法测定[10]。

1.4 数据统计分析

所有实验数据均采用SPSS软件进行邓肯氏多重差异分析,ANOVA检测(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同气体成分对黄瓜冷害发生率和冷害指数的影响

黄瓜在4℃贮藏条件下,冷害指数随贮藏时间的延长不断提高,但差异很大。在贮藏的第3d,各处理出现程度不同的冷害症状,其中,5% O2、1% CO2组冷害指数保持最低。第3d时,冷害指数各处理间两两比较均有显著性差异。至第6d,1% O2、5% CO2组与其余三组比较有显著性差异,而对照组、3% O2、3% CO2处理组与5% O2、1% CO2处理组之间没有显著性差异;黄瓜在7℃贮藏条件下,冷害发生率随贮藏时间的延长而不断升高,但不同处理组之间有所差异,其中5% O2、1% CO2处理组冷害指数与冷害发生率低于其余两个处理组。第3、6d时,5% O2、1% CO2组与其余两组处理组有显著性差异,第6d时,三组处理两两比较均有显著性差异,从第9d开始,差异均消失。

表1 4℃贮藏条件下不同气体成分对黄瓜冷害指数的影响Table 1 The effects of different gas composition on cucumber chilling injury index under 4℃ storage conditions

注:a、b、c为处理间的显著性比较(p<0.05);表2同。

不同气体成分对黄瓜低温贮藏过程中冷害指数有显著影响。随着气体成分中CO2浓度的升高和O2浓度的降低,冷害发病率与冷害指数均升高,这可能是因为高浓度的CO2和低浓度的O2抑制了黄瓜采后呼吸,致使由于采后呼吸而获得的能量不足,抗病性降低。

表2 7℃贮藏条件下不同气体成分对黄瓜冷害指数的影响Table 2 The effects of different gas composition on cucumber chilling injury index under 7℃ storage conditions

2.2 气体成分对细胞膜渗透率的影响

由图1可知,在4℃和7℃贮藏环境下,黄瓜各不同气体处理组与对照组的细胞膜渗透率均随贮藏时间的延长而升高。4℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第6d、第9d与第12d的细胞膜渗透率显著高于另外三组,3% O2、3% CO2处理组在第6d时,细胞膜渗透率显著低于其他三组。此外,不同气体成分处理黄瓜在4℃贮藏过程中,细胞膜渗透率均无显著性差异。在7℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1%O2、5% CO2处理组在第6d、第9d、第12d的细胞膜渗透率显著高于其他三组,其他三组在整个贮藏期间的细胞膜渗透率均无显著性差异。综合分析可以得出,在黄瓜冷害温度下,不同的气体成分处理黄瓜会对黄瓜细胞的细胞膜渗透率产生显著性影响,与对照组相比,1% O2、5% CO2的气体处理会提高黄瓜细胞膜渗透率,3% O2、3% CO2与5% O2、1%CO2与对照组相比无显著性差异。

图1 不同气体成分贮藏条件对黄瓜细胞膜渗透率的影响 Fig.1 The influence of different gas composition on the cucumber cell membrane permeability

果蔬组织细胞膜受到损伤后,细胞膜内电解质外渗,引起提取液的电导率增加[3]。通过测定果蔬组织浸提液的电导率,可以了解果蔬细胞膜通透性的变化,反映果蔬抗逆性的强弱或受到的伤害程度。在不同气体成分处理黄瓜过程中,细胞膜渗透率随着CO2浓度的升高和O2浓度的降低而升高,这与丙二醛变化一起反映了高CO2浓度与低O2浓度会加重黄瓜低温贮藏过程中细胞膜受到的伤害,加重冷害程度。

2.3 对丙二醛含量的影响

在4℃和7℃贮藏环境下,黄瓜各不同气体处理组与对照组的丙二醛含量均随贮藏时间的延长而升高(图2)。4℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第3d、第6d、第9d与第12d的丙二醛含量显著高于另外三组,5% O2、1% CO2处理组在第3d、第6d、第9d与第12d的丙二醛含量显著低于另外三组。而对照组与3% O2、3% CO2之间在贮藏期内一直无显著性差异。在7℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第6d、第9d、第12d的丙二醛含量显著高于其他三组。5% O2、1% CO2在第3d、第6d、第9d、第12d时均显著低于其他三组。综合分析可以得出,在黄瓜冷害温度下,不同的气体成分处理黄瓜会对黄瓜的丙二醛含量产生显著性影响,与对照组相比,1% O2、5% CO2的气体处理会提高黄瓜丙二醛含量,5% O2、1% CO2的气体处理会显著降低黄瓜的丙二醛含量,3% O2、3% CO2与对照组相比无显著性差异。

图2 不同气体成分处理对黄瓜丙二醛含量的影响 Fig.2 The influence of different gas composition on the cucumber malondialdehyde content condition

果蔬组织在采后成熟衰老过程中,遭受逆境胁迫时,细胞膜脂中不饱和脂肪酸发生过氧化作用,导致细胞受到损伤或死亡[11]。丙二醛(malondialdehyde,MDA)是膜脂过氧化作用的主要产物之一,通常利用它的含量做外脂质过氧化指标,反映细胞膜质过氧化的程度[8]。在黄瓜采后贮藏中,5% O2、1% CO2能减轻由于冷害造成的脂质过氧化作用,1% O2、5% CO2会加重由于冷害造成的脂质过氧化作用。这是因为高浓度的CO2和低浓度的O2降低了黄瓜细胞内还原酶(POD、CAT等)的活性,致使这些还原酶不能降低细胞膜的氧化水平。

2.4 对CAT酶活性的影响

在4℃和7℃贮藏环境下,黄瓜各不同气体处理组与对照组的CAT活性均随贮藏时间的延长而降低(图3)。4℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第6d、第9d的CAT活性显著低于另外三组,5% O2、1% CO2处理组在第3d、第6d的CAT活性显著高于另外三组,而对照组与3% O2、3% CO2之间在贮藏期内一直无显著性差异。在7℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第,3d、第6d的CAT活性显著低于其他三组。5% O2、1% CO2在第3d、第6d时均显著高于其他三组。综合分析可以得出,在黄瓜冷害温度下,不同的气体成分处理黄瓜会对黄瓜的CAT活性产生显著性影响,与对照组相比,1% O2、5% CO2的气体处理会降低黄瓜CAT活性,5% O2、1% CO2的气体处理会显著提高黄瓜的CAT活性,3% O2、3% CO2与对照组相比无显著性差异。

图3 不同气体成分处理对黄瓜CAT活性的影响 Fig.3 The influence of different gas composition on the cucumber CAT activity

2.5 对POD活性的影响

在4℃和7℃贮藏环境下,黄瓜各不同气体处理组与对照组的POD活性均随贮藏时间的延长而降低(图3)。4℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第3d、第9d的POD活性显著低于另外三组,5% O2、1% CO2处理组在第3d、第6d的POD活性显著高于另外三组,而对照组与3% O2、3% CO2之间在贮藏期内一直无显著性差异。在7℃贮藏环境下,经过方差分析和多重比较分析,1% O2、5% CO2处理组在第3d、第6d、第9d的POD活性显著低于其他三组。5% O2、1% CO2在第6d时均显著高于其他三组。综合分析可以得出,在黄瓜冷害温度下,不同的气体成分处理黄瓜会对黄瓜的CAT活性产生显著性影响,与对照组相比,1% O2、5% CO2的气体处理会降低黄瓜POD活性,5% O2、1% CO2的气体处理会显著提高黄瓜的POD活性,3% O2、3% CO2与对照组相比无显著性差异。

图4 不同气体成分处理对黄瓜POD活性的影响 Fig.4 The influence of different gas composition on the cucumber POD activity

综上所述,采用气调处理控制黄瓜采后低温贮藏过程中的冷害时,3% O2、3% CO2和5% O2、1% CO2均适宜。但结合黄瓜采后气调贮藏对品质的影响,3% O2、3% CO2贮藏效果优于5% O2、1% CO2。因此,黄瓜采后低温贮藏最适宜采用的气体成分为3% O2、3% CO2。

3 结论与讨论

在黄瓜的采后贮藏过程中,降低温度与保持品质是一对矛盾关系。

许多研究表示,气调有减轻果蔬采后低温贮藏或物流中冷害发生的作用。Singh,Sukhvinder Pal等[14]研究表明,改善的气体条件(1% O2+3% CO2)可以显著减轻日本李采后冷害的发生和品质的劣变;Singh,Z等[15]研究表明,13℃下,3%O2和6%CO2可以延长澳洲芒果采后贮藏寿命;Edusei,V.O.等[16]表明气调保鲜膜(LEPD、PP)包装可以延长青椒的采后寿命[16]。

然而针对黄瓜采后成熟衰老过程中,抵抗逆境的能力逐渐下降的特点,现有的提出的冷害控制措施比较单一,且实用性也有待提高,导致我国黄瓜因为采后保护措施不当造成的损失也相对较大。

黄瓜采后气调贮藏目前在我国被实际操作较少,实验结果表明黄瓜采后贮藏在适宜的气体环境中可以减轻由于低温造成的冷害。黄瓜采后贮藏品质与贮藏温度成负相关,即在一定范围内,温度越低,品质保持越好;但当温度低于黄瓜贮藏的冷害温度时,又会造成损失。故而气体调节可以缓和温度与品质带来的矛盾,具有很好的应用前景。

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