低温贮藏期间萝卜不同部位可溶性糖变化规律研究

李媛媛，赵 静，张 军，韩 敏，张文娟

(山东省高校生物化学与分子生物学重点实验室，潍坊学院 生物与农业工程学院，山东潍坊 261061)

萝卜(RaphanussativusL.)是中国第二大蔬菜[1]，收获期主要集中在11-12月。为了延长货架期，萝卜收获后需要贮藏保存。但在窖藏、坑藏或者4～5℃低温贮藏时，萝卜极易发芽、腐烂、糠心[2-4]。因此，科研人员对萝卜贮藏保鲜技术进行了多方面研究，后来发现-0.8～1℃低温贮藏能够较长时间保持萝卜的新鲜度[5]。笔者的贮藏试验也证实，萝卜在0℃左右贮藏不易腐烂，贮藏10个月后才开始出现发芽现象，糠心轻微，仅处于1级糠心状态。

除发芽、腐烂、糠心之外，萝卜风味变淡、口感变差也是萝卜贮藏面临的主要难题[6]。糖的种类和质量分数是影响萝卜特别是水果萝卜风味品质的最重要指标之一，是决定消费者口感的重要物质基础。目前，萝卜糖质量分数的研究主要集中在发育阶段[7-10]、4～5℃贮藏过程中总糖质量分数及其间接糖质量分数指标与可溶性固形物含量等方面[2-4]。关于0℃左右贮藏期间萝卜肉质根多种可溶性糖质量分数变化的研究鲜见报道。本研究以水果萝卜珍品‘潍县萝卜’为试材，进行了连续3a的0℃左右低温贮藏试验，测定了在长达10个月的贮藏期内萝卜皮和萝卜肉中果糖、葡萄糖、蔗糖质量分数和含水量的变化，系统分析了3a试验结果，以期为萝卜在0℃左右低温条件下的适宜贮藏期限和最佳食用时期提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

潍县萝卜种植试验在山东省潍坊市寒亭区进行。8月中旬播种，11月中下旬收获，正常田间管理。潍县萝卜从田间收获后，去掉叶片，选择没有病虫害、大小一致的200个样品进行冷藏试验。每40个萝卜装入1个塑料袋(每个塑料袋上有4个直径1 cm的孔洞)，然后放入温度为-0.5～ 1 ℃、相对湿度为90%～95%的冷库中进行低温贮藏。每隔1个月取样1次，直到10个月为止，共取样11次，分别记为0～10月，以贮藏0月为对照。潍县萝卜贮藏试验连续进行了3 a，分别为2015-11-16-2016-09-16，2016-11-14-2017-09-14和2017-11-27-2018-09-27。为了便于叙述，根据萝卜贮藏的主要年份，将上述跨年度的贮藏试验时间分别记为2016年、2017年和2018年。

1.2 样品准备

每个月从冷库中取出潍县萝卜15个(3个重复，每个重复5个萝卜)。将萝卜洗净擦干后，切取中间部位，用锋利的刀片将萝卜肉和皮分离，分别切成小块。对每个重复的5个萝卜切块样品进行混合后分别称取萝卜皮和肉各50 g放于液氮中速冻后置于超低温冰箱贮藏，用于多种糖组分质量分数的测定。剩余的萝卜肉和皮样品用于含水量的测定。

1.3 测定项目与方法

果糖、葡萄糖和蔗糖质量分数的测定采用高效液相色谱法(HPLC)，具体参照李媛媛等[8]在萝卜中建立的测定方法。含糖量为同一个样品中的果糖、葡萄糖和蔗糖质量分数的总和，甜度值参照王镜岩[11]介绍的方法计算。含水量测定采用烘干法。萝卜样品先105 ℃杀青30 min，然后置于75 ℃烘箱中烘干过夜，直至去除所有水分。含水量=(鲜质量-干质量)/鲜质量×100%。

1.4 数据分析

利用SPSS 17.0软件进行数据分析，利用EXCEL 2007 进行图表绘制。

2 结果与分析

2.1 低温贮藏期间萝卜肉质根含糖量的变化

利用HPLC法对萝卜肉质根的含糖量进行测定。在萝卜肉和皮中均检测到果糖、葡萄糖和蔗糖3种类型的糖。果糖和葡萄糖在整个贮藏期内一直都是萝卜肉中的主要糖分，分别占总糖质量分数的38.35%～52.91% 和38.60%～ 54.44%，而蔗糖质量分数仅占总糖质量分数的 4.35%～20.97%；在萝卜皮中，贮藏初期3种糖都较为丰富，但到贮藏后期果糖和葡萄糖成为萝卜皮中的主要糖分(图1)。

2.1.1 低温贮藏期间萝卜肉含糖量的变化 萝卜肉中3种糖的变化规律总体均呈现先升后降的趋势，且都在贮藏1月时达到最大值(图1-A、C、E)。以2016年试验为例，贮藏1月时的果糖、葡萄糖和蔗糖质量分数大幅度提高，分别比0月增加了104.98%、76.54%和159.43%。此后，3种糖质量分数开始呈波浪式下降，其中蔗糖降幅远高于果糖和葡萄糖，显著下降的时间也远早于这2种糖。到贮藏10月时，蔗糖、果糖和葡萄糖比0月时分别下降了59.55%、 26.46 %和14.26 %(图1-A)。2017年和2018年的贮藏试验结果与2016年类似(图1-C、E)。

根据公式计算萝卜肉的总糖质量分数和甜度值，结果见表1。在0月时，2017年的总糖质量分数和甜度值最高，并且与2016年和2018年的值之间存在显著差异(P<0.05)，这可能是种植时的自然条件不同所致。

在低温贮藏期间，不同年份萝卜肉的总糖质量分数和甜度值表现出较为一致的变化趋势，均为先升高后降低，并在贮藏1月时达到最高峰。2016年和2018年，萝卜肉的总糖和甜度值可以维持长达9个月而不显著降低。2017年，萝卜肉的总糖和甜度值也可以维持6个月而不降低。在贮藏10月时，总糖和甜度值都出现显著降低，其中总糖质量分数分别比0月降低23.35%(2016年)、38.74%(2017年)和23.46%(2018年)；甜度值分别比0月降低25.32%(2016年)、39.07%(2017年)和25.85%(2018年)。综合分析上述结果，萝卜肉的含糖量和甜度值在低温贮藏6个月内可以维持较高的水平，并且在1个月时达到最高值。

2.1.2 低温贮藏期间萝卜皮含糖量的变化 萝卜皮中果糖和葡萄糖呈现较为一致的先升后降的变化规律，并在贮藏2月时达到峰值(图1-B、D、F)。例如，在2017年试验中，贮藏2月时萝卜皮中果糖、葡萄糖质量分数分别比0月增加 24.65%和49.40%，达到极显著水平(图1-D)。萝卜皮中蔗糖质量分数变化也为先升后降，但在贮藏1月时达到最大值。与萝卜肉中相类似，萝卜皮中蔗糖质量分数开始显著下降的时间和幅度也远早于和大于另2种糖，在贮藏3月时就开始显著下降，到10月时降幅分别高达80.73%(2016年)、72.25%(2017年)和68.24%(2018年)。

萝卜皮的总糖质量分数和甜度值如表2所示。2016年和2017年萝卜皮中的总糖质量分数和甜度值在0月时没有显著差异，但都显著高于2018年的相应数值(P<0.05)。2016年和2018年贮藏期间，萝卜皮中总糖质量分数都在贮藏后期(9-10月)显著下降，而2017年则在贮藏7月时就显著下降。萝卜皮中甜度值的变化规律在 3 a中基本一致，都是在贮藏后期出现显著下降 (9-10月)。综合3 a试验数据，萝卜皮的含糖量和甜度值分别在低温贮藏6个月和8个月内可以维持较高的水平，并且在贮藏2个月时达到最高值。

A.2016年萝卜肉 Flesh in 2016；B.2016年萝卜皮 Skin in 2016; C.2017年萝卜肉 Flesh in 2017; D.2017年萝卜皮 Skin in 2017; E.2018年萝卜肉 Flesh in 2018；F.2018年萝卜皮 Skin in 2018。数据为“平均值±标准差”。*表示与0月相比差异显著 (P<0.05) Data are “means±standard deviation”.Asterisks indicate values that were determined by ANOVA to be significantly different (P<0.05) from 0 month postharvest.

图1 萝卜贮藏期间含糖量变化Fig.1 Sugars content changes of radish taproots during postharvest storage

注：数据为“平均值±标准差”。同列中不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note:Data are “means ± SE”. Different letters in the same column indicate significant differences atP<0.05 level.The same below.

表2 低温贮藏期间萝卜皮中总糖质量分数和甜度值的变化Table 2 Changes of the total sugar mass fraction and sweetness in the skin of radishes during storage in three years

2.2 低温贮藏期间萝卜肉质根含水量的变化

利用烘干法对萝卜肉和萝卜皮的含水量分别进行了测定。在同一年份持续10个月的低温贮藏期间，萝卜肉和萝卜皮的含水量均变化较小(图2)。萝卜肉的含水量在2016年和2018年均未出现显著上升或下降；在2017年的前9个月也较稳定，只在10月时出现较明显下降，比0月时降低1.48%(图2-A)。萝卜皮的含水量在2017年和2018年与贮藏0月相比均未出现明显变化；在2016年的前9个月也较稳定，仅在10月时出现较显著下降，比贮藏0月时降低1.84%(图2-B)。综合分析3 a试验结果，萝卜皮和萝卜肉的含水量在低温贮藏9个月内失水不明显，能够一直维持较高的含水量，也间接反映萝卜在贮藏期间糠心较轻，含糖量的剧烈变化并不是由于含水量变化所引起的。

A.萝卜肉 Flesh；B.萝卜皮 Skin；同一个样式图标的不同字母表示差异显著(P<0.05) Values on selected figures designated by the different letters are significantly different (P<0.05)

图2 贮藏期间萝卜含水量的变化
Fig.2 Water content changes of radish taproots during postharvest storage

2.3 低温贮藏期间萝卜皮和萝卜肉含糖量与含水量的相关性分析

萝卜皮和肉中果糖、葡萄糖、蔗糖以及含水量之间的相关性分析见表3。萝卜肉中的3种糖两两之间都存在显著正相关，其中果糖和葡萄糖之间的相关系数最高(r=0.917**)，果糖和蔗糖的相关系数次之(r=0.789**)，葡萄糖和蔗糖之间也达到了显著相关；萝卜皮的3种糖之间仅仅果糖和葡萄糖之间存在显著正相关(r= 0.974**)(表3)。以上结果表明，萝卜肉中3种糖的变化存在较好的同步性，而萝卜皮中仅仅果糖和葡萄糖存在较好的同步性，这可能也暗示着低温贮藏过程中萝卜皮和萝卜肉中糖变化的调控机制不同。萝卜肉中的果糖、葡萄糖与萝卜皮中的3种糖之间均达到显著正相关(表3)，表明萝卜肉和皮之间可能存在一定的糖分转运和转化关系。在含水量与3种糖的相关性分析中，仅是萝卜皮的含水量与萝卜肉的果糖质量分数之间检测到一定的相关性，进一步说明含糖量的变化与含水量变化相关性较小。

表3 萝卜含糖量与含水量的相关性分析Table 3 Correlation analysis of different sugars mass fraction and water contents in radish

注Note：*P<0.05，**P<0.01.

3 讨论与结论

糖的种类和质量分数是决定蔬菜内在品质和市场价值的重要因素[12]，也是衡量贮藏后品质的重要参数[13]。本研究利用HPLC的方法在潍县萝卜中鉴别出3种不同的糖，即果糖、葡萄糖和蔗糖，这与前人的结果一致[7-8]。进一步分析表明，这3种糖在萝卜肉和萝卜皮中的质量分数及比例均不同。潘俨等[14]在库尔勒香梨中发现果肉、果皮和果心中的糖分构成和甜度存在较大差异，并认为这种差异性是由于糖代谢与呼吸代谢不同动态响应累积所引起的。笔者推测，在潍县萝卜皮和肉中糖的代谢、转运和积累也可能具有不同的模式。

本试验连续3 a系统研究了潍县萝卜低温贮藏过程中含糖量的变化规律。结果发现，低温贮藏过程中萝卜中的总糖质量分数和甜度值均出现先显著升高后显著降低的趋势。该研究结果与李寿田等[2]在萝卜坑藏试验中的结果类似。但是与Dubinina等[15]的结果不同，这可能是由于供试基因型差异所致。萝卜肉和萝卜皮中蔗糖、果糖、葡萄糖的变化规律虽然存在较多差异，但在贮藏过程中也都出现先高后低的趋势。在甘薯[16]、温州蜜柑[17]等多种植物贮藏过程中也发现了类似的变化规律。有的研究者认为蔗糖质量分数上升可能是由于淀粉酶对淀粉的水解作用或者是蔗糖合成酶的作用引起的[18]；葡萄糖和果糖质量分数的升高可能是由于蔗糖降解所引起的[19]。在低温条件下贮藏的潍县萝卜其实是处于一种冷胁迫环境中。果糖、葡萄糖等可溶性糖质量分数的提高可以增强植物的抗冷能力[20]，维持细胞膜结构的稳定，保护植物免受低温伤害[21-22]。在贮藏初期多种可溶性糖质量分数的升高，可能是萝卜抵御外界冷胁迫的结果。到贮藏后期蔗糖质量分数极低，果糖和葡萄糖质量分数也有不同程度的下降，这可能是蔗糖几乎被完全降解，部分果糖和葡萄糖也被降解以维持生命有机体的基本生理生化活动所引起的。在柑橘中研究表明，蔗糖降解为葡萄糖和果糖，然后进入糖酵解途径被消耗是柑橘采后可溶性糖质量分数降低的重要机制[23]。关于潍县萝卜低温贮藏过程中糖代谢具体机制，如参与的酶类、调控因子等还需要进一步深入研究。

相关性分析表明，低温贮藏过程中萝卜肉和萝卜皮中的各种糖组分的变化也存在显著相关(表3)。这可能意味着在贮藏过程中萝卜皮和肉之间存在着糖的转运、转化或再分配。Ding等[24]研究发现柑橘在贮藏过程中，果肉到果皮之间存在着明显的营养物质交流。Zhu等[25]在甜樱桃低温贮藏过程中利用核磁共振技术观察到果实不同部位之间的物质迁移现象。关于萝卜皮和萝卜肉之间是否真实存在糖组分的转运以及如何转运等还需要进一步研究。

含水量也是保持蔬菜品质的重要因素之一，但在蔬菜收获后经常会由于蒸腾和呼吸作用而失去水分，导致明显的失重[26]。低温贮藏能够降低蒸腾和呼吸速率，有效保持水分[27-28]。同时，在农产品和周围空气之间设置额外的物理屏障，也可以有效地减少水分损失[29]。此外，品种类型与贮藏期间含水量的变化也密切相关[3]。在本试验中，将潍县萝卜放在塑料袋中置于低温(-0.5～ 1 ℃)高湿(90%～95%)的冷库中进行贮藏，在贮藏9个月内萝卜含水量没有出现明显降低，表明这种贮藏方法能够有效保持萝卜的含水量，潍县萝卜极有可能是一种低温贮藏耐失水的品种类型，同时也说明低温贮藏过程中多种可溶性糖质量分数的升高并不是由于水分的丧失所引起的。

本试验通过3 a的重复试验系统研究低温高湿条件下贮藏10个月内，潍县萝卜皮和肉中含水量和含糖量的变化规律。结果发现，潍县萝卜在贮藏9个月内能有效保持其含水量，在贮藏6个月内能够有效维持其含糖量不降低，并且在贮藏1～2个月内含糖量大幅度提升，显著提高了其生食品质。因此，在温度为-0.5～1 ℃，湿度为90%～95%的冷库中贮藏的潍县萝卜，适宜的贮藏期限为6个月，最佳的食用期为贮藏后1～2 月内。