茉莉酸甲酯处理对青圆椒采后冷害 生理与营养品质的影响

付安珍，左进华，王 清，高丽朴，马丽丽，白春美,3，闫志成，牟建楼*

（1.河北农业大学食品科技学院，河北 保定 071002；2.北京市农林科学院蔬菜研究中心，农业农村部蔬菜产后处理重点实验室，果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室， 农业农村部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，农业农村部都市农业（北方）重点实验室，北京 100097；3.天津科技大学食品科学与工程学院，食品营养与安全国家重点实验室，天津 300457）

青圆椒（Capsicum annuumL.）是一种富含VC的茄科植物[1]，起源于墨西哥，因其具有丰富的营养物质且气味芬芳而深受消费者青睐，已成为世界第二大消费蔬菜[2]。青圆椒作为一种热带和亚热带的冷敏型蔬菜，采后贮藏温度低于7 ℃时会出现冷害[3]，影响其贮藏品质、缩短贮藏期。青圆椒果实遭遇冷胁迫时，果实表皮有水浸状凹陷，并伴随有褐变，导致其冷藏过程中商品价值降低，因此，亟需研究延缓其冷害或减轻冷害症状的技术方法。目前，学者们已经采用高湿贮藏[4]、热冷激处理[5-8]、间歇升温[9]等物理方法和外源神经酰胺[10]、水杨酸[11]、生物源保鲜物质[12]等化学方法来减轻或延缓青圆椒的冷害。

茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA）是通过响应不同种类的压力而激活信号转导途径的信号传导分子[13]， 在植物生长发育、生物和非生物胁迫反应中起着至关重要的作用[14-15]。MeJA已被用于黄瓜[16]、番茄[17]等多种冷敏型果蔬的冷害研究中。Sangprayoon等[18]的研究表明，经MeJA浸泡的菠萝通过提高生物活性化合物含量和抗氧化酶活性来减轻冷害症状；Rehman等[19]采用不同浓度MeJA处理甜橙，发现不同浓度处理都能减轻甜橙的冷害；Siboza等[20]的研究表明，MeJA处理可以通过诱导酶抗氧化剂的产生来提高柠檬果实的耐寒性；朱璇等[21]的研究表明，MeJA预处理后的杏果实能正常后熟，且能保持较好的贮藏品质；Jin Peng[22]和张红宇[23]等的研究表明，MeJA处理可显著减轻冷藏期间桃与水蜜桃果实冷害的发生，提高果实耐寒性，维持果实的外观品质。已有的研究表明，MeJA处理能诱导果实保持较高的抗氧化酶活性，以增强果实对冷胁迫的耐受性[24]。虽然此前已有MeJA对冷害青尖椒的生理品质研究，但是MeJA对青圆椒冷害的研究仅体现于膜脂成分的调控，MeJA对青圆椒冷害的生理品质研究尚鲜见报道。本研究为探索MeJA处理对‘京甜3号’青圆椒冷害的影响，通过冷害指数来评估其冷害程度，并测定抗氧化物质含量及抗氧化酶的活力，研究青圆椒采后冷藏的生理品质，为保持青圆椒采后冷藏品质与延长青圆椒冷藏期提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

青圆椒（‘京甜3号’）采于北京市延庆区东小营村，采后2 h内运回实验室，挑选无病虫害和机械损伤、大小均匀且色泽鲜亮的新鲜青圆椒用于实验。采用0.03 mm厚的聚乙烯保鲜袋包装青圆椒。

丙酮、乙醇、浓盐酸、甲醇、冰醋酸（分析纯） 天津市光复科技发展有限公司；石英砂、聚乙二 醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、Triton Χ-100、邻苯二酚（分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；无水醋酸钠、愈创木酚、质量分数30% H2O2溶液、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠（分析纯） 西陇化工股份有限公司。

1.2 仪器与设备

GY-3型硬度计 浙江托普仪器有限公司；PAL-1手持式糖度计 南京晓晓仪器设备有限公司；YP20002型电子天平 余姚市金诺天平仪器有限公司；UV-1800 紫外分光光度计 上海精密科学仪器有限公司； TGL-16G-A高速冷冻离心机 广州晟龙实验仪器有限公司； DW-86L628超低温保存箱 青岛海尔公司； ΧMTD-6000型数显恒温水浴锅 余姚金电仪表有限公司； 磁力搅拦器 上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 青圆椒预处理与实验分组

将挑选好的青圆椒分为两组：一组为MeJA组，将青圆椒浸泡在浓度为30 μmol/L的MeJA溶液中10 min；另一组为对照组（CK），用蒸馏水浸泡10 min。将两组自然阴干后分别装入0.03 mm厚的聚乙烯保鲜袋中，折口放置在4 ℃冷库（相对湿度为85%～90%）贮藏12 d。每3 d取样进行观察、指标测定。

1.3.2 冷害指数测定

参照Wang Yunxiang等[25]的方法并稍作修改，根据冷害发生的面积分为6 级：0级：无冷害症状；1级：冷害面积≤10%；2级：冷害面积在10%～20%之间；3级： 冷害面积在20%～30%之间；4级：冷害面积在30%～50%之间；5级：冷害面积≥50%。用于冷害指数评定的青圆椒设置3 个平行3 个重复，每3 d安排6 名经培训的学生（3 名男生、3 名女生）对固定的共18 个青圆椒进行冷害分级评定，青圆椒的冷害指数按照公式（1）进行计算。

1.3.3 质量损失率测定

质量损失率的测定参照张萌等[4]的方法，按照公 式（2）进行计算。

1.3.4 硬度和可溶性固形物质量分数的测定

硬度采用GY-3型硬度计进行测定，探头直径为0.8 cm，每次取3 个青圆椒，在青圆椒果实“赤道”位置取3 个表面平整的点测定硬度（避免曲面产生的形变与受力不均所带来的影响），结果取平均值。

可溶性固形物质量分数采用手持式糖度计进行测定，取果实的中间部位果肉，每次随机取3 个青圆椒果实，每个果实测定3 次，结果取平均值。

1.3.5 总叶绿素、VC、总酚、类黄酮和丙二醛含量的测定

总叶绿素、VC、总酚、类黄酮和丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的测定参照曹建康等[26]的方法，其中总酚和类黄酮含量分别以每克鲜质量果实样品在280 nm与325 nm波长处的光密度值表征。

1.3.6 抗氧化酶活力的测定

参考曹建康等[26]的方法对多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APΧ）、过氧化氢酶（catalase，CAT）活力进行测定。分别测定青圆椒果实在420、470、290、240 nm波长处的吸光度。以每克鲜质量果实样品在420 nm波长处每分钟吸光度增加1为1 个PPO活力单位（U）；以每克鲜质量果实样品在470 nm波长处每分钟吸光度增加1为1 个POD活力单位（U）；以每克鲜质量果实样品在290 nm波长处每分钟吸光度降低0.01为1 个APΧ活力单位（U）；以每克鲜质量果实样品在240 nm波长处每分钟吸光度降低0.01为1 个CAT活力单位（U）。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2019软件进行数据处理，采用Origin 2019软件作图。每个指标重复测定3 次，每次设置3 个平行。SPSS 25软件用于数据差异显著性分析，显著性分析采用Duncan多重进行比较，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

2 结果与分析

2.1 MeJA处理对青圆椒冷害指数的影响

由图1可知，在4 ℃贮藏条件下，随着贮藏时间延长，青圆椒冷害面积不断增加，冷害指数呈逐渐增长的趋势，经MeJA处理过的青圆椒冷害程度低于CK组。在贮藏12 d后，CK组中70%的青圆椒冷害指数已经达到5级，失去商品价值，但MeJA组中仍有50%的青圆椒冷害面积低于20%，表明MeJA处理能减轻青圆椒的冷害症状。

图1 MeJA处理对青圆椒冷害指数的影响Fig.1 Effect of MeJA treatment on chilling injury index of green bell peppers

2.2 MeJA处理对青圆椒质量损失率的影响

果实在贮藏期间水分流失，导致果实质量减轻、品质下降，故质量损失率可以用来衡量果实贮藏期间品质变化。如图2所示，随着贮藏时间延长，青圆椒果实质量损失率逐渐上升，而在第6天之后，MeJA组的质量损失速率明显小于CK组。第9天两组的质量损失率存在显著差异（P＜0.05），第12天存在极显著差异（P＜0.01）。果实贮藏期间，MeJA组与CK组相比，质量损失率呈缓慢上升趋势，说明MeJA处理能减缓青圆椒果实冷藏期间的水分流失。

图2 MeJA处理对青圆椒质量损失率的影响Fig.2 Effect of MeJA treatment on mass loss percentage of green bell peppers

2.3 MeJA处理对青圆椒硬度的影响

随着贮藏时间延长，失水等原因会导致果实硬度降低，此外，果实外果皮萎蔫或出现冷害斑也会导致果实硬度降低。如图3所示，两组青圆椒果实的硬度在贮藏期间 均呈下降趋势，贮藏6 d之后，两组青圆椒果实的硬度有极显著差异（P＜0.01），贮藏的第9天两者差异最大，结合CK组冷害指数明显高于处理组（图1）的结论，说明MeJA能通过减轻青圆椒冷害，减缓青圆椒软化。

图3 MeJA处理对青圆椒硬度的影响Fig.3 Effect of MeJA treatment on the hardness of green bell peppers

2.4 MeJA处理对青圆椒可溶性固形物质量分数的影响

果蔬中的可溶性固形物是指能溶于水的糖、酸和维生素等，主要包括葡萄糖、果糖、蔗糖等[27]。在果蔬的贮藏过程中，一方面，果实自身呼吸作用会消耗可溶性固形物，导致可溶性固形物质量分数下降；另一方面，果蔬失水会导致可溶性固形物质量分数上升。由图4可知，冷藏期间青圆椒果实的可溶性固形物质量分数呈先上升后下降的趋势，且MeJA处理组青圆椒果实的可溶性固形物质量分数始终高于CK组，可能因为贮藏前9 d，青圆椒果实失水导致可溶性固形物质量分数呈上升趋势，而CK组在冷胁迫下消耗糖类较多，导致MeJA处理组可溶性固形物质量分数较高。贮藏9 d后，青圆椒果实冷害面积增大，部分细胞器被破坏，糖类供应不足，故可溶性固形物质量分数在冷藏后期呈下降趋势。而MeJA处理组的冷害程度较轻，可溶性固形物质量分数的下降幅度较CK组小。

图4 MeJA处理对青圆椒可溶性固形物质量分数的影响Fig.4 Effect of MeJA treatment on soluble solid content of green bell peppers

2.5 MeJA处理对青圆椒总叶绿素、抗氧化物质和MDA含量的影响

2.5.1 MeJA处理对青圆椒总叶绿素含量的影响

低温胁迫会破坏叶绿素超微结构，使光合色素被降解，叶绿素的合成受阻，同时在活性氧的作用下，叶绿素会被降解。由图5可知，贮藏时间越长，总叶绿素含量 越低，而MeJA处理的青圆椒果实中总叶绿素含量始终高于CK组的青圆椒果实。两组第3～6天的叶绿素含量降低接近45%，CK组从0.061 4 mg/g减少到0.032 8 mg/g，MeJA组从0.068 9 mg/g减少到0.040 1 mg/g。与第0天相比，第12天时CK组、MeJA处理组叶绿素含量分别降低了82.44%、76.87%。结果说明MeJA处理能够有效抑制叶绿素降解，可能是因为MeJA处理后能保持叶绿素超微结构，叶绿素的合成不会被阻碍，MeJA组的活性氧含量较低，叶绿素降解也在一定程度上被抑制，从而延缓了冷藏期间总叶绿素含量的降低，保持青圆椒贮藏品质。

图5 MeJA处理对青圆椒总叶绿素含量的影响Fig.5 Effect of MeJA treatment on total chlorophyll content in green bell peppers

2.5.2 MeJA处理对青圆椒VC含量的影响

青圆椒富含VC是其受欢迎的原因之一。VC不仅是一种很重要的营养物质，在果蔬贮藏过程中，也可作为抗氧化物质来应对外界胁迫反应，减轻活性氧损伤。如图6所示，冷胁迫下的青圆椒果实VC含量呈下降趋势，而MeJA处理后青圆椒果实VC含量下降幅度低于CK组，贮藏第12天，CK组VC含量相较于贮藏0 d下降了42.6%，MeJA组VC含量下降了24.3%，MeJA处理的青圆椒果实VC消耗速率明显更低。在低温刺激下，CK组中VC作为抗氧化物质抵御活性氧损伤，且随时间延长VC被逐渐降解。而MeJA处理组的青圆椒果实活性氧含量较低，故VC消耗较慢。由此可知，MeJA处理能够减慢青圆椒果实VC消耗速率，保持其抗氧化能力和贮藏品质。

图6 MeJA处理对青圆椒VC含量的影响Fig.6 Effect of MeJA treatment on VC content in green bell peppers

2.5.3 MeJA处理对青圆椒总酚和类黄酮含量的影响

酚类物质和类黄酮作为非酶抗氧化成分，参与果蔬的 活性氧自由基清除，抑制膜脂过氧化作用，与果蔬的抗冷性密切相关[28-29]。由图7可知，随贮藏时间延长，圆青椒总酚和类黄酮的含量逐渐下降，贮藏第0～12天，CK组、MeJA组总酚含量分别下降了40.6%和32.3%，CK组、MeJA组类黄酮含量分别下降了42%和36.2%。综上，MeJA处理的青圆椒冷害程度较低，活性氧含量偏少，用于清除活性氧的酚类物质和类黄酮较少，能保持高于CK组的总酚和类黄酮含量，故MeJA处理对青圆椒应对冷胁迫有积极作用。

图7 MeJA处理对青圆椒总酚（A）和类黄酮（B）含量的影响Fig.7 Effects of MeJA treatment on the contents of total phenols (A) and flavonoids (B) in green bell peppers

2.5.4 MeJA处理对青圆椒MDA含量的影响

冷害会引起果蔬细胞产生自由基，诱导果蔬的膜脂过氧化作用，导致细胞膜透性增加。MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一，因此MDA含量可反映细胞膜脂过氧化的程度。如图8所示，随着贮藏时间的延长，MDA含量逐渐升高，而MeJA组青圆椒的MDA含量始终低于CK组。在贮藏第12天，MeJA处理组MDA含量较贮藏0 d增加了0.099 8 nmol/g，增长接近一倍；CK组则增长了0.133 4 nmol/g，有较大的增长幅度。MDA含量的升高说明青圆椒冷藏过程中膜脂过氧化反应强烈，细胞膜遭到破坏，导致青圆椒贮藏期间品质下降。MeJA处理延缓了MDA含量升高，保持青圆椒果实较好的贮藏品质，达到延长青圆椒果实冷藏期的目的。

图8 MeJA处理对青圆椒MDA含量的影响Fig.8 Effect of MeJA treatment on MDA content of green bell peppers

2.6 MeJA处理对青圆椒抗氧化酶活力的影响

2.6.1 MeJA处理对青圆椒PPO活力的影响

PPO与组织褐变有着密切关系，因此青圆椒冷害严重部分出现凹陷褐斑与PPO密切相关。由图9可知，PPO活力在贮藏期间呈先上升后下降的趋势，在第6天达到最高值，且MeJA处理组PPO活力始终高于CK组。第6天MeJA处理组的PPO活力相较0 d增长了44.8%，CK组相较于0 d增长了31.6%。说明MeJA处理能保持较高的PPO活力，从而减轻冷害导致的青圆椒果实褐变，延长青圆椒果实冷藏期，维持贮藏品质。

图9 MeJA处理对青圆椒PPO活力的影响Fig.9 Effect of MeJA treatment on PPO activity in green bell peppers

2.6.2 MeJA处理对青圆椒POD活力的影响

POD在植物抗逆性中发挥重要作用，作为逆境条件下园艺作物酶促防御系统的关键酶之一，其可清除过剩的自由基[30]。如图10所示，在冷藏期间青圆椒果实POD活力呈先上升后下降的趋势，在第3天达到最高值，且MeJA组POD活力始终高于CK组。3 d后，随着贮藏时间延长，POD活力快速下降，在贮藏的第12天，MeJA处理组较0 d下降了45%，CK组下降了53%。综上，MeJA处理能够提高POD活力，减轻青圆椒果实因冷胁迫带来的损伤，提高果实抗冷性。

图10 MeJA处理对青圆椒POD活力的影响Fig.10 Effect of MeJA treatment on POD activity in green bell peppers

2.6.3 MeJA处理对青圆椒APΧ活力的影响

APΧ是调节细胞H2O2水平的一种非常重要的酶，是抗坏血酸-谷胱甘肽循环中的一个关键组分，可减轻外界 胁迫[31-32]。如图11所示，冷胁迫下青圆椒果实的APΧ活力呈先上升后下降的趋势，在第6天达到最高值，MeJA组和CK组APΧ活力分别为0.179、0.163 U/g，相较于贮藏0 d分别提高了61.2%和46.3%，且贮藏期间（除0 d外）CK组和MeJA组之间均存在极显著差异 （P＜0.01）。故MeJA处理能使APΧ活力有较大的提升，清除冷胁迫下细胞产生的过量H2O2，减轻细胞活性氧损伤，达到抗冷害的作用。

图11 MeJA处理对青圆椒APX活力的影响Fig.11 Effect of MeJA treatment on APX activity in green bell peppers

2.6.4 MeJA处理对青圆椒CAT活力的影响

CAT是植物体内重要的活性氧清除剂，能够催化H2O2生成O2和H2O；但其与H2O2的亲和力较弱，需与APΧ共同作用[33]。由图12可知，圆青椒贮藏期间的CAT活力呈先上升后下降的趋势，且MeJA处理组的CAT活力始终高于CK组。贮藏0～3 d，CAT活力迅速上升并达到最高值，MeJA处理组和CK组在贮藏的第3天相较于贮藏0 d分别增长了1.57、1.35 倍。3 d后，随着贮藏时间的延长，CK组的CAT活力总体下降速率较快，而MeJA组的CAT活力下降缓慢，在贮藏第12天，MeJA处理组的CAT活力比CK组高42.4%。由此可知，MeJA处理能提升CAT活力，提高青圆椒果实的抗氧化能力，保持冷胁迫下青圆椒果实的品质，以达到延长贮藏期的目的。

图12 MeJA处理对青圆椒CAT活力的影响Fig.12 Effect of MeJA treatment on CAT activity in green bell peppers

3 讨 论

我国具有丰富的热带果蔬，由于其生长环境的影响，采后生理代谢仍然旺盛，为延长果蔬采后贮藏期，通常会采用低温贮藏的方式，但在低温贮藏过程中，青圆椒等热带果蔬极易发生冷害，导致果实品质劣变，造成经济损失。在本研究中，经MeJA处理的青圆椒果实冷害、质量损失、果实软化等症状被减轻，膜脂过氧化产物——MDA含量也低于CK组，朱璇等[21]发现用MeJA处理的杏果实中也存在相似的结果，说明MeJA处理青圆椒能保持其良好的贮藏品质。

正常情况下，植物自身的活性氧清除系统处于动态平衡状态。逆境胁迫下该平衡被打破，活性氧开始积累并损伤细胞的膜系统。而VC、总酚、类黄酮等抗氧化物质和PPO、POD、APΧ、CAT等抗氧化酶作为活性氧的清除系统在果蔬应对胁迫时发挥重要作用，与冷胁迫下果实品质密切相关。冷胁迫下，大量的活性氧（如O2-·与H2O2）积累，VC、总酚、类黄酮等抗氧化物质与活性氧发生还原反应，故在青圆椒果实这些物质在冷藏过程中含量不断减少；经MeJA处理的青圆椒冷害程度轻，积累的活性氧较少，消除活性氧所需的抗氧化物质也较少，因此抗氧化物质的含量均高于CK组。而VC不仅可以直接参与活性氧的还原反应，还能作为抗氧化酶底物帮助清除活性氧[34]，在清除活性氧中起着非常重要的作用。另外PPO、POD、APΧ、CAT等抗氧化酶能催化植物体内的H2O2生成O2和H2O，以减少氧化胁迫对植物细胞的损伤。本研究结果表明，MeJA处理后的青圆椒果实抗氧化酶活力更高，活性氧清除力更强。有研究表明，MeJA处理的黄瓜[16]和尖椒[35]中抗氧化酶活力也高于CK组，进一步说明MeJA处理可以提高果蔬的抗氧化能力，保持其在冷藏过程中的品质。

已有MeJA处理青圆椒的研究表明，不同品种青圆椒MeJA处理的最佳浓度不同，表明品种差异对MeJA处理的最佳浓度有较大影响。Ma Mingjie等[36]研究了MeJA处理对圆青椒冷害膜脂代谢的影响，结果表明MeJA处理通过降低细胞膜降解相关酶（如磷酯酶）的活力与基因表达水平，来延缓细胞膜降解，从而维持细胞膜稳定性。本研究通过对MeJA处理后的青圆椒冷害指数、质量损失率、MDA含量等冷害指标，总叶绿素含量、抗氧化物质（VC、类黄酮、总酚）含量与活性氧清除过程中的重要抗氧化酶（PPO、POD、APΧ、CAT）活力进行全面的分析，发现MeJA处理能显著抑制青圆椒果实冷害，延缓果实变软，延缓总叶绿素、抗氧化物质的降解和MDA积累。同时，MeJA处理的青圆椒抗氧化酶表现出较高的活力，减轻了活性氧对细胞膜的损伤，从而减慢冷害过程中的膜脂过氧化作用，以达到减轻青圆椒冷害的作用，对延长青圆椒贮藏期、货架期以及提升冷链贮运期果实品质具有积极影响。