褪黑素对低温贮藏期间荠菜衰老和抗氧化能力的影响

王洁琼，王军萍，朱丽娟，郁志芳

（南京农业大学食品科学技术学院，江苏 南京 210095）

叶菜是我国主要的栽培和消费蔬菜，其中荠菜作为一种药食同源的特色叶菜深受消费者的喜爱。荠菜富含多种有机酸和氨基酸，无机物中钾、钙、钠、铁等含量较高，具有促进子宫收缩、止血、降低血压以及调节睡眠的功效。荠菜生产和销售的季节性较强、常温保鲜困难、品质劣变快，缩短了其市场供应时间。因此，采用保鲜技术来延长荠菜的贮藏时间，维持采后新鲜荠菜品质具有重要意义。

果蔬衰老劣变与活性氧（reactive oxygen species，ROS）的调节密切相关。ROS是果蔬生理代谢的必然产物，当其含量积累超过果蔬的氧化防御范围时，就会引起细胞损伤甚至死亡。植物的抗氧化系统是维持ROS稳态水平的关键，主要分为两类，一类是非酶抗氧化体系，主要包括抗坏血酸（ascorbic acid，ASA）、还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）、多酚、花青素等抗氧化物质；一类是酶促抗氧化体系，主要包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、过氧化物酶（peroxidase，POD）等。当果蔬中产生过多的ROS时，这两套体系将会通过协同作用清除ROS，从而维持ROS产生和清除系统的平衡。

褪黑素是一种吲哚类小分子物质，化学名称为-乙酰基-5-甲氧基色胺。1958年Lemer等首次从牛的松果体中提取出褪黑素，1995年Dubbels等首次在对烟草的研究中发现了褪黑素。近年来，褪黑素作为一种安全绿色的保鲜剂成为研究热点。已有文献证明外源褪黑素处理具有抑制叶绿素降解和提高果蔬抗氧化能力的效果，Park等以大麦叶片作为研究对象，使用褪黑素处理延缓了黑暗诱导的大麦叶片黄化，与对照组相比，最后一天处理组叶绿素含量是对照组的1.9 倍；王平以‘寒富’苹果为实验试材，向干旱胁迫下的苹果植株根部定期喷施适宜浓度的褪黑素溶液，结果发现，第60天时处理组叶绿素含量为1.9 mg/g，是对照组的3.8 倍；杜卓等以‘郑单958’玉米种子为研究对象，采用不同浓度褪黑素处理样品，在叶面喷淋5 d后，叶绿素相对含量显著高于对照组，提高了8.52%；Ma Qiuxiang等研究表明褪黑素处理能够提高木薯SOD、CAT等抗氧化酶活力，减少ROS积累，延缓木薯采后衰老；贾乐等以0.5 mmol/L褪黑素处理香菇，结果显示褪黑素可有效降低采后香菇ROS代谢产物生成速率，提高机体抗氧化能力；此外，褪黑素处理还可通过增强抗氧化酶活力以及抑制膜脂过氧化作用，有效维持桃果实的感官品质，提升桃果实的抗冷性，从而延长贮藏期。

以上研究表明，褪黑素作为一种新型保鲜剂，能够有效抑制植物中叶绿素的降解，提升植物的抗氧化能力，具有良好的应用前景。有关褪黑素应于叶菜保鲜的研究鲜见报道。本实验以荠菜为材料，探究外源褪黑素浸泡处理对贮藏期间荠菜叶绿素降解、叶绿体结构以及抗氧化能力的影响，以明确褪黑素对采后荠菜保鲜的作用机制，为其产业化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘板叶’荠菜 南京市江宁蔬菜种植基地。

乙醇、氢氧化钠、正己烷、石油醚、乙醚、硼酸、亚硝酸钾（均为分析纯） 南京化学试剂有限公司；愈创木酚、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、3,5-二硝基水杨酸、盐酸羟胺、-萘胺、四氯化钛、TritonX-100、硫酸钛（均为分析纯） 国药集团化学试剂有限公司；硫酸氢二钠、磷酸二氢钠、乙酸（均为分析纯） 广东汕头西陇化工厂；对氨基苯磺酸、核黄素、甲硫氨酸、谷胱甘肽还原酶、还原型辅酶II（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）、5,5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)（5,5’-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid)，DTNB）（均为分析纯） 上海伯奥生物科技有限公司；浓硫酸、浓盐酸（均为分析纯） 上海永亿化学试剂有限公司；浓氨水、乙二胺四乙酸二钠、丙酮、甲醇、2-乙烯吡啶（均为分析纯） 上海凌峰化学试剂有限公司；三氯化铁（分析纯） 上海泗联化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

Alpha-1860A紫外-可见分光光度计 上海谱元有限公司；Sartorius BS 224S型电子精密天平 德国赛多利斯公司；TGL16M台式高速冷冻离心机 上海维尔康湘鹰离心机有限公司；CR-400 CHROMA METER色差仪 日本柯尼卡美能达公司；A11液氮研磨仪 德国艾卡有限公司；HH-6数显恒温水浴锅 常州国华电器有限公司；KQ-300DB数控超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；DHG-9030A电热恒温鼓风干燥箱 上海益恒实验仪器有限公司；Check Mate3气体分析仪 丹麦Dansensor公司；FE20台面式pH计 瑞士梅特勒有限公司；DDS-307电导仪 上海康仪仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 褪黑素处理

‘板叶’荠菜采后2 h内运回实验室，挑选叶片鲜绿、无病虫害、无机械损伤、叶片表面积相近的荠菜用于实验。分别设置不同浓度（5、10、100、200、500 μmol/L）褪黑素对荠菜进行浸泡处理，每5 L溶液浸泡1 kg荠菜，浸泡时间为10 min。前期预实验通过对荠菜叶片色泽、叶绿素含量、呼吸、质量损失率等指标的测定，筛选得到100 μmol/L褪黑素处理效果最好，在该处理浓度下进一步探究了褪黑素处理对贮藏期间荠菜品质和抗氧化能力的影响。将实验材料荠菜随机分为2 组，实验组（MT组）采用100 μmol/L褪黑素溶液浸泡10 min，每5 L溶液浸泡1 kg荠菜，对照组（CK组）用等体积蒸馏水浸泡10 min。浸泡结束后于20 ℃下晾至表面无水（约0.5 h），以每袋500 g分装于黑色塑料袋，置于（2.0±0.5）℃条件下避光贮藏，分别于0、3、7、12 d和18 d随机取5 袋样品测定色泽、叶绿素含量、呼吸强度、超氧阴离子生成速率、HO含量、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量、叶绿素荧光参数和相对电导率。实验设置3 个平行样品。冻样准备时，取荠菜叶片，切碎并混合均匀，用液氮速冻处理后置于-80 ℃冰箱备用。

1.3.2 质量损失率的测定

每组样品选取（500±10）g进行测定并设置3 个重复。分别称量贮藏前后样品质量，按下式计算质量损失率。

1.3.3 色泽的测定

采用CIELab表色系统测定样品色泽（*值、）。用签字笔进行点样标记，标记取样点，每次对固定叶片的取样点进行测定。

1.3.4 叶绿体超微结构观察

分别于0、7、18 d取样进行超微结构的观察，每组样品取10 片具有代表性的叶片，切成约1 mm×3 mm×1 mm的薄片，在2.5%（质量分数）的戊二醛溶液中4 ℃固定8 h，然后按下列步骤处理样品：倒掉固定液，用0.1 mol/L、pH 7.0的磷酸缓冲液漂洗样品3 次，每次15 min；用1%（质量分数）的锇酸溶液固定样品1～2 h；小心取出锇酸废液，用0.1 mol/L、pH 7.0的磷酸盐缓冲液漂洗样品3 次，每次15 min；依次用体积分数为30%、50%、70%、80%、90%和95%的乙醇溶液对样品进行脱水处理，每种溶液处理15 min，再用无水乙醇处理2 次，每次20 min。用乙醇-醋酸异戊酯混合液（体积比为1∶1）处理样品30 min，再用纯醋酸异戊酯处理样品1 h或放置3 h。临界点干燥法干燥、喷金镀膜。处理好的样品通过SU-8010型扫描电子显微镜观察。

1.3.5 叶绿素含量测定

参照文献[15]的方法测定荠菜中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量。单位为mg/g。

1.3.6 呼吸速率测定

将300 g荠菜样品置于呼吸罐中密封2 h，然后使用Check Mate 3气体分析仪测定呼吸速率。单位为mg/（kg·h）。

1.3.7 叶绿素荧光参数的测定

叶绿素最大荧光产量（）用于表征叶绿体光合作用反应中心活力的高低；表示基础荧光产量；/用来表征光系统PS II的光化学效率，从而反映叶绿体功能的完整性。先将荠菜暗处理30 min，然后使用调制叶绿素荧光成像仪分别测定、，计算/。

1.3.8 相对电导率的测定

采用DDS-307电导仪测定电导率。称取5 mm直径荠菜圆片0.5 g，置于100 mL烧杯中，加入50 mL蒸馏水，于25 ℃静置1 h后测定电导率/（μS/cm），然后进行沸水浴5 min，将烧杯中蒸馏水补齐至50 mL，冷却后测定电导率/（μS/cm）。根据、的比值计算出相对电导率/%。

1.3.9 丙二醛和过氧化氢含量及超氧阴离子生成速率的测定

MDA含量参考文献[16]并略作修改。称取2.0 g样品，加入5 mL 10%三氯乙酸溶液充分研磨，将所得匀浆离心（12 000×、20 min、4 ℃）。取上清液测定计算MDA含量，单位为nmol/g。过氧化氢含量的测定参考文献[17]，单位为μmol/g。超氧阴离子生成速率的测定参考文献[16]，单位为nmol/（min·g）。

1.3.10 ROS代谢相关酶活力的测定

SOD活力的测定参考文献[18]并略作修改。以每分钟反应体系在560 nm波长处对氮蓝四唑光化还原的抑制率为50%时所需酶量为1 个活力单位U，单位为U/g。POD、CAT、APX活力的测定参考文献[19]。分别以每分钟各反应体系吸光度变化1为1 个酶活力单位（U），单位为U/g。

1.3.11 总酚和类黄酮含量的测定

总酚和类黄酮相对含量测定参考文献[16]的方法并略作修改。最终结果分别表示为OD/g和OD/g。

1.3.12 ASA-GSH循环物质水平测定

ASA、氧化型抗坏血酸（dehydroascorbic acid，DHA）以及GSH、氧化性谷胱甘肽（oxidized glutathione，GSSG）含量的测定参考文献[20]并略作修改。ASA、DHA含量单位为mg/g，GSH、GSSG含量单位为μg/g。谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase，GR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbate reductase，MDAR）、脱氢抗坏血酸还原酶（dehydroanticyclic acid reductase，DHAR）活力的测定参考文献[6]。GR、MDAR以每分钟反应体系340 nm波长处吸光度变化1为1 个酶活力单位（U），DHAR以每分钟265 nm波长处吸光度变化0.01为1 个酶活力单位（U）。以上结果单位均为U/g。

1.4 数据处理与分析

所有实验设置3 个生物学重复，结果以平均值±标准差表示。采用Origin 2021软件作图，采用SPSS Statistics 21软件进行单因素方差分析，采用检验进行显著性分析，＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 褪黑素处理对荠菜叶片色泽、叶绿素含量的影响

色泽指数*值和分别代表荠菜叶片色泽的明亮度和色调，二者的变化可以反映荠菜贮藏期内颜色的变化。图1A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的均逐渐减小。第3天后处理荠菜显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时，处理和对照荠菜的分别为123.41和117.22。图1B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的*值均呈持续上升。第3天后处理荠菜*值显著低于对照（＜0.05），贮藏18 d时，处理和对照荠菜的*值分别为50.35和54.71。以上结果表明褪黑素处理保持了贮藏期间荠菜的色泽，延缓了荠菜的黄化。

叶绿素的降解是引起荠菜叶片黄化的直接原因。图1C显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的叶绿素含量均逐渐降低。从贮藏3 d开始处理荠菜叶绿素含量显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜叶绿素含量为对照的1.17 倍，表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜叶绿素的降解，延缓了组织的黄化。

图1 褪黑素处理对荠菜叶片H（A）、L*值（B）、叶绿素含量（C）的影响Fig. 1 Effect of melatonin treatment on H (A), L* value (B) and chlorophyll content (C) in the leaves of Capsella bursa-pastoris

2.2 褪黑素处理对荠菜叶片中叶绿体结构和功能的影响

透射电子显微镜下荠菜叶片细胞的超微结构显示，新鲜荠菜叶片中叶绿体数目较多被膜结构完整，呈梭形结构紧贴细胞壁分布，基粒片层结构排列紧密有序，含有少量嗜饿颗粒和淀粉粒（图2）。从贮藏7 d开始，褪黑素处理和对照荠菜叶片细胞中叶绿体体积开始膨胀形状发生卷曲，且与细胞壁之间的距离增大，基粒片层结构的有序性降低，嗜饿颗粒和淀粉粒数目增多。贮藏18 d时，褪黑素处理荠菜叶片细胞的超微结构与对照相比叶绿体膜和细胞膜仍保持较为完整的形态，基粒片层结构仍保持较为紧密有序的排列状态。以上结果表明，褪黑素处理维持了贮藏期间荠菜叶片细胞中叶绿体结构的完整性。

图2 褪黑素处理对荠菜叶绿体超微结构的影响Fig. 2 Effect of melatonin treatment on chloroplast ultrastructure in the leaves of Capsella bursa-pastorise

叶绿素荧光参数反映了植物对光能的吸收、传递和利用效率，可用来表征植物光合作用效率的高低。图3A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的逐渐降低。第12天后处理荠菜显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜为对照的1.23 倍，表明褪黑素处理延缓了贮藏期间荠菜叶绿体PSII反应中心活力的降低，保持了叶绿体功能的完整性。图3B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的/持续减小。第3天后褪黑素处理荠菜/高于对照，贮藏18 d时褪黑素处理荠菜/为对照的1.37 倍，表明褪黑素处理保持了贮藏期间荠菜叶绿体功能的完整性。

图3 褪黑素处理对荠菜Fm（A）、Fv/Fm（B）的影响Fig. 3 Effect of melatonin treatment on Fm (A) and Fv/Fm ratio (B) of Capsella bursa-pastoris

2.3 褪黑素处理对荠菜呼吸速率和质量损失率的影响

呼吸速率的变化可反映果蔬在贮藏期间的衰老进程。图4A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的呼吸速率呈先上升后下降的趋势，第7天出现呼吸高峰。第7天后处理荠菜呼吸速率显著低于对照（＜0.05），18 d时褪黑素处理荠菜呼吸速率低于对照17.3%，表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜的呼吸作用，减少了营养物质的消耗。

质量损失率可反映贮藏期间果蔬水分和营养物质的损失。图4B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的质量损失率均逐渐增大。从贮藏第3天开始处理荠菜质量损失率显著低于对照（＜0.05），表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜水分的流失。

图4 褪黑素处理对荠菜呼吸速率（A）、质量损失率（B）的影响Fig. 4 Effect of melatonin treatment on respiration rate (A) and mass loss rate (B) of Capsella bursa-pastoris

2.4 褪黑素处理对荠菜叶片细胞相对电导率、MDA含量以及自由基含量的影响

相对电导率可反映细胞膜受损伤的程度。图5A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的相对电导率持续上升。从贮藏第3天开始，褪黑素处理荠菜相对电导率显著低于对照组（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜相对电导率较对照下降6.28%。以上结果表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜相对电导率的上升，减少了荠菜叶片细胞电解质的外渗，保持了荠菜叶片细胞膜的完整性。MDA含量是反映果蔬膜脂过氧化强弱和衰老程度的重要指标。图5B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的MDA含量不断上升。第3天后处理荠菜MDA含量显著低于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜MDA含量比对照低27%，表明褪黑素处理减少了贮藏期间荠菜MDA的积累，抑制了荠菜细胞膜膜脂过氧化作用。

图5C显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的超氧阴离子产生速率均连续增大。从贮藏第12天开始褪黑素处理荠菜超氧阴离子产生速率显著低于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜超氧阴离子产生速率比对照组17.3%；图5D显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的HO含量持续增长。第3天后处理荠菜HO含量显著低于对照（＜0.05），贮藏12 d时褪黑素处理荠菜HO含量较对照减少13.94%，表明褪黑素处理抑制了贮藏期间ROS的积累。

图5 褪黑素处理对荠菜相对电导率（A）、MDA含量（B）、超氧阴离子产生速率（C）、H2O2含量（D）的影响Fig. 5 Effect of melatonin treatment on relative conductivity (A),malondialdehyde content (B), superoxide anion radical production rate(C) and H2O2 content (D) of Capsella bursa-pastoris

2.5 褪黑素处理对荠菜SOD、CAT、POD活力的影响

SOD、CAT、POD是果蔬体内酶促防御系统的重要保护酶。图6A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的SOD活力呈先上升后下降的趋势。从贮藏7 d开始处理荠菜SOD活力显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜SOD活力为对照的1.33 倍。图6B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的CAT活力呈先上升后下降的趋势。从贮藏3 d开始处理荠菜CAT活力显著高于对照（＜0.05），贮藏7 d时褪黑素处理荠菜CAT活力为对照的1.09 倍。图6C显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的POD活力持续增强。从贮藏3 d开始处理荠菜POD活力显著低于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜POD活力较对照下降9.76%。以上结果表明，褪黑素处理延缓了贮藏期间荠菜SOD、CAT活力的降低，抑制了贮藏期间荠菜POD活力的上升。

图6 褪黑素处理对荠菜SOD（A）、CAT（B）、POD（C）活力的影响Fig. 6 Effect of melatonin treatment on the activities of SOD (A), CAT (B)and POD (C) in Capsella bursa-pastoris

2.6 褪黑素处理对荠菜APX、DHAR、MDAR、GR活力的影响

DHAR、GR、MDAR、APX是ASA-GSH循环中的关键酶，其活力对ASA、GSH的含量变化有重要影响。图7A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的APX活力呈先上升后下降的趋势。第7天后处理荠菜APX活力显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理组APX活力为对照的1.27 倍。图7B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的DHAR活力持续降低。贮藏18 d时褪黑素处理荠菜的DHAR活力为对照的1.22 倍。图7C显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的MDAR活力持续降低。从贮藏3 d开始褪黑素处理荠菜MDAR活力显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜MDAR活力为对照的1.13 倍。图7D显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的GR活力呈先上升后下降的趋势。从贮藏7 d开始褪黑素处理荠菜GR活力显著高于对照（＜0.05），贮藏12 d时褪黑素处理GR活力为对照的1.18 倍。

图7 褪黑素处理对荠菜APX（A）、DHAR（B）、MDAR（C）、GR（D）活力的影响Fig. 7 Effect of melatonin treatment on the activities of APX (A),DHAR (B), MDAR (C) and GR (D) in Capsella bursa-pastoris

2.7 褪黑素处理对荠菜抗氧化物质的影响

ASA、GSH、总酚、类黄酮是果蔬体内非酶促防御系统的关键物质，其含量可反映果蔬抗氧化能力。

图8A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的ASA含量均呈先上升后下降趋势，贮藏第7天出现峰值。从贮藏第12天开始褪黑素处理荠菜ASA含量显著高于对照（＜0.05），贮藏12 d和18 d时褪黑素处理荠菜ASA含量分别为对照的1.06 倍和1.18 倍。图8B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的ASA/DHA（二者含量比值）总体逐渐下降。从贮藏3 d开始褪黑素处理荠菜ASA/DHA显著高于对照（＜0.05），贮藏12 d时褪黑素处理荠菜ASA/DHA为对照的1.13 倍，表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜ASA的降解，提高了ASA的相对含量。图8C显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的GSH含量持续上升。从贮藏第3天开始褪黑素处理荠菜DHA含量显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜GSH含量为对照组的2.23 倍，表明褪黑素处理增加了贮藏期间荠菜GSH含量。图8D显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的GSH/GSSG（二者含量比值）明显高于贮藏第0天。从贮藏第3天开始褪黑素处理荠菜GSH/GSSG显著高于对照，贮藏18 d时褪黑素处理荠菜GSH/GSSG为对照的2.04 倍，表明褪黑素处理促进了GSH的产生，提高了GSH的相对含量。

图8 褪黑素处理对荠菜ASA含量（A）、ASA/DHA（B）、GSH含量（C）、GSH/GSSG的影响Fig. 8 Effect of melatonin treatment on ASA (A), ASA/dehydroascorbic acid (B), GSH (C) and GSH/oxidized glutathione (D) contents of Capsella bursa-pastoris

图9A显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的总酚含量均持续减少。从贮藏第3天开始褪黑素处理荠菜总酚含量显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜总酚含量为对照的1.11 倍。这一结果表明褪黑素处理抑制了贮藏期间荠菜总酚的降解，维持了荠菜的抗氧化能力。图9B显示，贮藏期间，褪黑素处理和对照荠菜的类黄酮含量持续减少。从贮藏第3天开始褪黑素处理荠菜总酚含量显著高于对照（＜0.05），贮藏18 d时褪黑素处理荠菜类黄酮含量为对照的1.06 倍，表明褪黑素处理抑制了贮藏期间类黄酮的降解，维持了贮藏期间荠菜的抗氧化能力。

图9 褪黑素处理对荠菜总酚（A）、类黄酮（B）含量的影响Fig. 9 Effect of melatonin treatment on the contents of total phenols (A)and flavonoids (B) in Capsella bursa-pastoris

3 讨 论

失水萎焉和叶片黄化是贮藏期间荠菜衰老最直观的表现。荠菜采后有机养分持续供应终止，为维持体内生理生化稳态，延缓品质下降，需要通过呼吸作用来消耗机体内剩余的有机养分。旺盛的呼吸作用会消耗大量的营养物质，同时伴随大量水分流失，释放呼吸热，造成高温环境，加速荠菜品质劣变。本研究结果表明，褪黑素处理能够降低贮藏期间荠菜的呼吸速率同时抑制荠菜质量损失率的上升。这与褪黑素能够提高荠菜机体的抗胁迫能力，从而提升机体对水分的利用效率、减少水分的散失有关。同时在呼吸作用过程的ROS可通过破坏叶绿素分子的四吡咯环结构、催化卟啉环氧化开环，将叶绿素由绿色漂白为白色，导致荠菜叶片黄化。本研究结果显示，褪黑素处理有效抑制了贮藏期间荠菜叶绿素的降解，减轻了荠菜叶片的黄化，与褪黑素处理黄瓜和青花菜时的效果相似。这可能与褪黑素抑制了ROS对叶绿素的漂白作用有关。

植物中的ROS主要在光合作用与呼吸作用的电子传递链过程中产生，荠菜叶片中ROS的主要来源为叶绿体和线粒体。贮藏期间ROS作为呼吸作用的副产物不断积累，ROS的过量积累会加速荠菜细胞膜脂过氧化进程，破坏细胞膜与叶绿体膜结构，从而促使叶绿体形状卷曲和基粒片层结构松散，破坏叶绿体结构完整性。褪黑素作为一种自由基清除剂，可直接对ROS进行清除，从而减轻ROS对细胞造成的伤害。本研究结果表明，褪黑素处理能够有效抑制贮藏期间荠菜超氧阴离子和HO的积累，降低MDA含量和相对电导率，延缓膜脂过氧化进程，从而保护细胞膜、叶绿体膜结构，抑制叶绿体形状卷曲以及基粒片层结构的松散，维持叶绿体结构和功能的完整性。这与褪黑素处理桃果实的研究结果相似。

当果蔬内ROS开始积累，会激活其氧化还原防御系统。该系统包括酶促抗氧化体系和非酶抗氧化体系两种。酶促抗氧化体系主要通过调节SOD、CAT、POD、APX等抗氧化酶的活力来清除ROS。本研究结果显示，褪黑素处理提高了SOD、CAT、APX活力，SOD可将超氧阴离子特异性地歧化为HO和超氧阴离子；CAT则通过与SOD的协同作用将HO还原为HO；APX一方面将HO还原为HO和脱氢抗坏血酸；另一方面协助CAT以及酚类物质将HO还原成HO。此外，褪黑素处理还降低了POD活力，POD在将HO分解成HO的同时也能将多酚类物质氧化成醌类物质，醌类物质可反向歧化为邻醌自由基，间接参与ROS生成，因此降低POD活力直接降低了酚类物质氧化的风险，间接减少了ROS的积累。褪黑素通过调节这一系列抗氧化酶的活力，有效抑制ROS的积累，提升了贮藏期内荠菜的品质，延缓了荠菜的衰老。

非酶抗氧化体系主要通过ASA、GSH等抗氧化物质与ROS发生反应而达到清除目的。ASA和GSH是植物非酶抗氧化体系的重要成员，二者与GR、MDAR、DHAR、APX共同构成ASA-GSH循环，ASA-GSH循环对于ROS的清除具有重要作用，它一方面通过酶的催化作用直接清除植物细胞内的HO；另一方面通过促进ASA和GSH两种抗氧化剂的生成来提高植物细胞的抗氧化能力，特别是在CAT不足的情况下，果蔬中产生的HO主要是通过ASA-GSH循环清除的。ASA和GSH作为重要的抗氧化剂，其氧化还原的状态可以反映植物细胞环境中的氧化水平，本实验结果表明，褪黑素处理有效延缓了ASA和GSH的降解，从而提升了荠菜的抗氧化能力。这与褪黑素处理提高了APX、DHAR、MDAR和GR的活力密切相关，APX可以将植物细胞内的HO清除生成HO，同时会将ASA氧化成DHA；DHAR和MDAR分别以DHA和MDHA为反应底物还原生成ASA，维持了ASA的还原状态，同时DHAR还将GSH氧化成GSSG；GR利用NADPH提供电子，将GSSG还原为GSH，保证了GSH的高效再生。褪黑素处理通过调控ASA-GSH循环中各个关键酶的活力，使得该循环各环节高效运转，提升了贮藏期间荠菜非酶促抗氧化体系的功能，进而提高了荠菜的抗氧化能力，推迟了荠菜的衰老进程，有利于荠菜贮藏期的延长。

综上，本实验结果表明，100 μmol/L褪黑素处理可以增强2 ℃贮藏期间荠菜抗氧化酶活力、保持较高抗氧化物质含量、抑制ROS的积累、维持叶绿体结构完整和功能完整性，达到抑制荠菜品质劣变和保持荠菜抗氧化能力的作用。