匡小勇, 林育釗, 范中奇,3, 陳亞珍, 林河通,

(1.福建農(nóng)林大學食品科學學院，福建 福州 350002；2.亞熱帶特色農(nóng)產(chǎn)品采后生物學福建省高校重點實驗室，福建 福州 350002;3.福建農(nóng)林大學農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后技術研究所，福建 福州 350002)

果蔬是人類日常飲食必不可少的食材，其產(chǎn)量和銷量都非常高。在常溫下貯藏，采后果蔬極易失水和腐爛變質，導致貨架期縮短、經(jīng)濟價值降低。低溫貯藏作為一種能有效延長采后保鮮期的方法，已廣泛用于果蔬采后保鮮。但不適宜的低溫貯藏會導致熱帶、亞熱帶果蔬冷害的發(fā)生。冷害是指冷敏性果蔬在其冰點以上的不適宜低溫環(huán)境中受到的生理傷害，常表現(xiàn)出果皮或果肉褐變、表面凹陷、水漬狀斑點或不能正常后熟等癥狀[1-2]。冷害的發(fā)生會降低果蔬的抗病能力及貯藏品質，加快果蔬腐爛變質，造成較大的經(jīng)濟損失。

對于冷害的發(fā)生機制，細胞膜相變學說認為，細胞膜是發(fā)生冷害的最初部位，其他生理生化反應的變化都是膜相變發(fā)生以后的次生反應[3]。完整的細胞膜不僅可以保護細胞免受外界不利環(huán)境的影響，還可以為生物體正常生命活動所需的生理代謝活動提供穩(wěn)定的場所。正常環(huán)境下，植物細胞膜呈液晶態(tài)；受到冷脅迫時，膜脂會發(fā)生相變，轉為流動性較差的凝膠態(tài)[4]。膜脂發(fā)生相變以后，一方面會導致細胞膜透性增加，另一方面會導致與細胞膜結合的抗氧化酶活性降低，致使生理代謝失衡、呼吸作用降低、能量供應不足和活性氧大量積累等，造成細胞膜的結構和功能受到傷害, 最終導致冷害的發(fā)生[5-6]。膜脂組分和含量不同，細胞膜在低溫下的存在狀態(tài)也不同，高比例的不飽和脂肪酸有助于保持細胞的正常功能[7]。

本文綜述了國內外采后果蔬冷害與膜脂代謝相關的研究進展，旨在進一步揭示采后果蔬冷害的發(fā)生機制，為減輕或防止采后果蔬冷害的發(fā)生提供依據(jù)。

1 采后果蔬冷害與膜脂組分

膜脂是植物細胞膜的重要組成成分。膜脂的組成成分對保持細胞膜結構和功能的穩(wěn)定性具有重要作用，其中磷脂組分在膜脂組成中占主導地位[8-9]。膜脂的組成成分及其含量受膜脂降解相關酶的調節(jié)。在植物細胞中，磷脂酶D(phospholipase D, PLD)水解磷脂酰膽堿(phosphatidyl choline, PC)和磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol, PI)生成磷脂酸(phosphatidic acid, PA)和二?；视停恢久复呋；视王セ尫胖舅幔恢鹾厦?lipoxygenase, LOX)氧化多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFAs)產(chǎn)生過氧化產(chǎn)物[10-11]。高活性的脂酶(lipase)、PLD、LOX等膜脂降解酶會加速細胞膜脂的降解，從而導致細胞膜結構和功能受損，降低果蔬的抗冷害能力。

有研究表明，脂質中不飽和脂肪酸所占比例與果蔬的抗冷害能力具有緊密的聯(lián)系[5]；李雙銘等[12]研究表明，與耐寒性差的植物相比，抗寒性較強的植物組織中不飽和脂肪酸所占的比例較高。生長在高緯度的結縷草比生長在低緯度的結縷草在低溫下具有更高的抗寒性，主要是由于生長在高緯度的結縷草含有較高的不飽和脂肪酸含量，同時具有較高的不飽和脂肪酸指數(shù)，從而使細胞膜具有更強的流動性和穩(wěn)定性，表現(xiàn)出更強的抗氧化能力，因而具有更高的抗寒性[12]。與不耐冷的哈密瓜果實相比，耐冷的哈密瓜果實中含有更高的不飽和脂肪酸含量[13]?？紫榧训萚14-15]研究發(fā)現(xiàn)，在(2±1) ℃下貯藏，橄欖果實膜脂不飽和脂肪酸(亞麻酸、亞油酸、棕櫚油酸)含量、膜脂脂肪酸不飽和度隨貯藏時間的延長而下降，但果實LOX活性、膜脂飽和脂肪酸(硬脂酸、棕櫚酸、肉豆蔻酸)含量隨采后貯藏時間的延長而上升，認為橄欖果實采后冷害的發(fā)生與LOX活性增加導致膜脂降解與破壞細胞膜結構完整性有關；而38 ℃熱空氣處理30 min可以減輕橄欖果實冷害發(fā)生，與熱空氣處理降低采后橄欖果實LOX活性、減少膜脂不飽和脂肪酸降解、較好維持細胞膜結構的完整性有關[15]。此外，用1-甲基環(huán)丙烯(1-methyl cyclopropene, 1-MCP)處理采后‘香蕉李’果實，可以有效降低其在低溫貯藏下冷害的發(fā)生，其機理是通過抑制磷脂組分的降解，保持較高的總磷脂含量，進而維持細胞膜結構的穩(wěn)定[3]。綜合以上研究可以發(fā)現(xiàn)，膜脂組分的組成及其含量對于細胞膜結構和功能的穩(wěn)定性具有重要影響。

2 采后果蔬冷害與膜脂相變

膜脂相變發(fā)生后，會導致膜透性增大、電解質外滲、能量代謝失調、與膜結合的活性氧清除酶活性降低等一系列的不良反應[6]。

2.1 電解質外滲

果蔬貯藏在冷脅迫環(huán)境中，細胞膜會表現(xiàn)出高度的敏感性，膜脂中無序的脂肪酸會變?yōu)橛行?，由原來的液晶態(tài)變?yōu)榱鲃有圆畹哪z態(tài)，膜收縮變形、出現(xiàn)破損，導致細胞膜透性升高，胞內電解質外滲，造成細胞內外離子失去平衡，膜結合酶活性改變，導致相關代謝失調，產(chǎn)生并積累有害物質，破壞細胞膜結構和功能，如線粒體膜脂相變會破壞線粒體內膜的完整性，阻礙能量的產(chǎn)生[4,16]。另外，細胞膜中不飽和脂肪酸含量與飽和脂肪酸含量的比值越大，膜脂發(fā)生相轉變的溫度越低，有助于保持更強的膜流動性，從而阻礙細胞內離子外滲[17-18]。低溫貯藏會導致香蕉[19]、柑橘[20]和茄子[21]等細胞膜透性的增大，胞內電解質不斷外滲，進而破壞細胞膜的完整性。但也有研究報道了熱處理可以降低低溫脅迫下黃瓜果實的相對電導率[22]，1 μmol·L-1油菜素內酯處理也能降低采后豇豆在低溫貯藏中的相對電導率[23]，減緩其電解質外滲至胞外。這可能是由于熱處理、油菜素內酯處理能夠保持黃瓜、豇豆中較高的不飽和脂肪酸含量和降低其細胞膜發(fā)生相變的溫度，從而降低細胞膜結構的受損程度。

2.2 能量代謝失調

冷害的發(fā)生會導致果蔬組織內的能量水平降低[24]。線粒體是生物組織進行能量合成和呼吸作用的重要場所，為生物體的正常生命活動提供必要的能量供給[25]。然而在低溫脅迫下，線粒體細胞膜會由液晶態(tài)轉變?yōu)槟z態(tài)，導致細胞膜結構和功能受到破壞，致使內膜上維持呼吸代謝和能量代謝平衡的相關酶活性發(fā)生改變，從而降低腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)等維持能量代謝平衡的樞紐物質的供給能力，影響能量的產(chǎn)生[4,26]。能量是細胞膜脂進行生物合成所必需的物質，充足的能量供應有助于減輕細胞在低溫脅迫下的細胞膜損傷程度，提高果蔬的抗冷害能力，從而延長果蔬保鮮期[27]。有研究報道，桃果實發(fā)生冷害時，線粒體呼吸代謝相關酶活性降低，造成線粒體結構和功能受損，阻礙能量的產(chǎn)生，導致細胞出現(xiàn)能量虧缺現(xiàn)象[28]。另外，甜菜堿處理采后番木瓜果實[29]或NO處理采后枇杷果實[30]能保持果實較高的ATP含量和能荷值水平，從而維持其果實細胞膜結構的完整，進而提高果實采后抗冷性。

2.3 氧化脅迫

采后果蔬遭受低溫脅迫時，會產(chǎn)生并積累活性氧，引起鏈式氧化反應，從而導致酶失活、細胞膜脂質過氧化、蛋白質降解和DNA損傷，最終導致細胞膜氧化損傷和細胞膜功能喪失[35]。楊楊等[36]報道，低溫脅迫下芒果果皮細胞的膜脂結構發(fā)生改變，導致細胞膜上包括活性氧清除體系在內的蛋白質功能減弱，活性氧等氧化傷害物質積累，致使膜結構受損和蛋白質功能喪失。前人研究表明，水楊酸處理采后黃花梨[37]、油菜素內酯處理采后茄子[38]、茉莉酸甲酯與水楊酸處理采后檸檬[39]、熱水浸泡處理采后青椒[40]、冷激處理采后黃瓜[41]等，可以有效減輕貯藏期果蔬冷害的發(fā)生。林學亮等[37]研究認為，水楊酸處理可提高采后黃花梨果實的活性氧清除酶活性，降低果實活性氧含量，減輕果實細胞膜脂質過氧化，從而有效保護果實細胞膜結構。Gao et al[38]研究發(fā)現(xiàn)，油菜素內酯處理采后茄子可以有效降低貯藏期間冷害的發(fā)生。Siboza et al[39]研究表明，采后檸檬果實在不適宜低溫下貯藏而發(fā)生冷害是由于活性氧積累所致，然而茉莉酸甲酯與水楊酸復合處理可以有效抑制活性氧積累，減輕檸檬果實冷害癥狀。侯建設等[40]研究報道，采后青椒經(jīng)熱水浸泡處理能夠提高其抗冷性，其機制可能是經(jīng)熱處理后的青椒在低溫逆境下可以保持相對較高的活性氧清除酶活性，保持較好的活性氧代謝平衡，減輕或避免了冷害的發(fā)生。此外，冷激處理減輕采后黃瓜低溫貯藏過程中冷害發(fā)生，與冷激處理保持采后黃瓜較高的活性氧清除酶活性有關[41]。因此，采后果蔬通過適宜的物理或化學方法處理，可以保持果蔬冷藏期間較高的活性氧清除酶活性、降低果蔬組織中活性氧的產(chǎn)生和積累，從而減輕活性氧對果蔬細胞膜結構和功能的破壞，提高果蔬在低溫脅迫下的抗冷性，減輕貯藏期果蔬冷害的發(fā)生，達到保持果蔬冷藏品質、延長果蔬保鮮期的目的。

3 結論與展望

低溫貯藏在果蔬采后保鮮中運用較廣，而對于冷敏性果蔬而言，不適宜的低溫貯藏易導致果蔬冷害發(fā)生，加速果蔬貯藏品質劣變，縮短果蔬保鮮期并造成經(jīng)濟損失。因此，深入研究果蔬冷害發(fā)生機制，對尋找避免或減輕果蔬冷害的方法具有重要意義。綜合國內外研究表明，冷害溫度下貯藏，果蔬膜脂會發(fā)生相變，從而導致細胞膜透性增大、細胞內電解質外滲、能量代謝失調、細胞氧化損傷等，這一系列變化則導致細胞膜結構和功能受損，致使抗冷性下降，最終導致冷害發(fā)生；有效保護果蔬細胞膜結構則有利于穩(wěn)定采后貯藏品質。目前，已有許多關于如何減輕采后果蔬貯藏中冷害發(fā)生的實例報道，但將減輕冷害發(fā)生與膜脂代謝相結合的報道還較少。隨著科學技術的發(fā)展、研究手段的不斷深入，可以從脂質組學、膜脂代謝角度，進一步深入研究采后果蔬冷害發(fā)生的分子生理機制，為調控采后果蔬品質劣變、冷害發(fā)生及延長果蔬保鮮期提供理論基礎。另外，還需加強生物技術、天然提取物等保鮮技術及冷藏冷鏈配套設施的開發(fā)與應用，為進一步控制采后果蔬冷害發(fā)生、延長果蔬保鮮期提供技術指導。