姜 玉 張 苗 湯 靜 金 鵬 鄭永華

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇 南京 210095)

黃瓜(CucumissativusL.)又名胡瓜、青瓜。黃瓜果實(shí)的含水量高達(dá)95%以上,且外皮極薄,代謝旺盛,在貯藏過程中極易失水萎蔫,失去商品性。低溫貯藏是保持果蔬采后品質(zhì)的常用方法,但是對于冷敏性的黃瓜而言,當(dāng)貯藏溫度低于7～10℃時會發(fā)生冷害,導(dǎo)致其表面出現(xiàn)凹陷斑,而且隨著貯藏時間的延長冷害癥狀會逐漸加劇,最終霉變腐爛,嚴(yán)重降低了黃瓜的食用價值[1-2]。因此,減輕果實(shí)低溫冷害的發(fā)生是黃瓜冷鏈貯運(yùn)的關(guān)鍵。

能量代謝與采后果蔬冷害的發(fā)生密切相關(guān),較高的能量水平有利于細(xì)胞膜脂的合成以及損傷修復(fù),減緩膜脂的過氧化程度,抑制膜脂相關(guān)降解酶的活性和膜透性的增加,從而較好地維持細(xì)胞膜的完整性,提高采后果蔬的抗冷性,延緩冷害的發(fā)生[3-6]。脯氨酸作為細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),可以增加細(xì)胞滲透壓,穩(wěn)定細(xì)胞膜和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu),保護(hù)細(xì)胞免受應(yīng)激下的氧化損傷,從而維持細(xì)胞膜的完整性,提高植物的抗冷性[7-8]。已有研究表明,適當(dāng)?shù)牟珊筇幚砜梢源龠M(jìn)果蔬內(nèi)游離脯氨酸含量的積累,提高果蔬的抗冷性,延緩冷敏性果蔬冷藏期間冷害的發(fā)生[9-12]。

冷激處理(cold shock treatment,CST)是果蔬采后貯藏前用冷空氣或冰水混合物作短期處理,以保持較好的貯藏品質(zhì),延長果蔬貨架期的一種物理保鮮方法,具有操作簡單、無化學(xué)污染等優(yōu)點(diǎn)[13]。Inaba等[14]發(fā)現(xiàn)用0℃的冰水混合物短時處理番茄果實(shí),可以保持其品質(zhì),延長貯藏期,并將這種低溫脅迫效應(yīng)稱為“冷激效應(yīng)”。隨后的研究表明,冷激處理對減輕茄子[9]和香蕉[15]等果蔬的低溫冷害具有良好作用。水楊酸(salicylic acid,SA)是一種廣泛存在于高等植物體內(nèi)的簡單酚酸類物質(zhì),在植物抵抗嚴(yán)寒、高溫、干旱和重金屬毒害等非生物脅迫方面發(fā)揮著重要作用[16]。研究表明,適宜濃度的水楊酸處理能夠提高石榴[17]、絲瓜[18]和李子[19]等果蔬的抗冷性,減輕其冷藏期間的冷害癥狀。因此,冷激和水楊酸處理作為一種安全有效的采后保鮮技術(shù)備受關(guān)注。前人研究發(fā)現(xiàn)采用適宜條件的冷激或水楊酸單獨(dú)處理可減輕黃瓜果實(shí)貯藏冷害的發(fā)生[20-21],但有關(guān)二者復(fù)合處理對黃瓜果實(shí)低溫貯藏期間冷害的影響及其作用機(jī)理尚鮮見報道。為此,本試驗(yàn)研究了冷激結(jié)合水楊酸處理對采后黃瓜低溫貯藏期間冷害以及能量和脯氨酸代謝的影響,旨在探討二者復(fù)合處理減輕黃瓜果實(shí)冷害的作用及其機(jī)理,為冷激和水楊酸復(fù)合處理在黃瓜果實(shí)低溫貯運(yùn)保鮮中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以新鮮的托尼102水果黃瓜為試材,挑選帶1 cm長果柄、瓜條飽滿順直、大小一致且無機(jī)械傷的黃瓜備用。

硫代巴比妥酸、氫氧化鈉、碳酸鈣、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、茚三酮、磺基水楊酸、脯氨酸、L-鳥氨酸,α-酮戊二酸、乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)、蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)、甘露醇、甲硫吩嗪(phenazin methosulfate,PMS)、磷酸吡哆醛,南京杰汶達(dá)試劑器材有限公司;三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)、二磷酸腺苷 (adenosine diphosphate,ADP)、一磷酸腺苷 (adenosine monophosphate,AMP)、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、甲醇、細(xì)胞色素C,上海源葉生物科技有限公司;三羥甲基氨基甲烷,北京索萊寶科技有限公司;三氯乙酸、琥珀酸鈉、硝酸鈉、2,6-二氯酚靛酚(2,6-dichloroindophenol,DCPIP)等,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。其中,ATP、ADP、AMP、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鉀和甲醇為色譜純,硫酸、鹽酸、無水乙醇、丙酮、濃氨水、冰醋酸、甲苯、磷酸均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

UV-1600分光光度計,上海美普達(dá)儀器有限公司;DDS11-A電導(dǎo)儀,上海第二分析儀器廠;FA1104電子天平,上海精密科學(xué)儀器有限公司;MIR-253三洋恒溫培養(yǎng)箱,上海恒逸實(shí)業(yè)有限公司;GL-20G-H冷凍離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器廠;HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋,國華電器有限公司;HZ-9211KB型恒溫振蕩器,太倉市科教器材廠;HITACHIL2000高效液相色譜儀,天美科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

將黃瓜果實(shí)隨機(jī)分為4組,分別進(jìn)行以下處理:1)冷激處理(CST):將黃瓜果實(shí)在0℃的冰水混合物中浸泡30 min;2)水楊酸處理(SA):將黃瓜果實(shí)在含有1 mmol·L-1水楊酸溶液中常溫浸泡30 min;3)冷激結(jié)合水楊酸處理(CST+SA):將黃瓜果實(shí)在含有1 mmol·L-1水楊酸的0℃冰水混合物中浸泡30 min;4)對照(CK):常溫蒸餾水中浸泡30 min。上述處理?xiàng)l件均由預(yù)試驗(yàn)得出。處理完畢后,將黃瓜果實(shí)取出自然晾干,4組樣品分裝于0.01 mm厚的聚乙烯薄膜袋中,每袋裝10個,袋口用橡皮筋繞2道,然后置于溫度4±1℃、相對濕度85%～90%的恒溫箱中貯藏15 d。每個處理225個果實(shí),重復(fù)3次。冷藏期間每隔3 d各處理組每個重復(fù)隨機(jī)取45個果實(shí),其中30個置于20±1℃貨架2 d后測定冷害指數(shù),剩余15個用于其他指標(biāo)的測定。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 冷害指數(shù) 黃瓜果實(shí)冷害癥狀主要表現(xiàn)為表皮凹陷和水漬狀斑點(diǎn)。參照Liu等[22]的方法,將黃瓜果實(shí)按冷害癥狀出現(xiàn)的面積分為5級:0級,無冷害;1級,冷害面積為0～25%;2級,冷害面積為25%～50%;3級,冷害面積為50%～75%;4級,冷害面積為75%～100%。按照公式計算冷害指數(shù):

1.4.2 相對電導(dǎo)率和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量 相對電導(dǎo)率的測定參照Song等[23]的方法并稍作修改。用直徑6 mm打孔器取黃瓜中間部位的果皮小圓片10片,每片厚度1mm,放入25mL具塞刻度試管中,加入25 mL蒸餾水,振蕩并測定電導(dǎo)度C0,靜置30 min后測定電導(dǎo)度C1,然后再將試管煮沸15 min,待其冷卻后補(bǔ)水至25 mL測定電導(dǎo)度C2。按照公式計算相對電導(dǎo)率:

MDA含量的測定參照曹建康等[24]的方法并稍作修改。采用分光光度法分別測定溶液在600、532和450 nm波長處的吸光度值(OD600、OD532和OD450),MDA含量以nmol·g-1FW表示。按照公式計算MDA含量:

1.4.3 能量水平及代謝相關(guān)酶 ATP、ADP、AMP含量及能荷水平的測定參照Liu等[25]的方法并稍作修改。稱取2 g冷凍黃瓜樣品,用5 mL 0.6 mol·L-1高氯酸溶液充分研磨提取,4℃、10 000×g離心30 min,取2 mL上清液立即用1 mol·L-1KOH溶液將pH值調(diào)節(jié)至6.5～6.8,用超純水定容至3 mL,再用0.45μm的纖維濾膜過濾,用高效液相色譜儀進(jìn)行測定分析。色譜條件為C18反相柱[250 mm×4.6 mm,Agilent(中國)科技有限公司],檢測器為紫外檢測器,檢測波長254 nm,柱溫30℃,流速0.8 mL·min-1,進(jìn)樣量20μL。流動相A為0.05 mol·L-1磷酸鉀緩沖液(pH值7.0),流動相B為甲醇(色譜純)。采用梯度洗脫,流動相B在0、7、10 min時所占比例分別為0、20%、0。根據(jù)ATP、ADP、AMP標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間對樣品峰進(jìn)行定性分析。根據(jù)制作的標(biāo)準(zhǔn)曲線對樣品峰進(jìn)行定量分析,結(jié)果以μg·g-1FW表示。按照公式計算能荷(energy charge,EC):

線粒體的提取參照Liang等[26]的方法。稱取4 g黃瓜果肉,加入10 mL提前4℃預(yù)冷的50 mmol·L-1Tris-HCl提取液(pH值7.5,內(nèi)含0.25 mol·L-1蔗糖、0.5%PVP、0.3 mol·L-1甘 露 醇 以 及1 mmol·L-1EDTA),低溫冰浴研磨成勻漿,然后用五層紗布過濾,并轉(zhuǎn)移到10 mL離心管中,4℃、14 800×g離心25 min。向沉淀中加入4mL 10mmol·L-1Tris-HCl洗滌液(pH值7.2,內(nèi)含0.25 mol·L-1蔗糖、0.3 mol·L-1甘露醇以及1mmol·L-1EDTA),重復(fù)上述離心操作,向最終的沉淀中加入2 mL上述洗滌液即得線粒體粗酶液。

H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性的測定參照J(rèn)in等[27]的方法并稍作修改。測定H+-ATPase活性時,吸取0.7 mL 30 mmol·L-1Tris-HCl緩沖液(pH值7.2,內(nèi)含3 mmol·L-1MgSO4、50 mmol·L-1NaNO3、0.1 mmol·L-1Na3VO4、50 mmol·L-1KCl、0.1 mmol·L-1鉬酸銨)與0.1 mL線粒體粗酶液混合,加入0.1 mL 30 mmol·L-1ATP-Tris(pH值8.0)迅速啟動反應(yīng),于37℃水浴保溫20 min,之后加入0.1 mL 55%三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)終止反應(yīng)。對照用蒸餾水代替啟動液和終止液。Ca2+-ATPase活性的測定與H+-ATPase類似,其中無機(jī)磷的測定采用磷測試盒(南京建成生物工程研究所),最終以每克鮮重每小時釋放1μmol無機(jī)磷所需要的酶量作為一個酶活力單位U,結(jié)果以U·g-1FW表示。

琥鉑酸脫氫酶(succinate dehydrogenase,SDH)活性的測定參照Ackrell等[28]的方法。吸取2.7 mL磷酸鉀緩沖液(pH值7.4,內(nèi)含0.2 mol·L-1琥鉑酸鈉)和0.1 mL 0.9mmol·L-1DCPIP混勻后于30℃保溫5min,冷卻后加入0.1 mL線粒體粗酶液和0.1 mL PMS,混勻后啟動反應(yīng),于30℃保溫30 min,分別于反應(yīng)前后測定600 nm波長處的吸光度值。以每克鮮重每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活力單位U,結(jié)果以U·g-1FW表示。

線粒體細(xì)胞色素C氧化酶(cytochrome C oxidase,CCO)活性測定參照Veitch等[29]的方法。吸取0.1 mL線粒體粗酶液,加入0.5mL 0.04%細(xì)胞色素C和2mL蒸餾水,于37℃保溫2min后加入0.5mL 0.4%對苯二胺,再次保溫10min,分別于反應(yīng)前后測定510 nm波長處的吸光度值。以每克鮮重每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活力單位U,結(jié)果以U·g-1FW表示。

1.4.4 脯氨酸含量及相關(guān)代謝酶活性 脯氨酸含量、Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(Δ1-pyrroline-5-carboxylate synthetase,P5CS)活性、脯氨酸脫氫酶(proline dehydrogenase,PDH)活性測定參照Shang等[10]的方法并稍作修改;鳥氨酸-δ-氨基轉(zhuǎn)移酶(ornithine-δaminotransferase,OAT)活性的測定參照Zhang等[30]的方法并稍作修改。脯氨酸含量測定:用5 mL 3%(m/v)磺基水楊酸研磨黃瓜樣品,研磨成勻漿后于100℃下振蕩提取10min,4℃、14 800×g離心15min,取上清液與等體積的冰醋酸和酸性茚三酮試劑混合并煮沸30 min。冷卻后將反應(yīng)混合物用甲苯萃取,并測定有機(jī)相在520 nm波長處的吸光度值。將得到的吸光度值與使用已知量的脯氨酸構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較,結(jié)果以μg·g-1FW表示。

P5CS和PDH活性測定:用5 mL 50 mmol·L-1Tris-HCL緩沖液[pH值7.2,內(nèi)含1 mmol·L-1二硫蘇糖酶(DL-Dithiothreitol,DTT)、5%PVP和3 mmol·L-1EDTA]低溫研磨黃瓜樣品,4℃、14 800×g離心20 min,將酶液(離心所得上清液,下同)與相應(yīng)的反應(yīng)體系混合,分別測定340 nm波長處的吸光度值,以混合反應(yīng)液每分鐘吸光度值變化0.001為1個酶活力單位U,結(jié)果以U·g-1FW表示。其中,P5CS反應(yīng)體系包括:50 mmol·L-1Tris-HCl緩沖液(pH值7.2,內(nèi)含2.5 mmol·L-1MgCl2、7.5 mmol·L-1谷氨酸、10 mmol·L-1ATP)、酶液、0.4 mmol·L-1NADPH-Na4;PDH反應(yīng)體系包括:0.1 mmol·L-1Na2CO3-NaHCO3緩沖液(pH值10.3)、酶液、0.1 mol·L-1脯氨酸、10 mmol·L-1NAD+。

OAT活性測定:用5mL 50mmol·L-1pH值8.0的磷酸鹽緩沖液緩沖液(內(nèi)含1 mmol·L-1DTT)低溫研磨黃瓜樣品,4℃、14 800×g離心20 min,將離心所得上清液與反應(yīng)體系混合,測定其在510 nm波長處的吸光度值,以反應(yīng)體系每分鐘吸光度值變化0.01為一個酶活力單位U,結(jié)果以U·g-1FW表示。OAT反應(yīng)體系:35 mmol·L-1鳥氨酸、25 mmol·L-1α-酮戊二酸、0.05 mmol·L-1磷酸吡哆醛、3 mol·L-1高氯酸、2%茚三酮。

1.5 數(shù)據(jù)分析

上述指標(biāo)均取3個平行樣(3次重復(fù))測定。運(yùn)用Excel 2010和SPSS 22.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,用Origin 8.6軟件作圖,鄧肯氏多重比較方法進(jìn)行差異顯著分析,P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)冷害指數(shù)的影響

由圖1可知,黃瓜果實(shí)在貯藏前3 d未出現(xiàn)明顯冷害癥狀,但隨著貯藏時間的延長,各組冷害指數(shù)不斷增加。其中,CST、SA及CST+SA 3種處理均不同程度抑制了黃瓜果實(shí)冷害指數(shù)的增加。貯藏6 d后,除SA外,CK黃瓜果實(shí)的冷害指數(shù)顯著(P＜0.05)高于同期其他處理,并在貯藏15 d后達(dá)到最高,此時,SA、CST及CST+SA的冷害指數(shù)分別為90.0%、87.5%和67.5%。除貯藏前3 d外,CST+SA的冷害指數(shù)均顯著低于CST、SA及CK(P＜0.05)。

2.2 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)相對電導(dǎo)率和MDA含量的影響

相對電導(dǎo)率是反映細(xì)胞膜完整性的重要指標(biāo)。由圖2-A可知,所有處理組黃瓜果實(shí)冷藏期間相對電導(dǎo)率均呈上升趨勢,但CST、SA及CST+SA黃瓜果實(shí)相對電導(dǎo)率在貯藏中后期的上升幅度明顯低于CK,以CST+SA最低。MDA是膜脂過氧化產(chǎn)物,其含量隨著冷害程度的加深而增加。由圖2-B可知,整個貯藏期間,CST、SA及CST+SA顯著抑制了黃瓜果實(shí)MDA含量的增加(P＜0.05),以CST+SA的抑制效果最佳。

2.3 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)能量代謝影響

2.3.1 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)能量水平影響 由圖3-A可知,各組黃瓜果實(shí)ATP含量隨著貯藏時間的延長整體呈下降趨勢,其中CK和SA的ATP含量在前6 d快速下降,隨后開始增加,SA、CST和CST+SA顯著抑制了ATP含量的下降(P＜0.05),以CST+SA的作用效果最佳。貯藏15 d時,CST+SA的ATP含量分別是CK、SA及CST的2.11、1.05和1.07倍。

黃瓜果實(shí)ADP含量在貯藏期間整體呈下降趨勢(圖3-B)。SA、CST和CST+SA均顯著抑制了ADP含量的下降(P＜0.05)。貯藏0～9 d,SA和CST的ADP含量均顯著低于CST+SA,至貯藏12～15 d,3個處理間無顯著性差異(P＞0.05)。貯藏第9天時,CK的ADP含量分別是SA、CST和CST+SA的82%、76%和68%。

由圖3-C可知,黃瓜果實(shí)AMP含量在貯藏期間整體呈波動上升趨勢,除SA外,CST和CST+SA均可抑制AMP含量的增加,且CST+SA的效果更好。與CK相比,在貯藏前期,SA促進(jìn)了AMP含量的增加,后期對AMP含量起到明顯抑制作用。

能荷水平的變化與ATP含量變化趨勢類似,整體呈下降趨勢(圖3-D)。貯藏前期,除SA外,CST和CST+SA均顯著(P＜0.05)抑制了黃瓜果實(shí)內(nèi)能荷的下降,維持了較高的能荷水平。隨著貯藏期的延長,3個處理均能顯著抑制能荷的下降(P＜0.05)。貯藏0～9 d,與CST、SA相比,CST+SA顯著延緩了黃瓜果實(shí)能荷的下降(P＜0.05);貯藏第6天時,CST+SA的能荷分別是CK、SA和CST的1.40、1.35和1.15倍。

上述研究表明,SA、CST及CST+SA均可抑制黃瓜果實(shí)內(nèi)ATP和ADP含量的下降,抑制AMP含量的上升,使黃瓜果實(shí)的能荷維持在較高水平,其中以CST+SA的效果最好。

2.3.2 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)能量代謝關(guān)鍵酶活性的影響 貯藏期間,黃瓜果實(shí)內(nèi)H+-ATPase和Ca2+-ATPase活性均呈先上升后下降的趨勢,SA、CST及CST+SA均可提高這2種酶的活性,其中以CST+SA最高。在貯藏第9天時,CST+SA的H+-ATPase活性分別是CK、SA及CST的1.62、1.21和1.18倍(圖4-A)。Ca2+-ATPase活性在貯藏前3 d迅速上升,隨后開始下降(圖4-B),貯藏第3天時,CST+SA的Ca2+-ATPase活性分別較CK、SA和CST提高了88%、44%和32%。與SA和CST相比,CST+SA顯著提高了黃瓜果實(shí)的Ca2+-ATPase活性(P＜0.05,除貯藏15 d外)。

由圖4-C可知,黃瓜果實(shí)SDH活性在貯藏前期呈上升趨勢,后期略有下降。與CK相比,SA、CST及CST+SA可提高SDH活性,其中以CST+SA最高。貯藏結(jié)束時,CST+SA的SDH活性分別為CK、SA及CST的1.48、1.31和1.21倍。由圖4-D可知,在貯藏前期,黃瓜果實(shí)CCO活性呈上升趨勢,后期略有下降。與CK相比,SA、CST及CST+SA可提高CCO活性,其中以CST+SA最高。除貯藏第6天和第15天,SA、CST及CST+SA黃瓜果實(shí)的CCO活性均顯著高于CK(P＜0.05)。貯藏第9天時,CST+SA的CCO活性分別較CK、SA及CST提高了55%、15%和18%。

綜上所述,SA、CST以及CST+SA均可提高黃瓜果實(shí)H+-ATPase、Ca2+-ATPase、SDH和CCO的活性,維持黃瓜果實(shí)冷藏期間的能量代謝平衡,其中以CST+SA的效果最好。

2.4 冷激結(jié)合水楊酸處理對黃瓜果實(shí)脯氨酸代謝影響

由圖5-A可知,SA、CST和CST+SA均提高了黃瓜果實(shí)中的脯氨酸含量,CST+SA的脯氨酸含量顯著高于其余3組(P＜0.05)。貯藏15 d時,CST+SA的脯氨酸含量分別是CK、SA及CST的1.70、1.60和1.45倍。貯藏期間,SA、CST和CST+SA均顯著誘導(dǎo)了黃瓜果實(shí)中P5CS(圖5-B)和OAT活性(圖5-C)的增加(P＜0.05,除貯藏3 d外)。貯藏結(jié)束時,CST、SA和CST+SA的P5CS活性分別為CK的1.36、1.46和1.58倍,而CST+SA的OAT活性分別是CK、SA及CST的1.88、1.30和1.18倍。由此可見,SA、CST和CST+SA可提高與脯氨酸積累有關(guān)的合成酶P5CS和OAT的活性,促進(jìn)黃瓜果實(shí)內(nèi)脯氨酸的積累,其中以CST+SA的效果最好。

由圖5-D可知,黃瓜果實(shí)PDH活性隨貯藏時間的延長逐漸下降,前期下降較快,從貯藏第6天開始緩慢下降。SA、CST和CST+SA均抑制了PDH活性,使各處理組黃瓜果實(shí)的PDH活性保持在較低水平,在不同程度上抑制了脯氨酸的降解,其中以CST+SA的PDH活性最低。

3 討論

黃瓜屬于冷敏性果蔬,不適宜的低溫會造成黃瓜果實(shí)表皮凹陷、出現(xiàn)水漬狀斑點(diǎn)等冷害癥狀,冷害是限制其采后冷鏈流通的主要因素。諸多研究表明,適當(dāng)?shù)腟A和CST處理可以提高采后黃瓜果實(shí)的抗冷性,減輕黃瓜果實(shí)冷害發(fā)生,延長貯藏期[19-20]。本試驗(yàn)結(jié)果同樣表明,4℃條件下,SA、CST以及CST+SA均可抑制黃瓜果實(shí)貯藏期間冷害指數(shù)的上升,減輕冷害癥狀,其中以CST+SA的效果最佳。

果蔬發(fā)生冷害后,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生相變,由液晶態(tài)轉(zhuǎn)為凝膠態(tài),致使膜結(jié)合酶活性降低和膜透性增大,從而引起電解質(zhì)外滲和膜脂過氧化產(chǎn)物MDA含量的增加[31]。張婷婷等[9]發(fā)現(xiàn)CST(0℃冰水混合物,20 min)可有效抑制茄子果實(shí)在4℃貯藏期間電導(dǎo)率和MDA含量的上升,減輕茄子果實(shí)冷害的發(fā)生。SA處理可以使石榴[17]和李子[19]的相對電導(dǎo)率和MDA含量保持在較低水平,有效抑制果實(shí)細(xì)胞膜脂的過氧化作用,維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性,同時減輕果實(shí)冷害的發(fā)生。本研究結(jié)果也表明,SA、CST、CST+SA均可減輕低溫對黃瓜果實(shí)細(xì)胞膜的損害,抑制其相對電導(dǎo)率和MDA含量的上升,維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性,從而減輕黃瓜果實(shí)的冷害,其中以CST+SA的效果最好。

研究表明,冷害會降低果蔬組織內(nèi)的能量水平,破壞細(xì)胞膜的完整性,而適當(dāng)?shù)牟珊筇幚砜梢砸种破淠芰克降慕档?延緩冷害的發(fā)生。如低溫冷藏下香蕉果實(shí)的ATP含量和能荷水平不斷下降,貯藏品質(zhì)也不斷降低,但經(jīng)硫化氫處理后,其ATP含量和能荷水平得到了提高,冷害癥狀得到了緩解[32]。Jin等[27]研究也表明,茉莉酸甲酯處理能夠提高桃果實(shí)低溫貯藏期間的ATP、ADP含量和能荷水平,延緩AMP含量的上升,從而提高其能量水平,維持細(xì)胞膜的完整性,提高桃果實(shí)的抗冷性。本試驗(yàn)結(jié)果表明,SA、CST和CST+SA均延緩了黃瓜果實(shí)低溫貯藏期間ATP和ADP含量的下降,抑制了AMP含量的上升,同時保持了較高的能荷水平,維持了黃瓜果實(shí)細(xì)胞膜的完整性,減輕了冷害癥狀,其中以CST+SA的效果最佳。

H+-ATPase、Ca2+-ATPase、SDH和CCO是能量代謝過程中的關(guān)鍵酶,這些酶的變化能反映線粒體的功能以及合成能量的變化[27,32]。研究表明,隨著果蔬在低溫下貯藏時間的延長,這4種酶的活性會降低,果蔬的冷害程度也隨之加深[27,33-35]。如Li等[32]發(fā)現(xiàn)硫化氫處理能通過提高H+-ATPase、Ca2+-ATPase、SDH和CCO的活性,從而提高采后香蕉的ATP含量和能荷水平,進(jìn)而減輕香蕉果實(shí)冷藏期間的冷害癥狀,維持其較好的貯藏品質(zhì)。本試驗(yàn)結(jié)果表明,SA、CST和CST+SA均能提高H+-ATPase、Ca2+-ATPase、SDH和CCO的活性,維持細(xì)胞內(nèi)的能量代謝平衡,從而使黃瓜果實(shí)內(nèi)的ATP含量和能荷保持在較高水平,延緩冷害的發(fā)生,其中以CST+SA的效果更為顯著。

脯氨酸作為一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),對維持逆境下細(xì)胞的滲透平衡具有重要作用。而果蔬內(nèi)脯氨酸的積累主要與OAT、P5CS和PDH有關(guān),其中OAT和P5CS是脯氨酸代謝過程中的合成酶,而PDH是脯氨酸降解酶,在3種酶的相互作用下,對植物體內(nèi)脯氨酸的合成與降解形成一個動態(tài)的調(diào)節(jié)和控制[36]。Shang等[10]研究發(fā)現(xiàn),采用γ-氨基丁酸處理桃果實(shí)可顯著提高P5CS和OAT活性,同時降低PDH活性,從而增加桃果實(shí)內(nèi)脯氨酸的含量,提高桃果實(shí)的抗冷性。黃琦輝等[12]研究也發(fā)現(xiàn),丁香酚處理使茄子在冷藏期間保持較高的P5CS和OAT活性,較低的PDH活性,促進(jìn)了茄子果實(shí)內(nèi)脯氨酸含量的積累,提高了其低溫耐受力,延緩了冷害的發(fā)生。本試驗(yàn)結(jié)果表明,SA、CST和CST+SA均能通過提高OAT和P5CS活性,降低PDH活性來提高黃瓜果實(shí)內(nèi)脯氨酸的含量,增加黃瓜果實(shí)的低溫耐受性,減緩冷害的發(fā)生,同樣以CST+SA的效果最好。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,SA、CST及CST+SA均能有效延緩黃瓜采后低溫貯藏中冷害的發(fā)生,同時通過調(diào)節(jié)能量和脯氨酸代謝關(guān)鍵酶的活性,提高ATP和ADP含量,降低AMP含量,維持較高的能荷水平,積累更多的脯氨酸含量,從而維持細(xì)胞膜的完整性,減輕黃瓜果實(shí)冷害的發(fā)生,其中以CST+SA對減輕黃瓜果實(shí)冷害的效果最為顯著。本研究從能量和脯氨酸代謝的角度,探討了冷激結(jié)合水楊酸處理減輕黃瓜果實(shí)冷害的可能機(jī)理,為黃瓜冷害的控制提供了實(shí)踐參考。