董桂君，喬勇進，柳洪入，王春芳，劉晨霞，劉樹澤

1(上海市農業(yè)科學院農產品保鮮加工研究中心，上海，201403)2(上海理工大學 健康科學與工程學院，上海，200093) 3(上海農產品保鮮加工工程技術研究中心，上海，201403)4(濱州市農業(yè)科學院，山東 濱州，256600)

西葫蘆(CucurbitapepoL.)又名角瓜，屬于葫蘆科南瓜屬，其適應性強、栽培技術簡單，且營養(yǎng)豐富、清脆可口，因此頗受廣大消費者喜愛，是我國主要瓜類蔬菜之一[1]。但西葫蘆采后生理代謝旺盛，在常溫放置易發(fā)生表皮褪色、組織松軟，甚至腐爛變質，易失去食用與商品價值[2]。目前低溫貯藏是果蔬保鮮中應用最廣且簡單有效的方法[3]。但西葫蘆屬于冷敏型果實，研究發(fā)現7 ℃以下貯藏會發(fā)生冷害，造成表面點蝕、果皮褐變、組織塌陷和果皮表面凹陷[1]。因此，如何控制西葫蘆在采后貯藏中冷害的發(fā)生具有重要的研究意義。

熱處理作為一種安全而環(huán)保的物理保鮮技術，在減緩西紅柿[4]、黃瓜[5]、桃子[6]等果蔬的采后腐爛、提高冷藏過程中果實的抗冷性及控制采后生理紊亂等方面效果顯著。但連續(xù)熱處理的溫度過高或時間過長，果蔬的熱應力會繼續(xù)增加和積累，可能會造成熱損傷，出現果皮變色和抗氧化能力降低等[7]。而間歇熱處理不僅可以中斷熱應力的連續(xù)積累，減少熱傷害，還有助于應激效應的產生和積累[8]。ZHANG等[9]研究發(fā)現間歇熱處理能夠減少黃瓜的熱傷害，可以更好地保持黃瓜的感官品質，具有提高抗氧化酶的活性和減少膜脂過氧化的作用。程玉嬌等[10]的研究表明與連續(xù)熱處理相比，間歇熱處理通過維持血橙較高的抗氧化能力達到最佳的保鮮效果。閆凱亞等[8]發(fā)現對鮮切甘薯進行間歇熱處理后，其抗冷性和保鮮效果均優(yōu)于連續(xù)熱處理組。由此推測間歇熱處理可能更有利于減輕采后果實的冷害。

果蔬冷害的發(fā)生與活性氧代謝失調有關[11]，間歇熱處理是否可以通過調節(jié)活性氧代謝來減輕西葫蘆的冷害還未見報道。因此，本研究以“盛美一號”西葫蘆為試材，分別對其進行連續(xù)熱處理和間歇熱處理，測定間歇熱處理對西葫蘆低溫貯藏期間冷害指數、品質指標及酶活性的影響，為冷害研究和間歇熱處理技術應用提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗材料為“盛美一號”西葫蘆，采購于上海豐偉果蔬合作社，選取大小一致，無病蟲害、機械損傷，色澤均勻，單果質量約350 g的果實。

三氯乙酸、硫代巴比妥酸、氫氧化鈉、愈創(chuàng)木酚、聚乙烯吡咯烷酮，上海泰坦科技股份有限公司；丙酮、無水乙醇、愈創(chuàng)木酚、30%(體積分數)H2O2、冰醋酸、濃硫酸，國藥集團化學試劑有限公司。試驗所用試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

BP301S型電子天平， 德國賽多利斯公司；D37520 Osterode型高速冷凍離心機，德國Biofuge公司；DKS-16恒溫水浴鍋，艾萬拓威達優(yōu)爾國際貿易(上海)有限公司；WYA-ZT阿貝折光儀，上海儀電物理光學儀器有限公司；CM-5分光測色計，日本柯尼卡美能達；μQuant酶標儀，德國BIO-TEK 公司；TA.XT物性測定質構儀，英國SMS公司；S230電導率儀，深圳市德優(yōu)平科技有限公司；DW-86L626超低溫冰箱，海爾集團。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法

將試驗材料隨機分成3組，分別進行以下處理：對照組(室溫20 ℃清水浸泡10 min)、連續(xù)熱處理組(40 ℃熱水浸泡10 min)、間歇熱處理(40 ℃/200 s+20 ℃/10 min+40 ℃/200 s+20 ℃/10 min+40 ℃/200 s+20 ℃/10 min)。每組處理180根，處理后晾干,用0.04 mm聚乙烯袋包裝(40 cm×60 cm，湖北武漢共創(chuàng)塑業(yè)一站式批發(fā)店)，置于溫度為(3±1) ℃、相對濕度為80%～85%的冷庫中貯藏18 d，每次試驗重復3次，每3 d隨機取樣測定相關指標。

1.3.2 冷害指數的測定

冷害的評定參照張苗等[1]的方法。按西葫蘆表皮冷害面積的大小分為5級，評分方案如下：0級：無冷害；1級：0%<冷害面積≤25%；2級：25%<冷害面積≤50%；3級：50%<冷害面積≤75%；4級：75%<冷害面積≤100%。冷害指數計算如公式(1)所示:

(1)

1.3.3 失重率的測定

西葫蘆失重率的測定采用稱量法。測量第0天的初始重量M0，貯藏固定時間后的質量M1。計算如公式(2)所示：

(2)

1.3.4 硬度、a*和b*值的測定

西葫蘆硬度采用TA.XT質構儀進行測定，選用P/5型探頭，測量果實赤道部位的硬度，結果以g表示。

西葫蘆a*、b*值采用CM-5分光測色計，測量西葫蘆果皮赤道部位的a*、b*值。

1.3.5 可溶性固形物和可溶性蛋白含量的測定

可溶性固形物和可溶性蛋白含量的測定參照曹建康等[12]的方法，其中可溶性固形物含量以%表示，可溶性蛋白含量用mg/g表示。

1.3.6 相對電導率和丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的測定

相對電導率的測定參照姜雪等[13]的方法并略加修改，用打孔器將西葫蘆果皮制成直徑為5 mm的組織圓片，取5片圓片于燒杯中并加入40 mL的蒸餾水，用電導率儀測定果實的電導率C0，然后靜置30 min 后測定電導率C1，再煮沸5 min，冷卻至常溫后測定電導率C2。相對電導率計算如公式(3)所示:

(3)

MDA含量的測定參考ZHANG等的方法[14]，采用酶標儀測定，結果以μmol/g表示。

1.3.7 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化氫酶(catalase, CAT)、過氧化物酶(peroxidase，POD)活性的測定

SOD活性采用南京建成的SOD試劑盒進行測定，以1 g組織在1 mL反應液中SOD抑制率達50%時所對應的SOD量為1個SOD活力單位，結果以U/g表示。

CAT活性參考HAN等[15]的方法測定，以1 g樣品1 min在240 nm處吸光值降低0.01為1個活性單位，結果以U/g表示。

POD活性的采用曹建康等[12]方法測定，以1 min吸光度變化值增加0.01時為1個過氧化物酶活性單位，結果以U/g表示。

H2O2含量采用北京索萊寶試劑盒進行測定，結果以μmol/g表示。

1.4 數據處理

采用Excel 2014整理數據，采用SPSS 25.0版軟件分析實驗數據。采用方差分析和鄧肯的多重比較檢驗，P<0.05時差異顯著，P<0.01時差異極顯著，用Origin 2018繪圖軟件進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 間歇熱處理對西葫蘆冷害指數的影響

冷害指數可以較為直觀地判斷果實冷害發(fā)生的程度。如圖1所示，西葫蘆冷害指數在低溫貯藏期間呈不斷上升的趨勢，在貯藏前3 d，各組均未發(fā)生冷害。第6天，對照組和連續(xù)熱處理組的西葫蘆出現不同程度的冷害癥狀，主要表現為西葫蘆表面開始失去光澤和出現水浸斑，而間歇熱處理組的西葫蘆未出現冷害，表明間歇熱處理能夠增強西葫蘆低溫貯藏期間的抗冷性。在貯藏結束時，間歇熱處理組冷害指數最低，顯著低于連續(xù)熱處理組(P<0.05)，極顯著低于對照組(P<0.01)。該結果表明間歇熱處理可以顯著減少西葫蘆冷害的發(fā)生。

圖1 間歇熱處理對西葫蘆冷害指數的影響Fig.1 The effect of intermittent heat treatment on the chilling injury index of zucchini注:不同小寫字母表示同一時間處理間差異顯著(P<0.05)(下同)

2.2 間歇熱處理對西葫蘆失重率的影響

果蔬貯藏時由于水分的消耗，會導致質量的減少和品質的變化。由圖2可知，在貯藏過程中各組失重率均不斷上升。在整個貯藏期間，與對照組相比，2種熱處理均能減少西葫蘆的失重率，其中間歇熱處理組的失重率始終處于顯著低于其他2組(P<0.05)。貯藏結束時，間歇熱處理組失重率僅為1.9%，極顯著低于對照組和連續(xù)熱處理組(P<0.01)，表明間歇熱處理對西葫蘆冷藏期間失重率的增加有抑制作用，有助于減少西葫蘆水分流失。

圖2 間歇熱處理對西葫蘆失重率的影響Fig.2 The effect of intermittent heat treatment on the weight loss rate of zucchini

2.3 間歇熱處理對西葫蘆硬度和色澤的影響

硬度和色澤可以直觀地反映果蔬的貯藏品質，是影響果蔬采后商品價值的2個重要指標。果蔬貯藏過程中會隨著水分的流失逐漸變軟，甚至萎蔫，直接影響果蔬的質地和口感。間歇熱處理對西葫蘆硬度的影響如圖3-a所示，在低溫貯藏過程中，各處理組的硬度值均呈現下降的趨勢，其中對照組在貯藏結束時已降至初始值的84.82%，表明低溫貯藏時西葫蘆果實的軟化程度較為嚴重。而間歇熱處理組果實的硬度顯著高于同時期的對照組(P<0.05)，同時在第12、15和18天也均顯著高于同期連續(xù)熱處理組(P<0.05)。此外，在貯藏結束時間歇熱處理組果實硬度與貯藏初期相比僅降低了7.69%，極顯著高于連續(xù)熱處理組(P<0.01)，這表明間歇熱處理可以更有效地延緩西葫蘆的軟化。

西葫蘆采后貯藏期間表皮顏色會逐漸變黃，a*值和b*值分別反映果皮顏色偏綠和偏黃的程度，其中a*值越小代表果皮越綠，b*值越大果皮越黃。由圖3-b和圖3-c可知，西葫蘆的a*、b*值均隨貯藏時間的延長逐漸增大，但各組果實a*、b*值增加程度存在一定差異。貯藏后期(12～18 d)，2種熱處理組的a*、b*值增長程度均顯著低于對照組 (P<0.05)。此外，在貯藏過程中，間歇熱處理組a*、b*值一直處于較低水平，與對照組差異顯著(P<0.05)，表明間歇熱處理護色效果顯著。

2.4 間歇熱處理對西葫蘆可溶性固形物和可溶性蛋白的影響

如圖4-a所示，西葫蘆可溶性固形物的含量均呈先升高后降低的趨勢。在0～6 d時各組可溶性固形物含量不斷上升，這與果蔬在貯藏過程中淀粉等大分子物質在水解酶的作用下水解成單糖導致糖分的積累有關，這有利于維持原生質和環(huán)境之間的滲透平衡，提高西葫蘆的抗冷性[13,16]。在第6天時各組可溶性固形物含量達到峰值，其中間歇熱處理組可溶性固形物含量上升最高，表明此處理組有利于提高西葫蘆的抗冷性，這與冷害指數同步。貯藏結束時，2種熱水處理組的可溶性固形物含量均高于對照組，且差異顯著(P<0.05)，這可能是由于對照組冷害程度加深造成細胞膜透性增加，進而加劇有機物的消耗。此外，間歇熱處理組西葫蘆可溶性固形物含量均高于同時期其他試驗組，表明間歇熱處理對維持西葫蘆可溶性固形物含量更具優(yōu)勢。

a-硬度；b-a*；c-b*圖3 間歇熱處理對西葫蘆硬度、果皮色差a*和b*值的影響Fig.3 The effect of intermittent heat treatment on the hardness and the color difference a*and b*of the zucchini

可溶性蛋白是果蔬的重要的營養(yǎng)物，其含量的積累能夠提高植物體的滲透調節(jié)，對果蔬抗寒性和抗冷性具有積極作用[17]。由圖4-b可知，各組可溶性蛋白含量在18 d貯藏期內均呈先升高后降低的趨勢。在貯藏前6 d，不同處理組的可溶性蛋白含量明顯上升，這可能是冷敏果實在低溫逆境下受到低溫刺激自身合成一些小分子蛋白以增強其抗逆性[18]。2個熱水處理組的可溶性蛋白含量上升程度均高于對照組，這可能是由于熱水處理促使果實產生了熱激蛋白導致蛋白質含量高于對照組，其中間歇熱處理組的可溶性蛋白含量上升率為22.99%，顯著高于對照組(P<0.05)。在貯藏第6天后，各處理組可溶性固形蛋白含量逐漸下降，且差異顯著(P<0.05)，對照組西葫蘆果實可溶性蛋白含量下降最快，這是由于果實冷害程度加深促使細胞結構完整性被破壞，進而抑制了蛋白質的合成。貯藏第18天時，對照組、連續(xù)熱處理組和間歇熱處理組可溶性蛋白含量分別比貯藏初期低41.79%、25.37%和15.92%。結果表明間歇熱處理可以顯著抑制可溶性蛋白質含量的下降，有利于西葫蘆營養(yǎng)品質的保持。

a-可溶性固形物；b-可溶性蛋白圖4 間歇熱處理對西葫蘆可溶性固形物和可溶性 蛋白含量的影響Fig.4 The effect of intermittent heat treatment on the soluble solids and soluble protein content of zucchini

2.5 間歇熱處理對西葫蘆相對電導率和MDA含量的影響

果蔬在受到低溫脅迫時，會導致細胞膜受到損傷、透性增大，致使胞內電解質外滲，導致相對電導率升高[19]。由圖5-a所示，在貯藏期間，各組西葫蘆的相對電導率均呈上升趨勢。在6 d時對照組相對電導率上升速率加快，而2種熱處理組能抑制果實相對電導率的升高，這與對照組冷害程度的加深有關。貯藏結束時，間歇熱處理組的相對電導率分別比連續(xù)熱處理組和對照組低53.22%和22.97%，且差異顯著(P<0.05)。這表明間歇熱處理有助于維持西葫蘆細胞膜的完整性。

MDA含量的變化與相對電導率一樣表征細胞膜受傷害的程度，可以作為評價果蔬細胞膜完整性與冷害程度的指標[20]。如圖5-b所示，各組西葫蘆的MDA含量不斷增加，說明果蔬在受到低溫脅迫時，脂質自由基進一步誘發(fā)膜脂過氧化，進而促使MDA的積累。貯藏期間，2種熱處理組MDA含量始終顯著低于對照組(P<0.05)，其中間歇熱處理組的MDA含量最低。貯藏第18天時，間歇熱處理組MDA含量最低為1.52 μmol/g，與其他各組差異顯著(P<0.05)，這表明間歇熱處理可以有效緩解低溫應激下西葫蘆的膜脂質過氧化作用，維持細胞膜的完整性，提高果實的耐冷性。

a-相對電導率；b-MDA含量圖5 間歇熱處理對西葫蘆相對電導率和MDA含量的影響Fig.5 The effect of intermittent heat treatment on the relative conductivity and MDA content of zucchini

2.6 間歇熱處理對西葫蘆SOD、CAT、POD活性的影響

CAT是植物細胞內重要的活性氧清除酶，能夠分解植物體內的H2O2，以減少H2O2的積累對果實組織造成氧化損傷[19]。如圖6-b所示，各組西葫蘆CAT活性變化呈先增加后降低趨勢，且均在第9天達到峰值。在第9天時，對照組的CAT值最低，比同時期連續(xù)熱處理組和間歇熱處理組分別低了18.96%和23.60%，表明熱處理可以誘導西葫蘆中CAT活性的升高，維持西葫蘆果實細胞膜的穩(wěn)定性，從而延緩了冷害的發(fā)生，這與西葫蘆果實冷害指數結果保持一致。貯藏第18天，間歇熱處理組顯著高于同一時期的其他處理組 (P<0.05)，故間歇熱處理可以維持較高的CAT活性，對于延緩低溫貯藏下西葫蘆果實的衰老更具有優(yōu)勢。

POD也是果蔬內清除H2O2的主要酶類，具有延緩膜脂過氧化進程及維持膜結構完整性的作用[22]。如圖6-c所示，各組POD活性不斷增加，其中2種熱處理后的西葫蘆POD活性始終顯著高于同時期的對照組 (P<0.05)。在整個貯藏期間，間歇熱處理組的POD活性一直處理最高水平，直至第18天時間歇熱處理組POD活性分別為連續(xù)熱處理組和對照組的1.09和1.28倍。研究結果表明低溫貯藏時，間歇熱處理能夠誘導西葫蘆果實POD活性的升高，有效地減輕細胞膜脂過氧化對細胞的損傷，提高了抗冷性。

a-SOD活性；b-CAT活性；c-POD活性圖6 間歇熱處理對西葫蘆SOD、CAT和POD含量的影響Fig.6 The effect of intermittent heat treatment on the content of SOD, CAT and POD in zucchini

2.7 間歇熱處理對西葫蘆H2O2和含量的影響

a-H2O2含量；含量圖7 間歇熱處理對西葫蘆H2O2和含量的影響Fig.7 The effect of intermittent heat treatment on the H2O2和

4 討論

冷藏是保持采后果蔬營養(yǎng)品質并延長保鮮期的有效方法之一。但西葫蘆在低溫貯藏時極易發(fā)生冷害，表現出表面點蝕、凹陷病變和脫水軟化等現象，嚴重影響采后西葫蘆的貯藏保鮮[1]。本試驗中，連續(xù)熱處理和間歇熱處理均能有效減輕西葫蘆的冷害，減輕果實的失重和軟化，維持果實較高的a*、b*值、可溶性固形物和可溶性蛋白含量，從而保持較好的營養(yǎng)品質和商品價值，且以間歇熱處理的效果最佳。在血橙[10]和甘薯[8]的研究上也發(fā)現采用間歇熱處理可更好地提高果實的抗冷性，延長貯藏期。這表明，間歇熱處理可以更有效地保持西葫蘆的品質。

MDA含量和相對電導率是評估組織細胞完整性重要的生理指標，果蔬在受到冷害時，會發(fā)生膜脂相變，破壞了細胞膜的完整性，導致膜滲透性增加，從而造成果實中MDA 含量和相對電導率升高[20]。已有研究表明，熱處理可以通過抑制西葫蘆果實MDA含量的積累和相對電導率的上升，使得細胞膜得到保護并減緩冷害指數的升高[13]。本研究表明，冷害指數與相對電導率和MDA含量顯著正相關(r=0.829，r=0.904，P<0.05；r=0.841，r=0.912，P<0.01)。據此認為，西葫蘆果實冷害的發(fā)生與MDA含量和相對電導率升高導致的細胞完整性被破壞有關，這一推斷與何歡等[11]在杏果實的研究結果一致。與對照組相比，間歇熱處理能夠抑制西葫蘆MDA含量和相對電導率含量的升高，且差異顯著(P<0.05)，這說明間歇熱處理更好地維持了細胞膜的穩(wěn)定性，更有利于緩解低溫對果實細胞膜的傷害。

5 結論

本實驗表明，連續(xù)熱和間歇熱處理均可以延緩西葫蘆的冷害，保持果實較好的品質和營養(yǎng)成分，減少了相對電導率的增加，并抑制了MDA的積累，從而減少了果實細胞膜的損傷程度；同時能誘導西葫蘆內SOD、CAT和POD活性的增強，維持果實內的活性氧代謝平衡，有利于西葫蘆的貯藏保鮮。其中間歇熱處理對減輕西葫蘆果實冷害和提高貯藏品質的效果最為顯著，其冷害指數分別比對照組和連續(xù)熱處理組低36.36%、15.52%。本研究從活性氧代謝的角度探討了間歇熱處理減輕西葫蘆果實冷害的原因，可為西葫蘆冷害的控制提供參考。