亚低温胁迫下草酸处理对采后番茄果实冷害的影响

李佩艳，尹飞

（1.河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳471023；2．河南科技大学农学院，河南洛阳471023）

亚低温胁迫下草酸处理对采后番茄果实冷害的影响

李佩艳1，尹飞2，*

（1.河南科技大学食品与生物工程学院，河南洛阳471023；2．河南科技大学农学院，河南洛阳471023）

以“欧美圆”番茄为试验材料，采用10 mmol/L草酸溶液常温浸泡10 min（以浸泡清水为对照），之后于（10± 0.5）℃贮藏18 d，之后移至常温（约25℃）贮藏6 d，研究亚低温胁迫下草酸处理对采后番茄果实冷害的影响。结果表明，草酸处理能显著降低番茄果实冷害指数、腐烂指数，显著降低果实丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量和相对电导率，显著抑制果实呼吸和乙烯释放速率，显著提高果实超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（Catalase，CAT）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）活性以及渗透调节物质（脯氨酸和可溶性蛋白）含量。这些生理效应表明亚低温胁迫下草酸处理能提高番茄果实抗氧化酶活性和渗透调节能力，维持番茄果实细胞膜结构完整，从而提高番茄果实在亚低温胁迫下的抗冷性。

番茄；草酸；冷害；亚低温

近些年研究发现，亚低温能通过调节植物渗透调节能力、诱导合成特异性蛋白质而提高植物幼苗抗冷性[12-13]，喷施外源化学物质可缓解亚低温对植物幼苗的冷害[14]，由此可见，亚低温与植物的冷害关系密切。番茄果实成熟后产量较大，往往不能及时全部销售而会导致番茄果实软化、腐烂，为了减少损失大都采用低温贮藏番茄，但长时低温贮藏会导致番茄冷害发生，造成极大的浪费，如果采用亚低温条件进行贮藏，一方面可以降低番茄冷害的发生，另一方面可以大大节约能耗，最终达到贮藏保鲜目的。然而目前关于亚低温条件下番茄的相关研究报道较少，尤其缺乏亚低温条件下草酸对采后番茄果实冷害影响的相关报道。因此，本试验以绿熟期番茄为试验材料，研究亚低温（10℃，略低于番茄冷害温度12℃）胁迫下10 mmol/L草酸处理（前期试验确定的最佳处理浓度）对采后番茄冷害的影响，以期揭示草酸提高采后番茄抗冷性的机理，为草酸在采后果实贮藏保鲜中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及其处理

番茄（品种“欧美圆”）于八成熟采收，选择果形端正、大小均匀、无病虫斑和机械损伤的果实，用10 mmol/L草酸溶液常温（约25℃）浸果10 min，以浸水为对照。果实风干后，装入干净塑料筐（15个/筐），筐外套0.05 mm厚聚乙烯薄膜袋，袋不封口，置于亚低温（10±0.5）℃贮藏18 d，之后转移到常温（约25℃）贮藏6 d。固定草酸处理和对照各90个番茄果实用于统计冷害指数和腐烂指数，另外草酸处理和对照各90个番茄果实用于指标测定，分别于贮藏第0、6、12、18、18+6天各取6个果实，取其横径最大处果肉制备混合样，液氮冷冻后-80℃保存备用。

1.2 测定方法

1.2.1 冷害指数和腐烂指数

番茄果实冷害指数参照Li（2016）方法统计[15]，按照番茄果实表面冷害症状所占面积分为5级，0级为无冷害症状；1级为冷害面积小于10%；2级为冷害面积占10%～20%；3级为冷害面积占20%～30%；4级为冷害面积大于30%。每30个果实为1次重复，试验重复3次。

冷害指数/%=Σ（发生冷害果数×该冷害级别）/（调查总果数×最高级别代表数值）×100。

番茄果实腐烂指数参照Biswas方法统计[16]。根据番茄果实腐烂面积将果实分为4级，0级：表面无病斑；1级：病斑面积小于果实表面积的10%；2级：病斑面积占果实表面积的10%～30%；3级：病斑面积占果实表面积的30%～50%，4级：病斑面积超过果实表面积的50%。每30个果实为1次重复，试验重复3次。

腐烂指数/%=Σ（腐烂果数×该腐烂级别）/（调查总果数×最高级别代表数值）×100。

1.2.3 呼吸速率和乙烯释放速率的测定

呼吸速率和乙烯释放速率采用薛锡佳（2012）方法测定[10]。

1.2.4 MDA和相对电导率的测定

MDA采用Jin（2014）方法测定[17]，MDA含量表示为nmol·g FW-1。相对电导率采用Li（2016）方法测定[15]，取番茄赤道部位果实圆片10片（直径约10 mm，厚度约3 mm），浸泡于蒸馏水中4 h，根据浸泡前后电导率值计算相对电导率。

1.2.5 过氧化氢和超氧阴离子的测定

过氧化氢含量采用南京建成试剂盒测定。超氧阴离子采用wang等方法测定[18]。

1.2.6 抗氧化酶活性测定

CAT、POD、SOD、APX酶活性参考曹建康等方法进行测定[19]。CAT、POD、SOD、APX酶活性表示为U/（mg prot·min）。

1.2.7 脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖的测定

脯氨酸采用磺基水杨酸法测定[20]。可溶性蛋白采用Bradford（1976）方法测定[21]。可溶性糖采用蒽酮比色法测定[22]。

1.3 数据统计

采用Excel和SPSS17.0软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1草酸处理对番茄果实冷害指数和腐烂指数的影响

在低温贮藏18 d期间，草酸处理和对照果实均未出现冷害症状，转移至常温后番茄果实出现冷害症状，且贮藏18+6 d时草酸处理果实冷害指数比对照低33.3%，显著低于对照（P＜0.05）（图1 A）。

对照果实第12天出现腐烂状况，而草酸处理果实第18天才出现腐烂状况，番茄果实贮藏18+6 d时，草酸处理果实腐烂指数比对照果实低26.36%。低温贮藏18 d和18+6 d期间，草酸处理果实腐烂指数显著低于对照果实（P＜0.05）（图1 B）。

图1 草酸处理对番茄果实冷害指数和腐烂指数的影响Fig.1 Effect of oxalic acid treatment on chilling injury and disease index in tomato fruit during storage

2.2 草酸处理对番茄果实呼吸速率和乙烯释放速率的影响

贮藏期间果实呼吸强度总体呈逐渐上升趋势，草酸处理果实呼吸强度在低温贮藏18 d期间与对照果实没有显著性差异，转移至常温贮藏6 d后，草酸处理果实呼吸强度显著低于对照果实（P＜0.05）（图2 A）。贮藏期间果实乙烯释放速率总体呈先升高后降低再升高趋势，草酸处理果实乙烯释放速率在贮藏前12 d期间与对照果实没有显著性差异，贮藏18 d～18+6 d期间草酸处理果实乙烯释放速率显著低于对照果实（P＜0.05）（图2 B）。

2.3 草酸处理对番茄果实丙二醛（MDA）和相对电导率的影响

番茄果实MDA含量在贮藏过程中呈逐渐上升趋势，在贮藏前12 d期间，草酸处理果实和对照MDA没有显著性差异，贮藏18 d～18+6 d期间草酸处理果实MDA含量显著低于对照（图3 A）。番茄果实相对电导率随贮藏时间延长逐渐升高，贮藏12 d后草酸处理果实相对电导率显著低于对照（P＜0.05）（图3 B）。

图2 草酸处理对番茄果实呼吸速率和乙烯释放速率的影响Fig.2 Effect of oxalic acid treatment on respiration rate and ethylene production rate in tomato fruit during storage

图3 草酸处理对番茄果实丙二醛和相对电导率的影响Fig.3 Effect of oxalic acid treatment on MDA content and relative leakage rate in tomato fruit during storage

2.4 草酸处理对番茄果实过氧化氢、超氧阴离子的影响

贮藏过程中，番茄果实过氧化氢含量总体呈现先下降后上升趋势，在贮藏前12 d期间，草酸处理果实和对照果实过氧化氢含量没有显著性差异，贮藏18 d～18+6 d期间草酸处理果实过氧化氢含量显著低于对照（P＜0.05）（图4 A）。番茄果实超氧阴离子生成速率总体上呈逐渐上升趋势，贮藏18+6 d时草酸处理果实超氧阴离子生成速率显著低于对照（P＜0.05）（图4 B）。

2.5 草酸处理对番茄果实抗氧化酶活性的影响

图4 草酸处理对番茄果实过氧化氢含量和超氧阴离子生成速率的影响Fig.4 Effect of oxalic acid treatment on H2O2content and O2-production rate in tomato fruit during storage

整个贮藏过程中番茄果实CAT酶活性呈现先升高后降低趋势。贮藏前6 d草酸处理番茄CAT酶活性与对照没有显著性差异，12 d～18+6 d期间草酸处理果实CAT酶活性显著高于对照（P＜0.05）（图5 A）。番茄果实POD酶活性在贮藏期间总体上呈先保持稳定再升高再降低趋势。草酸处理果实POD酶活性在贮藏前12 d期间与对照之间没有显著差异，贮藏18 d～18+6 d期间显著高于对照（P＜0.05）（图5 B）。番茄果实SOD酶活性变化不大，呈略微下降趋势。贮藏前12 d期间，草酸处理果实和对照SOD酶活性没有显著差异，贮藏18 d～18+6 d期间，草酸处理果实SOD酶活性显著高于对照（P＜0.05）（图5 C）。草酸处理果实APX酶活性呈先升高后降低趋势，整个贮藏期间草酸处理果实和对照之间没有显著性差异（P＞0.05）（图5 D）。

2.6 草酸处理对番茄果实脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量的影响

图5 草酸处理对番茄果实CAT、POD、SOD和APX酶活性的影响Fig.5 Effect of oxalic acid treatment on activities of CAT、POD、SOD and APX in tomato fruit during storage

番茄果实脯氨酸含量总体呈略微升高趋势。贮藏前12 d草酸处理番茄脯氨酸含量与对照果实没有显著性差异，贮藏18 d～18+6 d期间草酸处理果实脯氨酸含量显著高于对照（P＜0.05）（图6 A）。贮藏过程中草酸处理番茄可溶性糖含量和对照果实没有显著性差异（P＞0.05）（图6 B）。番茄果实可溶性蛋白含量在贮藏期间总体呈逐渐上升趋势，贮藏18 d～18+6 d期间草酸处理果实可溶性蛋白含量显著高于对照（P＜0.05）（图6 C）。

图6 草酸处理对番茄果实脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响Fig.6 Effect of oxalic acid treatment on contents of proline，soluble sugar and soluble protein in tomato fruit during storage

3 结果与讨论

贮藏温度是影响采后果实生理代谢、品质和贮藏性的重要因素。低温能延长采后果实贮藏期，但不适宜的低温会对采后果实造成低温胁迫进而引发生理失调产生冷害。本试验结果表明，草酸处理能显著降低亚低温胁迫下番茄果实采后冷害指数和腐烂指数，说明草酸处理能显著提高亚低温胁迫下番茄果实贮藏性。这与先前研究草酸处理提高采后芒果贮藏性的研究结果一致[23]。

低温胁迫下采后果实会诱导产生逆境乙烯而响应低温胁迫。乙烯释放量增加会导致采后呼吸跃变型果实发生呼吸跃变，加速果实后熟软化过程。前人研究表明采后果实冷害程度与乙烯释放量呈正相关[24]。采用外源乙烯处理能加剧鳄梨和李子冷害症状[25-26]，因此乙烯与采后果实冷害之间关系密切。本研究结果表明，草酸处理能显著降低亚低温胁迫下番茄果实乙烯释放速率，抑制果实乙烯合成，这表明草酸处理果实冷害程度较轻，产生乙烯较少，而对照果实受冷害严重产生乙烯较多。这与杨杨等采用NO处理抑制乙烯合成从而降低芒果冷害的研究结果类似[24]。

细胞膜结构和功能变化是采后果实对低温胁迫抗性的灵敏指标。低温胁迫会导致采后果实活性氧积累而加剧细胞膜氧化损伤，进而导致冷害发生[1，27]。采用外源化学物质处理能提高采后果实活性氧清除酶活性，降低果实细胞膜脂质过氧化反应，维持细胞膜完整性而缓解果实冷害[28-30]。已有研究表明草酸处理能维持低温贮藏下采后芒果果实细胞膜完整性而减轻芒果果实冷害，从而提高其贮藏性[23]。本试验研究发现亚低温胁迫下草酸处理能显著提高采后番茄果实CAT、POD、SOD酶活性，在贮藏后期显著降低过氧化氢和超氧阴离子积累，这可能是草酸处理减轻亚低温胁迫下番茄冷害的主要原因之一。

低温下植物通过积累脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质而调节细胞渗透平衡，缓解低温胁迫对植物造成的伤害[31]。刘芳等研究表明冷害温度下采后果实脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖含量高于非冷害温度[32]，王磊等发现低温胁迫下采后果蔬的抗冻性与脯氨酸、可溶性蛋白含量存在正相关性[33]。本研究结果表明，草酸处理对亚低温胁迫前期番茄果实脯氨酸和可溶性蛋白质含量没有显著影响，但能显著提高贮藏后期以及常温后熟过程中番茄果实脯氨酸和可溶性蛋白含量，这说明草酸处理缓解亚低温胁迫下番茄果实冷害可能与其调节脯氨酸代谢、诱导合成蛋白有关。

综上所述，草酸处理缓解亚低温胁迫下番茄果实采后冷害的发生，与其诱导提高番茄果实抗氧化酶活性、提高脯氨酸和可溶性蛋白等渗透调节物质含量，降低活性氧积累，维持果实细胞膜结构完整性有关。

[1]Wang C Y.Approaches to reduce chilling injury of fruits and vegetables[J].Horticultural Reviews,1993,15：63-95

[2]Zhang X H,Shen L,Li F J,et al.Up-regulating arginase contributes to amelioration of chilling stress and the antioxidant system in cherry tomato fruits[J].Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010：90(13),2195-2202

[3]Gao H,Zhang Z K,LV X G,et al.Effect of 2,4-epibrassinolide on chilling injury of peach fruit in relation to phenolic and proline metabolisms[J].Postharvest Biology and Technology,2016,111：390-397

[4]Wang Q,Ding T,Zuo J H,et al.Amelioration of postharvest chilling injury in sweet pepper by glycine betaine[J].Postharvest Biology and Technology,2016,112：114-120

[5]Wang L B,Baldwin E A,Plotto A,et al.Effect of methyl salicylate and methyl jasmonate pre-treatment on the volatile profile in tomato fruit subjected to chilling temperature[J].Postharvest Biology and Technology,2015,108：28-38

[6]Wang Y S,Lu Z S,Huang X D,et al.Effect of exogenous γaminobutyric acid(GABA)treatment on chillinginjury and antioxidant capacity in banana peel[J].Scientia Horticulturae,2014,168： 132-137

[7]Sayyari M,Valero D,Babalar M,et al.Prestorage oxalic acid treatment maintained visual quality,bioactive compounds and antioxidant potential of pomegranate after long-term storage at 2℃[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58(11)：6804-6808

[8]郑小林,田世平,李博强,等.草酸对冷藏期间桃果实抗氧化系统和PPO活性的影响[J].园艺学报,2005,32(5)：788-792

[9]Valero D,Díaz-Mula H M,Zapata P J,et al.Postharvest treatments with salicylic acid,acetylsalicylic acid or oxalic acid delayed ripening and enhanced bioactive compounds and antioxidant capacity in sweet cherry[J].Journal of agricultural and Food Chemistry,2011, 59(10)：5483-5489

[10]薛锡佳,李佩艳,宋夏钦,等.草酸处理减轻杧果采后果实冷害的机理研究[J].园艺学报,2012,39(11)：2251-2257

[11]Wu F W,Zhang D D,Zhang H Y,et al.Physiological and biochemical response of harvested plum fruit to oxalic acid during ripening or shelf-life[J].Food Research International,2011,44：1299-1305

[12]宋永骏,杨延杰.亚低温对茄子幼苗叶片渗透调节物物质含量及活性氧清除物质的影响[J].华北农学报,2011,26(4)：228-231

[13]范月仙,王鹏,李生泉,等.临界生长温度锻炼对棉苗抗冷性的影响[J].棉花学报,2011,23(1)：90-93

[14]张阳,姜晶.乙酰水杨酸对夜间亚低温番茄幼苗抗寒性的影响[J].中国农学通报,2012,28(25)：239-242

[15]Li P Y,Yin F,Song L J,et al.Alleviation of chilling injury in tomato fruit by exogenous application of oxalic acid[J].Food Chemistry, 2016,202：125-132

[16]Biswas P,East A R,Brecht J K,et al.Intermittent warming during low temperature storage reduces tomato chilling injury[J].Postharvest Biology and Technology,2012,74：71-78

[17]Jin P,Zhu H,Wang L,et al.Oxalic acid alleviates chilling injury in peach fruit by regulating energy metabolism and fatty acid contents [J].Food Chemistry,2014,161：87-93

[18]Wang A G,Lou G H.Quantitative relation between the reaction of hydroxylamine and superoxide anion radicals in plants[J].Plant Physiology Communications,1990,6：55-57

[19]曹建康,姜微波,赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导[M].北京：中国轻工业出版社,2007：101-132

[20]Li P Y,Zheng X L,Liu Y,et al.Pre-storage application of oxalic acid alleviates chilling injury in mango fruit by modulating proline metabolism and energy status under chilling stress[J].Food Chemistry,2014,142：72-78

[21]Bradford M M.A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principledye binding[J]. Analytical Biochemistry,1976,72：248-254

[22]李合生,孙群,赵世杰,等.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社：2000：164-165

[23]Li P Y,Zheng X L.Pre-storage application of oxalic acid to alleviate chilling injury in mango fruit[J].Hort Science,2015,50(12)：1795-1800

[24]杨杨,范蓓,申琳,等.SNP对低温下芒果皮乙烯合成及受体表达的影响[J].内蒙古农业大学学报(自然科学版),2014,35(4)：79-85

[25]Candan A P,Graell J,Larrigaudière C.Roles of climacteric ethylene in the development of chilling injury in plums[J].Postharvest Biology and Technology,2008,47(1)：107-112

[26]Pesis E,Aekerman M,Ben-Arie R,et al.Ethylene involvement in chilling injury symptoms of avocado during cold storage[J].Postharvest Biology and Technology,2002,24(2)：171-181

[27]Ding Z S,Tian S P,Zheng X L,et al.Responses of reactive oxygen metabolism and quality in mango fruit to exogenous oxalic acid or salicylic acid under chilling temperature stress[J].Physiologia Plantarum,2007,130(1)：112-121

[28]Cai Y T,Cao S F,Yang Z F,et al.MeJA regulates enzymes involved in ascorbic acid and glutathione metabolism and improves chilling tolerance in loquat fruit[J].PostharvestBiologyandTechnology,2011, 59：324-326

[29]Chen B X,Yang Q H.6-Benzylaminopurine alleviates chilling injury of postharvest cucumber fruit through modulating antioxidant system and energy status[J].Journal of Science and Food Agriculture,2013,93：1915-1921

[30]Zaharah S S,Singh Z.Postharvest nitric oxide fumigation alleviates chilling injury,delays fruit ripening and maintains quality in coldstored‘Kensington Pride’mango[J].Postharvest Biology and Technol,2011,60：202-210

[31]康俊梅,李燕,沈静,等.低温胁迫对野牛草幼苗渗透调节物与根系活力的影响[J].中国畜牧兽医,2010,37(12)：18-22

[32]刘芳,陈年来,李仲芳,等.低温对白兰瓜果实膜脂过氧化和渗透调节物质的影响[J].食品科学,2007,28(5)：339-343

[33]王磊,李建勇,张振贤,等.冻害低温下越冬甘蓝渗透调节物质的变化和作用[J].山东农业大学学报(自然科学版),2001,32(4)：487-490

Effect of Oxalic Acid Treatment on Chilling Injury in Tomato Fruit under Sub-low Temperature

LI Pei-yan1，YIN Fei2，*
（1.College of Food Science and Biotechnology，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，Henan，China；2.College of Agriculture，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471023，Henan，China）

The effects of postharvest treatment with oxalic acid（OA）on chilling injury in tomato fruit（Solanum lycopersicum L.）under sub-low temperature were investigated after tomato fruit were dipped in 10 mmol/L OA solution for 10 min at 25℃（control fruit were treated with distilled water）and then subsequently stored at sublow temperature（10±0.5）℃for 18 days thereafter transferred to 25℃for 6 days.The results suggested that pre-storage application of OA significantly decreased chilling injury index and disease index，significantly reduced MDA content and relative leakage rate in tomato fruit，remarkably inhibited and ethylene production rate，notably enhanced the activities of SOD，CAT and POD，and promoted the contents of proline and soluble protein.These physiological effects suggested that OA improved cold resistance of tomato fruit under sub-low temperature by enhancing antioxidant enzyme activities and increasing the ability of osmotic adjustment，which contribute to maintaining fruit membrane integrity.

tomato；oxalic acid；chilling injury；sub-low temperature

番茄属于典型的冷敏型果实，低于12℃贮藏便会出现冷害症状，主要表现为果皮凹陷、出现水渍状斑点、果实不能正常转色与成熟等[1-2]，这些冷害症状会严重影响番茄的贮藏性和商品价值，因此冷害防控已成为采后番茄果实低温贮藏亟待解决的关键问题。采用外源化学物质处理能有效缓解采后果实冷害发生，例如，表油菜素内酯[3]、甜菜碱[4]、茉莉酸甲酯[5]、γ-氨基丁酸[6]等能减轻采后桃、甜辣椒、番茄、香蕉等果实冷害发生。草酸是植物、动物及真菌体中广泛存在的一种有机酸，它在延缓采后果实成熟衰老进程、诱导采后果实抗病性及逆境胁迫抗性等方面具有重要作用。前期研究表明草酸处理不仅能提高石榴[7]、桃[8]、甜樱桃[9]等果实贮藏性，而且能缓解采后芒果[10]、大蜜李果[11]等果实冷害。

河南科技大学博士科研启动基金项目（4009-13480053）；河南科技大学青年科学基金项目（2015QN035）；农产品高值化利用与快速检测技术项目（2015XTD007）

李佩艳（1977—），女（汉），讲师，博士研究生，研究方向：食品质量与安全控制、果蔬贮藏与保鲜。

*通信作者

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.038

2016-11-01