正丁醇处理对冷藏哈密瓜果实冷害和贮藏品质的影响

刘彩红，张 琪，李 乾，王 雪，古丽丹·塔勒达吾，冯作山，王 静

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆果品采后科学与技术重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052）

哈密瓜（Cucumis meloL.）为葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物，素有“瓜中之王”的美誉，主产于新疆，并对新疆部分地区的经济发展有一定促进作用[1−3]。哈密瓜质地优良，口味甘甜，深受广大消费者青睐。哈密瓜为典型的呼吸跃变型果实，由于含水和糖量高，是天然的微生物培养基，采后易受到病原微生物侵染从而霉变和腐烂，导致果实损失严重[4]。低温贮藏是通用的果实采后贮藏保鲜方法，但哈密瓜属于冷敏性果实，在低温条件下极易发生冷害[5−6]，从而影响其贮藏品质。有研究发现，果蔬在自然衰老、机械损伤、冷害、干旱等逆境条件下时果蔬中的磷脂酶D（Phospholipase D，PLD）活性增加，使磷脂降解、膜通透性发生改变[7−9]，从而使果蔬在采后贮藏过程中更易腐败变质[10−12]。有研究表明，PLD抑制剂能够抑制磷脂酸以及磷脂的降解，即用PLD抑制剂处理果实能够起到保持细胞膜的完整性，维持果实采后品质以及提高果实抗逆性的作用[13]。已有学者将PLD抑制剂正己醛、正己醇和仲丁醇运用到维持桑葚[14]、草莓[15]、蟠桃[16]、龙眼[17]等的采后保鲜中。研究发现，正丁醇处理可以有效延缓龙眼果实可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，抑制果实呼吸，维持龙眼采后品质[18]；该处理保护荔枝，减少冷害，抑制在常温货架期间冷藏荔枝的酶褐变以及磷脂酶D活性[19]；该处理可以有效降低南果梨果心组织PLD和LOX活性以及相关基因的表达水平，减缓膜脂组分和脂肪酸含量降低[20]。

但采用PLD抑制剂正丁醇对哈密瓜采后进行处理研究其对低温冷害及品质的影响尚未见相关报道。本试验通过研究不同浓度正丁醇处理对冷藏哈密瓜果实冷害及品质的影响，旨在为哈密瓜贮藏保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

本试验以“西州密25 号”哈密瓜为试验材料于2019 年7 月21 日采摘自新疆维吾尔自治区五家渠市103 团商品瓜基地，选择成熟度基本一致、大小均一、无病虫害、无机械损伤的瓜进行采摘，采摘后立即将每个瓜单独套装上发泡网，并分别以每箱4个为标准装入统一尺寸的标准哈密瓜纸箱（40 cm ×35 cm × 28 cm），运至3 ℃冷库外，选择大小适中，成熟度基本一致且表面无任何机械损伤的哈密瓜作为试验材料，分别在哈密瓜果实赤道周围区域削取约2 cm厚的瓜皮组织，剁碎后迅速进行液氮冷冻，后放入−40 ℃冰箱中备用；无水乙醇 天津市志远化学试剂有限公司；酚酞、吐温20、浓硫酸、三氯乙酸 天津市福晨化学试剂厂；NaOH天津市北联精细化学品开发有限公司；邻苯二甲酸氢钾、磷酸钾 天津市光复发展有限公司；考马斯亮蓝G-250 Sigma公司；苯酚 天津市化工厂；磷酸、丙酮 天津市风船化学试剂科技有限公司；草酸、2,6-二氯靛酚 国药集团上海化学试剂公司；所有试剂 均为分析纯。

GY-3 硬度计 英国SMS公司；Brix手持折光仪 上海亮研智能科技有限公司；DDS-307 型电导率仪（雷磁 DJS-1C型电导电极）上海音孚实业有限公司；SIGMA 3-18 K型低温高速离心机 上海知信试验仪器有限公司；PTT-A+200 电子天平 福州华志科学仪器有限公司；DZKW-S-4 电热恒温水浴锅、FL-1 可调式封闭电炉 北京市永光明医疗仪器有限公司；752 N紫外可见分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 样品处理与贮藏 挑选出表面光滑、无损伤的哈密瓜作为试验材料，将瓜分为4 组，分别用0%（蒸馏水处理为对照组）、0.5%、1.0%和1.5%正丁醇溶液为试验处理组浸泡30 min，待自然风干后直接装入纸箱中，标记后放入3 ℃冷库低温贮藏（参考刘同业等[21]研究所得结果，3 ℃为“西州密25 号”哈密瓜受冷害温度）。处理后每隔6 d取一次样，共取7 次样。每个处理取3 个瓜，3 个重复，共计9 个瓜，每个指标重复测定3 次。

1.2.2 测定方法

1.2.2.1 冷害指数测定 将待观测的4 个浓度各9个哈密瓜从冷库取出，于常温下放置48 h后，观察并记录冷害发生情况，冷害指数具体以Bi等[22]的测定方法为参照，冷害症状按照受冷害严重程度分为五级：0 级，瓜体表面光洁，无冷害症状；1 级，有轻微的冷害斑显现，占瓜体表面积10%；2 级，冷害斑占瓜体表面积11%～25%；3 级，冷害斑占瓜体表面积25%～50%；4 级，冷害斑占瓜体表面积50%以上。

1.2.2.2 硬度测定 参照Bi等[22]的测定方法，将瓜纵向切开后，使用GY-3 硬度计，围绕果实中部，均匀取4 个点，分别测定果肉硬度，结果以kg/cm2表示。

1.2.2.3 可溶性固形物含量测定 参照曹建康等[23]的方法，将样品液滴在Brix手持折光仪上测定（重复测定3 次），取平均值，结果以%表示。

1.2.2.4 可滴定酸含量测定 参照曹建康等[23]的方法，采用氢氧化钠滴定法测定，结果以%表示。

式中：V-样品提取液总体积，mL；V0-滴定蒸馏水消耗的NaOH溶液体积，mL；V1-滴定滤液消耗的NaOH溶液体积，mL；Vs-滴定时所取滤液体积，mL；c-NaOH滴定液浓度mol/L；m-样品质量，g；f-折算系数，g/mmol。

1.2.2.5 抗坏血酸含量测定 参照曹建康等[23]的方法，使用2,6-二氯靛酚滴定法进行测定，结果以mg/100 g表示。

式中：V1-样品滴定消耗的染料体积，mL；V0-空白滴定消耗的染料体积，mL；ρ-1 mL染料溶液相当于抗坏血酸的质量，mg/mL；Vs-滴定时所取样品溶液体积，mL；V-样品提取液总体积，mL；m-样品质量，g。

1.2.2.6 可溶性糖含量测定 使用曹建康等[23]的方法，取冷冻备用的瓜皮组织，采用蒽酮比色法测定，结果以%表示。

式中：m′-从标准曲线查得的蔗糖质量，μg；V-样品提取液总体积，mL；N-样品提取液稀释倍数；Vs-测定时所取样品提取液体积，mL；W-样品质量，g。

1.2.2.7 可溶性蛋白含量测定 使用曹建康等[23]的方法，取冷冻备用的瓜皮组织，采用考马斯亮蓝染色法测定，结果以mg/g表示。

式中：m′-从标准曲线查得的蛋白质质量，μg；V-样品提取液总体积，mL；Vs-测定时所取样品提取液体积，mL；m-样品质量，g。

1.2.2.8 丙二醛含量测定 参照曹建康等[23]的方法，取冷冻备用的瓜皮组织进行测定，结果以μmol/g表示。

式中：c-反应混合液中丙二醛浓度；μmol/L；V-样品提取液总体积，mL；Vs-测定时所取样品提取液体积，mL；m-样品质量，g。

1.2.2.9 叶绿素含量测定 使用曹建康等[23]的方法，取冷冻备用的瓜皮组织进行测定，结果以mg/g表示。

式中：ρ-由公式计算得叶绿素的质量浓度，mg/L；V-样品提取液总体积，mL；m-样品质量，g。

1.3 数据处理

试验数据由Origin 2018 及Microsoft Excel 2010 软件进行数据分析并制图，利用SPSS 17.0 统计软件对数据进行统计分析，显著性水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果实冷害指数和冷害症状的影响

由图1 可以看出，哈密瓜冷藏14 d放置常温下48 h后均出现冷害，随着贮藏时间延伸，冷害指数升高，冷害症状加重；冷藏28 d时各个处理组果实凹陷病斑面积逐渐增大（图2A），冷害指数逐渐升高，此时0.5%正丁醇处理较对照及1.0%和1.5%正丁醇处理效果较好（图1）；贮藏35～42 d，1.0%正丁醇处理组冷害指数显著低于对照及0.5%和1.5%正丁醇处理组（图1）（P<0.05）；贮藏35 d，哈密瓜冷害指数较28 d显著升高（P<0.05），各处理分别升高11%、14%、3%和11%，其中浓度为1.0%正丁醇处理组哈密瓜果实冷害指数升高较低；贮藏42 d，对照及0.5%和1.5%正丁醇处理冷害指数分别为44%，42%和53%，显著高于1.0%正丁醇处理组哈密瓜冷害指数33%（P<0.05），此时冷害症状进一步加剧（图2A、2B）；在整个冷藏过程中，浓度为1.5%正丁醇处理果实冷害指数显著高于对照及0.5%和1.0%正丁醇处理组（P<0.05）（图1）。结果表明，1.0%正丁醇处理显著抑制哈密瓜果实冷害指数上升（P<0.05）。

图1 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜冷害指数的影响Fig.1 Effect of different concentrations of n-butanol on chilling injury index of Hami melon

图2 哈密瓜果实低温冷藏28 d(A)和42 d(B)后放置常温下48 h的冷害症状图Fig.2 Symptom of chilling injury of Hami melon fruits after cold storage for 28 d (A)and 42 d (B) at room temperature for 48 h

2.2 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉硬度的影响

由图3 可知，在冷藏过程中哈密瓜硬度呈先缓慢上升后迅速下降最后又有回升趋势。贮藏0～14 d，各处理组哈密瓜果实硬度较接近；贮藏14～28 d，不同浓度正丁醇处理组哈密瓜果实硬度均呈现下降趋势，浓度为0.5%正丁醇处理的哈密瓜果实硬度显著低于对照及1.0%和1.5%正丁醇处理组（P<0.05）；贮藏至28 d，对照和0.5%、1.0%及1.5%正丁醇处理组哈密瓜果实硬度较第14 d分别降低11.6%、22.0%、17.1%和12.6%，其中0.5%正丁醇处理哈密瓜果实硬度降低幅度较大为22.0%；28～42 d贮藏期间，对照组的哈密瓜果实硬度有所下降但不明显，贮藏第42 d，1.0%正丁醇处理的哈密瓜果实硬度值显著高于对照及0.5%和1.5%正丁醇处理（P<0.05）。由此可得，1.0%正丁醇处理缓解果实硬度降低效果较好。

图3 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉硬度的影响Fig.3 Effect of different concentrations of n-butanol on the firmness in flesh of Hami melon

2.3 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物含量高低是果实各种贮藏物质变化的综合表现，也是衡量贮藏品质的重要指标。由图4 可得，冷藏0～35 d，对照及正丁醇处理组哈密瓜果实可溶性固形物含量均呈现上升趋势；冷藏35～42 d所有处理可溶性固形物含量均呈现下降趋势；贮藏至42 d，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组哈密瓜果实可溶性固形物含量较35 d显著下降（P<0.05），分别降低5.9%、13.4%和8.7%，各处理组中0.5%正丁醇处理组哈密瓜果实可溶性固形物含量下降速度最慢，但差异不显著（P>0.05）。

图4 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉可溶性固形物含量的影响Fig.4 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble solids content in flesh of Hami melon

2.4 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉可滴定酸含量的影响

可滴定酸含量是影响果实风味品质的重要因素，由图5 可知，冷藏0～14 d，正丁醇处理组哈密瓜果实可滴定酸含量迅速上升（除1.5%正丁醇处理组），贮藏至第14 d时，1.5%正丁醇处理组哈密瓜果实可滴定酸含量显著低于对照及0.5%和1.0%正丁醇处理组（P<0.05）；冷藏14～42 d，对照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组可滴定酸含量呈缓慢下降趋势，冷藏42 d，正丁醇处理组可滴定酸含量均高于对照组，表明正丁醇处理可有效抑制可滴定酸含量下降，且1.0%正丁醇处理组抑制作用比较明显（P<0.05）。

2.5 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉抗坏血酸含量的影响

由图6 可知，哈密瓜在整个冷藏过程中所有处理组抗坏血酸含量均呈急速下降的趋势；贮藏至14 d，1.0%正丁醇处理显著高于对照和0.5%和1.5%正丁醇处理组（P<0.05），与0.5%和1.5%正丁醇处理组相比，1.0%正丁醇处理的哈密瓜果实抗坏血酸含量分别高7.33%、9.65%；贮藏21～42 d所有处理组哈密瓜果实抗坏血酸含量整体也呈明显下降趋势，但较为接近。由此可得，1.0%正丁醇处理可显著抑制贮藏前期（0～14 d）哈密瓜果实抗坏血酸含量下降（P<0.05）。

图6 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果肉抗坏血酸含量的影响Fig.6 Effect of different concentrations of n-butanol on ascorbic acid content in flesh of Hami melon

2.6 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮可溶性糖含量的影响

果蔬中可溶性糖在冷害条件下对果蔬细胞具有保护作用，并且其含量与多种植物的抗寒性成正相关。由图7 可得，冷藏期间哈密瓜果皮可溶性糖含量呈现先增高后降低趋势；0～21 d所有处理均呈现上升趋势，冷藏21 d时所有处理组哈密瓜果皮可溶性糖含量均达到峰值，与对照组相比，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组可溶性糖含量分别高出26.6%、18.6%和14.1%；冷藏42 d，对照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组哈密瓜果皮可溶性糖含量较第0 d果皮可溶性糖含量5.262%分别提高49.9%、18.0%、55.8%和21.7%，其中1.0%正丁醇处理组哈密瓜果皮可溶性糖含量升高量最多。由此可得，1.0%正丁醇处理一定程度上可以抑制冷藏期间哈密瓜果皮可溶性糖含量的降低。

图7 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮可溶性糖含量的影响Fig.7 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble sugar content in pericarp of Hami melon

2.7 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮可溶性蛋白含量的影响

可溶性蛋白是重要的渗透调节物质和营养物质，经常用作筛选抗性的指标之一。由图8 可知，冷藏期间所有处理组哈密瓜果皮可溶性蛋白含量总体呈先缓慢上升后急速下降的趋势；贮藏至28 d，所有处理组哈密瓜果皮可溶性蛋白含量均达到峰值，此时1.0%正丁醇处理组哈密瓜可溶性蛋白含量较高；贮藏28～42 d所有处理组哈密瓜果皮可溶性蛋白含量大幅度下降；贮藏至第42 d，对照及0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组哈密瓜果皮可溶性蛋白含量较0 d分别降低13.2%、12.7%、10.1%和16.8%，其中1.0%正丁醇处理哈密瓜果皮可溶性蛋白含量降低量较少。由此可得，1.0%正丁醇处理可显著抑制哈密瓜果皮贮藏前期（0～35 d）可溶性蛋白含量降低（P<0.05）。

图8 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮可溶性蛋白含量的影响Fig.8 Effect of different concentrations of n-butanol on soluble protein content in pericarp of Hami melon

2.8 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮丙二醛含量的影响

丙二醛作为膜脂过氧化作用产物，其常被用作衡量膜脂过氧化程度的指标，其果皮丙二醛含量可直接反映果实发生膜脂过氧化的严重程度[24]。由图9 可知，在整个冷藏过程中，所有处理组哈密瓜果实丙二醛含量均随着时间延长而升高；贮藏7～21 d，所有处理组MDA含量均急速上升，且含量较为接近；贮藏21～42 d各处理组均缓慢上升后快速下降，在此期间，对照组哈密瓜果皮丙二醛含量显著高于0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组（P<0.05），表明正丁醇处理可以降低贮藏后期MDA含量上升速度，从而减缓低温对细胞膜造成的损害，其中1.0%正丁醇处理组较为显著（P<0.05）。

图9 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮丙二醛含量的影响Fig.9 Effect of different concentrations of n-butanol on malondialdehyde content in pericarp of Hami melon

2.9 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮叶绿素含量的影响

叶绿素在水果和蔬菜中大量存在，是植物进行光合作用的重要色素物质。由图10 可知，贮藏0～28 d所有处理组叶绿素含量均呈波动上升趋势；贮藏28～42 d，对照组和0.5%正丁醇处理组哈密瓜果皮叶绿素含量呈缓慢下降趋势，1.0%和1.5%正丁醇处理组哈密瓜果皮叶绿素含量呈先降低后上升趋势；贮藏至42 d，0.5%、1.0%、1.5%正丁醇处理组哈密瓜果皮叶绿素含量显著高于对照处理组（P<0.05），1.0%正丁醇处理的哈密瓜果皮叶绿素含量最高且较对照组哈密瓜果皮叶绿素含量高出21.7%，但正丁醇处理组中各浓度间叶绿素含量相差不大。由此可得，在贮藏后期正丁醇处理组可以显著抑制哈密瓜果皮叶绿素含量降低，且1.0%正丁醇处理组较好（P<0.05）。

图10 不同浓度正丁醇处理对哈密瓜果皮叶绿素含量的影响Fig.10 Effect of different concentrations of n-butanol on chlorophyll content in pericarp of Hami melon

3 结论与讨论

随着人们生活质量提高，人们对果实外观品质及口感尤为重视。由于哈密瓜果实遭受冷害时首要反映区为表皮细胞膜部分，研究果皮内部相关指标对果实的抗冷十分重要[25]。本次试验研究发现，哈密瓜在低温冷藏初期表面出现较少浅褐色且形状不规则的冷害斑点，并且随低温贮藏时间延长，斑点不断增大相连发展成块状，斑块颜色变深并下陷，尤其当移至室温后冷害症状加重，冷害斑颜色加深（图2），同时瓜表面有少量水浸状现象发生[26]，该现象与许玲等[27]研究哈密瓜低温贮藏过程中的冷害症状基本一致，表明在低温贮藏期间果实表皮细胞膜结构遭到不同程度的破坏。其中1%正丁醇处理抑制效果较好，可能是正丁醇处理通过影响表皮细胞膜相关膜脂活性，从而提高细胞膜抗冷性。1.5%正丁醇处理加剧冷害指数上升是否与正丁醇浓度过高相关还需做进一步验证（图1）。

果实硬度、MDA及叶绿素含量等是衡量果实成熟衰老和贮藏品质的重要指标[28]。经研究发现，随着贮藏时间延长，果皮硬度逐渐降低，其中1.0%正丁醇处理在贮藏前期0～7 d及贮藏结束第42 d效果较好（图3）。由于MDA是膜脂过氧化最终产物，其含量也随之增大（图9），其中1.0%正丁醇处理效果较好，且在整个贮藏期间（除14 d）明显降低哈密瓜果皮丙二醛含量的上升速度；正丁醇处理一定程度抑制哈密瓜果皮叶绿素含量降低，其中1.0%正丁醇处理效果较好，尤其在贮藏后期28～42 d，效果尤为显著（图10），表明正丁醇处理降低冷藏哈密瓜果实脂质过氧化对细胞膜的破坏，降低细胞膜渗透率及膜脂过氧化产物生成速率，此结果在熊海楠[29]和李伟丽[30]研究中得以验证。

可溶性糖、可溶性蛋白等渗透调节物质在植物抗冷害中对活性氧的产生和清除具有一定效果，因为可溶性糖和可溶性蛋白能够对植物细胞起到渗透调节作用，使得细胞内溶质浓度增加，可降低细胞的冰点，防止细胞过度脱水，从而减少低温对细胞的伤害，抑制果蔬冷害状况[31−32]，本试验研究发现，正丁醇处理在一定程度上抑制哈密瓜果皮可溶性糖（图7）和可溶性蛋白含量（图8）的降低，其中1.0%正丁醇处理效果较好，且在整个贮藏过程中均表现出抑制哈密瓜果皮可溶性糖（除21 d）及可溶性蛋白含量降低的作用，有助于保持果实采后品质。表明正丁醇处理对缓解低温胁迫下哈密瓜果实冷害可能与其调节脯氨酸代谢，诱导合成蛋白有关。

此外，对哈密瓜相关品质分析发现正丁醇处理可在一定程度上延缓哈密瓜果肉可溶性固形物含量下降速度，其中1.0%正丁醇处理在贮藏0～7 d和28～35 d效果较好（图4），与此同时，在整个贮藏期间（除21 d），1.0%正丁醇处理均表现出较好抑制可滴定酸含量下降的作用（图5），缓解果实贮藏过程中的成熟衰老，有效地维持果实品质。表明果蔬在受冷害过程中膜系统功能的改变与哈密瓜贮藏品质关系密切。相较而言，浓度为1.0%正丁醇处理对哈密瓜果实冷藏过程中贮藏保鲜具有较好作用。