高湿贮藏对茄子冷害及抗氧化系统的影响

曹婷婷 张 萌 程紫薇 金文渊 金 鹏 郑永华

(1南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095；2苏州大福外贸食品有限公司，江苏 苏州 215000)

茄子(Solanum melongenaL.)为茄科茄属蔬菜作物，其果实营养丰富，富含多酚和花青素等抗氧化物质，深受消费者喜爱[1－2]。但茄子果实采后新陈代谢旺盛，具有较高的呼吸和蒸腾速率，极易失水萎缩和腐烂变质[3]，所以需要采取各种物理[4]、化学[5－6]和生物[7－8]保鲜措施来延缓茄子采后的败坏变质，减轻采后损失，其中低温贮藏是最为有效且方便的一种保鲜方法。但茄子是冷敏性果实，冷藏过程中易出现果皮凹陷、果肉和种子褐变等冷害症状，进而降低其商品价值，限制了茄子果实的冷链流通[9]。国内外已有冷激[2]、热处理[10]、低温预贮[11]、丁香酚熏蒸[12]和UVC 结合草酸[13]等各种物理和天然化学物质处理减轻茄子果实低温冷害的报道，可见研究安全高效的方法来减轻茄子果实的冷害具有重要的现实意义。

贮藏环境湿度是影响果蔬保鲜的重要因素。1977年加拿大科学家首先提出了蔬菜高湿贮藏的概念，他们认为高湿贮藏对减少产品贮藏过程中的水分损失极为重要[14]。尤其是叶菜类蔬菜，高湿贮藏可显著抑制其蒸腾失水和组织萎蔫，从而达到保鲜的效果[15]。Correia 等[16]研究表明，高湿贮藏可显著延缓甜樱桃果实的品质劣变并提高其抗氧化活性。高湿贮藏环境可有效抑制新鲜果蔬的蒸腾失水，还有研究表明采用塑料薄膜包装高湿贮藏可以显著减轻脐橙[17]和番茄[18]果实冷害发生，延长贮藏期。但采用塑料薄膜包装增湿会产生白色污染破坏环境。近年来，研究表明通过干雾控湿系统增湿的高湿冷库贮藏，可有效保持广东菜心、番木瓜等果蔬的新鲜外观及内在营养品质，延缓青花菜的黄化，并可显著抑制黄瓜果实贮藏冷害的发生，从而延长贮藏期[19－21]，说明干雾控湿高湿贮藏在果蔬采后冷链贮运保鲜中具有较好的应用前景。但干雾控湿高湿贮藏对茄子等其他冷敏性果蔬贮藏冷害的影响尚鲜见报道。为此，本试验研究了干雾控湿高湿冷库和普通低湿冷库贮藏对典型冷敏性果菜茄子冷害、失重率、总酚和花青素含量及活性氧代谢的影响，以探究高湿贮藏对减轻茄子冷害的作用，并从果实抗氧化系统的角度阐明其作用机理，以期为高湿贮藏在茄子冷链运输中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择成熟度一致，大小均一，色泽均匀，无机械损伤和病虫害的布利塔长茄为试验材料，采后于2 h 内覆冰立即运回实验室。

乙醇(分析纯)、盐酸(分析纯)、氯化钾、碳酸钠、愈创木酚、抗坏血酸、1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(1，1-diphenyl-2-dinitrophenylhydrazine，DPPH)、氯化硝基四氮唑蓝，南京杰汶达生物科技有限公司；Folin 酚试剂(BR，1 mol·L－1)、浓氨水(分析纯)、乙酸钠、硫酸亚铁，南京迈博生物科技有限公司；过氧化氢(分析纯)、丙酮(分析纯)、硫酸(分析纯)、邻苯二酚、甲硫氨酸、盐酸羟胺、α－萘胺、硫酸钛，南京晚晴化玻仪器有限公司；乙二胺四乙酸二钠、对氨基苯磺酸、水杨酸、核黄素，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

Hygrote 湿度控制系统，以色列Hygrotech 公司；RS-YS-W-A 型GSP 无线温湿度测点、RSWS-ETH－6 型以太网温湿度记录仪，山东仁科测控技术有限公司；DDS－11A 电导仪，上海第二分析仪器厂；FA1104 电子天平，上海精密科学仪器有限公司；DK-S26 型电热恒温水浴锅，上海森信实验仪器有限公司；湘仪H1850R台式高速冷冻离心机，湘仪离心机仪器有限公司；UV－1600 分光光度计，上海美普达仪器有限公司；TLP质构仪，美国Food Technology Corporation。

1.3 材料处理

将挑选出的茄果随机分成两组，之后放入底部及四周垫有柔软缓冲物的塑料转运框中(675 mm × 485 mm × 400 mm)，每组18 框，每框20 个果实，分别置于4.0±0.5℃的干雾控湿高湿冷库(相对湿度96%～99%)和普通低湿冷库(相对湿度70%～75%)中贮藏15 d，每隔3 d 取样1 次，测定各项指标。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 冷害指数(chilling injury index，CI)和相对电导率测定 冷害指数参照王兰菊等[22]的方法测定。先将茄果置于20±1℃货架2 d，然后按冷害程度将冷害分为5 级。0 级，无冷害；1 级，轻微冷害:茄果表面有少量直径低于0.5 cm 的凹陷褐变斑点；2 级，中度冷害:茄果表面有直径大于1 cm 的凹陷褐变斑块；3级，严重冷害:茄果表面褐变面积达1/3 以上，果肉、种子褐变；4 级，极严重冷害:茄果表面褐变斑块成片，果肉、种子均严重褐变，无商品价值。按照公式计算CI:

式中，ni为该级别发生冷害的茄果数，i为冷害级别(0～4 级)，N 为果实总数。

相对电导率参照姚文思等[23]的方法。在茄果赤道部位处，用直径1 cm 的打孔器进行打孔取样，取出12 片放入装有20 mL 蒸馏水的试管中，摇匀后立刻测定其电导度E，静置30 min 后测定其电导度，记为E1，将试管中溶液煮沸10 min，待冷却至室温后测其电导度，记为E2。按照公式计算相对电导率:

1.4.2 硬度和失重率测定 硬度采用质构仪进行测定。使用0.3 N 触发力，5 mm 探针，对10 个茄果的对称赤道部位各压缩10 mm 进行测定。失重率采用称量法进行测定，计算公式为:

式中，m1为初始茄果质量，g；m2为取样点时茄果质量，g。

1.4.3 果肉中总酚和果皮中花青素含量测定 采用Wang 等[24]的方法测定总酚含量，并稍作修改。取1 g果肉加5 mL 提取液(80%预冷丙酮，含0.2%甲酸)，离心得上清液。反应体系:上清、蒸馏水、Folin-Ciocalteu 试剂、碳酸钠溶液，混匀后30℃避光水浴1 h，测定A765。花青素含量采用pH 示差法测定[11]，并略作修改。取0.5 g 果皮加入5 mL 提取液，研磨后于4℃、12 000×g 离心20 min 得上清。上清液分别用氯化钾、乙酸钠缓冲溶液稀释到6 倍混匀，40℃水浴20 min 后，测定A550、A700。含量均以g·kg－1FW 表示。

1.4.4 抗氧化酶活性的测定 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性参考曹建康等[25]的方法测定，以每分钟反应体系对氮蓝四唑光化还原抑制50%时所需要的酶量为一个活性单位；参考Han等[26]的方法测定抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxide，APX)和过氧化氢酶(catalase，CAT)活性，以每分钟反应体系分别在290 nm 和240 nm 波长处吸光值降低0.01 所需要的酶量为一个活性单位；过氧化物酶(peroxidase，POD)活性参考Ling 等[27]的方法，并加以改动，以每分钟反应体系在470 nm 波长处吸光值增加1 所需的酶量为一个活性单位。以上酶活性全部表示为U·mg－1protein。

1.4.6 DPPH 自由基清除率和羟基自由基清除率测定 DPPH 自由基清除率的测定参考李晓安等[29]的方法，羟基自由基清除率的测定参照高梵[30]的方法，结果均以清除百分率表示。

1.5 数据分析

以上指标均取3 个平行样(3 次重复)进行测定，采用Excel 2010 和SAS 9.2 软件进行数据处理分析，采用Origin 8.0 软件绘图。用邓肯式多重比较法进行显著性差异分析，P<0.05 为显著差异。

2 结果与分析

2.1 高湿贮藏对茄子冷害指数和相对电导率的影响

由图1-A 可知，茄子的CI 随着贮藏时间的延长而逐渐上升，低湿组茄果的CI 在贮藏9 d 时达到65.6%，表面褐变斑块直径大于1 cm，出现中度冷害，而高湿组CI 仅为43.8%，与低湿组存在显著性差异(P< 0.05)。在贮藏15 d 结束时，高湿组CI 为51.6%，低湿组高达76.6%，果面褐变面积达1/3 以上，果肉种子均已褐变，两组处理之间存在显著性差异(P<0.05)。表明高湿贮藏能显著减轻茄果低温贮藏期间冷害的发生，从而延长贮藏期。

相对电导率能直接反映低温贮藏期间茄子的冷害状况。如图1-B 所示，茄子的相对电导率在低湿贮藏期间呈上升趋势，与冷害指数变化趋势相似。高湿处理组的茄果相对电导率在整个贮藏期间均显著(P<0.05)低于低湿组，贮藏15 d 后，低湿组相对电导率高达45.0%，而高湿组仅为30.1%，表明高湿贮藏能较好地维持细胞膜的完整性，延缓相对电导率的上升，减轻茄果实冷害。

2.2 高湿贮藏对茄子硬度和失重率的影响

由图2-A 所示，茄子的硬度在贮藏期间呈不断下降的趋势，高湿组茄子除贮藏6 d 外，其余各取样点均显著高于低湿组茄子。在贮藏结束时，高湿贮藏的茄子硬度为17.7 N，显著(P<0.05)高于低湿组茄子硬度(17.0 N)。由图2-B 可知，贮藏期间低湿组茄果的失重率呈现直线上升趋势，贮藏15 d 后低湿组失重率达9.43%；在整个贮藏期间，高湿贮藏显著降低了茄果的失重率(P<0.05)，在贮藏结束时高湿组失重率仅为2.43%。由此可见，高湿贮藏能明显减轻茄果冷藏期间的蒸腾失水，维持更好的外观品质和商品价值。

2.3 高湿贮藏对茄子果肉总酚和果皮花青素含量的影响

茄子果肉中富含丰富的酚类物质。如图3-A 所示，低湿组茄子的总酚含量在贮藏期间变化不大，高湿组茄子的总酚含量呈先升后降的趋势，在贮藏15 d 时总酚含量为0.63 g·kg－1FW，显著(P<0.05)高于低湿组(0.57 g·kg－1FW)。茄子果皮中富含花青素。由图3-B 可知，低湿贮藏前6 d，茄子果皮中的花青素含量迅速下降，高湿贮藏可以显著延缓花青素含量的下降。贮藏15 d 后，高湿贮藏茄子果皮的花青素含量显著高于低湿组(P<0.05)。表明高湿贮藏能够保持茄子果实较高的总酚和花青素含量，因而具有更高的抗氧化活性。

2.4 高湿贮藏对茄子SOD、APX、CAT、POD 等抗氧化酶活性的影响

茄子体内存在着完整的活性氧清除系统，包括SOD、APX、CAT、POD 等抗氧化物酶，是酶促防御系统的重要保护酶。由图4-A 可知，茄子SOD 活性在贮藏前3 d 增加，随后逐渐下降，但高湿贮藏能保持更高的酶活，贮藏结束时高湿组SOD 活性是低湿组的1.42倍，差异显著(P<0.05)。图4-B 显示，高湿组茄果APX 活性与低湿组趋势相近，均在贮藏9 d 时达到峰值，高湿组APX 活性为26.01 U·mg－1protein，是低湿组的2.04 倍。随着贮藏时间的延长，APX 活性不断下降，但高湿处理能够更好地延缓APX 活性的下降。由图4-C 可知，CAT 具有与APX 相似的变化趋势，整个贮藏期间高湿组均能保持更高的CAT 活性，后期(9～15 d)2 个处理组间差异显著(P<0.05)。由图4-D可知，POD 活性随着贮藏时间延长呈现先升后降的趋势，除贮藏9 d 外，高湿组茄果POD 活性均与低湿组之间差异显著(P<0.05)；贮藏15 d 时，高湿组POD活性为2.29 U·mg－1protein，而低湿组仅为1.30 U·mg－1protein。综上，高湿贮藏能够保持茄果实冷藏期间更高的抗氧化酶活性，更好地清除茄子体内产生的活性氧。

2.5 高湿贮藏对茄子产生速率和H2O2 含量的影响

2.6 高湿贮藏对茄子DPPH 自由基清除率和羟基自由基清除率的影响

如图6-A 所示，低湿和高湿贮藏茄果的DPPH 自由基清除率均呈先降后升的趋势。在整个贮藏期间，高湿组DPPH 自由基清除率显著(P<0.05)高于低湿组。至贮藏结束时，高湿组DPPH 清除率为66.7%，显著高于低湿组(60.2%)。由图6-B 可见，低湿贮藏茄果羟基自由基清除率整体呈平缓下降趋势，高湿贮藏呈现先升后缓慢下降的趋势。在整个贮藏期间，高湿贮藏茄果的羟基自由基清除率显著(P<0.05)高于低湿组，贮藏15 d 时，低湿组清除率为16.99%，高湿组为26.83%，两者差异显著(P<0.05)。说明高湿贮藏的茄果在冷藏期间具有更高的自由基清除率，从而减少自由基对机体的伤害，减轻冷害发生。

3 讨论

茄子是冷敏性果实，不适宜的低温贮藏会造成细胞膜的损伤并最终导致冷害的发生，从而降低商品价值，限制其冷链流通[9]。但有关贮藏环境湿度对冷敏性果蔬冷害发生的影响研究较少。贾雯茹等[21]研究发现，采用干雾控湿冷库高湿贮藏能够显著减轻冷敏性黄瓜果实冷害的发生，同时维持较高的叶绿素和抗坏血酸含量，保持黄瓜果实更好的品质。本研究中，在4℃温度下低湿贮藏的茄子果实3 d 后就出现轻微冷害症状，之后冷害指数不断升高，贮藏15 d 后表现严重的果皮凹陷、果肉和种子褐变等冷害症状而失去商品价值；然而在同样贮藏温度下，采用干雾控湿冷库高湿贮藏能显著减轻茄果的失水皱缩和冷害症状，保持果实较高的硬度及总酚和花青素含量，从而保持果实较好的营养和商品价值。采用塑料薄膜包装的高湿贮藏也可以显著减轻脐橙[17]、番茄[18]和柑橘果实[31]冷害发生。这些结果表明，高湿的贮藏环境对减轻果蔬冷害起到了积极作用。

茄子果实中富含多酚和花青素等非酶抗氧化物质，具有较高的营养保健价值。前人研究表明，抗氧化系统中多酚和花青素等抗氧化物质含量的高低与采后果蔬的抗冷性密切相关。如Gao 等[32]发现采用表油菜素内酯处理的桃果实具有更高的总酚含量，从而提高桃果实的抗冷性，有效减轻其冷害。Wang 等[24]研究发现，采用外源甜菜碱处理可增加桃果实在冷藏初期酚类物质的积累，延缓贮藏后期酚类物质的下降，从而有助于清除活性氧，防止细胞氧化损伤，减轻桃果实低温贮藏期间的冷害。采用低温预贮处理可保持茄子中较高的总酚和花青素含量，同时减轻果实冷害的发生[11]。在本研究中，茄子果肉的总酚含量随贮藏时间延长呈先升后降的趋势，果皮中花青素含量呈下降趋势；采用干雾控湿冷库高湿贮藏能保持茄果中较高的总酚和花青素含量及较高的DPPH 自由基和羟基自由基清除率，同时显著抑制冷害指数的上升。表明保持抗氧化系统中较高的多酚和花青素含量是高湿贮藏减轻茄子冷害的重要作用机理。

果蔬体内抗氧化系统中存在SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶，在清除活性氧和抵御逆境伤害中起重要作用。SOD 通过清除细胞中的产生H2O2和O2，然后H2O2进一步被CAT 催化氧化成H2O 和O2，POD 也可清除H2O2，APX 能催化H2O2与抗坏血酸发生氧化还原反应，从而分解清除H2O2[33]。正常情况下，果蔬体内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态，但当遭受低温等逆境胁迫时其代谢平衡被破坏，果蔬组织中会积累大量活性氧引起膜脂过氧化反应从而损伤细胞膜系统，导致冷害的发生[21]。已有研究表明，抗氧化系统中抗氧化酶活性也与果蔬的抗冷性密切相关。如采用低温预贮结合茉莉酸甲酯处理能保持茄果中较高的POD 和CAT 活性，同时减轻冷害的发生[34]。精氨酸浸泡的石榴果实通过增强抗氧化系统中CAT、APX 和SOD 等酶的活性，对DPPH 自由基具有更高的清除率，从而减轻采后石榴果实低温贮藏期间的冷害[35]。热处理能显著提高黄瓜果实中APX 和CAT 活性，维持活性氧代谢平衡，有效减轻黄瓜果实冷害[36]。在本研究中，高湿贮藏在抑制茄子冷害的同时，显著提高了SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶的活性，抑制了H2O2和的产生，保持了较高的羟基自由基和DPPH 自由基清除率，延缓了相对电导率的上升。表明高湿贮藏可维持茄子果实较高的抗氧化酶活性，从而抑制活性氧对茄子的伤害，减轻果实冷害。

4 结论

本研究结果表明，采用相对湿度为96%～99%的高湿贮藏能显著抑制茄子果实在4℃贮藏过程中冷害指数、相对电导率和失重率的上升，保持茄子果实较高的硬度，延缓果肉总酚和果皮花青素含量的下降，保持茄子果实更好的品质。同时，高湿贮藏通过增强抗氧化系统中SOD、APX、CAT 和POD 等抗氧化酶的活性，抑制H2O2和产生，清除机体内的羟基自由基和DPPH 自由基，从而减轻果实冷害的发生。因而采用高湿贮藏在茄子果实冷链物流中具有较好的应用前景。