热激处理减轻黄瓜冷害的条件及其作用机理研究

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黄瓜富含水分和维生素C,是一种大众喜爱的果蔬,低温是黄瓜保鲜的有效方式,但黄瓜是一种冷敏性果蔬,贮藏温度低于7-10℃就会发生冷害,出现表面凹陷和水渍状斑点直至霉变腐烂等冷害症状,从而降低黄瓜的商品价值,限制了黄瓜的冷链流通。因此,急需一种安全高效的方法减轻黄瓜采后冷害问题。热激处理是一种无毒、无农药残留的物理处理方法,在果蔬贮藏方面具有良好的应用前景。热激处理对减轻黄瓜冷害作用的研究虽已有报道,但热激处理的条件及其减轻冷害的作用机理还有待深入研究。本文以水果黄瓜为试材,先用响应曲面法得出减轻黄瓜冷害的最佳热激处理,在此基础上研究最佳热激处理对黄瓜冷藏期间冷害、品质、抗氧化活性、细胞膜组分、渗透调节物质含量及其相关基因表达的影响,从活性氧、膜脂和脯氨酸代谢多角度对热激处理减轻黄瓜冷害的作用机理进行探讨,为热激处理在采后黄瓜保鲜中的应用提供科学依据.主要研究结果如下:
  1.采用响应面试验研究不同的热激处理温度(42、47、52℃)、时间(2、6、8min)建立了不同条件下热激处理黄瓜果实冷藏期间品质(冷害指数、b*值、硬度)的二次多项式的数学模型,分析其拟合度,利用模型的响应面及其等高线对影响黄瓜冷藏品质的关键因子及其相互作用进行探讨,并在此基础上优化了减轻黄瓜果实冷害的热激处理的条件:温度为47℃,时间为5min。验证试验表明,该处理组能减轻黄瓜在4℃下贮藏15d的冷害症状,保持较好品质。
  2.研究了最佳热激处理条件对黄瓜在4℃,15d贮藏期内品质及活性氧代谢的影响。研究发现低温会造成黄瓜硬度、叶绿素和抗坏血酸含量的下降,以及电导率和丙二醛含量的上升,热激处理可以抑制这些黄瓜品质指标的下降,减轻细胞膜伤害,维持黄瓜良好品质。此外,热激处理还可以抑制黄瓜超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)的下降,提高过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,抑制过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子含量(O2·-)的上升,提高活性氧清除能力。这些结果表明,热激处理可以维持活性氧代谢平衡,减轻细胞膜损伤从而减轻黄瓜冷害。
  3.研究了最佳热激处理条件对黄瓜在4℃,15d贮藏期内膜脂和脯氨酸代谢的影响。结果发现,热激处理抑制膜脂相关代谢酶脂氧合酶(LOX)和磷脂酶D(PLD)活性的上升,提高黄瓜细胞膜不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸含量,抑制饱和脂肪酸棕榈酸和硬脂酸的生成,抑制黄瓜不饱和指数和不饱和度的下降,还可以提高脯氨酸合成途径中二氢毗咯-5-梭酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAD活性的上升,抑制了脯氨酸分解途径中脯氨酸脱氢酶(PDH)活性的上升,从而诱导渗透调节物质脯氨酸含量的上升。这些结果表明,热激处理可以维持黄瓜细胞膜较高的不饱和脂肪酸比例,维持细胞渗透性,使黄瓜细胞膜不易相变,减轻黄瓜冷害。
  4.研究了最佳热激处理条件对黄瓜在4℃,15d贮藏期内相关基因表达的变化。热激处理可以通过诱导抗冷因子CBF1和CBF3的迅速大量表达,激活脯氨酸代谢相关酶基因P5CS和OAT表达的上升,减缓PDH表达的上升,并且抑制膜脂相关代谢酶基因LOX和PLD的表达上升。这些结果表明,热激处理通过诱导黄瓜抗冷相关基因的表达减轻黄瓜冷害。
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