山西农业大学杜俊杰教授等：预冷方式对甜樱桃采后耐贮性及新橙皮苷代谢的影响

2023-12-08 21:34:15

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甜樱桃作为一种高档精品水果，其口感酸甜，不仅对丰富、调节水果市场供应具有特殊作用，而且富含铁、VA和有机酸等营养物质。预冷作为果蔬采后冷链物流的首要环节，可有效去除果蔬田间热，降低其采后生理代谢速率，延缓其营养成分降解，抑制腐败变质，对提高甜樱桃耐贮性和减少采后损失具有重要意义。新橙皮苷其甜度是蔗糖1100倍（以质量计），可用于食品添加剂的新型甜味剂；同时，其具有良好的抗过敏、抗氧化和调节糖脂代谢等作用。

山西农业大学园艺学院的冯雅蓉、杜俊杰*通过探究4 种预冷方式（压差预冷、冰水预冷、冷库风冷和臭氧冰水预冷）对其耐贮性和贮藏期间新橙皮苷含量变化的影响，并从黄酮生物合成途径（map00941）中新橙皮苷合成通路探究预冷方式对新橙皮苷合成相关基因表达量的影响，以期筛选出可有效提升甜樱桃耐贮性的适宜预冷方式，降低采后损失，明确其对甜樱桃贮藏期间新橙皮苷代谢的影响，为基于新橙皮苷甜味作用的甜樱桃品种和口感改良技术的开发提供理论依据。

1 预冷方式对甜樱桃采后贮藏感官品质的影响

对经不同方式预冷、0℃商业贮藏条件下的‘红玛瑙’甜樱桃感官品质进行分析发现：不同预冷方式对甜樱桃贮藏期间感官品质变化的影响存在一定差异，且其差异随贮藏时间延长而增大。同商业预冷方式（冷库风冷）相比，压差预冷在维持果实硬度和降低病情指数、果肉褐变指数和枯梗率方面效果显著（图2）；臭氧冰水预冷虽可有效降低甜樱桃贮藏期间病情指数和果肉褐变指数，但贮藏15 d后果实硬度明显降低（图2A～C）；冰水预冷处理的甜樱桃贮藏期间病情指数最高，硬度在贮藏10 d后明显降低，但褐变指数和枯梗率与冷库风冷处理差异不显著（图2）。

2 预冷方式对甜樱桃采后贮藏营养品质的影响

由图3可知，‘红玛瑙’甜樱桃经不同预冷方式处理后，贮藏期间VC含量、总酚含量和可滴定酸质量分数均呈现逐渐下降趋势，但可溶性糖和花青素含量却呈现逐渐增加趋势。甜樱桃经不同预冷方式处理后，VC含量均在贮藏5 d后开始出现明显下降，且同冷库风冷处理组相比，冰水预冷处理组下降程度更大，而差压预冷和臭氧冰水预冷处理对VC的保护效果优于冷库风冷处理；总酚含量和可滴定酸质量分数均在贮藏15 d后出现明显下降，且以冰水预冷和臭氧冰水预冷处理组下降程度更大；可溶性糖和花青素含量均在贮藏20 d时出现明显增加，但可溶性糖含量以压差预冷处理组增加较为明显，而花青素含量以冰水预冷处理组增加较为明显。贮藏30 d后，商业预冷（冷库风冷）处理组除VC和可溶性糖含量显著低于压差预冷处理组外，其余品质指标均与压差预冷处理组差异不显著；冰水预冷和臭氧冰水预冷处理组的花青素含量高于冷库风冷处理组，但可溶性糖含量显著低于冷库风冷处理组。

3 预冷方式对甜樱桃采后贮藏呼吸强度和乙烯释放速率的影响

如图4所示，同冷库风冷处理组相比，压差预冷处理可有效降低甜樱桃贮藏期间的呼吸速率和乙烯释放速率；冰水预冷处理则显著提高了甜樱桃贮藏期间的呼吸速率，且未起到降低乙烯释放速率的目的；臭氧冰水预冷处理组的甜樱桃贮藏期间呼吸速率和乙烯释放速率与冷库风冷组处理组相比差异不显著。

4 预冷方式对甜樱桃采后贮藏抗病相关酶活力的影响

如图5所示，甜樱桃经不同预冷方式处理后，0 ℃贮藏期间POD、SOD、CAT、肉桂酸-4-羟化酶和肉桂醇脱氢酶活力均呈现先升高后下降趋势，但不同处理组不同酶活力最高时的贮藏时间点存在一定差异。贮藏期间各处理组PPO活力均以贮藏5 d和15 d时较高；4-香豆酰辅酶A连接酶活力均呈现逐渐下降趋势；脂氧合酶活力在贮藏5～10 d期间下降（除压差预冷处理组），其他贮藏时间均呈现上升趋势。同冷库风冷处理组相比，压差预冷处理的甜樱桃贮藏期间POD、SOD、CAT、肉桂醇脱氢酶、肉桂酸-4-羟化酶活力均显著升高，但脂氧合酶和PPO活力却较低，且4-香豆酰辅酶A连接酶活力同冷库风冷处理组相比差异不显著；臭氧冰水预冷和冰水预冷可有效提高甜樱桃贮藏期间SOD、POD、CAT和肉桂醇脱氢酶活力，但会降低PPO、肉桂酸-4-羟化酶和4-香豆酰辅酶A连接酶活力。

5 预冷方式影响甜樱桃耐贮性的关键评价指标筛选分析

通过对不同指标之间互作关系、预冷方式与不同指标之间互作关系的分析可以发现，甜樱桃贮藏期间耐贮性关键直观评价指标（病情指数、枯梗率和褐变指数）与花青素含量、呼吸强度、乙烯释放速率、PPO和脂氧合酶活力存在正相关关系，但与VC含量，POD、SOD、CAT、肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶和4-香豆酰辅酶A连接酶活力存在负相关关系（图6）；甜樱桃果实硬度与花青素含量、呼吸强度、乙烯释放速率、PPO和脂氧合酶活力存在负相关关系。此外，苯丙烷代谢途径抗病相关酶（肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶和4-香豆酰辅酶A连接酶）活力与花青素合成、PPO和脂氧合酶活力之间存在竞争关系，但与POD、SOD、CAT活力之间存在一定正相关关系，说明提高POD、SOD、CAT、肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶、4-香豆酰辅酶A连接酶活力和降低PPO及脂氧合酶活力、呼吸强度、乙烯释放速率及抑制花青素合成可有效提高‘红玛瑙’甜樱桃耐贮性，且苯丙烷代谢途径抗病相关酶活力、VC含量、SOD活力、PPO活力和脂氧合酶活力可作为评价甜樱桃耐贮性的关键评价指标。

如图7和表2所示，压差预冷处理与硬度、可滴定酸质量分数、肉桂醇脱氢酶活力、肉桂酸-4-羟化酶活力、4-香豆酰辅酶A连接酶活力、SOD活力、POD活力、CAT活力和总酚含量之间夹角为锐角，呈现显著正相关关系，且与肉桂醇脱氢酶活力之间夹角最小，但与PPO活力和褐变指数之间呈现显著负相关关系；冷库风冷处理与POD、SOD、CAT和肉桂醇脱氢酶活力之间夹角为钝角，呈现显著负相关关系，与PPO活力、花青素含量、乙烯释放速率和呼吸强度等之间夹角为锐角，呈现正相关关系，但相关性不显著；冰水预冷处理与病情指数、花青素含量、PPO活力之间夹角为锐角，呈现显著正相关关系，但与硬度、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酰辅酶A连接酶、肉桂醇脱氢酶活力之间夹角为钝角，呈现显著负相关关系；臭氧冰水预冷处理与肉桂酸-4-羟化酶活力之间夹角为钝角，呈现显著负相关关系，但与PPO活力之间夹角为锐角，呈现显著正相关关系。说明压差预冷可有效提高‘红玛瑙’甜樱桃贮藏期间肉桂醇脱氢酶、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酰辅酶A连接酶、SOD、POD和CAT活力，进而提高甜樱桃耐贮性。

6 预冷方式对甜樱桃采后贮藏新橙皮苷含量变化的影响

如图8所示，在甜樱桃贮藏期间，压差预冷和冰水预冷处理组的新橙皮苷含量呈现先升高后降低现象，且均在贮藏至第10天时含量最高，但臭氧冰水预冷和冷库风冷处理组的新橙皮苷含量分别呈现先降低后升高再降低和先升高后降低再升高再降低的现象。另外，同冷库风冷处理组相比，压差预冷和冰水预冷处理有效提高了甜樱桃贮藏期间新橙皮苷含量，且这2 种方式的作用效果差异不显著，但臭氧冰水预冷处理则降低了甜樱桃贮藏期间新橙皮苷含量，说明压差预冷和冰水预冷处理能够维持甜樱桃新橙皮苷含量并延缓其分解代谢，但臭氧冰水预冷和冷库风冷处理会显著促进甜樱桃新橙皮苷的分解代谢。

7 预冷方式对甜樱桃新橙皮苷合成通路相关基因表达的影响

依据不同预冷方式处理后‘红玛瑙’甜樱桃贮藏期间新橙皮苷含量变化规律，选择贮藏0、10 d和15 d 3个含量变化的拐点，以商业预冷方式（冷库风冷）为对照，采用qPCR法对不同预冷方式对‘红玛瑙’甜樱桃新橙皮苷合成相关基因表达特性的影响进行分析，发现压差预冷处理组基因LOC110760277、LOC110763545-1、LOC110751411、LOC110757814、LOC110759087、QXJJ01001021、LOC110745765和LOC110756675表达量在0～15 d内呈现明显先升高后下降趋势，但基因LOC110758277和LOC110771557表达量呈现先下降后升高趋势；冰水处理组基因LOC110763545-1、LOC110751411和LOC110757814表达量呈现先升高后下降趋势，但基因LOC110760277表达量逐渐下调，基因LOC110760269、QXJJ01001021、LOC110745765表达量逐渐上调，基因LOC110758277和LOC110771557表达量变化规律与压差预冷处理组相似；臭氧冰水预冷处理组基因LOC110760277、LOC110760269、LOC110763545-1、LOC110763545-2、LOC110757814、QXJJ01001021、LOC110745765、LOC110756675、LOC110758277和LOC110771557表达量均呈现先升高后下降趋势（图9）。

8 预冷方式调控甜樱桃新橙皮苷合成的关键相关基因筛选

通过相关性网络分析对贮藏0～15 d期间甜樱桃新橙皮苷含量变化及相关基因表达量进行共表达网络分析，发现在压差预冷和冰水预冷处理组中，新橙皮苷含量均与基因LOC110763545-2、LOC110758277和LOC110771557表达量呈负相关关系；臭氧冰水预冷处理组中新橙皮苷含量仅与基因LOC110757812表达量呈正相关；冰水预冷处理组中新橙皮苷含量还与基因LOC110757812、LOC110756675和LOC110753331表达量存在负相关关系（图10）。说明压差预冷可通过抑制基因LOC110763545-2、LOC110758277和LOC110771557表达，冰水预冷可通过抑制基因LOC110763545-2、LOC110758277、LOC110771557、LOC110757812、LOC110756675和LOC110753331的表达来促进甜樱桃新橙皮苷的合成。

9 讨论

果蔬采后贮藏前均需经过预冷处理。本研究发现不同预冷方式对甜樱桃耐贮性的影响存在一定差异，且同冷库风冷处理相比，压差预冷处理效果更好，这可能与压差预冷时间短，延缓了甜樱桃预冷期间的衰老进程、提高了抗病相关酶活性、降低了其呼吸代谢强度有关；冰水预冷处理虽然预冷时间同样较短，但同冷库风冷处理相比耐贮性较差，这可能与PPO、肉桂酸-4-羟化酶、4-香豆酰辅酶A连接酶活力较低，呼吸强度、乙烯释放速率较高，营养物质消耗过快，及冰水处理易滋生微生物，从而加重贮藏后期腐烂关系密切。另外，本研究中甜樱桃贮藏15 d后病情指数和褐变指数均显著高于其他研究，这可能与本研究采用的甜樱桃成熟度较高和贮藏期间样品量较多有关。

‘红玛瑙’甜樱桃采后耐贮性相关评价指标测定结果表明，不同预冷方式中，压差预冷能更好地提升‘红玛瑙’甜樱桃的耐贮性，这与压差预冷可有效提高‘红玛瑙’甜樱桃贮藏期间POD、SOD、CAT、肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶和4-香豆酰辅酶A连接酶活力，降低呼吸强度，从而使甜樱桃维持较好的营养品质有关。目前生产上果蔬普遍采用冷库风冷处理，且多数果蔬的较优预冷方式尚不明确，在一定程度上导致果蔬贮藏品质较差和贮藏寿命缩短，不利于产业健康发展。另外，这些研究结果还进一步证实压差预冷对果蔬贮藏期间的呼吸强度、营养品质和酶活性具有显著影响，但不同果蔬对压差预冷响应强度存在差异，因此筛选不同果蔬适宜的预冷方式、建立预冷标准化技术规程对提升果蔬耐贮性和降低采后损失具有重要意义。

预冷方式影响甜樱桃耐贮性的关键评价指标筛选对其后期贮藏寿命终点判断和贮藏特性靶向监测具有重要意义。苯丙烷代谢途径关键酶（肉桂醇脱氢酶、肉桂酸-4-羟化酶和4-香豆酰辅酶A连接酶）可通过促进木质素和酚类物质等抗病物质的合成来提高果蔬抗病性，但目前有关贮藏期间该途径关键酶与甜樱桃耐贮性之间的互作关系还不清楚。本研究通过指标间互作分析发现，甜樱桃感官品质指标与苯丙烷代谢途径关键酶（肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶和4-香豆酰辅酶A连接酶）活力存在显著相关性，但营养品质除VC含量外其余指标均未表现出显著相关性；SOD、PPO和脂氧合酶活力亦分别与褐变指数、病情指数、硬度表现出显著相关性，说明VC含量和苯丙烷代谢途径关键酶、SOD、PPO、脂氧合酶活力可作为评价甜樱桃耐贮性的关键指标。另外，虽然本研究筛选出了甜樱桃耐贮性关键评价指标，但这些指标如何服务于生产以预测甜樱桃贮藏寿命还有待进一步研究，如筛选出的耐贮性评价指标与品种之间的适配性；建立耐贮性评价指标数值与贮藏时间之间的动力学数量关系；耐贮性评价指标预测贮藏寿命结果的实践验证等。

黄酮生物合成途径（mp00941）是新橙皮苷合成代谢的核心途径，本研究发现压差预冷和冰水预冷处理均可通过抑制该途径基因LOC110763545-2、LOC110758277和LOC110771557的表达来促进甜樱桃新橙皮苷的合成；压差预冷处理后EC 2.4.1.236相关基因（LOC110760277、LOC110751411）、UDP-鼠李糖合成相关基因（LOC110757814）、EC 2.4.1.185相关基因（QXJJ01001021）和柚皮素合成相关基因（LOC110745765、LOC110756675）表达量与新橙皮苷含量的变化规律一致，说明压差预冷可通过提高上述基因表达量来促进新橙皮苷合成，但甜樱桃新橙皮苷合成相关基因（LOC110760277、LOC110751411、QXJJ01001021）还未在甜樱桃基因组中得到有效注释，后期还需通过转录组学、反向遗传学手段进一步进行基因表达特性的研究及功能验证。

综上所述，适宜的预冷方式可有效提高‘红玛瑙’甜樱桃耐贮性，促进新橙皮苷合成，提升其营养价值。相较于商业预冷方式（冷库风冷），压差预冷处理可有效激活‘红玛瑙’甜樱桃果实中的POD、SOD、CAT、肉桂酸-4-羟化酶、肉桂醇脱氢酶和4-香豆酰辅酶A连接酶，并保持较高的果肉硬度。VC含量和苯丙烷代谢途径关键酶、SOD、PPO、脂氧合酶活力与预冷方式及甜樱桃感官品质呈现显著相关性，可作为甜樱桃耐贮性关键评价指标。此外，贮藏期间甜樱桃新橙皮苷含量呈现波动下降趋势，但同冷库风冷处理组相比，压差预冷处理可促进甜樱桃新橙皮苷合成通路中EC 2.4.1.236（LOC110760277、LOC110751411）、EC 2.4.1.185高度相似基因（QXJJ01001021）、UDP-鼠李糖（LOC110757814）、柚皮素（LOC110745765、LOC110756675）相关调控基因表达，抑制香橙素（LOC110758277）和Apiforol（LOC110771557）相关调控基因表达，从而使甜樱桃新橙皮苷含量保持在较高的水平。

第一作者

冯雅蓉 副教授

晋中学院生物与技术系

冯雅蓉，女，1982年1月生，山西太谷人，博士，副教授。2004年7月毕业于山西农业大学食品科学与工程专业，获工学学士学位；2007年6月毕业于山西农业大学农产品加工及贮藏专业，获工学硕士学位；2021年12月毕业于山西农业大学果树学专业，获农学博士学位。主要从事食品营养与安全、果蔬采后贮藏的研究。2008.9-2022.6在晋中信息学院任职，期间攻读博士学位；2022年6月入职晋中学院；曾任晋中市太谷区第二届人大代表。主讲本科生课程《食品营养学》、《农产品贮藏与加工学》、《食品质量管理与控制》、《食品原料安全控制》等课程。近年来发表核心论文多篇，参编“十四五”规划教材《食品营养学》1 部，参编专业相关著作3 部，独著1 部（2023年出版），主持省级课题2 项。

主持的课题：

1、教育信息化时代下《食品营养学》课程教学改革研究（2021年度山西省高等学校教学改革创新项目），已结题。

主要教材和著作：

1、“十四五”规划教材《食品营养学》，ISBN 9787565526695，参编4.5万字；

2、《食品安全与管理》，ISBN 9787502068707，副主编，参编14万字；

3、《食品安全检测与质量管理研究》，ISBN 9789815037081，第二主编，参编10万字。

4、《食品安全与包装检测研究》，第一主编，参编6万字。（2023年内出版）

5、《食品加工理论与应用技术研究实践》，独著，20万字。（2023年内出版）

主要发表的论文：

1、连文绮. 冯雅蓉.樊迎,响应面优化百香果籽油的提取工艺优化.农产品加工, 2022(21): 44-48；

2、冯雅蓉. 杜俊杰,预冷方式对甜樱桃采后贮藏及新橙皮苷代谢的影响.食品科学. 2023，44(15): 214-221.（EI）

3、冯雅蓉. 薛霖莉,预冷方式对“红玛瑙”樱桃货架期感官品质的影响.现代食品, 2021(1):181-185+189.

4、冯雅蓉. 连文绮.樊迎,不同预冷方式对甜樱桃贮藏过程中抗氧化酶活性的影响. 中国果菜,2021(41): 6-9.

5、冯雅蓉. 浅谈预冷方式对樱桃货架期品质的影响.食品安全导刊, 2021(12): 68-70.

6、冯雅蓉。预冷方式对红玛瑙樱桃果实冷藏期间真菌多样性的影响. 食品科学, 2020(41): 214-221.（EI）

7、冯雅蓉. 不同预冷方式对甜樱桃贮藏过程中糖酸含量的影响. 食品安全导刊，2020(30): 119-120.

通信作者

杜俊杰 教授

山西农业大学园艺学院（已退休）

杜俊杰，男，1961年11月生，山西闻喜人，教授，博士生导师。曾任山西农业大园艺学院副院长、山西农业大学园艺研究所所长，兼任山西省园艺学会副会长、山西省生态经济学会副理事长、山西省现代农业产业技术体系水果产业副首席专家、中国种苗协会理事，全国枣协会理事、民盟山西农业大学委员会主委。从教30 年来，先后培养50余名研究生。先后参加、主持国家及省级项目13 项，主要研究方向有两个：一是设施果树栽培，完成了“旱地杏树日光温室栽培技术”、 “杏树周年化生产技术”、“枣树周年化生产技术”等省级项目。二是果树种质资源研究与创新，完成了“欧李选育、栽培及利用研究”、“2000万株钙果繁育建设项目”、“农大钙果3号组培繁育推广”等省级项目, “欧李（钙果）成果转化”科技部项目,初步建立了世界上唯一的欧李资源圃，育成和审（认）定了世界上第一个欧李新品种，目前共育成5个欧李品种，在生产上发挥了重要作用。共发表科研论文70余篇，出版著作1部。“欧李选育、栽培及利用研究”被评为山西省教委一等奖、山西省科技进步二等奖。在科技服务方面，向生产单位推广科研成果3项，建立了设施果树的生产基地，欧李的生产基地和研发中心，产生经济效益2亿元。1998、2000年、2002年连续三届被评为“山西农业大学科研先进工作者”。2011年被评为“山西农业大学育种先进个人”、2006年被中共中央统战部评为“为建设小康社会做贡献先进个人”，目前主持省科技重大项目“经济型灌木（钙果）在山西生态脆弱区、工矿区生态恢复重建中应用研究与示范”等项目。

本文《预冷方式对甜樱桃采后耐贮性及新橙皮苷代谢的影响》来源于《食品科学》2023年44卷15期239-250页. 作者：冯雅蓉, 杜俊杰. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220829-337.

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