梯度热水处理减轻低温贮后的黄瓜果实冷害

李佳乐, 张 敏, 2, 3*, 盖晓阳, 胡均如, 郑 凯, 凌 玉, 方佳琪

梯度热水处理减轻低温贮后的黄瓜果实冷害

李佳乐1, 张 敏1, 2, 3*, 盖晓阳1, 胡均如1, 郑 凯1, 凌 玉1, 方佳琪1

(1. 上海海洋大学食品学院，上海 201306；2. 食品科学与工程国家级实验教学示范中心(上海海洋大学)，上海 201306；3. 上海冷链装备性能与节能评价专业技术服务平台，上海 201306)

为探讨梯度热水处理对贮后黄瓜品质的影响及冷害减轻机理，以4 ℃贮藏4 d后不做热处理的黄瓜为对照（CK），研究了梯度热水处理TG,10（Temperature gradient 10）（黄瓜依次在14、24、34和44 ℃分别浸泡4 min；），TG, 20（黄瓜依次在24 和44 ℃分别浸泡8 min）和TG,40(黄瓜在44 ℃下浸泡16 min)后对贮后黄瓜(4 ℃ ± 0.5 ℃、湿度85% ± 5 %)失重率、冷害指数（Chilling injury, CI）、质构特性、电解质外渗率（Electrolyte leakage, EL）和丙二醛（Malondialdehyde, MDA）含量等指标的影响。结果表明：TG,10和TG,20处理组黄瓜相比于CK，果实硬度、可溶性固形物和可溶性蛋白含量显著提高，冷害指数、失重率、电解质外渗率和丙二醛含量显著下降；而TG,40处理黄瓜相比于CK品质更差。说明适当梯度的热水处理可能使低温贮后黄瓜冷害发生一定程度的减轻，从而延缓了果实可见性冷害的发生，有利于维持果实品质，提高果实的商品价值。研究可为梯度热水处理在贮后果蔬保鲜中的应用提供理论参考。

黄瓜果实；梯度热水处理；冷害减轻；品质特性

黄瓜(L.)是中国最受欢迎的园艺产品之一。2018年，中国黄瓜总产量约为56 293 530 t，总种植面积约为104 623 7 km2 [1]。本试验所用“申青”黄瓜多于中早熟阶段采摘，此时黄瓜长约27 cm，质量约180 g，瓜条直，果肉厚，无空腔，颜色碧绿。低温贮藏是大家公认的最有效又经济的保鲜技术，在低温状态下，微生物的生长繁殖会得到一定程度的抑制，酶活性也会减弱，使得采后果蔬自身的呼吸强度减弱，从而降低物质的消耗速度，延长果蔬的贮藏期[2]。但是对一些冷敏果蔬来说，低温贮藏并不是万无一失的，比如黄瓜，它对低温很敏感，通常认为其临界温度为10 ℃[3]。因此，当黄瓜果实受到低温胁迫时，首先其内部清除活性氧的能力会下降，导致活性氧积聚。活性氧的积累会增加电解质的外渗速率和细胞膜透性，从而破坏了细胞膜的完整性和稳定性，并且使细胞代谢紊乱直至死亡；其次黄瓜转移到室温下会产生可见性冷害，冷害是指冷敏性果蔬在其冰点以上的不适低温环境中受到的生理伤害，是对逆境胁迫的一种不良反应[4]。冷害现象多表现为表面点蚀、深色、出现水斑或鳞状凹陷，进而出现组织塌陷、腐烂[5-6]。冷害现象的程度取决于低温贮藏的持续时间和温度[7]。因此，减轻低温贮后黄瓜果实冷害现象对维持高品质和提高商品价值十分重要。

热处理因无毒无害、成本低以及能够有效减轻采后果蔬冷害、病害等问题，已经得到许多研究学者的认可。Amer等研究证明热水预处理可以延长黄瓜在冷藏条件下的保质期，55 ℃、5 min为最佳温度时间组合，并且发现处理温度比处理时间对黄瓜果实品质的影响更大[8]。热水（40 ℃）间歇处理黄瓜30 min或50 min比连续处理效果好，结合传热特性分析，学者认为温度变化快、平均温度梯度高可能是黄瓜热处理效果好的主要原因[9]。热水处理10 min，35 ℃和45 ℃可以减轻“红阳”猕猴桃低温贮藏过程中冷害现象但不能完全阻止冷害的发生，55 ℃却会增加冷害症状，而45 ℃是最有效降低冷害指数和发生率的[10]。热空气（38 ℃、3 h）和热水处理（48 ℃、10 min）均可降低活性氧（ROS）来增强桃果实抗氧化活性，热水处理对缓解桃子果实内部褐变更加有效，这可能是因为水中热量传递高[11]。热水处理（45 ℃、5 min）青梅果实可以大大降低青梅果实的冷敏性，货架期延长3倍之多，这可能是因为热水处理提高了相关酶活性从而增强了对抗氧化系统的保护[12]。此外，热处理在芒果、木瓜、哈密瓜[13-15]等果实保存中均取得了很好的应用。但是，现阶段研究学者全部将热处理作为贮前预处理来研究的，虽然效果比较显著，但是对于种植户或者商贩来讲可选择性小，将所有果蔬全部进行热处理，势必会造成一定程度的人力、物力浪费。本试验是在前期研究的基础上，发现梯度升温热水处理可以更好地减轻贮后黄瓜冷害，有利于维持其品质。因此，研究梯度热水处理对贮后黄瓜冷害减轻的作用及其机理，以期为梯度热水处理在贮后果蔬贮藏保鲜中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

“申青”黄瓜于2019年9月采购自上海市浦东新区书院镇果蔬种植园，当天送到实验室。对所有黄瓜进行分类，去除不理想的黄瓜，以尽量达到均一性。实验用的黄瓜均达到商业成熟阶段，平均长度为（27±1）cm，直径为（3.5 ± 0.5）cm，单根果实的质量为（180±20）g；果实的色值：L*（亮度）为34 ± 0.5，a*-（绿色）为7.0 ± 0.2，b*+（黄色）为14 ± 0.5，无明显机械损伤。

MDA试剂盒，南京建成生物工程研究所。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 本试验分为3个阶段。第1阶段：84根黄瓜随机分为A（48）、B（36）二组，对A组黄瓜进行编号，用来测定失重率和冷害指数，B组用来测定其他指标。然后将所有黄瓜放入厚度为0.02 mm的聚乙烯薄膜袋中，每袋放入3根黄瓜，该薄膜袋有6个平均分布的直径10 mm，膜厚0.01 mm的小孔。黄瓜在温度（4±0.5）℃，湿度85% ± 5％的冷藏条件下贮藏4 d。第2阶段：冷藏4 d后，将黄瓜取出进行热水处理。进行了3种不同的热水处理（TG,10：温度从4 ℃逐渐升高到44 ℃，每次升高10 ℃，黄瓜在每个温度下均浸泡4 min，总共16 min；TG,20：从4 ℃逐渐增加到44 ℃，以20 ℃为增量，将黄瓜在每个温度下浸泡8 min，总共16 min；TG,40：将黄瓜从4 ℃直接放入44 ℃热水中浸泡16 min），而对照组不做热水处理。将黄瓜放在干净的工作台上，风干2 h，直到表面干燥后转移到观察架上储存。第3阶段：在（20±1）℃下储存1、3和5 d时进行指标测定，每次测定从每个处理组随机取3根黄瓜果实，每个指标重复3次，失重率和冷害指数为固定的标记黄瓜。

1.2.2 冷害指数的测定 根据以下方法观察到冷害症状，并记录每个黄瓜的冷害等级[16]。

冷害指数分为5个等级：0，无冷害；1，冷害面积不到总面积的20%，对商品的影响很小；2，冷害面积为20% ～ 40%，轻微的冷害，影响商业价值；3，冷害面积为40% ～ 60%，中度冷害，商品价值损失；4，冷害面积为60% ～ 100 %，严重冷损，质量完全不及格。最后，根据公式（1）计算冷害指数。

1.2.3 失重率的计算 用电子天平将新鲜的A组黄瓜果实称重并记为初始重量W，黄瓜置于（20±1）℃下1、3和5 d后再次分别称重黄瓜记为。根据公式（2）计算失重率。

1.2.4 色度的测定 使用CR-10便携式色差仪评估水果色，该色度测量L *，即亮度（“100 L*”表示白色，“ 0 L *”表示黑色），a *（“a *+”表示红色，“a *-”表示绿色）和b（“b *+”表示黄色，“b *-”表示蓝色）。

1.2.5 可溶性固形物的测定 根据Zhang等[17]测量SSC含量。使用WYA-2S数字阿贝折射仪测定黄瓜果实SSC含量。所实现的测量范围如下：折射率1.3～1.7； SSC含量为0～95%；精度为± 0.000 2。

1.2.6 可溶性蛋白质的测定 根据曹建康等[18]的紫外吸收法测定可溶性蛋白质含量。在280 mm处其吸光度值蛋白质出现吸收高峰,其吸光度值与蛋白质含量成正比。

1.2.7 质构特性 利用质地剖面分析（TPA）检测。TPA是通过质构仪探头模拟人口腔的咀嚼运动，对样品进行两次压缩的过程[19]。采用P5平底圆柱探头，触发力5 N，测前、测中和测后速度分别为1、0.5 和1 mm·s-1，试样压缩形变85%，2次压缩停顿3 s，随机取3个样品进行测试，取平均值。

1.2.8 电解质外渗率的测定 电解质外渗率的测定参考陈健华等[20]的方法稍作修改。用打孔器取10个相同大小的薄片，将薄片放入加入含20 mL去离子水的烧杯中，摇动10 min。过滤、冲洗样品3次，然后精确加入20 mL去离子水，测定电导率记录为R0（记录温度：20 ～ 25 ℃）。然后真空干燥（压力：0.06 ～ 0.08 Mpa）10 min，振荡1 h，测定电导率记为R1。样品在100 ℃的沸水中煮沸20 min以杀死组织，再次测定电导率并记为R2, 注意3次测定时温度保持一致。根据公式（3）计算电解质外渗率，并重复3次。

1.2.9 丙二醛含量的测定 MDA含量使用MDA测定试剂盒(A003-1)测定（中国南京建成生物工程研究所）。按照试剂盒规定进行操作，样品在532 nm处的吸光度用于计算样品MDA含量。结果以鲜重为基础表示。

1.3 数据分析

采用Excel 2010 软件进行数据处理并制图，结果以平均值±标准偏差表示。用SPSS（21.0）软件对实验结果进行单因素方差分析及Duncan多重比较，显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 热水处理对减轻黄瓜冷害的影响

热水处理对减轻黄瓜冷害的影响如表1所示，在模拟贮藏期（20 ℃）第1天（4+1）冷害现象未表现出来，随着贮藏时间的延长各组冷害指数均逐渐增加，在整个贮藏期期，TG,10和TG,20的冷害指数明显小于CK和TG,40（< 0.05）。CK和TG,40在第3天时冷害指数分别是0.31和0.36，而此时TG,10和TG,20的冷害指数为0.14和0.22，冷害症状不明显。到了贮藏末期，CK组的冷害指数已经达到0.64，完全失去了商业价值，是TG,20（0.444 4）的1.44倍。Zhang等用热水(40 ℃)处理黄瓜连续30 min(H1)、50 min (H2)，或间歇30 min (I1)和50 min(I2)，发现I1和I2效果较好。结合传热特性分析，得出温度变化快、平均温度梯度高可能是黄瓜热处理效果好的主要原因这一观点[9]。本研究中的TG,10和TG,20应该也是因为温度变化快、平均温度梯度高，所以热处理效果好，说明合适的热水处理对减轻黄瓜果实冷害现象十分有效。

2.2 热水处理对黄瓜失重率的影响

失重率是一项可以很好反映果蔬品质的指标。不同热水处理对贮后黄瓜失重率的影响结果（图1）显示，黄瓜的失重率随着贮藏时间的延长而增加。一般来说，失重率会随着储存期的增加而增加，这与整个储存期的水分损失有很大关系[21-22]。相比于CK组，TG,10和TG,20组失重率增加缓慢，在整个贮藏期TG,20的失重率均是最小值且明显低于CK组（< 0.05）。在贮藏末期，CK组和TG,40黄瓜失重率达到27.35%和26.72%，分别是TG,20的1.19倍和1.17倍。果蔬经过热处理后失重率的变化取决于果蔬种类和处理方式，研究表明‘Sultanina’葡萄经热蒸汽处理后在(20±1) ℃下贮藏，（52.5 ℃，21 ～ 24 min）或者（55 ℃，18 ～ 27 min）后，并不能影响失重率的变化；但（55 ℃，30 min）或（58 ℃，18 ～ 21 min）却可以显著增加果实在贮藏期间的失重率[23]，说明过高温度短时处理和长时间热水处理都会影响果实失重率。而在我们的研究中，TG,20黄瓜失重率最小，说明TG,20提供的热量可能足以能够影响黄瓜的呼吸过程从而减少水分等营养物质的流失。至于TG,40黄瓜失重率数值较高，这大概与热水温度急速上升、过大的热量使黄瓜机体温度快速从冷转热从而造成了热损伤有关。

表1 热水处理对黄瓜（20±1）℃的冷害指数的影响

注：在同一采样日，标有相同字母的列在5％的显着性水平上无差异（邓肯检验）。

2.3 热水处理对黄瓜颜色的影响

黄瓜的颜色对其商品价值的体现起到非常重要的影响，消费者在选购黄瓜时，颜色是最直观的判断依据。黄瓜成熟时呈黄绿色，一般使用色度计测定黄瓜果实L*（亮度值）、a*（红绿值）和b*（黄蓝值）值来评价果实颜色。

从图2（a）中数据看，CK组随着贮藏天数的增加L*值不断增加，TG,40的L*值一直处于较高的水平，而TG,10和TG,20的L*值在整个贮藏期均处于较低水平。TG,20在贮藏末期L*值为35.27，相比于新鲜黄瓜L*值（33.77），仅增加了4.44%，而CK（38.97）增加了15.40%。L*值反映了黄瓜果实颜色的明暗程度，L*值越小说明颜色越暗，即黄瓜果实颜色偏向绿色。

注：图中数值是平均值±标准偏差（n = 3），误差线代表标准偏差。在同一采样日，标有相同字母的列在5％的显着性水平上无差异（邓肯检验）。下同。

Figure 1 Effects of hot water treatment on the weight loss of cucumbers

图2 热水处理对黄瓜颜色的影响

Figure 2 Effects of hot water treatment on the color of cucumbers

热水处理对黄瓜果实的a*值影响较大，在整个贮藏期CK和TG,40的a*-值显著高于TG,20（< 0.05）。黄瓜的绿色主要是由于叶绿体中含有叶绿素，包括叶绿素a和b[24]。图2（b）和2（c）显示所有处理组a*-和b*+相比于新鲜果实均有所增加。因此，要保持黄瓜果实绿色必须延缓a*-和b*+的增加。Siomos等研究表明，白芦笋经热水处理(50 ℃，10 ～ 25 min；52.5 ℃，7.5 ～ 12.5 min；55 ℃，1 ～ 5 min)后放置在2.5 ℃贮藏6 d，25 °C保存1 d均能抑制花青素的合成，其中55 ℃， 2 ～ 3 min能最大可能地保持白芦笋的外观品质[25]。在我们的研究中，TG,20在贮藏末期a*-值为10.02，相比于新鲜黄瓜a*-值（7.07）增加了41.72%，而CK（11.02）和TG,40（11.88）分别增加了55.87%和68.03%。a*值反映了黄瓜果实的红绿色，a*-值越小颜色越偏向绿色。

随着贮藏时间的增加，各处理组b*+值变化不大，说明贮藏时间对b*值没有显著影响。但是，在整个贮藏期，TG,10和TG,20的b*+值显著低于CK和TG,40（< 0.05）。在贮藏末期，TG,20组b*+（16.70）和TG,10（16.80）相比于新鲜黄瓜b*+（13.27）增加了25.84%和26.60%，而CK（19.12）和TG,40（21.20）增加了44.08%和59.76%（图2（b））。b*值表示黄瓜果实的黄蓝色，b*+值越大表示颜色越黄，图2（c）数据表明TG,40 b*+值最大，这大概是因为直接热水处理（44 ℃）对黄瓜果实造成了热烫伤，使黄瓜颜色变黄。

2.4 热水处理对黄瓜可溶性固形物的影响

可溶性固形物（Soluble solid content，SSC）指果实中能溶于水的糖、酸、维生素、矿物质等，主要是可溶性糖。可以通过SSC判断黄瓜果实的成熟度和品质。如图3所示，黄瓜果实SSC含量随着贮藏时间的增加逐渐下降，TG,40组下降最快，其次是CK组，而TG,10和TG,20在货架期1和3 d时还保持着高可溶性固形物含量。在贮藏末期，TG,20的SSC含量为4.87，相比于新鲜黄瓜SSC含量5.73下降了15.01%，而CK（4.53）和TG,40（4.33）分别下降了20.94%和24.43%。说明合适梯度的热水处理可以减缓贮后黄瓜果实可溶性固形物的下降。

图3 热水处理对黄瓜可溶性固形物的影响

Figure 3 Effects of hot water treatment on the soluble solid content in cucumbers

图4 热水处理对黄瓜可溶性蛋白含量的影响

Figure 4 Effects of hot water treatment on the soluble protein content in cucumbers

2.5 热水处理对黄瓜可溶性蛋白的影响

可溶性蛋白作为一种重要的营养物质，也参与果实组织的渗透调节，对生物膜起到保护作用[26]。图4中的数据表明，整个贮藏期黄瓜果实的可溶性蛋白没有发生太大变化，数值在1.57～2.51 mg·mL-1之间。前期CK组有最高的可溶性蛋白含量，可能是黄瓜果实受到低温胁迫机体自身合成一些小分子蛋白；随着贮藏（20 ℃）时间增加，CK组黄瓜果实可溶性蛋白不断下降，应该是低温下果实内部合成酶系统被破坏导致的[27]。而TG,10和TG,20黄瓜在模拟货架期期间可溶性蛋白不断增加，这可能是因为热水处理刺激贮后黄瓜果实产生一些热激蛋白来减轻低温贮藏对黄瓜造成的损害。

2.6 热水处理对黄瓜质构特性的影响

热水处理对黄瓜质构特性的影响结果（表2）表明，硬度（第一次压缩的最大力）值在31 570.6 g （TG,40）和47 536.0 g（TG,20）之间，相比于新鲜黄瓜硬度值60 976.5 g，分别下降了48.23%和22.04%。弹性特性反映了果实纹理在压缩变形后恢复到原来形状的能力。热水处理对黄瓜弹性特性有比较大的影响，弹性值在0.41 mm（TG,20）和0.62 mm（CK）之间，相比于新鲜黄瓜弹性损失分别是22.92%和86.17%。凝聚性体现的是黄瓜在第二次变形时的抵抗力。热水处理后黄瓜果实的凝聚性没有太大变化，其数值在0.09（CK）和0.13（TG,10）之间，相比于新鲜黄瓜有最大损失的是CK（50.45%），最小损失的是TG,10（31.60%），这与热水处理有关，也可能与黄瓜自身品质。关于黏性特性，粘附性表示克服食物表面同其他物质表面接触之间的吸引力所需的能量[28]。相比于新鲜黄瓜，CK（3 763.8 g）有最大的损失率57.53%，TG,20（6 083.2 g）有最小的损失率31.36%。不同热水处理条件下，黄瓜的黏性值可能与黄瓜的硬度和凝聚性有关[7]。咀嚼性表现的是把固态食品咀嚼成能够吞咽的状态所需要的能量。咀嚼性一般近似于固态食品的硬度×凝聚性×弹性。表2所示黄瓜果实的咀嚼性在1 703. 4 g（TG,40）和3 029. 20 g（TG,10）之间。回复性反映的是组织纹理恢复到原来高度的能力。热水处理后，黄瓜回复性特性数值在0.05 mm（CK）和0.07 mm（TG,10）之间。相比于新鲜黄瓜，CK有最大的损失率53.41%。黄瓜质地特性的下降可能与失重率增加导致细胞壁粘附有关[29]。

2.7 热水处理对黄瓜电解质外渗率和丙二醛含量的影响

低温贮藏时，一些冷敏型果蔬如黄瓜果实的细胞膜特性会发生改变，膜脂从液晶态转变为固性的凝胶态[30]。同时，膜功能也发生变化，从而破坏了细胞膜的选择透性，导致细胞内物质如电解质、氨基酸、糖和无机盐等外渗。一般认为膜透性的增加能反映果蔬遭受低温胁迫的损伤程度[31]。

图5结果显示，相比于CK，热水处理对贮后黄瓜的电解质外渗率有很大影响（< 0.05），除了TG,40处理组。随着贮藏时间的增加，CK和TG,40组电解质外渗率迅速增加，然而，TG,10和TG,20组增加得十分缓慢。到贮藏末期，CK和TG,40电解质外渗率已达到39.47和38.35，相比于新鲜黄瓜电解质外渗率（24.73）分别增加了59.60%和55.07% ，TG,10（30.65）和TG,20（29.24）相比于新鲜黄瓜仅增加了24.93%和18.24%。

表2 与对照相比，热水处理对黄瓜（20±1）℃的质地特性的影响

处理方式黏性/g咀嚼性/g回复性/mm 新鲜7 928.2±762.93 436.7±18.20.14±0.01 CK3 763.8±538.6b2 003.2±234.1b0.05±0.00b 变化率57.53%41.33%53.41% TG106 002.6±205.5a3 029.2±48.4a0.07±0.00a 变化率32.27%11.28%37.44% TG206 083.2±151.1a2 958.6±123.2a0.07±0.00a 变化率31.36%13.35%36.75% TG404 651.2±588.7b1 703.4±405.9b0.06±0.01a 变化率47.52%50.11%42.00%

注：表中数据“新鲜”为采摘日测定，其他处理组数据为贮藏末期（4+5）d测定的，变化率是基于新鲜值计算的。同一性状标有相同字母的列在5％的显着性水平上无差异（邓肯检验）。

图5 热水处理对黄瓜的相对电解质外渗率影响

Figure 5 Effects of hot water treatment on electrolyte leakage of cucumbers

丙二醛（MDA）是氧化还原反应的中间产物，MDA含量可用作细胞膜氧化损伤程度的指标。LOX催化质膜中脂质过氧化并增加脂质的不饱和度，从而改变膜的流动性并引起膜脂质过氧化，产生脂质自由基，进一步过氧化生成MDA[32]。研究表明热处理可以改变采后果蔬组织膜脂脂肪酸的组成，抑制LOX的活性，从而减少有毒物质丙二醛(MDA)含量的增加，提高果实的抗冷性[33-34]。从图6可以看出，在整个贮藏期，TG,10和TG,20的MDA含量显著低于CK和TG,40（< 0.05）。贮藏3 d（20±1）℃时，CK和TG,40组MDA迅速并持续增加，CK组MDA含量（5.15）是TG,10（3.94）的1.31倍，是TG,20（3.60）的1.43倍。在贮藏末期，TG,10和TG,20组MDA含量也有所增加，但依旧显著低于CK，这可能是因为随着贮藏时间的增加，热处理维持细胞膜完整性的效果有所下降。

图6 热水处理对黄瓜的影响相对丙二醛含量

Figure 6 Effects of hot water treatment on the MDA content in cucumbers

从电解质外渗率和MDA含量这两个可以表征细胞膜受损程度的指标看，TG,10和TG,20可以很有效地保持细胞膜的完整性，减小细胞电解质外渗、细胞膜脂过氧化程度，从而提高黄瓜果实品质，延长货架期。

3 讨论与结论

本试验以4 ℃贮藏4 d后不做热处理的黄瓜为对照（CK），研究了梯度热水处理（TG,10、TG,20和 TG,40）对贮后黄瓜品质的影响及冷害减轻的可能作用机理。已有研究表明热水预处理黄瓜[35]、枇杷[36]、西葫芦[37]可以有效减轻果实冷害，提高果实品质。但是现阶段热水处理依旧停留在贮前预处理阶段，一方面会造成不必要的人力、物力浪费，另一方面对于低温贮后果蔬不能适用。本实验采用的梯度热水处理是专门针对贮后果蔬提出的一种新型保鲜技术。研究结果显示，采用TG,20，即黄瓜（贮藏温度4 ℃）在24 ℃热水浸泡8 min，接着在44 ℃热水浸泡8 min，冷害指数显著小于CK和TG, 40（< 0.05），这说明适当梯度的热水处理可能使黄瓜果实冷害发生了减轻，从而延缓了果实腐败的发生，提高果实的商品价值。

果皮颜色和硬度的保持最直观地反映了黄瓜商品价值的高低。黄瓜果实颜色变黄，主要是因为随着贮藏时间的增加，叶黄素不断降解。研究表明48 ℃热水处理柑橘5 min能够最有效地减缓存储过程中叶绿素的降解[38]，这一观点在菠菜叶[39]和西兰花[40]中也得到了证实。在本实验中，TG,10和TG,20色度值L*、a*-和b*+均显著低于CK和TG,40，黄瓜果实颜色更偏向绿色。这说明适当梯度的热水处理可能减缓了贮后黄瓜果实叶绿素的降解，从而保持了果实更好的颜色。果实细胞壁组分及相关酶活性的变化会影响果实硬度，果实细胞壁水解酶活性升高，引起原果胶、纤维素等细胞壁组分的降解，导致细胞壁架构被破坏，果实软化，因此细胞壁结构完整对维持果实硬度十分重要[41]。赵云峰[42]、邓佳[43]等均证实了这一结论。在本实验中，贮藏末期TG,10和TG,20依然保持较高硬度，相比于CK分别提高33.64%和41.58%，应该是因为合适梯度的热水处理可能使细胞壁得到了修复，维持其完整性和功能性。

关于冷害发生的机理，“膜脂相变理论”是被大家所公认的主要理论[44]。果实在低温胁迫中，细胞膜结构最先被破损，可能发生收缩变形，膜脂由液晶态转向流动性差的凝胶态。膜脂相变最终将导致细胞膜透性增大、电解质外渗、能量代谢失调、活性氧清除酶活性降低等一系列不良反应[45]。研究表明，低温贮藏下，茄子[46]、柑橘[47]、香蕉[48]等果实细胞膜透性会增大，胞内电解质外渗，破坏了细胞膜完整性，但是热处理可以降低低温胁迫下黄瓜果实的电解质外渗率和MDA含量[49-50]。电解质外渗率和MDA含量是反映细胞膜完整性最直接的指标。本试验中，在整个贮藏阶段，TG,10和TG,20黄瓜电解质外渗率和MDA含量均显著低于CK（< 0.05），结合膜脂相变理论，说明合适梯度的热水处理一方面会减小果实细胞膜透性从而降低电解质外渗率，另一方面可能提高了抗氧化酶活性，从而减小细胞膜脂质过氧化程度来抑制丙二醛的产生，最终修复了受损细胞膜，为黄瓜果实提供避免细胞遭受外界不利环境影响的屏障和各种生理代谢活动所需的稳定场所。那么，TG,40的电解质外渗率和MDA含量之所以显著升高，应该是直接热处理对黄瓜果实造成了不可逆的热损伤，几乎完全破坏了黄瓜果实细胞膜的完整性。

综上所述，适合的梯度热水处理可能使低温贮后黄瓜冷害发生了一定程度的减轻。相比于CK，TG,10和TG,20黄瓜果实硬度、可溶性固形物和可溶性蛋白含量显著提高，冷害指数、失重率、电解质外渗率和丙二醛含量显著下降。但是，各项指标均表明TG,40黄瓜果实受到了一定程度的热损伤。关于热水处理最佳梯度、最终温度以及处理时间都还需要进一步探讨，热水处理后黄瓜果实冷害减轻的其他可能机理、热水处理对不同冷害程度黄瓜果实的影响等问题还需要经过更深度的实验去研究分析。

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Effects of hot water treatment with gradient on reducing the chilling injury of cucumber during low-temperature storage

LI Jiale1, ZHANG Min1, 2, 3, GAI Xiaoyang1, HU Junru1, ZHENG Kai1, LING Yu1, FANG Jiaqi1

(1. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306; 2. National Experimental Teaching Demonstration Center for Food Science and Engineering (Shanghai Ocean University), Shanghai 201306; 3. Shanghai Professional Technology Service Platform on Cold Chain Equipment Performance and Energy Saving Evaluation, Shanghai 201306)

In order to explore the effect of hot water treatment with gradient on cucumber quality and the mechanism of reverse chilling injury after storage, taking cucumbers without hot water treatment after 4 days of storage at 4 ℃as the control (CK), we designed three hot water treatment groups of TG,10, TG,20 and TG,40 with temperature gradients ( TG,10: soaking cucumbers in sequence at 14 ℃, 4 min, 24 ℃, 4 min, 34 ℃, 4 min, 44 ℃, 4 min. TG, 20: soaking cucumbers in sequence at 24 ℃, 8 min and 44 ℃, 8 min. TG, 40: soaking cucumbers at 44 ℃ for 16 min) for storage cucumber (4 ℃± 0.5 ℃, humidity 85% ± 5%) to measure the weight loss, chilling injury (CI), texture properties, electrolyte leakage (EL), malondialdehyde (MDA) content and other indicators. The results showed that: compared with CK, cucumbers treated with TG,10 and TG,20 had significantly increased fruit hardness, soluble solids and soluble protein contents, while chilling injury index, weight loss, electrolyte leakage and malondialdehyde content were significantly reduced; however, cucumbers treated with TG,40 was worse than CK. The results indicated that the proper gradient of hot water treatment may reverse the chilling injury of cucumber after low temperature storage, thus delaying the occurrence of visible chilling injury of the fruit, which is conducive to maintaining the quality of the fruit and improving the commercial value of the fruit. The research can provide a theoretical reference for the application of gradient hot water treatment in the preservation of fruit and vegetables after storage.

cucumber fruit; gradient hot water treatment; reversal of chilling injury; quality characteristics

TS255.36

A

1672-352X (2021)03-0373-09

10.13610/j.cnki.1672-352x.20210706.008

2021-7-7 10:06:58

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20210706.1642.016.html

2020-09-12

国家自然科学基金（31371526）资助。

李佳乐，硕士研究生。E-mail：15239533568@163.com

张 敏，博士，教授。E-mail：zhangm@shou.edu.cn