預冷時機對四季豆和豇豆品質和生理生化特性的影響

王利斌，林 晨，羅海波，金昌海，郁志芳,*，千春錄,*

（1.南京農業大學園藝學院，江蘇 南京 210095；2.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇 揚州 225127；3.南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

四季豆（Phaseolus vulgaris L.）和豇豆（Vigna sinensis）均屬蝶形花科，一年生纏繞性草本植物[1-2]；富含蛋白質、糖類、磷、鈣、鐵和VB1、VB2及尼克酸等營養物質，是我國重要的蔬菜作物，深受廣大消費者喜愛[3-9]。

四季豆和豇豆組織幼嫩，呼吸強度（respiration intensity，RI）高，極不耐貯，采收后如不及時食用或有效保存，會在短期內發生纖維化、萎蔫、褪色變黃，產生銹斑甚至腐爛，進而失去商品價值和食用價值[3-4]。目前，我國在豆類產品預冷、運輸、貯藏和銷售等商品化環節缺乏深入的研究，同時相關配套設施也不完善，致其在采收之后快速失去其商品價值和食用價值，造成巨大經濟損失[1]。研究發現采后1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）熏蒸、6-芐氨基腺嘌呤（6-benzylaminopurine，6-BA）浸泡、Ca(NO3)2浸泡、熱處理和氣調貯藏均可有效延緩四季豆或豇豆的品質劣變，延長貯藏時間[1-2,4,10-12]。

作為冷鏈物流中的一個重要環節，預冷可有效去除去田間熱，降低腐爛率，保持農產品原有的新鮮度和風味[13-14]。與12 h后預冷相比，即時預冷可顯著提高荷蘭豆纖維素酶（cellulose，CEL）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和過氧化物酶（peroxidase，POD）活力，降低RI、超氧陰離子（superoxide anion，O2-·）產生速率和抑制丙二醛（malondialdehyde，MDA）積累，保持較高的葉綠素和還原糖含量，減少纖維素的積累，從而提高保鮮品質[15-16]。預冷處理可顯著提高豇豆CAT和POD活力，抑制水分蒸發、乙烯釋放和MDA積累，延緩可溶性固形物、抗壞血酸、葉綠素、可溶性蛋白質的降解，維持感官品質，而冷水預冷對豇豆的保鮮效果最佳[9]。與冷庫預冷、差壓預冷和高濕差壓預冷相比，冰水預冷可維持‘淮枝’荔枝貯藏過程中較高的好果率、可溶性固形物和可滴定酸含量，抑制果實褐變，保持較好的色澤和風味[17]。但預冷時機對四季豆和豇豆品質及相關生理生化特性影響的研究還鮮見報道。本實驗以四季豆和豇豆為試材，比較預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期品質及其生理生化特性的影響，以期進一步了解豆類蔬菜的衰老機制，為預冷在生產實踐中的應用提供指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

四季豆（品種：豐收1號）和豇豆（品種：早豇2號）分別于5月下旬（5月25日）和6月上旬（6月10日）在南京郊區采收后，即時運至南京農業大學（從基地到實驗室的時間為2 h）。選取大小均勻、無病蟲害和機械損傷的豆子用于實驗。

磷酸氫二鈉、3,5-二硝基水楊酸（3,5-dinitro salicylic acid，DNS）、乙醇、硫代巴比妥酸、草酸、二硫蘇糖醇（dithiothreitol，DTT）、磷酸二氫鈉、鄰苯二酚、乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，EDTA）、核黃素、硫酸（均為分析純） 國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；DJ300精密電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；HH-6數顯恒溫水浴鍋、85-1恒溫磁力攪拌器 常州國華電器有限公司；Orion86802臺面式pH/ISE測試儀上海納锘儀器有限公司；XW-80A微型旋渦混合儀上海滬西分析儀器廠有限公司；WFJ UV-2802 PC紫外-可見分光光度計 上海尤尼柯儀器有限公司等；DHG-9030A電熱恒溫鼓風干燥箱 上海益恒實驗儀器有限公司；1904澳式氣體分析儀 天長市天滬分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 預冷及氣調處理

四季豆和豇豆各分為3 組，分別在常溫（溫度（20.5±4.5）℃、相對濕度72%）下放置0（即時預冷）、6 h和12 h后以2 cm左右的厚度平攤于冷庫內（溫度（9.0±0.5）℃、相對濕度（80±5）%）進行強制通風預冷（風速1 m/s），待中心溫度下降到9.0 ℃左右停止（大約2 h）。將預冷后的豆子放入筐中（40 cm×30 cm×10 cm），套上高密度聚乙烯氣調袋（厚度60 μm，尺寸50 cm×80 cm），置于冷庫（溫度（9.0±0.5）℃、相對濕度（80±5）%）中貯藏。

氣調袋中有個氣調口，可向氣調袋中充入O2和N2等調節氣體環境。用澳式氣體分析儀結合充入氣體的方式使得實驗初始階段氣調袋中氣體組成為體積分數3% O2+1% CO2+96% N2。貯藏過程中每隔1 d調節氣調袋中氣體組成，使其恢復到實驗初始階段。15 d后打開氣調袋，將每組樣品平均分成兩部分：一部分直接取樣（氣調貯藏組），另一部分置于常溫下（溫度（24.5±4.5）℃、相對濕度（65±2）%）模擬貨架2 d后取樣（貨架組）。以運回實驗室當天不作任何處理的樣品作為對照組。

本實驗中，每個處理5 個平行，每個平行20 kg，分別在氣調貯藏后期和貨架后期取樣測定其品質和生理特性。

1.3.2 指標測定

1.3.2.1 品質的測定及感官評價

銹斑指數參照陳剛等[18]的方法測定；質量損失率參照魏樹偉等[19]的方法測定；葉綠素含量采用Arnon法[2]測定；纖維素含量采用酸性洗滌劑法[1]測定；還原糖含量采用DNS比色法[1]測定；感官評價參照范林林等[20]的方法進行。

1.3.2.2 生理特性的測定

RI采用靜置法[21]測定；O2-·產生速率采用羥氨比色法[22]測定；MDA含量采用硫代巴比妥酸（4,6-dihydroxy-2-mercaptopyrimidine，TBA）比色法[1]測定；H2O2含量參照Zheng Xiaolin等[23]的方法測定。

1.3.2.3 相關酶活力的測定

CEL活力采用DNS比色法[2]測定，以每分鐘催化水解1%羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）溶液轉化為1 μg葡萄糖所需的酶量為1 個酶活力單位（U）；SOD活力采用氮藍四唑（nitro-blue tetrazolium，NBT）光化還原法[1]測定，以抑制NBT光還原的50%為1 個酶活力單位（U）；POD活力采用愈創木酚氧化法[1]測定，以每分鐘在460 nm波長處吸光度減少0.001定義為1 個酶活力單位（U）；CAT活力采用紫外吸收法[15]測定，每分鐘A240nm減少0.001定義為1 個酶活力單位（U）。

1.4 數據處理

應用SPSS 16.0統計軟件進行方差分析，差異顯著性檢驗采用Tukey’ s多重比較法。

2 結果與分析

2.1 預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期四季豆和豇豆品質的影響

在貯藏過程中，豆類蔬菜的質量損失率和銹斑指數不斷增加[1-2,18,24]。如表1所示，氣調貯藏15 d后，即時預冷的四季豆和豇豆的質量損失率分別為1.34%和1.11%，均無銹斑形成；6 h后預冷的四季豆和豇豆的質量損失率、銹斑指數分別為1.84%、0.00和1.59%、3.17；12 h后預冷的四季豆和豇豆的質量損失率、銹斑指數分別為2.53%、2.25%和2.99、12.30。在貯藏過程中，質量損失率和銹斑指數不斷增加；對于不同處理組，隨著預冷時機延長，四季豆和豇豆的質量損失率和銹斑指數也不斷增加，且差異越來越顯著。即時預冷可維持四季豆和豇豆貯藏后期較低的質量損失率和銹斑指數。

伴隨著質量損失率和銹斑指數的增加，四季豆和豇豆的感官評價得分越來越低，如表1所示，氣調貯藏15 d后，即時預冷、6 h后預冷、12 h后預冷的四季豆和豇豆的感官評價得分分別為7.33、5.17、3.17和6.67、3.33、2.00，在貯藏過程中，感官評價得分逐漸下降；推遲預冷時機，顯著降低了豆類的感官評價得分（P＜0.05），即時預冷可維持四季豆和豇豆貯藏后期較好的感官品質。

前期研究發現，四季豆和豇豆在貯藏過程中還原糖和葉綠素含量逐漸下降而纖維素逐漸積累[1-2]。如表1所示，采后四季豆和豇豆中葉綠素含量別為0.14、0.10 mg/g，纖維素含量分別為14.75、15.48 mg/g，還原糖的含量分別為22.57、15.32 mg/g。氣調貯藏15 d后，即時預冷的四季豆和豇豆中葉綠素、纖維素、還原糖含量分別為0.13、16.64、18.30 mg/g和0.09、17.08、13.26 mg/g；6 h后預冷的四季豆和豇豆中葉綠素、纖維素、還原糖含量分別為0.12、18.16、16.41 mg/g和0.08、18.50、11.05 mg/g；12 h后預冷的四季豆和豇豆中葉綠素、纖維素、還原糖含量分別為0.11、19.57、14.17 mg/g和0.07、19.90、9.48 mg/g。在貯藏過程中，還原糖和葉綠素含量逐漸下降而纖維素逐漸積累，不同預冷時機間差異顯著（P＜0.05），即時預冷可維持四季豆和豇豆在貯藏后期較高的還原糖和葉綠素含量以及較低的纖維素的含量。

預冷時機對四季豆和豇豆品質的影響一直持續到常溫貨架后期（表1）。氣調貯藏15 d+常溫貨架2 d后，即時預冷的四季豆的質量損失率、銹斑指數、感官品質評價得分及葉綠素、纖維素、還原糖含量分別為6.28%、0.00、5.33和0.12、18.36、17.04 mg/g，豇豆的分別為5.98%、3.91、3.83和0.08、18.80、11.05 mg/g；與6 h和12 h后預冷的相比，差異顯著（P＜0.05）。以四季豆為例，與即時預冷相比，6 h后預冷減少了常溫貨架后期葉綠素和還原糖含量，增加了質量損失率、銹斑指數和纖維素含量，降低了感官評價得分（P＜0.05）。

同時，本研究發現，2 d常溫貨架促進了四季豆和豇豆的質量損失、銹斑形成和纖維化，降低了葉綠素和還原糖含量（P＜0.05）（表1）。以12 h后預冷的四季豆為例，與貨架起始階段（氣調貯藏結束后）相比，在常溫貨架2 d后其感官評價得分、葉綠素和還原糖含量分別下降了36.91%、9.09%和13.12%，而質量損失率、銹斑指數和纖維素含量分別提高了217.39%，248.49%和8.48%，兩者間差異顯著（P＜0.05）。

表1 預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期四季豆和豇豆品質的影響Table 1 Impact of precooling time on the quality of Phaseolus vulgaris L.and Vigna sinensisafter controlled atmosphere storage and shelf-life at room temperature

2.2 預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期四季豆和豇豆生理特性的影響

表2 預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期四季豆和豇豆生理特性的影響Table 2 Impact of controlled atmosphere storage on physiological characteristics of Phaseolus vulgaris L. and Vigna sinensis after controlled atmosphere storage and shelf-life at room temperature

由表2可知，采后四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率、H2O2含量、MDA含量分別為30.18 mg CO2/（h·kg）、3.08?nmol/（min·g）、1.30 nmol/g、3.81 μmol/g和23.18 mg CO2/（h·kg）、3.67 nmol/（min·g）、1.61 nmol/g、4.13 μmol/g。

豆類蔬菜在氣調貯藏過程中，RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量逐漸增加[1-2]。預冷時機對RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量的影響與對SOD、CAT、POD、CEL活力的影響完全相反。如表2所示，氣調貯藏15 d后，即時預冷的四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別為46.26 mg CO2/（h·kg）、7.43 nmol/（min·g）、1.52 nmol/g、5.04 μmol/g和55.27 mg CO2/（h·kg）、7.53 nmol/（min·g）、2.49 nmol/g、5.15 μmol/g；6 h后預冷的四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別為58.81 mg CO2/（h·kg）、8.66 nmol/（min·g）、1.64 nmol/g、5.71 μmol/g和67.58 mg CO2/（h·kg）、9.60 nmol/（min·g）、2.77 nmol/g、5.86 μmol/g；12 h后預冷的四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別為73.26 mg CO2/（h·kg）、10.16 nmol/（min·g）、1.75 nmol/g、6.43 μmol/g和81.26 mg CO2/（h·kg）、11.10 nmol/（min·g）、2.99 nmol/g、6.65 μmol/g。在貯藏過程中，RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量逐漸增加；不同預冷時機間差異顯著（P＜0.05），即時預冷可維持四季豆和豇豆貯藏后期較低的RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量。

預冷時機對四季豆和豇豆中相關酶活力的影響一直持續到貨架后期。氣調貯藏15 d+常溫貨架2 d后，即時預冷的四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別為60.99 mg CO2/（h·kg）、9.60 nmol/（min·g）、1.73 nmol/g、6.01 μmol/g和67.17 mg CO2/（h·kg）、10.07 nmol/（min·g）、2.84 nmol/g、6.02 μmol/g，均顯著低于6 h和12 h后預冷樣品（P＜0.05）。以四季豆為例，相比于即時預冷，6 h后預冷的四季豆在氣調貯藏15 d+常溫貨架2 d后RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別提高了20.45%、12.71%、8.67%和12.15%。

同志們，朋友們，習近平總書記在文藝工作座談會上的重要講話中指出：“歷史和現實都證明，中華民族有著強大的文化創造力，每到歷史重大關頭，文化都能感國運之變化、立時代之潮頭、發時代之先聲，為億萬人民、為偉大祖國鼓與呼。”現在，中華民族正站在新的歷史起點上，抗日戰爭中的無數先烈夢寐以求、犧牲奉獻的偉大理想正在我們的前方展開，中國廣大作家必將繼承和發揚抗戰文學的光榮傳統，與民族共命運，與人民同呼吸，以我們的筆記錄這個偉大的時代，高舉理想的旗幟，弘揚中國精神，在以習近平同志為總書記的黨中央領導下，為實現中華民族偉大復興中國夢而不懈奮斗！

本研究發現，2 d常溫貨架期顯著提高了RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量（P＜0.05）。以即時預冷的四季豆為例，與貨架起始階段相比，常溫貨架2 d后RI、O2-·產生速率、H2O2和MDA含量分別提高了31.84%、29.21%、13.82%和19.25%。

2.3 預冷時機對氣調貯藏后期和常溫貨架后期四季豆和豇豆相關酶活力的影響

采后四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD、CEL活力分別為105.48、2 520.17、6 497.52、477.24 U/g和105.53、1 708.12、5 301.79、484.91 U/g（圖1）。豆類蔬菜在氣調貯藏過程中，SOD、CAT、POD、CEL活力逐漸下降[1-2]。氣調貯藏15 d后，即時預冷的四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD、CEL活力分別為95.73、2 141.24、5 770.07、437.91 U/g和86.47、1 450.56、4 663.47、396.67 U/g；6 h后預冷的四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD、CEL活力分別為88.47、1 860.24、5 380.07、401.02 U/g和74.26、1 242.56、4 420.07、365.09 U/g；12 h后預冷的四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD、CEL活力分別為80.61、1 555.66、5 019.91、366.18 U/g和66.59、1 016.18、4 221.69、337.32 U/g。在貯藏過程中，SOD、CAT、POD、CEL活力逐漸下降；不同預冷時機間差異顯著（P＜0.05），即時預冷可維持四季豆和豇豆在貯藏后期較高的SOD、CAT、POD、CEL活力（圖1）。

預冷時機對四季豆和豇豆生理特性的影響一直持續到貨架后期。氣調貯藏15 d+常溫貨架2 d后，即時預冷的四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD、CEL活力分別為83.23、1 982.86、5 500.29、412.86 U/g和75.00、1 217.23、4 365.08、360.60 U/g，均顯著高于6 h和12 h后預冷的樣品（P＜0.05）（圖1）。以四季豆為例，相比于即時預冷，6 h后預冷的四季豆在氣調貯藏15 d+常溫貨架2 d后SOD、CAT、POD和CEL活力分別下降了7.43%、17.06%、6.82%和8.57%（圖1）。

本研究發現，2 d常溫貨架顯著降低了四季豆和豇豆中SOD、CAT、POD和CEL活力（P＜0.05）（圖1）。以即時預冷的四季豆為例，與貨架起始階段相比，常溫貨架2 d后SOD、CAT、POD和CEL活力分別下降了13.06%、7.40%、4.68%和5.72%（圖1）。

3 討 論

采收后的果蔬仍會進行旺盛的生理代謝，導致其營養成分損失，組織萎蔫，失去新鮮度。采后品質劣變是果蔬在貯藏、運輸和銷售過程中存在的共性問題[25]。四季豆和豇豆均屬喜溫作物，是夏秋主要蔬菜品種[26-27]。在我國，四季豆和豇豆還是以常溫銷售為主，貨架期較短[3-4]。四季豆和豇豆組織幼嫩，RI高，極不耐貯，采收后如不及時食用或保存，短時間內就會因發生纖維化、萎蔫、褪色變黃、產生銹斑甚至腐爛而失去商品價值[3-4]。本研究發現，相比于氣調貯藏期，四季豆和豇豆在氣調貯藏后常溫貨架期品質劣變加快（表1、2和圖1），并出現纖維化、產生銹斑等品質劣變表象。對貯藏后的荷蘭豆和毛豆進行常溫模擬貨架實驗，也發現類似的結果[28]。這可能是溫度和氣體環境共同作用的結果。在一定溫度范圍內，溫度越高，RI越大，營養物質消耗越多，果實衰老越快；反之，則越慢[29]。

預冷可有效去除農產品的田間熱，減少腐爛，保持品質[13-14]。本實驗以四季豆和豇豆為試材，研究發現即時預冷可延緩四季豆和豇豆的衰老速率，提高貯藏期和貨架期品質。與延遲預冷相比，即時預冷的四季豆和豇豆在氣調貯藏后期和貨架后期均具有較低的質量損失率、銹斑指數和纖維素含量，及較高的感官評價得分、還原糖和葉綠素含量（表1）。該現象與荷蘭豆上的研究結果類似[15-16]。

纖維素是細胞壁的重要組成物質，在豆類果蔬采后成熟衰老過程中，纖維素含量不斷增加，纖維化程度增加，質地老化，影響其商品價值和食用價值[31]。果蔬內的纖維素有一部分由還原糖轉化過來[1]，可被CEL水解[15]。在四季豆和豇豆貯藏過程中，伴隨著還原糖含量和CEL活力的下降，纖維素逐漸積累[1-2]。在本實驗中，與6 h和12 h后預冷的相比，即時預冷的四季豆和豇豆在氣調貯藏后期和常溫貨架后期均具有較高的還原糖含量和CEL活力，同時纖維素含量較低（表1和圖1），說明即時預冷能抑制組織纖維化進程。該現象與荷蘭豆的研究結果[15-16]相一致。

褪色變黃也是豆類蔬菜采后衰老的一個重要征兆。有研究表明，植物組織的衰老、活性氧自由基的積累和葉綠素的降解之間存在明顯的相關性[32-34]。生物體內重要的活性氧自由基，如單線態氧（1O2）、H2O2、O2-·等，可通過如線粒體的有氧呼吸和葉綠體的光合電子傳遞等途徑產生，化學性質活潑且氧化能力強[34-35]。活性氧自由基對植物產生傷害的一個重要機制是直接或間接啟動膜脂的過氧化作用，導致膜的損傷和破壞[35]。MDA是膜脂過氧化的最終產物，是由體內活性氧自由基引發不飽和脂肪酸降解所產生的[36]。因此，MDA的積累在一定程度上反映了體內活性氧自由基活動的狀態。本實驗中，在氣調貯藏后期和常溫貨架后期，即時預冷的四季豆和豇豆中RI、O2-·產生速率和H2O2、MDA含量均較6 h和12 h后預冷的低（表2），說明即時預冷能減輕組織氧化脅迫。該現象可能是因為即時預冷能避免四季豆和豇豆采后室溫下由于機械損傷等脅迫造成的活性氧自由基快速積累，從而降低組織活性氧自由基水平。

SOD、CAT和POD等是活性氧自由基清除酶系統中的重要保護酶[36]。SOD是一種含金屬離子的保護酶，普遍存在于動植物體內[37]。在綠色植物細胞內，SOD主要存在于葉綠體中，細胞溶質和線粒體中也有分布，主要功能是催化O2-·發生歧化反應，生成H2O2和O2，而CAT、POD能清除H2O2，從而降低活性氧離子對細胞的損害[38]。在四季豆和豇豆貯藏過程中，SOD、CAT和POD活力逐漸下降，而O2-·產生速率、H2O2和MDA含量逐漸上升，葉綠素也逐漸降解[1-2]。本實驗中，相比于6 h和12 h后預冷，即時預冷保持了較高的SOD、CAT和POD活力（圖1），說明即時預冷能在氣調貯藏后期和貨架期能提高組織抗氧化能力，減輕氧化脅迫。

4 結 論

本研究表明，即時預冷抑制了四季豆和豇豆在氣調貯藏和常溫貨架后期的生理活動，較好地維持了品質（感官評價得分、還原糖和葉綠素含量較高，而質量損失率、銹斑指數和纖維素含量較低）。同時與延遲預冷相比，即時預冷提高了四季豆和豇豆組織抗氧化能力，減輕了氧化脅迫，從而抑制了黃化、膜脂氧化等衰老進程。

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