低溫貯藏期間蘿卜不同部位可溶性糖變化規律研究

李媛媛，趙 靜，張 軍，韓 敏，張文娟

(山東省高校生物化學與分子生物學重點實驗室，濰坊學院 生物與農業工程學院，山東濰坊 261061)

蘿卜(RaphanussativusL.)是中國第二大蔬菜[1]，收獲期主要集中在11-12月。為了延長貨架期，蘿卜收獲后需要貯藏保存。但在窖藏、坑藏或者4～5℃低溫貯藏時，蘿卜極易發芽、腐爛、糠心[2-4]。因此，科研人員對蘿卜貯藏保鮮技術進行了多方面研究，后來發現-0.8～1℃低溫貯藏能夠較長時間保持蘿卜的新鮮度[5]。筆者的貯藏試驗也證實，蘿卜在0℃左右貯藏不易腐爛，貯藏10個月后才開始出現發芽現象，糠心輕微，僅處于1級糠心狀態。

除發芽、腐爛、糠心之外，蘿卜風味變淡、口感變差也是蘿卜貯藏面臨的主要難題[6]。糖的種類和質量分數是影響蘿卜特別是水果蘿卜風味品質的最重要指標之一，是決定消費者口感的重要物質基礎。目前，蘿卜糖質量分數的研究主要集中在發育階段[7-10]、4～5℃貯藏過程中總糖質量分數及其間接糖質量分數指標與可溶性固形物含量等方面[2-4]。關于0℃左右貯藏期間蘿卜肉質根多種可溶性糖質量分數變化的研究鮮見報道。本研究以水果蘿卜珍品‘濰縣蘿卜’為試材，進行了連續3a的0℃左右低溫貯藏試驗，測定了在長達10個月的貯藏期內蘿卜皮和蘿卜肉中果糖、葡萄糖、蔗糖質量分數和含水量的變化，系統分析了3a試驗結果，以期為蘿卜在0℃左右低溫條件下的適宜貯藏期限和最佳食用時期提供理論依據和技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

濰縣蘿卜種植試驗在山東省濰坊市寒亭區進行。8月中旬播種，11月中下旬收獲，正常田間管理。濰縣蘿卜從田間收獲后，去掉葉片，選擇沒有病蟲害、大小一致的200個樣品進行冷藏試驗。每40個蘿卜裝入1個塑料袋(每個塑料袋上有4個直徑1 cm的孔洞)，然后放入溫度為-0.5～ 1 ℃、相對濕度為90%～95%的冷庫中進行低溫貯藏。每隔1個月取樣1次，直到10個月為止，共取樣11次，分別記為0～10月，以貯藏0月為對照。濰縣蘿卜貯藏試驗連續進行了3 a，分別為2015-11-16-2016-09-16，2016-11-14-2017-09-14和2017-11-27-2018-09-27。為了便于敘述，根據蘿卜貯藏的主要年份，將上述跨年度的貯藏試驗時間分別記為2016年、2017年和2018年。

1.2 樣品準備

每個月從冷庫中取出濰縣蘿卜15個(3個重復，每個重復5個蘿卜)。將蘿卜洗凈擦干后，切取中間部位，用鋒利的刀片將蘿卜肉和皮分離，分別切成小塊。對每個重復的5個蘿卜切塊樣品進行混合后分別稱取蘿卜皮和肉各50 g放于液氮中速凍后置于超低溫冰箱貯藏，用于多種糖組分質量分數的測定。剩余的蘿卜肉和皮樣品用于含水量的測定。

1.3 測定項目與方法

果糖、葡萄糖和蔗糖質量分數的測定采用高效液相色譜法(HPLC)，具體參照李媛媛等[8]在蘿卜中建立的測定方法。含糖量為同一個樣品中的果糖、葡萄糖和蔗糖質量分數的總和，甜度值參照王鏡巖[11]介紹的方法計算。含水量測定采用烘干法。蘿卜樣品先105 ℃殺青30 min，然后置于75 ℃烘箱中烘干過夜，直至去除所有水分。含水量=(鮮質量-干質量)/鮮質量×100%。

1.4 數據分析

利用SPSS 17.0軟件進行數據分析，利用EXCEL 2007 進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 低溫貯藏期間蘿卜肉質根含糖量的變化

利用HPLC法對蘿卜肉質根的含糖量進行測定。在蘿卜肉和皮中均檢測到果糖、葡萄糖和蔗糖3種類型的糖。果糖和葡萄糖在整個貯藏期內一直都是蘿卜肉中的主要糖分，分別占總糖質量分數的38.35%～52.91% 和38.60%～ 54.44%，而蔗糖質量分數僅占總糖質量分數的 4.35%～20.97%；在蘿卜皮中，貯藏初期3種糖都較為豐富，但到貯藏后期果糖和葡萄糖成為蘿卜皮中的主要糖分(圖1)。

2.1.1 低溫貯藏期間蘿卜肉含糖量的變化 蘿卜肉中3種糖的變化規律總體均呈現先升后降的趨勢，且都在貯藏1月時達到最大值(圖1-A、C、E)。以2016年試驗為例，貯藏1月時的果糖、葡萄糖和蔗糖質量分數大幅度提高，分別比0月增加了104.98%、76.54%和159.43%。此后，3種糖質量分數開始呈波浪式下降，其中蔗糖降幅遠高于果糖和葡萄糖，顯著下降的時間也遠早于這2種糖。到貯藏10月時，蔗糖、果糖和葡萄糖比0月時分別下降了59.55%、 26.46 %和14.26 %(圖1-A)。2017年和2018年的貯藏試驗結果與2016年類似(圖1-C、E)。

根據公式計算蘿卜肉的總糖質量分數和甜度值，結果見表1。在0月時，2017年的總糖質量分數和甜度值最高，并且與2016年和2018年的值之間存在顯著差異(P<0.05)，這可能是種植時的自然條件不同所致。

在低溫貯藏期間，不同年份蘿卜肉的總糖質量分數和甜度值表現出較為一致的變化趨勢，均為先升高后降低，并在貯藏1月時達到最高峰。2016年和2018年，蘿卜肉的總糖和甜度值可以維持長達9個月而不顯著降低。2017年，蘿卜肉的總糖和甜度值也可以維持6個月而不降低。在貯藏10月時，總糖和甜度值都出現顯著降低，其中總糖質量分數分別比0月降低23.35%(2016年)、38.74%(2017年)和23.46%(2018年)；甜度值分別比0月降低25.32%(2016年)、39.07%(2017年)和25.85%(2018年)。綜合分析上述結果，蘿卜肉的含糖量和甜度值在低溫貯藏6個月內可以維持較高的水平，并且在1個月時達到最高值。

2.1.2 低溫貯藏期間蘿卜皮含糖量的變化 蘿卜皮中果糖和葡萄糖呈現較為一致的先升后降的變化規律，并在貯藏2月時達到峰值(圖1-B、D、F)。例如，在2017年試驗中，貯藏2月時蘿卜皮中果糖、葡萄糖質量分數分別比0月增加 24.65%和49.40%，達到極顯著水平(圖1-D)。蘿卜皮中蔗糖質量分數變化也為先升后降，但在貯藏1月時達到最大值。與蘿卜肉中相類似，蘿卜皮中蔗糖質量分數開始顯著下降的時間和幅度也遠早于和大于另2種糖，在貯藏3月時就開始顯著下降，到10月時降幅分別高達80.73%(2016年)、72.25%(2017年)和68.24%(2018年)。

蘿卜皮的總糖質量分數和甜度值如表2所示。2016年和2017年蘿卜皮中的總糖質量分數和甜度值在0月時沒有顯著差異，但都顯著高于2018年的相應數值(P<0.05)。2016年和2018年貯藏期間，蘿卜皮中總糖質量分數都在貯藏后期(9-10月)顯著下降，而2017年則在貯藏7月時就顯著下降。蘿卜皮中甜度值的變化規律在 3 a中基本一致，都是在貯藏后期出現顯著下降 (9-10月)。綜合3 a試驗數據，蘿卜皮的含糖量和甜度值分別在低溫貯藏6個月和8個月內可以維持較高的水平，并且在貯藏2個月時達到最高值。

A.2016年蘿卜肉 Flesh in 2016；B.2016年蘿卜皮 Skin in 2016; C.2017年蘿卜肉 Flesh in 2017; D.2017年蘿卜皮 Skin in 2017; E.2018年蘿卜肉 Flesh in 2018；F.2018年蘿卜皮 Skin in 2018。數據為“平均值±標準差”。*表示與0月相比差異顯著 (P<0.05) Data are “means±standard deviation”.Asterisks indicate values that were determined by ANOVA to be significantly different (P<0.05) from 0 month postharvest.

圖1 蘿卜貯藏期間含糖量變化Fig.1 Sugars content changes of radish taproots during postharvest storage

注：數據為“平均值±標準差”。同列中不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Data are “means ± SE”. Different letters in the same column indicate significant differences atP<0.05 level.The same below.

表2 低溫貯藏期間蘿卜皮中總糖質量分數和甜度值的變化Table 2 Changes of the total sugar mass fraction and sweetness in the skin of radishes during storage in three years

2.2 低溫貯藏期間蘿卜肉質根含水量的變化

利用烘干法對蘿卜肉和蘿卜皮的含水量分別進行了測定。在同一年份持續10個月的低溫貯藏期間，蘿卜肉和蘿卜皮的含水量均變化較小(圖2)。蘿卜肉的含水量在2016年和2018年均未出現顯著上升或下降；在2017年的前9個月也較穩定，只在10月時出現較明顯下降，比0月時降低1.48%(圖2-A)。蘿卜皮的含水量在2017年和2018年與貯藏0月相比均未出現明顯變化；在2016年的前9個月也較穩定，僅在10月時出現較顯著下降，比貯藏0月時降低1.84%(圖2-B)。綜合分析3 a試驗結果，蘿卜皮和蘿卜肉的含水量在低溫貯藏9個月內失水不明顯，能夠一直維持較高的含水量，也間接反映蘿卜在貯藏期間糠心較輕，含糖量的劇烈變化并不是由于含水量變化所引起的。

A.蘿卜肉 Flesh；B.蘿卜皮 Skin；同一個樣式圖標的不同字母表示差異顯著(P<0.05) Values on selected figures designated by the different letters are significantly different (P<0.05)

圖2 貯藏期間蘿卜含水量的變化
Fig.2 Water content changes of radish taproots during postharvest storage

2.3 低溫貯藏期間蘿卜皮和蘿卜肉含糖量與含水量的相關性分析

蘿卜皮和肉中果糖、葡萄糖、蔗糖以及含水量之間的相關性分析見表3。蘿卜肉中的3種糖兩兩之間都存在顯著正相關，其中果糖和葡萄糖之間的相關系數最高(r=0.917**)，果糖和蔗糖的相關系數次之(r=0.789**)，葡萄糖和蔗糖之間也達到了顯著相關；蘿卜皮的3種糖之間僅僅果糖和葡萄糖之間存在顯著正相關(r= 0.974**)(表3)。以上結果表明，蘿卜肉中3種糖的變化存在較好的同步性，而蘿卜皮中僅僅果糖和葡萄糖存在較好的同步性，這可能也暗示著低溫貯藏過程中蘿卜皮和蘿卜肉中糖變化的調控機制不同。蘿卜肉中的果糖、葡萄糖與蘿卜皮中的3種糖之間均達到顯著正相關(表3)，表明蘿卜肉和皮之間可能存在一定的糖分轉運和轉化關系。在含水量與3種糖的相關性分析中，僅是蘿卜皮的含水量與蘿卜肉的果糖質量分數之間檢測到一定的相關性，進一步說明含糖量的變化與含水量變化相關性較小。

表3 蘿卜含糖量與含水量的相關性分析Table 3 Correlation analysis of different sugars mass fraction and water contents in radish

注Note：*P<0.05，**P<0.01.

3 討論與結論

糖的種類和質量分數是決定蔬菜內在品質和市場價值的重要因素[12]，也是衡量貯藏后品質的重要參數[13]。本研究利用HPLC的方法在濰縣蘿卜中鑒別出3種不同的糖，即果糖、葡萄糖和蔗糖，這與前人的結果一致[7-8]。進一步分析表明，這3種糖在蘿卜肉和蘿卜皮中的質量分數及比例均不同。潘儼等[14]在庫爾勒香梨中發現果肉、果皮和果心中的糖分構成和甜度存在較大差異，并認為這種差異性是由于糖代謝與呼吸代謝不同動態響應累積所引起的。筆者推測，在濰縣蘿卜皮和肉中糖的代謝、轉運和積累也可能具有不同的模式。

本試驗連續3 a系統研究了濰縣蘿卜低溫貯藏過程中含糖量的變化規律。結果發現，低溫貯藏過程中蘿卜中的總糖質量分數和甜度值均出現先顯著升高后顯著降低的趨勢。該研究結果與李壽田等[2]在蘿卜坑藏試驗中的結果類似。但是與Dubinina等[15]的結果不同，這可能是由于供試基因型差異所致。蘿卜肉和蘿卜皮中蔗糖、果糖、葡萄糖的變化規律雖然存在較多差異，但在貯藏過程中也都出現先高后低的趨勢。在甘薯[16]、溫州蜜柑[17]等多種植物貯藏過程中也發現了類似的變化規律。有的研究者認為蔗糖質量分數上升可能是由于淀粉酶對淀粉的水解作用或者是蔗糖合成酶的作用引起的[18]；葡萄糖和果糖質量分數的升高可能是由于蔗糖降解所引起的[19]。在低溫條件下貯藏的濰縣蘿卜其實是處于一種冷脅迫環境中。果糖、葡萄糖等可溶性糖質量分數的提高可以增強植物的抗冷能力[20]，維持細胞膜結構的穩定，保護植物免受低溫傷害[21-22]。在貯藏初期多種可溶性糖質量分數的升高，可能是蘿卜抵御外界冷脅迫的結果。到貯藏后期蔗糖質量分數極低，果糖和葡萄糖質量分數也有不同程度的下降，這可能是蔗糖幾乎被完全降解，部分果糖和葡萄糖也被降解以維持生命有機體的基本生理生化活動所引起的。在柑橘中研究表明，蔗糖降解為葡萄糖和果糖，然后進入糖酵解途徑被消耗是柑橘采后可溶性糖質量分數降低的重要機制[23]。關于濰縣蘿卜低溫貯藏過程中糖代謝具體機制，如參與的酶類、調控因子等還需要進一步深入研究。

相關性分析表明，低溫貯藏過程中蘿卜肉和蘿卜皮中的各種糖組分的變化也存在顯著相關(表3)。這可能意味著在貯藏過程中蘿卜皮和肉之間存在著糖的轉運、轉化或再分配。Ding等[24]研究發現柑橘在貯藏過程中，果肉到果皮之間存在著明顯的營養物質交流。Zhu等[25]在甜櫻桃低溫貯藏過程中利用核磁共振技術觀察到果實不同部位之間的物質遷移現象。關于蘿卜皮和蘿卜肉之間是否真實存在糖組分的轉運以及如何轉運等還需要進一步研究。

含水量也是保持蔬菜品質的重要因素之一，但在蔬菜收獲后經常會由于蒸騰和呼吸作用而失去水分，導致明顯的失重[26]。低溫貯藏能夠降低蒸騰和呼吸速率，有效保持水分[27-28]。同時，在農產品和周圍空氣之間設置額外的物理屏障，也可以有效地減少水分損失[29]。此外，品種類型與貯藏期間含水量的變化也密切相關[3]。在本試驗中，將濰縣蘿卜放在塑料袋中置于低溫(-0.5～ 1 ℃)高濕(90%～95%)的冷庫中進行貯藏，在貯藏9個月內蘿卜含水量沒有出現明顯降低，表明這種貯藏方法能夠有效保持蘿卜的含水量，濰縣蘿卜極有可能是一種低溫貯藏耐失水的品種類型，同時也說明低溫貯藏過程中多種可溶性糖質量分數的升高并不是由于水分的喪失所引起的。

本試驗通過3 a的重復試驗系統研究低溫高濕條件下貯藏10個月內，濰縣蘿卜皮和肉中含水量和含糖量的變化規律。結果發現，濰縣蘿卜在貯藏9個月內能有效保持其含水量，在貯藏6個月內能夠有效維持其含糖量不降低，并且在貯藏1～2個月內含糖量大幅度提升，顯著提高了其生食品質。因此，在溫度為-0.5～1 ℃，濕度為90%～95%的冷庫中貯藏的濰縣蘿卜，適宜的貯藏期限為6個月，最佳的食用期為貯藏后1～2 月內。