低溫貯藏期間蘿卜不同部位可溶性糖變化規(guī)律研究

李媛媛，趙 靜，張 軍，韓 敏，張文娟

(山東省高校生物化學(xué)與分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濰坊學(xué)院 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)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(shí)，蘿卜極易發(fā)芽、腐爛、糠心[2-4]。因此，科研人員對蘿卜貯藏保鮮技術(shù)進(jìn)行了多方面研究，后來發(fā)現(xiàn)-0.8～1℃低溫貯藏能夠較長時(shí)間保持蘿卜的新鮮度[5]。筆者的貯藏試驗(yàn)也證實(shí)，蘿卜在0℃左右貯藏不易腐爛，貯藏10個(gè)月后才開始出現(xiàn)發(fā)芽現(xiàn)象，糠心輕微，僅處于1級(jí)糠心狀態(tài)。

除發(fā)芽、腐爛、糠心之外，蘿卜風(fēng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響蘿卜特別是水果蘿卜風(fēng)味品質(zhì)的最重要指標(biāo)之一，是決定消費(fèi)者口感的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，蘿卜糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研究主要集中在發(fā)育階段[7-10]、4～5℃貯藏過程中總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及其間接糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)與可溶性固形物含量等方面[2-4]。關(guān)于0℃左右貯藏期間蘿卜肉質(zhì)根多種可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化的研究鮮見報(bào)道。本研究以水果蘿卜珍品‘濰縣蘿卜’為試材，進(jìn)行了連續(xù)3a的0℃左右低溫貯藏試驗(yàn)，測定了在長達(dá)10個(gè)月的貯藏期內(nèi)蘿卜皮和蘿卜肉中果糖、葡萄糖、蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和含水量的變化，系統(tǒng)分析了3a試驗(yàn)結(jié)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(shí)期提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

濰縣蘿卜種植試驗(yàn)在山東省濰坊市寒亭區(qū)進(jìn)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(gè)樣品進(jìn)行冷藏試驗(yàn)。每40個(gè)蘿卜裝入1個(gè)塑料袋(每個(gè)塑料袋上有4個(gè)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(jìn)行低溫貯藏。每隔1個(gè)月取樣1次，直到10個(gè)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(yàn)連續(xù)進(jìn)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(jù)蘿卜貯藏的主要年份，將上述跨年度的貯藏試驗(yàn)時(shí)間分別記為2016年、2017年和2018年。

1.2 樣品準(zhǔn)備

每個(gè)月從冷庫中取出濰縣蘿卜15個(gè)(3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5個(gè)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(gè)重復(fù)的5個(gè)蘿卜切塊樣品進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(xiàng)目與方法

果糖、葡萄糖和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(gè)樣品中的果糖、葡萄糖和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和，甜度值參照王鏡巖[11]介紹的方法計(jì)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(zhì)量-干質(zhì)量)/鮮質(zhì)量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，利用EXCEL 2007 進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫貯藏期間蘿卜肉質(zhì)根含糖量的變化

利用HPLC法對蘿卜肉質(zhì)根的含糖量進(jìn)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(gè)貯藏期內(nèi)一直都是蘿卜肉中的主要糖分，分別占總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的38.35%～52.91% 和38.60%～ 54.44%，而蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅占總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(guī)律總體均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，且都在貯藏1月時(shí)達(dá)到最大值(圖1-A、C、E)。以2016年試驗(yàn)為例，貯藏1月時(shí)的果糖、葡萄糖和蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)開始呈波浪式下降，其中蔗糖降幅遠(yuǎn)高于果糖和葡萄糖，顯著下降的時(shí)間也遠(yuǎn)早于這2種糖。到貯藏10月時(shí)，蔗糖、果糖和葡萄糖比0月時(shí)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(yàn)結(jié)果與2016年類似(圖1-C、E)。

根據(jù)公式計(jì)算蘿卜肉的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和甜度值，結(jié)果見表1。在0月時(shí)，2017年的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)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(zhì)量分?jǐn)?shù)和甜度值表現(xiàn)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(shí)達(dá)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(dá)9個(gè)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(gè)月而不降低。在貯藏10月時(shí)，總糖和甜度值都出現(xiàn)顯著降低，其中總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jié)果，蘿卜肉的含糖量和甜度值在低溫貯藏6個(gè)月內(nèi)可以維持較高的水平，并且在1個(gè)月時(shí)達(dá)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(xiàn)較為一致的先升后降的變化規(guī)律，并在貯藏2月時(shí)達(dá)到峰值(圖1-B、D、F)。例如，在2017年試驗(yàn)中，貯藏2月時(shí)蘿卜皮中果糖、葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比0月增加 24.65%和49.40%，達(dá)到極顯著水平(圖1-D)。蘿卜皮中蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化也為先升后降，但在貯藏1月時(shí)達(dá)到最大值。與蘿卜肉中相類似，蘿卜皮中蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)開始顯著下降的時(shí)間和幅度也遠(yuǎn)早于和大于另2種糖，在貯藏3月時(shí)就開始顯著下降，到10月時(shí)降幅分別高達(dá)80.73%(2016年)、72.25%(2017年)和68.24%(2018年)。

蘿卜皮的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和甜度值如表2所示。2016年和2017年蘿卜皮中的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和甜度值在0月時(shí)沒有顯著差異，但都顯著高于2018年的相應(yīng)數(shù)值(P<0.05)。2016年和2018年貯藏期間，蘿卜皮中總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都在貯藏后期(9-10月)顯著下降，而2017年則在貯藏7月時(shí)就顯著下降。蘿卜皮中甜度值的變化規(guī)律在 3 a中基本一致，都是在貯藏后期出現(xiàn)顯著下降 (9-10月)。綜合3 a試驗(yàn)數(shù)據(jù)，蘿卜皮的含糖量和甜度值分別在低溫貯藏6個(gè)月和8個(gè)月內(nèi)可以維持較高的水平，并且在貯藏2個(gè)月時(shí)達(dá)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(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)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(jìn)行了測定。在同一年份持續(xù)10個(gè)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(xiàn)顯著上升或下降；在2017年的前9個(gè)月也較穩(wěn)定，只在10月時(shí)出現(xiàn)較明顯下降，比0月時(shí)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(xiàn)明顯變化；在2016年的前9個(gè)月也較穩(wěn)定，僅在10月時(shí)出現(xiàn)較顯著下降，比貯藏0月時(shí)降低1.84%(圖2-B)。綜合分析3 a試驗(yàn)結(jié)果，蘿卜皮和蘿卜肉的含水量在低溫貯藏9個(gè)月內(nèi)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(gè)樣式圖標(biāo)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(guān)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(guān)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(guān)，其中果糖和葡萄糖之間的相關(guān)系數(shù)最高(r=0.917**)，果糖和蔗糖的相關(guān)系數(shù)次之(r=0.789**)，葡萄糖和蔗糖之間也達(dá)到了顯著相關(guān)；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(guān)(r= 0.974**)(表3)。以上結(jié)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(diào)控機(jī)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(dá)到顯著正相關(guān)(表3)，表明蘿卜肉和皮之間可能存在一定的糖分轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)化關(guān)系。在含水量與3種糖的相關(guān)性分析中，僅是蘿卜皮的含水量與蘿卜肉的果糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間檢測到一定的相關(guān)性，進(jìn)一步說明含糖量的變化與含水量變化相關(guān)性較小。

表3 蘿卜含糖量與含水量的相關(guān)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(jié)論

糖的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)是決定蔬菜內(nèi)在品質(zhì)和市場價(jià)值的重要因素[12]，也是衡量貯藏后品質(zhì)的重要參數(shù)[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(jié)果一致[7-8]。進(jìn)一步分析表明，這3種糖在蘿卜肉和蘿卜皮中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及比例均不同。潘儼等[14]在庫爾勒香梨中發(fā)現(xiàn)果肉、果皮和果心中的糖分構(gòu)成和甜度存在較大差異，并認(rèn)為這種差異性是由于糖代謝與呼吸代謝不同動(dòng)態(tài)響應(yīng)累積所引起的。筆者推測，在濰縣蘿卜皮和肉中糖的代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)和積累也可能具有不同的模式。

本試驗(yàn)連續(xù)3 a系統(tǒng)研究了濰縣蘿卜低溫貯藏過程中含糖量的變化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，低溫貯藏過程中蘿卜中的總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)和甜度值均出現(xiàn)先顯著升高后顯著降低的趨勢。該研究結(jié)果與李壽田等[2]在蘿卜坑藏試驗(yàn)中的結(jié)果類似。但是與Dubinina等[15]的結(jié)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(guī)律雖然存在較多差異，但在貯藏過程中也都出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了類似的變化規(guī)律。有的研究者認(rèn)為蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)是處于一種冷脅迫環(huán)境中。果糖、葡萄糖等可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高可以增強(qiáng)植物的抗冷能力[20]，維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，保護(hù)植物免受低溫傷害[21-22]。在貯藏初期多種可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，可能是蘿卜抵御外界冷脅迫的結(jié)果。到貯藏后期蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)極低，果糖和葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jī)體的基本生理生化活動(dòng)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(jìn)入糖酵解途徑被消耗是柑橘采后可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的重要機(jī)制[23]。關(guān)于濰縣蘿卜低溫貯藏過程中糖代謝具體機(jī)制，如參與的酶類、調(diào)控因子等還需要進(jìn)一步深入研究。

相關(guān)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(guān)(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(zhuǎn)運(yùn)、轉(zhuǎn)化或再分配。Ding等[24]研究發(fā)現(xiàn)柑橘在貯藏過程中，果肉到果皮之間存在著明顯的營養(yǎng)物質(zhì)交流。Zhu等[25]在甜櫻桃低溫貯藏過程中利用核磁共振技術(shù)觀察到果實(shí)不同部位之間的物質(zhì)遷移現(xiàn)象。關(guān)于蘿卜皮和蘿卜肉之間是否真實(shí)存在糖組分的轉(zhuǎn)運(yùn)以及如何轉(zhuǎn)運(yùn)等還需要進(jìn)一步研究。

含水量也是保持蔬菜品質(zhì)的重要因素之一，但在蔬菜收獲后經(jīng)常會(huì)由于蒸騰和呼吸作用而失去水分，導(dǎo)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(shí)，在農(nóng)產(chǎn)品和周圍空氣之間設(shè)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(guān)[3]。在本試驗(yàn)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(jìn)行貯藏，在貯藏9個(gè)月內(nèi)蘿卜含水量沒有出現(xiàn)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(shí)也說明低溫貯藏過程中多種可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高并不是由于水分的喪失所引起的。

本試驗(yàn)通過3 a的重復(fù)試驗(yàn)系統(tǒng)研究低溫高濕條件下貯藏10個(gè)月內(nèi)，濰縣蘿卜皮和肉中含水量和含糖量的變化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濰縣蘿卜在貯藏9個(gè)月內(nèi)能有效保持其含水量，在貯藏6個(gè)月內(nèi)能夠有效維持其含糖量不降低，并且在貯藏1～2個(gè)月內(nèi)含糖量大幅度提升，顯著提高了其生食品質(zhì)。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(gè)月，最佳的食用期為貯藏后1～2 月內(nèi)。