氯化钙与等离子体活化水协同处理提升“沙朗”油桃冷藏品质及其抗氧化防御机制研究

《Scientia Horticulturae》：Enhancing cold storage quality of Shabrang nectarine using calcium chloride and plasma-activated water

本研究针对油桃采后冷藏过程中易发生的冷害、品质劣变等问题，创新性地将氯化钙（CaCl2）与等离子体活化水（PAW）联合应用于“沙朗”油桃的保鲜处理。结果表明，CaCl2+PAW联合处理可显著降低冷害指数、电解质渗漏和脂质过氧化水平，维持果实硬度、可溶性固形物含量和pH稳定性，并通过协同激活SOD、CAT、APX、POD等抗氧化酶活性，增强DPPH自由基清除能力，从而有效延缓果实衰老、延长货架期。该研究为油桃等核果类水果的绿色、高效采后保鲜提供了新策略。

　　

油桃（Prunus persica L. Batsch var. nectarina）作为一种广受欢迎的石果类水果，以其多汁香甜的口感、丰富的营养成分而备受消费者青睐。然而，油桃采后生理活动旺盛，呼吸作用强烈，在常温下极易软化、腐烂，货架期极短。低温冷藏是延长其采后寿命的常用手段，但油桃与桃类似，对低温极其敏感，在低于8°C的环境中贮藏易发生冷害（Chilling Injury, CI），表现为果面凹陷、褐变、组织软化等生理病害，严重影响商品价值。因此，如何安全、有效地减轻油桃冷藏过程中的冷害，保持其采后品质，是果蔬采后领域亟待解决的关键问题。

传统的化学保鲜剂虽然有一定效果，但存在农药残留、环境污染及潜在健康风险等问题。近年来，寻求绿色、安全的物理或物理化学协同保鲜技术成为研究热点。氯化钙（CaCl₂）作为一种公认安全的食品添加剂，可通过形成钙桥稳定细胞壁结构，延缓果实软化，并在细胞信号转导中发挥重要作用，增强果实抗逆性。另一方面，等离子体活化水（Plasma-Activated Water, PAW）作为一种新兴的非热加工技术，其产生的活性氧氮物种（Reactive Oxygen and Nitrogen Species, RONS）不仅具有广谱抗菌活性，还能诱导果实产生抗性反应，激活其内源抗氧化防御系统。尽管CaCl₂和PAW在单独应用时均显示出保鲜潜力，但两者在油桃冷藏保鲜中的协同效应尚不明确。

为此，研究人员在《Scientia Horticulturae》上发表了最新研究成果，系统探讨了CaCl₂与PAW单独及复合处理对“沙朗”油桃冷藏期间品质、生理特性及抗氧化系统的调控作用。

本研究采用完全随机设计，以“沙朗”油桃为材料，设置了6种处理：蒸馏水浸泡5分钟（对照）、PAW浸泡4分钟、PAW浸泡8分钟、2% CaCl₂浸泡5分钟、2% CaCl₂（5分钟）后接PAW（4分钟）、2% CaCl₂（5分钟）后接PAW（8分钟）。处理后果实于5±1°C、85–90%相对湿度下贮藏45天，并在贮藏0、15、30、45天时取样测定相关指标。主要技术方法包括：利用紫外-可见分光光度法测定过氧化氢（H₂O₂）含量、脂质过氧化产物丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等抗氧化酶活性；采用DPPH法评估自由基清除能力；通过电导率法测定电解质泄漏率以评估膜完整性；并使用质地分析仪测定果实硬度，手持折光仪测定可溶性固形物（TSS），pH计测定果汁pH值。数据采用SPSS进行方差分析，并使用Duncan's多重比较进行显著性检验。

3.1. 冷害（CI）

冷害发生率随贮藏时间延长而增加，但各处理间差异显著。对照果实冷害最严重，45天时达58%。PAW处理（尤其是8分钟）和CaCl₂单独处理均能显著减轻冷害。而CaCl₂+PAW联合处理效果最佳，其中CaCl₂+PAW（8分钟）处理将冷害指数降至9%，比对照降低84.5%，表现出显著的协同保护作用。

3.1.1. 失重率

所有果实的失重率均随贮藏时间延长而增加。对照果实失重最严重（45天时1.18%）。PAW和CaCl₂单独处理均能有效减少失重。联合处理效果最突出，CaCl₂+PAW（8分钟）处理使失重率降至0.58%，比对照降低50.8%，表明联合处理能更好地保持果实水分，减少蒸腾作用。

3.2. 可溶性固形物（TSS）

TSS含量在贮藏期间呈下降趋势，反映了贮藏过程中碳水化合物的消耗。对照果实TSS下降最明显。各处理均能在不同程度上减缓TSS的下降，其中CaCl₂+PAW（8分钟）处理效果最好，在45天时TSS含量（10.88%）几乎与采收时（10.89%）持平，表明该处理能有效抑制果实呼吸代谢，保持营养成分。

3.3. 果实硬度

果实硬度在贮藏期间持续下降，软化现象明显。对照果实软化最严重。PAW和CaCl₂处理均能延缓软化，CaCl₂处理效果优于PAW。联合处理，特别是CaCl₂+PAW（8分钟）处理，能最有效地保持果实硬度，其机制可能与钙离子强化细胞壁结构以及PAW抑制细胞壁降解酶活性有关。

3.4. 果实pH

果汁pH在贮藏期间略有上升，可能与有机酸降解有关。对照果实pH上升幅度最大。各处理均能抑制pH的上升，其中CaCl₂+PAW（8分钟）处理效果最佳，能将pH稳定在接近采收时的水平，有利于保持果实风味。

3.5. 过氧化氢（H₂O₂）积累

H₂O₂作为活性氧之一，其含量在贮藏期间显著增加，表明氧化应激加剧。对照果实H₂O₂积累最多。PAW和CaCl₂处理均能减少H₂O₂积累，联合处理效果最显著，CaCl₂+PAW（8分钟）处理使H₂O₂含量仅比采收时增加20%，远低于对照的540%增幅，表明联合处理能有效缓解氧化应激。

3.6. 电解质泄漏（EL）

电解质泄漏率反映细胞膜完整性。泄漏率随贮藏时间延长而增加，对照果实膜损伤最严重。各处理均能降低电解质泄漏，保护细胞膜。联合处理，尤其是CaCl₂+PAW（8分钟）处理，效果最佳，泄漏率仅为对照的24%，表明其能极好地维持膜结构的完整性。

3.7. 脂质过氧化（LP）

以MDA含量衡量的脂质过氧化程度在贮藏期间急剧增加，表明膜脂过氧化损伤严重。对照果实MDA含量最高。PAW和CaCl₂处理均能抑制脂质过氧化，联合处理效果最强，CaCl₂+PAW（8分钟）处理使MDA积累比对照降低69%，表明其能有效保护细胞膜脂质免受氧化损伤。

3.8. 过氧化氢酶（CAT）活性

CAT是清除H₂O₂的关键酶。贮藏期间，对照果实CAT活性变化不大。PAW处理能诱导CAT活性升高，CaCl₂单独处理作用不明显。联合处理，特别是CaCl₂+PAW（8分钟），能极显著地激活CAT活性，在45天时活性是对照的3.5倍，表明联合处理能强力激活H₂O₂清除系统。

3.9. 抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性

APX是ASA-GSH循环中清除H₂O₂的重要酶。各处理对APX活性的影响与CAT类似。联合处理，尤其是CaCl₂+PAW（8分钟），能最大程度地提高APX活性，增强细胞的H₂O₂解毒能力。

3.10. 过氧化物酶（POD）活性

POD也参与H_{2O2的清除。结果表明，联合处理能最有效地诱导POD活性，协同增强抗氧化防御。}

3.11. 超氧化物歧化酶（SOD）活性

SOD是清除超氧阴离子自由基的第一道防线。联合处理，特别是CaCl₂+PAW（8分钟），能最有效地提高SOD活性，从源头上减少活性氧的产生。

3.12. DPPH自由基清除能力

DPPH自由基清除能力反映果实整体的抗氧化能力。联合处理能显著提高果实的自由基清除能力，CaCl₂+PAW（8分钟）处理的效果尤为突出，比对照提高超过50%，表明联合处理显著增强了果实的综合抗氧化状态。

3.13. 相关性及多变量分析

主成分分析（PCA）和热图分析表明，CaCl₂+PAW联合处理的果实与其他处理在贮藏各时期均能明显区分开来，形成一个独立的簇，这从多变量角度证实了联合处理对维持油桃采后品质具有独特且优越的效果。

本研究结论表明，CaCl₂与PAW的联合应用对延缓“沙朗”油桃冷藏品质劣变具有显著的协同增效作用。这种协同作用主要体现在两个方面：一方面，CaCl₂通过稳定细胞壁和细胞膜结构，增强果实的机械强度；另一方面，PAW通过其含有的RONS诱导果实产生系统性抗性，强力激活包括SOD、CAT、POD、APX在内的内源抗氧化酶系统，从而有效清除过量积累的ROS（如H₂O₂），减轻氧化损伤（表现为MDA含量和电解质泄漏率降低），最终显著减轻冷害症状，较好地保持了果实硬度、TSS、pH等品质指标，延长了贮藏期。

该研究创新性地将两种绿色保鲜技术相结合，为解决油桃等冷敏性果实采后冷藏保鲜难题提供了一种高效、安全、无残留的新策略，对减少采后损失、提升产业效益具有重要的理论和实践意义。研究结果不仅证实了钙处理和PAW处理的各自优势，更重要的是揭示了二者协同作用的生理生化机制，为未来开发复合型采后保鲜技术提供了科学依据。