脉冲光通过调节γ-氨基丁酸代谢途径，提高了采后山楂的抗氧化活性和储存品质

《Food Bioscience》：Pulsed light improves the antioxidant activity and storage quality of postharvest hawthorn by regulating the γ-aminobutyric acid metabolic pathway

脉冲光处理通过调控GABA代谢通路关键基因（如ODC、ALDH、GAD）增强山楂抗氧化活性，维持总酚、总黄酮及维生素C含量，抑制PPO活性并减少H2O2和MDA积累，为开发新型绿色保鲜技术提供理论依据。

　　

刘梦佩|吴晨阳|王佳乐|张丽华|葛珍珍|韩伟娟|赵新燕

中国郑州轻工业学院食品与生物工程学院，教育部冷链食品加工与安全控制重点实验室，郑州，450001

摘要

山楂果在储存过程中容易发生营养损失和氧化变质，这显著降低了其商业价值。本研究评估了脉冲光（PL）处理对山楂果储存品质的影响。结果表明，600–700 J的PL处理剂量能够增加总酚类、总黄酮类和维生素C的含量，同时降低PPO的活性，提高CAT的活性，并有助于清除H?O?和MDA。通过整合代谢组学和转录组学分析，发现PL处理上调了ODC、ALDH和GAD等关键基因的表达，从而激活了精氨酸-腐胺-γ-氨基丁酸（GABA）和谷氨酸-GABA代谢途径，提高了抗氧化活性并保持了山楂果的采后品质。这些发现为阐明PL处理维持果蔬采后品质的分子机制提供了参考。

引言

山楂（Crataegus pinnatifida Bunge）在储存过程中容易发生营养损失和氧化变质，导致品质显著下降和经济损失。其果实不仅风味独特，还富含多种生物活性成分。研究表明，山楂果含有丰富的酚类（如没食子酸、原花青素、绿原酸等）和黄酮类（包括槲皮素-3-O-半乳糖苷和槲皮素-3-葡萄糖苷）（Chang等人，2006年）。这些生物活性成分赋予山楂显著的抗氧化特性、抗炎效果和降脂能力，使其在功能性食品和制药领域具有很高的价值（Chae等人，2016年；Shatoor & Humayed，2020年；Taleghani等人，2024年）。然而，作为一种典型的呼吸跃变型果实，山楂在采后储存过程中容易发生品质下降。主要表现在：活性氧（ROS）的过度积累，导致氧化应激并加速酚类和黄酮类等生物活性化合物的降解；以及脂质过氧化反应的增强，破坏细胞膜的结构完整性（Lin等人，2020年；Zhu等人，2022年）。这些因素严重限制了山楂产品的加工和利用及其市场流通。

目前，常用的山楂保鲜方法包括硫化氢处理（Aghdam等人，2018年）、褪黑素处理（Kü?üker等人，2025年）和热处理（Li等人，2020年）等。尽管这些技术在保鲜方面具有一定优势，但也存在明显缺点。例如，使用化学试剂可能导致化学残留物，而热处理会迅速降低果实中的活性成分。常规冷藏（0–4°C）可以减缓老化过程，但不足以完全防止品质下降（Ye等人，2025年）。因此，开发高效安全的新型保鲜技术已成为当前的研究重点。

非热物理保鲜技术因其环保和安全特性而受到广泛关注，例如紫外线C（Sari等人，2016年）、脉冲光（PL）（Ren等人，2025年）、超声波（Jiang等人，2020年）和冷等离子体（Jia等人，2022年）。其中，PL技术是一种利用高能、短时、宽光谱光来保鲜果蔬的新方法。先前的研究发现，PL可以通过破坏细菌的DNA结构有效杀菌（Gyawali等人，2024年）。PL还可以诱导果蔬的光形态发生，从而调节次生代谢产物的积累（Wang等人，2025年）。例如，PL处理保持了杏果中的总酚类和黄酮类含量（Hua等人，2022年），并提高了新鲜番茄的抗氧化能力和风味品质（Tao等人，2025年）。同时，适度的PL处理可以激活果蔬的内源抗氧化系统，改善采后品质（Ren等人，2025年）。研究还发现，PL处理可以保持柿子中的抗氧化成分（Denoya等人，2020年），并增加枸杞中与抗氧化酶相关的基因表达（Li等人，2025年）。

目前大多数研究集中在PL对微生物的灭活作用上，而关于PL处理维持果蔬采后品质的分子机制的研究相对较少。Sousa等人（2019年）发现，PL处理会诱导腐胺等多胺的生成。腐胺是γ-氨基丁酸（GABA）合成的直接前体。鉴于腐胺和GABA都是参与应激适应和抗氧化防御的氮代谢网络的重要组成部分（Gupta等人，2016年），PL诱导的腐胺积累表明GABA代谢也可能被同时激活。因此，本研究结合了代谢组学和转录组学，系统分析了PL对山楂生理代谢的影响。这些发现不仅为PL延缓果实衰老的分子机制提供了新的见解，也为基于光的果蔬绿色保鲜技术的发展奠定了重要的理论基础。

实验材料

2023年10月，从中国河南省洛阳市的一个山楂种植基地采集了山楂果。选择了大小和颜色均匀、成熟度相近（总可溶性固形物10% ± 1%）且无病虫害的果实。收获后，果实立即被运输到实验室，并在4°C的冰箱中预冷24小时。

果实处理

预冷后的山楂果总量约为18公斤，随机分为若干组

理化指标分析

山楂果的硬度从0天的23.3 N逐渐下降到60天的18.2 N，减少了22%。经过500 J的PL处理后，果实的硬度在一定程度上得到保持。然而，接受600–800 J PL处理的组与CK60组之间的硬度没有显著差异（图1A）。60天时，总可溶性固形物相对稳定，与0天相比没有显著变化。相比之下，可滴定酸

讨论

研究发现，适度的PL处理（600–700 J）可以调节果实的基本营养成分，影响总可溶性固形物和可滴定酸的积累动态，并促进水分保持。这种调节模式与Wang等人（2023a）在山莓采后生理学研究中的发现高度相似，表明PL处理对果实代谢可能存在共同的调节机制。

在代谢水平上，PL处理

结论

本研究阐明了PL处理调节采后山楂抗氧化活性和储存品质的可能机制。结果表明，PL处理降低了果实中的总可溶性固形物和可滴定酸的含量，同时增加了其水分含量。此外，600–700 J范围内的PL处理保持了总酚类、总黄酮类和维生素C的含量，降低了PPO的活性，提高了CAT的活性，并有助于清除H?O?

作者贡献声明

张丽华：软件操作。葛珍珍：软件操作。吴晨阳：撰写 – 原稿撰写，数据管理。王佳乐：撰写 – 原稿撰写，数据管理。刘梦佩：撰写 – 审稿与编辑，方法学设计。韩伟娟：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集。赵新燕：数据分析

未引用参考文献

Chu等人，2023年；Jan等人，2024年。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

数据可用性

数据可应要求提供。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD1600800）的支持。