《食品科学》：基于高压静电场处理的樱桃番茄果实贮藏期生理品质及其代谢

樱桃番茄是番茄大家族的重要成员，在我国的种植面积不断扩大。樱桃番茄皮薄多汁，成熟后会迅速软化，贮运过程容易腐烂，造成品质下降；同时由于樱桃番茄常被鲜食，其表面的食源性致病菌过多容易引发食源性疾病。因此，减少樱桃番茄果实采后腐烂和降低果实表面微生物数量非常重要。高压静电场（HVEF）是指在单位距离上通过稳定的高压作用而形成的一种静电场，此前研究发现，HVEF处理会引起生物体内的酶活性变化，从而影响一系列代谢功能。

浙江大学农业与生物技术学院的杨智超、吴 迪*等人以新鲜‘黄妃’樱桃番茄为材料，以表面腐烂率、大肠杆菌菌落总数、乙烯释放量、呼吸速率、质量损失率等为评价指标，研究了在不同电场强度和不同处理时间下HVEF处理对樱桃番茄采后贮藏保鲜的影响；同时对HVEF处理后的樱桃番茄果实进行代谢组学分析，探究其代谢产物在处理后的含量差异和变化趋势。

1、微生物分析结果

采用菌落形成单位计数法测定未经HVEF处理（CK组）和HVEF处理后的樱桃番茄表面大肠杆菌菌落总数，结果如图1所示。与CK组大肠杆菌菌落总数（4.79（lg（CFU/g）））相比，不同处理水平的果实表面大肠杆菌菌落总数均显著降低（P＜0.05），降低数量在1.44～2.15（（lg（CFU/g）））之间，说明HVEF处理能够有效杀灭樱桃番茄果实表面的食源性致病菌，保障消费者健康。

2、生理指标分析结果

腐烂率

腐烂率是判断果蔬保鲜效果的重要指标。HVEF处理后果实在18 d贮藏期的腐烂率变化如图2所示。CK组果实在第8天开始腐烂，腐烂率达到5.83%；处理组1没有发生腐烂，而处理组2腐烂率仅为0.83%。贮藏8～18 d，各组腐烂率均逐渐增加，但两个处理组的腐烂率较CK组始终低5%～10%。此外，两个处理组在贮藏8～12 d期间的腐烂率较为接近，但在贮藏14 d后，处理组2的腐烂率与处理组1相比低5%～9%。上述结果表明，HVEF处理能够延缓樱桃番茄采后腐烂，延长贮藏时间，且腐烂率的降低与处理强度和时间有关。

质量损失率

质量损失率可以反映果实水分的散失状况。HVEF处理后樱桃番茄的质量损失率变化如图3所示。随着贮藏时间的延长，CK组和处理组的质量损失率都呈增加趋势。各组间质量损失率差异均不显著，说明HVEF处理对樱桃番茄采后质量损失并无影响。

乙烯释放量

结果如图4所示，HVEF处理后第0天，处理组的乙烯释放量均低于CK组；处理后1～2 d，两个处理组的乙烯释放量仍低于CK组；随着贮藏时间的延长，3 组之间乙烯释放量总体无显著性差异，但处理组的乙烯释放量依然低于CK组。以上结果表明，HVEF处理对果实内源乙烯的合成与释放在贮藏前期有一定的抑制作用，从而有助于延缓樱桃番茄果实的衰老进程，延长贮藏时间。

呼吸速率

结果如图5所示，在前中期贮藏过程中果实的呼吸速率呈下降趋势，但在贮藏后期果实呼吸速率上升。番茄属于呼吸跃变型果实，因此后期呼吸速率上升可能是由于内源乙烯含量上升，诱导番茄果实发生呼吸跃变。但不同的处理组之间总体无显著差异。上述结果表明，HVEF处理在杀菌保鲜的同时，可以保证樱桃番茄果实正常的呼吸速率。

3、代谢组学分析结果

代谢物定性分析结果

通过对不同QC样本TIC图进行重叠展示分析，可以判断代谢物提取和检测的重复性和可靠性。结果如图6所示，代谢物检测总离子流的曲线重叠性高，表明质谱对同一样品检测不同时间时，信号稳定性较好。同时，以橘皮素和5,6,7,4’-四甲氧基黄酮为例，对具体代谢物二级质谱图进行展示（图7）。二级质谱图显示出两种代谢物在质谱分析过程中的碎片离子信息。将检测出的二级质谱图与数据库中二级谱图进行比对，实现代谢物定性。

代谢物PCA和层次聚类分析结果

PCA得分图如图8所示。前两个主成分PC1和PC2的贡献率分别为24.07%和20.93%，两者的累计贡献率达到45%。在PCA得分图中3 个组和QC样品可以分开，并且处理组1、处理组2和QC重复的样本紧凑聚集，表明实验可重复且可靠。CK组样本较离散，可能是由于生物差异性导致的。为消除数量对模式识别的影响，对每种代谢物的峰面积进行lg变换，随后进行层次聚类分析，以展示CK组分别与处理组1和处理组2的代谢物差异。图9中CK组含量较高的代谢物集中在聚类分析结果的中下部，而处理组1和处理组2含量较高的代谢物分别聚集在中上部和上部。PCA和聚类分析共同表明3 个组的果实具有不同的代谢产物谱。

代谢物OPLS-DA结果

图10分别显示了CK组和处理组1间的差异（R 2 X＝0.747，R2Y＝1，Q 2 ＝0.988）、CK组和处理组2之间的差异（R2X＝0.727，R2Y＝0.999，Q2＝0.992）以及处理组1和处理组2之间的差异（R2X＝0.722，R2Y＝1，Q2＝0.998）。所有处理组间比较的Q2均超过0.9，说明这些模型稳定且可靠，可用于代谢物筛选。

差异代谢物筛选

如图11所示，处理组1与CK组间共有20 种代谢物存在显著差异（P＜0.05），其中10 种代谢物上调，10 种代谢物下调；处理组2与CK组之间共有14 种代谢物存在显著差异（P＜0.05），其中8 种代谢物含量上调，6 种代谢物含量下调。表3显示，HVEF处理后差异代谢物的变化主要存在上调和下调两种趋势。

差异代谢物KEGG分类和代谢物富集分析结果

将不同代谢物映射到KEGG数据库，查看有关途径的信息。差异显著代谢物KEGG的注释结果按照KEGG中通路类型进行分类。处理组1与CK组的不同代谢物富集结果表明，所有代谢产物都映射为“代谢”（图12）。进一步进行KEGG途径富集分析，以确定处理组1与CK组之间代谢途径的差异。富集分析结果显示，“类黄酮生物合成（flavonoid biosynthesis）”的代谢物在两个组之间具有显著差异（P＜0.05）（图13）。然后对“类黄酮生物合成”途径上的代谢物进行分析，如图14所示（点击下方 阅读原文 即可查看图14）。与CK组相比，处理组1的樱桃苷（prunin）、查耳酮2’-O-葡萄糖苷（chalcone 2’-O-glucoside）、二氢槲皮素（dihydroquercetin）在类黄酮生物合成通路中代谢旺盛。对处理组2与CK组进行代谢物富集，但不同代谢物无法富集到代谢通路，这可能是由于差异代谢物没有对应的KEGG通路。

结论

结果表明，不同电场强度和处理时间的HVEF处理均能显著降低果实表面的大肠杆菌菌落总数，但各处理组间无显著差异。同时，HVEF处理能降低樱桃番茄果实采后贮藏期间的腐烂率，且增大电场强度和延长处理时间能够在贮藏后期进一步降低果实腐烂率。生理生化指标分析结果表明，HVEF处理能够减少果实采后贮藏早期的乙烯释放量，但随时间的延长该影响会逐渐减弱；同时，HVEF处理对贮藏过程中果实的质量损失率和呼吸速率影响较小。对HVEF处理后的果实样品进行代谢组学分析、PCA和聚类分析，结果表明不同HVEF处理的樱桃番茄存在代谢产物谱差异，筛选结果显示差异代谢物主要为黄酮类、有机酸、生物碱、脂质和萜类，其中类黄酮、生物碱等物质含量升高，酚酸类含量下降，说明HVEF处理能够有助于改善樱桃番茄果实的采后品质；类黄酮生物合成代谢通路的分析表明，处理组1与CK组之间部分代谢物具有显着差异（P＜0.05）。本实验结果可为樱桃番茄采后杀菌保鲜和品质改善提供技术参考。同时，有关HVEF处理对樱桃番茄果实的杀菌机制和代谢通路的调控机制还有待进一步研究。

本文《基于高压静电场处理的樱桃番茄果实贮藏期生理品质及其代谢》来源于《食品科学》2021年42卷21期168-176页，作者：杨智超，曹阳，沈超怡，孙崇德，吴迪。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201006-022。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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