连喜军 杨美静 刘畅 王吰 贾烨 沈水芳

（天津商业大学，天津市食品生物技术重点实验室，天津，300134）

电导法研究盐类对黄瓜冻害的预防作用

连喜军 杨美静 刘畅 王吰 贾烨 沈水芳

（天津商业大学，天津市食品生物技术重点实验室，天津，300134）

选用5种无机盐常温浸泡黄瓜，以电导法测定黄瓜冻害伤害率，研究了盐的种类、盐液pH值、盐浓度、浸泡时间等因素对黄瓜冻害的影响。试验结果表明，所选5种盐KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2和MgCl2中，经MgCl2浸泡后黄瓜耐冻害能力最强，最佳浸泡工艺为：MgCl2浸泡浓度为0.03 g/100 mL，pH值8.0，浸泡时间20 min。在-18℃冷冻100 min后，空白组伤害率为57.8%，经MgCl2浸泡组为30.7%，伤害率降低了27.1%，抗冻害能力提高了46.8%。经浸泡后黄瓜呼吸强度明显降低，浸泡20 min后黄瓜的呼吸强度由对照的33.8 mg·（kg·h）-1降低到15.8 mg·（kg·h）-1，显示盐类提高黄瓜抗冻害能力与降低其呼吸强度之间有一定关联。

黄瓜 盐溶液 冻害 电导率 呼吸强度

黄瓜（Cucumis sativusL.），又名青瓜、胡瓜，是葫芦科植物，原产印度及东南亚热带地区[1]，含有丰富的铁、钾等矿质元素及多种维生素。黄瓜以嫩瓜供食，组织柔嫩，含水量高达96%以上，但其代谢活动旺盛，外皮极薄，保水能力很差，寒冷天气容易发生冻害[2]。黄瓜经盐类浸泡，可提高细胞液浓度，降低细胞液冰点，预防冷害发生。国内外对黄瓜苗木冻害预防研究较多[7～11]，但对黄瓜瓜体冻害预防的研究较少[3～6]，本试验选用5种盐KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2和MgCl2溶液在不同浓度条件下对黄瓜进行浸泡，然后放于-18℃下冷冻，研究盐溶液浸泡对黄瓜冻害的预防作用，探索寒冷天气条件下黄瓜冻害预防的方法，以期为延长冬天黄瓜贮藏期提供简单可行的措施，为菜农增收提供保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料

黄瓜为市售。硝酸钾、硫酸镁、氯化钠、氯化钙、氯化镁、草酸、浓盐酸、酚酞试剂、氢氧化钠、正丁醇、氯化钡均为分析纯。

主要仪器：DDS-11A型电导率仪（上海雷磁仪器厂生产），FA1104N电子天平（上海精密科学仪器有限公司生产），SHB-Ⅲ型真空泵 （郑州长城科工贸有限公司生产），CD-1型大气采样器 （北京环保保护仪器厂生产），真空干燥器（天津科密欧科贸有限公司提供）。

1.2 试验方法

①冷冻曲线制作 将新鲜黄瓜放入-18℃的冰箱中，每隔20 min取出一根测定其伤害率，研究冷冻时间对黄瓜冻害的变化曲线，确定黄瓜发生明显冻害的时间。

表1 不同盐类浸泡对黄瓜冻害预防作用

②不同盐类浸泡对黄瓜冻害作用 选用KNO3，MgSO4，NaCl，CaCl2，MgCl2五种盐类在0.1 g/100 mL和0.03 g/100 mL两个浓度水平对黄瓜进行浸泡，时间为20 min，浸泡液pH值7.0，-18℃冻结60 min，然后测定黄瓜的伤害率。

表2 MgCl2处理对黄瓜冻害预防作用

③盐浓度的确定 选择对黄瓜冻害保护作用最强的盐，配制浓度分别为 0.01，0.03，0.05，0.1，0.3，0.5 g/100 mL的水溶液浸泡黄瓜，时间为20 min，浸泡液pH值7.0，-18℃冻结60 min，然后测定黄瓜的伤害率，确定预防黄瓜冻害发生的最适盐浓度。

④最佳浸泡时间的确定 以③中所得盐类浓度，以及②中所得盐类种类，分别浸泡10，15，20，25，30 min，浸泡液pH值7.0，-18℃冻结60 min，然后测定黄瓜的伤害率，确定预防黄瓜冻害发生的最适浸泡时间。

⑤浸泡液最佳pH值的确定 在盐种类、浸泡浓度、浸泡时间确定的基础上，调节浸泡液pH值为4，5，6，7，8，9，10，浸泡20 min后，-18℃冻结60 min，然后测定黄瓜的伤害率，确定预防黄瓜冻害发生的最适盐溶液pH值。

⑥黄瓜呼吸强度的测定 称取1 kg黄瓜，用0.03 g/100 mL MgCl2溶液 （pH值8.0）浸泡黄瓜0，10，20，30 min，气流法测定不同浸泡时间下黄瓜的呼吸强度，具体参考连喜军等[12]的方法。

⑦黄瓜伤害率的测定 选取黄瓜一份放在适温下储藏，作为未冻试样，一份放入过低温度下使其受冷冻伤害，作为冷冻后的空白试样，另一份为试验处理试样（根据计划处理方法不同），浸泡于盐类溶液，经过不同的浸泡时间，而后冷冻，得到处理试样。用打孔器及切片器将样品制成薄厚均匀，大小一致的组织圆片，精确称取2 g（或10个圆片），放入试管内，用去离子水冲洗3次，然后加入30 mL去离子水，每组试验做3～4次重复。

将试管放入真空干燥器中，开动真空泵抽气10 min，以抽取细胞间隙的空气，而后打开真空干燥器，缓慢放入空气，试管中的去离子水即缓慢渗入细胞间隙，组织圆片变成透明状，细胞内溶质易于渗到去离子水中，取出试管，间隔3～5 min震荡1次，在室温下保持30 min。

将DDS-11A型电导仪电极插入试管中，测定外渗液的电导值。在测定之后，将试管置于水浴锅中，沸水浴5 min以杀死组织。待冷却至室温后，再次测定外渗液的电导值。

式中：C1：对照组织杀死前外渗液的电导值，C2：对照组织杀死后外渗液的电导值，T1：处理组织杀死前外渗液的电导值，T2：处理组织杀死后外渗液的电导值。

2 结果与分析

2.1 黄瓜冻害曲线

图1 冷冻时间对黄瓜伤害率的影响

图2 MgCl2浸泡液pH值对黄瓜冻害的预防作用

图1为未经盐溶液浸泡黄瓜随着冷冻时间增加伤害率的变化情况。由图1可知，随冷冻时间增加，黄瓜冻害率也随着增加，当冷冻时间达到60 min时，伤害率达到11.6%，黄瓜切面出现明显水渍状（图4），冷冻100 min时冻害达到最大为57.8%，继续冷冻，伤害率不再发生变化。说明此时黄瓜组织细胞中因冷冻造成离子透过细胞膜的程度达到了最大，活组织中透过细胞膜的离子不会因冷冻再大幅增加，-18℃冷冻140 min没有造成黄瓜组织死亡。随后试验中选用冷冻时间为60 min。

表3 MgCl2浸泡对黄瓜冷冻伤害率的影响

表4 MgCl2溶液浸泡对黄瓜呼吸强度的影响

2.2 不同盐类浸泡对黄瓜冻害的预防作用

由表1可知，CaCl2，NaCl，KNO3在2个浓度下浸泡均未对黄瓜冻害起到预防作用，高浓度（0.1g/100mL）盐类溶液浸泡反而会加重黄瓜冻害，加重强度由强到弱依次为CaCl2，NaCl，KNO3，说明这3种盐类对黄瓜细胞的毒害作用较强，不适宜用来浸泡黄瓜预防冻害，其他2种盐MgSO4和MgCl2浸泡对黄瓜冻害有预防作用，其中MgCl2预防冻害作用较强，使黄瓜伤害率由29.7%降低到了10.3%。因此，进一步研究选用MgCl2作为预防黄瓜冻害盐。

2.3 MgCl2浓度对黄瓜冻害预防作用

由表2可知，MgCl2浓度过高或过低均不能最大程度地预防黄瓜冻害，当浓度为0.03 g/100 mL时，黄瓜伤害率最小，这可能是因为黄瓜细胞膜的渗透压更接近于该浓度，使得离子出入细胞更加容易，更多Mg2+和Cl-离子进入细胞，提高了黄瓜细胞液浓度，使其冰点降低，从而提高了对冷冻伤害的抵抗力，浓度过高或过低均不利于离子进入黄瓜细胞，过高浓度还会使细胞膜受到伤害，降低其对冻害的抵抗力。

2.4 浸泡液pH值对黄瓜冻害预防作用

由图2可知，浸泡液pH值在8.0和5.0时黄瓜冻害伤害率较低，pH值在4.0～10.0，黄瓜冻害伤害率呈现波浪起伏变化，这反映出黄瓜细胞膜对酸碱离子的应急程度，过酸或过碱都会导致细胞膜受到伤害，通透性增强，细胞中核酸等物质外溢，电导率提高，浸泡液pH值为8.0时，伤害率最低，因此，选择黄瓜浸泡液pH值为8.0。

图3 MgCl2浸泡时间对黄瓜冻害预防作用

2.5 MgCl2溶液浸泡时间对黄瓜冻害预防作用

由图3可知，随着浸泡时间增加，黄瓜冻害伤害率呈现先下降后上升趋势，随着浸泡时间的延长，黄瓜细胞中离子浓度不断增加，冰点降低，黄瓜抗冻性增强，但时间过长，大量Cl-离子进入细胞内，对黄瓜细胞膜造成伤害，细胞通透性增加，伤害率提高。当浸泡时间为20 min时，伤害率最低。

综合以上试验结果，MgCl2溶液浸泡黄瓜预防冻害最佳工艺条件为：MgCl2浓度为0.03 g/100 mL，溶液pH值8.0，浸泡时间为20 min。表3和图4为浸泡不同时间后黄瓜冷冻伤害率变化情况对比。由表3可知，在 -18℃冷冻100 min后，未浸泡组伤害率为57.8%，经MgCl2浸泡组为30.7%，伤害率降低了27.1%，抗冻害能力提高了46.8%。

2.6 MgCl2溶液浸泡对黄瓜呼吸强度的影响

表4为MgCl2溶液浸泡对黄瓜呼吸强度的影响。由表4可知，随着浸泡时间延长，黄瓜呼吸强度迅速减小，MgCl2溶液对黄瓜呼吸有较强的抑制作用，黄瓜呼吸强度降低到一定程度时，黄瓜的抗冻害能力最强，随后会降低。其原因有待进一步研究。

3 结论

MgCl2溶液浸泡黄瓜预防冻害最佳工艺条件为：MgCl2溶液浓度为0.03 g/100 mL，溶液pH值为8.0，浸泡时间为20 min。在-18℃冷冻100 min后，经MgCl2浸泡组抗冻害能力提高了46.8%。

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图4 -18℃不同冷冻时间黄瓜横切面

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Prevention Effect of Salt on Cucumber Freezing Injury by Conductance Method

LIAN Xijun,YANG Meijing,LIU Chang,WANG Hong,JIA Ye,SHEN Shuifang
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134)

Cucumber is a kind of common vegetables in life,freezing injury of cucumber often happens in winter because of its thin pericarp and it is difficult to store for a long time.Increasing concentration of intracellular fluid and lowering of its freezing point caused by immersed in inorganic salt solutions could prevent cucumber from freezing injury.The effect of 5 kinds of inorganic salt,salt concentration,pH of solutions and time of immersing were studied in normal temperature. Freezing injury percent was regard as index by determining from conductance method.The results showed that the highest tolerant ability to freezing injury came from MgCl2group in 5 groups of KNO3,MgSO4,NaCl,CaCl2and MgCl2,the best treatment was as following,they were treated for 20 min with 0.03 g/100 mL MgCl2pH=8.0,in this case,the freezing injury percent was 30.7%after freezing in-18℃for 100 min,which was 27.1%lower than that of the control,the freezing injury-resistant ability of cucumber increased by 46.8%.The respiration intensity of cucumber reduced greatly when it was immersed in MgCl2solutions,the rate reduced from 33.8 mg·（kg·h）-1to 15.8 mg·（kg·h）-1when cucumber was immersed for 20 min,which indicated that there was relationship between increasing freezing injury-resistant ability of cucumber and lowering its respiration rate existed.

Cucumber;Salt solution;Freezing injury;Conductance;Respiration intensity

10.3865/j.issn.1001-3547.2009.14.012

连喜军（1972-），男，副教授，博士，研究方向农产品贮藏与加工、功能食品。E-mail：lianliu2002@vip.sina.com

2009-03-26