一种结合γ-氨基丁酸（GABA）和植酸的策略能够减轻菠菜在常温储存过程中的氧化应激及品质下降

《Food Bioscience》：An integrated γ-aminobutyric acid–phytic acid strategy mitigates oxidative stress and quality deterioration in spinach during ambient-temperature storage

　　

曾帅|高兰|王凯|刘旭伟|傅佩红|李琳|赵雷

广东省食品质量安全重点实验室，华南农业大学，广州510642，中国

摘要

菠菜（Spinacia oleracea L.）极易变质，尤其是在温暖和高湿的条件下，这会导致氧化损伤、膜脂质过氧化和衰老。本研究探讨了一种协同保存策略，将γ-氨基丁酸（GABA）与植酸（PA）或二氧化氯（ClO₂）结合使用，以减轻在30°C下储存8小时、16小时、24小时和32小时时的品质下降。建立了一种标准化的叶片弯曲角度测量方法作为新的新鲜度指标，并通过全面的生理、生化和显微镜分析验证了其有效性。结果表明，GABA + PA组合是延缓衰老和保持结构完整性的最有效方法。32小时后，经过GABA + PA处理的菠菜弯曲角度为33.17°，显著优于对照组，并保持了“中等”新鲜度等级。这种优异的保存效果伴随着抗氧化酶活性的提高，包括抗坏血酸过氧化物酶（APX；3.06 × 10⁴ nkat/g）、超氧化物歧化酶（SOD；1.30 × 10⁴ nkat/g）和过氧化氢酶（CAT；1.98 × 10⁴ nkat/g），同时减少了活性氧（ROS）的积累，降低了电解质泄漏，提高了抗坏血酸的保留量，并更好地维持了细胞膜的完整性。显微镜观察证实了GABA + PA组中表皮细胞和叶肉细胞结构的保存。这些发现表明，GABA和PA的联合应用为在快速、非冷链运输过程中保持易腐叶类蔬菜的品质提供了一种可持续且实用的“绿色”解决方案。

引言

菠菜（Spinacia oleracea L.）是一种广泛消费的叶类蔬菜，因其高营养价值而受到重视，包括维生素、矿物质和抗氧化剂（Ali等人，2023年）。消费者健康意识的提高导致了菠菜消费量的增加。然而，菠菜在采后非常容易变质，对运输和储存过程中的环境条件非常敏感（Zheng等人，2025年）。稳定的消费者品质在很大程度上取决于合同农业中的优化采购策略，这可以通过确保可靠的供应链来有效减轻采后腐败风险（Liu等人，2025年）。新鲜的外观、嫩度、均匀的绿色和无缺陷是消费者选择的高品质菠菜的主要特征（Batziakas等人，2020年）。

菠菜的采后衰老是一个多方面的生理过程。内部，呼吸作用和蒸腾速率的增加加速了营养物质的消耗并引发了氧化应激。这种代谢失衡导致活性氧（ROS）的过度积累，进而引起膜脂质过氧化、细胞区室化丧失以及随后的组织崩溃（Mittler，2017年；Sakr等人，2021年）。外部，微生物繁殖和机械损伤进一步加剧了这些降解过程（Tyagi等人，2022年）。虽然冷藏储存是减缓代谢衰变的金标准，但其实施往往受到许多供应链中高能源成本和基础设施不足的限制（Dai等人，2025年；Tong等人，2026年）。因此，菠菜在短距离运输和零售过程中经常暴露在次优温度下。常见的做法，如喷水以保持细胞膨压，往往会无意中创造高湿度的微环境，从而促进微生物腐败（Zhou等人，2022年，Zhou等人，2022年）。鉴于腐败微生物可以通过特定的遗传途径调节生物膜的形成以增强其在叶片表面的存活和抗性，开发有效的采后干预措施至关重要（Wang等人，2025年，Wang等人，2025年，Wang等人，2025年）。因此，迫切需要综合性的保存策略，以减轻在温暖、潮湿的非冷链条件下的氧化损伤并抑制微生物生长（Giello等人，2024年）。

最近的研究集中在使用外源信号分子和抗菌剂来增强植物的防御系统。γ-氨基丁酸（GABA）是一种四碳非蛋白质氨基酸，作为一种强效的内源性抗氧化剂诱导剂，通过增强AsA-GSH循环来维持ROS的平衡（Wu等人，2020年）。然而，GABA的直接抗菌效果有限。为了弥补这一不足，植酸（PA）和二氧化氯（ClO₂）提供了有希望的互补效果。PA是一种天然植物来源的螯合剂，有助于结构稳定和抗氧化调节（Zhang等人，2013年），而ClO₂是一种公认的高效抗菌剂，可以破坏微生物细胞膜而不留下有害残留物（Malka & Park，2022年）。基于这些物质的各自特性，我们假设GABA与PA或ClO₂结合使用可能通过整合抗氧化调节与结构稳定或抗菌效果来提供互补保护。具体来说，假设GABA作为信号触发剂激活内源性抗氧化途径，而PA或ClO₂提供互补的结构稳定和抗菌保护。这种联合方法预计在抑制ROS引起的氧化损伤和维持细胞完整性方面比单一处理更有效，尤其是在温暖和潮湿的环境中。

本研究旨在评估GABA单独使用以及与PA或ClO₂结合使用，在温暖和高湿条件下储存的菠菜的采后衰老缓解效果。通过研究微生物动态、ROS代谢、抗氧化酶活性和细胞超微结构，本研究旨在阐明这些处理的生化机制。这些发现将为开发非冷链物流中易腐叶类蔬菜的可持续、绿色保存技术提供理论框架。

章节片段

材料和化学品

菠菜（Spinacia oleracea L.）由广州米良仁良供应链有限公司提供。二氧化氯（山东青蛙环保科技有限公司，山东，中国）、植酸（河南胜发生物科技有限公司，河南，中国）和GABA（山东盐城生物科技有限公司，山东，中国）均为食品级（纯度值>98%）。

保存方法

菠菜在收获后立即运送到实验室，其可溶性固形物含量为5.5 ±

图1显示了不同保存处理下的视觉变化。随着储存时间的增加，所有组都观察到了不同程度的萎蔫和茎部弯曲。为了量化新鲜度，将弯曲角度分为五个等级：等级1（> 70°）：极佳新鲜度；等级2（50 – 70°）：良好；等级3（30 – 50°）：中等；等级4（10 – 30°）：较差；等级5（<10°）：不可销售。表2展示了计算出的叶片弯曲角度。如表2所示，在0小时时，菠菜

结论

本研究系统评估了外源GABA与不同防腐剂（ClO₂或PA）结合使用对在30°C下储存32小时的菠菜的采后品质的影响。在所有处理中，GABA + PA组的抗衰老效果最为显著和持久，32小时后的叶片弯曲角度为33.17°，对应于“中等”新鲜度等级。从机制上讲，GABA + PA处理与较高的APX、SOD和CAT活性相关

李琳：项目管理。赵雷：写作 – 审稿与编辑、项目管理、方法学、资金获取、概念化。曾帅：写作 – 原稿撰写、方法学、调查、正式分析。高兰：方法学、调查。王凯：写作 – 审稿与编辑、方法学。刘旭伟：写作 – 审稿与编辑、方法学。傅佩红：项目管理

Chen等人，2011年；Du等人，2012年；Ilea等人，2025年；Thakur等人，2026年。

作者声明没有已知的财务利益冲突。

数据可用性

数据将应要求提供。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了广东省自然科学基金（2023A1515012599和2024A1515012220）和广州重点研发计划（2024B03J1307）的支持。