引言
核桃（Juglans regia L.）是全球种植和消费最广泛的树坚果之一，因其营养和药用益处而在各种文化中备受推崇 (Regueiro et al., 2014)。根据联合国粮农组织 (FAO) 的数据，主要核桃生产国包括中国、美国、土耳其、墨西哥、伊朗、智利和法国。中国位居全球第一，占世界核桃种植面积的 28.58% 和全球产量的 36.14% (FAOSTAT, 2024)。新鲜核桃比干核桃具有更高的营养价值，特别是在维生素和氨基酸方面，使其成为注重健康的消费者更理想的选择。研究表明，核桃富含生物活性酚类物质，包括酚酸、类黄酮、单宁和木脂素，它们提供抗氧化、抗炎、神经保护和预防癌症的作用 (Ros et al., 2018; Vu et al., 2018)。这些化合物在减少氧化应激、增强心血管健康和减轻炎症方面尤为有效 (Hardman, 2014)。事实上，核桃比杏仁、榛子和腰果表现出更强的抗氧化能力 (Wu et al., 2004)。然而，新鲜核桃含水量超过 80%，极易腐烂，在加工和储存中容易发霉、发芽和质量恶化，导致货架期有限和生产商经济损失。
酚类代谢和氧化应激的调节对于保持新鲜核桃的品质和防止褐变至关重要。酚类化合物是植物抗氧化防御的关键贡献者，表现出抗炎、抗癌和抗菌特性 (Gaur et al., 2020)。这些化合物的生物合成主要由酶编码的苯丙氨酸解氨酶 (PAL)、过氧化物酶 (POD) 和多酚氧化酶 (PPO) 控制，在酚类生物合成和氧化反应中起关键作用。PPO 促进酚类物质转化为醌，导致褐变，而 POD 在过氧化氢存在时进一步氧化酚类 (Bucheli & Robinson, 1994)。此类氧化反应虽然是自然发生的，但可能导致加工和储存期间不希望的褐变和质量降解。研究表明，这些酶活性显著影响新鲜核桃的感官和营养品质 (Landrigan et al., 1996; Mayer & Harel, 1979)。此外，活性氧 (ROS)，包括超氧阴离子 (O??)、过氧化氢和羟基自由基，是代谢过程的自然副产物。如果未被抗氧化防御系统有效中和，ROS 可通过促进氧化降解损害产品品质 (Apel & Hirt, 2004)。为了对抗这一点，新鲜产品依赖强大的抗氧化系统，包括酶促成分——如 POD、过氧化氢酶 (CAT)、抗坏血酸过氧化物酶 (APX) 和超氧化物歧化酶 (SOD)——以及非酶促分子，如抗坏血酸 (AsA) 和谷胱甘肽 (GSH)。这种抗氧化防御系统对于在储存期间维持氧化还原稳态和减少氧化损伤至关重要 (Tareen et al., 2012)。研究表明，增强抗氧化化合物和基因表达水平有助于调节 ROS，从而通过减少氧化损伤来延缓果实成熟并增强采后品质。(Kumar et al., 2014; Mondal et al., 2009)。因此，对酚类途径和抗氧化反应的针对性操纵为在采后处理期间保持新鲜核桃的高质量提供了有前景的策略。
近年来，国际趋势日益倾向于使用外源天然化合物而不是合成化学防腐剂来保持新鲜核桃的采后品质。例如，最近的研究表明，外源施用天然植物提取物（如百里香和核桃青皮）和 Aloe vera 凝胶可以作为氧气的物理屏障，有效防止褐变和脂质氧化 (Chatrabnous et al., 2018; Habibi, Yazdani, Chatrabnous, Koushesh Saba and Vahdati, 2022, Habibi et al., 2023)。此外，外源施用天然抗氧化剂，如抗坏血酸，已被证明可以保存酚类化合物并减轻新鲜种子的氧化应激 (Habibie et al., 2019)。尽管这些天然复合物提取物和处理在核桃保存方面显示出潜在潜力，但鉴定其特定活性成分并阐明其对特定代谢途径的靶向调节机制仍然具有挑战性。氨基酸不仅是必需的营养成分，还作为植物胁迫反应中的关键信号分子。然而，在新鲜核桃中作为酚类代谢和抗氧化防御的靶向调节剂应用特定外源氨基酸的研究尚未充分探索。因此，鉴定此类基于氨基酸的处理可能为保持采后品质提供一种更精确的生理策略。
色氨酸，一种植物中不可或缺的芳香族氨基酸，作为蛋白质合成、激素生物合成和胁迫反应的关键代谢中间体发挥作用。它是几种生物活性化合物（如生长素、褪黑素和植物抗毒素）的前体，不仅促进植物正常生长，还增强对环境挑战的胁迫韧性 (Chabi et al., 2024; Hildebrandt et al., 2015)。褪黑素已被证明在调节植物对生物和非生物胁迫的反应方面具有显著效果 (Back et al., 2016)。已知它能增强 ROS 清除能力，延缓衰老，并改善采后果果品质，从而在维持植物健康和延长寿命方面发挥重要作用 (Manchester et al., 2015)。此外，外源施用色氨酸已被证明可以激活各种抗氧化酶，如 CAT 和 SOD，并促进抗坏血酸和谷胱甘肽等抗氧化化合物的积累。这些酶促和非酶促抗氧化剂通过与 ROS 直接相互作用，有助于降低细胞内 ROS 水平，从而增强抗氧化能力并保持细胞完整性 (Khaksar et al., 2017)。同样，Queiroz 等人 (2023) 报告称，大豆幼苗的色氨酸处理增加了 H?O?、MDA 和脯氨酸的浓度，同时显著提高了 SOD 活性并激活了与氧化应激相关的代谢途径。
牛磺酸，一种人类和某些动物中的半必需氨基酸，在哺乳动物细胞中也表现出强抗氧化活性。它可以直接清除羟基自由基、超氧阴离子和过氧化氢，从而在细胞水平上减轻氧化应激 (Chabi et al., 2024; Y. Zhang et al., 2019)。尽管牛磺酸在人类和动物健康方面得到了广泛研究，特别是在衰老和炎症中的作用，但其在园艺作物采后储存和处理中的应用仍然尚未充分探索。在人类中，牛磺酸已被证明通过减少细胞衰老、保护线粒体功能和降低 DNA 损伤来改善寿命和健康寿命 (B. Singh et al., 2016; P. Singh et al., 2023)。尽管植物研究有限，但牛磺酸 的抗氧化特性表明其具有改善储存期间氧化稳定性和保持品质特性的潜力。
本研究调查了外源色氨酸和牛磺酸对储存期间核桃品质的影响，重点关注酚类化合物积累和抗氧化活性。尽管先前的其他植物研究提供了证据，但色氨酸和牛磺酸促进核桃中酚类代谢和氧化应激防御的潜在机制仍不为人所知。基于它们在其他植物和哺乳动物系统中减轻氧化应激的既定作用，我们假设色氨酸和牛磺酸的外源施用可以作为强效生物活性调节剂，系统地上调抗氧化酶活性并增强新鲜完整核桃中通向酚类生物合成的苯丙烷途径，从而减轻氧化应激并延缓褐变。本研究旨在填补这一空白，为这些外源氨基酸处理如何增强加工和采后储存期间新鲜核桃的氧化稳定性、功能特性和货架期提供新见解。
