1. 引言

作为一种多功能的有益且环保的气体，分子氢（H₂）在过去几年里一直是人们关注的话题，并且在生物科学领域，如生物医学、植物生理学和农业实践中都发挥着至关重要的作用。（1-3）在生物医学领域，越来越多的研究表明，基于氢气的治疗方法对多种人类疾病具有优势，这是因为分子氢具有抗氧化和抗炎的作用。（4）此外，大量研究表明，氢气在植物生理学方面具有重要影响，并且在农业实践中具有应用价值。氢气处理能够促进种子萌发、幼苗生长、根系伸长、生物功能化合物的积累、气孔关闭，以及植物对多种生物和非生物胁迫的共生抗性。（2,5-8）分子氢参与了植物体内多种生理代谢过程，包括抗氧化反应、花青素合成、光合作用、能量代谢，以及分子响应和信号通路。（5,9）近年来，氢气处理不仅被应用于农业生产中以促进植物生长和提高作物产量，还被应用于园艺产品的采后保鲜，以保持产品品质并延长保质期。（10-13）

图1. 使用VOSviewer网络可视化（A）和覆盖可视化（B）对采后园艺产品富氢水（HRW）研究进行文献计量分析的主题领域网络可视化图。

富氢水（HRW）是一种稳定且有效的氢气供应体，通过特定操作将氢气溶解在纯水中制备而成。大泽等人首次报道了将富氢水作为氢气研究的载体。（14）近年来，富氢水已发展成为外源性氢气输送的重要来源，并在农业应用、植物生长、抗逆性、食品储存以及运输链保鲜等方面显示出积极的影响。富氢水具有促进种子萌发和根系生长的潜力，能够增强植物对金属、盐分、寒冷、高温以及生物胁迫的抗性，并延长食品的保质期。（15-18）作为一种常用的氢气供体，富氢水参与植物生理过程的机制也是基于氢气分子的作用，这涉及到抗氧化反应、糖代谢、光合作用、基因表达的调控，以及与植物激素和其他信号分子（如一氧化氮和一氧化碳）的相互作用。（2,18-20）

园艺产品，包括水果、蔬菜和花卉，具有很高的营养价值、观赏价值和众多的健康益处。由于生物现象和不适当的储存因素，它们极易发生品质劣化、衰老、采后病害和生理失调等问题，这对供应链和经济发展构成了重大挑战。（21-23）保鲜技术的发展对于减少采后损失和保持园艺产品的品质至关重要。近年来，大量研究表明，富氢水是一种有效的措施，可用于保持园艺产品的采后品质并延长其保质期，例如猕猴桃（24）、刺梨果实（25）、小白菜（26）、荔枝（27）、黄秋葵（28）、切花洋桔梗（29）等。此外，研究人员对富氢水在采后储存期间参与园艺产品生理代谢和分子响应的生化机制越来越感兴趣（图1）。（30-33）

尽管最近的研究表明，由于其安全性和便利性，富氢水是一种新兴的园艺产品绿色保鲜技术，但在总结富氢水对采后园艺产品的影响方面仍存在空白。本文旨在概述富氢水在园艺产品保鲜应用方面的最新进展，以及富氢水影响采后园艺产品生理代谢和分子响应的可能机制。

2. 植物中氢气的潜在产生机制

已证实低等植物中氢气的产生和利用是由藻类叶绿体中的氢化酶介导的，氢化酶与光和硫氧还蛋白环蛋白（Fd）相互作用，并进一步接受电子以产生氢气。（34）然而，高等植物中氢气的产生机制效率相对较低。近年来，在水稻、苜蓿和拟南芥等高等植物中观察到了内源性氢气的产生，并且在高等植物的基因组中已经鉴定出了几个同源氢化酶基因。（9,35,36）曾等人（9）发现，水稻幼苗中假定氢化酶基因的表达与氢化酶活性一致，并进一步影响了植物体内内源性氢气的积累。此外，猕猴桃和番茄的果肉以及切花洋桔梗的茎也表现出了产生氢气的能力。（37-39）莫帕尔蒂和哈格霍尔（40）发现线粒体复合物I与镍-铁氢化酶之间存在同源性。这些结果表明，氢化酶可能在高等植物中广泛存在，并且叶绿体可能是高等植物中产生氢气的关键部位。

曾等人（41）提出，植物体内内源性氢气的产生是由某些激素诱导的，包括脱落酸、茉莉酸和乙烯，以及干旱和盐胁迫。曹等人（42）发现萘乙酸能触发番茄幼苗中内源性氢气的产生。王等人（43）报道，由氢化酶1介导的氢气产生伴随着植物中植物褪黑素的增加。这些报道表明，植物中氢气的产生可能受到激素信号通路的调节，并与胁迫信号相关。高等植物中内源性氢气代谢的完整机制仍需要进一步探索。

3. 富氢水的制备和应用方法

作为一种环保的替代品，氢气是一种理想的生物调节剂，可应用于农业领域以促进植物生长、发育和抗逆性。传统利用氢气的方法通常是将气体引入封闭环境中。然而，运输和应用中缺乏纯氢气可能会增加整体风险水平，并限制氢气在相关研究中的应用。（44）因此，有必要开发一种安全有效的外源性氢气供体。与氢气相比，富氢水在生产和应用中是一种相对廉价且安全的策略，在实际应用中更具可行性。（45）

大泽等人（14）首先通过在0.04兆帕的压力下，在2小时内将饱和氢气溶解在改良的伊格尔培养基中制备了富氢水，该富氢水表现出细胞保护和清除羟基自由基的能力，并被应用于医学领域。先前的研究表明，富氢水制备的技术难点在于通过控制氢气的溢出速率来实现氢气在水中的富集。氢气在水中的饱和度约为1.6ppm，这很难达到。最常见的富氢水制备方法是通过鼓泡将氢气直接引入水中，以产生氢气饱和溶液（1.6ppm，0.78毫摩尔）。（46）苏等人（47）通过将氢气发生器产生的纯化氢气（99.99%，体积分数）以150毫升每分钟的速率鼓泡并溶解在1000毫升营养培养基中约30分钟，制备了饱和富氢水。关等人（15）使用富氢水制备设备，在高压（0.4兆帕）下将分子氢溶解在水中，制备出了过饱和度为2ppm的富氢水。此外，还开发了氢纳米气泡水（HNW），通过将氢气破碎成纳米级气泡，然后使用氢纳米气泡水发生器将其注入蒸馏水中，以提高氢气在水中的保留率和有效性。（45）这些纳米气泡具有直径小于500纳米、内部压力高、表面积大以及表面带负电荷等特点，极大地增加了水中氢气的含量和稳定性。（3）此外，李等人（48）提出，特殊配方或涂层的氢化镁（MgH₂）可以在溶液中更长时间、更持续地释放氢气。考虑到氢化镁作为氢气供体可能会产生镁等副产物，以及用于钝化反应的化学涂层可能会引起不良反应，氢化镁的应用需要进一步完善。然而，值得一提的是，富氢水的浓度取决于所使用的设备类型和方法，并且用于检测氢气浓度的方法各不相同，这使得精确测定每项研究中富氢水的浓度具有挑战性。因此，实际有效氢气浓度的不确定性限制了富氢水应用的商业可行性。

富氢水处理在农业中提供了一种比其他氢气供体更简单、更安全、更可行的实用方法。富氢水在水果、蔬菜和切花等采后园艺产品上的应用方法主要是浸泡和喷洒。新鲜水果和蔬菜或鲜切产品可以通过浸泡在富氢水中来接触氢气。（26,49,50）对于采后花卉的应用，富氢水可以添加到供水中，或者喷洒在叶子或花瓣上。（18,51,52）先前的研究表明，富氢水对不同植物物种的影响是不同的，在采后园艺产品中也是如此，这是由于个别园艺产品的植物毒性反应不同所致。（12）此外，富氢水在不同新鲜农产品中的有效应用浓度差异很大，并且观察到报道的结果存在一些差异。例如，有报道称，保持切花洋桔梗、百合、康乃馨采后品质的最佳富氢水浓度分别为10%、5%和1%；（29,51,52）对于猕猴桃、刺梨、小白菜，最佳有效浓度分别为80%、60%和50%。（24-26）因此，针对个别园艺产品保鲜的富氢水具体处理方案需要进一步研究。