鄭 楊，曹 敏，申 琳，生吉萍,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100048)

短波紫外線照射對韭菜采后貯藏品質(zhì)及活性氧代謝相關(guān)酶的影響

鄭 楊1，曹 敏2，申 琳1，生吉萍1,*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083；2.首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，北京 100048)

采用1.7kJ/m2的短波紫外線(ultraviolet C，UV-C)輻照韭菜，研究其對韭菜采后品質(zhì)及活性氧代謝相關(guān)酶的影響。結(jié)果顯示：1.7kJ/m2UV-C處理能夠顯著降低韭菜的黃變率和腐爛率。貯藏過程中，UV-C處理有效的延緩了韭菜葉綠素的降解，在處理后第8天，紫外多次處理組降解了19.47%，對照組則降解了30.53%；UV-C處理后蛋白質(zhì)，總酚等營養(yǎng)物質(zhì)的損失也不同程度的減少。UV-C處理誘導(dǎo)了韭菜中過氧化氫酶(catalase，CAT)、過氧化物酶(peroxidase，POD)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性的增加。結(jié)果表明UV-C處理為有效的韭菜保鮮方法。

韭菜；短波紫外線；采后品質(zhì)；保鮮；活性氧代謝相關(guān)酶

葉菜類園藝產(chǎn)品由于含水量很高，不耐貯藏，在貯藏中容易引起品質(zhì)下降，如萎蔫、色澤風(fēng)味變差和腐爛等現(xiàn)象。目前貯藏保鮮技術(shù)已經(jīng)很多，根據(jù)貯藏前殺菌方法的差異又可分為高壓脈沖電場殺菌貯藏、超聲波殺菌貯藏、紫外照射殺菌貯藏、輻照殺菌貯藏和臭氧殺菌貯藏等[1]。長期以來人們一直把紫外線當(dāng)成殺菌消毒手段之一，然而近年的研究發(fā)現(xiàn)，果蔬經(jīng)過低劑量的短波紫外線(ultraviolet C，UV-C)照射后，可明顯提高貯藏期間的品質(zhì)，延緩其后熟衰老過程[2]。國外學(xué)者在這一領(lǐng)域已進(jìn)行了諸多研究，低劑量紫外線輻照可以延緩番茄和桃的成熟衰老[3-4]，此外，UV-C照射處理已被證明可以減少葡萄、草莓、柑橘、蓮霧采后貯藏過程中的腐爛現(xiàn)象，但是關(guān)于葉菜類的研究并不多見[5-8]。

韭菜的食用部分是柔嫩的葉片，含水量高，同時葉片是同化器官，呼吸和蒸騰作用旺盛，收獲后極易發(fā)生萎蔫、黃化和腐爛，同時可供使用的幼嫩葉片表層的保護(hù)組織尚未發(fā)育完全，所以耐貯性差，保鮮困難。據(jù)馮雙慶等[9]報道韭菜采后預(yù)冷速度和貯藏溫度是保鮮的基礎(chǔ)，采后0℃預(yù)冷ld后加冰0℃貯藏7d，失水率為0，腐爛率為3.8%，而采后在15℃條件下放置1d的韭菜只能在0℃貯藏，且7d的腐爛率達(dá)13%，同時葉尖端出現(xiàn)脫水的凹陷斑，產(chǎn)生異味。但是韭菜葉片營養(yǎng)豐富，特別是維生素、礦物質(zhì)和纖維素含量高，對人類的健康具有十分重要的意義，是人們生活中不可缺少的食物之一。由于韭菜生產(chǎn)的季節(jié)性和區(qū)域性都很強，一般為鮮食，很少加工，這樣就對其貯運保鮮要求很高。目前國內(nèi)僅在保鮮膜和低溫延長韭菜貯藏時間方面有少量報道[10-11]，其他因素對韭菜貯藏的影響未見報道。本實驗研究不同強度紫外照射處理，4℃條件韭菜的貯藏品質(zhì)變化，為延長韭菜的貯藏期探索適宜的貯藏方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試韭菜為紅根韭，又名北京鐵絲苗，采于小湯山特菜基地。選取葉片飽滿嫩綠，新鮮度大小基本一致的，無病蟲害，無機械傷，未經(jīng)風(fēng)吹雨淋，株高約35cm，生長期為30d的韭菜。

所用試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

高速臺式冷凍離心機 20G 上海安亭科學(xué)儀器廠；UVIKON XL 型多功能紫外分光光度計 法國Secomam公司；-80?C 超低溫冰箱 海爾公司；恒溫水浴鍋 北京靖衛(wèi)科學(xué)儀器廠；電子天平 北京賽多利斯天平有限公司；PB-10型pH計 北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；超凈工作臺 北京賽伯樂實驗儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 韭菜處理方法

新鮮韭菜運回試驗室后，摘去黃葉，均勻分成3組，每組質(zhì)量約2.5kg。分別為對照組，紫外單次照射組和紫外多次照射組，平放于套有透氣保鮮膜的筐中。

1.3.2 紫外照射處理

紫外照射光源為石英紫外殺菌燈，長度為88cm，直徑215cm。照射時果實距光源20cm。用ZQJ-254 型紫外線強度計測得距紫外燈20cm處的輻照度為515W/m2。試驗時根據(jù)所需的照射劑量確定照射時間，輻照強度1.7kJ/m2照射時間為5min。紫外單次照射處理為一次照射5min，紫外多次照射處理為采后每天均照射5min，直至采樣結(jié)束。取樣時間分別為初次處理后的0、1、3、5、8d，每次隨機取樣，取樣量為200g左右，用液氮速凍后于－80℃冰箱保存，用于生理指標(biāo)的檢測。

1.3.3 韭菜的黃變分級

韭菜的黃變分5個等級：5級：新鮮沒有顏色變化；4級：輕微黃變；3級：中度黃變；2級：嚴(yán)重黃變；1級：全部黃變。黃變率定義為品質(zhì)下降到3及以下的韭菜數(shù)量占總數(shù)的百分比。

1.3.4 韭菜腐爛分級

等級評定標(biāo)準(zhǔn)：1級：新鮮完好，無水漬或萎蔫，色澤、風(fēng)味正常；2級：輕微水漬或萎蔫，萎蔫率小于1/4，色澤、風(fēng)味稍差；3級：有明顯萎蔫，萎蔫率達(dá)1/3，色澤、風(fēng)味稍差；4級：萎蔫率達(dá)1/3～1/2，有變黃現(xiàn)象，色澤、風(fēng)味較差；5級：:完全萎蔫，甚至腐爛，變黃嚴(yán)重，無法食用。

1.3.5 指標(biāo)測定

葉綠素含量：參考朱廣廉等[12]方法測定；抗壞血酸含量：參考McErlain等[13]方法測定；可溶性蛋白含量：參考Bradford等[14]方法測定；總酚含量：參考Pirie等[15]方法測定；花青素含量：參考Weiss等[16]方法測定；黃酮含量：參考趙玉琪等[17]方法測定；過氧化物還原酶(peroxidase，POD)活性：參考Lurie等[18]的方法測定；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性：采用對氮藍(lán)四唑(N BT)法[19]測定；過氧化氫酶(catalase，CAT)活性：參考曹健康等[20]方法測定。

1.4 統(tǒng)計分析

每個指標(biāo)均重復(fù)3次，應(yīng)用SPSS1310 軟件對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA)，并利用鄧肯式多重比較(顯著水平為0.05)進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外照射處理對采后韭菜外觀品質(zhì)的影響

圖1 紫外照射處理對采后韭菜黃變率和腐爛率的影響Fig.1 Effects of UV-C on xanthochromia and rotting rate of post harvest leeks

黃變率和腐爛率是葉菜類重要的外觀指標(biāo)，從圖1可以看出韭菜在采后貯藏過程中黃變率為處理組高于紫外單次處理組高于紫外多次處理組。處理后第1天，紫外單次處理和紫外多次處理腐爛率分別比對照組低6.25%和31.25%，差別最大出現(xiàn)在第5天，處理組分別比對照組低40%和48%。

腐爛率與黃變率呈類似變化，處理組從處理后第3天開始出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，到第5天紫外單次處理組和紫外多次處理組分別比對照組低12.12%和54.54%，到第8天分別比對照組低38.98%和54.24%。

2.2 紫外照射處理對采后韭菜營養(yǎng)成分的影響

圖2 紫外照射處理對采后韭菜葉綠素、蛋白質(zhì)含量的影響Fig.2 Effects of UV-C on chlorophyll and protein content in post harvest leeks

從圖2可知，韭菜在采后貯藏過程中伴隨著葉綠素的損失，處理組的葉綠素含量下降的速率低于處理組，且紫外多次處理組低于紫外單次處理組。到處理后第8天，紫外多次處理組葉綠素含量下降了19.47%，紫外單次處理組下降了24.4%，對照組則下降了30.53%。蛋白質(zhì)含量的變化表現(xiàn)出與葉綠素含量類似的變化，在處理后8d，紫外多次處理組，紫外單次處理組和對照組的蛋白質(zhì)含量分別下降了30.83%，39.52%和39.88%。由此可知紫外處理可以減少貯藏過程中葉綠素和蛋白質(zhì)的損失。

圖3 紫外照射處理對采后韭菜總酚(a)、花青素(b)、VC(c)及總黃酮(d)含量的影響Fig.3 Effects of UV-C on total phenols, anthocyanin, vitamin C and total flavone contents in post harvest leeks

由圖3可知，紫外單次處理與對照組在總酚含量和花青素含量中的差異并不明顯，但是紫外多次處理組總酚含量和花青素含量明顯高于對照組。總酚含量的差異在貯藏后期表現(xiàn)比較明顯，在第5天和第8天分別是對照組的1.19倍和1.16倍；花青素含量差別最大出現(xiàn)在處理后第5天，紫外多次處理組為對照組的4.68倍。

VC和黃酮也是香菜中重要的營養(yǎng)物質(zhì)，從圖3可知，在香菜采后貯藏過程中，這兩種營養(yǎng)物質(zhì)含量呈波動變化的趨勢。紫外多次照射處理可以很好的減緩VC的損失，在貯藏后期第3、5、8天，VC含量分別是對照組的1.52、2.42倍和2.18倍；黃酮的含量在處理后第1天出現(xiàn)了急劇下降，但是在后期貯藏過程中，黃酮的含量出現(xiàn)波動變化，紫外多次處理組的含量始終高于對照組。

2.3 紫外照射處理對采后韭菜活性氧代謝相關(guān)酶比活力的影響

紫外處理可以誘導(dǎo)過氧化物酶和過氧化氫酶比活力的上升，且紫外多次照射處理的誘導(dǎo)效果優(yōu)于單次照射處理。過氧化氫酶的比活力高峰出現(xiàn)在處理后第5天，是對照組比活力的1.99倍。過氧化物酶比活力的高峰同樣出現(xiàn)在處理后第5天，其比活力比對照組高3.19倍。而對照組酶比活力在整個貯藏期間呈下降趨勢。超氧化物歧化酶的比活力在紫外多次處理后呈先上升后下降的趨勢，對照組酶活在貯藏第1天后則呈下降趨勢。這說明紫外處理能夠誘導(dǎo)韭菜內(nèi)活性氧代謝相關(guān)酶比活力的上升，有利于清除體內(nèi)活性氧，維持活性氧代謝的平衡。

圖4 紫外照射處理對采后韭菜比活力氧代謝相關(guān)酶活性的影響Fig.4 Effects of UV-C on the activities of ROS metabolism-related enzymes in post harvest leeks

3 討 論

紫外照射處理之后，韭菜的貯藏品質(zhì)和營養(yǎng)成分也得到了良好的保持。黃變率和腐爛率是葉菜類重要的外觀指標(biāo)。經(jīng)過紫外照射處理后均有不同程度的下降，這說明紫外照射處理能夠有效的提高韭菜貯藏期間的外觀品質(zhì)。葉綠素含量的改變是葉片衰老的典型特征，伴隨葉片衰老，組織中的葉綠素含量明顯下降[21]。本實驗發(fā)現(xiàn)紫外照射處理可以延緩韭菜葉片葉綠素含量的下降，以紫外多次處理效果最為明顯。衰老的另一表現(xiàn)是組織可溶性蛋白含量迅速下降，凈蛋白合成減少，導(dǎo)致機體功能紊亂[22]。本實驗結(jié)果表明韭菜葉片衰老過程中蛋白質(zhì)含量減少，只要體現(xiàn)在處理后第1天，貯藏后期變化不大，而紫外照射處理能夠抑制蛋白質(zhì)降解。酚類物質(zhì)是植物體內(nèi)重要的抗氧化物質(zhì)，維生素C是葉綠體內(nèi)重要的抗氧化劑，同時也是采后衰老的標(biāo)志性指標(biāo)。通過對于這些物質(zhì)的檢測可以發(fā)現(xiàn)，紫外照射處理能夠有效地保持韭菜葉片中VC的含量，延緩貯藏期間的損失；同時可以在不同程度上提高酚類物質(zhì)(包括總酚、花青素、黃酮類)的含量。

葉菜類采后衰老本質(zhì)上是葉片的衰老，其采后保鮮的實質(zhì)是延緩葉片的衰老進(jìn)程。在眾多有關(guān)生物衰老的學(xué)說中，自由基傷害學(xué)說引起人們廣泛的重視。大量研究表明，葉片的衰老與活性氧關(guān)系密切，衰老是生物體內(nèi)活性氧累積的結(jié)果[23]。活性氧代謝失調(diào)是導(dǎo)致葉片衰老的重要因素。許多研究結(jié)果表明葉片衰老是活性氧代謝失調(diào)與活性氧清除酶活性降低有關(guān)[24-25]。在植物體內(nèi)SOD可將O2－·歧化成H2O2和O2，然后由POD、CAT等分解成H2O，從而緩解ROS傷害。本試驗的結(jié)果表明紫外照射處理可以在不同程度上誘導(dǎo)活性氧代謝相關(guān)酶POD、SOD、CAT活性的上升，這有利于活性氧的清除，從而維持活性氧代謝的平衡，延緩韭菜貯藏期間的葉片衰老，這與自由基傷害學(xué)說是一致的。隨著研究的深入，紫外線輻照將有可能成為減少果蔬采后腐爛，延緩果蔬采后衰老的新技術(shù)。

紫外輻照是一種非電離輻射，它只能穿透果蔬的表面組織。由于本實驗中用作紫外線處理的輻照源僅為普通的紫外線殺菌燈，而紫外燈照射已被作為一種有效地殺菌消毒手段而利用。此外，紫外線輻照既不會在產(chǎn)品體內(nèi)造成放射性或化學(xué)藥物的積累，又不會引起產(chǎn)品的軟化[26]，故操作更為簡便、安全。有研究表明紫外照射會造成DNA損害，但是可見光具有消除其損害，恢復(fù)DNA功能的作用。榮瑞芬等[3]實驗表明，UV-C處理后暴露于可見光與不暴露可見光間的發(fā)病率無顯著差異，表明可見光雖然能夠消除UV-C對DNA的損害，不能消除UV-C延緩衰老、延緩著色以及控制病害的作用，而UV-C誘導(dǎo)抗病、延緩衰老可能涉及到更為復(fù)雜的生理生化過程，其機理還需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。

另外，不同的園藝產(chǎn)品對于紫外的耐受能力不同，如葡萄柚、葡萄、柑橘、番茄的適宜照射劑量分別為1.6～8.0、0.1～0.5、1.5、3.6～7.5kJ/m2[4-8]，而葉菜類的葉片相對漿果類果蔬的果實更為幼嫩，對于紫外照射的耐受能力相對較弱，在本試驗中，5kJ/m2的UV-C照射劑量即會對韭菜葉片造成傷害，在處理后第1天即出現(xiàn)變色萎蔫等現(xiàn)象。在番茄中的研究也表明6kJ/m2照射劑量處理后，有些番茄表面出現(xiàn)少量針點狀褐斑[3]。因此，在應(yīng)用UV-C處理不同果蔬時，應(yīng)注意篩選最佳的作用劑量，以達(dá)到最佳處理效果。

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Effect of Ultraviolet C Irradiation on Post-Harvest Quality and Reactive Oxygen Species Metabolism-relatedEnzymes in Leeks

ZHENG Yang1，CAO Min2，SHEN Lin1，SHENG Ji-ping1,*
(1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China；2. College of Life Science, Capital Normal University, Beijing 100048, China)

Post-harvest quality and reactive oxygen species (ROS) metabolism-related enzyme activities were analyzed in postharvest leeks after exposure to a level of 1.7 kJ/m2UV-C (ultraviolet C) irradiation. This dose of UV-C irradiation significantly inhibited xanthochromia and rotting rate, and slowed the decline of chlorophyll in leeks, with only 19.47% of chlorophyll degraded in multiple UV-C irradiated leeks 8 days after treatment compared with 30.53% in the control. The losses of protein,total phenols and other nutrients were also reduced by the UV-C treatment. The activities of CAT, POD and SOD were higher in UV-C treated leeks than the control. In conclusion, the data obtained suggest that UV-C irradiation is a potential strategy to improve post-harvest quality of stored leeks.

leek；UV-C；post-harvest quality；storage；ROS metabolism-related enzymes

TS255.3

A

1002-6630(2011)20-0307-05

2010-12-30

國家自然科學(xué)基金項目面上項目(30571296；30671471；30972065)

鄭楊(1984—)，女，博士研究生，主要從事果蔬采后生理與食品生物技術(shù)研究。E-mail：tomato0901@gmail.com

*通信作者：生吉萍(1967—)，女，教授，博士，主要從事果蔬采后生理與生物技術(shù)研究。E-mail：pingshen@cau.edu.cn