高　山，王秀娟，王國澤，2，*（.內(nèi)蒙古科技大學數(shù)理與生物工程學院食品科學與工程系，內(nèi)蒙古包頭0400；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)生物質(zhì)能源化利用重點實驗室，內(nèi)蒙古包頭0400）

專題論述

磁場處理在果蔬貯藏保鮮中的應用

高山1，王秀娟1，王國澤1，2，*
（1.內(nèi)蒙古科技大學數(shù)理與生物工程學院食品科學與工程系，內(nèi)蒙古包頭014010；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)生物質(zhì)能源化利用重點實驗室，內(nèi)蒙古包頭014010）

摘要：目前，磁場在農(nóng)業(yè)與醫(yī)學上已有廣泛的應用，但將其作為食品保鮮技術方面的研究相對匱乏，本文總結(jié)了磁場在細胞、遺傳因子以及生物大分子層面的生物學效應，并對其在果蔬貯藏保鮮上的應用進行分析和展望，以期為磁場在貯藏保鮮上的研究提供參考。

關鍵詞：磁場；保鮮；貯藏特性

早在1896年，磁場對神經(jīng)系統(tǒng)作用的研究就已被報道[1]。后來，磁場抗炎、促進骨生成、促進血管神經(jīng)再生等作用[2]也相繼被發(fā)現(xiàn)。近年來，磁場對于貯藏性質(zhì)方面的研究也取得了一定的進展，磁場已經(jīng)被證明對延長多種果蔬的貯藏期有效果。

磁場應用于果蔬保鮮具有操作簡便，經(jīng)濟實用，無毒無害，對果蔬和環(huán)境不殘留不污染等優(yōu)點；但是，操作不當也可能會出現(xiàn)反效果。國內(nèi)外已經(jīng)對生物磁場進行了很多研究，對其保鮮機理也進行了多方面的探討，本文對近年來生物磁學和其對保鮮方面影響的研究工作的一些進展進行小結(jié)和分析。

1　生物磁學概述

1.1磁場的產(chǎn)生

磁場是在一定空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布的矢量場，磁體周圍存在磁場，磁體間的相互作用就是以磁場作為媒介的。由于磁體的磁性來源于電流，電流是由電荷的運動所產(chǎn)生的，大量向同一方向運動的電子產(chǎn)生的磁子氣旋疊加起來，形成了導線周圍的旋轉(zhuǎn)磁場，這就是電流流過導體產(chǎn)生磁場的整個過程，持續(xù)不斷的電流則維持了這一過程[3]。因而概括地說，磁場是由運動電荷或電場的變化而產(chǎn)生的，而交變磁場則是磁場強度和方向在規(guī)律變化的磁場，一般情況下只有在通以交流電的電磁線圈周圍才會產(chǎn)生交變磁場。穩(wěn)恒磁場是磁場強度和方向保持不變的磁場，通常在通以直流電的情況下產(chǎn)生。

1.2磁場的生物學特性

生物是具有磁性的，生物體內(nèi)存在著順磁性物質(zhì)與逆磁性物質(zhì)。磁性、外加磁場、環(huán)境磁場和生物體內(nèi)的磁場都會對生物組織和生命活動產(chǎn)生影響，即磁場的生物效應。磁場生物效應宏觀現(xiàn)象包括臨界磁場效應，磁場矢量效應，磁場積累效應，磁場滯后效應，放大效應以及磁場影響生物體的磁水效應等。磁場在很寬的范圍內(nèi)（10 GS～104 GS）均可產(chǎn)生生物學效應，不同劑量的磁場對生物體也會產(chǎn)生不同的效應[4-5]。在磁場生物效應研究中，通常使用的外加磁場有恒定磁場、交變磁場、脈沖磁場等。在低頻范圍（頻率為0～300 Hz）內(nèi)，磁場對生物體器官、組織、細胞、大分子等不同層次的影響主要表現(xiàn)為非熱效應的特點[6]。

1.3磁場的生物學效應及其機理

當生物體處于適合于自身生長發(fā)育的磁場強度范圍內(nèi)時，才會使生物體內(nèi)產(chǎn)生一系列的生物效應。磁場對于動植物的作用是多方面的，只有完善、全面的認識磁場的生物學效應機理，才能找到合適的磁場參量從而達到治療疾病及優(yōu)化相應特點的最佳效果。目前國內(nèi)研究較成熟的成果[7]主要有：1）磁場對生物細胞的影響；2）磁場對遺傳因子的影響；3）磁場對生物大分子的影響。

1.3.1磁場的細胞生物學效應

磁場通過對蛋白和酶中的過渡金屬離子的作用影響酶活性，進而影響酶參與的新陳代謝反應。電磁場對生物膜的離子轉(zhuǎn)運能力的影響會導致一些生理和生化過程的變化，從而影響生物電活動的相關過程[8]。交變磁場又因頻率高低不同、作用時間長短不一也會產(chǎn)生不同的生物效應，磁場生物學效應是磁場和生物體兩者共同作用的結(jié)果[9]。

1.3.2磁場的遺傳因子效應

DNA或RNA具有靠氫鍵等次級鍵作用形成的三維結(jié)構(gòu)。而這些弱作用力容易受到外界的干擾。在磁場作用下，DNA結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應的變化[10]。黃德盈等[11]發(fā)現(xiàn)經(jīng)磁場作用過的DNA區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生了新序列，證明了磁場作用能引起DNA點突變。

1.3.3磁場的生物大分子效應

磁場不僅可以對DNA、RNA等核物質(zhì)產(chǎn)生作用，同時也能使氨基酸、可溶性蛋白酶等的含量發(fā)生變化，研究表明磁場對光合細菌脫氫酶影響的研究中發(fā)現(xiàn)磁場有累積效應，在最佳磁場條件下，隨著磁場作用時間的增長，脫氫酶活力增加[12]。同時，磁場也可以對自由基產(chǎn)生作用，在很多生命活動中都伴有自由基的產(chǎn)生、變化、減少或消失。細胞的程序化死亡，光合反應，種子萌發(fā)過程中過氧化物酶體的活動等生命過程中都有自由基的活動。自由基既帶電荷，又有磁矩，所以在外界磁場的作用下，自由基也會受到磁場力的作用[13]。

2　磁場處理在果蔬貯藏保鮮中的應用實例及分析

磁場作為一種物理技術，在近些年逐步被應用于生物、化學、醫(yī)學等各個學科領域，其在果蔬貯藏保鮮方面的作用也逐步被應用于實際生產(chǎn)操作中。磁場能通過影響果蔬采后內(nèi)部的生理生化反應，從而延緩其衰老、腐爛過程，國內(nèi)外相關研究已經(jīng)能夠很清晰地解釋其相關的生理機制。

2.1磁場處理對鳳尾菇生長效應的影響

鳳尾菇為真菌，含有豐富的蛋白質(zhì)、氨基酸及多種維生素、礦物質(zhì)。同時其含有大量生理活性物質(zhì)，能夠誘發(fā)干擾素的合成，從而提高人體免疫力，鑒于其豐富的營養(yǎng)物質(zhì)及功效，鳳尾菇正在被越來越多的人所青睞。鄒凱等[14]的研究結(jié)果表明：在磁感應強度1 000 Gs～6 500 Gs時，對鳳尾菇生長都有促進作用，這是由于磁化水對鈣、鎂、碳酸鹽和其它無機物的溶解度增加，對氧的溶解度也增加，從而促進鳳尾菇的生長。

2.2交變磁場處理對草莓保鮮效果的影響

草莓是非躍變呼吸型果實，含水量高，極易受機械損傷和微生物侵染腐爛變質(zhì)，而且由于其果實屬漿果，采后壽命極短，在常溫情況下，放置不久就會開始變色、變味和腐爛[15]。金江濤、鄭必勝等[16]的實驗結(jié)果表明：在較高的磁感應強度下，鈍酶、殺菌效果總體上隨磁感應強度的增強而增強，隨脈沖數(shù)的增加而增強。

草莓經(jīng)過不同強度的交變磁場處理后，各項生理指標都會隨處理時間的長短不同而發(fā)生變化，貯藏效果也不同。在4.22 A/m磁場強度下，經(jīng)處理的草莓，其腐爛率和失重率明顯優(yōu)于未處理過的草莓，其貯藏的效果明顯優(yōu)于未處理的草莓，VC含量也比未經(jīng)處理的大，但其可溶性糖含量比未處理的小；pH和呼吸速率也比未處理的要小。從而有效地延長了草莓的貯藏時間，增進了草莓的保鮮效果[17]。

2.3交變磁場處理對蓮藕切片保鮮效果的影響

蓮藕是一種多年生水生植物，含水量高、皮薄、容易損傷，加之生長在水中，收獲后由于改變了生存條件，生理變化加劇，在一般條件下放置5 d就會出現(xiàn)表皮褐變、萎蔫等現(xiàn)象，嚴重時內(nèi)部可食部分也出現(xiàn)褐變，同時組織纖維化，嚴重影響食用品質(zhì)[18]，通過磁場對蓮藕進行處理，可有效延長鮮切蓮藕貯藏期。高夢祥、張長峰等[19]的研究結(jié)果表明：鮮切蓮藕切片經(jīng)過不同強度的磁場處理后，各項生理生化指標會隨著貯藏時間的增加發(fā)生了顯著的變化，貯藏的效果也都有所不同。磁場強度為1.2 A/m的交變磁場處理的鮮切蓮藕切片與對照組相比，保鮮貯藏效果明顯占優(yōu)，外觀評定最好。此強度的磁場能夠抑制多酚氧化酶活性，減慢蓮藕切片褐變速度，延長其貯藏時間，最大程度的保持蓮藕切片的新鮮度。1.2 A/m的交變磁場處理期間，鮮切蓮藕切片中還原糖含量比對照組的消耗量??；VC含量損失比對照組小；pH比對照組小。從而保持了蓮藕采后呼吸作用緩慢進行，更好地保持其新鮮程度，延長了蓮藕切片的貯藏壽命。

2.4交變磁場對葡萄貯藏保鮮效果的影響

葡萄果皮薄，果漿豐富，采后極易失水，在常溫下貯藏1 d～2 d即會發(fā)生果柄萎蔫、褐變、果粒脫落、皺皮及腐爛，大大降低了葡萄的品質(zhì)和商品價值。因此，在葡萄保鮮貯藏實踐中需采取特殊的保鮮處理技術。

高夢祥等[20]的實驗結(jié)果表明：磁場強度為0.87 A/m 和1.79 A/m的交變磁場處理果實的腐爛率、脫果率、出糖率均明顯降低，外觀也很好。其可溶性糖含量比對照組的降低幅度小；pH比對照組小；細胞膜的通透性降低；多酚氧化酶活性受到抑制，從而有效地延長了葡萄的貯藏時間。

同時，交變磁場可以同氣調(diào)包裝同時使用，可以促進葡萄的果蔬，最大限度地延長其保質(zhì)期，相關實驗結(jié)果表明[21]：經(jīng)電磁場處理與氣調(diào)包裝相結(jié)合的葡萄試樣，貯藏期間各項指標均優(yōu)于空白對照試樣，適當強度電磁場處理的試樣也優(yōu)于只用氣調(diào)包裝的對照試樣，說明電磁場處理可以對葡萄保鮮造成影響。其中以經(jīng)過電流強度為1A的電磁場處理結(jié)合氣調(diào)包裝保鮮效果最佳。

3　生物磁學農(nóng)用、醫(yī)用技術與磁場保鮮的聯(lián)系及分析

3.1磁化水對保鮮的影響

今年來，磁化水的研究漸漸引起重視，且已經(jīng)一定程度應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[22]。水經(jīng)由磁處理器處理時產(chǎn)生了殺菌、除垢、分離凈化和礦化等多種效果[23]，其多種物理、化學性質(zhì)都發(fā)生了變化，例如：表面張力系數(shù)、電導率、pH、溶氧量、化學位移等[24]。這種處理過的水，經(jīng)由植物體吸收會對各種生理指標產(chǎn)生一定的影響。

生物體的組成成分中很大部分是水，那么經(jīng)由磁場處理后，生物體內(nèi)的水會產(chǎn)生相同的物理、化學性質(zhì)變化；這些體內(nèi)的磁化水很可能會對果蔬的貯藏特性產(chǎn)生影響。合理利用這些性質(zhì)的變化，應該會對果蔬的貯藏產(chǎn)生有益的影響。

3.2骨組織磁化效應與保鮮的聯(lián)系

骨組織主要表現(xiàn)出來的磁性為抗磁性，在不均勻的磁場中會受到抵抗磁場的磁化力。當這個力足夠大，并且與重力的方向相反時，便可以產(chǎn)生模擬失重的效應[25]。在磁場保鮮應用中，處理過的果蔬可能也能產(chǎn)生模擬失重的效應，進而發(fā)生物理、化學性質(zhì)方面的變化，是果蔬的貯藏特性發(fā)生改變。

4　展望

磁場對于生命體影響的研究已經(jīng)取得一些進展，但是在很多方面還沒能形成結(jié)論，甚至很多的試驗結(jié)果都存在疑問。對于磁場保鮮，更是沒有權(quán)威性的機理闡明。所以，在今后的研究中應該注意以下幾個方面：

1）磁場隨著地域和時間的不同存在著很大差異，所以在設計試驗時應當充分考慮這些方面的問題，需要更加的系統(tǒng)化和嚴謹化，對于試驗方法的確認和誤差的干擾應加強注意。只有在大量準確系統(tǒng)的數(shù)據(jù)支持下才能得到正確的結(jié)論。

2）對于磁場各種因素的考慮應該更加的完善，不能片面的只考慮個別的方向，對于磁場對生物體的可能的影響因素都應予以重視，以期對磁場保鮮乃至磁生物學理論形成多方面的補充，使其能更準確指導各領域的應用研究。例如：直流磁場是否會影響生物體內(nèi)的正負離子，進而影響信號轉(zhuǎn)導，導致生理指標的變化；交流磁場是否會擾亂生物體的電流信號等。

3）磁場計量學的研究也應提起重視，不同的磁場強度，不同的處理時間都將對結(jié)論產(chǎn)生巨大影響。這點對于磁場保鮮方面尤其重要，不恰當?shù)氖褂煤芸赡軐е路葱Ч?/p>

4）如文中介紹，磁場保鮮的應用可以和很多其他方面聯(lián)系起來，互相指導，為本方面的研究提供新思路。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.20.047

收稿日期：2013-12-24

基金項目：國家自然基金項目（31260406）；內(nèi)蒙古自然科學基金項目（2012MS0502）

作者簡介：高山（1989—），男（漢），在讀碩士，研究方向：生化與分子生物學。

*通信作者：王國澤（1975—），女（漢），教授，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏方向的研究。

Application of Magnetic Field to Fruit and Vegetable Preservation

GAO Shan1，WANG Xiu-juan1，WANG Guo-ze1，2，*
（1.Department of Food Science and Engineering，School of Mathematical Physics and Biology Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，Inner Mongolia，China；2.Inner Mongolia Key Laboratory of Biomass-Energy Conversion，Baotou 014010，Inner Mongolia，China）

Abstract：Nowadays，the magnetic field has been widely used in agriculture and medicine areas，but rarely applied in fresh-keeping.The biological effect of magnetic field on cell，genetic factors and biological macromolecule was summarized in this paper，and also some magnetic field application examples about freshkeeping was analysed，wishing to provide a technical reference of fresh-keeping in fruits and vegetables.

Key words：magnetic field；preservation；storage characteristic