陳曦 鄧吉良 陳日東 周其良 朱國(guó)鵬 祝志欣

摘? 要? 以海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯為材料，分別進(jìn)行10、20、30 min的UV-C照射處理，統(tǒng)計(jì)甘薯貯藏60 d內(nèi)的腐爛率、失重率和發(fā)芽率，并同時(shí)記錄5種生理指標(biāo)的變化，以探討UV-C處理對(duì)甘薯貯藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：UV-C處理顯著降低了甘薯貯藏期間的腐爛率，但同時(shí)促進(jìn)了發(fā)芽，而對(duì)失重率無(wú)顯著影響。生理指標(biāo)方面，30 min的UV-C照射提高了可溶性蛋白的積累，減少可溶性固形物的損耗，并促進(jìn)了POD、SOD和CAT的總體酶活性。綜合來(lái)說(shuō)，UV-C處理若要應(yīng)用于甘薯貯藏保鮮，還需輔助使用其他的抑芽手段。

關(guān)鍵詞? UV-C;甘薯;貯藏;品質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)? S531? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]是我國(guó)重要的糧食及工業(yè)原料作物[1]。作為食物，新鮮的甘薯塊根口感獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富，具有抗氧化、防癌等多種保健功能，受到廣大消費(fèi)者青睞[2]。但甘薯組織含水量高、皮薄肉嫩，采收時(shí)容易損傷，采收后也不進(jìn)入休眠，貯藏期間易發(fā)生腐爛、發(fā)芽和失重等問(wèn)題，導(dǎo)致甘薯大量損耗、品質(zhì)明顯降低，嚴(yán)重阻礙了鮮薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-5]。有效的甘薯貯藏保鮮手段是解決以上問(wèn)題的關(guān)鍵。

UV-C是波長(zhǎng)在200～280 nm的短波紫外，可殺滅植物表面病原菌，提高植物自身的抗逆性，在果蔬采后保鮮上具有無(wú)殘留、安全、高效等優(yōu)點(diǎn)[6]。蔣紫洮等[7]用UV-C處理龍眼，減少了龍眼果實(shí)的失重率，延緩了龍眼的成熟軟化和可溶性固形物的降解。鄭楊等[8]用1.7 kJ/m2的UV-C處理韭菜，減少了韭菜蛋白質(zhì)、總酚等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，并顯著降低了韭菜的黃變率和腐爛率。UV-C處理對(duì)果蔬保鮮的積極效果也在草莓[9]、菠蘿[10]、蘋(píng)果[11]、花椰菜[12]、香菇[13]等眾多物種中被報(bào)道。

木薯、馬鈴薯和甘薯是全球三大薯類(lèi)，UV-C對(duì)木薯和馬鈴薯的保鮮效果已被報(bào)道[14-16]，但對(duì)甘薯貯藏的影響還不明確。Rocha等[14]首次發(fā)現(xiàn)對(duì)馬鈴薯采后使用UV-C和熒光燈照射，有利于軟腐病的防治，而不影響其發(fā)芽。余斌等[15]也發(fā)現(xiàn)適當(dāng)劑量UV-C處理能有效減少馬鈴薯干腐病。王中元等[16]發(fā)現(xiàn)UV-C處理能延緩木薯的成熟和衰老，提高抗病能力，改善外觀品質(zhì)。

本研究以海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯為材料，分別進(jìn)行10、20、30 min的UV-C照射，統(tǒng)計(jì)甘薯貯藏60 d內(nèi)的腐爛率、失重率和發(fā)芽率，并同時(shí)定期取樣，測(cè)定5種生理指標(biāo)，包括可溶性蛋白和可溶性固形物（TSS）的含量，以及過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性。以期通過(guò)對(duì)甘薯貯藏期的外觀和生理指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)，探討UV-C處理對(duì)甘薯貯藏品質(zhì)的影響，為安全有效的甘薯貯藏保鮮技術(shù)提供新的思路和理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料? 研究材料為海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯。樣品采后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑選無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)明顯機(jī)械傷、大小均一的薯塊，在陰涼通風(fēng)的室內(nèi)平攤放置，進(jìn)行7 d的愈傷處理后備用。愈傷期間保持室溫為28 ℃、相對(duì)濕度為88%。

1.1.2? 試劑? 磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、乙二胺四乙酸二鈉、無(wú)水乙醇、30%雙氧水、磷酸、L-甲硫氨酸、氮藍(lán)四唑（NBT，上海麥克林生物有限公司）、核黃素（美國(guó)Amresco公司）、愈創(chuàng)木酚（索萊寶公司）、考馬斯亮藍(lán)（索萊寶公司）和牛血清蛋白（索萊寶公司）等。所有試劑均為分析純。

1.1.3? 儀器? 梅特勒-托利多PL303電子分析天平，廣州滬瑞明儀器有限公司;UV-2100型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司;冷凍離心機(jī)，美國(guó)Sigma;手持折光儀，日本ATAGO;紫外殺菌燈，上海亞研電子科技有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 樣品處理? UV-C處理：隨機(jī)挑選40個(gè)甘薯為一組，置于紫外燈下分別照射10、20、30 min，并在照射時(shí)間達(dá)到一半時(shí)翻轉(zhuǎn)薯塊，以使薯塊上下面均得到照射。紫外燈下30 cm處的紫外強(qiáng)度為0.20 mW/cm2，3種處理對(duì)應(yīng)的UV-C輻射劑量分別為1.2、2.4、3.6 kJ/m2。以未照射的薯塊為對(duì)照（CK），每個(gè)處理設(shè)3組重復(fù)。

處理后的薯塊用記號(hào)筆在薯皮上標(biāo)記，并按組收集于塑料筐中，放置于室內(nèi)桌面，定期觀察取樣。實(shí)驗(yàn)期間，室內(nèi)溫度為22 ℃左右（最低15 ℃，最高30 ℃），空氣相對(duì)濕度為90%左右（最低58%，最高99%），光照為室內(nèi)自然光（白天光強(qiáng)度為10～200 lx）。期間每隔10 d統(tǒng)計(jì)各組的腐爛率、發(fā)芽率和失重率，并取出腐爛的甘薯置于筐外稍遠(yuǎn)處。對(duì)于生理生化指標(biāo)，每20 d從各筐中挑選一個(gè)沒(méi)有發(fā)芽或腐爛的甘薯，去皮后迅速切成細(xì)丁，裝于密封袋中置?80 ℃冰箱存放。取樣結(jié)束后，統(tǒng)一測(cè)定所有樣品的生理生化指標(biāo)，測(cè)量時(shí)每個(gè)樣品設(shè)置3次技術(shù)重復(fù)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? UV-C處理對(duì)甘薯表觀指標(biāo)的影響

2.1.1? UV-C處理對(duì)甘薯腐爛率的影響? 由圖1可知，UV-C處理顯著抑制了甘薯的腐爛。對(duì)照組（CK）從第10天即出現(xiàn)腐爛，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，腐爛率呈現(xiàn)階梯型上升趨勢(shì)，第60天時(shí)腐爛率達(dá)12.5%。而紫外照射10、20 min的處理組，在第50天后開(kāi)始腐爛，第60天的腐爛率分別為5.0%和2.5%。紫外照射30 min組，在實(shí)驗(yàn)期間并未觀測(cè)到腐爛情況?？梢?jiàn)，UV-C照射時(shí)間越長(zhǎng)，防腐效果越好。

2.1.2? UV-C處理對(duì)甘薯失重率的影響? 甘薯貯

圖1? 不同時(shí)長(zhǎng)UV-C處理的甘薯腐爛率

Fig. 1? The decay rate of sweet potatoes after UV-C

treatment for different irradiation time

藏過(guò)程中，塊根易失水，薯皮萎蔫皺縮，造成品質(zhì)下降。失重率是反映甘薯貯藏品質(zhì)的重要因素。由圖2可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各組薯塊失重率均逐漸上升，失重率與時(shí)間成線性正相關(guān)。失重的速率上，CK、20、30 min組的速度基本一致，第60天時(shí)失重率均達(dá)到10.50%左右。而紫外照射10 min組的失重率略高于其它組，在第60天時(shí)，達(dá)到12.24%左右（圖2）?？偟膩?lái)說(shuō)，UV-C處理20～30 min對(duì)甘薯失重率沒(méi)有顯著影響。

圖2 不同時(shí)長(zhǎng)UV-C處理的甘薯失重率

Fig. 2? The weight loss rate of sweet potatoes after UV-C treatment for different irradiation time

2.1.3? UV-C處理對(duì)甘薯發(fā)芽的影響? 甘薯發(fā)芽雖然無(wú)毒，但會(huì)消耗薯塊的營(yíng)養(yǎng)，使甘薯商品性下降。由發(fā)芽指數(shù)（表1）和發(fā)芽率（圖3）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組在第10天均觀察到芽點(diǎn)，第30天以后發(fā)芽率呈指數(shù)型上升。甘薯發(fā)芽率與UV-C照射時(shí)間呈顯著的正相關(guān)，處理組的發(fā)芽率始終高于對(duì)照組。第60天時(shí)，CK組和3個(gè)紫外處理組的發(fā)芽率分別達(dá)到67.5%（CK）、65.0%（10 min）、70.0%（20 min）和82.5%（30 min）。但CK組在第50天后由于單個(gè)薯塊上芽點(diǎn)偏多，發(fā)芽指數(shù)反而高于UV-C處理組。以上結(jié)果表明紫外照射能促進(jìn)甘薯發(fā)芽。

2.2? UV-C處理對(duì)甘薯品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2.1? UV-C處理對(duì)甘薯可溶性蛋白含量的影響? 可溶性蛋白作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)提高細(xì)胞的保水能力，保護(hù)生物膜有重要作用[19]。由圖4可知，對(duì)照組與紫外處理組甘薯的可溶性蛋白含量在貯藏過(guò)程中呈輕微的上升趨勢(shì)。第60天，紫外處理組的數(shù)據(jù)平均值均稍高于對(duì)照組。整個(gè)貯藏期內(nèi)，紫外照射30 min處理組甘薯的可溶性蛋白含量始終高于對(duì)照組。推測(cè)紫外照射能小幅促進(jìn)可溶性蛋白的積累。

2.2.2? UV-C處理對(duì)甘薯TSS含量的影響? 甘薯在收獲后生理活動(dòng)依然活躍，呼吸代謝較為旺盛[20]。TSS是水果和蔬菜甜味的主要來(lái)源，能作為呼吸代謝的底物，并可保護(hù)生物膜[21]。由圖5可知，TSS含量總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，在第20 d達(dá)到最大值。在40～60 d時(shí)，經(jīng)紫外照射后的甘薯TSS含量均高于對(duì)照組。推測(cè)紫外處理能夠減少甘薯在貯藏期間中的TSS的消耗，降低代謝速率，延緩甘薯衰老。

2.3? UV-C處理對(duì)甘薯抗氧化酶POD、SOD、CAT活性的影響

植物抗氧化酶系，如POD、SOD和CAT具有抗氧化活性，能清除各種脅迫造成的活性氧、抑制膜脂過(guò)氧化，在維持細(xì)胞膜正常代謝、延緩衰老等方面起到重要作用[22]。

由圖6可知，所有處理組甘薯的POD酶活性在整個(gè)貯藏過(guò)程中都顯著高于第0天。整體來(lái)看，對(duì)照組與紫外處理10 min組甘薯的POD酶活性呈緩慢上升趨勢(shì)，而20、30 min處理組則呈先升高后降低的趨勢(shì)。對(duì)比不同處理組，可發(fā)現(xiàn)UV-C照射20、30 min能在前期顯著提高POD酶活水平，但貯藏后期POD的酶活水平反而下降。

由圖7可知，相比于第0 d，貯藏期間內(nèi)所有處理組甘薯的SOD酶活性均顯著降低。20 min處理組甘薯的SOD酶活性均略高于其他組?？梢?jiàn)，紫外照射甘薯20 min對(duì)SOD酶活性具有一定的促進(jìn)作用。

由圖8可見(jiàn)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，所有處理組甘薯的CAT酶活性均呈先上升后降低的變化趨勢(shì)。在第20 d時(shí)，各組的CAT酶活性達(dá)到峰值，尤其是CK組和30 min處理組。隨后各組甘薯的CAT酶活性均呈下降趨勢(shì)，尤其是CK組下降趨勢(shì)最為明顯。

3? 討論

目前UV-C在龍眼[9]、草莓[11]、馬鈴薯[15]、木薯[16]等多種植物的保鮮應(yīng)用上已取得初步成效，能夠起到延緩果蔬采后衰老的作用。從本研究中甘薯的表觀指標(biāo)來(lái)看，甘薯貯藏期間腐爛率呈現(xiàn)階梯型遞增曲線，失重率呈線性直線，而發(fā)芽率則呈現(xiàn)指數(shù)型增長(zhǎng)模式，以上不同的曲線趨勢(shì)反映了甘薯的生理特點(diǎn)。UV-C處理對(duì)甘薯具有顯著的防腐效果，并與紫外處理時(shí)間呈正比，這與UV-C的殺滅病菌的能力相符合。失重率上，僅UV-C 10 min處理組的數(shù)據(jù)稍微偏高，其余組與對(duì)照基本一致。李玉娟等[23]利用UV-C處理顯著降低了蘋(píng)果的失重率;Perkins-Veazie等[24]發(fā)現(xiàn)短波紫外并不影響藍(lán)莓的失重率，其原因可能在于不同作物采后的呼吸作用及表皮對(duì)紫外的敏感程度不同。在發(fā)芽方面，紫外處理顯著促進(jìn)了甘薯的發(fā)芽，并與紫外處理時(shí)間成正相關(guān)。這與姜智超[25]與張曉晶等[26]分別在玉米和冬小麥種子中的研究結(jié)果一致。

對(duì)于可溶性蛋白和TSS這2個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，本研究測(cè)定的數(shù)據(jù)變化幅度不大，可能是每次取樣都選取的未發(fā)芽且未腐爛的甘薯所致。但從數(shù)據(jù)顯著性上，發(fā)現(xiàn)UV-C照射能小幅提高甘薯可溶性蛋白的含量，這與UV-C對(duì)芒果[27]可溶性蛋白含量的影響不同，但與杜正花[28]利用UV-C照射橄欖果實(shí)的研究結(jié)果相似，可能是由于植物在紫外脅迫下自身抗逆相關(guān)蛋白含量提高所致[29]。李玉娟等[23]發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果在UV-C照射下TSS呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，處理組TSS含量始終高于對(duì)照組，與本研究結(jié)果趨勢(shì)一致?？傮w來(lái)說(shuō)，紫外處理能提高甘薯可溶性蛋白含量，延緩TSS降解，延長(zhǎng)保鮮期。

活性氧的積累是果蔬在貯藏期衰老的重要原因，植物中POD、SOD、CAT等保護(hù)酶可清除體內(nèi)活性氧，達(dá)到延緩衰老的目的。聯(lián)合本研究POD、SOD和CAT的酶活測(cè)定結(jié)果，在甘薯貯藏前期，其POD和CAT的活性顯著升高，SOD的活性反而降低;在貯藏后期，POD和CAT的活性下降，而SOD的活性開(kāi)始上升。以上現(xiàn)象反映了甘薯貯藏期間的抗氧化功能伴隨著3個(gè)酶的此消彼長(zhǎng)，而紫外總體上有助于提高這3個(gè)酶的總體活性這與李玉娟[23]、王煥宇[30]等人利用UV-C照射蘋(píng)果和草莓中的研究結(jié)果相似。

綜上所述，紫外處理顯著降低了甘薯貯藏期間的腐爛率，但同時(shí)促進(jìn)了發(fā)芽，而對(duì)失重率無(wú)顯著影響。其中30 min的UV-C處理對(duì)腐爛率和發(fā)芽率的影響最為顯著。生理指標(biāo)方面，紫外照射有助于可溶性蛋白的積累，減少甘薯在貯藏期間TSS的消耗，能提高甘薯CAT、SOD和POD的總體酶活水平，延緩甘薯衰老。

從本研究結(jié)果來(lái)看，紫外處理若要應(yīng)用于甘薯貯藏保鮮，還需要輔助使用其他的抑芽手段。

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