張志敏，冉旭勇，侯發(fā)民，李建新*，李曉明，章建軍

1(銅仁學院 農(nóng)林工程與規(guī)劃學院/貴州省梵凈山地區(qū)生物多樣性保護與利用重點實驗室，貴州 銅仁，554300)2(西北農(nóng)林科技大學 資源環(huán)境學院，陜西 楊凌，712100)3(貴州村華秋實現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)公司，貴州 銅仁，554300)

刺梨(RosaroxburghiiTratt)是我國特有的第三代新興小水果，含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，具有多種藥理功效，包括抗炎，抗菌、抗腫瘤，抗氧化，抗輻射等[1-4]，但刺梨采摘后由于生理代謝活動旺盛，很容易軟化腐爛，嚴重影響商品價值。目前，刺梨主要采用低溫貯藏、氣調(diào)貯藏、化學保鮮劑涂膜、包裝處理等方法進行保鮮，但這些貯藏保鮮方法存在投資成本較高、化學殘留量大等問題[5-6]。因此，探索刺梨安全有效的貯藏技術與方法，對刺梨產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綠色健康可持續(xù)發(fā)展起著關鍵作用。

短波紫外線(ultraviolet-C, UV-C)輻射作為一種物理處理保鮮方法，具有操作技術簡單、無殘留、不產(chǎn)生有害物質(zhì)、能源消耗少等優(yōu)點，研究表明低劑量的UV-C處理能抑制果蔬軟化腐爛、誘導抗病性、延緩衰老、保持品質(zhì)，有望發(fā)展成為一種綠色有效的貯藏保鮮方法[7]。低劑量UV-C輻射對楊桃、紅甘藍、百合鱗莖等植物組織內(nèi)酚類、類黃酮等次生代謝物質(zhì)物質(zhì)合成具有促進作用，從而可以提高抗性、延長貨架期[8-10]；經(jīng)UV-C處理后的桃子在4 ℃下貯藏25 d后失重率、腐爛率分別降低22.1%、290%，VC含量、硬度及總酚含量分別增加34.8%、22.8%、47.0%，外觀品質(zhì)和口感均優(yōu)于對照[11]；低劑量UV-C處理后甜櫻桃的貨架期延長，腐爛癥狀減輕，糖和氨基酸含量增加，果實品質(zhì)大幅度提高[12]，UV-C處理能提高鮮切草莓果實的硬度及VC含量，抑制果實風味(酸味、苦味、澀味)的增加，誘導總酚、總花青素的積累，維持品質(zhì)，增強抗氧化酶活性，提高抗氧化能力[13]。但高劑量的UV-C輻射可能導致細胞脂質(zhì)過氧化、膜損傷及細胞凋亡從而縮短果蔬的保鮮期[14]。這表明，UV-C輻射在貯藏保鮮應用方面，選擇適宜的UV-C輻射劑量是關鍵。

試驗以刺梨“貴農(nóng)5號”為材料，通過不同劑量的UV-C輻射，研究經(jīng)UV-C輻射后貯藏期間腐爛率、失重率、硬度、可溶性固形物、可滴定酸、VC、總酚等品質(zhì)指標變化及抗氧化能力、防御酶活性改變規(guī)律及其影響，篩選出刺梨果實貯藏保鮮適宜的UV-C劑量，為刺梨采后保鮮提供一定的理論依據(jù)，從而探索刺梨綠色有效的保鮮技術和方法。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料刺梨“貴農(nóng)5號”果實，于2018年～2019年的9月(2018年預試驗)采自貴州省龍里縣谷腳鎮(zhèn)茶香村刺梨園(緯度：26°51′52″N，經(jīng)度：106°88′14″E)，果園常規(guī)管理，肥力中等。在果實完全成熟時，選擇顏色大小基本一致、無病蟲害、無機械損傷果實采摘，采后立即放入冰盒帶回實驗室，于室溫發(fā)汗24 h后，放在4 ℃冰箱備用。

1.2 主要試劑與儀器

1.2.1 試劑

VC、2,6-二氯酚靛酚、NaOH、酚酞、鄰苯二甲酸氫鉀、NaHCO3、草酸、90%乙醇、沒食子酸、鎢酸鈉、磷鉬酸、85% H3PO4、Na2CO3(均為分析純)；總抗氧化能力檢測試劑盒、苯丙氨酸解氨酶試劑盒、超氧化物歧化酶試劑盒，南京建成。

1.2.2 儀器與設備

UV-2550型紫外可見分光光度計，上海美析儀器有限公司；高速組織搗碎機、H1850臺式高速離心機，北京博勱行儀器有限公司；GR60型全自動折光儀，上海卓光儀器科技有限公司；DDS-307A型電導儀，浙江賽德儀器設備有限公司；TUV 15W/G15 T8 UV-C紫外燈、TN-2254-UV-C紫外線強度計，廣州匯錦電子科技有限公司；GY-3水果硬度計，上海滬粵明科學儀器有限公司；PHS-3G型pH計、KQ-100A型超聲波清洗機、BS224S型電子分析天平、DK-8D型恒溫水浴鍋，上海之信儀器有限公司；超低溫冰箱，賽默飛世爾科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計與UV-C處理

將篩選后的果實，隨機分成5組(4個處理，1個對照)，每組300個果實，3次重復。將材料置于距離有效波長為254 nm UV-C燈管30 cm處，UV-C輻射源為2個紫外殺菌燈管(254 nm，15 W)分別安裝在木制密閉的UV-C箱頂部和底部；在2018年預試驗基礎上篩選出4個不同的UV-C輻射強度(1.2、2.4、4.8、6.0 kJ/m2)對果實進行處理，UV-C輻射強度用便攜式數(shù)字輻射計量儀根據(jù)照射時間長短進行測定，為保證果實之間輻射強度一致，對果實的各個位置進行進行強度測定，對照組(CK)避光不照射。處理后，將處理組和對照組果實裝入聚乙烯塑料袋中，放入塑料筐內(nèi)，于(4±1) ℃，相對濕度為80%～85%的條件下貯藏，35 d為1個貯藏周期，貯藏后在0、7、14、21、28、35 d進行各項指標的統(tǒng)計與測定。

1.3.2 測定指標與方法

(1)腐爛率：以果面出現(xiàn)病原斑點、腐爛、顏色變褐為腐爛的判斷依據(jù)，統(tǒng)計每個處理果實的腐爛情況。計算如公式(1)所示：

(1)

(2)失重率：采用稱量法測定，每處理每重復隨機選取20個果實依次標號，貯藏前后稱取果實質(zhì)量。計算如公式(2)所示：

(2)

(3)果實硬度：用GY-3水果硬度計測定，參照標準(NY/T 2009—2011)[15]，以kg/cm2表示。

(4)細胞膜透性: 采用電導法測定，參考LIU等人[16]的方法，以相對導電率表示細胞膜透性，相對電導率等于果實煮沸前后電導率的百分比,以%表示。

(4)可溶性固形物(total soluble solids，TSS)含量：使用GR60全自動折光儀在室溫下測定，結(jié)果以%表示。

(5)可滴定酸(titratable acid,TA)含量：采用酸堿滴定法[17]，以%表示。

(6)VC含量：采用2，6-二氯靛酚滴定法測定VC含量[17]，以每100 g新鮮果實中所含VC的毫克數(shù)表示(mg/100g FW)。

(7)總酚含量：采用Folin-Cioealteu(FC)比色法測定[18]，在765 nm測定吸光值，以每100 g新鮮果實中所含沒食子酸的毫克數(shù)表示總酚含量(mg/100g FW)。

(8)抗氧化能力:采用FRAP法總抗氧化能力檢測試劑盒測定，在波長593 nm處測定吸光值，以 Trolox 的當量濃度表示(mol/mL)。

(10)防御性酶活性：苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)活性、超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)活性根據(jù)試劑盒上的說明進行操作測定，酶活性單位以U/(min·g FW)表示，每個試樣重復測定3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理；采用SAS 9.3軟件ANOVA過程Duncan法檢驗差異顯著性(P<0.05)；使用Origin 8.5進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 UV-C處理對刺梨果實腐爛率與失重率的影響

UV-C處理對刺梨果實腐爛率與失重率的影響如圖1所示。

a-腐爛率；b-失重率圖1 UV-C處理對刺梨果實腐爛率和失重率的影響

UV-C輻射明顯抑制了貯藏期間刺梨果實腐爛的發(fā)生，經(jīng)UV-C照射后果實的腐爛率顯著低于對照(CK)(P<0.05)，在貯藏后期(貯藏35 d后)，UV-C處理組比CK組腐爛率大幅度降低(圖1-a)。未經(jīng)處理的刺梨在收獲后7 d開始腐爛，而經(jīng)UV-C處理后的果實第14天開始才出現(xiàn)輕微的腐爛癥狀。這表明UV-C輻射延長了刺梨的保鮮期，減少腐爛發(fā)生，前人研究表明UV-C照射可以顯著抑制荔枝、龍眼和紅毛丹等水果的腐爛發(fā)生、延長保鮮期，這與本試驗的結(jié)果一致[19]，研究證明UV-C照射減少果蔬的腐爛率、抑制腐爛發(fā)生主要與UV-C的殺菌作用有關[20]。盡管使用UV-C照射能很好抑制腐爛發(fā)生，但是較高的UV-C強度(6.0 kJ/m2)照射并沒有顯著減少刺梨果實的腐爛率，反而高于劑量為2.4、4.8 kJ/m2的處理，幾乎與1.2 kJ/m2的UV-C處理組果實的腐爛率接近，這可能是因為高劑量的UV-C照射使果實細胞結(jié)構(gòu)破壞，細胞膜損傷，導致果實受損，抗性降低，病原菌易侵染，從而使腐爛率升高[14,20]；經(jīng)差異顯著性分析知，4個劑量的UV-C處理中，2.4、4.8 kJ/m2的處理對刺梨果實的腐爛抑制效果較好，且兩處理之間果實的腐爛率無明顯差異。

UV-C處理顯著降低了刺梨果實水分流失(P<0.05)(圖1-b)，貯藏35 d時，CK組果實的失重率為18.8%，明顯高于4個UV-C處理組(11.9%、8.9%、8.5%、10.8%)，試驗期間觀察到CK組果實貯藏14 d后果皮出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象，而經(jīng)UV-C處理后的果實在貯藏期未發(fā)現(xiàn)有皺縮現(xiàn)象。貯藏期間果實失重主要是由組織表面的蒸騰作用與呼吸作用造成的[21]，任何降低呼吸速率與蒸騰速率的因素都可以降低果實的失重率，UV-C處理減少果實水分流失的機理尚不清楚，但有人研究表明，UV-C照射是通過在果實表面形成薄薄的干燥層從而抑制蒸騰速率與呼吸強度，減少水蒸氣的通量，減少水分的流失[22]；其中，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實的失重率較低，保水效果優(yōu)于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理組，且2處理間差異不顯著；表明UV-C劑量增加到一定程度時，果實的失重率并沒有隨之降低，反而呈現(xiàn)出升高的趨勢，這與高劑量的UV-C照射導致細胞結(jié)構(gòu)受損，呼吸作用加強，失水量增加有關[20-21]，有研究也得出相似的結(jié)論，高劑量(14.4 kJ/m2)UV-C處理后桃果實的失重率比中劑量(7.2 kJ/m2)處理后要高，失水嚴重[11]。

2.2 UV-C處理對刺梨果實硬度與細胞膜透性的影響

果實硬度是決定果實保鮮期長短的一個重要指標[23]，隨貯藏時間延長，刺梨果實硬度不斷降低；貯藏35 d時，與初始值相比，CK組果實硬度下降了52.7%，而經(jīng)UV-C處理后硬度下降了30.1%～40.4%(圖2-a)，其中，4個劑量的UV-C處理中，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組在貯藏末期果實硬度僅下降32.2%、30.1%；說明UV-C輻射有效抑制果實硬度下降，延緩果實軟化，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理保持刺梨果實硬度效果優(yōu)于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理；果實硬度受多種因素影響，如相對濕度、溫度、表面體積比和機械損傷等等，但試驗中果實硬度大幅度持續(xù)下降的現(xiàn)象主要是由水分大量流失、呼吸作用、果膠及纖維素類等物質(zhì)分解導致的[11-12]，試驗中UV-C處理在有效降低刺梨果實水分流失的同時也保持了果實較高的硬度，提高了貯藏品質(zhì)，在甜櫻桃試驗中也觀察到經(jīng)UV-C輻射后果實硬度明顯得到提高，貨架期延長[12]。

果實細胞膜透性大小通常用電導率表示，電導率越大，細胞膜透性越大，細胞膜結(jié)構(gòu)被破壞程度越大，功能性相對越差[24]。隨貯藏時間的延長，UV-C處理組和CK組刺梨果實的細胞膜透性均呈上升趨勢，細胞膜系統(tǒng)受到破壞損傷(圖2-b)；但UV-C處理后的細胞膜透性顯著低于CK(P<0.05)，劑量為2.4 kJ/m2與4.8 kJ/m2的UV-C處理之間細胞膜透性幾乎接近，均顯著低于1.2 kJ/m2和6.0 kJ/m2的UV-C處理(P<0.05)；說明劑量為2.4、4.8 kJ/m2的 UV-C處理更有利于保護細胞膜完整性，而經(jīng)6.0 kJ/m2的UV-C處理后細胞膜透性增大，這可能因為UV-C劑量增加到一定程度時，細胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，而導致膜透性增加，這與張菊華等研究UV-C處理對藍莓果實細胞膜透性影響的結(jié)果相似[25]。

a-硬度；b-細胞膜透性圖2 UV-C處理對刺梨果實硬度和細胞膜透性的影響

2.3 UV-C處理對刺梨果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

刺梨果實的可溶性固形物、可滴定酸、VC含量的多少直接影響果實的營養(yǎng)價值高低。貯藏期間，UV-C處理組果實TSS含量與CK組差異顯著(P<0.05)(表1)，CK組果實TSS含量貯藏14 d時達到峰值，隨后下降；劑量為1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理組貯藏28 d時出現(xiàn)峰值，隨后逐漸降低；而2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組在整個貯藏期間TSS含量一直呈上升趨勢。在貯藏35 d時，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實的TSS含量分別是CK組的1.99、2.02倍，并顯著高于1.2、6.0 kJ/m2UV-C處理組(P<0.05)。UV-C處理有效維持刺梨果實中TSS含量(尤其是貯藏后期)，減緩營養(yǎng)成分的降低，這是因為UV-C處理抑制了果實的呼吸作用，使呼吸底物糖類化合物消耗及分解減慢[21,26]。李曉宇等[26]在研究UV-C對水蜜桃貯藏品質(zhì)的影響中得出相同的結(jié)論。

表1 UV-C處理對刺梨果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

刺梨果實在貯藏期間可滴定酸含量呈下降趨勢，處理組果實TA含量明顯高于CK組(P<0.05)，其中，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實的TA含量明顯高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理(P<0.05)(貯藏第7天除外)，UV-C處理保持較高TA含量，減少降低幅度，維持果實品質(zhì)，4個不同劑量處理中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理對維持刺梨果實TA含量效果較好。

VC是一種很強的抗氧化劑，能清除組織內(nèi)多余的自由基，貯藏期間刺梨果實VC含量呈下降趨勢，但UV-C處理組果實VC含量顯著高于CK組(P<0.05)，貯藏后期35 d時4個劑量的UV-C處理組VC含量相比CK組分別提高了20.25%、44.53%、47.88%、24.55%，減少了VC損失，由此可知，UV-C處理能夠減少VC損失，這與前人研究的結(jié)果一致[11],其中2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理效果較好。

2.4 UV-C處理對刺梨果實總酚含量與抗氧化能力的影響

水果中的酚類化合物作為抗氧化劑可防止物質(zhì)氧化及過量游離氧產(chǎn)生，延緩組織衰老[27]，經(jīng)UV-C處理后刺梨果實中總酚含量明顯高于CK(圖3-a)，貯藏14 d后，UV-C處理組總酚含量顯著性升高(P<0.05)，而CK組逐漸下降；貯藏35 d時4個劑量的(1.2、2.4、4.8、6.0 kJ/m2)UV-C處理總酚含量相對CK分別增加了26.68%、40.52%、48.31%、8.22%，其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理顯著高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理，且兩處理間無明顯差異；分析表明劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理更有利于刺梨總酚含量的積累，從而增加抗性，這與UV-C處理對桃果實總酚含量影響及變化趨勢研究中得出的結(jié)果一致[11]，酚類物質(zhì)一般是通過苯丙烷類代謝途徑合成，UV-C處理能夠激活苯丙烷代謝過程中的關鍵酶，提高相關基因的表達，促進總酚的積累，從而提高果實品質(zhì)[20,28]。

采用FRAP法測定刺梨果實的抗氧化能力(圖3-b)，在貯藏期間，其抗氧化能力呈先上升后下降的趨勢，貯藏14 d后，UV-C處理組果實的抗氧化能力均顯著高于CK組(P<0.05)，其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實的抗氧化能力明顯高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理組(P<0.05)，這表明UV-C處理能提高刺梨果實的抗氧化能力，增強抗性；4個不同劑量處理相比，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理更能有效地提高刺梨果實的抗氧化能力，誘導抗性。本試驗結(jié)果與UV-C處理促進草莓[28]、蘋果[29]等水果的抗氧化能力結(jié)果一致；高劑量的UV-C處理后(試驗中6.0 kJ/m2)果實的抗氧化能力降低，這可能因為高劑量的UV-C處理破壞了細胞膜完整結(jié)構(gòu)，使抗氧化物質(zhì)合成積累減少，抗氧化能力降低[11,28]，關于高劑量的UV-C處理導致刺梨果實抗氧化能力降低的機理有待進一步研究。

a-總酚含量；b-抗氧化能力圖3 UV-C處理對刺梨果實總酚含量和抗氧化能力的影響

2.5 UV-C處理對刺梨果實防御酶活性的影響

苯丙氨酸解氨酶是酚類物質(zhì)代謝過程中的限速酶，也是苯丙烷類代謝反應的關鍵酶，在逆境條件下(如寒害、干害、病蟲害感染等)其被激發(fā)，活性提高[20]。由圖4-a可知，在貯藏期間，各處理組果實的PAL活性顯著高于CK(P<0.05)，貯藏初期，PAL活性上升幅度較小，貯藏14 d后UV-C處理促進PAL活性大幅度升高，21 d時達到峰值，隨后逐漸下降。其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實PAL活性高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理；UV-C處理能誘導刺梨果實PAL活性增強，并隨輻射劑量增大而增強，當UV-C輻射劑量增加到一定程度時，PAL活性反而下降，這與前人研究UV-C處理對櫻桃、草莓PAL活性影響的結(jié)果一致[12,28]。

貯藏期間果實組織逐漸衰老，其內(nèi)有害自由基不能及時被清除，積累過多，從而促進膜脂過氧化，導致細胞膜破壞，代謝失調(diào)，超氧化物歧化酶是酶促防御系統(tǒng)中的關鍵保護酶，對由自由基引起的細胞損傷具有一定修復作用，能夠延緩細胞衰老[29]。試驗中貯藏前期(0～14 d)刺梨果實SOD活性呈緩慢上升趨勢，各處理組與對照組差異不顯著(圖4-b)；貯藏14 d后，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實SOD活性明顯高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理及CK(P<0.05)，并且兩處理間差異不顯著，貯藏后期(35 d)，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實SOD活性比CK組分別提高了15.34%、17.97%；試驗表明UV-C處理能誘導刺梨果實SOD活性，抑制有害自由基的產(chǎn)生，并且SOD活性隨UV-C劑量增大而提高，當劑量增大到一定程度時，SOD酶活性呈下降趨勢(與PAL活性變化趨勢一致)。這可能與6.0 kJ/m2劑量的UV-C處理后破環(huán)了細胞組織，生物膜氧化損傷，組織中自由基大量積累，細胞自我修復能力下降，保護能力降低有關[14,20,30]。

a-PAL活性；b-SOD活性圖4 UV-C處理對刺梨果實防御酶活性的影響

3 結(jié)論

在(4±1) ℃，相對濕度為80%～85%的貯藏條件下，UV-C處理顯著降低刺梨果實的腐爛率和失重率，保持果實硬度，保護細胞膜完整性，延長了保鮮期；減少果實中TSS、TA及VC損失，維持果實較好的營養(yǎng)品質(zhì)；同時，保持果實較高的總酚物質(zhì)含量，增強抗氧化能力，延緩果實衰老；此外，UV-C處理能維持刺梨果實整個貯藏期間較高的PAL和SOD活性，促進酚類物質(zhì)積累，增強抗性。4個UV-C處理中，劑量為2.4、4.8 kJ/m2的UV-C處理組果實的腐爛率和失重率較低，硬度比較高，細胞膜透性小，TSS、TA、VC、總酚含量較高，抗氧化能較強，酶活性較高，保鮮效果優(yōu)于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C處理，綜合分析得出刺梨貯藏保鮮的最佳UV-C劑量為2.4 k～4.8 kJ/m2。