γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)保鮮效果的影響

羅 夢(mèng) 趙 博 陳 浩 黃 敏

(1. 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院土木工程學(xué)院，陜西 西安 710100；2. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010；3. 輻照保藏四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610101)

中國(guó)柑橘資源豐富，以鮮銷為主，但柑橘果實(shí)成熟期集中，銷售是個(gè)難題。目前中國(guó)柑橘貯藏保鮮運(yùn)輸技術(shù)較落后，不良環(huán)境條件引起的生理性病害、病理性病害、機(jī)械損傷及三者之間的協(xié)同因素，導(dǎo)致每年都有大量果實(shí)腐爛。特別是柑橘類果實(shí)在采后容易遭受青霉病和綠霉病的侵染[1-2]。目前，生產(chǎn)上主要采用化學(xué)殺菌劑[3]結(jié)合低溫[4]來(lái)減少柑橘果實(shí)的采后病害并延長(zhǎng)其貯藏時(shí)間，達(dá)到保鮮的目的。但長(zhǎng)期使用化學(xué)殺菌劑會(huì)使病原菌產(chǎn)生抗藥性，同時(shí)殘留的藥劑有害健康且污染環(huán)境。近年來(lái)，輻照作為一種先進(jìn)的技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品保鮮中[5-6]，特別在食品的進(jìn)出口檢疫以及防止食品中食源性致病微生物污染方面，擁有巨大的應(yīng)用潛力[7]。世界衛(wèi)生組織認(rèn)定，10 kGy以內(nèi)的輻照對(duì)食品是安全的[8]。目前應(yīng)用最為廣泛的是γ-射線，它具有極強(qiáng)的穿透力，能量大且均勻，幾乎不產(chǎn)生熱效應(yīng)，樣品的原有特征可以最大限度地保留，輻照劑量可以調(diào)節(jié)，對(duì)微生物的致死效果極其顯著[9]。如用γ-射線處理番茄，可以抑制其呼吸作用、限制乙烯的產(chǎn)生、殺死病原微生物，并通過(guò)影響蛋白質(zhì)及生物分子的結(jié)構(gòu)引起相關(guān)酶活性發(fā)生變化[10]，從而起到貯藏保鮮的作用。

雖然γ-射線輻照已經(jīng)被證明對(duì)多種果蔬具有保鮮作用[8]，但是在柑橘類水果保鮮上的應(yīng)用報(bào)道很少。本課題組前期發(fā)現(xiàn)，柑橘類水果對(duì)γ-輻照比較敏感，過(guò)大的劑量容易造成果實(shí)傷害。常見(jiàn)的用于食品殺菌和各類果蔬保鮮的輻照劑量在1 kGy以上[8-10]，而1 kGy以上的γ-輻照會(huì)對(duì)柑橘類果實(shí)造成不同程度的傷害，導(dǎo)致果實(shí)表面產(chǎn)生斑點(diǎn)而腐爛。因此，將γ-輻照應(yīng)用于柑橘類果實(shí)保鮮，精確的劑量控制是關(guān)鍵。本研究擬以四川地區(qū)的主產(chǎn)水果——椪柑為試材，通過(guò)測(cè)定不同劑量γ-輻照處理后的椪柑果實(shí)生理指標(biāo)的變化，篩選出最適宜椪柑果實(shí)貯藏保鮮的輻照劑量，以期為椪柑果實(shí)探尋一條安全、高效、環(huán)保的保鮮途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

椪柑：采自西南科技大學(xué)附近的一管理良好的果園，用兩剪法采摘，采摘順序?yàn)橄认潞笊稀⒂赏庀騼?nèi)，挑選果形均勻、無(wú)病蟲(chóng)害、成熟度一致的椪柑果實(shí)；

2，6-二氯酚靛酚溶液、30%過(guò)氧化氫溶液、鄰苯二甲酸氫鉀、抗壞血酸：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑成都有限公司；

愈創(chuàng)木酚、硫代巴比妥酸、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇6000(PEG 6000)、聚乙二醇單辛基苯基醚(TritonX-100)：分析純，阿拉丁試劑(上海)有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

電子天平：BSA224S型，賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司；

紅外線CO2分析儀：GXH-3010H型，北京華云分析儀器有限公司；

紫外分光光度計(jì)：EU-2600A型，上海昂拉儀器有限公司；

高速冷凍離心機(jī)：5810R型，德國(guó)Eppendorf公司。

1.3 試驗(yàn)方法

將椪柑果實(shí)在常溫下晾曬2 d，剔除傷果和病果，均勻地分為5組，其中一組為空白對(duì)照。然后運(yùn)至中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所輻照中心進(jìn)行γ-射線輻照處理，在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上4個(gè)處理組的果實(shí)分別用劑量為0.25，0.50，0.75，1.00 kGy的γ-射線輻照。輻照結(jié)束后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室放置于陰涼處貯藏，整個(gè)試驗(yàn)期間室內(nèi)溫度在5～12 ℃，每隔5 d對(duì)椪柑果實(shí)進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 失重率 從每組樣品中選取大小外形相似的5個(gè)果實(shí)，標(biāo)記編號(hào)。用電子天平稱重。每隔5 d取樣測(cè)定1次。

1.4.2 可溶性固形物含量 采用手持式折光儀測(cè)定。

1.4.3 可滴定酸含量 采用酸堿中和原理[11]28-30進(jìn)行測(cè)定。

1.4.4 抗壞血酸含量 采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[11]34-41。

1.4.5 呼吸強(qiáng)度 采用紅外線CO2分析儀測(cè)定[12]。

1.4.6 丙二醛含量 參照曹建康等[11]154-156的方法。

1.4.7 過(guò)氧化物酶活性 參照曹建康等[11]101-103的方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

每組試驗(yàn)分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)取平均值，應(yīng)用SPSS 17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示顯著。文中插圖均用Origin 8.5軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)椪柑果實(shí)失重率的影響

由圖1可看出，在整個(gè)貯藏期間，所有處理?xiàng)崭坦麑?shí)的失重率均呈上升趨勢(shì)，這是由于果實(shí)自身的水分蒸騰作用以及呼吸消耗所導(dǎo)致的。在所有的處理中，相比于對(duì)照，0.25，0.50 kGy的γ-輻照處理均可以不同程度地降低椪柑果實(shí)的失重率，差異顯著(P<0.05)，可能是由于一定劑量的γ-輻照抑制了某些酶的活性，延緩了果實(shí)采后的生理代謝，使得營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗速度變慢所致。其中當(dāng)γ-輻照劑量為0.50 kGy時(shí)，椪柑的失重率最低。而當(dāng)輻照劑量為1.00 kGy時(shí)，椪柑果實(shí)的失重率高于對(duì)照，在果實(shí)的表面可以看到紅褐色斑點(diǎn)，說(shuō)明輻照劑量過(guò)高會(huì)對(duì)果實(shí)造成傷害，導(dǎo)致果皮產(chǎn)生傷口，加快水分蒸騰，從而使得失重率增大，不利于貯藏保鮮。

圖1 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)失重率的影響

Figure 1 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on weight loss ratio of Ponkan fruit

2.2 對(duì)椪柑果實(shí)可溶性固形物含量的影響

從圖2可以看出，不同處理組椪柑果實(shí)的可溶性固形物含量在9.9%～11.0%。這與Mahmoud等[13]在研究γ-輻照處理蜜橘果實(shí)測(cè)得的可溶性固形物含量變化的范圍一致。在整個(gè)貯藏期間，5組果實(shí)的可溶性固形物含量均呈貯藏前期上升，貯藏后期逐漸下降的趨勢(shì)。這主要是由于在貯藏前期果實(shí)中的多糖以水解為主，導(dǎo)致可溶性固形物含量不斷增加[14]，而隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，呼吸作用不斷消耗糖類物質(zhì)造成可溶性固形物含量不斷降低[15]。到貯藏后期，0.50，0.75 kGy處理組的可溶性固形物略高于其他各組處理，但是各組之間的差異不顯著(P>0.05)。這與Ornelaspaz等[16]的研究結(jié)果一致。

2.3 對(duì)椪柑果實(shí)可滴定酸含量的影響

由圖3可以看出，處理組和對(duì)照組果實(shí)的可滴定酸含量在整個(gè)貯藏期間都呈下降趨勢(shì)，其中貯藏前期下降速度較快，而貯藏中后期下降速度變慢。這與萬(wàn)春鵬等[17]研究肉桂提取物對(duì)臍橙的保鮮效果時(shí)取得的結(jié)果一致。柑橘類果實(shí)中的可滴定酸主要有檸檬酸、蘋果酸和酒石酸等，其中以檸檬酸為主。而檸檬酸作為三羧酸循環(huán)的中間物可以參與呼吸代謝被消耗，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)含量逐漸減少。整體來(lái)看，一定劑量的γ-輻照可以有效地延緩椪柑果實(shí)中可滴定酸的分解，保持果實(shí)良好營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，特別是0.50 kGy輻照處理組的果實(shí)其可滴定酸含量在整個(gè)貯藏中后期均高于對(duì)照，差異顯著(P<0.05)。而過(guò)高劑量的γ-輻照則不利于果實(shí)有機(jī)酸的保存。

圖2 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)可溶性固形物含量的影響

Figure 2 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on soluble solid content of Ponkan fruit

圖3 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)可滴定酸含量變化的影響

Figure 3 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on titratable acid content of Ponkan fruit

2.4 對(duì)椪柑果實(shí)抗壞血酸含量的影響

從圖4可以看出，各處理的抗壞血酸含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，這主要是由于隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，抗壞血酸被氧化而逐漸減少。其中0.25，0.50 kGy兩個(gè)輻照處理組的果實(shí)抗壞血酸含量在整個(gè)貯藏期間明顯高于對(duì)照組，差異顯著(P<0.05)。而1.00 kGy輻照組果實(shí)抗壞血酸含量在貯藏后期甚至低于對(duì)照組，可見(jiàn)過(guò)高劑量的γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)抗壞血酸的保存是不利的。綜合分析，0.50 kGy劑量的γ-輻照可以有效延緩椪柑果實(shí)抗壞血酸在貯藏期間的降解，有利于保持其品質(zhì)。

圖4 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)抗壞血酸含量變化的影響

Figure 4 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on ascorbic acid content of Ponkan fruit

2.5 對(duì)椪柑果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

由圖5可看出，幾乎所有γ-輻照處理以及對(duì)照果實(shí)的呼吸強(qiáng)度在貯藏期間總體上均呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明椪柑是典型的非躍變型果實(shí)。其中1.00 kGy輻照組果實(shí)的呼吸強(qiáng)度在貯藏前期略有上升，可能是輻照劑量過(guò)高對(duì)果實(shí)造成傷害，形成了傷呼吸而導(dǎo)致。而其他各組輻照處理均能不同程度的降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，其中0.50 kGy處理組抑制呼吸的效果最好，可能是因?yàn)楣呓?jīng)過(guò)一定劑量的γ-輻照后，和呼吸相關(guān)的酶活性被抑制從而導(dǎo)致呼吸代謝受到抑制[18]。

圖5 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

Figure 5 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on respiration intensity of Ponkan fruit

2.6 對(duì)椪柑果實(shí)丙二醛含量的影響

由圖6可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各輻照處理組和對(duì)照組果實(shí)的丙二醛含量均有所增加，與鄧?yán)涞萚19]研究川芎提取液對(duì)臍橙的保鮮效果時(shí)得到的結(jié)果一致。其中0.25，0.50 kGy輻照處理組果實(shí)的丙二醛含量在整個(gè)貯藏期間低于對(duì)照組果實(shí)，差異顯著(P<0.05)。說(shuō)明適宜強(qiáng)度的γ-輻照能夠在一定程度上抑制椪柑果實(shí)細(xì)胞的膜脂過(guò)氧化作用，有利于其貯藏保鮮，其中輻照劑量為0.50 kGy 時(shí)效果最好。而0.75，1.00 kGy輻照處理組果實(shí)的丙二醛含量則明顯高于對(duì)照組果實(shí)，說(shuō)明輻照劑量過(guò)高，會(huì)對(duì)果實(shí)產(chǎn)生傷害導(dǎo)致代謝紊亂。

圖6 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)丙二醛含量的影響

Figure 6 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on malondialdehyde content of Ponkan fruit

2.7 對(duì)椪柑果實(shí)過(guò)氧化物酶活性的影響

從圖7可以看出，椪柑果實(shí)的過(guò)氧化物酶活性在貯藏期間呈先上升，達(dá)到活性高峰后再下降的趨勢(shì)。其中0.25，0.50 kGy輻照處理組的果實(shí)過(guò)氧化物酶活性在整個(gè)貯藏期間明顯高于其他各組，差異顯著(P<0.05)，說(shuō)明適宜強(qiáng)度的γ-輻照能促進(jìn)椪柑果實(shí)過(guò)氧化物酶活性升高，使其維持較高的水平，有利于清除活性氧，延緩果實(shí)衰老進(jìn)程。而1.00 kGy輻照組的果實(shí)其過(guò)氧化物酶活性在貯藏期間甚至低于對(duì)照，說(shuō)明過(guò)高的輻照強(qiáng)度不利于果實(shí)的貯藏保鮮。

3 結(jié)論

為了探尋安全環(huán)保的椪柑貯藏保鮮方式，研究了不同強(qiáng)度的γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)采后生理特性的影響，結(jié)果表明，一定強(qiáng)度的γ-輻照處理可有效降低貯藏過(guò)程中椪柑果實(shí)的失重率，抑制呼吸強(qiáng)度和丙二醛含量的升高，延緩可溶性固形物、可滴定酸和抗壞血酸含量的下降，維持椪柑果實(shí)細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化物酶的活性，有效維持椪柑果實(shí)在貯藏期間的感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其中劑量0.5 kGy的γ-輻照效果最好。此前，國(guó)內(nèi)外關(guān)γ-輻照在柑橘類果實(shí)保鮮上的應(yīng)用研究很少，究其原因主要是柑橘類果實(shí)對(duì)γ-輻照很敏感，過(guò)高的劑量容易造成果實(shí)傷害反而不利于保鮮，本研究的結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。因此，精確控制輻照劑量在椪柑果實(shí)保鮮上非常重要。至于較小的輻照劑量對(duì)于其他柑橘類果實(shí)保鮮是否有效有待進(jìn)一步研究。

圖7 γ-輻照對(duì)椪柑果實(shí)過(guò)氧化物酶活性的影響

Figure 7 Effect of different doses ofγ-irradiation treatment on peroxidase activity of Ponkan fruit