食用色素染色月季切花的瓶插衰老分析及安全性評(píng)價(jià)

杜婷婷，王 雪，裴芳麗，張晶晶，邵玉濤，裴海霞

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014010)

月季(Rosahybrida)，薔薇科薔薇屬植物。月季切花，俗稱玫瑰花，其作為世界四大切花之首，盡管天然顏色比較豐富，但缺乏藍(lán)色、綠色、黑色及棕色等色系[1-3]。基于消費(fèi)者對(duì)多種色彩以及多色合一更豐富花色的需求，遺傳改良和基因工程改變花色被廣泛應(yīng)用于花色培育中。但是由于這2種技術(shù)所需時(shí)間較長(zhǎng)，產(chǎn)生的效果很難預(yù)測(cè)，因此在花色基因工程育種尚未成熟、輻射誘變或自然變異等手段未獲得明顯進(jìn)展時(shí)，利用染色技術(shù)改變花色來滿足消費(fèi)者日益增加的需求顯得尤為重要[4-8]。染色鮮花在日本發(fā)展較早較快，日益普及，其主要目標(biāo)在于想要?jiǎng)?chuàng)造出稀有的、奇特的、天然栽培難以達(dá)到的鮮切花花色[9-10]。近年來，國內(nèi)不同品種的染色月季受到消費(fèi)者的青睞，并且人工染色的月季價(jià)格遠(yuǎn)高于同等級(jí)未染色月季的價(jià)格，這激起了園藝人通過染色創(chuàng)制新色系染色月季的熱情。由于染色月季的背后蘊(yùn)含著巨大的商機(jī)，能創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此各種染色月季爭(zhēng)相上市。為了降低染色成本，追求更大利益，各類染色月季所用染料品質(zhì)參差不齊。為了降低成本及追求染色效果，通常使用工業(yè)染料或在其中添加一些化學(xué)試劑。月季切花的瓶插壽命及衰老速度決定了月季的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也反映出其生長(zhǎng)狀態(tài)是否受到影響，在一定程度上指示其安全性。染色月季最終要走進(jìn)居家環(huán)境，要與人較為親密的接觸，因此染色月季的安全性至關(guān)重要。以往研究主要集中于染色技術(shù)及其優(yōu)化方面[9,11-12]，對(duì)于染色月季的安全性關(guān)注較少。筆者在使用食品級(jí)染料獲得染色月季的基礎(chǔ)上，對(duì)染色月季的瓶插衰老及重金屬相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行觀察和檢測(cè)，對(duì)食品級(jí)染色月季的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期為包括染色月季在內(nèi)的染色花卉的瓶插衰老研究和安全性評(píng)價(jià)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料試驗(yàn)植物：處于2級(jí)開放狀態(tài)的白色月季“坦尼克”(Rosahybridcv.Tineke)(圖1)。

圖1 2級(jí)白色月季“坦尼克”Fig.1 Secondary white rose “Tineke”

1.2 試驗(yàn)方法前期使用不同濃度的食用色素(檸檬黃)對(duì)月季切花進(jìn)行染色，經(jīng)對(duì)比，9 g/L食用色素(檸檬黃)染色月季切花的基部均勻著色，色調(diào)柔和，因此在以下試驗(yàn)過程中，如無特殊標(biāo)注，食用色素染色均使用9 g/L檸檬黃對(duì)月季切花進(jìn)行染色。通過比色法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性，人工計(jì)數(shù)法統(tǒng)計(jì)菌落生長(zhǎng)情況，二硫腙比色法測(cè)定染色月季花瓣中鉛、汞、砷的含量。

1.2.1瓶插壽命的觀測(cè)。使用9 g/L檸檬黃對(duì)月季切花進(jìn)行染色，將食用色素染色月季和未染色月季分別插入去離子水中，每隔1 d將月季花枝末端剪切去除1 cm左右長(zhǎng)度，每處理20枝月季，重復(fù)3次，觀察花朵落瓣及萎蔫狀態(tài)，進(jìn)行瓶插天數(shù)統(tǒng)計(jì)，研究食用色素對(duì)月季切花瓶插期是否有影響。

1.2.2SOD和CAT測(cè)定。使用食用色素與網(wǎng)購的所謂“專業(yè)染色劑”對(duì)月季切花進(jìn)行染色，著色后，稱取0.1 g染色花瓣，加入1 mL提取液，進(jìn)行冰浴研磨，8 000 g，4 ℃離心10 min，取上清，置冰上待測(cè)。使用超氧化物歧化酶試劑盒(Solarbio)進(jìn)行SOD測(cè)定，于725型分光光度計(jì)560 nm處測(cè)定吸光度。使用過氧化氫酶試劑盒(Solarbio)進(jìn)行CAT測(cè)定，于725型分光光度計(jì)240 nm處測(cè)定吸光度A1，1 min后的吸光度A2，計(jì)算ΔA=A1-A2。

1.2.3菌落生長(zhǎng)觀測(cè)。使用食用色素與專業(yè)染色劑對(duì)白色月季切花“坦尼克”進(jìn)行染色，未染色月季切花作為對(duì)照，將切花完全著色后的瓶插液涂布于LB固體培養(yǎng)基上，37 ℃培養(yǎng)，記錄菌落生長(zhǎng)情況，采用人工計(jì)數(shù)法記錄不同瓶插液的菌落生長(zhǎng)狀況。

1.2.4鉛含量的測(cè)定。使用食用色素對(duì)白色月季切花“坦尼克”進(jìn)行染色，未染色月季切花作為對(duì)照。稱取5 g月季花瓣，加入10 mL硝酸、0.5 mL高氯酸，在120 ℃，0.5～1.0 h 180 ℃，2.0～4.0 h 220 ℃的條件下進(jìn)行消解，待液體呈棕褐色時(shí)加入少許硝酸，直至冒出白煙，液體為無色或者微黃時(shí)，消解結(jié)束。將消解液冷卻后用水定容至10 mL，混勻。將10 μL鉛標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和5 μL 磷酸二氫銨-硝酸鈀溶液同時(shí)注入石墨爐，原子化后測(cè)定吸光度，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線[13]。在與測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液相同的試驗(yàn)條件下，將10 μL 空白溶液或試樣溶液與5 μL 磷酸二氫銨-硝酸鈀溶液同時(shí)注入石墨爐，原子化后測(cè)定吸光度，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量[14]。

1.2.5汞含量的測(cè)定。使用食用色素對(duì)白色月季切花“坦尼克”進(jìn)行染色，未染色月季切花作為對(duì)照。稱取2 g月季花瓣，加入45 mL硝酸、10 mL硫酸、數(shù)粒玻璃珠于消解裝置錐形瓶中，轉(zhuǎn)動(dòng)錐形瓶防止局部炭化。裝上冷凝管后小火加熱，待發(fā)泡后停止加熱；發(fā)泡停止后，加熱回流2 h(如加熱過程中溶液變?yōu)樽厣尤? mL硝酸，繼續(xù)回流2 h)。溶液為無色或淡黃色時(shí)，進(jìn)行冷卻，加入20 mL水，繼續(xù)加熱回流10 min放冷。然后用蒸餾水沖洗冷凝管，沖洗液并入消化液中，將消化液經(jīng)玻璃棉過濾于容量瓶中。吸取汞標(biāo)準(zhǔn)使用液，將硝酸溶液與去離子水以1∶9的比例混合，配置汞濃度為0、0.20、0.50、1.00、1.50、2.00、2.50 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)液[15]。設(shè)定雙光束測(cè)汞儀最佳條件，連續(xù)用硝酸溶液進(jìn)樣，待讀數(shù)穩(wěn)定之后，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)系列測(cè)量，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。轉(zhuǎn)入試樣測(cè)量，先用稀釋的硝酸溶液進(jìn)樣，使讀數(shù)基本回零，再分別測(cè)定試樣空白和試樣消化液，試樣測(cè)定結(jié)果按公式計(jì)算[16]。

1.2.6砷含量的測(cè)定。使用食用色素對(duì)白色月季切花“坦尼克”進(jìn)行染色，未染色月季切花作為對(duì)照。稱取2 g月季花瓣，加入5 mL硝酸于消解罐中，浸泡過夜。將消解液于140 ℃下孵育4 h，自然冷卻至室溫后將消解罐取出，在控溫電熱板上120 ℃驅(qū)散棕色氣體。后將消解液移入25 mL容量瓶中，用少許蒸餾水洗滌內(nèi)罐3次，合并洗滌液至25 mL，混勻備用。吸取1.00 mg/L砷標(biāo)準(zhǔn)使用液，將硝酸溶液與去離子水以2∶98的比例混合，配制砷濃度分別為0、1、5、10、50和100 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。將電感耦合等離子體質(zhì)譜儀調(diào)試到符合要求后，將標(biāo)準(zhǔn)系列引入儀器進(jìn)行測(cè)定，處理數(shù)據(jù)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程[17]。相同條件下，將試劑空白、樣品溶液分別引入儀器進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)回歸方程計(jì)算出樣品中砷元素的濃度[18]。

1.3 數(shù)據(jù)處理采用 Excel 2010 和 SPSS 23.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，采用 Origin 2018 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 食用色素染色月季與未染色月季瓶插壽命比較在溫度(20±2)℃、濕度(50±5)%的條件下，觀察染色月季的瓶插壽命。染色月季切花與未染色月季切花的瓶插壽命均為9～10 d，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，二者無顯著差異，表明食用色素對(duì)染色月季的生理代謝影響較小，并未改變或減少月季的瓶插壽命。

2.2 不同處理月季抗氧化酶活性為檢測(cè)食用色素是否對(duì)月季切花造成損害，加速月季切花衰老，以未染色月季和網(wǎng)購專業(yè)染色劑染色月季作為對(duì)照，測(cè)定并分析食用色素染色月季的抗氧化酶活性。SOD是生物體內(nèi)重要的抗氧化酶，是生物體內(nèi)清除自由基的首要物質(zhì)，其在生物體內(nèi)的水平高低是判斷衰老的直觀指標(biāo)[19]。較高濃度的SOD 可以減緩細(xì)胞膜內(nèi)的過氧化作用，保持細(xì)胞膜的完整性，從而延緩植物器的脫落和衰老[20-21]。由圖2a可知，食用色素處理月季切花的SOD活性為752.60 U/g，專業(yè)染色劑處理與未染色處理月季切花的SOD活性分別為398.71、777.37 U/g。食用色素處理與未染色處理月季切花的SOD活性相近，但極顯著高于專業(yè)染色劑處理的SOD活性。

CAT是一種生物體抗衰老的保護(hù)酶，能維護(hù)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性和完整性，是生物演化過程中建立起來的生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。CAT具有提高植物抗逆水平，提高植物光合作用，增強(qiáng)植物防御能力和延緩衰老等作用[22]。由圖2b可知，CAT的活性與SOD的活性變化趨勢(shì)一致，食用色素處理月季切花的CAT活性為27.12 U/g，專業(yè)染色劑處理與未染色處理月季切花的CAT活性分別為11.30、38.42 U/g。食用色素處理的CAT活性雖然比未染色處理月季切花的CAT活性低，但二者間無顯著差異，顯著高于專業(yè)染色劑處理。

以上2個(gè)結(jié)果說明專業(yè)染色劑在月季切花染色過程中，對(duì)月季花造成一定傷害，致使SOD和CAT活性降低，加速了月季切花衰老；而食用色素染色對(duì)月季切花影響較小，與未染色月季的SOD和CAT活性相近，這與食用染色月季與未染色月季瓶插壽命相近的結(jié)果一致，也暗示食用色素染色劑比網(wǎng)購的專業(yè)染色劑安全性高。

注：*和**分別表示處理間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)。 Note：* and * * respectively indicate significant(P<0.05)and extremely significant(P<0.01)differences between treatments.圖2 不同處理月季切花SOD(a)和CAT(b)活性Fig.2 SOD(a) and CAT(b) activity of rose cutting under different treatments

2.3 不同處理瓶插液中微生物菌落生長(zhǎng)情況造成植物衰老的原因有很多，其中微生物在植物切口處過多積累，造成氣孔堵塞也是其中一個(gè)重要因素。為檢測(cè)食用色素中微生物是否過多積累而對(duì)月季切花造成損害，以未染色月季和專業(yè)染色劑染色月季作為對(duì)照，測(cè)定并分析食用色素染色月季的微生物菌落生長(zhǎng)情況。對(duì)食用色素處理、專業(yè)染色劑處理和未染色處理的瓶插液進(jìn)行稀釋，稀釋倍數(shù)分別為×1、×10、×100，將其涂布于LB培養(yǎng)基上，采用人工計(jì)數(shù)法觀察記錄菌落數(shù)目。從圖3可見，食用色素處理瓶插液(×100)中的菌落數(shù)目極顯著高于未染色處理，極顯著低于專業(yè)染色劑處理。這說明與專業(yè)染色劑相比，食用色素對(duì)月季切花損害較小，相對(duì)更加安全可靠，對(duì)月季切花瓶插期的影響較小。

注：**表示處理間差異極顯著(P<0.01)。 Note：** indicates extremely significant(P<0.01)differences between treatments.圖3 不同染色劑處理瓶插液中微生物菌落數(shù)目Fig.3 Number of microbial colonies in the bottle insert under different stain treatments

2.4 不同處理月季重金屬含量安全性評(píng)價(jià)國標(biāo)中規(guī)定食品級(jí)胭脂紅色素中鉛的含量≤0.1 mg/kg。由表1可知，未染色月季切花中鉛含量為0.020 3 mg/kg，染色月季切花中鉛含量為0.028 1 mg/kg，二者間差異不顯著，且遠(yuǎn)低于國標(biāo)中要求的鉛含量，證明染色月季切花達(dá)到食品級(jí)要求。國標(biāo)中規(guī)定食品級(jí)檸檬黃色素中汞含量≤0.01 mg/kg，未染色月季切花中汞含量為0.005 26 mg/kg，染色月季切花中汞含量為0.005 58 mg/kg，二者間差異不顯著，且遠(yuǎn)低于國標(biāo)中要求的汞含量，證明染色月季切花達(dá)到食品級(jí)要求。國標(biāo)中規(guī)定食品級(jí)檸檬黃色素中的砷含量≤0.5 mg/kg。未染色月季切花中砷含量為0.004 80 mg/kg，染色月季切花中的砷含量為0.004 61 mg/kg，二者間差異不顯著，且遠(yuǎn)低于國標(biāo)中要求的砷含量，證明染色月季切花達(dá)到食品級(jí)要求。

表1 染色月季與未染色月季重金屬含量Table 1 Heavy metal content of dyed and un-dyed rose 單位：mg/kg

3 結(jié)論與討論

隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)鮮花需求日益擴(kuò)大，已不再滿足于傳統(tǒng)鮮花的顏色，為了滿足人們所需，在現(xiàn)有技術(shù)相對(duì)匱乏的情況下，人工染色顯得尤為重要。但由于染色切花與人體接觸緊密，越來越多的人對(duì)染色切花對(duì)人體造成危害提出了質(zhì)疑。該研究通過食用色素月季切花與專業(yè)染色劑月季切花和未處理的月季切花進(jìn)行對(duì)比研究，旨在探討食用色素對(duì)月季切花的瓶插衰老和安全性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在溫度(20±2)℃、濕度(50±5)%的條件下，染色月季切花與未染色月季切花的瓶插壽命均為9～10 d，無顯著差異；食用色素月季切花的抗氧化酶活性均低于未染色月季切花，且顯著高于專業(yè)染色劑處理，說明專業(yè)染色劑破壞了切花體內(nèi)的酶，致使酶活性降低；觀測(cè)食用色素處理月季切花瓶插液菌落生長(zhǎng)情況，瓶插液中的菌落數(shù)目顯著低于專業(yè)染色劑處理，且染色花瓣中鉛、汞、砷的含量也遠(yuǎn)低于國標(biāo)含量，證明食用色素處理的月季切花安全無害。該試驗(yàn)進(jìn)一步摸索出一套安全有效的染色技術(shù)，在滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求的同時(shí)，可為包括染色月季在內(nèi)的染色花卉的瓶插衰老研究和安全性評(píng)價(jià)提供參考。