光照技術(shù)在果蔬采后貯藏保鮮中的應(yīng)用

詹麗娟，李穎

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州，450002)

VARRI J F, et al. Influence of exposure to light on the sensorial quality of minimally processed cauliflower[J]. Journal of Food Science, 2007,72(1),S012-S018.

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光照技術(shù)在果蔬采后貯藏保鮮中的應(yīng)用

詹麗娟，李穎

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州，450002)

光照技術(shù)作為一種新興的物理保鮮方法具有來(lái)源廣泛、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)毒害、無(wú)殘留、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，因此該方法近年來(lái)在果蔬采后保鮮中得到廣泛的研究和應(yīng)用。文中簡(jiǎn)要分析光照處理保鮮的可能機(jī)理，重點(diǎn)闡述光照處理對(duì)果蔬采后生理生化和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化的影響，并對(duì)其可能的作用機(jī)制進(jìn)行解析，最后提出該技術(shù)目前存在的問(wèn)題。

光照；果蔬；保鮮；葉綠素；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

光照處理在果蔬保鮮中的應(yīng)用研究最早可追溯到1972年，PEACOCK[1]首次報(bào)道連續(xù)熒光照射處理對(duì)香蕉果實(shí)采后呼吸躍變期的影響。但由于早期化學(xué)保鮮劑在果蔬保鮮中的廣泛應(yīng)用，光照處理一直未得到快速的研究與發(fā)展。近年來(lái)，隨著消費(fèi)者對(duì)安全、廉價(jià)和環(huán)境友好型食品需求的增加，光照處理作為一種綠色安全的物理保鮮方法才逐漸引起人們的廣泛關(guān)注并得到迅速發(fā)展。同傳統(tǒng)的物理保鮮方法和化學(xué)試劑保鮮方法相比，光照處理具有來(lái)源廣泛、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)毒害、無(wú)副產(chǎn)物殘留、對(duì)環(huán)境友好等其他方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)[2]，完全滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)者對(duì)安全環(huán)保型食品的生產(chǎn)和需求。盡管如此，國(guó)內(nèi)外對(duì)光照技術(shù)在果蔬保鮮中的應(yīng)用研究還處于探索階段，主要集中研究光照強(qiáng)度和周期對(duì)果蔬采后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生理變化的影響[2-13]，而對(duì)光照處理保鮮果蔬作用機(jī)制知之甚少，尚無(wú)一致定論；有關(guān)光照處理保鮮果蔬的綜述文獻(xiàn)更未見(jiàn)報(bào)道，因此，本文就光照處理對(duì)果蔬采后生理生化和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化的影響進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述，并對(duì)其可能的作用機(jī)制進(jìn)行解析。

1　光照處理保鮮機(jī)理

目前有關(guān)光照處理延緩果蔬采后衰老的調(diào)控機(jī)理說(shuō)法尚不統(tǒng)一，有些研究結(jié)果甚至相互矛盾。歸納起來(lái)主要有以下幾種觀點(diǎn)：(1)光照處理引起葉片氣孔開(kāi)放延緩衰老，光敏色素參與光延遲葉綠體衰老進(jìn)程[14]；(2)光照處理延緩組織衰老主要通過(guò)光合作用產(chǎn)生糖類(lèi)物質(zhì)，而非光敏色素的作用[15]；(3)通過(guò)光合作用和呼吸作用形成ATP所致，形成的糖類(lèi)作用是間接的，甚至作用很小[16]；(4)光抑制果蔬組織內(nèi)乙烯的釋放量并推遲乙烯峰的出現(xiàn)，從而延緩組織衰老[17]。

2　光照處理對(duì)果蔬采后生理變化的影響

2.1光照處理對(duì)果蔬采后色澤變化的影響

顏色是消費(fèi)者選擇購(gòu)買(mǎi)果蔬時(shí)第一感官指標(biāo)，新鮮果蔬主要含有葉綠素、花青素和類(lèi)胡蘿卜素等，多種色素物質(zhì)存在共同構(gòu)成果蔬特有的顏色。果蔬顏色的轉(zhuǎn)變，常常是其后熟衰老的主要標(biāo)志，尤其是綠葉蔬菜在貯藏過(guò)程中由于葉綠素降解而導(dǎo)致的葉片黃化是其衰老的主要癥狀之一。研究表明，強(qiáng)度為24μmol/(m2·s)(2 000lx)可見(jiàn)光連續(xù)照射處理能顯著減緩鮮切西蘭花(Brassica oleraceaL.)貯藏期間葉綠素降解和黃化發(fā)生率[18-19]；5μmol/(m2·s)的紅光每天24h連續(xù)照射可使芫荽和蕹菜葉綠素含量分別比黑暗對(duì)照高出約76%和93%[20-21]。相似的結(jié)果在生菜(Lactuca sativaL.var.longifolia)、芹菜(Apium graveolensvar.dulce)、中國(guó)羽衣甘藍(lán)(Brassica oleraceavar.alboglabra)、蘆筍(Asparagus officinalisL.)等綠色蔬菜也中也有報(bào)道(表1)。研究者們認(rèn)為這可能是由于光照條件下，仍具生命活力的綠色蔬菜組織在貯藏初期一段時(shí)間內(nèi)仍然進(jìn)行短期的光和作用，合成一定量色素，從而補(bǔ)充因貯藏衰老而降解的色素[18-19]。另外，在光照條件下，與葉綠素分解有關(guān)酶類(lèi)活性得到不同程度的抑制，葉綠素分解緩慢，植物的綠色被維持[20-21]；而在黑暗條件下，綠色植物由于不能合成葉綠素，降解的葉綠素不能得到及時(shí)補(bǔ)充，從而導(dǎo)致綠色變淺。此外，研究者們還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在光照還是黑暗條件下，葉綠素b下降速率比葉綠素a快，主要是由于在葉綠素降解過(guò)程中，葉綠素b首先轉(zhuǎn)化成葉綠素a，從而導(dǎo)致葉綠素a下降速度較葉綠素b緩慢[7,22-23]。

除了對(duì)葉綠素代謝有顯著影響外，光照處理還調(diào)控果蔬采后紅色素的變化。未成熟的綠色草莓采后用強(qiáng)度為98μmol/(m2·s)綠光每天照射5min處理后，和黑暗對(duì)照相比，在貯藏第6天顏色由綠色顯著變成深紅色，該紅色素的主要成分為花青素和天竺葵色素苷[24]。然而，和綠光作用相反，藍(lán)光處理顯著抑制成熟的綠色西紅柿番茄紅素的合成，延緩其顏色由綠轉(zhuǎn)紅，從而延長(zhǎng)其貯藏期[25]。

2.2光照處理對(duì)果蔬采后呼吸代謝的影響

呼吸是維持果蔬正常生命代謝的前提條件，也是采后果蔬基本的生理過(guò)程。離體果蔬采后呼吸作用受多種因素的影響，如采前栽培措施、采收時(shí)受機(jī)械傷害程度以及采后貯藏環(huán)境條件等。光照處理對(duì)果蔬采后呼吸作用的影響因果蔬顏色不同而異。綠色果蔬如青椒和西蘭花經(jīng)光照后呼吸強(qiáng)度都有不同程度的下降，光照處理延緩其呼吸代謝；而非綠色果蔬如花椰菜和雙孢菇呼吸作用幾乎不受光照處理的影響[8,27]。這可能是因?yàn)榫G色果蔬由于含有葉綠素，在貯藏過(guò)程除了進(jìn)行呼吸作用外，還進(jìn)行光合作用，吸收CO2氣體，釋放O2，從而導(dǎo)致包裝袋內(nèi)頂空CO2氣體含量降低；而非綠色果蔬由于不能進(jìn)行光合作用吸收CO2氣體，使得最終包裝袋頂空CO2氣體含量高于綠色果蔬[27]。此外，光照對(duì)離體果蔬呼吸強(qiáng)度的影響還與貯藏溫度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，貯藏溫度越高，光照對(duì)呼吸強(qiáng)度的影響越大，也越有利于綠色果蔬光合作用。所以在光照條件下，通過(guò)采用相對(duì)適當(dāng)?shù)母邷刭A藏提高綠色果蔬光合作用，從而抵消其呼吸作用的物質(zhì)消耗，既能維持果蔬品質(zhì)，延長(zhǎng)其貯藏期，又能減少低溫能量消耗，從而降低生產(chǎn)成本[28]。

2.3光照處理對(duì)果蔬相關(guān)酶活性的影響

影響果蔬采后顏色和品質(zhì)變化的酶類(lèi)很多，如多酚氧化酶(PPO)、過(guò)氧化物酶(POD)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)等。PPO和POD能在氧氣參與下氧化底物酚類(lèi)生成黑色素物質(zhì)，導(dǎo)致果蔬酶促褐變。而PAL是果蔬中重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多酚類(lèi)合成的關(guān)鍵限速酶，其活性高低直接影響果蔬的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。因此，文獻(xiàn)多集中研究光照對(duì)上述酶類(lèi)活性的影響[2-3,29-31]。強(qiáng)度分別為24和30μmol/(m2·s)可見(jiàn)光連續(xù)照射能顯著抑制花椰菜[3]、芹菜[30]、生菜[31]等蔬菜貯藏期間PPO和POD活性，降低其褐變指數(shù)。體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明光照處理抑制PPO酶活性與改變其蛋白結(jié)構(gòu)有關(guān)，有2種可能的機(jī)制：一是光照處理可使酶蛋白中的氨基酸如色氨酸、酪氨酸、組氨酸等受到光氧化后形成激發(fā)態(tài)自由基；二是光敏色素吸收光子后產(chǎn)生單線態(tài)氧，從而氧化破壞酶蛋白結(jié)構(gòu)[2]。PAL與PPO、POD對(duì)光照處理應(yīng)答不同，PAL活性在光照條件下迅速增強(qiáng)，從而增加果蔬組織內(nèi)酚類(lèi)物質(zhì)的富集[30-31]，相似的結(jié)果也被THWE等[32]研究人員證實(shí)，該研究發(fā)現(xiàn)LED光照顯著上調(diào)蕎麥幼苗PAL相關(guān)基因FtPAL和FtF3’H轉(zhuǎn)錄水平，導(dǎo)致其多酚類(lèi)含量增加。

3　光照處理對(duì)果蔬采后營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化的影響

3.1光照處理對(duì)果蔬采后新鮮度的影響

鮮重?fù)p失率是衡量果蔬采后新鮮度的重要指標(biāo)。離體果蔬在采后貯藏過(guò)程中由于缺少外界水分供給，組織內(nèi)水分逐漸減少，從而導(dǎo)致組織萎蔫，鮮重?fù)p失率增加，新鮮度降低。和黑暗對(duì)照相比，強(qiáng)度20～30μmol/(m2·s)光照處理加速果蔬采后鮮重?fù)p失率(表2)，主要原因可能是光照誘導(dǎo)果蔬組織表面氣孔開(kāi)放，加速組織內(nèi)水分和氣體擴(kuò)散。MARTNEZ-SNCHEZ等研究發(fā)現(xiàn)鮮切生菜在弱熒光(6μmol/m2·s)照射下貯藏7d后，其葉片表面氣孔張開(kāi)數(shù)目為74.2%，而黑暗對(duì)照樣品的氣孔張開(kāi)數(shù)目?jī)H為25.1%[29]。盡管如此，由于光照處理導(dǎo)致的鮮重丟失率的上升在較短的貯藏銷(xiāo)售期內(nèi)(一般7～10d)并不影響某些鮮切果蔬的感官品質(zhì)和商品價(jià)值[3,19,30-31]。

表2　光照處理對(duì)部分蔬菜采后鮮重?fù)p失率的影響

3.2光照處理對(duì)VC含量變化的影響

和黑暗對(duì)照相比，20～25μmol/(m2·s)連續(xù)熒光照射處理顯著增加菠菜葉片VC含量，該增強(qiáng)作用在成熟葉片比幼嫩葉片中表現(xiàn)更為明顯[33]；50μmol/(m2·s) 發(fā)光二極管(LED)紅藍(lán)光組合處理顯著減緩新鮮西蘭花采后VC降解[34]，類(lèi)似結(jié)果在花椰菜、蘿卜嫩葉、芹菜等果蔬中也見(jiàn)報(bào)道(表3)。其機(jī)制可能與光照處理增加果蔬組織內(nèi)可溶性糖含量有關(guān)，因?yàn)榭扇苄蕴侨缂禾鞘荲C合成的前體物質(zhì)[7,22-33]。MA等[34]最新研究表明，LED白光處理顯著延緩西蘭花VC降解發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平上，該研究發(fā)現(xiàn)50μmol/(m2·s)光照處理在采后第1天和第2天顯著上調(diào)VC合成基因(BO-VTC2，BO-GLDH)和再生基因(BO-MDAR1，BO-MDAR2)的表達(dá)。而TOLEDO等[33]研究并未發(fā)現(xiàn)連續(xù)熒光照射處理對(duì)維生素代謝相關(guān)酶如抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)、抗壞血酸氧化酶(AOX)、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)和單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)有顯著影響。因此，有關(guān)光照調(diào)控果蔬采后VC變化機(jī)制還待進(jìn)一步研究。

表3　光照處理對(duì)部分果蔬采后VC含量變化的影響

3.3光照處理對(duì)果蔬多酚類(lèi)物質(zhì)和抗氧化力的影響

眾所周知，多酚類(lèi)物質(zhì)是果蔬中最重要的營(yíng)養(yǎng)成分之一，也被認(rèn)為是果蔬中抗氧化力的主要來(lái)源。光照處理作為一種非生物因素誘導(dǎo)果蔬采后多酚類(lèi)富集，增強(qiáng)果蔬抗氧化力。鮮切生菜在30μmol/(m2·s)熒光連續(xù)照射貯藏7d后，總酚含量增加了22.3%，而黑暗對(duì)照維持不變(增加了1.1%)[31]。相似的結(jié)果在鮮切西蘭花中也見(jiàn)報(bào)道，和黑暗對(duì)照相比，24μmol/(m2·s)熒光連續(xù)照射顯著增加鮮切西蘭花多酚含量，同時(shí)增加40%的抗氧化力(FRAP法)[18]。該作者在研究光照對(duì)鮮切芹菜時(shí)發(fā)現(xiàn)，光照誘導(dǎo)的總酚含量增加與增加的抗氧化力(FRAP法)呈正相關(guān)(R=0.884，P<0.01)[30]，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)光照處理誘導(dǎo)PAL活性增加，因此推測(cè)增加的總酚含量與光照調(diào)控PAL酶活性上升有關(guān)。THWE等[32]研究證實(shí)，50μmol/(m2·s)LED光照顯著調(diào)控蕎麥幼苗多酚合成基因(FtPAL、FtF3’H、FtC4H、FtCHI、FtFLS-2和FtANS)轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致其蘆丁含量在處理4d后顯著增加，矢車(chē)菊云苷和兒茶酚含量在處理后了。然而，XIAO等[4]研究發(fā)現(xiàn)30μmol/(m2·s) 熒光連續(xù)照射處理對(duì)蘿卜嫩葉貯藏16d后的總酚、VE含量和抗氧化力(DPPH法)均無(wú)顯著影響。

4　光照處理在果蔬保鮮中應(yīng)用存在的問(wèn)題

光照處理作為當(dāng)前新興的安全綠色物理保鮮方法在果蔬保鮮中的應(yīng)用得到廣泛研究和關(guān)注，盡管如此，和其他傳統(tǒng)的保鮮技術(shù)相比，光照處理在果蔬保鮮中的研究存在以下問(wèn)題：(1)保鮮機(jī)制不明確。目前對(duì)于光照處理保鮮果蔬的基礎(chǔ)理論研究相對(duì)較少，研究不深入，大部分研究?jī)H限于光照處理對(duì)果蔬采后生理生化和品質(zhì)變化等相關(guān)指標(biāo)的影響，而對(duì)光照處理導(dǎo)致這些變化的機(jī)制尚無(wú)文獻(xiàn)深入探討；(2)研究中設(shè)置的光照強(qiáng)度和周期和實(shí)際生產(chǎn)有差異。多數(shù)研究采用20～50μmol/(m2·s)光照強(qiáng)度連續(xù)光照處理，而在實(shí)際果蔬采后貯藏和銷(xiāo)售過(guò)程中，光照強(qiáng)度往往相對(duì)較低，光照時(shí)間也有間斷，研究中采用紅光、藍(lán)光和綠光等光照處理，實(shí)際生產(chǎn)和銷(xiāo)售中為了便于生產(chǎn)者操作和消費(fèi)者選擇，一般是在可見(jiàn)光條件下進(jìn)行的，這些問(wèn)題都可能導(dǎo)致研究成果在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中轉(zhuǎn)化和推廣遇到困難；(3)光照處理需和其他保鮮方式結(jié)合。盡管研究表明光照處理有成本低、無(wú)殘留、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但單獨(dú)使用光照處理對(duì)果蔬采后保鮮效果并不十分理想，因?yàn)樾迈r果蔬采后衰老過(guò)程是受多個(gè)因素影響，如貯藏環(huán)境的溫度、濕度、氣體成分等，因此研究光照處理結(jié)合其他保鮮措施如氣調(diào)包裝、涂膜處理等具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

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Advancesineffectsoflightexposureonfreshfruitsandvegetablespostharveststorageandpreservation

ZHANLi-juan1*,LIYing

(CollegeofFoodScienceandTechnology,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,China)

Lightexposure,asaninnovativephysicalmethodoffoodpreservation,hastheadvantagesofwidelyavailablesources,easyoperation,lowcost,freeoftoxicityandresidue,andenvironmentalfriendly.Therefore,studiesonlightexposureaffectingfruitsandvegetablespostharvestqualityhaveincreasedrapidlyinrecentyears.Thisreviewfocusedontheeffectoflightexposureonphysiologyandqualityoffreshfruitsandvegetablesduringpostharveststorage.Meanwhile,thepossiblemechanismoflightexposurepreservingfreshproducewasdiscussedindetail.Finally,thecurrentproblemsinapplyingthismethodweresummarized.

lightexposure；fruitandvegetable；preservation；chlorophyll；nutritionandquality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201608045

博士，副教授(本文通訊作者，E-mail：ljzhan@hotmail.com)。

國(guó)家自然科學(xué)基金(31201438)；國(guó)家自然科學(xué)基金(31571903)；河南省高?？萍紕?chuàng)新人才支持計(jì)劃(14HASTIT025)

2015-10-26，改回日期：2016-01-10