短波紫外線處理對(duì)木薯保鮮效果及生理指標(biāo)的影響

王中元，王 展，李 雯，邵遠(yuǎn)志

（1.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 海口 570228；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 ?？?570228）

短波紫外線處理對(duì)木薯保鮮效果及生理指標(biāo)的影響

王中元1，王 展1，李 雯1，邵遠(yuǎn)志2,*

（1.海南大學(xué)園藝園林學(xué)院，海南 ?？?570228；2.海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 ?？?570228）

探討短波紫外線對(duì)木薯果實(shí)感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和生理指標(biāo)的影響，為木薯的貯運(yùn)保鮮提供技術(shù)指導(dǎo)。以‘華南5號(hào)’木薯果實(shí)為試材，以波長(zhǎng)254 nm紫外線殺菌燈為輻射源，比較研究不同時(shí)間的紫外線處理對(duì)木薯品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：與對(duì)照相比，紫外線處理能夠顯著推遲果實(shí)硬度的下降和色澤的轉(zhuǎn)變，延緩總可溶性固形物（TSS）含量的增加和淀粉的降解，并且能夠抑制丙二醛（MDA）的積累，維持超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化物酶（POD）活性在較高的水平，保持果實(shí)的貯藏品質(zhì)，推遲果實(shí)的成熟軟化過程。綜合來看，30 min紫外線處理時(shí)間對(duì)木薯品質(zhì)的保持最好，20 min處理次之，10 min效果最差。

木薯；紫外線處理；保鮮；應(yīng)用效果

木薯（Manihot esculenta Crantz）屬于大戟科（Euphorbiaceae）木薯屬植物，是世界三大薯類（木薯、馬鈴薯、甘薯）之一[1]。木薯是物美價(jià)廉的淀粉原材料，其塊根富含淀粉量極高（淀粉含量占干物質(zhì)的75%～85%），是熱帶亞熱帶地區(qū)重要的生物質(zhì)能源植物[2]，海南是其主產(chǎn)區(qū)之一[3]。收獲后的木薯不耐貯藏，易出現(xiàn)“采后生理性變質(zhì)”，這種變質(zhì)導(dǎo)致貯藏根褐化及腐爛，影響其淀粉加工及產(chǎn)品[4]。

短波紫外線（ultraviotet-cirradiation，UV-C）波長(zhǎng)為180～280 nm。紫外線一直被作為滅菌方法廣泛使用，經(jīng)過UV-B處理的新鮮農(nóng)產(chǎn)品可以提高抗病性，產(chǎn)生功能成分，延緩成熟衰老，抑制病原微生物的生長(zhǎng)繁殖[5-6]。美國已研制出適用于果蔬采后處理與加工的UV-C處理設(shè)備，經(jīng)在蘋果采后處理中應(yīng)用，效果很好[7]。在我國，該項(xiàng)技術(shù)雖然還沒有開發(fā)用于商業(yè)，但其應(yīng)用于果蔬商品化處理的前景非常好。目前，國內(nèi)外針對(duì)木薯貯藏的報(bào)到很少，但在其他方面的研究表明，UV-C處理可誘導(dǎo)采后果蔬抗病性，顯著延緩果蔬貯藏期間后熟作用，降低腐爛率，延長(zhǎng)貨架壽命。如汪開治[8]用UV-C照射成熟芒果10 min，增加了芒果皮組織中多胺含量，起到了防止芒果腐爛的效果。吳芳芳等[9]報(bào)道，低劑量UV-C照射能在一定程度上降低蘋果炭疽病發(fā)病率，抑制蘋果采后炭疽病的發(fā)生。榮瑞芳等[10]的研究表明，短波紫外線照射可以減輕草莓貯藏期病害，延緩后熟，較好地保持VC含量。而UV-C處理后的番茄，果皮細(xì)胞中的葉綠體等細(xì)胞器衰老延緩，細(xì)胞壁和細(xì)胞質(zhì)變得致密和黏稠[11]。Francisco等[12]的研究表明，UV-C處理可抑制鮮切西瓜上微生物的生長(zhǎng)，并顯著增強(qiáng)其抗氧化能力。Lorenza等[13]研究表明，采后花椰菜經(jīng)UV-C處理后，呼吸作用下降，葉綠素降解延緩，硬度和抗氧化力維持在較高水平。李波等[14]的研究表明，UV-C處理雞腿菇，能夠顯著延長(zhǎng)其保鮮時(shí)間，抑制后熟作用，降低多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活性及呼吸強(qiáng)度，延緩褐變反應(yīng)，但UV-C處理時(shí)間越長(zhǎng)，帶給雞腿菇的損傷（如褐變、呼吸增強(qiáng)）越強(qiáng)烈。

本實(shí)驗(yàn)采用不同時(shí)間的紫外線處理木薯，對(duì)其進(jìn)行采后感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及腐爛影響的研究，探索用紫外線處理對(duì)木薯進(jìn)行貯藏保鮮的作用和效果，以期為木薯的貯藏保鮮提供理論和方法依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘華南5號(hào)’木薯（果用）：九成熟，由中國熱帶科學(xué)院品質(zhì)資源所提供。樣品采后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室：挑選出無病蟲害、無機(jī)械損傷、大小均勻一致的木薯，先用0.1%次氯酸鈉溶液浸泡10 min，取出晾干后再用0.5 g/L施寶功浸泡5 min，晾干后備用。

磷酸氫二鈉 廣州化學(xué)試劑廠；L-甲硫氨酸、愈創(chuàng)木酚、硫代巴比妥酸、核黃素 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；磷酸氫二鈉、氮藍(lán)四唑、乙二胺四乙酸二鈉、過氧化氫 西攏化工股份有限公司。所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1900型紫外-可見分光光度計(jì)、G30T8型普通紫外殺菌燈（燈下垂直30 cm處的紫外強(qiáng)度為0.20 mW/cm2）上海亞研電子科技有限公司；TGL-16G型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；CM-700d分光測(cè)色計(jì)柯尼卡-美能達(dá)公司；FHM-1型果實(shí)硬度計(jì)、N-1α手持式折光計(jì) 日本Atago公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

紫外線處理：清水清洗木薯，清除木薯表面污垢，置于普通紫外燈下分別照射10、20 min和30 min，即1.2、2.4 kJ/m2和3.6 kJ/m2，照射一半時(shí)間翻轉(zhuǎn)果實(shí)，使果面接受均勻照射。以不照射的果實(shí)為對(duì)照。

處理后的果實(shí)用0.01 mm厚的聚乙烯薄膜保鮮膜包裝，每袋3 條果實(shí)（長(zhǎng)度20 cm左右，粗度5 cm左右），每個(gè)處理共裝6 袋（4 次測(cè)定，2 次觀察貯藏時(shí)間），置于（25±0.5） ℃智能人工氣候箱（相對(duì)濕度為86%～90%）中貯藏。貯藏期間每過6 d取樣測(cè)定一次，一根木薯為一次重復(fù)，每個(gè)處理重復(fù)3 次（1 袋果實(shí)）。由于對(duì)照組的果實(shí)在第18天，10 min組的果實(shí)在第24天已全部腐爛，故取樣測(cè)定分析到此結(jié)束。

1.3.2 指標(biāo)測(cè)定

1.3.2.1 果實(shí)（木薯）硬度的測(cè)定

硬度計(jì)（錐形頭，基部直徑12 mm）測(cè)定去皮后果肉的硬度，將木薯去皮后從果實(shí)中部切開，測(cè)定橫切面的硬度，每個(gè)面測(cè)定4 個(gè)點(diǎn)，重復(fù)3 次，取平均值為該果實(shí)的硬度（N/cm2）。

1.3.2.2 果實(shí)（木薯）色澤的測(cè)定

分光測(cè)色計(jì)測(cè)量果實(shí)中部果肉的色度，單果測(cè)定4 個(gè)點(diǎn)，記錄不含鏡面反射光條件下L*值。L*值表示亮暗方向顏色變化。

1.3.2.3 果實(shí)（木薯）可溶性固形物（total soluble solid，TSS）含量的測(cè)定

用手持式折光計(jì)測(cè)定，結(jié)果采用百分?jǐn)?shù)表示。

1.3.2.4 果實(shí)（木薯）淀粉含量的測(cè)定

依照陸國權(quán)等[15]的方法進(jìn)行測(cè)定（碘-淀粉比色法），結(jié)果計(jì)算見式（1）：

式中：m為從標(biāo)準(zhǔn)曲線查得的淀粉質(zhì)量/μg；V為樣品提取液總體積/mL；N為樣品提取液稀釋倍數(shù)；Vs為測(cè)定時(shí)所取樣品提取液體積/mL；M為樣品質(zhì)量/g。

1.3.2.5 果實(shí)（木薯）超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性的測(cè)定

采用氮藍(lán)四唑光還原法[16]測(cè)定，按式（2）計(jì)算：

式中：Ao為光下對(duì)照管吸光度；As為樣品測(cè)定管吸光度；Vt為樣品提取液總體積/mL；Vs為測(cè)定時(shí)取粗酶液量/mL；t為顯色反應(yīng)光照時(shí)間/min；m為樣品鮮質(zhì)量/g。1.3.2.6 果實(shí)（木薯）過氧化物酶（peroxidase，POD）活性的測(cè)定

采用紫外吸收法測(cè)定[16]。記錄反應(yīng)體系在470 nm波長(zhǎng)處的光密度值，制作OD470nm隨時(shí)間變化曲線，根據(jù)曲線的初始線性部分，按式（3）計(jì)算每分鐘光密度變化值?OD470nm。

式中：?OD470nm為每分鐘反應(yīng)光密度變化值；?OD470F為反應(yīng)混合液光密度終止值；?OD470I為反應(yīng)混合液光密度初始值；tF為反應(yīng)終止時(shí)間/min；tI為反應(yīng)初始時(shí)間/min。

以每克果蔬樣品（鮮質(zhì)量）每分鐘470 nm波長(zhǎng)處光密度變化值增加1時(shí)為1 個(gè)POD活性單位，計(jì)算見公式（4）：

式中：V為樣品提取液總體積/mL；Vs為測(cè)定時(shí)所取樣品提取液體積/mL；m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.2.7 果實(shí)（木薯）丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的測(cè)定

采用硫代巴比妥酸法進(jìn)行測(cè)定[17]，計(jì)算見式（5）：

式中：Vt為提取液總體積/mL；Vs為測(cè)定用提取液體積/mL；m為樣品鮮質(zhì)量/g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定數(shù)據(jù)用Excel處理并用SAS 9.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 UV-C紫外線處理對(duì)活性氧代謝的影響

2.1.1 紫外線處理對(duì)木薯MDA含量的影響

由圖1可見，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理的木薯果實(shí)MDA含量總體呈上升趨勢(shì)，紫外線處理的木薯果實(shí)MDA含量上升速度低于對(duì)照，其中20 min和30 min紫外線處理的果實(shí)MDA含量最低。貯藏到第12天時(shí)，對(duì)照、10、20、30 min紫外線處理的果實(shí)MDA含量分別是7.86、5.95、5.05、4.22 μmol/g，紫外線處理過的各組和對(duì)照組差異顯著（P＜0.05）。說明紫外線處理能延緩木薯果實(shí)的膜脂過氧化進(jìn)程，推遲木薯的成熟與衰老。

圖1 紫外線處理對(duì)木薯MDA含量的影響Fig.1 Effect of ultraviolet light treatment on MDA content

2.1.2 紫外線處理對(duì)木薯SOD、POD活性的影響

圖2 紫外線處理對(duì)木薯SOD（A）和POD（B）活性的影響Fig.2 Effect of ultraviolet light treatment on the activities of SOD and POD

SOD和POD是植物體保護(hù)酶系統(tǒng)中重要的酶類，能消除生物體在新陳代謝過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)[18]。由圖2可以看出，木薯果實(shí)SOD活性總體呈現(xiàn)由低到高再到低的變化趨勢(shì)。0、10、20 min和30 min處理的SOD活性高峰分別出現(xiàn)在第6、6、12、12天，活性峰值分別為9.88、15.80、17.64、17.94 U/g，處理間差異極顯著（P＜0.01）。POD活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，對(duì)照、10、20、30 min處理的POD活性峰值分別為21.65、22.86、27.42、26.54 U/g，處理間差異極顯著（P＜0.01）。說明紫外線處理有利于提高木薯SOD和POD活性，20 min和30 min的照射時(shí)間效果更顯著。

2.2 紫外線處理對(duì)木薯品質(zhì)的影響

2.2.1 紫外線處理對(duì)木薯果肉色澤的影響

果肉顏色變化是反映果實(shí)品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，色度L*表示亮色或暗色，正值為亮色，負(fù)值為暗色[19]。由圖3可以看出，不同處理間木薯果肉色澤L*值呈逐漸下降狀態(tài)，即由亮變暗。在第12天，10、20 min和30 min紫外線處理組與對(duì)照組之間差異顯著（P＜0.05），18～24 d內(nèi)，對(duì)照組和10 min紫外線處理的果實(shí)已經(jīng)腐爛，其他處理間差異不顯著。整個(gè)貯藏期內(nèi)紫外線處理的果實(shí)其L*值都顯著高于對(duì)照，且20 min和30 min處理的木薯果肉色澤L*值始終保持在較高水平，說明20 min和30 min的紫外線處理最有利于保持木薯果肉的白色色澤。

圖3 紫外線處理對(duì)木薯果肉色澤影響Fig.3 Effect of ultraviolet light treatment on color L* value

2.2.2 紫外線處理對(duì)木薯硬度的影響

圖4 紫外線處理對(duì)木薯硬度的影響Fig.4 Effect of ultraviolet light treatment on cassava firmness

由圖4可以看出，各組處理的木薯果實(shí)硬度變化比較平緩，但總體呈下降趨勢(shì)。在4 個(gè)處理中，30 min紫外線處理的果實(shí)硬度一直維持在最高的水平，在6～12 d紫外線處理的果實(shí)硬度明顯高于對(duì)照組。在第12天，10、20 min和30 min處理的果實(shí)硬度分別比對(duì)照組硬度高0.07、0.06、0.13 kg/cm2，處理間差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01），且經(jīng)紫外線30 min處理的果實(shí)硬度始終最大。說明紫外線處理可抑制木薯果實(shí)的后熟軟化，以30 min的紫外線處理對(duì)于木薯果實(shí)硬度的保持效果最好，20 min次之，10 min最差。

2.2.3 紫外線處理對(duì)木薯淀粉含量的影響

由圖5可知，各處理果實(shí)淀粉在貯藏期間的變化比較平緩，總體呈下降趨勢(shì)，其中對(duì)照組下降最快，20 min和30 min紫外線處理的木薯果實(shí)淀粉含量下降最慢。在第12天，處理間差異明顯，經(jīng)紫外線處理的木薯果實(shí)的淀粉含量明顯高于對(duì)照組，且20 min和30 min紫外線處理果實(shí)的淀粉含量最高，分別為28.76%和30.60%。12～24 d，20 min和30 min紫外線處理的果實(shí)淀粉含量始終維持在較高水平，而對(duì)照組和10 min紫外線處理組果實(shí)已經(jīng)腐爛，差異極顯著（P＜0.01），說明20 min和30 min的紫外線處理可以保持木薯的淀粉含量，防止淀粉的轉(zhuǎn)化。

圖5 紫外線處理對(duì)木薯淀粉含量的影響Fig.5 Effect of ultraviolet light treatment on starch content

2.2.4 紫外線對(duì)木薯TSS含量的影響

圖6 紫外線處理對(duì)木薯TSS含量的影響Fig.6 Effect of ultraviolet light treatment on the content of total soluble solids

如圖6所示，木薯果實(shí)的TSS含量在貯藏期間呈緩慢上升的變化趨勢(shì)。對(duì)照組木薯到第12天時(shí)TSS含量達(dá)到最大值，為5.30%，隨后開始腐爛；10 min紫外線處理組在第18天TSS含量達(dá)到最大值，為4.77%，之后開始腐爛；20 min和30 min紫外線處理組果實(shí)在第24天可TSS含量最高，并且穩(wěn)定增長(zhǎng)，沒有腐爛。說明與對(duì)照組相比，紫外線處理可以抑制木薯由淀粉向TSS的轉(zhuǎn)化，有利于保持木薯品質(zhì)，其中以20 min和30 min的紫外線處理效果最佳。

3 討論與結(jié)論

3.1 UV-C對(duì)木薯果實(shí)采后生理的影響

紫外照射處理可通過影響果蔬產(chǎn)品的采后生理代謝而影響產(chǎn)品的貯藏品質(zhì)。榮瑞芬等[10]的研究指出，低劑量UV-C處理能減少芒果，番茄和葡萄果實(shí)的有機(jī)物質(zhì)的消耗，保持果實(shí)品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，紫外線處理能夠明顯抑制木薯MDA含量的增長(zhǎng)，維持SOD和POD活性保持在很高的水平，從而延緩了木薯的成熟與衰老，在康朵蘭[20]研究中指出在馬鈴薯塊莖上也有類似的報(bào)道。李長(zhǎng)看等[21]研究指出，γ射線輻照山藥，能夠抑制山藥MDA含量的增長(zhǎng)，促進(jìn)SOD和POD活性的增長(zhǎng)，與本研究結(jié)果一致。

3.2 UV-C對(duì)木薯果實(shí)感官品質(zhì)的影響

感官品質(zhì)是衡量果蔬商品性的重要指標(biāo)。UV-C處理可提高果實(shí)的抗病能力， 改善果蔬的外觀品質(zhì)[7,22]。本研究表明，不同的紫外照射時(shí)間對(duì)木薯果實(shí)的感官品質(zhì)影響不同，以20 min和30 min的照射時(shí)間效果最好，能顯著降低貯藏過程中木薯硬度的下降，推遲果實(shí)色澤的轉(zhuǎn)變，起到了保持木薯果實(shí)商品價(jià)值的作用。這可能與紫外處理誘導(dǎo)了抗病物質(zhì)如酚類等的積累，激活了病程相關(guān)蛋白，如苯丙氨酸解氨酶和幾丁質(zhì)酶，提高了抗病性有重要關(guān)系[23-24]。

3.3 UV-C對(duì)木薯果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

紫外照射處理對(duì)木薯果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)也有重要影響。木薯是典型的熱帶薯芋類果實(shí)，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在采后貯藏期間，木薯果實(shí)TSS含量持續(xù)上升，淀粉含量持續(xù)下降，這與朱先波等[25]在馬鈴薯上的研究結(jié)果是一致的，再一次說明了采后薯芋類果實(shí)淀粉向糖的轉(zhuǎn)化過程。

不同時(shí)間的紫外線處理均對(duì)木薯保鮮有一定的效果，但不同處理時(shí)間對(duì)木薯生理和品質(zhì)的影響不同，以30 min照射時(shí)間最好，20 min次之，10 min效果最差。

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Effects of Ultraviolet-C Treatment on Postharvest Physiology and Storage Quality of Cassava Tubers

WANG Zhongyuan1, WANG Zhan1, LI Wen1, SHAO Yuanzhi2,*
(1. College of Horticulture and Landscape, Hainan University, Haikou 570228, China; 2. College of Food Science, Hainan University, Haikou 570228, China)

This study was conducted to explore the effect of ultraviolet (UV-C) treatment on sensory, nutritional and physiological characteristics of cassava tubers, aiming to provide technical guidance for short-term storage and preservation of cassava. Tubers of the cassava cultivar ‘Southern China 5’ were irradiated by 254 nm UV light for different periods and quality characteristics of cassava tubers were determined during subsequent storage. Results showed that compared to the control, UV-C treatment significantly delayed the drop of tuber hardness and the changes in color, retarded the increase in total soluble solids (TSS) and starch degradation, inhibited the accumulation of malondialdehyde (MDA), maintained the enzymatic activities of superoxide dismutase (SOD) and polyphenol oxidase (POD) at a high level, maintained the quality of cassava tubers, and delayed the maturation and softening processes. Taken together, 30 min UV-C irradiation is optimal to keep the quality of cassava, followed by 20 min UV-C irradiation, and UV-C irradiation for 10 min provides the worst preservation of cassava quality.

cassava; ultraviolet treatment; preservation; application effect

10.7506/spkx1002-6630-201602045

TS255.3

A

1002-6630（2016）02-0256-05

王中元, 王展, 李雯, 等. 短波紫外線處理對(duì)木薯保鮮效果及生理指標(biāo)的影響[J]. 食品科學(xué), 2016, 37(2): 256-260. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602045. http://www.spkx.net.cn

WANG Zhongyuan, WANG Zhan, LI Wen, et al. Effects of ultraviolet-C treatment on postharvest physiology and storage quality of cassava tubers[J]. Food Science, 2016, 37(2): 256-260. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201602045. http://www.spkx.net.cn

2015-02-17

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（6312074）

王中元（1990—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)楣卟珊笊砼c貯藏技術(shù)。E-mail：wzy2094360@163.com

*通信作者：邵遠(yuǎn)志（1969—），男，副教授，本科，研究方向?yàn)楣卟珊蟛『εc貯藏技術(shù)。E-mail：syz123789@sina.com