不同劑量60Coγ輻照對(duì)藍(lán)莓果實(shí)抗氧化性及相關(guān)酶活性的影響

佟俊生　李曉平　陶燁　姚遠(yuǎn)　王琛

摘要：采用不同劑量60Co γ射線輻照處理藍(lán)莓果實(shí)，定期檢測(cè)藍(lán)莓果實(shí)抗氧化性及相關(guān)酶活性變化。結(jié)果表明：輻照處理雖然能夠使藍(lán)莓果實(shí)產(chǎn)生較多超氧陰離子（O2-·）和過氧化氫（H2O2），但同時(shí)能夠提高藍(lán)莓果實(shí)中超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）的活性，清除多余的自由基，使活性氧自由基維持在一個(gè)較低水平，對(duì)提高冷藏期間藍(lán)莓果實(shí)抗氧化性具有積極促進(jìn)作用。以2.5 kGy輻照處理的保鮮效果最好。

關(guān)鍵詞：藍(lán)莓；輻照；抗氧化性；酶活性

中圖分類號(hào)：S663.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2017）06-0026-04

藍(lán)莓果實(shí)具有怡人的口感香氣、豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及顯著的保健功能。近年來，我國藍(lán)莓生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，亟需研究技術(shù)先進(jìn)、效果良好的藍(lán)莓保鮮方法。食品輻照技術(shù)是指將γ射線的部分能量傳遞給所輻射物質(zhì)的分子或原子，接受能量傳遞的原子轉(zhuǎn)化成離子，離子再轉(zhuǎn)化成一對(duì)陰陽離子；經(jīng)過電離輻射作用的離子在食品中產(chǎn)生輻射效應(yīng)，使食品的發(fā)芽率、成熟期得到明顯抑制，降低食品中蟲菌含量，保持食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、商品價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，延長(zhǎng)食品的貨架期和農(nóng)產(chǎn)品的貯藏期。γ射線能量大、具有非常強(qiáng)的穿透力且半衰期適中，利用γ射線處理藍(lán)莓果實(shí)幾乎不產(chǎn)生熱效應(yīng)，可以保持最佳風(fēng)味。

本研究以“藍(lán)豐”藍(lán)莓為對(duì)象，研究不同的輻照劑量對(duì)藍(lán)莓果實(shí)中超氧陰離子（O2-·）產(chǎn)生速率、過氧化氫（H2O2）含量，以及與抗氧化性相關(guān)酶（超氧化物歧化酶SOD、過氧化氫酶CAT、過氧化物酶POD）活性的影響，探索輻照處理下藍(lán)莓保鮮效果和生理品質(zhì)變化規(guī)律，旨在通過適當(dāng)?shù)妮椪仗幚?，達(dá)到增強(qiáng)藍(lán)莓抗氧化能力的目的，從而提高其耐貯性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

藍(lán)莓果實(shí)：品種為“藍(lán)豐”，由沈陽時(shí)圣藍(lán)莓采摘基地提供。試驗(yàn)用果實(shí)要求無機(jī)械損傷、無病蟲害、無腐爛變質(zhì)，外觀色澤、果形大小及生理成熟度一致。

采后包裝：采用105 mm×100 mm×45 mm，厚0.4 mm，配備12個(gè)透氣孔的PET保鮮盒。每盒裝藍(lán)莓果實(shí)約125 g，每12小盒裝瓦楞紙盒后再裝入備有冰塊的泡沫周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，于當(dāng)日運(yùn)送至遼寧鈷源輻照中心。

試驗(yàn)所用α-萘胺、鹽酸羥胺等試劑均為分析純，由當(dāng)?shù)鼗瘜W(xué)試劑經(jīng)銷商供應(yīng)。

1.2 儀器設(shè)備

HZp-250型恒溫振蕩培養(yǎng)器：上海精宏試驗(yàn)設(shè)備有限公司；CT14RD型高速冷凍離心機(jī)：上海天美生化儀器設(shè)備有限公司；BSA-224型賽多利斯電子天平：上海精科天平有限公司；HH-6型恒溫水浴鍋：常州國華儀器廠；TU-1810型紫外分光光度計(jì)：北京善析通用有限公司；吸管、試管、移液管及燒杯等玻璃器皿。

1.3 輻照處理

在室溫（20～25 ℃）條件下，采用20.3萬Ci的60Co γ射線源對(duì)采后藍(lán)莓果實(shí)在0～3.0 kGy劑量范圍內(nèi)每個(gè)處理的劑量梯度為0.5 kGy，0～42 Gy/min劑量率范圍內(nèi)每個(gè)處理的劑量率梯度為7 Gy/min，進(jìn)行72 min輻照處理。每個(gè)處理重復(fù)3次。在輻照期間需要對(duì)藍(lán)莓果實(shí)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)處理；對(duì)輻照后的藍(lán)莓果實(shí)在10 °C進(jìn)行12 h預(yù)冷處理后，每隔7 d隨機(jī)取樣1次，對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定，取平均值。

1.4 測(cè)試指標(biāo)

1.4.1 超氧陰離子（O2-·）產(chǎn)生速率 超氧陰離子（O2-·）產(chǎn)生速率采用α-萘胺反應(yīng)法進(jìn)行測(cè)定。

1.4.2 過氧化氫（H2O2）含量 參考Bornsek等人的方法，略有改進(jìn)。

1.4.3 相關(guān)酶活性 每個(gè)處理取適量藍(lán)莓樣品，放入事先預(yù)冷的研缽中研磨，準(zhǔn)確稱取1.0 g藍(lán)莓漿液，加入5 mL 0.1 mol/L磷酸鈉緩沖液（pH 7.8，含 5 mmol/L DTT，5% PVP），于4 ℃下以12 000 r/min冷凍離心15 min，提取上清液備用。SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）比色法測(cè)定；POD采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定；CAT活性參考曹建康等人的方法，略有改進(jìn)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Origin 8.l軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖分析；利用SPSS 17.0軟件對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中O2-·產(chǎn)生速率的影響

超氧陰離子（O2-·）是呼吸代謝和膜質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物。作為一種自由基，它的積累能夠衍生成過氧化氫（H2O2）、羥自由基（OH-）、單線態(tài)氧（1O2）等，從而引起一系列的氧化反應(yīng)，生成多余的活性氧自由基（R·，RO·，ROO·，ROOH），加速果蔬的衰老進(jìn)程。不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中O2-·產(chǎn)生速率的影響情況如圖1所示。

由圖1可以看出：輻照處理后（貯藏0 d），各處理藍(lán)莓果實(shí)中O2-·產(chǎn)生速率均略有上升，但差異不明顯（P>0.05），且與輻照劑量呈正相關(guān)（y=0.194 3 x+3.267 1，R2=0.934 7）。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理藍(lán)莓果實(shí)O2-·產(chǎn)生速率總體呈上升趨勢(shì)，其中對(duì)照處理上升幅度最大，明顯高于其他輻照處理。貯藏第14 d時(shí)，0.5 kGy和3.0 kGy處理的O2-·產(chǎn)生速率快速上升，明顯超過其他輻照處理；1.0～2.0 kGy處理的上升幅度相對(duì)較?。?.5 kGy處理的表現(xiàn)最好，其O2-·產(chǎn)生速率始終保持最低。這說明適當(dāng)劑量的輻照處理能夠減緩冷藏期間藍(lán)莓果實(shí)中O2-·的產(chǎn)生，從而有效減弱藍(lán)莓果實(shí)的呼吸作用和膜質(zhì)代謝作用。

2.2 不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中H2O2含量的影響

過氧化氫（H2O2）由O2-·衍生而來，具有較強(qiáng)的氧化性，參與膜質(zhì)過氧化作用。不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中H2O2含量的影響情況如圖2所示。endprint

由圖2可以看出：輻照處理后（貯藏0 d），各處理藍(lán)莓果實(shí)中H2O2含量均略有上升，且與輻照劑量呈正相關(guān)（y=0.066 1 x+2.100 0，R2=0.976 5），但上升的幅度與劑量的提升相比并不明顯（P>0.05）。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理藍(lán)莓果實(shí)中H2O2的含量均呈上升趨勢(shì)，其中對(duì)照上升的幅度最大，0.5 kGy處理的上升幅度始終與對(duì)照相近，3.0 kGy處理的上升幅度前期較小但在貯藏中后期逐漸接近對(duì)照，而1.0～2.5 kGy處理的上升幅度始終相對(duì)較小。貯藏第35 d時(shí)，2.5 kGy處理的H2O2含量為4.92 μmol/g，與對(duì)照的6.14 μmol/g相比明顯較低。由此可知，適當(dāng)劑量的輻照處理能夠減緩H2O2的生成，從而延緩藍(lán)莓果實(shí)衰老。這與輻照處理后藍(lán)莓果實(shí)中O2-·產(chǎn)生速率的變化趨勢(shì)相同，說明不同輻照劑量對(duì)兩種活性氧自由基的影響效果相同。

2.3 不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中SOD活性的影響

不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中SOD活性的影響情況如圖3所示。

由圖3可以看出：輻照處理的藍(lán)莓果實(shí)SOD活性均明顯高于對(duì)照，但不同輻照處理間差異不顯著（P>0.05）；各處理藍(lán)莓果實(shí)SOD活性均呈先上升后下降趨勢(shì)，對(duì)照水平最低、且在冷藏第7 d時(shí)出現(xiàn)峰值后極速下降，而各輻照處理的峰值推遲至冷藏第14 d，這可能是由于輻照處理引發(fā)產(chǎn)生過多的自由基所致；在貯藏后期，3.0 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)SOD活性下降至170.09 U/（min·g），僅高于0.5 kGy處理和對(duì)照，說明高劑量輻照使得冷藏期間藍(lán)莓果實(shí)SOD活性下降；在整個(gè)貯藏過程中，2.5 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)SOD活性始終處于最高水平，而1.0～2.0 kGy處理次之。因此，適當(dāng)劑量的輻照可以促進(jìn)藍(lán)莓果實(shí)SOD活性提高，延緩冷藏后期SOD活性下降速度，從而延長(zhǎng)貯藏期限。

2.4 不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中CAT活性的影響

CAT能夠促進(jìn)H2O2的分解，保護(hù)細(xì)胞免受H2O2毒害，其活性變化與植物貯藏性相關(guān)。不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中CAT活性的影響情況如圖4所示。

由圖4可以看出：在整個(gè)貯藏過程中，各處理藍(lán)莓果實(shí)的CAT活性均呈先上升后下降趨勢(shì)，經(jīng)輻照處理的藍(lán)莓果實(shí)CAT活性均高于對(duì)照，且與輻照劑量呈正相關(guān)。其中，3.0 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)CAT活性最高，這可能是由于藍(lán)莓果實(shí)經(jīng)輻照處理后，其細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量H2O2，增強(qiáng)了自身防御能力；對(duì)照和0.5 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)CAT活性變化較接近，其他劑量輻照處理間變化不明顯，但始終高于對(duì)照。在貯藏后期，對(duì)照和0.5 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)CAT活性均顯著低于其他輻照處理（P<0.05），其中2.5 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)CAT活性最高，比對(duì)照高2倍多。

2.5 不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)POD活性的影響

POD是植物呼吸代謝過程的末端氧化酶，對(duì)于植物生命活動(dòng)尤為重要。不同輻照劑量對(duì)冷藏期藍(lán)莓果實(shí)中POD活性的影響情況如圖5所示。

由圖5可以看出：經(jīng)輻照處理的藍(lán)莓果實(shí)POD活性略高于對(duì)照，且與輻照劑量呈正相關(guān)。在整個(gè)貯藏過程中，對(duì)照的藍(lán)莓果實(shí)POD活性呈上升趨勢(shì)，而經(jīng)輻照處理的藍(lán)莓果實(shí)POD活性呈先下降后上升再平緩趨勢(shì)，這說明經(jīng)輻照處理的藍(lán)莓果實(shí)在冷藏初期由于低溫抑制了POD酶活性，而隨貯藏期延長(zhǎng)，H2O2逐漸累積達(dá)一定量后，引發(fā)POD保護(hù)效應(yīng)，之后再逐漸減弱。在貯藏第35 d時(shí)，0.5 kGy和3.0 kGy處理的藍(lán)莓果實(shí)POD活性與對(duì)照接近，但明顯低于其他劑量輻照處理（P<0.05），其中2.5 kGy處理為最高。因此，適當(dāng)劑量的輻照處理對(duì)推遲藍(lán)莓果實(shí)衰老進(jìn)程具有積極作用。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：1） 輻照處理雖然導(dǎo)致藍(lán)莓果實(shí)中O2-產(chǎn)生速率加快和H2O2含量上升，但這些負(fù)作用在冷藏后期得到了有效的緩解，其中以2.5 kGy輻照劑量表現(xiàn)最好。2） 輻照處理造成的生理傷害能夠引起一系列保護(hù)酶系的活動(dòng)，產(chǎn)生修復(fù)損傷的作用。經(jīng)輻照后，藍(lán)莓果實(shí)中3種保護(hù)酶的活性均略有提高，且隨輻照劑量升高而升高。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，SOD和CAT活性先上升后下降，使O2-和H2O2不斷產(chǎn)生的同時(shí)又被不斷清除，從而始終保持在一個(gè)較低的水平；而POD活性變化較為復(fù)雜，它一方面作為氧化酶參與輻照刺激引起的膜質(zhì)氧化作用，加速果實(shí)的衰老，另一方面作為一種保護(hù)酶，在貯藏期間作為催化劑不斷促進(jìn)H2O2分解，減緩果實(shí)細(xì)胞衰老，但輻照藍(lán)莓果實(shí)中POD的保護(hù)效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其傷害效應(yīng)。因此，適當(dāng)劑量的輻照處理能夠與藍(lán)莓果實(shí)的保護(hù)酶系相輔相成、共同作用，起到較好的抗氧化作用，有效延緩藍(lán)莓果實(shí)的衰老，是一種高效、安全、環(huán)保的保鮮技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱麟，凌建剛.國內(nèi)外藍(lán)莓保鮮技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2011，31（11）：173-176.

[2] 王琛，李雪濤，陶燁，等.60Co γ輻照對(duì)低溫貯藏藍(lán)莓品質(zhì)和膜脂過氧化作用的影響[J].食品科學(xué)，2016（37）：318-323.

[3] 哈益明.輻照食品及其安全性[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[4] BORNSEK S.M.，ZIBERNA L.，POLAK T.，et al.Bilberry and blueberry anthocyanins act as powerful intracellular antioxidants in mammalian cells[J].Food and Chemistry，2012，134（4）：1 878-1 884.endprint