電離輻射對果蔬采后病害的控制

李永才，畢 陽，葛永紅，王 毅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

電離輻射對果蔬采后病害的控制

李永才，畢 陽，葛永紅，王 毅

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅蘭州 730070)

電離輻射技術(shù)因其效果好、簡便、實用、衛(wèi)生安全等特點而被作為代替化學(xué)合成防腐劑的物理方法應(yīng)用于果蔬防腐保鮮中。綜述了電離輻射在采后果蔬病害控制上的應(yīng)用，包括電離輻射的直接抑菌作用、電離輻射對采后果蔬病害控制的效果及提高電離輻射對果蔬采后病害防治能力的方法等。

電離輻射，果蔬，采后病害，控制

水果蔬菜由于生產(chǎn)的季節(jié)性、地域性和易腐性，給其采后處理、貯藏保鮮等環(huán)節(jié)帶來了極大困難。尤其果蔬采后病害可造成嚴(yán)重?fù)p失［1］，目前控制果蔬采后病害的主要手段是使用化學(xué)殺菌劑，但長期使用化學(xué)藥劑會導(dǎo)致病菌產(chǎn)生抗藥性而降低化學(xué)藥劑的防病效果，同時頻繁和高濃度的化學(xué)藥劑使用造成農(nóng)藥在果蔬上的殘毒量增加而威脅著人類的健康。因此，迫切需要尋求新的安全高效的防腐技術(shù)以逐步取代化學(xué)殺菌劑在果蔬防腐上的使用。電離輻射是利用γ、β、x射線及電子束對產(chǎn)品進行照射，以達(dá)到防腐保鮮目的的一種物理方法［2］。目前以60Co作為輻射源的γ射線因其獲得相對容易、釋放能量大、穿透力強、半衰期較適中而被廣泛應(yīng)用。自1943年美國研究人員首次用射線處理漢堡包以來，輻射處理便逐步成為食品加工和貯藏的最有效手段之一［3－4］。電離輻射不僅能夠有效控制果蔬采后病害，而且還可殺滅檢疫性蟲害、延緩成熟及衰老和抑制發(fā)芽［5－14］。近年來電離輻射保鮮技術(shù)已成為研究熱點。本文介紹了電離輻射處理在采后果蔬病害控制中的研究進展。

1 電離輻射的直接抑菌作用

電離輻射能通過破壞病原物細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，引起基因突變而導(dǎo)致細(xì)胞死亡，其主要作用位點是核DNA［15］。病原物對輻射的反應(yīng)受多種因素影響，其中最主要的是病原物的種類，不同真菌的抗輻射能力差異較大。通常多細(xì)胞的Alternaria和Stemphylium，以及雙細(xì)胞的Cladosporium和Diplodia孢子比單細(xì)胞的真菌孢子更抗 γ射線的照射［16］。Jitareerat等［17］對導(dǎo)致香蕉采后病害的3種病原物進行了研究，結(jié)果表明2kGy的 γ射線能完全抑制Colletotrichum musae的生長，而4kGyγ射線卻只能延遲Lasiodiplodia theobromea和Fusarium spp.的生長。對輻射后其致病性的研究發(fā)現(xiàn)，輻射對C.musae和Fusariumspp的致病性沒有影響，而L.theobromea的致病性略有降低。

電離輻射對病原物菌落生長、孢子萌發(fā)、芽管伸長和產(chǎn)孢能力也具有一定的影響。研究發(fā)現(xiàn)，0.75kGy和1kGyγ射線促進了Colletotrichum gloeosporioides分生孢子的形成，但抑制了孢子的萌發(fā)［18］。輻射處理對病原真菌的抑制效果會隨劑量的增加而增強，在相同劑量條件下，高頻率輻射能進一步提高處理效果。輻射對病原物的控制劑量應(yīng)隨病原物孢子和菌絲體細(xì)胞數(shù)量的增加而提高。同時，輻照環(huán)境中如有氧氣存在會增強抑菌效果。有氧的情況下將R.stolonifer孢子存活率降至1%所需的輻射劑量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于無氧環(huán)境下所需的劑量［19］。細(xì)胞的含水量也會影響病原物對輻射的敏感性，因此營養(yǎng)體比繁殖體對輻射更敏感［20］，這是因為高含水量的細(xì)胞更易產(chǎn)生有害的自由基從而增強了輻射對細(xì)胞的破壞效果［15］。

2 電離輻射對采后病害的控制效果及其機理

γ射線因其易于穿透果實組織而優(yōu)于其他化學(xué)藥物處理，輻射處理不僅能夠抑制傷口中病原物的生長，而且也能影響到寄主內(nèi)部存在的潛伏侵染，因而即使病原物已經(jīng)開始侵染，輻射處理仍然有效。番木瓜損傷接種C.gloeosporioides后進行輻照處理可有效降低炭疽病的病斑直徑及發(fā)病率［18］。由于不同果蔬對輻射的敏感性存在差異，因此輻射的劑量主要取決于寄主對輻射的耐受性，而非抑制病原物所需的劑量。通常，果蔬對致死病原物的輻射劑量均表現(xiàn)敏感，故常采用亞致死劑量處理，通過抑制真菌的生長、延長病害的潛育期而達(dá)到防腐保鮮的目的。輻射處理對控制采后貯藏期較短的果實腐爛比較有效。例如用對果實不造成傷害的低劑量γ射線(2kGy)處理草莓，不但能有效地抑制腐爛，而且能保持果實的VC含量。同樣劑量處理自然接種的草莓果實，可使15℃下灰霉病的潛育期由3d延長至10d，且明顯降低病原物的生長速率。輻射可使常溫下貯藏的草莓貨架壽命延長3～12d，2℃貯藏的延長達(dá)50d［20］。對由 Erwinia 和 Pseudomonas引起的細(xì)菌性軟腐病使用輻射處理也能有效的控制病害的擴展［21］。

輻射對果蔬組織中病原物的抑制作用效果與挑戰(zhàn)接種和輻射處理之間的時間間隔有關(guān)，間隔時間越長，抑制病原物擴展所需的輻射劑量就越高。大多數(shù)采后病原物都是通過采收時造成的傷口進入果蔬組織，如果采收后不及時處理，就會明顯增加產(chǎn)品體內(nèi)的病原物數(shù)量，增加輻射控制的難度。對于潛伏侵染性病原物來說，若延長采收與處理時間間隔，果實會因后熟而激活體內(nèi)的病原物，輻射處理則難以達(dá)到效果［22］。因此，輻射處理應(yīng)在果實采后立即進行。

輻射對病害的控制作用與輻射誘導(dǎo)寄主形成抗菌物質(zhì)有關(guān)。當(dāng)用1～4kGy的劑量輻射處理柚時，果皮中就會積累7－羥基－6－甲氧基香豆素、異東莨菪醇和金雀花酮(scoparone)等抗菌物質(zhì)［23］。然而也有相反的結(jié)果報道，當(dāng)用控制馬鈴薯塊莖發(fā)芽的輻射劑量(100Gy)和延長番茄貨架期的輻射劑量(3kGy)分別處理馬鈴薯和番茄時，馬鈴薯塊莖中的抗菌物質(zhì)rishitin和lubim in及受侵染的番茄果實中的rishitin 含量會降低［24］。

低劑量的輻射處理還能通過延緩果蔬后熟和衰老進程，維持果實組織固有的抗侵染能力而控制采后病害。50～850Gyγ射線輻射處理能有效的抑制芒果、番木瓜、香蕉及其他熱帶和亞熱帶果實的后熟而保持果實的抗病性［20］。用 220Gy輻射處理綠熟Carabao芒果，能將炭疽病和莖端腐的癥狀出現(xiàn)時間延遲3～6d，但該低劑量處理未能直接致死病原物［25］。用50～370Gy處理 Cavendish香蕉可以有效降低Colletotrichum引起的腐爛，該處理是通過延緩果實的后熟而降低炭疽病的發(fā)生，但高劑量處理會導(dǎo)致果皮褐變［25］。

3 提高電離輻射對果蔬采后病害控制的措施

3.1 電離輻射與熱處理結(jié)合

輻射與熱水浸泡在控制多種采后病害方面具有協(xié)同增效作用，且能顯著降低輻射單獨處理的劑量。通常輻射前進行熱處理效果更為明顯，這是因為高溫增強了孢子對輻射的敏感度。熱水(52℃，5m in)和γ射線(0.5kGy)復(fù)合處理能使損傷接種Penicillium digitatum的柑橘綠霉病癥狀延遲33～40d出現(xiàn)［26］。輻射(0.75kGy)結(jié)合常規(guī)的熱水(50℃，10m in)處理能使番木瓜的貨架壽命延長9d，遠(yuǎn)超過了熱水單獨處理的效果［27］。熱水(55℃，5m in)和輻射(0.75kGy)在控制芒果炭疽病方面也具有增效作用，且已在商品化處理中應(yīng)用［27］。對李和油桃的研究表明，單獨熱水(46℃，10mim)處理雖能夠抑制采后病害，卻會對果實造成傷害，單獨輻射(2kGy)處理會使果實軟化。而溫水(42℃，10m in)和低劑量的輻射(0.75～1.5kGy)復(fù)合處理能有效的控制 M.fructicola、R.stolonifer和B.cinerea的侵染，且對果實質(zhì)地和風(fēng)味沒有顯著的影響［28］。熱水(50℃，2m in)和低劑量的輻射(0.5kGy)復(fù)合處理能完全控制番茄的黑斑病，但如果熱水和輻射單獨處理均會加速果實的軟化［29］。

3.2 電離輻射與化學(xué)防腐劑結(jié)合

輻射與殺菌劑結(jié)合處理不僅可提高防腐的效果，而且可以降低輻射劑量和化學(xué)藥物的用量。同時由于這兩種方法單獨處理所抑制的病原物存在差異，故復(fù)合處理還能增加抑菌譜［20］。低劑量的輻射、溫和的熱水及低劑量殺菌劑復(fù)合處理較任何兩類結(jié)合處理更能有效的控制采后病害。如熱水(50℃，10m in)、輻射(0.5kGy)和苯來特(250ppm)依次處理能有效的抑制蘋果青霉病的發(fā)生［30］。輻射(200Gy)、聯(lián)苯(15mg/果實)和熱水(52℃，5m in)浸泡復(fù)合處理與熱處理與輻射或聯(lián)苯與輻射復(fù)合處理相比，能顯著延長Shamouti橙損傷接種P.digitatum的綠霉病潛育期。低劑量輻射(0.3～1.2kGy)處理前用熱的苯來特復(fù)合處理芒果，能顯著的改善輻射單獨處理的部分控制效果［31］。1.5～1.7kGy的輻射結(jié)合低溫貯藏［(3±1)℃，RH 80%］能使巴梨貯藏45d而不發(fā)生腐爛，同時該處理還能顯著延遲果實的后熟［13］。

另外電離輻射結(jié)合紫外照射能顯著降低輻射劑量，有效控制Phytophthora和 Colletotrichum引起的腐爛［32］。

4 展望

電離輻射屬于冷處理技術(shù)，具有安全、節(jié)能的特點。電離輻射殺菌效果好，并能最大限度保持果蔬風(fēng)味。輻射還可對包裝好的果蔬進行處理，可避免采后處理過程中可能出現(xiàn)的交叉污染。但電離輻照的效果受處理劑量、貯藏溫度、產(chǎn)品種類、輻照介質(zhì)組成、產(chǎn)品新鮮度、含水量等多種因素的影響，因此還需要根據(jù)各種果蔬對輻射的敏感性差異、產(chǎn)品用途、生理特性等方面進行系統(tǒng)深入的研究，開發(fā)便于進行采后處理的輻照設(shè)備，以促進電離輻照在采后防腐中的規(guī)?；瘧?yīng)用。同時FAO、WHO和IAFA 3個權(quán)威機構(gòu)組成的聯(lián)合專家委員會，根據(jù)長期以來毒理學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、輻射化學(xué)以及微生物學(xué)方面的研究結(jié)果，認(rèn)為輻射總平均劑量不超過10kGy對食品安全，不存在毒理學(xué)危害。但較高劑量輻射處理會對果蔬產(chǎn)品造成傷害，影響其風(fēng)味和商品價值，因而要提高輻照處理的效果，應(yīng)考慮與熱處理、化學(xué)藥物、低溫等采后處理技術(shù)的結(jié)合，以減少輻照劑量，維持處理產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性。

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Advance in research of ionizing radiations for control of postharvest diseases of fruits and vegetables

LI Yong－cai，BIYang，GE Yong－h(huán)ong，WANG Yi

(College of Food Science and Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China)

Ionizing radiation is an ideal physical technique and potential alternative to synthetic chemicals for fresh keeping of fruits and vegetables because it is effective，safety，simple process，no pollution，etc.The application of ionizing radiations on control of post harvest diseases of fruits and vegetables was discussed which included ionizing radiations effects on the pathogen，efficiency of ionizing radiations on postharvest diseases，the methods to enhance the control effectiveness，and so on.

ionizing radiations;fruits and vegetables;postharvest diseases;control

TS255.3

A

1002－0306(2011)09－0443－04

2010－09－19

李永才(1973－)，男，副教授，博士，研究方向:果蔬采后生物學(xué)。

國家自然基金項目(30960243)。