低能微波對(duì)獼猴桃采后成熟衰老的影響

戴美娟， 董 明， 彭 超， 徐 昊， 季月月

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽 合肥230036)

獼猴桃是獼猴桃科植物獼猴桃的果實(shí)，屬于呼吸躍變型果實(shí)［1-3］。獼猴桃的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，被譽(yù)為水果之王，但其皮薄汁多，常溫下易軟化腐爛，采后損失率高達(dá)35%左右［4］。因此，如何控制獼猴桃的采后成熟衰老具有重要意義。

近幾年，微波的生物效應(yīng)已經(jīng)引起大家的廣泛關(guān)注［5-6］。微波的熱效應(yīng)已經(jīng)廣泛被應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，包括各種化學(xué)物質(zhì)的合成、酶的滅活及食品的干燥、加熱和殺菌等［7-10］。微波的非熱效應(yīng)指在沒(méi)有明顯溫度變化或溫度處于亞致死的情況下，細(xì)胞所發(fā)生的生理、生化和功能上的變化，又稱(chēng)生物學(xué)效應(yīng)［11］。微波的非熱效應(yīng)還處于研究階段，對(duì)生物的研究也僅限于動(dòng)物［12-14］，對(duì)于植物微波非熱生物效應(yīng)的報(bào)道幾乎沒(méi)有。因此，開(kāi)展微波對(duì)獼猴桃的非熱生物效應(yīng)的研究具有深遠(yuǎn)意義。

本試驗(yàn)選取海沃德和皖翠2 個(gè)獼猴桃品種，進(jìn)行微波處理并冷藏，通過(guò)對(duì)其貯藏過(guò)程中的呼吸生理、貯藏品質(zhì)及抗氧化系統(tǒng)的研究，探討低能微波處理對(duì)不同獼猴桃成熟衰老的影響，為低能微波在獼猴桃貯藏中的應(yīng)用提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

生理成熟期的海沃德和皖翠獼猴桃，于2012 年11 月6 日在霍邱縣皖西獼猴桃研究所采收，隨機(jī)選取大小均勻，成熟度相對(duì)一致，無(wú)病蟲(chóng)害、機(jī)械傷的果實(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。采收當(dāng)天運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室，每個(gè)品種分別隨機(jī)選取10 個(gè)果實(shí)，并檢測(cè)其初始指標(biāo)。

1.2 微波處理方法

分別取海沃德、皖翠果實(shí)4 500 g，每次(1 500±50)g 用120 W 微波處理60 s，共3 次。不做微波處理作為對(duì)照。結(jié)束處理后，立即將獼猴桃放入1 ℃冷庫(kù)中冷卻5 min［15］，使微波處理和對(duì)照的獼猴桃果心溫度降至(1.0±0.5)℃，然后將試驗(yàn)用果分別用PE 袋折口包裝，4 個(gè)組分別裝4 箱，貯藏于(1.0±0.5)℃、相對(duì)濕度75%的冷庫(kù)中。貯藏過(guò)程中每

20 d 進(jìn)行1 次指標(biāo)測(cè)定，共進(jìn)行7 次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 呼吸強(qiáng)度的測(cè)定 每個(gè)處理組分別隨機(jī)取出6 個(gè)獼猴桃(標(biāo)記)，在貯藏溫度下，用CXH-3010F 型紅外CO2分析儀檢測(cè)果實(shí)呼出的CO2含量，平行3 次，取其平均值，根據(jù)公式(1)算出呼吸強(qiáng)度。

呼吸強(qiáng)度［ml/(kg·h)，CO2］=F×60×CO2×10-6×(44/22.5)×［273/(273+t)］/mf(1)

公式中，F(xiàn)為呼吸強(qiáng)度儀讀取的數(shù)值，t為貯藏溫度(℃)，CO2為呼吸強(qiáng)度儀檢測(cè)出獼猴桃呼出的CO2量(μg/g)，mf指果實(shí)鮮質(zhì)量(kg)。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 每個(gè)處理組分別隨機(jī)取6 個(gè)獼猴桃。用GY-1 型果實(shí)硬度計(jì)分別測(cè)定6 個(gè)果實(shí)對(duì)稱(chēng)兩頰去皮果肉的硬度，取其平均值;用PAL-1 型手持折光儀分別測(cè)定6 個(gè)果實(shí)的可溶性固形物含量，取其平均值?？傻味ㄋ岷康臏y(cè)定采用酸堿滴定法;VC含量的測(cè)定采用2，6-二氯酚靛酚滴定法。取樣時(shí)6 個(gè)果實(shí)不同部位混合稱(chēng)量，每個(gè)指標(biāo)平行3 次，取其平均值。

1.3.3POD和SOD活性的測(cè)定POD酶液制備:稱(chēng)取2.5 g 果肉，置于預(yù)冷的研缽中，加入2.5 ml 經(jīng)4 ℃預(yù)冷的提取緩沖液，冰浴條件下研磨勻漿后，轉(zhuǎn)入離心管中，4 ℃、10 000×g離心30 min，收集上清液，備用。POD酶活力測(cè)定:采用愈創(chuàng)木酚法［16］，即加入3.0 ml 愈創(chuàng)木酚，0.5 ml 酶液，然后加入200 μl H2O2，迅速搖勻倒入比色杯中，第一次測(cè)定時(shí)間為15 s，之后每1 min 測(cè)1 次。每組做3 個(gè)平行，取其平均值。

SOD酶液制備:稱(chēng)取2.5 g 果肉，置于預(yù)冷的研缽中，加入2.5 ml 經(jīng)4 ℃預(yù)冷的提取緩沖液，冰浴條件下研磨勻漿后，轉(zhuǎn)入到離心管中，4 ℃、10 000g離心30 min，收集上清液，備用。SOD酶活力測(cè)定:采用鄰苯三酚自氧化法［17-18］，即在試管中加入pH 8.2 的50 mmol/L Tris-HCl 緩沖液4.5 ml，于25 ℃保溫20 min，然后加入預(yù)熱的45 mmol/L 連苯三酚10 μl(對(duì)照管用緩沖溶液代替)，迅速搖勻倒入比色杯，每隔30 s 在325 nm 處測(cè)定吸光值，即可測(cè)出連苯三酚的自氧化速率(一般要求自氧化速率控制在0.07OD/min)。然后，重復(fù)上述過(guò)程，所不同的是在加入緩沖液后再加入10 μl 待測(cè)酶樣，測(cè)出連苯三酚在SOD酶抑制情況下的氧化速率。兩者的差值即為SOD的OD值。每組做3 個(gè)平行，取其平均值。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理 用SPSS 軟件進(jìn)行作圖、單因素分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 低能微波對(duì)2 種獼猴桃呼吸速率的影響

呼吸速率的變化與獼猴桃采后成熟度有著密切聯(lián)系。由圖1 可以看出，2 種獼猴桃呼吸速率變化的趨勢(shì)大致相同，均呈先下降再上升，然后再下降的趨勢(shì)，在貯藏40 d 時(shí)呼吸速率均達(dá)到最大，這可能與果實(shí)的成熟衰老有關(guān)。2 種獼猴桃微波處理的呼吸速率都明顯低于對(duì)照，并在貯藏40 d 時(shí)，2 種處理間的差異均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。這些說(shuō)明低能微波對(duì)獼猴桃呼吸速率有一定的抑制作用。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，海沃德獼猴桃的整體呼吸速率均低于皖翠獼猴桃，這可能是品種間的差異造成的［19］。

圖1 低能微波對(duì)2 種獼猴桃呼吸速率的影響Fig.1 Effect of low-power microwave on respiratory rates of two kinds of kiwifruits

2.2 低能微波對(duì)2 種獼猴桃維生素C 含量的影響

維生素C(VC)是人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)中最重要的維生素之一，也是獼猴桃中最具代表性的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)之一。如圖2 所示，海沃德和皖翠的VC含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而先增加然后再逐漸下降。2 個(gè)品種的獼猴桃處理組的VC含量在整個(gè)貯藏期間均高于對(duì)照。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，海沃德VC含量高于皖翠，并且海沃德在貯藏60 d 時(shí)維生素C 含量達(dá)到最大值，皖翠在貯藏40 d 時(shí)達(dá)到最大值。因此，低能微波在一定程度上抑制維生素C 含量的下降，并且在海沃德獼猴桃上的抑制效果更好。

圖2 低能微波對(duì)2 種獼猴桃維生素C 的影響Fig.2 Effect of low-power microwave on vitamin C content in two kinds of kiwifruits

2.3 低能微波對(duì)2 種獼猴桃硬度和可溶性固形物含量的影響

硬度和可溶性固形物含量能直接反映獼猴桃成熟程度和品質(zhì)狀況。由圖3 所示，2 種獼猴桃果實(shí)硬度均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，其中低能微波處理的果實(shí)硬度下降程度均低于對(duì)照。在貯藏第40 d、60 d、100 d 時(shí)，低能微波處理的海沃德果實(shí)硬度均顯著高于對(duì)照(P＜0.05)，而在整個(gè)貯藏期間，低能微波處理的皖翠果實(shí)硬度均極顯著高于對(duì)照(P＜0.01)。由圖4 所示，2 種獼猴桃果實(shí)可溶性固形物含量均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，其中低能微波處理的果實(shí)可溶性固形物含量的上升程度均低于對(duì)照。在貯藏第40 d、60 d、100 d，低能微波處理的皖翠果實(shí)可溶性固形物含量分別比對(duì)照低11.4%、10.6%、12.5%，且差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01);在貯藏第20 d、120 d、140 d 時(shí)，低能微波處理的皖翠果實(shí)可溶性固形物含量均顯著低于對(duì)照(P＜0.05)(圖4)。在貯藏第40 d、80 d、120 d、140 d 時(shí)，低能微波處理的海沃德可溶性固形物含量均顯著低于對(duì)照(P＜0.05)，而在貯藏第20 d、60 d、100 d 時(shí)兩者間差異不顯著?？梢?jiàn)，低能微波處理能有效減緩獼猴桃硬度的下降和可溶性固形物含量的上升，其中低能微波對(duì)皖翠獼猴桃硬度、TSS 的影響較海沃德獼猴桃更明顯。

圖3 低能微波對(duì)2 種獼猴桃硬度的影響Fig.3 Effect of low-power microwave on firmness of two kinds of kiwifruits

2.4 低能微波對(duì)2 種獼猴桃抗氧化性的影響

超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)是獼猴桃體內(nèi)重要的活性氧清除酶，屬于保護(hù)性酶類(lèi)，可以減少自由基對(duì)膜的損傷，達(dá)到延緩細(xì)胞衰老的目的。由圖5 和圖6 所示，2 種獼猴桃SOD和POD活性均呈先上升再下降趨勢(shì)，SOD活性在貯藏第20 d 時(shí)達(dá)到最大，而POD活性則在貯藏第100 d 達(dá)到最大?？梢?jiàn)，SOD主要是在成熟前期進(jìn)行保護(hù)作用，而POD則主要是在成熟后期作用。在整個(gè)貯藏過(guò)程中，低能微波處理的2 種獼猴桃SOD、POD活性均高于對(duì)照。在貯藏第20 d 時(shí)，低能微波處理的海沃德果實(shí)SOD活性顯著高于對(duì)照(P＜0.05)，而皖翠果實(shí)SOD活性與對(duì)照間差異不顯著;在其他各個(gè)時(shí)期，2 種獼猴桃SOD活性與對(duì)照間差異均不顯著(圖5)。低能微波處理的海沃德果實(shí)POD活性在貯藏第60 d 顯著高于對(duì)照(P＜0.05)，皖翠果實(shí)POD活性在貯藏第40 d、60 d、80 d、100 d 顯著高于對(duì)照(P＜0.05);其他各個(gè)時(shí)期2 種獼猴桃POD活性與對(duì)照間差異均不顯著(圖6)?？梢?jiàn)，低能微波在一定程度上能提高SOD、POD活性，增強(qiáng)獼猴桃清除自由基的能力，延緩衰老;另外，低能微波對(duì)皖翠果實(shí)POD活性的影響大于海沃德。

圖4 低能微波對(duì)2 種獼猴桃可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effect of low-power microwave on soluble solids contents of two kinds of kiwifruits

圖5 低能微波對(duì)2 種獼猴桃超氧化物歧化酶活性的影響Fig.5 Effect of low-power microwave on superoxide dismutase activities of two kinds of kiwifruits

圖6 低能微波對(duì)2 種獼猴桃過(guò)氧化物酶活性的影響Fig.6 Effect of low-power microwave on peroxidase activities of two kinds of kiwifruits

3 討論

獼猴桃采后極易發(fā)生呼吸躍變，果實(shí)的成熟度與呼吸強(qiáng)度密切相關(guān)［16］。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在低溫下貯藏的獼猴桃有明顯的呼吸峰，低能微波處理后能顯著抑制海沃德和皖翠果實(shí)的呼吸速率，延長(zhǎng)獼猴桃的貯藏期。另外，海沃德果實(shí)呼吸速率低于皖翠果實(shí)，這與王仁才等［19］的觀點(diǎn)相一致，即獼猴桃不同品種的耐貯性具有明顯差異，其呼吸強(qiáng)度也存在顯著差異，耐貯品種呼吸強(qiáng)度低。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，低能微波處理顯著抑制了海沃德和皖翠果實(shí)硬度的下降和可溶性固形物含量的上升，有效減緩了維生素C 含量的下降，且2 種獼猴桃的TSS 含量與硬度呈現(xiàn)很好的負(fù)相關(guān)性(r海沃德=-0.870、r皖翠=-0.983)。這可能因?yàn)槲⒉ǖ姆菬嵘镄?yīng)對(duì)2 種獼猴桃細(xì)胞膜產(chǎn)生了一定作用，干擾了植物細(xì)胞的正常代謝和成熟衰老，使得膜的通透性發(fā)生了有利于貯藏的改變［20-21］，從而較好的保持了獼猴桃細(xì)胞膜的通透性，從而有效控制了TSS 含量的上升，繼而減緩了硬度。這也與Adey［22］的觀點(diǎn)一致，認(rèn)為細(xì)胞膜是電磁場(chǎng)作用的靶體。

SOD主要在貯藏前期催化體內(nèi)的歧化反應(yīng)，使超氧陰離子自由基(O2·-)轉(zhuǎn)化為H2O2和O2，H2O2再進(jìn)一步分解成H2O 和O·-2。POD作為抗氧化酶系統(tǒng)中的組成部分與SOD協(xié)調(diào)一致，維持細(xì)胞內(nèi)自由基的低水平，防止自由基的毒害。很多研究結(jié)果表明，POD對(duì)環(huán)境十分敏感，一些環(huán)境物理因素(微重力、磁場(chǎng)、激光等)都是通過(guò)POD活性的升高來(lái)調(diào)節(jié)生理代謝［23］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，用低能微波處理后，2 種獼猴桃SOD、POD活性都有所提高，SOD、POD活性的提高可以減少活性氧積累對(duì)膜的損傷，延緩獼猴桃果實(shí)后熟衰老，從而延長(zhǎng)果實(shí)保鮮期，這與Rupinder 等［24］在芒果上的研究結(jié)果一致。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，微波處理對(duì)海沃德果實(shí)SOD活性的提高程度高于皖翠。這可能因?yàn)槠贩N間的差別而引起的，具體機(jī)理有待進(jìn)一步的研究。

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