UV-C處理對甘薯貯藏品質(zhì)的影響

陳曦 鄧吉良 陳日東 周其良 朱國鵬 祝志欣

摘? 要? 以海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯為材料，分別進(jìn)行10、20、30 min的UV-C照射處理，統(tǒng)計(jì)甘薯貯藏60 d內(nèi)的腐爛率、失重率和發(fā)芽率，并同時(shí)記錄5種生理指標(biāo)的變化，以探討UV-C處理對甘薯貯藏品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：UV-C處理顯著降低了甘薯貯藏期間的腐爛率，但同時(shí)促進(jìn)了發(fā)芽，而對失重率無顯著影響。生理指標(biāo)方面，30 min的UV-C照射提高了可溶性蛋白的積累，減少可溶性固形物的損耗，并促進(jìn)了POD、SOD和CAT的總體酶活性。綜合來說，UV-C處理若要應(yīng)用于甘薯貯藏保鮮，還需輔助使用其他的抑芽手段。

關(guān)鍵詞? UV-C;甘薯;貯藏;品質(zhì)

中圖分類號? S531? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A

甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]是我國重要的糧食及工業(yè)原料作物[1]。作為食物，新鮮的甘薯塊根口感獨(dú)特、營養(yǎng)豐富，具有抗氧化、防癌等多種保健功能，受到廣大消費(fèi)者青睞[2]。但甘薯組織含水量高、皮薄肉嫩，采收時(shí)容易損傷，采收后也不進(jìn)入休眠，貯藏期間易發(fā)生腐爛、發(fā)芽和失重等問題，導(dǎo)致甘薯大量損耗、品質(zhì)明顯降低，嚴(yán)重阻礙了鮮薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3-5]。有效的甘薯貯藏保鮮手段是解決以上問題的關(guān)鍵。

UV-C是波長在200～280 nm的短波紫外，可殺滅植物表面病原菌，提高植物自身的抗逆性，在果蔬采后保鮮上具有無殘留、安全、高效等優(yōu)點(diǎn)[6]。蔣紫洮等[7]用UV-C處理龍眼，減少了龍眼果實(shí)的失重率，延緩了龍眼的成熟軟化和可溶性固形物的降解。鄭楊等[8]用1.7 kJ/m2的UV-C處理韭菜，減少了韭菜蛋白質(zhì)、總酚等營養(yǎng)物質(zhì)的流失，并顯著降低了韭菜的黃變率和腐爛率。UV-C處理對果蔬保鮮的積極效果也在草莓[9]、菠蘿[10]、蘋果[11]、花椰菜[12]、香菇[13]等眾多物種中被報(bào)道。

木薯、馬鈴薯和甘薯是全球三大薯類，UV-C對木薯和馬鈴薯的保鮮效果已被報(bào)道[14-16]，但對甘薯貯藏的影響還不明確。Rocha等[14]首次發(fā)現(xiàn)對馬鈴薯采后使用UV-C和熒光燈照射，有利于軟腐病的防治，而不影響其發(fā)芽。余斌等[15]也發(fā)現(xiàn)適當(dāng)劑量UV-C處理能有效減少馬鈴薯干腐病。王中元等[16]發(fā)現(xiàn)UV-C處理能延緩木薯的成熟和衰老，提高抗病能力，改善外觀品質(zhì)。

本研究以海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯為材料，分別進(jìn)行10、20、30 min的UV-C照射，統(tǒng)計(jì)甘薯貯藏60 d內(nèi)的腐爛率、失重率和發(fā)芽率，并同時(shí)定期取樣，測定5種生理指標(biāo)，包括可溶性蛋白和可溶性固形物（TSS）的含量，以及過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）的活性。以期通過對甘薯貯藏期的外觀和生理指標(biāo)的綜合評價(jià)，探討UV-C處理對甘薯貯藏品質(zhì)的影響，為安全有效的甘薯貯藏保鮮技術(shù)提供新的思路和理論依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 材料? 研究材料為海南橋頭產(chǎn)區(qū)的“高系14”甘薯。樣品采后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑選無病蟲害、無明顯機(jī)械傷、大小均一的薯塊，在陰涼通風(fēng)的室內(nèi)平攤放置，進(jìn)行7 d的愈傷處理后備用。愈傷期間保持室溫為28 ℃、相對濕度為88%。

1.1.2? 試劑? 磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、乙二胺四乙酸二鈉、無水乙醇、30%雙氧水、磷酸、L-甲硫氨酸、氮藍(lán)四唑（NBT，上海麥克林生物有限公司）、核黃素（美國Amresco公司）、愈創(chuàng)木酚（索萊寶公司）、考馬斯亮藍(lán)（索萊寶公司）和牛血清蛋白（索萊寶公司）等。所有試劑均為分析純。

1.1.3? 儀器? 梅特勒-托利多PL303電子分析天平，廣州滬瑞明儀器有限公司;UV-2100型紫外可見分光光度計(jì)，尤尼柯（上海）儀器有限公司;冷凍離心機(jī)，美國Sigma;手持折光儀，日本ATAGO;紫外殺菌燈，上海亞研電子科技有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 樣品處理? UV-C處理：隨機(jī)挑選40個(gè)甘薯為一組，置于紫外燈下分別照射10、20、30 min，并在照射時(shí)間達(dá)到一半時(shí)翻轉(zhuǎn)薯塊，以使薯塊上下面均得到照射。紫外燈下30 cm處的紫外強(qiáng)度為0.20 mW/cm2，3種處理對應(yīng)的UV-C輻射劑量分別為1.2、2.4、3.6 kJ/m2。以未照射的薯塊為對照（CK），每個(gè)處理設(shè)3組重復(fù)。

處理后的薯塊用記號筆在薯皮上標(biāo)記，并按組收集于塑料筐中，放置于室內(nèi)桌面，定期觀察取樣。實(shí)驗(yàn)期間，室內(nèi)溫度為22 ℃左右（最低15 ℃，最高30 ℃），空氣相對濕度為90%左右（最低58%，最高99%），光照為室內(nèi)自然光（白天光強(qiáng)度為10～200 lx）。期間每隔10 d統(tǒng)計(jì)各組的腐爛率、發(fā)芽率和失重率，并取出腐爛的甘薯置于筐外稍遠(yuǎn)處。對于生理生化指標(biāo)，每20 d從各筐中挑選一個(gè)沒有發(fā)芽或腐爛的甘薯，去皮后迅速切成細(xì)丁，裝于密封袋中置?80 ℃冰箱存放。取樣結(jié)束后，統(tǒng)一測定所有樣品的生理生化指標(biāo)，測量時(shí)每個(gè)樣品設(shè)置3次技術(shù)重復(fù)。

2? 結(jié)果與分析

2.1? UV-C處理對甘薯表觀指標(biāo)的影響

2.1.1? UV-C處理對甘薯腐爛率的影響? 由圖1可知，UV-C處理顯著抑制了甘薯的腐爛。對照組（CK）從第10天即出現(xiàn)腐爛，隨著貯藏時(shí)間的延長，腐爛率呈現(xiàn)階梯型上升趨勢，第60天時(shí)腐爛率達(dá)12.5%。而紫外照射10、20 min的處理組，在第50天后開始腐爛，第60天的腐爛率分別為5.0%和2.5%。紫外照射30 min組，在實(shí)驗(yàn)期間并未觀測到腐爛情況?？梢姡琔V-C照射時(shí)間越長，防腐效果越好。

2.1.2? UV-C處理對甘薯失重率的影響? 甘薯貯

圖1? 不同時(shí)長UV-C處理的甘薯腐爛率

Fig. 1? The decay rate of sweet potatoes after UV-C

treatment for different irradiation time

藏過程中，塊根易失水，薯皮萎蔫皺縮，造成品質(zhì)下降。失重率是反映甘薯貯藏品質(zhì)的重要因素。由圖2可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，各組薯塊失重率均逐漸上升，失重率與時(shí)間成線性正相關(guān)。失重的速率上，CK、20、30 min組的速度基本一致，第60天時(shí)失重率均達(dá)到10.50%左右。而紫外照射10 min組的失重率略高于其它組，在第60天時(shí)，達(dá)到12.24%左右（圖2）?？偟膩碚f，UV-C處理20～30 min對甘薯失重率沒有顯著影響。

圖2 不同時(shí)長UV-C處理的甘薯失重率

Fig. 2? The weight loss rate of sweet potatoes after UV-C treatment for different irradiation time

2.1.3? UV-C處理對甘薯發(fā)芽的影響? 甘薯發(fā)芽雖然無毒，但會消耗薯塊的營養(yǎng)，使甘薯商品性下降。由發(fā)芽指數(shù)（表1）和發(fā)芽率（圖3）的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，對照組和實(shí)驗(yàn)組在第10天均觀察到芽點(diǎn)，第30天以后發(fā)芽率呈指數(shù)型上升。甘薯發(fā)芽率與UV-C照射時(shí)間呈顯著的正相關(guān)，處理組的發(fā)芽率始終高于對照組。第60天時(shí)，CK組和3個(gè)紫外處理組的發(fā)芽率分別達(dá)到67.5%（CK）、65.0%（10 min）、70.0%（20 min）和82.5%（30 min）。但CK組在第50天后由于單個(gè)薯塊上芽點(diǎn)偏多，發(fā)芽指數(shù)反而高于UV-C處理組。以上結(jié)果表明紫外照射能促進(jìn)甘薯發(fā)芽。

2.2? UV-C處理對甘薯品質(zhì)指標(biāo)的影響

2.2.1? UV-C處理對甘薯可溶性蛋白含量的影響? 可溶性蛋白作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)，對提高細(xì)胞的保水能力，保護(hù)生物膜有重要作用[19]。由圖4可知，對照組與紫外處理組甘薯的可溶性蛋白含量在貯藏過程中呈輕微的上升趨勢。第60天，紫外處理組的數(shù)據(jù)平均值均稍高于對照組。整個(gè)貯藏期內(nèi)，紫外照射30 min處理組甘薯的可溶性蛋白含量始終高于對照組。推測紫外照射能小幅促進(jìn)可溶性蛋白的積累。

2.2.2? UV-C處理對甘薯TSS含量的影響? 甘薯在收獲后生理活動依然活躍，呼吸代謝較為旺盛[20]。TSS是水果和蔬菜甜味的主要來源，能作為呼吸代謝的底物，并可保護(hù)生物膜[21]。由圖5可知，TSS含量總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在第20 d達(dá)到最大值。在40～60 d時(shí)，經(jīng)紫外照射后的甘薯TSS含量均高于對照組。推測紫外處理能夠減少甘薯在貯藏期間中的TSS的消耗，降低代謝速率，延緩甘薯衰老。

2.3? UV-C處理對甘薯抗氧化酶POD、SOD、CAT活性的影響

植物抗氧化酶系，如POD、SOD和CAT具有抗氧化活性，能清除各種脅迫造成的活性氧、抑制膜脂過氧化，在維持細(xì)胞膜正常代謝、延緩衰老等方面起到重要作用[22]。

由圖6可知，所有處理組甘薯的POD酶活性在整個(gè)貯藏過程中都顯著高于第0天。整體來看，對照組與紫外處理10 min組甘薯的POD酶活性呈緩慢上升趨勢，而20、30 min處理組則呈先升高后降低的趨勢。對比不同處理組，可發(fā)現(xiàn)UV-C照射20、30 min能在前期顯著提高POD酶活水平，但貯藏后期POD的酶活水平反而下降。

由圖7可知，相比于第0 d，貯藏期間內(nèi)所有處理組甘薯的SOD酶活性均顯著降低。20 min處理組甘薯的SOD酶活性均略高于其他組?？梢姡贤庹丈涓适?0 min對SOD酶活性具有一定的促進(jìn)作用。

由圖8可見，隨著貯藏時(shí)間的延長，所有處理組甘薯的CAT酶活性均呈先上升后降低的變化趨勢。在第20 d時(shí)，各組的CAT酶活性達(dá)到峰值，尤其是CK組和30 min處理組。隨后各組甘薯的CAT酶活性均呈下降趨勢，尤其是CK組下降趨勢最為明顯。

3? 討論

目前UV-C在龍眼[9]、草莓[11]、馬鈴薯[15]、木薯[16]等多種植物的保鮮應(yīng)用上已取得初步成效，能夠起到延緩果蔬采后衰老的作用。從本研究中甘薯的表觀指標(biāo)來看，甘薯貯藏期間腐爛率呈現(xiàn)階梯型遞增曲線，失重率呈線性直線，而發(fā)芽率則呈現(xiàn)指數(shù)型增長模式，以上不同的曲線趨勢反映了甘薯的生理特點(diǎn)。UV-C處理對甘薯具有顯著的防腐效果，并與紫外處理時(shí)間呈正比，這與UV-C的殺滅病菌的能力相符合。失重率上，僅UV-C 10 min處理組的數(shù)據(jù)稍微偏高，其余組與對照基本一致。李玉娟等[23]利用UV-C處理顯著降低了蘋果的失重率;Perkins-Veazie等[24]發(fā)現(xiàn)短波紫外并不影響藍(lán)莓的失重率，其原因可能在于不同作物采后的呼吸作用及表皮對紫外的敏感程度不同。在發(fā)芽方面，紫外處理顯著促進(jìn)了甘薯的發(fā)芽，并與紫外處理時(shí)間成正相關(guān)。這與姜智超[25]與張曉晶等[26]分別在玉米和冬小麥種子中的研究結(jié)果一致。

對于可溶性蛋白和TSS這2個(gè)品質(zhì)指標(biāo)，本研究測定的數(shù)據(jù)變化幅度不大，可能是每次取樣都選取的未發(fā)芽且未腐爛的甘薯所致。但從數(shù)據(jù)顯著性上，發(fā)現(xiàn)UV-C照射能小幅提高甘薯可溶性蛋白的含量，這與UV-C對芒果[27]可溶性蛋白含量的影響不同，但與杜正花[28]利用UV-C照射橄欖果實(shí)的研究結(jié)果相似，可能是由于植物在紫外脅迫下自身抗逆相關(guān)蛋白含量提高所致[29]。李玉娟等[23]發(fā)現(xiàn)蘋果在UV-C照射下TSS呈先上升后下降的變化趨勢，處理組TSS含量始終高于對照組，與本研究結(jié)果趨勢一致?？傮w來說，紫外處理能提高甘薯可溶性蛋白含量，延緩TSS降解，延長保鮮期。

活性氧的積累是果蔬在貯藏期衰老的重要原因，植物中POD、SOD、CAT等保護(hù)酶可清除體內(nèi)活性氧，達(dá)到延緩衰老的目的。聯(lián)合本研究POD、SOD和CAT的酶活測定結(jié)果，在甘薯貯藏前期，其POD和CAT的活性顯著升高，SOD的活性反而降低;在貯藏后期，POD和CAT的活性下降，而SOD的活性開始上升。以上現(xiàn)象反映了甘薯貯藏期間的抗氧化功能伴隨著3個(gè)酶的此消彼長，而紫外總體上有助于提高這3個(gè)酶的總體活性這與李玉娟[23]、王煥宇[30]等人利用UV-C照射蘋果和草莓中的研究結(jié)果相似。

綜上所述，紫外處理顯著降低了甘薯貯藏期間的腐爛率，但同時(shí)促進(jìn)了發(fā)芽，而對失重率無顯著影響。其中30 min的UV-C處理對腐爛率和發(fā)芽率的影響最為顯著。生理指標(biāo)方面，紫外照射有助于可溶性蛋白的積累，減少甘薯在貯藏期間TSS的消耗，能提高甘薯CAT、SOD和POD的總體酶活水平，延緩甘薯衰老。

從本研究結(jié)果來看，紫外處理若要應(yīng)用于甘薯貯藏保鮮，還需要輔助使用其他的抑芽手段。

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