交變磁場(chǎng)抑制香蕉冷害的作用機(jī)理分析

趙松松 韓馨儀 劉斌 關(guān)文強(qiáng) 戴泉玉 李靜紅 張蕊

摘要： 低溫貯藏技術(shù)是一種有效且應(yīng)用廣泛的食品保鮮方法，但貯藏溫度降低會(huì)引發(fā)冷敏型水果細(xì)胞組織不可逆的損傷，發(fā)生冷害并導(dǎo)致水果變質(zhì)，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。為此，提出一種健康安全的磁場(chǎng)抑制冷害的物理處理方法具有重要意義。通過COMSOL建立三維電磁線圈模型，模擬的磁感應(yīng)強(qiáng)度值（I=3 A，B=0.010 35 T）與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合，誤差僅為10.7%。聯(lián)合冷藏技術(shù)和電磁生物效應(yīng)，構(gòu)建一種低溫電磁保鮮系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)開展交變磁場(chǎng)抑制香蕉冷害試驗(yàn)研究及機(jī)理分析。結(jié)果表明，在香蕉低溫（溫度6 ℃，相對(duì)濕度85%）貯藏中，相比對(duì)照組，交變磁場(chǎng)連續(xù)處理組（AMCT）與間歇處理組（AMIT）的呼吸強(qiáng)度、多酚氧化酶（PPO）活性和冷害程度明顯降低，其中AMCT處理組色差、丙二醛（MDA）含量指標(biāo)優(yōu)勢(shì)明顯，抑制冷害效果最佳。

關(guān)鍵詞： 交變磁場(chǎng);仿真;冷害;電磁效應(yīng);香蕉

中圖分類號(hào)： TS255.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1000-4440（2021）03-0739-07

Mechanism analysis on the action of alternating magnetic field in inhibiting chilling injury of bananas

ZHAO Song-song1， HAN Xin-yi1， LIU Bin1， GUAN Wen-qiang1， DAI Quan-yu2， LI Jing-hong2， ZHANG Rui3

（1. Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology/International Center in Fundamental and Engineering Thermophysic/Tianjin University of Commerce， Tianjin 300134， China;2.China Rural Technology Development Center， Beijing 100045， China;3.Hua Shang International Engineering Co.， Ltd.， Beijing 100069， China）

Abstract： Cryopreservation technology is an effective and widely used method for food preservation， but the decrease of storage temperature of cold-sensitive fruits will cause irreversible damage to fruit cells and tissues， which will cause chilling injury and deterioration of fruits， and result in much economic loss. Therefore， it is of great significance to propose a healthy and safe physical treatment method for chilling injury suppression by magnetic field. A three dimensional electromagnetic coil model was established by COMSOL， and the simulated magnetic induction intensity values （I=3 A， B=0.010 35 T） were consistent with the measured results， with an error of only 10.7%. Combined with refrigeration technology and electromagnetic biological effect， an electromagnetic fresh-keeping system with low temperature was constructed， study on inhibition effect of alternating magnetic field on chilling injury of bananas and mechanism analysis were carried out based on the system. The results showed that， during cryopreservation of bananas （the temperature was 6 ℃， the relative humidity was 85%）， the respiration intensity， polyphenol oxidase （PPO） activity and chilling injury degree under alternating magnetic field continuous treatment group （AMCT） and intermittent treatment group （AMIT） were obviously reduced compared with the control group. Compared with CK， the advantages of color difference and malonaldehyde （MDA） content of bananas under AMCT treatment were obvious， which showed the best inhibition effect on chilling injury.

Key words： alternating magnetic field;simulation;chilling injury;electromagnetic effect;banana

低溫貯藏是保持果蔬口感和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、延長(zhǎng)采后水果和蔬菜保質(zhì)期最有效的方法之一[1-2]。但一些水果在采摘及采后加工過程中容易受低溫影響，造成果蔬冷害效應(yīng)（Chilling injury， CI），香蕉、芒果、菠蘿等冷敏型熱帶水果受冷害影響更為明顯[3]。冷害效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致果蔬新陳代謝機(jī)制失調(diào)及細(xì)胞膜破損，使果蔬表皮與內(nèi)部出現(xiàn)凹陷、水漬斑塊、果肉干縮、褐變等冷害癥狀，甚至還會(huì)造成果蔬無法正常成熟、局部組織霉變、有異味等嚴(yán)重后果[4-5]。隨著低溫貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，果蔬冷害效應(yīng)逐漸出現(xiàn)，且當(dāng)溫度升高時(shí)果蔬冷害癥狀表現(xiàn)得更加明顯，在一定程度上限制了低溫貯藏技術(shù)在果蔬保鮮的應(yīng)用[6]。

香蕉是一種具有豐富營(yíng)養(yǎng)且對(duì)人類健康具有藥用價(jià)值的水果，可在13 ℃溫度下貯藏21 d左右，但當(dāng)溫度低于6 ℃時(shí)，香蕉就會(huì)發(fā)生冷害。冷害效應(yīng)導(dǎo)致香蕉果皮出現(xiàn)延遲發(fā)育、褐變或出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)，甚至導(dǎo)致果實(shí)成熟軟化失敗的現(xiàn)象，造成香蕉品質(zhì)下降[7]。引發(fā)冷害的主要原因是，在冷脅迫下細(xì)胞膜膜酯由流體液晶相過渡到剛性凝膠固相，從而引起果實(shí)初級(jí)和次級(jí)代謝發(fā)生重大變化[8]。從生理學(xué)角度看，不適當(dāng)?shù)睦鋮s會(huì)引起細(xì)胞膜代謝紊亂，導(dǎo)致活性氧（ROS）過度積累，最終導(dǎo)致細(xì)胞損傷[9]。細(xì)胞膜不僅具有感知功能和屏障功能，還具有支持體內(nèi)生理代謝的作用。當(dāng)遇到寒冷等極端環(huán)境時(shí)，植物必須調(diào)整膜成分以維持細(xì)胞器的功能。最近的研究結(jié)果表明，當(dāng)溫度降低時(shí)，細(xì)胞膜的液體變少。為了保持膜的正常流動(dòng)性，細(xì)胞膜膜脂的不飽和程度增加[10-11]。此外，冷卻可誘導(dǎo)細(xì)胞氧化，導(dǎo)致過量ROS產(chǎn)生，引起氧化應(yīng)激[12]。因此，細(xì)胞膜的主要成分被破壞，最終導(dǎo)致氧化損傷，造成果蔬冷害[13]。由此，研究人員廣泛嘗試了多種方法以緩解冷害效應(yīng)，如利用多胺類化合物[14]、水楊酸[15]與茉莉酸[16]等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、褪黑素[17]及外源性孕激素[18]等生化方法以及利用熱水處理[19]、超聲波技術(shù)[20]及磁場(chǎng)加工處理[21]等物理方法。其中利用物理方法進(jìn)行果蔬處理更加安全健康，更有研究結(jié)果表明，磁場(chǎng)處理不僅能維持細(xì)胞膜膜酯穩(wěn)定，還能利用磁場(chǎng)線圈的微熱效應(yīng)減緩環(huán)境冷脅迫，有效緩解果蔬受冷害的影響。

食品磁場(chǎng)加工技術(shù)利用外部磁場(chǎng)環(huán)境改變生物體自身電磁性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)整個(gè)生命體造成生理特性上的影響。由于其物理特性及對(duì)食品品質(zhì)的保鮮作用，近年來磁場(chǎng)加工技術(shù)在食品領(lǐng)域發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。研究結(jié)果表明，低強(qiáng)度磁場(chǎng)處理有助于穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，降低膜通透性和水分損失，持續(xù)處理可以有效保持果蔬硬度，延緩果蔬色澤改變等，對(duì)生物體組織電解質(zhì)、分子組成結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞膜膜脂、蛋白質(zhì)等微觀結(jié)構(gòu)電磁性質(zhì)造成影響，增強(qiáng)抑制氧化酶活性，減少氧化產(chǎn)物積累從而高效維持果蔬新鮮品質(zhì)[22-24]。此外，磁場(chǎng)處理還具有抑制腐敗菌繁殖、延緩果蔬后熟的功效，進(jìn)一步提高果蔬的保鮮品質(zhì)，同時(shí)兼具運(yùn)行能耗小、實(shí)驗(yàn)裝置易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛[25]。但以往磁場(chǎng)處理研究多集中在果蔬品質(zhì)保鮮方向，探究磁場(chǎng)抑制貯藏期間果蔬冷害機(jī)理的報(bào)道較少。為此利用磁場(chǎng)作用抑制果蔬冷害以提高果蔬保鮮品質(zhì)，并對(duì)抑制作用機(jī)理進(jìn)行研究分析具有重要意義。本研究依據(jù)電磁生物學(xué)效應(yīng)，選用具有明顯電磁生物效應(yīng)、殺菌抑菌作用顯著且具有微弱電磁熱效應(yīng)的低頻交變磁場(chǎng)開展試驗(yàn)，利用不同的處理方式，對(duì)比磁場(chǎng)連續(xù)處理與間歇處理對(duì)貯藏期間香蕉保鮮效果的差異性，并對(duì)磁場(chǎng)抑制冷害作用機(jī)理進(jìn)行探究分析。

1 低溫電磁保鮮系統(tǒng)

低溫電磁保鮮系統(tǒng)由制冷系統(tǒng)、冷藏庫(kù)、電磁處理系統(tǒng)及控制系統(tǒng)等組成（圖1）。其中電磁處理系統(tǒng)由赫姆霍茲線圈、穩(wěn)壓交流電源以及特斯拉計(jì)等設(shè)備構(gòu)成。依據(jù)Biot-Savart定律，赫姆霍茲線圈電磁場(chǎng)沿y軸方向的磁性參數(shù)計(jì)算如公式 1所示：

B=Iφ0nr22r2+y+r223/2+Iφ0nr22r2+r2-y23/2

ω=B22φ

（1）

式中：φ0是真空磁導(dǎo)率（4π×10-7N/A2）;n是線圈匝數(shù)（600）;I是導(dǎo)線電流（A）;r是線圈有效半徑（m）;ω是磁能密度（J/m3）;B是磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）;φ是生物組織磁導(dǎo)率（H/m）。

為構(gòu)建適宜強(qiáng)度的磁場(chǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)，使用COMSOL 5.0 軟件繪制三維赫姆霍茲線圈磁場(chǎng)發(fā)生器的物理模型（線圈內(nèi)徑：300 mm;線圈外徑：420 mm;線圈間距：130 mm;線圈厚度：50 mm），建立網(wǎng)格劃分后，添加磁場(chǎng)，計(jì)算穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，模擬結(jié)果顯示：當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生器輸入電流為3 A時(shí)，仿真中心區(qū)域（0，0，0）磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)1.035×10-2 T，磁能密度為41.2 J/m3，線圈磁場(chǎng)發(fā)生器中心位置能夠產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，能夠保證電磁生物學(xué)效應(yīng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度參數(shù)之間量化研究結(jié)果精確。試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：通入3 A電流時(shí)，磁場(chǎng)中心（0，0，0）位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度為9.24×10-3 T，相比模擬數(shù)據(jù)（1.035×10-2 T）吻合度較高，其誤差為10.7%。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

新鮮青蕉（品種：齊尾）在南方某果園人工采摘，香蕉成熟度為80%，未用乙烯或乙烯利處理，冷藏運(yùn)送至實(shí)驗(yàn)室。選擇尺寸大小一致（果指長(zhǎng)約150 mm，直徑約40 mm）、形狀均勻、無外部破損、無蟲害的香蕉，隨機(jī)分為3組，每組6根。3組香蕉分別設(shè)置無處理（對(duì)照組CK），交變磁場(chǎng)強(qiáng)度2.0×10-3 T+頻率60 Hz處理（交變磁場(chǎng)連續(xù)處理組AMCT）和上述相同強(qiáng)度及頻率下作用12 h+無磁場(chǎng)作用12 h的間歇處理（交變磁場(chǎng)間歇處理組AMIT）。然后將處理后的香蕉放置在冷藏溫度為（6.0±0.2） ℃、相對(duì)濕度為85.0%±3.0%的環(huán)境下貯藏，每間隔3 d取樣進(jìn)行理化指標(biāo)測(cè)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用IBM SPSS Statistics 20.0 軟件進(jìn)行分析。

2.2 測(cè)試指標(biāo)

2.2.1 失質(zhì)量率

用質(zhì)量變化表征失質(zhì)量率，使用上海精科JA500N電子天平（最大承質(zhì)量0.5 kg，精度值0.001 g）稱質(zhì)量，每組選取6根香蕉稱質(zhì)量，并根據(jù)公式（2）計(jì)算失質(zhì)量率，每組質(zhì)量測(cè)量3次取平均值。

△m=m0-mnm0×100%（2）

式中：△m是失質(zhì)量率;m0是香蕉初始質(zhì)量;mn是香蕉第n d的質(zhì)量。

2.2.2 呼吸強(qiáng)度 利用紅外二氧化碳?xì)怏w分析儀（型號(hào)：JFQ-3150L）根據(jù)循環(huán)氣流法測(cè)量呼吸速率，每次選取2根香蕉放置在試驗(yàn)測(cè)量容器中，測(cè)試30 min，記錄測(cè)試前后密閉容器中的二氧化碳濃度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)選取3次試驗(yàn)的平均值。其計(jì)算方法見公式（3）：

U=C-C01 000 000×V×1 00022.4×44m×T（3）

式中：U是呼吸速率，mg/（kg·h）;C、C0是樣品和容器的氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，mg/kg;V是封閉容器體積，m3;22.4是氣體摩爾體積，L/mol;44.0是CO2摩爾質(zhì)量，g/mol;m是樣本質(zhì)量，kg;T是反應(yīng)進(jìn)行時(shí)間，h。

2.2.3 色差 選取外皮顏色相似的6根香蕉，每間隔2 d測(cè)量1次色差變化，利用色差計(jì)WSC-S（穩(wěn)定性：△Y≤0.6）亨特（L，a，b）表色系統(tǒng)根據(jù)公式（4）計(jì)算色差值。

△E=（L-Lint）2+（a-aint）2+（b-bint）2（4）

式中：△E是亮度差值;L是亮度值;a是紅綠度值;b是黃藍(lán)度值;角標(biāo)int表示標(biāo)準(zhǔn)色差參照值。

2.2.4 多酚氧化酶（PPO）活性測(cè)定 稱取340 mg聚乙二醇6000、4 g聚乙烯吡咯烷酮，取1 ml TritonX-100，用0.1 mol/L、pH值為5.5的乙酸-乙酸鈉緩沖液溶解稀釋到100 ml，獲得提取緩沖液。將5.0 ml提取緩沖液和1.0 g香蕉果肉樣品混合后離心處理10 min，將4.0 ml乙酸-乙酸鈉緩沖液和1.0 ml鄰苯二酚溶液在試管中混合后加入100 μl酶提取液。測(cè)量紫外分光光度計(jì)在420 nm波長(zhǎng)下溶液吸光度。測(cè)量6次取平均值，根據(jù)公式（5）計(jì)算PPO活性。

△OD420=OD420″-OD420′T″-T′

U=△OD420×VVx×m（5）

式中：△OD420是吸光度變化值;OD420″是反應(yīng)混合溶液吸光度終止值;OD420′是混合溶液吸光度初始值;T″和T′分別是反應(yīng)終止時(shí)間和初始時(shí)間;U是酶活性單位;V和Vx分別是制備及參與反應(yīng)的樣本提取溶液體積;m是樣本質(zhì)量。

2.2.5 丙二醛（MDA）含量測(cè)定 量取1 g香蕉果肉與5 ml三氯乙酸混合，離心處理后取2 ml上清液加入硫代巴比妥酸溶液，混合煮沸后，利用紫外分光光度計(jì)（UV759）分別在450 nm、532 nm和600 nm波長(zhǎng)處測(cè)定溶液吸光度。取6個(gè)樣本的平均值作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。MDA含量的計(jì)算見公式（6）：

C=[6.45（OD532-OD600）-0.56×OD450]×Vb×VcVa×m×1 000（6）

式中：C是反應(yīng)測(cè)試物丙二醛濃度;OD450、OD532、OD600分別是450 nm、532 nm和600 nm波長(zhǎng)處的吸光度;Va、Vb、Vc分別是測(cè)定時(shí)所取的提取液體積、樣品提取液總體積、反應(yīng)液總體積;m是樣品質(zhì)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同電磁處理方式對(duì)香蕉失質(zhì)量率的影響

由圖2可知，未加磁場(chǎng)處理（CK）、磁場(chǎng)持續(xù)處理（AMCT）和磁場(chǎng)間歇處理（AMIT）的香蕉失質(zhì)量率均隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)升高。與對(duì)照組相比，經(jīng)磁場(chǎng)處理過的香蕉果實(shí)失質(zhì)量率均有所降低。并且隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，磁場(chǎng)處理對(duì)降低果實(shí)失質(zhì)量率的影響更加明顯。貯藏7 d時(shí)處理組間的失質(zhì)量率無明顯差異（P>0.05）。貯藏第10 d時(shí)，AMIT組香蕉失質(zhì)量率顯著低于CK組、AMCT組（P<0.05）。試驗(yàn)結(jié)果表明，香蕉在低溫貯藏期間交變磁場(chǎng)處理能夠有效維持果實(shí)含水率，抑制失質(zhì)量率升高。且不同磁場(chǎng)處理方式效果差異明顯，交變磁場(chǎng)間歇處理組效果優(yōu)于連續(xù)處理組，原因可能是在磁場(chǎng)作用下組織細(xì)胞內(nèi)的極性水分子發(fā)生持續(xù)細(xì)小振動(dòng)，阻礙果蔬細(xì)胞水分遷移，對(duì)失質(zhì)量率產(chǎn)生抑制作用，與此同時(shí)水分子的持續(xù)振動(dòng)也會(huì)造成能量變化發(fā)生微熱效應(yīng)，緩解香蕉低溫冷害，但長(zhǎng)時(shí)間的熱效應(yīng)會(huì)促進(jìn)水分遷移。在熱效應(yīng)方面，不同電磁處理工藝導(dǎo)致香蕉水分子振動(dòng)時(shí)間存在差異，其中間歇處理組振動(dòng)時(shí)間減少50%，導(dǎo)致熱效應(yīng)也降低約50%，因此熱效應(yīng)導(dǎo)致的水分散失作用也相應(yīng)降低。此外，失質(zhì)量率變化也可能與細(xì)胞膜酯排列有關(guān)。細(xì)胞膜在磁場(chǎng)環(huán)境中，膜中的雙層極性脂質(zhì)有序緊密分布，這減少了細(xì)胞內(nèi)水分?jǐn)U散到細(xì)胞外，細(xì)胞內(nèi)自由水比例降低導(dǎo)致細(xì)胞間隙與環(huán)境之間的擴(kuò)散力降低，從而減少自由水向環(huán)境中擴(kuò)散，抑制失質(zhì)量率的升高[26]。

3.2 不同電磁處理方式對(duì)香蕉呼吸強(qiáng)度的影響

呼吸強(qiáng)度是表征采后果蔬營(yíng)養(yǎng)消耗速率的重要指標(biāo)。未加磁場(chǎng)處理、交變磁場(chǎng)連續(xù)與交變磁場(chǎng)間歇處理果蔬呼吸強(qiáng)度的變化情況如圖3所示。對(duì)照組與處理組呼吸強(qiáng)度大致呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，第4 d時(shí)呼吸強(qiáng)度達(dá)到峰值。除貯藏第10 d外，處理組與對(duì)照組呼吸強(qiáng)度均表現(xiàn)出明顯差異（P<0.05），其中除貯藏第1 d外，AMCT組呼吸強(qiáng)度最低，保鮮效果最好。貯藏第7 d AMCT組呼吸強(qiáng)度顯著低于CK組和AMIT組 （P<0.05），說明磁場(chǎng)連續(xù)處理相對(duì)更能減緩呼吸作用，減少果實(shí)營(yíng)養(yǎng)損耗，原因可能是細(xì)胞膜在磁場(chǎng)環(huán)境下膜中的極性磷脂雙分子層排列更加整齊緊湊，且細(xì)胞膜表面水分子結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，形成一個(gè)穩(wěn)定的水化層，降低了靜電吸引力，從而降低細(xì)胞膜通透性，直接導(dǎo)致氧氣擴(kuò)散至細(xì)胞的速率降低，影響呼吸作用效率[27]。由于交變磁場(chǎng)的間歇處理導(dǎo)致交變磁場(chǎng)間歇處理組無法持續(xù)保持細(xì)胞膜磁化狀態(tài)，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，細(xì)胞膜的磁化效果逐漸削弱，導(dǎo)致呼吸作用增強(qiáng)。

3.3 不同電磁處理方式對(duì)香蕉色差的影響

果蔬的外觀顏色是消費(fèi)者是否選擇購(gòu)買的重要參數(shù)。由圖4可知，隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，各組色差逐漸增大，其中AMCT組色差變化最小，CK組色差升高速率最快，處理組色差變化明顯小于對(duì)照組。貯藏第7 d開始，AMIT組和AMCT組色差值顯著低于CK組（P<0.05）。在整個(gè)貯藏期間，AMCT組始終保持最小的色差值，而CK組色差值最高。AMCT組維持香蕉果皮顏色效果最佳，原因可能是果蔬顏色與內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧化程度密切相關(guān)，磁場(chǎng)處理對(duì)生物體抗氧化系統(tǒng)具有積極影響。電磁作用能夠促進(jìn)細(xì)胞中葉綠素的合成或降低葉綠素酶活性，抑制香蕉顏色變化[28]。在色澤保持方面，電磁連續(xù)處理組優(yōu)于間歇處理組，原因可能在于，間歇處理組試驗(yàn)過程中人工介入操作次數(shù)較多，由此導(dǎo)致的溫度波動(dòng)及多次觸碰樣品更容易造成樣品表皮色澤變化;間歇處理組只有一半的時(shí)間進(jìn)行磁場(chǎng)作用，而貯藏期間未處于磁場(chǎng)環(huán)境時(shí)，低溫可能會(huì)導(dǎo)致部分細(xì)胞葉綠素分解，不利于色澤維持，所以色差變化明顯。

冷害是一種影響果實(shí)外觀形態(tài)和果實(shí)采后冷藏品質(zhì)的生理紊亂現(xiàn)象。CK組在貯藏第4 d開始出現(xiàn)冷害癥狀，部分香蕉表面發(fā)生褐變，而AMCT組與AMIT組在貯藏第7 d部分樣本開始略微出現(xiàn)冷害癥狀，直至第10 d處理組冷害癥狀才表現(xiàn)明顯。結(jié)果表明，電磁處理能不同程度抑制香蕉冷害，其原因一方面可能是由于低頻交變磁場(chǎng)具有微弱熱效應(yīng)，從而降低環(huán)境冷脅迫，減緩冷害效應(yīng);另一方面，交變磁場(chǎng)處理能夠增強(qiáng)細(xì)胞中抗氧化酶活性，提高分解有害產(chǎn)物的能力，減少有害代謝產(chǎn)物積累，有利于維持香蕉品質(zhì)[23]。

3.4 不同電磁處理方式對(duì)香蕉PPO活性的影響

PPO是一種氧化還原酶，主要用于催化形成色素物質(zhì)，外觀表現(xiàn)為淡黃至暗褐色，由此推測(cè)果蔬發(fā)生褐變可能多與PPO活性有關(guān)。如圖5所示，各組PPO活性在第4 d時(shí)均有大幅度增強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致色差明顯變化。隨后各處理的數(shù)據(jù)小幅下降，第10 d時(shí)再次升高。貯藏第7 d時(shí)，AMIT組PPO活性顯著低于CK組和AMCT組（P<0.05），CK組和AMCT組間差異不顯著（P>0.05）。研究結(jié)果表明，一定強(qiáng)度的交變磁場(chǎng)對(duì)PPO具有顯著的滅活作用[29-30]，這可能是由于含銅離子的輔基在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生構(gòu)象改變，導(dǎo)致PPO活性有所下降。

3.5 不同電磁處理方式對(duì)香蕉MDA含量的影響

MDA含量作為表征脂質(zhì)過氧化性的指標(biāo)之一，可以用來反映病蟲害、冷害等病害的惡化程度[31-34]。由圖6可知，隨著貯藏時(shí)間增加，各組的MDA含量沒有出現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這可能是磁場(chǎng)作用增強(qiáng)抗氧化酶活性，導(dǎo)致MDA被酶類物質(zhì)分解，此外酸性環(huán)境也會(huì)導(dǎo)致MDA分解，減緩生物體內(nèi)有害產(chǎn)物的積累。貯藏第10 d時(shí)，CK組MDA含量最高，AMCT組MDA含量最低，且各組間差異顯著（P<0.05）。由此可見，2種磁場(chǎng)處理方式均能有效降低MDA含量，減緩有害產(chǎn)物積累，降低香蕉氧化程度。MDA含量還能間接表征磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞膜通透性及生物體抗氧化酶系統(tǒng)的影響。磁場(chǎng)作用對(duì)極性帶電離子（K+，Ca2+）產(chǎn)生影響從而影響膜電壓，當(dāng)離子進(jìn)行跨膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，磁場(chǎng)作用導(dǎo)致細(xì)胞液電阻變大，電導(dǎo)率降低[35];也有學(xué)者指出，電磁作用重新有序排列了細(xì)胞膜極性脂質(zhì)雙分子層，使其結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，從而抑制電解質(zhì)的外滲[36]。綜上，磁場(chǎng)作用對(duì)于降低果蔬M(jìn)DA含量及電導(dǎo)率效果明顯，能夠減輕果蔬細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷，利于果蔬保鮮[37]。

4 結(jié)論

本研究基于冷藏技術(shù)和電磁生物學(xué)效應(yīng)構(gòu)建低溫電磁保鮮系統(tǒng)，進(jìn)而開展低溫電磁作用影響香蕉保鮮效果的試驗(yàn)研究，聯(lián)合交變磁場(chǎng)對(duì)果蔬電磁特性的影響，探索了交變電磁連續(xù)與間歇處理對(duì)抑制低溫貯藏下香蕉冷害的作用機(jī)理。

1）基于COMSOL建立電磁場(chǎng)發(fā)生器仿真模型，構(gòu)建了果蔬電磁處理裝置，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)赫姆霍茲線圈電流為3 A時(shí)，磁場(chǎng)中心處磁感應(yīng)強(qiáng)度為9.24×10-3 T，與仿真結(jié)果（1.035×10-2 T）的吻合度較高，其誤差僅為10.7%。

2）采用交變磁場(chǎng)連續(xù)處理（AMCT）與交變磁場(chǎng)間歇處理（AMIT）于6 ℃（冷害溫度）冷藏的香蕉，試驗(yàn)結(jié)果顯示，AMCT與AMIT均能不同程度地降低PPO的活性，降低呼吸強(qiáng)度，抑制MDA的積累，從而達(dá)到降低冷害的效果。其中，AMCT的呼吸強(qiáng)度、色差及MDA含量最低，可能與其連續(xù)的微弱電磁熱效應(yīng)及磁場(chǎng)強(qiáng)化抗氧化系統(tǒng)有關(guān);相比AMCT，AMIT相對(duì)較小的熱效應(yīng)，使其具有更低的失質(zhì)量率與PPO活性，然而其多變的處理環(huán)境并不利于保鮮品質(zhì)的提高。

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（責(zé)任編輯：陳海霞）