李玉娟，尹明安 *，任小林
（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）
摘 要：以红富士苹果为试材，研究7.5 kJ/m 2剂量短波紫外线（ultraviolet-C，UV-C）处理对苹果常温和低温条件下贮藏性和品质的影响。供试苹果经7.5 kJ/m 2UV-C照射后，分别贮藏在20 ℃和0 ℃条件下，定期测定果实质量损失率、呼吸强度、硬度、可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）、可滴定酸含量、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性及丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量。结果表明，不论是常温还是低温条件下，整个贮藏过程中，UV-C处理组果实质量损失率、呼吸强度均较对照低；果实硬度、可滴定酸含量呈下降趋势，但处理组高于对照组；SSC整体呈先上升后下降趋势，但处理组较对照组下降缓慢；SOD活性总体呈先上升后下降趋势，但UV-C处理组活性始终高于对照组；果实MDA含量均呈上升趋势，但处理组上升缓慢。可见，采后苹果经适宜剂量UV-C照射能减轻质量损失，降低呼吸强度，减缓果实硬度、SSC及可滴定酸含量下降，保护膜完整性，延缓衰老，对保障品质，延长贮藏保鲜期有良好效果。
关键词：苹果；短波紫外线；贮藏；保鲜；品质
苹果作为一种大众水果，营养丰富，风味极佳，深受人们喜爱；苹果具有较高的经济价值，但在采后贮藏过程中，特别是贮藏条件不是很理想的条件下品质变化加快，并且有侵染型 病害发生，降低、甚至失去商品价值，造成经济损失。目前，生产上多使用化学杀菌剂处理采后苹果。然而，化学杀菌剂的使用对人类健康和环境均有不良影响 ［1］。随着生活水平的提高，人们对食品安全越来越关注，寻找安全有效的采后贮藏保鲜途径迫在眉睫。紫外线照射操作简单易推广，能杀死大多数微生物，且不产生化学残留物，而且能诱导提高果蔬本身的抗病性与耐贮性，成本低而效果好，是很有前景的物理学保鲜技术 ［2］。
近年来研究表明，低剂量短波紫外线（ultraviolet-C，UV-C）在控制采后果蔬衰老，延长贮藏期方面表现出较好的效果。UV-C处理能延缓桃果实衰老，抑制呼吸，提高桃品质 ［3-5］；UV-C处理能抑制梨果实硬度下降，保持果实品质 ［6-9］。Pombo ［10］、于刚 ［11］、张怡 ［12］等研究表明，UV-C处理能保障草莓、蓝莓、西兰花等果蔬的采后品质，延缓衰老。另外，UV-C在菌类保鲜上也表现出良好效果 ［13-15］。同时，在苹果上也有类似研究：苹果经UV-C处理后果实腐烂率降低，质量损失率较低，酸度、硬度较高，果实衰老延缓 ［16-17］；Capdeville等 ［18］对‘蛇果’进行7.5 kJ/m 2剂量UV-C辐照，结果表明，UV-C辐射显著降低果实病斑发生、发展，说明低剂量短波紫外线可诱导苹果的抗病性 ［19］；Hemmaty等 ［20］研究也表明UV-C处理可增加果实可滴定酸含量，降低pH值，延缓硬度下降，延缓果实衰老，保持果实品质，而且，UV-C处理还增加果实钙含量，提高苹果果实营养品质。本研究以红富士苹果为材料，以7.5 kJ/m 2剂量UV-C处理采后果实，考察该技术对于苹果在不同贮藏温度（0、20 ℃）条件下耐贮性和品质的影响，为苹果采后贮藏保鲜提供新的技术支持。
1.1 材料
供试苹果为红富士，采自陕西省扶风县杏林镇果园，选取大小均匀、形态较好、无病虫害、成熟度一致的果实，采后0 ℃冷库贮存，备用。UV-C照射源为普通紫外杀菌灯，灯管直径2.5 cm，长60 cm，输出功率20 W，波长254 nm。
1.2 仪器与设备
ETONG-7001型红外线CO 2分析仪 江苏亿通电子有限公司；GY-4型数显式果实硬度计 浙江托普仪器有限公司；PAL-1型数显糖度计 日本Atago公司；GMK-835F型酸度计 韩国G-WON高科技公司；TN-2254型紫外光强度计 广州泰纳电子科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 UV-C处理
对不同剂量（0、2.5、5.0、7.5、10.0、12.5 kJ/m 2）UV-C照射苹果诱导抗病性的实验，结果证明7.5 kJ/m 2剂量最佳，确定本实验照射剂量为7.5 kJ/m 2。将供试苹果随机分为等量4 组，编号为1、2、3、4组。用数字式紫外强度计测得灯下垂直30 cm处的紫外强度为3.6 W/m 2。2、4组果实于紫外灯下照射7.5 kJ/m 2剂量；1、3组不照射。照射时先照射苹果果顶面即远枝茎端，一半时间时再照射果蒂面即与枝茎连接端，以总照射时间确定照射剂量 ［21］。处理完毕后，1、2组放置于常温（20 ℃）条件下，3、4组放置于低温（0 ℃）条件下，均避光贮存。贮藏期间统计腐烂率，并定期测量各项品质指标及生理指标。每组300 个果实，每次取样30 个果实，重复3 次。
1.3.2 指标测定
质量损失率采用称重法测定，计算方法见以下公式：
呼吸强度：采用红外线CO 2分析仪进行测定 ［22］；硬度：采用水果硬度计测定，围绕果实赤道部位，削去果皮后均匀取3 个点测定；可溶性固形物含量（soluble solids content，SSC）：取果实赤道部位果肉研磨后，用4 层纱布挤出滤液，用糖度计测定；可滴定酸含量：同上滤液稀释30 倍，以GMK-835F型酸度计测定。
超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性：采用氮蓝四唑（nitroblue tetrazolium，NBT）光化还原法 ［23］测定，取去皮果肉0.5g于预冷的研钵中，加1 mL预冷的磷酸缓冲液（pH 7.8）在冰浴上研磨成匀浆，加缓冲液使终体积为5 mL，转移到离心管中，于4 000 r/min离心10 min，取上清液进行测定。每个测定重复3 次；丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量测定：采用硫代巴比妥酸（thiobarbituric acid，TBA）法 ［24］测定：取果肉1 g，加入5 mL 100 g/L三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA）溶液，在冰浴条件下研磨成匀浆，转入离心管中于4 ℃10 000 r/min离心20 min，上清液4 ℃保存备用；取2 mL上清液（对照空白管中加入2 mL 100 g/L TCA溶液代替提取液），加入2 mL 6.7 g/L的TBA溶液，混合后在沸水浴中煮沸20 min，取出冷却后再离心1 次，分别测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光度，重复3 次。
1.4 数据处理
实验数据采用Excel处理，并用SAS进行显著性分析，以P＜0.05作为差异显著性的标准。
2.1 UV-C照射对苹果质量损失率的影响
图1 7.5 kJ/m
2UV-C照射对苹果果实20 ℃（A）和0 ℃（BB）质量损失率的影响
Fig.1 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on weight loss of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
由图1可知，常温贮藏和低温贮藏过程中，不论是常温还是低温条件下，整个贮藏过程中，对照组果实质量损失率始终高于处理组。常温贮藏2 d时，处理组与对照组差异不大，此后对照组质量损失率迅速升高，处理组上升较缓慢，两者差异增大；21 d时，UV-C处理果实质量损失率为1.402%，显著低于对照组的2.41%（图1A）。如图1B所示，低温贮藏2 d时，处理组质量损失率仅为0.085%，对照组为1.247%，两者差异显著（P＜0.05）；17 d时，处理组与对照组质量损失率分别为0.818%和2.39%；此后，两者均缓慢上升，但对照组始终显著高于处理组（P＜0.05）；贮藏67 d时，对照组质量损失率已达2.944%，与处理组（1.141%）达到极显著差异水平（P＜0.01）。结果表明，短波紫外线处理可有效降低苹果果实质量损失，保持果实较高新鲜程度。
2.2 UV-C照射对苹果呼吸强度的影响
图2 7.5 kJ/m
2UV-C照射对苹果果实20 ℃（A）和0 ℃（BB）呼吸强度的影响
Fig.2 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on respiration rate of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
如图2A所示，常温贮藏条件下，对照与处理组果实呼吸强度均在第2、35天达到峰值，且35 d时对照组呼吸强度为10.659 mg CO 2/（kg·h），显著高于处理组（6.747 mg CO 2/（kg·h））；2 d后，处理组呼吸强度迅速下降，14 d时呼吸强度为4.851 mg CO 2/（kg·h），达到最低值，对照组为7.364 mg CO 2/（kg·h），两者达极显著差异（P＜0.01）。低温贮藏条件下，对照组呼吸强度始终显著（P＜0.05）高于处理组（图2B）；对照组平缓上升，始终保持在较高水平；处理组在37、57 d呼吸强度达到峰值，最高为2.059 mg CO 2/（kg·h）。结果表明，UV-C处理能显著抑制果实呼吸，从而延缓果实衰老，保持果实品质。
2.3 UV-C照射对苹果硬度的影响
图3 7.5 kJ/m
2UV-C照射对苹果果实20 ℃（A）和0 ℃（BB）硬度的影响
Fig.3 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on firmness of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
如图3所示，常温和低温贮藏条件下，果实硬度整体呈下降趋势，处理组果实硬度高于对照组。苹果常温贮藏后期（49 d时）硬度略上升（图3A），可能是由于苹果失水引起。对照组果实硬度较处理组下降迅速，常温贮藏第7天时，处理组果实硬度为6.98 kg/cm 2，对照组为6.01 kg/cm 2，达最大差异（图3A）。低温贮藏果实硬度在第7、17、27天时处理组显著高于对照组（图3B）（P＜0.05）。结果表明7.5 kJ/m 2UV-C处理能延缓苹果硬度下降，提高苹果的耐贮性，延长贮藏期。
2.4 UV-C处理对苹果SSC的影响
图4 7.5 kJ//mm
2UV-C照射对苹果20 ℃（A）和0 ℃（B）SSC的影响
Fig.4 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on SSC of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
如图4所示，常温和低温贮藏条件下，苹果果实SSC均呈现先上升后下降的变化趋势，处理组苹果果实SSC始终高于对照组。常温贮藏条件下，7 d前UV-C处理组果实SSC略高于对照，无明显差异（P＞0.05）；14 d后，对照组迅速下降，处理组下降较之缓慢，且处理组显著高于对照组（P＜0.05）；49 d时，处理组果实SSC比对照组高8.6%（图4A）。低温贮藏第2天时，处理组果实的SSC较对照组高7.4%；17 d后SSC下降，贮藏后期，处理与对照间差异更为显著；67 d时处理组果实的SSC较对照组高8.8%（图4B）。结果说明，常温或低温贮藏条件下，UV-C处理均可有效保持苹果果实中SSC，后期尤为明显，可延缓苹果贮藏过程中品质下降。
2.5 UV-C照射对苹果可滴定酸含量的影响
图5 7.5 kJ/m
2UV-C照射对苹果20 ℃（A）和0 ℃（BB）可滴定酸含量的影响
Fig.5 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on titratable acidity of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
由图5可知，常温和低温贮藏条件下，苹果可滴定酸含量均呈下降趋势，且处理组显著高于对照组（P＜0.05）。常温贮藏条件下，第7天时对照组显著低于处理组（P＜0.05）；贮藏第35、42、49天时，处理组可滴定酸含量比对照组分别高14.5%、14.2%、14.6%，差异显著（P＜0.05，图5A）。低温贮藏条件下，第2天时，处理组和对照组之间可滴定酸含量差异已达显著水平（P＜0.05）；与常温贮藏相似，低温贮藏后期，处理组可滴定酸含量显著高于对照组，47、57、67 d时处理组比对照组可滴定酸含量分别高7.4%、6.9%、7.6%（图5B）。研究表明，UV-C处理能延缓苹果可滴定酸含量的下降，从而延缓苹果品质的下降。
2.6 UV-C照射对苹果SOD活性的影响
图6 7.5 kJJ//m
2UV-C照射对苹果20 ℃（A）和0 ℃（B）SOD活性的影响
Fig.6 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on SOD activity of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
如图6所示，常温和低温贮藏条件下，苹果果实SOD活性整体呈先上升后下降趋势，且处理组果实SOD活性始终高于对照组。常温贮藏条件下，在第7、35天时出现活性高峰；35 d后SOD活性下降，处理组较对照组下降缓慢；49 d时，对照组SOD活性为42.55 U/g，处理组仍高达129.34 U/g，两者差异极显著（P＜0.01，图6 A）。低温贮藏条件下SOD活性在第7天达到峰值，此后下降，贮藏后期处理组与对照组SOD活性均趋于平稳，但处理组显著高于对照组（P＜0.05）；35、67 d时，处理组果实SOD活性分别是对照组的1.46、1.50 倍，差异显著（P＜0.05）。说明UV-C处理能维持SOD活性，有效清除果实内活性氧，延缓果实衰老。
2.7 UV-C照射对苹果MDA含量的影响
如图7所示，苹果果实MDA含量在贮藏过程中呈整体上升趋势。常温贮藏条件下，第2天 MDA含量达一小峰，第7天时对照组显著高于处理组（P＜0.05）；14 d后对照组与处理组果实MDA含量均上升，对照组MDA含量较处理组上升迅速；49 d时两者达极显著差异（P＜0.01），对照组为处理组的1.60 倍（图7A）。低温贮藏下，前期两组果实间MDA含量差异不显著（P＞0.05）；67 d时，对照组MDA含量为处理组的1.79 倍，差异极显著（P＜0.01）；整个贮藏过程中，处理组MDA含量始终低于对照组（图7B）。结果说明，UV-C处理能有效抑制苹果果实MDA含量的升高，保护膜完整性，延缓果实衰老。
图7 7.5 kJ/m
2UV-C照射对苹果20 ℃（A）和0 ℃（BB）MDA含量的影响
Fig.7 Effect of UV-C irradiation at 7.5 kJ/m
2on MDA content of apple fruits at 20 ℃ （A） and 0 ℃ （B）
前人研究发现，低剂量UV-C处理能延缓采后果蔬衰老，保持果蔬品质。引起苹果采后腐烂的病原菌主要包括青霉菌、链孢菌和灰霉菌 ［25］，UV-C处理可降低苹果果实腐烂 ［26-27］。前期研究表明，UV-C处理确实能提高苹果果实的抗病性，降低常温贮藏条件下苹果的腐烂率。本研究表明，UV-C处理可抑制苹果果实硬度下降，显著降低果实的质量损失率，这与于刚等 ［11］在蓝莓上的研究结果一致。Penelope等 ［28］对蓝莓进行了UV-C处理，降低了蓝莓的发病率，这与本实验结果一致；但其研究中UV-C处理并未影响蓝莓果实质量损失率和果实硬度，这与本研究结果不一致，此结果可能与果实种类不同有关。本研究结果显示，低温贮藏条件下UV-C处理可有效延缓苹果果实硬度下降和质量损失率增加，因此得出结论UV-C处理结合低温贮藏更有益于苹果果实贮藏保鲜。
陈亦兆等 ［4］研究表明，UV-C处理可使水蜜桃呼吸高峰延迟3 d左右；黄玲 ［8］等研究表明，香梨经UV-C照射处理后，其呼吸高峰推迟出现。本研究中，UV-C处理与对照呼吸高峰同时出现，与前人研究不一致；但是UV-C处理显著抑制果实呼吸强度，这与李宁等 ［29］对冬枣进行UV-C照射和杨华等 ［30］对牛角椒进行UV-C辐照结论一致；唐燕等 ［31］研究表明1-MCP可显著抑制苹果果实呼吸速率，但不改变其变化趋势，这与本研究结果一致，UV-C处理不能推迟呼吸高峰出现，可能与果实种类有关。本研究中，常温贮藏第2天时，呼吸强度迅速升高，可能由于果实从冷库中转到常温贮藏所致；且常温条件下，2 d时UV-C处理比对照组升高迅速，这可能由处理果实受UV-C刺激引起。第2天后，处理组果实呼吸强度急剧下降，说明UV-C处理可显著抑制呼吸作用，延缓果实衰老。
SSC与可滴定酸含量是果实品质及风味的重要指标。本研究表明，不论是常温还是低温贮藏条件下，UV-C处理均使SSC增加，并抑制可滴定酸含量下降，保持果实品质。Vicente等 ［32］研究表明，UV-C处理对辣椒贮藏期间糖含量和酸度无显著影响，与本研究结果不一致。这可能与辣椒本身糖含量和酸含量变化较小有关。Hemmaty等 ［20］对‘蛇果’和‘金冠’苹果研究结果表明，UV-C处理可降低果实pH值，增加可滴定酸含量；荣瑞芬等 ［3］研究表明，UV-C处理可延缓桃果实可滴定酸含量下降，增加可溶性糖含量，本研究结果与其一致，这表明7.5 kJ/m 2UV-C处理可有效保持苹果果实品质，提高苹果耐贮性。本研究中同时发现0 ℃贮藏果实SSC及可滴定酸含量较20 ℃贮藏果实下降缓慢，说明常温贮藏果实更易衰老，UV-C辐照对低温贮藏果实效果更佳。
SOD是一类金属酶，是植物氧化代谢中极为重要的酶。目前许多研究发现活性氧与生物衰老密切相关，SOD可将超氧阴离子自由基（O 2 －·）歧化为H 2O 2，而H 2O 2可由过氧化氢酶进一步分解或被过氧化物酶利用。MDA是膜脂过氧化的中间产物，它可使蛋白质上的氨基酸发生化学结构上的变化，产生氧化自由基，损伤细胞膜结构，从而使细胞内的电解质外渗，造成植物细胞崩溃瓦解加速植物衰老 ［29］。本研究结果表明，7.5 kJ/m 2UV-C辐照可使苹果果实保护酶如SOD维持较高活性，抑制MDA含量的增加，减缓细胞膜透性增加，这与张倩 ［6］、杨华 ［30］、Onzalea-Aguilar ［33］等研究一致。UV-C处理苹果可能通过提高果实SOD等保护酶活性来增强对活性氧的清除能力和抗膜脂过氧化能力，进而延缓果实衰老进程，延长果实贮藏保鲜期。
综上所述，不论常温还是低温条件下贮藏，适宜剂量UV-C处理均能有效保持苹果果实硬度，延缓SSC和可滴定酸含量下降，保持果实品质；抑制果实呼吸，增强保护酶活性，抑制MDA含量上升，从而延缓衰老，延长果实贮藏保鲜期。
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Effects of UV-C Radiation on Storability and Quality in Harvested Apple
LI Yujuan， YIN Ming'an
*， REN Xiaolin
（College of Horticulture， Northwest A&F University， Yangling 712100， China）
Abstract：In the present work， we examined the effects of treatment with 7.5 kJ/m 2UV-C on the storability and quality of Fuji apple fruits at room temperature and low temperature. Test apples were stored at 20 or 0 ℃ after being treated with 7.5 kJ/m 2UV-C. Weight loss rate， respiration rate， soluble solids content （SSC）， titratable acid content （TAC）， superoxide dismutase （SOD） activity and malondialdehyde （MDA） content were measured regularly during storage. The results showed that weight loss rate and respiration rate of UV-C treated fruits were lower than those of controls； fruit firmness and titratable acid content decreased but their levels in the treatment group were higher than those of control； SSC increased first and then declined， but compared with the control fruits， SSC of the treated fruits decreased more slowly； SOD activity rose first and then decreased， but was always higher in the fruited treated with UV-C than in the control ones； and MDA content in both control and treated fruits showed an upward trend， but increased more slowly in the treated ones. Therefore， treatment with the appropriate dose of UV-C can exert good effects on maintaining the quality and extending the storage period of harvested apple.
Key words：apple； ultraviolet-C （UV-C）； storage； preservation； quality
中图分类号：S661.1
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2015）14-0244-06
doi：10.7506/spkx1002-6630-201514047
收稿日期：2014-11-20
基金项目：国家现代农业（苹果）产业技术体系建设专项（nycytx08-05-02）
作者简介：李玉娟（1988—），女，硕士研究生，研究方向为果蔬采后生理及贮藏保鲜。E-mail：yujuanli123@163.com
*通信作者：尹明安（1956—），男，教授，博士，研究方向为果蔬采后生理及分子生物学。E-mail：yinma22@163.com