脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄抗氧化活性的影響

胡江瑛

(浙江省建德市食品藥品檢驗(yàn)檢測中心，浙江建德 311600)

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脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄抗氧化活性的影響

胡江瑛

(浙江省建德市食品藥品檢驗(yàn)檢測中心，浙江建德 311600)

脈沖紫外線；新鮮葡萄；還原能力；自由基

自由基作為機(jī)體的正常代謝產(chǎn)物，在平衡狀態(tài)下，其在抗菌、消炎和抑制腫瘤等方面具有重要作用和意義；一旦平衡被打破，即在患病或衰老等條件下，會(huì)出現(xiàn)由于自由基水平升高而導(dǎo)致的病理現(xiàn)象。葡萄是一種漿果，含有大量的糖、有機(jī)酸、礦物質(zhì)及維生素等多種營養(yǎng)物質(zhì)[1]，其中的維生素、多酚類和黃酮類物質(zhì)具有抗氧化活性，有利于清除體內(nèi)過多自由基，保持其處于一個(gè)平衡狀態(tài)，有利于人體健康。但鮮食葡萄由于其果粒皮薄多汁、含水量高，因此在貯藏過程中品質(zhì)會(huì)下降，極易出現(xiàn)落粒、腐爛和干梗等現(xiàn)象[2]，在貯藏、運(yùn)輸、貨架期中保鮮的困難極大，常造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

目前對(duì)于葡萄的保鮮方法主要有低溫貯藏法、氣調(diào)冷藏法[3-4]、化學(xué)藥劑貯藏法[5-6]和涂膜貯藏法[7]等。其中氣調(diào)冷藏法主要是通過在冷藏的基礎(chǔ)上提高CO2的濃度并降低O2的濃度，來減緩果蔬的呼吸作用，并抑制微生物的生長和生化活性。呂昌文研究認(rèn)為，巨峰葡萄在5%O2+8%～12%CO2的氣調(diào)環(huán)境中貯藏效果最好[3]。趙猛研究認(rèn)為，0%O2+3%CO2是巨峰葡萄的最佳氣調(diào)指標(biāo)[4]。還有研究人員提出，除了O2和CO2的濃度外還要與SO2相結(jié)合才能更好地貯藏。近幾年研究發(fā)現(xiàn)，同一種類的不同品種之間的最佳氣調(diào)保鮮指標(biāo)也是不同的，這就需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)來選擇最佳條件，而由于氣調(diào)保鮮庫建造成本高，普及發(fā)展速度比較慢，設(shè)備不夠成熟。化學(xué)藥劑貯藏法是利用化學(xué)試劑來延長保質(zhì)期，當(dāng)前國內(nèi)外應(yīng)用的葡萄防腐保鮮劑主要是SO2制劑[5]。孔秋蓮研究認(rèn)為，SO2傷害可引起葡萄汁液酸化，造成商品價(jià)值下降，不同的品種對(duì)SO2的敏感性也不同；而且SO2也存在一定的殘留，可能會(huì)對(duì)人體造成損害[6]。涂膜貯藏法就是給果蔬表面涂一層薄膜，來隔絕空氣，延緩其呼吸作用，從而減少營養(yǎng)物質(zhì)的損失。程度等通過1%殼聚糖涂膜楊梅的試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理?xiàng)蠲饭麑?shí)的硬度變化最小[7]。但由于葡萄個(gè)體比較小，涂膜比較費(fèi)時(shí)，用噴灑涂膜也會(huì)導(dǎo)致涂膜不均勻。

脈沖紫外線以脈沖形式激發(fā)紫外線，它比傳統(tǒng)的紫外線穿透力更強(qiáng)，利用瞬時(shí)、高強(qiáng)度的脈沖光能量殺滅食品和包裝上各類微生物。目前較多研究集中于滅活效果上，但對(duì)食品的營養(yǎng)成分及口感影響上的研究較少。張佰清等通過研究表明，脈沖強(qiáng)光可以有效殺死鮮切西蘭花上的大腸桿菌和黑曲霉菌[8]。江天寶等研究表明，脈沖強(qiáng)光可以有效地殺滅熟地瓜干表面染菌[9]。筆者主要研究脈沖紫外線輻照處理對(duì)葡萄品質(zhì)的影響，為脈沖紫外線技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1原料。試驗(yàn)所用葡萄為紫黑色的巨峰葡萄品種，采摘自寧波市鄞州區(qū)水果種植戶。

1.1.2主要試劑。鄰苯三酚、抗壞血酸、2-硫代巴比妥酸(TBA)、鐵氰化鉀、DPPH(1，1-二苯基苦基苯肼)、2-脫氧-D-核糖(DR)、乙二胺四乙酸(EDTA)、硼酸等，均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.3主要儀器設(shè)備。脈沖紫外線設(shè)備：試驗(yàn)使用的脈沖紫外線設(shè)備由拋光不銹鋼材料制成，并用金屬外殼圍繞的1個(gè)處理室，備有1 盞氙氣燈和1個(gè)位于中心的擋板。脈沖強(qiáng)光光源參數(shù)：燈管總長，400 mm；極距，380 mm；直徑，8 mm；頻率，1次/s；紫外區(qū)能量占總能量約22%，其中UV-A占6.2%，UV-B占7.8%，UV-C占7.1%。距離燈管中心13 cm處的單次脈沖劑量為150 mJ/cm2。紫外線峰值為247 nm，輻照度為615.0 W/cm2，脈沖寬度234 ms。

臺(tái)式高速離心機(jī)(Neofuge 23R)，力康發(fā)展有限公司；紫外分光光度計(jì)(UV-1750)，日本島津公司；微弱化學(xué)發(fā)光與生物發(fā)光測量儀(BPCL-1-KIC)，中國科學(xué)院生物物理研究所。

1.2方法

1.2.1新鮮葡萄的前處理。挑選葡萄大小一致，用清水沖洗干凈、晾干，然后放入妙潔保鮮袋中，并貼上標(biāo)簽。

1.2.2脈沖紫外線處理新鮮葡萄。使用輻照劑量分別為900、1 350、1 800 mJ/cm2的脈沖紫外線對(duì)葡萄進(jìn)行正反面的輻照處理，并將其置于4 ℃冰箱內(nèi)，定期取樣測定相關(guān)指標(biāo)。以未輻照處理作為對(duì)照，每小組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)平行，結(jié)果用平均值表示。

1.3測定和計(jì)算方法

1.3.1待測樣品的預(yù)處理。用榨汁機(jī)將樣品榨成汁，然后8 000 r/min離心5 min，留上清液待測。

1.3.3計(jì)算方法。清除率按下式計(jì)算：

清除率(%)=[1-(A樣-A樣對(duì))/A空白]×100

式中，A樣為樣品在700 nm波長下的吸光度，A樣對(duì)為樣品對(duì)照在700 nm波長下的吸光度，A空白為空白對(duì)照在700 nm波長下的吸光度。

2　結(jié)果與分析

2.1脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄還原能力的影響還原力試驗(yàn)的原理是在弱酸性條件下，鐵氰化鉀被樣品中的還原物質(zhì)還原生成無色的亞鐵氰化物，再與三價(jià)鐵離子作用，反應(yīng)生成藍(lán)色的Fe4[Fe(CN)6]3[16]，在700 nm波長下，測定藍(lán)色配合物的吸光值，吸光值越高，表明還原能力越強(qiáng)，則該樣品的保存時(shí)間就越長。

由圖1可知，脈沖輻照后立即測各組的還原力，與對(duì)照組相比，用脈沖紫外處理后的各組的還原力都明顯提高了(P<0.05)，其中1 350 mJ/cm2提高最多，為8.5%。但在2 d時(shí)，發(fā)現(xiàn)輻照劑量為1 800 mJ/cm2的還原力降得最快且小于對(duì)照組，這可能是由于輻照劑量過大，導(dǎo)致溫度瞬間升高，破壞酶活，而強(qiáng)光也會(huì)使VC等物質(zhì)分解，從而使其還原力降低。葉磊等研究得出，經(jīng)28 J/cm2脈沖強(qiáng)光照射后的蘑菇抗氧化能力降低，多酚和VC等營養(yǎng)成分的含量明顯減少[17]。隨著貯藏時(shí)間的增加，與對(duì)照組(8 d)相比，900 mJ/cm2和1 350 mJ/cm2處理組的還原能力分別提高了6.8%和13.0%。這可能是由于脈沖紫外線鈍化葡萄中酶活，減緩了呼吸作用。周春梅等研究表明，UV-C能抑制果蔬在貯藏期間的呼吸強(qiáng)度，延緩PPO活性峰值的產(chǎn)生，保持較好的硬度和可溶性總糖含量[18]。脈沖紫外線輻照中含有一定的UV-C[19]，所以可使抗壞血酸積累，從而使還原力增強(qiáng)。從整體上看，各組的還原能力都在下降，這是由于物質(zhì)代謝，消耗營養(yǎng)物質(zhì)所致，但900 mJ/cm2和1 350 mJ/cm2處理組的還原力比對(duì)照組強(qiáng)(P<0.05)。

圖1　脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄還原能力的影響Fig.1　Effects of pulse ultraviolet radiation on the reduction ability of fresh grape

2.2脈沖紫外線對(duì)于新鮮葡萄對(duì)DPPH·的清除作用的影響DPPH·(1，1-二苯基苦基苯肼)一種穩(wěn)定的自由基，其醇溶液呈深紫色，可見光區(qū)最大吸收峰為517 nm[20]。當(dāng)自由基清除劑加入到DPPH甲醇溶液中時(shí)，DPPH·的單電子被配對(duì)而使其顏色變淺，后成黃色，吸光度也隨之降低，而且顏色變淺的程度與配電子數(shù)成化學(xué)計(jì)量關(guān)系[21]。因此，可通過吸光度減弱的程度來評(píng)價(jià)自由基被消除的情況。

由圖2可知，與對(duì)照組(0 d)相比，經(jīng)脈沖紫外線(900、1 350、1 800 mJ/cm2)處理后對(duì)DPPH·的清除作用都略微有所提高(P<0.05)，其中1 800 mJ/cm2組的清除率增加了8.5%，這可能是由于紫外線促進(jìn)了葡萄中的一些抗氧化物質(zhì)的合成。Langcake等發(fā)現(xiàn)，在葡萄葉片中存在白黎蘆醇，其合成能力在遭受紫外照射、機(jī)械傷害及真菌感染時(shí)急劇增強(qiáng)[22]。白藜蘆醇是一種天然的抗氧化劑，從而提高了處理組對(duì)DPPH·的清除率，也可能由于人為挑選使葡萄間存在個(gè)體誤差。試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)加入葡萄汁后DPPH甲醇溶液的紫色褪色較快，這可能是由于新鮮葡萄中抗氧化能力比較強(qiáng)。第2天時(shí)，輻照劑量為1 800 mJ/cm2組的清除率急速下降，這可能是由于輻照劑量過大，而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物被破壞；再加上可能解凍不夠完全，導(dǎo)致部分酶還未被激活而造成的。有相關(guān)研究表明，經(jīng)短波紫外線照射的果蔬對(duì)DPPH·的抑制率顯著增加[23]。隨著貯藏時(shí)間的增加，由于細(xì)胞的新陳代謝，消耗了一些物質(zhì)，從而使各組的清除能力都有所下降，1 350 mJ/cm2組的清除率總體上遠(yuǎn)高于對(duì)照組。

圖2 脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄DPPH·自由基清除能力的影響Fig.2　Effects of pulse ultraviolet radiation on DPPH· free radical scavenging ability of fresh grape

圖3　脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄·清除能力的影響Fig.3　Effects of pulse ultraviolet radiation on · scavenging ability of fresh grape

2.4脈沖紫外線對(duì)于新鮮葡萄對(duì)·OH的清除作用的影響羥基自由基(·OH)是一種重要的活性氧，具有極強(qiáng)的得電子能力，幾乎可以與所有物質(zhì)發(fā)生不同類型的化學(xué)反應(yīng)。其試驗(yàn)原理是過氧化氫發(fā)生均裂產(chǎn)生·OH，α-脫氧核糖受·OH攻擊后發(fā)生裂解，在酸性、加熱的條件下與硫代巴比妥酸反應(yīng)生成紅色化合物，可在波長532 nm處測定其吸光值[27]。

從整體來看，各組對(duì)·OH的清除能力呈下降趨勢，這可能是葡萄在貯藏過程中，細(xì)胞開始衰老，黃酮類物質(zhì)減少，酶活降低，代謝減緩而導(dǎo)致的必然趨勢。與對(duì)照組(0 d)相比，經(jīng)脈沖紫外線處理后的各組的清除率都有增加(P<0.05)，其中1 350 mJ/cm2組的清除率增加最明顯(P<0.05)，增加了16.23%。在4 d時(shí)，900和1 800 mJ/cm2組的清除率有所增加，這可能因?yàn)槠咸汛嬖趥€(gè)體差異，或因?yàn)槊}沖紫外線使酚類物質(zhì)和黃酮類物質(zhì)的含量有所增加。大量試驗(yàn)表明[28-30]，在各種植物提取液中，酚類化合物在清除·OH、保護(hù)脫氧核糖降解的反應(yīng)過程中起著非常重要的作用。在6 d時(shí)，1 800 mJ/cm2組的清除率急速降低，這或許是因?yàn)楦邚?qiáng)度高頻率的輻照，使細(xì)胞受損，導(dǎo)致產(chǎn)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致ROS快速生成[25]。

圖4　脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄·OH清除能力的影響Fig.4　Effects of pulse ultraviolet radiation on·OH scavenging ability of fresh grape

2.5脈沖紫外線對(duì)于新鮮葡萄對(duì)H2O2的清除作用的影響過氧化氫，也被稱為雙氧水，極不穩(wěn)定易分解，同時(shí)具有氧化性和還原性，是一種強(qiáng)氧化劑[31]。過氧化氫酶是植物體內(nèi)清除過氧化氫的主要酶類，因此酶活越強(qiáng)過氧化氫的含量就越低。在酸性氯化鈉介質(zhì)中，碘化鉀與過氧化氫反應(yīng)析出碘，加入淀粉呈藍(lán)色，在波長585 nm處測吸光度(A)，過氧化氫含量與A成線性關(guān)系。

圖5　脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄對(duì)H2O2清除率的影響Fig.5　Effects of pulse ultraviolet radiation on H2O2 removal rate of fresh grape

3　結(jié)論與討論

試驗(yàn)得出，在一定輻照劑量內(nèi)，脈沖紫外線對(duì)新鮮葡萄的抗氧化活性具有促進(jìn)作用。但隨貯藏時(shí)間增加，因正常生命活動(dòng)及代謝，樣品中各類物質(zhì)含量的減少，而導(dǎo)致其抗氧化活性均降低。

脈沖紫外線是一種新型的冷殺菌技術(shù)，它具有殺菌高效、環(huán)保、節(jié)能和無殘留等特點(diǎn)，但是由于其紫外線的穿透力不強(qiáng)，對(duì)多層不透明包裝鮮切果蔬效果較差。輻照時(shí)間過短達(dá)不到保鮮效果；過長易使果蔬局部溫度升高，破壞組織細(xì)胞，造成酶促或非酶促反應(yīng)，影響產(chǎn)品外觀和品質(zhì)，因而需使用多種技術(shù)相結(jié)合，果蔬保鮮技術(shù)還有待發(fā)展，且脈沖紫外線的安全性還有待研究。

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Effects of Antioxidant Activity of Fresh Grapes by Pulse Ultraviolet Radiation

HU Jiang-ying

(Food and Drug Inspection Center of Jiande City of Zhejiang Province, Jiande, Zhejiang 311600)

Pulse ultraviolet radiation; Fresh grape; Reductive ability; Free radicals

胡江瑛(1964- )，男，浙江杭州人，工程師，從事食品安全和檢測工作。

2016-06-15

S 663.1

A

0517-6611(2016)21-119-04

鳴謝感謝萬里學(xué)院袁勇軍副教授對(duì)論文的指導(dǎo)并提供試驗(yàn)設(shè)備。