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(1.天津市制冷技術(shù)重點實驗室,天津商業(yè)大學(xué),天津 300134;2.天津市食品生物技術(shù)重點實驗室,天津商業(yè)大學(xué),天津 300134)

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LED紅藍光處理對西芹采后品質(zhì)的影響

王亞會1,邸倩倩1,劉斌1,王超1,關(guān)文強2

(1.天津市制冷技術(shù)重點實驗室,天津商業(yè)大學(xué),天津 300134;2.天津市食品生物技術(shù)重點實驗室,天津商業(yè)大學(xué),天津 300134)

為探究不同LED紅藍光照強度對采后西芹營養(yǎng)品質(zhì)的影響,將西芹置于溫度為4 ℃,相對濕度為90%,光照強度分別為10、20、30 μmol·m-2·s-1和避光條件下,分析每一種光強下和對應(yīng)避光條件下西芹相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:20 μmol·m-2·s-1光照強度顯著增大西芹的失重率(p<0.05);10 μmol·m-2·s-1光照強度顯著降低西芹的硬度損失率(p<0.05);三種光照條件下西芹葉綠素和VC含量均高于同一批次的對照組,30 μmol·m-2·s-1光照強度效果最佳;貯藏結(jié)束時三種光強下光照處理組色差均比同批次無光對照組大。該結(jié)果可為LED光照在西芹采后冷藏保鮮上的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

LED紅藍光,光強,西芹,品質(zhì)

西芹(ApiumgraveolensLinn)又稱西洋芹菜,屬傘形科芹菜屬一年生草本植物,是一種耐寒性柱狀蔬菜,是世界各地普遍種植的主要蔬菜之一[1]。西芹富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)及多種維生素等營養(yǎng)物質(zhì),對人體健康有重要作用[2]。目前果蔬保鮮方法主要為低溫冷藏,但是傳統(tǒng)的低溫冷藏仍會使果蔬代謝失調(diào)品質(zhì)下降[3-4],因此尋求一種符合現(xiàn)代低溫物流要求的有效保鮮果蔬貯藏運輸?shù)姆椒ㄊ直匾?/p>

不同的光照強度、波長等都會對貯藏果蔬品質(zhì)產(chǎn)生較大影響[5-7]。光照處理具有來源廣泛、成本低廉、無毒害、無副產(chǎn)物殘留、對環(huán)境友好等優(yōu)點[8],因此貯藏過程中果蔬所受光照情況對果蔬的影響引起了人們的廣泛關(guān)注[9-11]。雷靜等[12]研究表明LED 紅藍弱光(30 lx)照射有利于保持櫻桃番茄4 ℃冷庫貯藏過程中感官品質(zhì)和營養(yǎng)價值的保持;李寧等[13]研究發(fā)現(xiàn)LED紅藍復(fù)合光處理不僅延長了西蘭花保鮮期且防止了營養(yǎng)物質(zhì)的快速流失,延緩了西蘭花貯藏期間的衰老進程;王超等[14]研究表明LED紅藍光為1∶1光照強度為10 μmol·m-2·s-1時有助于保持西芹在低溫貯藏下的營養(yǎng)品質(zhì);余意等[15]研究發(fā)現(xiàn)LED紅藍光為1∶1照射時綠葉生菜和紫葉生菜培養(yǎng)最佳;王君等[16]研究紅藍光配比為1∶1時不同光強下生菜光能利用率和電能利用率并得出300 μmol·m-2·s-1光照強度為生菜生長較優(yōu)的光照。

目前,對于LED光照對西芹低溫貯藏的影響研究尚為缺乏,同時LED具有輸出光譜窄、節(jié)能高效、無污染、壽命長[17]等優(yōu)點。因此,本實驗采用低溫冷藏環(huán)境中引入紅藍光配比為1∶1,不同光強條件下研究LED紅藍光照射對西芹保鮮效果的影響,觀察西芹貯藏結(jié)束時失重率、葉綠素、VC、硬度、色差品質(zhì)指標(biāo)變化,為LED光照在西芹采后冷藏保鮮上的應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

西芹 購于天津市北辰區(qū)韓家墅海吉星農(nóng)產(chǎn)品批發(fā)市場,所選西芹均為當(dāng)日采摘,挑選大小相近、顏色基本一致、無機械損傷、成熟度一致、無病蟲害的西芹當(dāng)日實驗使用,每次挑選標(biāo)準(zhǔn)一致。

實驗在可調(diào)LED紅藍組合光源果蔬保鮮實驗箱中進行[18](圖1),本系統(tǒng)箱體分上、下兩層,分別為冷藏室和光強檢測設(shè)備區(qū)冷藏室采用亞克力材料,箱體四周采用錫箔紙密封以避免外界光對冷藏室內(nèi)測試區(qū)的干擾;溫實驗庫 大青工業(yè)株式會社;WFZ800-D3B紫外可見分光光度計 北京瑞利分析儀器公司;TA.XT.plus質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro Systems 公司;MIK-WR10色差儀 杭州美控自動化技術(shù)有限公司;FA2004A電子天平 上海精天電子儀器有限公司;SJ-01松井加濕機 杭州松井電器有限公司;Chame-IH100LED光強測量儀 北京卓立漢光有限公司。

圖1 LED果蔬保鮮實驗箱示意圖Fig.1 Schematic diagram of LED fruits and vegetables fresh test box注:1.箱體;2.排風(fēng)口;3.光量子傳感器;4.溫濕度傳感器;5.LED科研模組;6.接線孔;7.風(fēng)扇;8.輻射熱傳感器;9.光強檢測儀;10.透光口。

1.2實驗方法

1.2.1 西芹的貯藏 將西芹存放于LED紅藍組合光實驗箱,然后放置于4 ℃的冷庫(加濕器控制冰溫實驗庫內(nèi)環(huán)境相對濕度為90%)中,設(shè)定紅藍組合光的光配比為1∶1,該光配比可以提高葉片的光合速率[19],其中紅光波峰為660 nm,藍光波峰為450 nm。在光照強度分別為10、20、30 μmol·m-2·s-1下連續(xù)照射西芹12 d,以避光處理為對照組。

受實驗箱體數(shù)量及容積限制,無法同時進行三種光強處理的實驗,因此,本文在進行每一種光強處理的實驗中均設(shè)定了對照組,將每一種光強與同一批次西芹的對照組進行對比研究,每一批次的實驗中每一個對比平行實驗組共有24根西芹,其中12根置于實驗箱中,另外12根置于同等溫度和濕度的冰溫實驗庫中,實驗過程中西芹所處的環(huán)境一直保持不變,分別于貯藏的第0、4、8和12 d中測定其營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的變化,每次取樣為3根,每根西芹分別測量中部和兩端共三次,所得結(jié)果為9次數(shù)據(jù)的平均值,最大程度的減少西芹個體差異所造成的數(shù)據(jù)波動。

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo)的測量

1.2.2.1 失重率 貯藏過程中各實驗組失重率利用標(biāo)記的西芹失重率表示,采用稱重法測定。按式(1)計算

式(1)

式中,m0為西芹初始質(zhì)量,g;mi為貯藏第i天時的西芹質(zhì)量,g。

1.2.2.2 VC含量測定 VC采用2,6-二氯靛酚滴定法測定[20]。

1.2.2.3 葉綠素含量 使用95%的乙醇提取,通過分光光度計進行比色測量[21]。葉綠素含量損失率按式(2)計算：

式(2)

式中,C0為貯藏初始葉綠素含量,mg;Ci為貯藏第i天葉綠素含量,mg。

1.2.2.4 色差 采用色差儀,測量每組西芹中間位置處L(亮度)、a(紅綠度)、b(黃藍度)值,按式(3)計算色差值(ΔE)。

式(3)

1.2.2.5 硬度 使用物性測定儀進行測定[22]。選取探頭型號P/2,直徑2 mm。測前速度為2 mm/s,測中速度為0.5 mm/s,測后速度為5 mm/s,測試深度為7 mm,每個處理組均取3個西芹上的同一位置的葉柄,在中部位置取3個部位測定,取平均值,硬度單位為kg/cm2。

硬度損失率計算公式:

式(4)

式中,h0為貯藏初始硬度,hi為貯藏第i天的西芹硬度。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

實驗采用完全隨機設(shè)計,每組包括3個重復(fù)樣本。采用SPSS 19.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進行單因素方差分析及Duncan多重比較,顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1光照強度對西芹失重率的影響

西芹含水率較高,失水萎蔫不僅影響其外觀品質(zhì),也與貯藏過程中內(nèi)在生理變化密切相關(guān),進而影響蔬菜的成熟與衰老進程[23]。由圖2可知,三批次中光照組和對照組西芹失重率均隨貯藏時間延長呈上升的趨勢,在貯藏第4 d，10、30 μmol·m-2·s-1光照組與對照組西芹失重率差異不顯著(p>0.05)。在貯藏結(jié)束時LED紅藍組合光照射下的西芹失重率比同一批次對照組高,這主要是由西芹的蒸騰作用導(dǎo)致的,紅藍組合光會刺激西芹保衛(wèi)細胞氣孔的開啟,氣孔開啟后,細胞中水分流出西芹體內(nèi)進入環(huán)境空氣中,導(dǎo)致光照組貯藏結(jié)束時西芹的失重率高于同一批次的對照組。

圖2 光照強度對西芹失重率的影響Fig.2 The effect of light intensity on the weight loss rate of celery注:圖中*代表實驗組與同批次的對照組差異性顯著(p<0.05),**代表差異性極其顯著(p<0.01);圖2～圖6同。

貯藏結(jié)束時10 μmol·m-2·s-1光照處理組和對照組西芹的失重率分別為10.5%和9%,光照處理組西芹的失重率為對照組的1.17倍;20 μmol·m-2·s-1光照處理組和無光對照組西芹的失重率分別為10.29%和6.02%,光照處理組西芹的失重率為對照組的1.7倍;30 μmol·m-2·s-1光照處理組和對照組西芹的失重率分別為14.19%和12.65%,光照處理組西芹的失重率為對照組的1.33倍。在貯藏結(jié)束時,每一批次的實驗中光照組失重率均大于相應(yīng)的對照組,20 μmol·m-2·s-1光照處理組與同批次無光對照組比較對西芹失重率促進作用最為顯著(p<0.01)。實驗證明光照處理并不利于西芹在貯藏過程中水分的保持。

2.2光照強度對西芹VC含量損失率的影響

VC是人體必須的營養(yǎng)物質(zhì),其含量變化也是果蔬貯藏過程中抗衰老的重要指標(biāo)。由圖3可知,三批次實驗中光照組和對照組西芹VC含量損失率均隨貯藏時間延長基本呈上升的趨勢,30 μmol·m-2·s-1光照處理組在貯藏8 d至12 d時出現(xiàn)下降趨勢可能是西芹個體差異所致。在整個貯藏期間LED紅藍組合光照射下西芹VC含量損失率顯著低于同批次的對照組(p<0.05),這主要是由于LED紅藍組合光照射刺激了氣孔的開啟,并進行光合作用延緩了VC的損失。隨著光強的增加,在貯藏第12 d，30 μmol·m-2·s-1光強下VC含量損失率最低,這是光合作用和呼吸作用的共同結(jié)果。當(dāng)光照強度未達到西芹的光補償點時(即10 μmol·m-2·s-1光強和20 μmol·m-2·s-1),光合作用小于呼吸作用,因此西芹VC含量損失較大,但低于同批次的對照組。當(dāng)光強達到30 μmol·m-2·s-1時,光照強度更接近光補償點,與貯藏結(jié)束時比較貯藏初期VC含量損失較大是由于剛采摘的蔬菜呼吸作用較強導(dǎo)致。在貯藏的4 d至8 d，光照組VC含量損失幾乎不變是光合作用和呼吸作用共同的結(jié)果,在貯藏的8 d至12 d，VC含量損失率增加可能是由于隨著貯藏時間的延長呼吸作用導(dǎo)致可以用于光合作用的產(chǎn)物減少,使光合作用減弱。

圖3 光照強度對西芹VC含量的影響Fig.3 The effect of light intensity on the VC content of celery

貯藏結(jié)束時10 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的VC含量損失率分別為21%和39%。20 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的VC含量損失率分別為16.19%和50.57%。30 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的VC含量損失率分別為9.6%和33%。說明光照處理對于延緩采后西芹VC含量損失率的下降有明顯作用,有利于保持西芹的營養(yǎng)成分,在貯藏結(jié)束時光照強度越強抑制作用越明顯。

2.3光照強度對西芹葉綠素含量的影響

葉綠素含量是評價西芹品質(zhì)的重要理化指標(biāo),葉綠素含量的減少會降低西芹的品質(zhì)。由圖4可知,20 μmol·m-2·s-1和30 μmol·m-2·s-1光照強度下在貯藏第0 d至4 d時間內(nèi)葉綠素含量呈現(xiàn)上升的趨勢是由于光合作用與呼吸作用的共同作用的結(jié)果,在貯藏的4 d之后葉綠素含量呈現(xiàn)下降的趨勢,是由于隨著貯藏時間的延長水分流失光合作用強度減弱導(dǎo)致葉綠素和成量減少。貯藏結(jié)束時與貯藏開始(第0 d)相比三批次實驗中光照組和對照組西芹葉綠素含量整體呈下降的趨勢,且在貯藏期間光照組葉綠素含量損失量均明顯低于同批次的對照組(p<0.05)。隨著光照強度的增加，30 μmol·m-2·s-1光強下葉綠素保存量最高。

圖4 光照強度對西芹葉綠素含量的影響Fig.4 The effect of light intensity on the chlorophyll content of celery

貯藏結(jié)束時10 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的葉綠素含量損失率分別為34%和51%。20 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的葉綠素含量損失率分別為32%和56%。30 μmol·m-2·s-1光照處理組和同批次對照組西芹的葉綠素含量損失率分別為5.2%和21.3%。30 μmol·m-2·s-1光強下的葉綠素含量損失率分別是10 μmol·m-2·s-1光強和20 μmol·m-2·s-1光強下的0.54和0.9倍;表明光照處理能明顯延緩葉綠素的分解。

2.4色差

由圖5可知不同實驗組隨著貯藏時間的增加西芹色差整體均呈現(xiàn)不斷上升的趨勢,西芹的色澤逐漸變差。整個貯藏期間,對照組的色差顯著優(yōu)于(p<0.05)同批次的光照處理組,這是因為光照過程會導(dǎo)致葉黃素的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致色差變大。在貯藏的第12 d,10 μmol·m-2·s-1光照處理組的色差是同批次對照組的1.59倍,20 μmol·m-2·s-1光照處理組的色差是同批次對照組的1.84倍,30 μmol·m-2·s-1光照處理組的色差是同批次對照組的1.45倍。對照組貯藏第8 d時的色差出現(xiàn)突然增大的趨勢可能是由于測量的西芹本身的個體差異所致,但并沒有影響整體的變化規(guī)律。貯藏第4 d時光照強度對西芹色差的影響先增大后降低，貯藏過程中20 μmol·m-2·s-1光照處理會促使西芹顏色更快的變黃,色差變化較為明顯,感官上的色澤鮮度有所下降。

圖5 光照強度對西芹色差的影響Fig.5 The effect of light intensity on the color of celery

2.5硬度

硬度能夠影響西芹的口感,且能直觀地反映西芹的新鮮程度。如圖6所示,三種光照組與同批次的對照組相比西芹硬度差異顯著(p<0.05)。10 μmol·m-2·s-1光照強度下整個貯藏期間,對照組西芹的硬度損失率顯著高于同批次光照處理組(p<0.05)。20 μmol·m-2·s-1光照強度下在貯藏的前期光照處理組西芹的硬度損失率顯著低于對照組(p<0.05),貯藏的第8 d和第12 d光照組硬度損失率均高于對照組,這可能是西芹取樣時部分個體差異的影響。30 μmol·m-2·s-1光照強度下整個貯藏期間光照組的硬度損失率均顯著低于同批次的對照組(p<0.05)。這主要是由于西芹的光合作用降低西芹衰老的速度,且光照強度較低時保持采后西芹硬度的效果最好。

圖6 光照強度對西芹硬度的影響Fig.6 The effect of light intensity on the hardness of celery

貯藏結(jié)束時,10 μmol·m-2·s-1光照組和同批次對照組的硬度損失率分別為9.6%和26.3%。20 μmol·m-2·s-1光照組和同批次對照組的硬度損失率分別為11.8%和10.9%。30 μmol·m-2·s-1光照組和同批次對照組的硬度損失率分別為24.3%和27.7%。采后西芹的硬度損失率隨著光照強度的增大呈現(xiàn)增加的趨勢。10 μmol·m-2·s-1光照處理對采后西芹硬度的保持效果最好,對采后西芹硬度的保持有明顯的促進作用。

3 結(jié)論

在相對濕度為90%、溫度為4 ℃、LED紅藍組合光配比為1∶1時,西芹各品質(zhì)指標(biāo)的最佳光強不同。在貯藏結(jié)束時西芹色差、葉綠素和VC含量方面最佳光照強度為30 μmol·m-2·s-1，硬度損失方面最佳光照強度為10 μmol·m-2·s-1，而對于失重率方面光照強度為10 μmol·m-2·s-1和30 μmol·m-2·s-1時效果最佳。綜合考慮30 μmol·m-2·s-1光照強度對于西芹低溫貯藏效果最佳。針對不同的水菜品種應(yīng)根據(jù)其呼吸作用強度等選擇合適的光照強度以確保其在貯藏期間營養(yǎng)品質(zhì)的保持。

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EffectsofredandblueLEDonpostharvestqualityofcelery

WANGYa-hui1,DIQian-qian1,LIUBin1,WANGChao1,GUANWen-qiang2

(1.Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China; 2.Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China)

In order to explore the effects of red and blue LED irradiation intensity on postharvest preservation of celeries,the celeries were put respectively in light condition of 10,20,30 μmol·m-2·s-1and corresponding dark condition where temperature was 4 ℃ and relative humidity was 90%. Under each kind of light intensity and correspond dark condition the quality indexes of the celery were analysed. The results showed that when the light intensity was 20 μmol·m-2·s-1celery weightlessness rate change was most obvious(p<0.05)and the light intensity was 10 μmol·m-2·s-1significantly reducing hardness rate change on celery(p<0.05). In three kinds condition the chlorophyll and VCcontent under the light receiving surface were higher than dark condition. At the end of each group the chromatic aberration of light treatment group were bigger than corresponding back group under the same batch,under the light of 30 μmol·m-2·s-1could achieve better fresh-keeping effect. The results could provide a theoretical basis for the application of LED light in postharvest preservation of celery.

red and blue LED irradiation;light intensity;celery;quality

2017-01-05

王亞會(1991-)，女，碩士研究生，研究方向：熱質(zhì)傳遞與強化傳熱，E-mail:1510133100@qq.com。

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(201303083-1-4)；天津市科技支撐(142CZDNC00016)。

TS255.3

:A

:1002-0306(2017)12-0310-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.12.057