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(北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心,農(nóng)業(yè)部蔬菜產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮 與加工北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部華北地區(qū)園藝作物生物學(xué) 與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,農(nóng)業(yè)部都市農(nóng)業(yè)(北方)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100097)

豇豆(Vignasinensis)是蝶形花亞科一年生纏繞性草本植物,在我國(guó)廣泛種植,屬于夏秋季的大宗蔬菜,含有易于消化吸收的蛋白質(zhì)、多種維生素和微量元素等,其中所含磷脂可促進(jìn)胰島素的分泌,是糖尿病人的理想食品[1-2]。在我國(guó),豇豆多在溫?zé)岬南?、秋季采?然而豇豆因組織幼嫩、呼吸強(qiáng)度高,在室溫下極不耐貯藏,采收后如不及時(shí)處理,短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)萎蔫、銹斑、褪色、腐爛等現(xiàn)象[3]。

可見(jiàn)光照射處理可調(diào)節(jié)植物的生理代謝。研究發(fā)現(xiàn),光照處理可通過(guò)調(diào)控葉綠體衰老進(jìn)程、呼吸作用和光合作用產(chǎn)生糖類(lèi)物質(zhì)、形成ATP、抑制果蔬組織內(nèi)乙烯的釋放量,進(jìn)而延緩組織衰老[4]。LED技術(shù)具有綠色、安全、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),推動(dòng)了不同顏色可見(jiàn)光在現(xiàn)代植物生長(zhǎng)調(diào)控中的規(guī)?；瘧?yīng)用[5]。LED可見(jiàn)光(白光、藍(lán)光)對(duì)西蘭花[6]、番茄[7]、西芹[8-9]等蔬菜具有顯著的貯藏保鮮效果,而在豇豆的貯藏保鮮技術(shù),如1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)熏蒸[1]、氣調(diào)包裝技術(shù)[2]、低溫貯藏[3]等中,LED光照技術(shù)鮮見(jiàn)報(bào)道,因而本實(shí)驗(yàn)采用LED白光和藍(lán)光照射豇豆,研究這兩種不同顏色LED單色光照對(duì)豇豆貯藏品質(zhì)的影響。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

豇豆品種為“華贛·露地王”,采摘于順義區(qū)大孫各莊鎮(zhèn),當(dāng)日運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,挑選無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)機(jī)械傷、完整、成熟度基本一致的作為試材;Trition X-100、30%過(guò)氧化氫分析純,西隴化工有限公司;丙酮、鹽酸、聚乙二醇(6000)、氫氧化鈉、石英砂分析純,北京化工廠;考馬斯亮藍(lán)G-250、愈創(chuàng)木酚、鄰苯二酚分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉分析純,天津市永晟精細(xì)化工有限公司。

UV-1800紫外分光光度計(jì)島津;KOITO-PCLH冷庫(kù)日本三朱社;-80 ℃冰箱日本SANYO;D-37520冷凍離心機(jī)德國(guó)Sigma有限公司;磁力攪拌器日本NISSN;HANNA PH211 pH測(cè)量?jī)x意大利哈納公司;CR-400型色差計(jì)廣東東莞市拓福實(shí)業(yè)有限公司。

1.2　實(shí)驗(yàn)方法

將挑選的豇豆以250 g左右用橡皮筋困扎成一把,然后將困扎的豇豆均分為三組,裝于0.03 mm厚PE袋中,每袋裝約3 kg豇豆,不封口。一組直接放置于暗處作為對(duì)照,一組放置在光照強(qiáng)度為40 μmol·m-2·s-1LED白光下照射,一組放置在光照強(qiáng)度為40 μmol·m-2·s-1LED藍(lán)光下照射,豇豆在整個(gè)貯藏期間均接受LED白光和藍(lán)光照射,三組處理均放置在15 ℃的冷庫(kù)中,每天觀察,每3 d進(jìn)行一次取樣,樣品用液氮速凍,然后于-80 ℃下放置備用。

1.3　測(cè)定指標(biāo)

1.3.1感官評(píng)分采用Fan等[10]的方法分為9級(jí)3等,1～3分表示不可接受,4～6分為一般,7～9分為商品價(jià)值樂(lè)意接受,其中5分為商品最低限,色澤、硬度降低,外觀品質(zhì)下降。

1.3.2失重率的測(cè)定采用差量法,失重率(%)=(初始重量-最終重量)/初始重量×100

1.3.3銹斑指數(shù)的測(cè)定每組處理以3捆豇豆進(jìn)行評(píng)定,評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下:0級(jí),無(wú)銹斑發(fā)生;1級(jí),銹斑發(fā)生面積占1%～25%;2級(jí),銹斑發(fā)生面積占26%～50%;3級(jí),銹斑發(fā)生面積占51%～75%;4級(jí),銹斑發(fā)生面積占76%～100%。銹斑指數(shù)(%)=∑(銹斑級(jí)數(shù)×該級(jí)豇豆數(shù))/(最高級(jí)數(shù)×總豇豆數(shù))×100

1.3.4可溶性固形物(TSS)含量測(cè)定采用手持糖度計(jì)測(cè)定。

1.3.5葉綠素含量測(cè)定采用Wang等[11]的方法測(cè)定。

1.3.6丙二醛(MDA)含量、總酚含量、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的測(cè)定采用曹建康等[12]的方法,其中總酚含量以每克樣品在280 nm處吸光度值表示。

1.4　數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理,利用Origin 8.5分析與作圖,利用IBM SPSS Statistics 19軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1　LED光照對(duì)豇豆感官評(píng)分的影響

豇豆感官評(píng)分依據(jù)豇豆的新鮮度、銹斑、霉菌、腐爛、衰老等情況確定,由圖1可知,豇豆在貯藏過(guò)程中感官評(píng)分值逐漸下降,其中白光處理組感官評(píng)分下降最為緩慢,其次為藍(lán)光。對(duì)照組貯藏3 d后下降迅速,貯藏至6 d時(shí),感官評(píng)分值為5,此時(shí)豇豆的色澤、硬度和外觀品質(zhì)變化的總體表現(xiàn)呈現(xiàn)可接受的最大限度,達(dá)到商品極限[10];藍(lán)光處理組貯藏至9 d時(shí),感官評(píng)分值為5,達(dá)到商品極限;而白光處理組貯藏至12 d時(shí),感官評(píng)分值為5,達(dá)到商品極限,說(shuō)明藍(lán)光和白光處理均能有效保持豇豆的外觀品質(zhì),保持其商品性,有效延長(zhǎng)保鮮期3～6 d,其中白光處理的效果更佳。

圖1　LED光照對(duì)豇豆感官評(píng)分的影響Fig.1　Effect of LED irradiation on sensory scores of cowpea

2.2　LED光照對(duì)豇豆失重率的影響

失重主要是由蒸騰作用和呼吸作用引起的[13],失重對(duì)豇豆的色澤和品質(zhì)影響較大,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)萎蔫和褪色現(xiàn)象,大多數(shù)大宗蔬菜在失重3%～10%時(shí)失去新鮮度[14]。由圖2可知,豇豆在貯藏過(guò)程中失重率逐漸升高,貯藏9 d后,對(duì)照組與其他兩組差異顯著(p<0.05),貯藏至12 d時(shí),對(duì)照組失重率達(dá)0.85%,而藍(lán)光和白光處理組的失重率分別為0.69%和0.57%,兩組處理有效抑制了豇豆貯藏過(guò)程中水分的散失,維持了較好的品質(zhì),其中白光處理效果較好。

圖2　LED光照對(duì)豇豆失重率的影響Fig.2　Effect of LED irradiation on weight loss of cowpea

2.3　LED光照對(duì)豇豆銹斑指數(shù)和總酚含量的影響

豇豆銹斑的產(chǎn)生是其商品性下降甚至失去商品性的重要標(biāo)志之一,采用銹斑指數(shù)來(lái)表示豇豆銹斑的產(chǎn)生和發(fā)展情況。果蔬表皮銹斑的產(chǎn)生與多酚氧化酶活性和酚類(lèi)物質(zhì)的新陳代謝密切相關(guān),而且酚類(lèi)物質(zhì)也是植物組織中重要的抗氧化物質(zhì)[15-16]。由圖3A可知,對(duì)照組貯藏3 d即發(fā)生銹斑,貯藏至6 d時(shí),銹斑指數(shù)達(dá)28.8%,顯著高于LED處理組(p<0.05);至貯藏末期(12 d),對(duì)照組、藍(lán)光和白光處理組銹斑指數(shù)分別為65.4%、54.0%和45.0%,對(duì)照組銹斑指數(shù)始終高于LED處理組,且處理間兩兩差異顯著(p<0.05),說(shuō)明LED處理可有效的延緩銹斑指數(shù)的升高。

由圖3B可知,在貯藏過(guò)程中,豇豆總酚含量呈上升趨勢(shì),其中對(duì)照組總酚含量最低,LED光照處理可有效保持豇豆的酚類(lèi)物質(zhì)含量的積累;貯藏至12 d時(shí),白光和藍(lán)光處理組分別比對(duì)照組總酚含量高26.65%和8.05%,而對(duì)照組銹斑指數(shù)始終高于LED處理(圖3A),這說(shuō)明豇豆銹斑的產(chǎn)生與酚類(lèi)物質(zhì)含量變化密切相關(guān),LED光照處理可保持酚類(lèi)物質(zhì)的含量,維持較好的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),其中白光處理的效果更佳。

圖3　LED光照對(duì)豇豆銹斑指數(shù)和總酚含量的影響Fig.3　Effect of LED irradiation on rusty spot index and total phenolic content of cowpea

2.4　LED光照對(duì)豇豆可溶性固形物(TSS)和葉綠素含量的影響

可溶性固形物(TSS)和葉綠素均為豇豆的重要營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[17],豇豆TSS含量在貯藏過(guò)程中呈先上升后下降的趨勢(shì)(圖4A),其中,貯藏3 d后,白光處理組TSS含量下降最為緩慢,其次是藍(lán)光處理組,對(duì)照組TSS含量下降最為迅速,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗快,說(shuō)明LED光照處理可有效的維持豇豆貯藏期間的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量,保持品質(zhì)。

由圖4B可知,豇豆葉綠素含量在貯藏過(guò)程中逐漸降低,LED光照處理延緩了葉綠素的降解速率,有效維持較好的外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。貯藏至12 d時(shí),白光和藍(lán)光處理組葉綠素含量分別下降了25.70%和34.41%,而對(duì)照組葉綠素含量下降了47.03%。

圖4　LED光照對(duì)豇豆TSS和葉綠素含量的影響Fig.4　Effect of LED irradiation on TSS and chlorophyll contents of cowpea

2.5　LED光照對(duì)豇豆MDA含量的影響

MDA是膜質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物,其含量可用來(lái)表示果蔬細(xì)胞膜的過(guò)氧化程度,與膜的完整性密切相關(guān)[14]。由圖5可知,豇豆在貯藏過(guò)程中MDA含量顯著升高,其中對(duì)照組MDA積累量顯著高于LED處理組(p<0.05),貯藏至12 d時(shí),對(duì)照組MDA含量比藍(lán)光處理組和白光處理組分別高9.57%和27.93%,說(shuō)明LED光照處理可有效抑制MDA的積累,延緩膜質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),較好地維持豇豆組織細(xì)胞膜的完整性,其中白光處理好于藍(lán)光處理。

圖5　LED光照對(duì)豇豆MDA含量的影響Fig.5　Effect of LED irradiation on MDA content of cowpea

2.6　LED光照對(duì)豇豆POD和CAT活性的影響

活性氧(ROS)自由基可作為植物抗逆性的信號(hào)物質(zhì),過(guò)量的ROS可導(dǎo)致植物膜質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),抗氧化系統(tǒng)可保護(hù)植物免除ROS損傷,其中POD和CAT與ROS代謝密切相關(guān)[18-20],研究發(fā)現(xiàn),較強(qiáng)的活性氧可促進(jìn)植物組織的酶促褐變,清除活性氧自由基可有效的抑制酶促褐變引起的銹斑等劣變反應(yīng)[21]。由圖6可知,豇豆POD和CAT活性均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì),其中白光處理組POD和CAT活性最高,其次為藍(lán)光處理組,對(duì)照組POD和CAT活性最低,對(duì)照組與LED處理組間兩兩差異顯著(p<0.05),這說(shuō)明LED光照處理可有效增強(qiáng)豇豆的抗氧化活性,延緩ROS對(duì)組織細(xì)胞的損傷,其中白光的處理效果好于藍(lán)光。

圖6　LED光照對(duì)豇豆POD和CAT活性的影響Fig.6　Effect of LED irradiation on POD and CAT activities of cowpea

3　結(jié)論

豇豆在貯藏過(guò)程中影響其貯藏品質(zhì)的主要因素是萎蔫、銹斑和腐爛,本實(shí)驗(yàn)采用LED白光和藍(lán)光照射豇豆發(fā)現(xiàn),在15 ℃冷庫(kù)中貯藏,LED光照射可有效地抑制豇豆外觀品質(zhì)的下降,延緩銹斑的產(chǎn)生和發(fā)展。在貯藏過(guò)程中,水分缺失等非生物因素會(huì)破壞組織細(xì)胞內(nèi)活性氧平衡,使活性氧過(guò)氧化作用增強(qiáng),可導(dǎo)致酚類(lèi)物質(zhì)和相關(guān)酶的區(qū)室化分布破壞,使得POD等抗氧化酶與酚類(lèi)物質(zhì)直接接觸發(fā)生酶促褐變反應(yīng),加速組織的褐變劣變反應(yīng)[21-24],因此維持水分、酚類(lèi)物質(zhì)以及清除活性氧等可有效的抑制酶促褐變反應(yīng),減緩組織的褐變。LED光照處理可有效維持豇豆水分和總酚含量,抑制可溶性固形物(TSS)和葉綠素的降解,減緩MDA含量的積累,同時(shí),增強(qiáng)組織POD和CAT活性,加速活性氧的清除,延緩銹斑的產(chǎn)生,維持較好的品質(zhì)。因此,LED光照處理可有效延長(zhǎng)豇豆貯藏期3～6 d,光照強(qiáng)度為40 μmol·m-2·s-1LED白光照射處理好于光照強(qiáng)度為40 μmol·m-2·s-1LED藍(lán)光處理。

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