短波紫外線處理對采后山楂果營養品質及抗氧化活性的影響

胡麗娜,張春嶺,劉　慧,呂珍珍,陳大磊,焦中高

(中國農業科學院鄭州果樹研究所,河南鄭州 450009)

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短波紫外線處理對采后山楂果營養品質及抗氧化活性的影響

胡麗娜,張春嶺,劉慧,呂珍珍,陳大磊,焦中高*

(中國農業科學院鄭州果樹研究所,河南鄭州 450009)

以大果山楂為試材,研究了不同劑量短波紫外線(UV-C)輻照處理對采后山楂果實常溫貯藏條件下總酚、總黃酮、總三萜酸、還原糖、可滴定酸含量和抗氧化活性的影響。結果表明,UV-C輻照能引起山楂處理后24 h內總酚、總黃酮、三萜酸等生物活性物質含量和抗氧化活性的提高,并且提高了其在室溫貯藏期間的抗氧化能力,而不對果實品質造成損害。UV-C處理對山楂果實中多酚、三萜酸等生物活性物質合成的激發效應具有較強的時效性,且與處理劑量密切相關,高劑量處理有助于多酚、三萜酸等生物活性成分的合成與積累和抗氧化活性的提高。

短波紫外線,山楂,總酚,總黃酮,三萜酸

隨著人們保健意識的增強和對水果保健功能認識的提高,功能性水果及其制品受到廣泛關注,如何提高水果及其制品中生物活性物質含量及其保健功能成為研究熱點。中短波紫外線(UV-B、UV-C)輻照作為一種常用的采后處理方法,除可以殺滅果實表面微生物[1]、誘導果實產生抗病性[2]、延緩果實軟化[3]外,還被發現能誘導采后桃[4]、檸檬[5]、葡萄[6]、番茄[7]等多種水果中多酚、黃酮、花色苷等生物活性物質的合成和積累,從而提高果實營養和保健功能價值。山楂是我國傳統的藥食兩用水果,富含多種酚類、三萜類等生物活性物質,具有抗氧化、降血脂、降血壓、抗腫瘤、預防心腦血管疾病等生物活性[8-9]。其中大果山楂具有產量大、有效成分含量高、藥理活性顯著等特點,可作為一種功能性水果。目前有關采后UV-C處理對山楂果實生物活性物質含量及其品質變化影響的研究尚未有報道。

本研究以新鮮采摘的大果山楂果實為材料,研究了不同劑量UV-C處理山楂果實在24 h內總酚、總黃酮、總三萜酸等生物活性物質含量及抗氧化活性的變化,并跟蹤測定UV-C處理對果實在室溫貯藏期間還原糖、可滴定酸等果實品質,總酚、總黃酮、總三萜酸等生物活性物質含量和抗氧化活性的影響,以期為通過采后處理提高山楂果實中生物活性成分含量提供理論依據和參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

大果山楂(CrataeguspinnatifidaBge. var.majorN. E. Br.)果實,于2014年9月25日采自河南省登封市,采收當天運回實驗室,在室溫條件下攤晾一小時平衡果實溫度,挑選果型大小一致,無病蟲害及機械損傷,成熟度一致的果實1200個,隨機分成4組,在室溫條件下進行紫外線輻照處理。

沒食子酸標準品、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)美國Sigma公司;齊墩果酸、蘆丁、抗壞血酸標準品中國食品藥品檢定研究院;其它試劑均為國產分析純。

1.2儀器設備

JK 500 DV雙頻恒溫超聲波清洗器合肥金尼克機械制造有限公司;Specord 50紫外-可見分光光度計德國Analytic Jena公司;BS214D電子天平德國賽多利斯公司;H2050R臺式高速冷凍離心機湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司。

1.3處理

采用紫外殺菌燈管(253.7 nm,20 W)作為UV-C輻照源,在燈管正下方20 cm處對果實進行照射,根據不同照射時間設置4個輻射劑量:0 kJ/m2(ck)、1.05、2.1、4.2 kJ/m2,各劑量處理100個果實,重復三次。處理后山楂裝入扎孔的保鮮袋中,在室溫條件下避光貯藏。于處理后0、2、4、6 h測定其生物活性物質含量和抗氧化活性變化,隨后于貯藏1、2、3、6、9、12 d后測定其生物活性物質含量、抗氧化活性和果實品質變化。

1.4測定

1.4.1山楂甲醇提取液制備取樣后立即將山楂果實去核、粉粹,準確稱取鮮山楂果肉5 g,加入80%甲醇溶液10 mL,于室溫條件下用超聲波(頻率49 kHz)輔助提取30 min,然后離心分離(4 ℃,9000 r/min),取上清液,殘渣用甲醇溶液重復提取2次,合并上清液,定容后于-80 ℃冰箱中保存,用于總酚、總黃酮、總三萜酸和抗氧化活性測定。

1.4.2總酚含量的測定Folin-Ciocalteus法[10],以沒食子酸為標準品。

1.4.3總黃酮含量的測定硝酸鋁比色法[11],以蘆丁為標準品。

1.4.4總三萜酸含量測定參考周巧霞等[12]的方法,以齊墩果酸為標準品。

1.4.5抗氧化活性測定分別采用DPPH自由基清除法[13]和普魯士藍法[14]測定,以不同處理山楂甲醇提取物對DPPH自由基的清除率和還原能力來表示山楂果實的抗氧化活性。

1.4.6總酸參照GB/T12456-2008食品中總酸的測定方法。

1.4.7還原糖參照GB/T 5009.7-2008食品中還原糖的測定方法。

1.5數據統計分析

實驗數據采用SAS 9.2和Excel 2003軟件進行數據分析。

2　結果與討論

2.1UV-C處理對山楂果實總酚含量的影響

經UV-C處理后山楂果實總酚含量變化如圖1所示。由圖1可見,剛處理完時(0 h)各劑量處理組與對照相比總酚含量均顯著增加(p<0.05),最大可增加7.28%(2.1 kJ/m2劑量處理組),各劑量處理間沒有顯著差異,但隨著貯存時間的延長,低劑量處理(1.05、2.1 kJ/m2處理)果實總酚含量略有下降,而高劑量處理組總酚含量則在4 h時達到最高,為對照組的1.15倍(p<0.05),但隨后又趨于下降,24 h后下降至與對照間無顯著差異(p>0.05)。這說明采后UV-C處理對山楂果實中多酚物質的合成具有一定的激發作用,但這種效應的時效性較強,且與處理劑量有關,高劑量處理有助于多酚物質的合成與積累。Wang等[15]在對藍莓的研究中也發現不同劑量UV-C輻照處理的藍莓果實中總酚含量在處理剛完成時(0 h)與對照相比均有增加,但24 h后下降至與對照間無顯著差異。Ines等[16]則以UV-B輻照藍莓,發現貯藏2 h后高劑量處理組總酚含量明顯增加,但放置24 h后總酚含量無明顯變化。González-Aguilar等[17]以芒果為試材也得到了類似的結果。繼續跟蹤測定12 d發現各劑量處理組與對照相比未無顯著性差異(p>0.05)。LIU[3]等人用紫外線處理番茄后貯藏7 d,其總酚含量與對照亦無顯著差異,而González-Aguilar[17]等人用UV-C輻照處理芒果后室溫貯藏18 d,得到了相似的結果。這些與本研究結果相一致,說明酚類物質含量在短時內的升高可能緣于植物體對UV脅迫的快速應激反應[17],即在短時間內激發了合成酚類物質的苯丙烷代謝途徑,隨后又很快回復至與對照無顯著差異,可能是這些誘導產生的酚類抗氧化物質很快用于清除輻照產生的自由基所致,因此在隨后的貯藏過程中處理組總酚含量無明顯變化。

圖1　不同劑量UV-C處理后山楂總酚含量變化Fig.1　Change of total phenolic content of hawthorn fruit illuminated with different dosage of UV-C

2.2UV-C處理對山楂總黃酮含量的影響

經UV-C處理后山楂總黃酮含量如圖3所示。剛處理完時(0 h),各劑量處理組山楂總黃酮含量與對照相比均有所增加,但差異不顯著(p>0.05),隨后6 h內總黃酮含量呈下降趨勢,但與對照組無顯著差異(p>0.05)。繼續跟蹤測定12 d發現,1.05 kJ/m2和2.1 kJ/m2處理組總黃酮含量在貯藏期間均略低于對照(p>0.05),4.2 kJ/m2處理組在貯藏1 d后比對照略有增加(p>0.05),隨后下降至與對照無顯著差異。Costa等[18]采用10 kJ/m2UV-C處理花椰菜也得到了類似的結果。這說明植物體內多酚與黃酮類化合物的代謝調控機制比較復雜,經UV-C處理后,果實總黃酮含量立即有所增加,可能是誘導了苯丙烷代謝的增強,并朝著類黃酮合成的方向進行,而在貯藏期間類黃酮含量均低于對照,可能是由于苯丙烷代謝轉向了木質素合成的方向所致。

圖2　不同劑量UV-C處理后山楂總黃酮含量變化Fig.2　Change of total flavonoid content of hawthorn fruit illuminated with different dosage of UV-C

2.3UV-C處理對山楂總三萜酸含量的影響

除多酚類物質外,三萜酸也是山楂中重要的生物活性物質之一。UV-C處理山楂總三萜酸含量變化如圖3所示。由圖3可見,經UV-C處理后0 h,低劑量處理組(1.05 kJ/m2)三萜酸含量顯著高于對照,但隨著時間的延長,高劑量處理組(4.2 kJ/m2)逐漸顯示出優勢,并于4 h時達到最高,較對照提高12.92%,顯著高于對照和其它劑量處理組。跟蹤測定12 d發現,對照組和各劑量處理組三萜酸含量均呈先升高后降低趨勢,對照組在貯藏至第9 d(216 h)時含量最高,1.05 kJ/m2和2.1 kJ/m2和處理組在貯藏至第6 d(144 h)時含量最高,4.2 kJ/m2處理組則在貯藏至第3 d(72 h)時達到最大值,各劑量處理組峰值與對照組峰值相比無顯著差異。就各個取樣時間而言,處理組總三萜酸含量大多低于對照,貯藏至第9 d(216 h)時顯著低于對照(p<0.05)。由此可知,山楂中功能性成分三萜酸的含量在一定時間內隨著貯藏時間的延長而增加,UV-C輻照處理可提前山楂貯藏期間三萜酸含量峰值的出現時間,但不會增加三萜酸的含量。以上研究表明UV-C處理可通過激發山楂合成萜類化合物的次級代謝途徑促進其總三萜酸的積累,并表現出一定的時間和劑量效應,高劑量UV-C處理更有利于山楂果實中三帖酸的合成和積累,但這種效應的持續性較弱,只在處理完后幾個小時內發揮作用。

圖3　不同劑量UV-C處理后山楂總三萜酸含量變化Fig.3　Change of total triterpene acids content of hawthorn illuminated with different dosage of UV-C

2.4UV-C處理對山楂抗氧化活性的影響

2.4.1UV-C處理對山楂DPPH自由基清除活性的影響UV-C處理對山楂DPPH自由基清除活性的影響如圖4所示。由圖4可見,對照組在6 h內DPPH清除率基本保持不變,2.1 kJ/m2和4.2 kJ/m2劑量UV-C處理組剛處理完時(0 h)DPPH自由基清除能力與對照相比有所增加。處理后24 h內,中低劑量處理(1.05、2.1 kJ/m2)DPPH自由基清除能力呈下降趨勢。Wang等[15]以4.3 kJ/m2UV-C處理藍莓,剛處理后其DPPH自由基清除率顯著增加,但隨后24 h內逐漸降低。這與本文研究結果相一致。高劑量處理組(4.2 kJ/m2)呈先升高后降低的趨勢,并于處理后4 h時達到最高,較對照提高12.63%,顯著高于對照及中低劑量處理(p<0.05)。室溫貯藏12天內,對照組DPPH清除能力呈先增加后降低的趨勢,在貯藏至第9 d時達到最大值,1.05 kJ/m2處理組DPPH自由基清除能力貯藏2 d后顯著高于對照(p<0.05),2.1 kJ/m2處理組在貯藏第6 d達到最大值,比對照高7.18%,高劑量(4.2 kJ/m2)處理組在貯藏前6 d,DPPH自由基清除率始終高于對照,最大比對照高8.45%。繼續貯藏,則處理組的DPPH清除率比對照有所下降(p<0.05)。這說明UV-C處理能夠在一定時間內增加山楂果實的DPPH自由基清除率,并表現一定的劑量效應,高劑量UV-C處理有利于提高山楂果實的DPPH自由基清除能力。

圖4　不同劑量UV-C處理后山楂DPPH清除率變化Fig.4　Change of DPPH scavenging capacity of hawthorn illuminated with different dosage of UV-C

2.4.2UV-C處理對山楂還原力的影響UV-C處理對山楂還原力的影響如圖5所示。由圖5可見,剛處理完時(0 h),2.1 kJ/m2處理組與對照相比下降,1.05 kJ/m2處理組則明顯提高,但隨后均呈下降趨勢,至4 h時又有所提高,24 h時2.1 kJ/m2和4.2 kJ/m2處理組分別可較對照組提高14.18%和9.61%,顯著高于對照和低劑量處理組(1.05 kJ/m2)。4.2 kJ/m2處理組還原力則在4 h時達到最高,較對照高提高12.18%,并顯著高于其它處理。跟蹤測定發現,1.05 kJ/m2和4.2 kJ/m2處理組還原力在貯藏2～6 d時與對照無顯著差異,9～12 d后各劑量處理組還原力均低于對照。以上研究表明,較高劑量的UV-C處理能夠在24 h內提高山楂還原力,但隨著貯藏時間的延長,處理組還原力會比對照顯著降低,這可能是隨著貯藏時間的延長,UV-C處理果實中還原Fe3+的物質消耗速度快于對照組所致。

圖5　不同劑量UV-C處理后山楂還原力變化Fig.5　Change of antioxidant activity of hawthorn illuminated with different dosage of UV-C

2.5UV-C處理對山楂可滴定酸含量的影響

不同處理山楂果實在室溫貯藏期間可滴定酸含量變化見圖6。由圖6可見,對照組和處理組山楂果實在貯藏過程中總酸含量均呈緩慢上升趨勢。除第6 d外,各處理組可滴定酸含量比對照有所降低,但未達到顯著性差異(p>0.05)。榮瑞芬等[19]對桃果實進行UV-C處理測定其可滴定酸含量也得到了相似的結果。以上結果說明UV-C處理可降低果實酸度,改善果實口感,不會對果實品質造成損害。

圖6　不同劑量UV-C處理山楂貯藏期間可滴定酸含量變化Fig.6　Change of titratable acid content of hawthorn illuminated with different dosage of UV-C during storage

2.6UV-C處理對山楂還原糖含量的影響

圖7所示為不同處理山楂果實室溫貯藏過程中還原糖含量變化。由圖7可見,山楂果實貯藏過程中還原糖含量呈先下降后升高的趨勢,這可能是由于山楂果實采后因呼吸作用而不斷消耗還原糖,經呼吸躍變后果實中淀粉等多糖分解而使其含量又逐漸上升。與對照相比,處理組還原糖在貯藏第1 d時低于對照,這可能是由于在UV-C處理誘導了山楂果實次級代謝的發生而消耗了次級代謝產物的前體物質——還原糖[20],隨后貯藏至第3 d與對照相比延緩了還原糖含量的下降,可能是由于UV-C處理后的果實呼吸作用減弱而減少了還原糖的消耗[21]。第9 d后,各劑量處理組還原糖含量均與對照無顯著差異,說明隨著貯藏時間的延長,UV-C處理對山楂果實貯藏期間還原糖的含量變化的影響逐漸減弱,不會對果實品質造成不利影響。這一結果與榮瑞芬等[19]在桃果實上的實驗結果類似,即經UV-C處理后,桃果實中可溶性糖含量無顯著變化。

圖7　不同劑量UV-C處理山楂貯藏期間還原糖含量變化Fig.7　Change of reducing sugar content of hawthorn illuminated with different dosage of UV-C during storage

3　結論

UV-C處理能引起山楂總酚、總黃酮、三萜酸等生物活性物質含量和抗氧化活性在一定時間內的提高,且不會對果實品質還原糖含量和可滴定酸含量造成不利影響,因此在提高和改善山楂果實及其制品中生物活性物質含量及營養保健功能方面具有潛在的應用價值。UV-C處理對山楂果實中多酚、三萜酸等生物活性物質合成的激發效應具有較強的時效性,且與處理劑量密切相關,高劑量處理有助于多酚、三萜酸等生物活性成分的合成與積累和抗氧化活性的提高,針對不同活性成分,其在貯藏過程中的變化也不盡相同,但總體上均在處理后較短時間內與對照相比具有一定的提高,在隨后的貯藏過程中又逐漸降低至沒有顯著差異。關于UV-C對山楂生物活性物質調控的作用機理,有待于進一步研究。

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Effect of UV-C Irradiation on Nutritive Qualities and Antioxidant Activity of Postharvest Hawthorn Fruit

HU Li-na,ZHANG Chun-ling,LIU Hui,LV Zhen-zhen,CHEN Da-lei,JIAO Zhong-gao*

(Zhengzhou Fruit Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450009,China)

Hawthorn fruits(CrataeguspinnatifidaBge. var.majorN. E. Br.)were exposed to different dosage of shortwave ultraviolet light(UV-C)irradiation and then stored at room temperature. Effects of UV-C radiation on contents of total phenolics,flavonoids,triterpene acids,reducing sugar,titratable acid,as well as antioxidant capacity of howthorn fruit were studied. Results showed that contents of total phenolics,flavonoids,triterpene acids,and antioxidant capacity increased after illumination in 24 hours,while fruit quality were not damaged. Synthesis of phenolics and titratable acid of howthorn illuminate with UV-C was time-and dosage-depended. Compared with the control and other levels,the high dosage of UV-C made greater contribution to the enhancement of total phenolics,flavonoids,triterpene acid and antioxidant capacity.

UV-C;hawthorn;total phenolic;total flavonoids;triterpenoids acid

2015-04-23

胡麗娜(1989-),女,在讀碩士生,研究方向:

焦中高,博士,副研究員,主要研究方向為果品營養與保鮮加工,E-mail:jiaozhonggao@caas.cn。

中國農業科學院創新工程專項經費項目(CAAS-ASTIP-2015-ZFRI)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)01-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.01.000