LED光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實著色的影響

鄧麗莉 袁梓洢 尹保鳳 任書穎 李四平 姚世響 曾凱芳

(西南大學食品科學學院，重慶 400715)

LED光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實著色的影響

鄧麗莉 袁梓洢 尹保鳳 任書穎 李四平 姚世響 曾凱芳

(西南大學食品科學學院，重慶 400715)

用乙烯利對重慶本地產早熟蜜橘果實進行褪綠處理，對褪綠處理后的果實進行發光二極管(light emitting diode，LED)光照處理，探討不同LED光源、光照時間和光照強度對乙烯褪綠蜜橘果皮和果肉著色的影響。結果表明，不同LED光源、光照時間和光照強度處理均有效地提高了果實色澤指數、色差參數(a*、b*、a*/b*和C*)和類胡蘿卜素含量，降低了果皮H*值、葉綠素a與b的含量。其中，藍光 LED光源處理組的果實褪綠速率快，色澤指數高，果實著色更佳。300 lx藍光LED光照處理10 h在改善乙烯褪綠蜜橘果實著色方面具有潛在的可行性。

蜜橘；乙烯；褪綠；發光二極管(LED)光照；藍光；著色

果皮色澤是柑橘果實的主要外觀品質指標之一，也是消費者衡量柑橘果實可接受性的主要參數[1]。早熟柑橘品種具有果皮和果肉不同步達到成熟標準的特性，即果皮達到上市顏色標準的時間要明顯晚于果肉成熟時間[2-3]。另外，人們為了避免低溫對柑橘造成不必要的損害，一般會提前采摘柑橘果實，但此類早產柑橘(如椪柑)的果皮顏色較淺，商品價值較差[4]。針對上述問題，商業上采用褪綠處理的方式改善早熟或早采柑橘果皮的色澤，以提高此類柑橘的市場競爭力[5]。乙烯褪綠處理是目前商業應用最廣泛且有效的褪綠方式[4, 6-7]。大量研究表明外源乙烯處理在不影響柑橘果肉品質的情況下[8-9]，通過促進柑橘果皮葉綠素的降解及類胡蘿卜素的合成和積累，加速柑橘外觀色澤從綠色到黃色或橙色的轉變過程[10-11]。雖然外源乙烯褪綠處理在一定程度上能夠誘導柑橘果皮褪綠轉黃，使果實色澤更接近于自然成熟果實，但乙烯褪綠不是果實自然成熟轉色過程的簡單模擬。二者的著色過程存在一定差異[2]。如何安全、高效地改善乙烯對柑橘果皮褪綠著色的效果，使其著色更接近于自然著色，對于改善早熟、早采柑橘果實的外觀色澤、增加柑橘產業的經濟價值具有重要意義。

目前，關于光照在調控果蔬著色方面的研究報道較多。一般地，光照能提高不同果蔬的轉色速率[12]。大量的研究[13-16]也表明不同波長的光質對果蔬色澤的調控效果不同。光照強度和光照時間也是調控果蔬色澤的關鍵因子[17]。另外，外源光照處理也能有效地影響類胡蘿卜素和葉綠素的含量和組成的變化[18-19]。但不同品種、不同產地的柑橘果實對光照處理的響應不同。重慶是我國重要的蜜橘差地之一，有效乙烯褪綠模式的研究對提高重慶地區蜜橘果實的商品價值具有重要意義。但目前重慶地區乙烯褪綠適宜的參數尚不明確。本試驗擬以重慶本地產蜜橘果實為原料，用乙烯利對果實進行褪綠處理，褪綠處理后采用不同光照條件LED光源、不同光照時間和不同光照強度LED光源對果實進行處理，通過測定果實色澤相關指標的變化，初步明確在生產上以LED光照處理改善乙烯褪綠柑橘果實著色的可行性和有效作用模式，為提高采后乙烯褪綠柑橘果實外觀品質和商品價值提供一定的理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蜜橘：早熟無核蜜橘，采自重慶市北碚區歇馬鎮果園。果實為果肉成熟、果皮色澤呈綠色。果實采收當日運回實驗室，置于5～8 ℃條件下預冷處理24 h。選用色澤一致、大小均一、無病蟲害、無機械傷的健康果實作為試驗材料；

乙烯利(ethephon，ETH)：有效成分含量40.0%，四川國光農化股份有限公司，用自來水配置濃度為1 000 mg/kg的乙烯利溶液。

1.2 主要儀器設備

LED光源：紅光LED光源波長為660 nm，藍光LED光源波長為450 nm，復旦大學信息科學與工程學院提供；

紫外分光光度計：UV1000型，上海天美科學儀器有限公司；

高速冷凍離心機：3H16R1型，湖南赫西儀器裝備有限公司；

測色儀：UltraScan PRO型，美國HunterLab公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 處理方法 果實用2% NaClO溶液浸泡1～2 min進行表面殺菌，然后用自來水清洗干凈，并于室溫下(20 ℃)自然晾干，將受試果實分為8組，結合前期預試驗結果，8組果實分別按表1進行處理。

果實處理后，進行單果包裝，然后置于20 ℃，85%～90% RH環境中貯藏。處理果實分為觀察組和取樣組，分別于貯藏的第0、3、6、9天取果實赤道部位果皮(1～2 cm寬)及果肉，迅速切成小塊，放入液氮中速凍，再置于-40 ℃冰箱中保存備用。每個處理重復3次，共計90個果實，8個處理共用720個果實。另取30個未處理果實，分成3組，測定果皮、果肉各項指標，作為所有處理的0 d值。

1.3.2 測定方法

(1) 果實色澤指數測定：果實色澤指數的測定方法及分級標準參見表2，按式(1)計算果實色澤指數[20]。每個分級處理30個果實，重復3次。

(1)

(2) 果皮和果肉色差值測定：采用UltraScan?PRO色差儀測量。根據國際照明委員會L*、a*、b*顏色空間，分別測定赤道部位果皮和果肉a*、b*、a*/b*、H*和C*值。每個處理測30個果子，每個果實取果皮赤道處對應3點，取平均值，記為果皮色差值；每3個果實果汁混合后為一個平行，測3個平行，取平均值，記為果肉色差值[21-22]。

(3) 果皮葉綠素a、b及類胡蘿卜素含量測定：參照陶俊等方法進行測定[23]。

1.3.3 數據統計及圖形分析 以上所有試驗均重復3 次，所有數據用Excel 2010統計分析并繪圖；應用SPSS 16.0軟件對數據進行方差分析(ANOVA)，采用Duncan’s多重比較對差異顯著性進行分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與討論

2.1 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實外觀的影響

色澤是果實最基本的外觀品質，它的深淺度、強弱度、光澤度和均勻度影響著柑橘的商品價值[24]。室溫貯藏條件下處理果實果皮的顏色變化見圖1。外源乙烯褪綠處理后，果皮顏色有明顯的褪綠轉黃過程。與單獨紅光和藍光處理組相比，乙烯處理能更快地促進果實黃化。第3天時乙烯褪綠處理的所有果實有明顯的褪綠現象，外觀呈現黃綠花斑狀；第9天時其果實呈現黃色，實現了由綠轉黃的轉色過程。不過，紅光LED光源和藍光LED光源結合乙烯褪綠處理組果實色澤呈現橙色，其色澤比單獨乙烯處理組更深。且相對于紅光LED光源處理組(圖1B和E)，藍光LED光源處理果實褪綠速率更快(圖1C和H)，呈色更均一，著色效果更好。表明藍光LED光源能更好地改善乙烯褪綠蜜橘果皮的色澤。

圖1(A、D、F、H)為不同光照時間處理果實外觀圖，圖1(A、D、G、H)為不同光照強度處理果實外觀圖。兩組結果均表明，藍光LED光源結合處理組的褪綠效果好于乙烯單獨處理組，且褪綠速率更快。同時，藍光LED光照10 h的果實顏色變化明顯優于藍光LED光照5 h處理；藍光LED光照強度300 lx優于藍光LED光照強度150 lx。故300 lx 10 h的藍光LED光源光照處理能更有效地改善乙烯褪綠蜜橘果實的色澤。

A. CK B. Red(300 lx 10 h) C. Blue(300 lx 10 h) D. ETH E. ETH+Red (300 lx 10 h) F. ETH+Blue (300 lx 5 h) G. ETH+Blue (150 lx 10 h) H. ETH+Blue (300 lx 10 h)

圖1 LED光照處理后乙烯褪綠蜜橘室溫貯藏條件下(20 ℃)果皮顏色變化情況

Figure 1 Color change of ethephon-degreened mandarin treated with LED light irradiation (20 ℃)

2.2 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實色澤指數的影響

果實的色澤指數可以反映乙烯褪綠蜜橘果皮色澤的轉變情況。由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，受試蜜橘果實的色澤指數總體呈現上升趨勢，0～3 d果實轉色速率較快，貯藏后期相對變緩。其中，圖2(a)表明乙烯、乙烯結合藍光LED光源和乙烯結合紅光LED光源處理組的蜜橘果實的色澤指數均顯著高于單獨紅光LED光源、藍光LED光源和對照組。且整個貯藏期內，藍光LED光源結合處理的乙烯褪綠蜜橘果實色澤指數高于其他處理組，在第3天時該結合處理組與紅光LED光源結合處理組和單獨的乙烯處理組之間均存在顯著性差異(P<0.05)。此外，單獨藍光和單獨紅光處理的色澤指數都顯著地高于對照組，且單獨藍光處理在貯藏后期(9 d)與單獨紅光處理組存在顯著性差(P<0.05)。表明光照處理對貯藏蜜橘果實和乙烯褪綠蜜橘果實的色澤指數都有顯著影響。

光照時間長短影響藍光對果實色澤的改善作用。適宜的藍光LED光照時間(10 h) 能加快受試蜜橘果實采后的轉黃過程。貯藏第3天和第9天，藍光光照10 h的乙烯褪綠蜜橘果實色澤指數分別比藍光光照5 h處理組果實高34.29%和5.26%，且兩處理組之間差異顯著(P<0.05)，見圖2(b)。

光照強度也是影響藍光對果實色澤改善作用的因素。貯藏第3天和第9天，300 lx的藍光處理后的乙烯褪綠蜜橘果實色澤指數分別比單獨乙烯褪綠蜜橘果實高出23.68%和9.09%，且兩處理組之間差異顯著(P<0.05)。第3天時，150 lx 藍光結合處理顯著促進乙烯褪綠蜜橘果實的轉色。但是300 lx藍光結合處理在數值上要大于150 lx藍光結合光照處理，并且兩處理組之間存在顯著性差異(P<0.05)，見圖2(c)。

Figure 2 Effect of LED light treatment on the color index of ethephon-degreened mandarin fruit

2.3 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實色差值的影響

2.3.1 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果皮色差值(a*、b*、a*/b*)、彩度值(C*)和色度值(H*)的影響 由表3可知，乙烯褪綠處理后，各處理組果實的色差參數a*、b*、a*/b*和C*值整體均呈現增加的趨勢，H*值呈現下降的趨勢，這與上述乙烯褪綠蜜橘果皮顏色的變化情況基本保持一致。大量研究也證明了類似的結果[6, 16, 25]。光照處理(紅光/藍光LED光源)后乙烯褪綠蜜橘果實著色深于單獨乙烯處理組。相應地，貯藏過程中，紅光/藍光LED光源結合處理的乙烯褪綠蜜橘色差參數a*、b*、a*/b*、C*和H*值與單獨乙烯處理組均有顯著差異(P<0.05)。同時，藍光LED光源對乙烯褪綠蜜橘果皮色差參數的影響大于紅光LED光源處理。貯藏第9天時，藍光LED光源結合處理的乙烯褪綠蜜橘果實a*、b*和C*值分別比紅光LED光源結合處理組高7.44%，2.72%，3.01%。而且，與單獨藍光LED處理組比較，藍光LED光源結合乙烯處理對色差參數a*、b*、C*的影響更顯著。

不同的藍光LED光源光照時間(5，10 h)對不同色差參數的影響存在一定的差異。貯藏第6天時，藍光LED光源光照10 h乙烯褪綠蜜橘果實的a*、b*和C*值比藍光LED光源光照5 h高6.51%，9.78%，9.98%，且存在顯著差異(P<0.05)。然而，不同藍光LED光照時間對a*/b*和H*值的影響差別不大。不過，由表3可知，與單獨乙烯處理組相比，外源藍光處理能顯著地增加乙烯褪綠蜜橘果實a*、b*、a*/b*、C*值，降低H*值。

由表3可知，不同光照強度處理對乙烯褪綠蜜橘果實的各個色差參數作用效果也呈現出一致的結果。光照強度為150 lx和300 lx藍光LED光照處理10 h的乙烯褪綠蜜橘果實a*、b*、a*/b*、C*和H*值與單獨乙烯處理組均有顯著差異(P<0.05)。果實貯藏至后期(第9天)時，300 lx藍光LED光照結合處理組果實的b*和C*分別比150 lx藍光LED光照結合處理組高2.74%和2.59%。

2.3.2 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果肉色差值(a*、b*、a*/b*)、彩度值(C*)和色度值(H*)的影響 由表4可知，藍光LED光照處理能有效地促進乙烯褪綠蜜橘果肉a*值的增加。貯藏第3、6和9 天時，藍光LED結合乙烯處理組a*值分別比單獨乙烯組高35.03%，115.34%，33.42%。相似地，整個貯藏過程中，藍光LED結合乙烯處理的蜜橘果肉b*和C*值均明顯高于對照組、乙烯單獨處理組和單獨藍光LED光照組(P<0.05)。蜜橘果肉的a*/b*和H*值對藍光LED光照有一定的積極響應。貯藏3 d后，單獨藍光LED光照組的a*/b*和H*值分別與其他3組處理存在顯著性差異。貯藏后期，藍光LED-結合乙烯褪綠處理對a*/b*和H*的影響占主導地位。貯藏第6天時，藍光LED-結合乙烯處理的蜜橘果肉a*/b*值分別比對照組、單獨藍光LED光照組和單獨乙烯褪綠組高38.89%，6.90%，16.80%；藍光LED-結合乙烯處理的蜜橘果肉H*值分別比對照組、單獨藍光LED光照組和單獨乙烯褪綠組低7.28%，1.63%，3.68%。

2.4 光照處理對乙烯褪綠蜜橘果實色素物質含量的影響

乙烯能夠加速柑橘果皮中葉綠素的分解和促進類胡蘿卜素的積累，實現對果皮色澤和果實外觀品質的改善[11-12, 26]。由圖3可知，第0天時，果實果皮葉綠素含量明顯高于類胡蘿卜素含量，從而掩蓋了類胡蘿卜素的顏色，此時果皮呈綠色；采后褪綠處理后，隨著貯藏時間的延長，果皮葉綠素(葉綠素a和葉綠素b)含量均表現顯著的下降趨勢，而類胡蘿卜素不斷增加，最終使果實呈現黃色。

柑橘果實存在兩種類型的葉綠素，即葉綠素a和葉綠素b[27-28]。整個貯藏過程中，4組處理組的葉綠素a和b降解速率不同，其速率快慢表現為：藍光LED結合乙烯處理組>單獨乙烯處理組>單獨藍光LED光照組>對照組，見圖3(a)、(b)。表明藍光LED光照處理能加速乙烯褪綠蜜橘果實中葉綠素a和b的降解。貯藏至第6天時，藍光LED光照結合乙烯處理組的葉綠素a含量分別為單獨乙烯處理組、單獨藍光處理組和對照組的51.34%，15.63%，12.51%；葉綠素b含量分別為單獨乙烯處理組、單獨藍光處理組和對照組的52.71%，46.45%，42.90%。但在貯藏后期(第9天)時，藍光LED結合乙烯處理組和單獨乙烯處理組之間葉綠素a和b含量無顯著差異(P>0.05)。由此可知，適宜條件的光照處理能夠誘導葉綠素的降解，促進果實果皮的轉色[23]。

? 同一指標、同一天數值標注不同字母的為檢測有顯著差異的數據(P<0.05)。

柑橘果實外源褪綠處理后，果皮類胡蘿卜素含量的高低，直接影響最終果皮的“橙色”水平和外觀色澤[25]。由圖3(d)可知，褪綠處理后，褪綠蜜橘的果皮類胡蘿卜素含量呈現上升趨勢。貯藏第3、6和9天時，藍光LED結合乙烯處理組的果實類胡蘿卜素含量較對照組高出32.44%，18.29%，13.49%，且差異顯著(P<0.05)。表明藍光LED光照處理可以促進蜜橘果皮類胡蘿卜素的積累，對乙烯褪綠蜜橘果皮色澤有一定的改善作用。在整個試驗貯藏過程中，單獨藍光處理組和對照組果實類胡蘿卜素的積累較緩慢、變化不大，且差異不顯著(P>0.05)。可能是單獨藍光處理對蜜橘果實葉綠素降解過程的調控更為有效，或者藍光LED光照處理需要更長的時間來誘導類胡蘿卜素的積累。

3 結論

本研究結果表明，不同光照結合乙烯處理組能顯著地促進乙烯褪綠蜜橘果實的著色，其中以300 lx藍光LED處理10 h效果最好。該光照處理在改善柑橘褪綠蜜橘果實著色方面具有潛在的可能性，為改善乙烯褪綠蜜橘著色效果提供了思路。但該光照處理在實際生產應用中的具體方式有待進一步研究。

? 同一指標、同一天數值標注不同字母的為檢測有顯著差異的數據(P<0.05)。

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Effect of LED Light Treatment on Coloration of Ethephon-degreened Mandarin Fruit

DENG Li-liYUANZi-yiYINBao-fengRENShu-yingLISi-pingYAOShi-xiangZENGKai-fang

(CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

The effect of light emitting diode (LED) light irradiation on the rind and pulp color of ethephon-degreened mandarin fruits was investigated in this study. The effects of LED light wavelength, treatment time and the intensity of the light on the coloration of mandarin fruit were all taken into consideration. LED light treatments can effectively improve the color index, the chromatographic parameters (a*,b*,a*/b*andC*) and the carotenoid content of ethephon-degreened mandarin fruit, and reduced the H*value, the chlorophyll a and chlorophyll b content. Blue LED light irradiated fruit had a better degreening rate and color index. Ethephon-degreened mandarin fruit could develop a better color after a blue LED light treatment at intensity of 300 lx for 10 h.

mandarin; ethylene; degreening; light emitting diode (LED) light irradiation; blue light; coloration

國家自然科學基金青年科學基金項目(編號：31401540)；重慶市博士后科研項目特別資助項目(編號：Xm2014106)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(編號：2015BAD16B07)

鄧麗莉，女，西南大學講師，博士。

曾凱芳(1972—)，女，西南大學教授，博士。 E-mail: zengkaifang@163.com

2017—02—11

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.03.027