低強(qiáng)度UV-A光循環(huán)照射結(jié)合ε-聚賴氨酸處理對4 ℃下鮮切菠菜保鮮效果的研究

郁杰，張雨宸，謝晶

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院，上海，201306)2(農(nóng)業(yè)農(nóng)村部冷庫及制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(上海)，上海，201306)3(上海冷鏈裝備性能與節(jié)能評價(jià)專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，上海，201306)4(食品科學(xué)與工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(上海海洋大學(xué))，上海，201306)

Theeffectofcyclicirradiationoflow-intensityUV-Acombinedwithε-Polylysineonthepreservationoffresh-cutspinachat4℃

YU Jie1，3,ZHANG Yuchen1，3,XIE Jing1，2，3，4*

1(College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)2(Quality Supervision, Inspection and Testing Center for Cold Storage and Refrigeration Equipment(Shanghai), Ministry of Agriculture, Shanghai 201306, China)3(Shanghai Professional Technology Service Platformon Cold Chain Equipment Performance and Energy Saving Evaluation, Shanghai 201306, China)4(National Experimental Teaching Demonstration Center for Food Science and Engineering(Shanghai Ocean University), Shanghai 201306, China)

ABSTRACTIn order to investigate the effect of UV-A illumination combined withε-polylysine on fresh-cut spinach, the optimum preservation concentration ofε-polylysine solution was determined by sensory indicators, water loss, microbiological indicators, antioxidant enzyme indicators and nutritional indicators. The results indicated that 0.05 g/Lε-polylysine solution had the best preservation effects on fresh-cut spinach combined with UV-A (0.588 kJ/m2) illumination, which was conducted at an interval of 8 h. And it can extend shelf life of spinach to 12 d. 0.02 g/Lε-polylysine solution treatment could extend shelf life of spinach to 10 d with the radiation of UV-A (0.588 kJ/m2), which was conducted at an interval of 8 h. However, 0.08 g/Lε-polylysine solution showed no obvious preservation effect on spinach with the radiation of UV-A (0.588 kJ/m2), which was conducted at an interval of 8 h. In conclusion, appropriate intensity UV-A light combined withε-polylysine solution could not only slow down the growth of spoilage bacteria but also maintain the good antioxidant properties of spinach. It could provide a new development direction on the preservation of spinach for supermarkets, and attention should also be paid to the appropriate dosage in practical application.

Keywordsfresh-cut spinach; UV-A lillumination;ε-polylysine; compoumd preservation; antioxidant activity

菠菜是一種常見的可食用蔬菜，其葉片和莖為主要食用部分，人們常常將其鮮切后進(jìn)行烹飪或置于4 ℃下貯藏，其因膳食纖維豐富、營養(yǎng)全面受到不同年齡人群的青睞[1]，但鮮切后的菠菜易發(fā)生汁液流失且愈傷呼吸劇烈[2]，同時(shí)菠菜鮮切部分易受到腐敗菌侵染，一旦微生物進(jìn)入植物機(jī)體內(nèi)部會加快作物腐敗[3]，這些特點(diǎn)都加劇了鮮切菠菜相關(guān)代謝酶的降解進(jìn)程及微生物對其的侵染，因此應(yīng)探尋適宜的保鮮方式，提高菠菜的商品價(jià)值。

紫外線波長介于320～400 nm的光被稱長波紫外線，是紫外輻射中危害最小的部分[4]，相比UV-B、UV-C能量較低，處理葉菜類作物較為溫和，同時(shí)UV-A光照對植物抗氧化能力有一定程度的強(qiáng)化作用。SURJADINATA等[5]的研究中指出，通過UV-A光照處理不僅可以顯著提升阿魏酸、綠原酸、異香豆素等酚類物質(zhì)的含量，還對超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(peroxidase，POD)等氧化代謝酶等活性有一定的增強(qiáng)作用。在可推廣性上，目前市場上大部分UV-A燈管材質(zhì)為LED燈珠，具有波長穩(wěn)定、壽命長、產(chǎn)熱小、造價(jià)低廉等優(yōu)勢，具有極大的應(yīng)用潛力，郁杰等[6]將UV-A光應(yīng)用于鮮切菠菜，其結(jié)果表明,在420 s(1.764 kJ/m2)的照射條件下，可將鮮切菠菜貨架期延長至10 d，UV-A光照能夠顯著提升鮮切菠菜的抗氧化能力，延緩衰老，但采后葉菜本身極易失水，因此應(yīng)選擇適宜的光照強(qiáng)度和頻率以及其他輔助手段，避免葉菜失水。

ε-聚賴氨酸(ε-polylysine，ε-PL)屬于天然防腐劑，由多個(gè)賴氨酸殘基聚合而成，ε-PL 已于2003年10月被美國FDA 批準(zhǔn)為安全的食品保鮮劑[7]，其攝入人體內(nèi)可降解成賴氨酸被人體吸收。通常ε-PL以其優(yōu)異的抑菌性能常與其他保鮮劑協(xié)同應(yīng)用于果蔬保鮮[8-9]。還有文獻(xiàn)指出ε-PL具有一定光敏性，經(jīng)一定波長的光照會在體外產(chǎn)生活性氧，從而達(dá)到更強(qiáng)的抑菌的效果[10]。因此，本實(shí)驗(yàn)以不同濃度的ε-PL溶液協(xié)同UV-A光照應(yīng)用于鮮切菠菜，探究保鮮效果，為商超物流、貯運(yùn)等過程中鮮切菠菜保鮮工藝的改良提供新的發(fā)展方向。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

菠菜樣品來源：于3月份采摘，大棚種植環(huán)境溫度為12～15 ℃、相對濕度為80%，菠菜為有刺種，要求大小統(tǒng)一、葉片均勻、無病蟲害，采摘后立即于20 min內(nèi)送達(dá)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)處理。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

丙酮、石英砂、碳酸鈣粉、HCl(分析純)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；KNO3，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；超氧化物歧化酶測試盒，南京建成生物科技有限公司；三氯乙酸(>99%)，上海生工生物工程有限公司；革蘭氏陰性菌培養(yǎng)基(G-)、假單胞菌瓊脂培養(yǎng)基(CFC)，青島海博生物技術(shù)有限公司。

1.1.3 儀器與設(shè)備

高速冷凍離心機(jī)(H-2050R-1型)，長沙湘儀離心機(jī)有限公司；微型計(jì)算機(jī)(D30D)，戴爾公司；高溫高壓滅菌鍋(HVE-50)，日本Hi-rayama制造有限公司；超凈工作臺(VS-1300L-U)，上海康福特環(huán)境科技有限公司；冰箱(BCD-252MHV型)，蘇州三星電子有限公司；植物紫外線UV輔助補(bǔ)光燈(9 W/0.6 m)，山東貴翔光電有限公司；光強(qiáng)測定儀(ST-513)，先馳光電股份有限公司；紫外可見分光光度計(jì)(UV-1102型)，上海天美儀器有限公司；色差計(jì)(CR-400型)，KONICA MINOLTA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品的鮮切處理及分組

以自來水沖洗去泥污，直至洗滌后的廢水仍為澄清，代表清洗完成；10 min內(nèi)晾干，隨后距菠菜葉片莖部約4 cm處鮮切。將鮮切后的菠菜分為四大組，每大組分為8小組，每小組分裝60 g/盒。

1.2.2ε-PL溶液的保鮮處理

將鮮切菠菜分別浸泡于0.02、0.05、0.08 g/L的ε-PL溶液，分別標(biāo)為A組、B組、C組，對照組使用無菌蒸餾水浸泡，標(biāo)為CK組；30 s后取出通風(fēng)晾干，分裝放入無菌盒，并用無菌PE高透光防霧膜包好。

1.2.3 UV-A照射與參數(shù)確定

在前期的實(shí)驗(yàn)中根據(jù)不同光照總量和頻率篩選得出最佳照射方式即：燈管垂直距離受照鮮切菠菜為30 cm，單次光照間隔8 h，光照持續(xù)140 s(0.588 kJ/m2)[10]。光參數(shù)用光強(qiáng)測定儀(ST-513)測定，燈下垂直30 cm處透過防霧膜的光照強(qiáng)度為4.2 W/m2，峰值波長399 nm，半波寬16.6 nm，主波長430.32 nm，色純度98.2%，光量子通量密度9.82 μmol/(m2·s)，將A、B、C實(shí)驗(yàn)組置于該條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.3 指標(biāo)測定

1.3.1 感官評定

評定小組由10名專業(yè)感官評定人員組成，每人評定3次。評定參照PAILLART等[11]的標(biāo)準(zhǔn)，評定后所得分?jǐn)?shù)越高代表品質(zhì)越好，滿分為10分，隔天評價(jià)1次。

1.3.2 色度變化值

參考ERICK等[12]的方法，參照公式(1)計(jì)算色度變化值ΔE*：

(1)

1.3.3 光合色素含量

參照NY/T 3082—2017[13]標(biāo)準(zhǔn)，參照公式(2)計(jì)算總?cè)~綠素的含量，使用分光光度法測定總?cè)~綠素、葉綠素a、葉綠素b的含量，并計(jì)算脫鎂葉綠素、類胡蘿卜素的含量。

(2)

式中：G，1 g樣品中葉綠素的含量，mg/g；A645，在645 nm處測得的提取液的吸光度值；A663，在663 nm處測得的提取液的吸光度值；VT，提取液的總體積，mL；n，提取液為稀釋倍數(shù)；m，鮮切菠菜鮮質(zhì)量，g。

1.3.4 失重率

根據(jù)公式(3)計(jì)算失重率：

(3)

式中：M0，第0天的鮮切菠菜的初始質(zhì)量，g；M1，每隔1 d稱量1次鮮切菠菜的質(zhì)量，g。

1.3.5 革蘭氏陰性菌的計(jì)數(shù)

參考郁杰等[14]的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.3.6 假單胞菌的計(jì)數(shù)

參考郁杰等[14]的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.3.7 亞硝酸鹽含量

參照GB 5009.33—2016[15]標(biāo)準(zhǔn)測定。

1.3.8 丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量

參照GB 5009.181—2016[16]標(biāo)準(zhǔn)測定。

1.3.9 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)含量

參照超氧化物歧化酶測試盒中的羥胺法。

1.3.10 可溶性固形物含量

將樣品充分研磨后，在4 000 r/min的條件下離心10 min，取上清液滴加至檢測鏡上，合上蓋板防止產(chǎn)生氣泡，水平對準(zhǔn)光源準(zhǔn)確讀取刻度尺讀數(shù)，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示，重復(fù)3次。

1.3.11 VC含量

參照GB 5009.86—2016[17]標(biāo)準(zhǔn)測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

所有指標(biāo)設(shè)3次平行，取平均值后用Origin 8.5軟件繪圖，并使用SPSS Statistics 24軟件對組間數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan氏新復(fù)極差法顯著性分析(P<0.05即存在顯著差異)。

2 結(jié)果與分析

2.1 表觀指標(biāo)

2.1.1 感官評定

消費(fèi)者們通過感官可以直觀地了解到商品的屬性及狀態(tài)，是影響購買意向的直接因素。由圖1可知，新鮮菠菜表觀呈墨綠色，葉片較大，質(zhì)地挺拔，具有固有香氣。隨著貯藏時(shí)間的增加，各組分值呈下降趨勢，具體依次表現(xiàn)為固有氣味的消失、葉片質(zhì)地發(fā)軟萎焉、葉片發(fā)黃。在第4天，B、C組差異不明顯，打開包裝仍有固有香氣，葉片輕微失水，但未見萎焉，消費(fèi)者接受度最好，其次為A組，之后C組品質(zhì)劣變較快，在第8天打開包裝帶有臭味，葉片發(fā)生軟腐，和CK組一樣，貨架期都為8 d，而A組貨架期為10 d，B組為最長達(dá)12 d。

2.1.2 色度變化值

通過色度值ΔE*可以量化葉片顏色的變化，由圖2可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，ΔE*呈先上升后下降的趨勢，這表明隨著貯藏時(shí)間的延長，葉片出現(xiàn)黃化、發(fā)白，到了貯藏后期葉片出現(xiàn)冷害發(fā)黑，故顏色加深，ΔE*下降，在所有組別中，B組顏色變化幅度最小，能有效控制葉片黃化，其次為A組，C組變化幅度最大且大于CK組，這是因?yàn)橄鄬Ω邉┝康摩?PL溶液處理使得外界逆境強(qiáng)度增加，加劇了體內(nèi)活性氧的產(chǎn)出，使得鮮切菠菜衰老。

圖1 不同處理方式對鮮切菠菜感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of different treatments on sensory quality of fresh-cut spinach注：圖中白色方塊表示消費(fèi)者最低感官接受度，即：標(biāo)準(zhǔn)

圖2 不同處理方式對鮮切菠菜ΔE*的影響Fig.2 Effects of different treatments on ΔE* of fresh-cut spinach

2.1.3 葉綠素含量

a-總?cè)~綠素含量；b-脫鎂葉綠素含量圖3 不同處理方式對鮮切菠菜葉綠素的影響Fig.3 Effects of different treatments on chlorophyll contents of fresh-cut spinach

2.2 失水情況

前4 d，各組失水嚴(yán)重，水分含量差異不明顯(P>0.05)。在整個(gè)貯藏期間CK、C組失水程度嚴(yán)重，組間差異不明顯，在第8天，CK、C組失水程度顯著高于A、B組(P<0.05)，這是因?yàn)楦邼舛圈?PL處理加劇了呼吸作用和蒸騰作用，使得失水嚴(yán)重。10 d后，B組水分含量高于A組，這表明B組能在整個(gè)貯藏期間較好地控制鮮切菠菜的失水，這可能是因?yàn)棣?PL具有一定成膜性，抑制水分損失。

圖4 不同處理方式對鮮切菠菜水分損失的影響Fig.4 Effects of different treatments on water loss rate of fresh-cut spinach

2.3 微生物指標(biāo)

2.3.1 革蘭氏陰性菌和假單胞菌數(shù)量

有文獻(xiàn)顯示，革蘭氏陰性菌是鮮切菠菜表面依附的主要菌群，占比高達(dá)90%以上，其中又以假單胞菌為主[14]，假單胞菌增殖到一定數(shù)量會引起菠菜葉片的軟腐、發(fā)酸。由圖5-a和圖5-b可知，在整個(gè)貯藏期間，各組革蘭氏陰性菌呈增長趨勢，假單胞菌呈相同趨勢。在前4 d，CK組增長最快，A、B組次之，C組最慢，各組增長趨勢同ε-PL溶液濃度呈反比關(guān)系。6 d后，C組革蘭氏陰性菌的數(shù)量陡然上升，這是因?yàn)殡S著貯藏時(shí)間的推移，鮮切菠菜本身抵抗不住UV-A光照和高濃度ε-PL的刺激且貯藏過程中失水嚴(yán)重，故葉片組織液濃度也隨之上升，加劇了酶促反應(yīng)，代謝失衡。

a-革蘭氏陰性菌數(shù)量；b-假單胞菌數(shù)量圖5 不同處理方式對鮮切菠菜表面G-菌和假單胞菌的影響Fig.5 Effects of different treatments on the surface of G- bacteria and Pseudomonas of fresh cut spinach

2.3.2 亞硝酸鹽含量

據(jù)統(tǒng)計(jì)人體攝入的亞硝酸鹽80%以上來自蔬菜[19]，而亞硝酸鹽本身會使人體的血紅蛋白的攜氧能力大大降低，造成組織缺血從而引起一系列疾病，根據(jù)GB 2762—2017標(biāo)準(zhǔn)[20]，在蔬菜中亞硝酸鹽的限量指標(biāo)為20 mg/kg。如圖6所示，同其他葉菜類相比，新鮮菠菜的亞硝酸鹽初始含量較低，這是作物的生物特性決定的[21]，各組在前4 d均保持較低水平，但是在6～10 d，CK、C組亞硝酸鹽含量迅速上升，這是因?yàn)楦瘮【杆僭鲩L產(chǎn)生硝基還原酶，將植物中得硝酸鹽轉(zhuǎn)換為亞硝酸鹽，且2組含量差別不大(P>0.05),大約為A、B組的2～3倍，到了第12天，B組含量仍為最低，其次為A組，CK、C組含量最高，這與圖5-a和圖5-b實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。

圖6 不同處理方式對鮮切菠菜亞硝酸鹽含量的影響Fig.6 Effects of different treatments on nitrite content of fresh-cut spinach

2.4 抗氧化指標(biāo)

2.4.1 MDA含量

圖7 不同處理方式對鮮切菠菜MDA的影響Fig.7 Effects of different treatments on MDA content of fresh-cut spinach

2.4.2 SOD含量

圖8 不同處理方式對鮮切菠菜SOD的影響Fig.8 Effects of different treatments on SOD activity of fresh-cut spinach

2.5 營養(yǎng)指標(biāo)

2.5.1 可溶性固形物

在鮮切菠菜中，可溶性固形物包括：糖類物質(zhì)、水溶性維生素、微量元素等物質(zhì)，能夠較好地反映菠菜中營養(yǎng)成分的變化[25]。由圖9可知，隨著貯藏時(shí)間的延長，各組可溶性固形物被消耗減低，這是因?yàn)殡x體后的植物為了維持本身的生命活動(dòng)消耗糖分。前4 d各組含量差異不明顯(P>0.05)，之后B組含量始終為最高，其次為A組，CK和C組差異不顯著(P>0.05)，這是因?yàn)镃組體內(nèi)氧化代謝平衡被打破，組織破裂，營養(yǎng)成分溢出即加速了腐敗進(jìn)程又助于細(xì)菌的繁殖。以上現(xiàn)象表明，B組可較好的減緩鮮切菠菜營養(yǎng)流失，有利于保鮮，其次為A組，C組無明顯效果。

圖9 不同處理方式對鮮切菠菜可溶性固形物的影響Fig.9 Effects of different treatments on soluble solids content of fresh-cut spinach

2.5.2 VC含量

VC在人體中參與多種必要的生命活動(dòng)，如神經(jīng)遞質(zhì)、蛋白質(zhì)合成以及多種氨基酸代謝，但人體本身無法合成VC，需要依靠外界攝取，鮮切菠菜富含VC以及多種膳食纖維，是一種可靠的來源，同時(shí)，VC也可調(diào)節(jié)植物自身的氧化代謝平衡延緩衰老，因此VC含量的高低既可以反映營養(yǎng)成分的變化還可以間接反映抗氧化水平。由圖10可知，C組的VC含量在第2天短暫地到達(dá)最高點(diǎn)，推測相對UV-A光協(xié)同高濃度的ε-PL處理可以上調(diào)VC合成基因如BO-VTC2、BO-GLDH的表達(dá)，這2種基因可以促進(jìn)VC前體物質(zhì)的合成從而使得VC含量的增加，這里突出了ε-PL溶液還具有一定的光敏性增強(qiáng)光照對氧化代謝的刺激[26-27]，之后VC便開始迅速下降，這是因?yàn)橄鄬Ω邼舛鹊奶幚矸绞綄︴r切菠菜氧化代謝的刺激程度過高，鮮切菠菜轉(zhuǎn)而開始衰老，從MDA、SOD指標(biāo)中可以印證這個(gè)觀點(diǎn)。A、B組均呈緩慢下降的趨勢，且B組對減緩VC降解的效果優(yōu)于A組。

圖10 不同處理方式對鮮切菠菜VC的影響Fig.10 Effects of different treatments on VCcontent of fresh-cut spinach

3 結(jié)論

UV-A光照結(jié)合0.05 g/Lε-PL溶液保鮮效果最好，可有效控制鮮切菠菜顏色發(fā)生改變以及腐敗菌的增長，極大地減緩?fù)示G速度和營養(yǎng)成分的損耗，同時(shí)又保持良好的抗氧化能力，貨架期可達(dá)12 d。UV-A光照結(jié)合0.02 g/Lε-PL溶液具有一定保鮮效果，但在控制腐敗菌的增長和減緩營養(yǎng)流失方面不如前者，貨架期可達(dá)10 d。UV-A光照結(jié)合0.08 g/Lε-PL溶液雖然在貯藏前期能夠有效抑制腐敗菌的增長，但之后各個(gè)指標(biāo)表明鮮切菠菜劣變較快，貨架期同對照組一致為8 d，故判斷無明顯保鮮效果。