UV-C處理對青椒色澤和生理品質的影響

馬麗麗，左進華，王 清，高麗樸，張桂君，朱鑫彤，牟建樓

（河北農業大學食品科技學院，河北 保定 071000）

青椒作為世界第二大消費蔬菜，是最受歡迎的茄科作物之一，在世界范圍內被廣泛種植，具有很高的烹飪價值和營養價值[1]。青椒以其誘人的色澤、獨特的風味和在不同成熟階段的食用價值受到消費者的廣泛喜愛，通常被認為是必需維生素（包括VC、VE、VA和VB）的良好來源，是一種重要的營養素、色素源，還富含抗氧化成分，如類黃酮、酚酸、類胡蘿卜素等[2-7]，青椒還具有預防癌癥、降脂減肥的保健功能[7]。

青椒果實在成熟過程中發生了重要的視覺和代謝變化，包括與呼吸有關的揮發性有機化合物的釋放、葉綠素的破壞和新色素的合成[8]。青椒顏色由綠變紅是青椒采后貯藏過程中的一個主要問題，也是限制青椒保質期的主要問題之一，轉紅意味著青椒果實成熟和衰老，并伴隨著失水和腐爛，導致更大的損失[9]。據估計，其采后損失約占總產量的25%～35%[2]，因此為了保持青椒在貯藏階段的生理品質，需要對其進行適宜且充分的保鮮處理。

針對青椒在采后貯藏期間出現的一系列品質劣變問題，國內外學者對此展開了相關研究，包括物理、化學、生物保鮮技術以及復合處理技術等。其中光控保鮮技術中的紫外輻照技術作為一種物理保鮮技術廣泛應用于果蔬的采后防腐保鮮，短波紫外線（short-wave ultraviolet，UV-C，波長小于280 nm）處理是一種簡單、安全、經濟、無污染、無化學殘留的采后處理技術[10-11]。研究發現，UV-C不僅具有輻射殺菌的作用，還可以調節果實的成熟和衰老，減緩冷害、腐爛等現象，延長采后壽命[12-13]。國外學者利用不同輻射劑量的UV-C照射采后花椰菜、草莓、桃、番茄等果蔬，均不同程度減輕了其病害，延緩了老化過程，提高了貯藏期間的品質[14-15]。蓬桂華[10]和Vicente[12]等發現，UV-C處理‘燈籠椒’可以降低辣椒腐爛指數、減輕冷害、延長貯藏期。盡管有研究發現UV-C對青椒的采后生理特性有一定的影響，但是UV-C處理在抑制青椒果實轉色及其他生理特性方面的研究還鮮見報道。青椒冷藏被廣泛用于減緩新陳代謝和減少變質，從而延緩青椒的軟化并延長其貨架期[16-18]。因此，本實驗以‘京甜3號’青椒為材料，采用最佳劑量的UV-C處理青椒，分別在10 ℃和25 ℃環境下貯藏，研究UV-C處理對青椒采后色澤和生理品質的影響，為保持青椒采后貯藏品質提供新的思路和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料為青椒品種‘京甜3號’，采收于北京綠奧蔬菜合作社，選取成熟度為綠熟期的果實，采后立即運抵北京市農林科學院蔬菜研究中心采后實驗室，選取成熟度和大小一致、色澤亮綠、形態良好、果實已充分膨大、無機械傷、無病蟲害的青椒果實進行實驗。

聚乙烯保鮮袋（厚0.03 mm）購于北京華盾雪花有限公司。

植物八氫番茄紅素合酶（phytoene synthase，PSY）、番茄紅素β-環化酶（lycopene-β-cyclase，LCYB）酶聯免疫分析試劑盒 上海聯邁生物工程有限公司；丙酮、乙醇、濃鹽酸、甲醇、冰醋酸 天津市光復科技發展有限公司；石英砂、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、Triton X-100、鄰苯二酚 國藥集團化學試劑有限公司；無水醋酸鈉、愈創木酚、30% H2O2溶液、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設備

LS125多探頭紫外輻照計 深圳市林上科技有限公司；GY-2型硬度計 浙江托普儀器有限公司；YP20002型電子天平 余姚市金諾天平儀器有限公司；UV-1800紫外-可見分光光度計 上海精密科學儀器有限公司；TGL-16G-A高速冷凍離心機 廣州晟龍實驗儀器有限公司；XMTD-6000型數顯恒溫水浴鍋 余姚金電儀表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將青椒果實分裝于聚乙烯袋中（防止果實過度失水），分別用0（對照）、0.125、0.25、0.5、1 kJ/m25 個不同劑量對青椒進行UV-C輻照處理，然后將青椒果實置于（25±1）℃、相對濕度85%～90%的貯藏室中貯藏。每個保鮮袋內放30 個青椒，于貯藏的第0、3、7、11、15、19、23天測定各項指標（感官得分、硬度、轉紅指數和腐爛指數），因第23天時青椒已失去原有的商品價值，不再繼續測定指標。每個處理設置3 個平行，重復3 次。

根據不同劑量的UV-C處理對青椒外觀品質的影響，篩選出最佳的UV-C輻照劑量。據此，將青椒分為兩組，即對照組和處理組。對照組青椒不做任何處理，處理組青椒用UV-C燈采用最佳輻照劑量輻照12 s，然后用聚乙烯袋掩口包裝后均分別置于溫度（10±1）℃和（25±1）℃、相對濕度85%～90%的貯藏室貯藏；每個保鮮袋內放30 個青椒，于貯藏的第0、3、7、11、15、19、23天測定各項指標（總葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮、總酚和番茄紅素含量，以及相關酶活力）。每個處理設置3 個平行，重復3 次，每次重復30 個青椒果實。

1.3.2 感官評分、硬度、轉紅指數和腐爛指數的測定

感官評分：以青椒外觀作為感官評價的基礎，采用9 分制評分法，確定青椒的評價標準（表1）[19]。對可接受度進行評價，總分為9 分，1～4 分表示不可接受，4～6 分表示可以接受，6～9 分表示樂意接受。為使實驗結果更加準確，安排經過標準培訓的20 名學生（男女比例為2∶3）對其進行綜合評分，感官評定結果取平均值，同時記錄貯藏過程中的保鮮效果。

表1 青椒外觀指數評定標準Table 1 Criteria for appearance evaluation of green bell peppers

硬度的測定：利用GY-2型硬度計對果實進行測定，測定探頭直徑為0.8 cm，每次取6 個果實，在每個果實中間最大橫徑處取3 個點測定硬度，取平均值。

轉紅指數的測定：將青椒的轉紅面積分為3 級。0級：未轉紅；1級：轉紅面積比例小于50%；2級：轉紅面積比例達50%以上。按公式（1）計算轉紅指數。

腐爛指數的測定[20]：按青椒的腐爛面積分為3 級。0級：無腐爛；1級：腐爛面積比小于50%；2級；腐爛面積比達50%以上。按公式（2）計算腐爛指數。

1.3.3 總葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮、總酚和番茄紅素含量的測定

總葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮和總酚含量測定均參照曹建康等[21]的方法，其中類黃酮、總酚含量分別以每克鮮質量樣品的OD325nm、OD280nm表征；番茄紅素含量測定參照Tan Jinjuan等[22]的方法。

1.3.4 相關酶活力的測定

多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、過氧化物酶（peroxidase，POD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、抗壞血酸過氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活力測定均參照曹建康等[21]的方法，分別測定青椒果實在420、470、240 nm和290 nm波長處的吸光度。以每克鮮果實每分鐘在420 nm波長處吸光度增加1為1 個PPO活力單位（U），以每克鮮果實每分鐘在470 nm波長處吸光度增加1為1 個POD活力單位（U），以每克鮮果實每分鐘在240 nm波長處吸光度減少0.01為1 個CAT活力單位（U），以每克鮮果實每分鐘在290 nm波長處吸光度降低0.01為1 個APX活力單位（U）。

PSY、LCYB活力均采用試劑盒中的方法進行測定。取1 g青椒組織加入9 mL pH 7.4的磷酸鹽緩沖液，勻漿充分后于4 ℃、8 000 r/min離心30 min，取上清液并暫時保存于4 ℃待用，然后按說明書要求進行操作。

1.4 數據統計分析

采用Excel 2003軟件進行基礎數據整理，利用SPSS 19軟件對數據進行方差分析，利用Duncan’s多重比較進行顯著性分析，P＜0.05為差異顯著。利用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同劑量UV-C處理對青椒品質的影響

圖1 不同劑量UV-C處理對青椒感官得分（A）、硬度（B）、轉紅指數（C）、腐爛指數（D）的影響Fig.1 Effects of different doses of UV-C treatment on the sensory quality (A), hardness (B), redness rate (C) and decay incidence (D) of green bell peppers

如圖1A所示，青椒在貯藏期間感官品質呈下降趨勢，在貯藏第3天時，0.125、0.25、0.5 kJ/m2劑量的UV-C處理的青椒感官品質均高于對照組；在貯藏第11～23天，0.25 kJ/m2劑量UV-C處理的青椒感官品質均高于其他處理組。結果表明，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理可使青椒在一定程度上保持較高的感官品質，延長貨架期。

硬度是評價果實成熟與衰老程度的重要指標之一，可較為直觀反映出青椒的商品價值。如圖1B所示，在貯藏過程中青椒的硬度隨著貯藏時間的延長逐漸下降。在貯藏第7～23天，0.25 kJ/m2劑量UV-C處理的青椒硬度均高于其他處理組。在貯藏末期，對照組青椒硬度與初值相比下降了32.38%，而0.25 kJ/m2劑量UV-C處理組青椒的硬度降幅最小，只下降了26.9%。結果表明，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理可以有效延緩青椒硬度的下降，延緩其采后衰老。

轉紅指數是反映青椒成熟衰老程度的重要指標之一[23]。青椒在采后貯藏過程中，會發生明顯的顏色變化。由圖1C可以看出，隨著貯藏時間的延長，轉紅指數逐漸升高。除23 d外，在整個貯藏期間，各處理組青椒的轉紅指數均低于對照組；其中，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理組效果最好，除貯藏第11天外，其他貯藏時間該處理組青椒的轉紅指數均低于其他處理組。結果表明，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理可有效抑制青椒轉紅。

由圖1D可知，青椒的腐爛指數隨著貯藏時間的延長而升高，貯藏11 d后，對照組青椒的腐爛指數大幅度上升，0.5 kJ/m2劑量的UV-C處理對青椒的腐爛沒有明顯的抑制作用。而0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理可明顯抑制青椒腐爛，與其他處理相比效果更佳。在貯藏末期，對照組青椒的腐爛指數達到98%，已完全失去商品價值和食用價值，而0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理青椒腐爛指數最低。結果表明，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理能有效降低青椒在貯藏期間的腐爛指數，維持青椒的外觀品質。

綜合各個指標來看，0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理的保鮮效果較為突出，能有效延緩青椒的感官品質、硬度的下降，降低轉紅指數和腐爛指數，從而有效延長貯藏期。因此，選用0.25 kJ/m2劑量的UV-C處理進行后續實驗，研究不同貯藏溫度下UV-C處理對青椒生理品質的影響。

2.2 UV-C處理對青椒總葉綠素、類胡蘿卜素、類黃酮、總酚及番茄紅素含量的影響

圖2 UV-C處理對青椒總葉綠素（A）、類胡蘿卜素（B）、類黃酮（C）、總酚（D）、番茄紅素（E）含量的影響Fig.2 Effect of UV-C treatment on the total chlorophyll (A),carotenoid (B), flavonoid (C), total phenol (D) and lycopene (E) contents of green bell peppers

總葉綠素含量能反映青椒在貯藏期間品質的變化[24]。從圖2A可以看出，在整個貯藏期間，青椒中的總葉綠素含量呈下降趨勢。在同一貯藏溫度下，UV-C處理組青椒中總葉綠素含量均高于對照組。在貯藏過程中，常溫（25 ℃）貯藏下的對照組青椒中總葉綠素含量下降最多，尤其到貯藏末期，其總葉綠素含量迅速下降，而UV-C處理有效延緩了這一過程。低溫（10 ℃）貯藏條件下的UV-C處理組青椒中總葉綠素含量最高，有效延緩了青椒中總葉綠素含量的下降。以上結果表明，UV-C處理可延緩青椒中葉綠素的降解，維持較高的葉綠素含量，對保持青椒的綠色起到了重要作用。

由圖2B可以看出，隨著貯藏的進行，青椒中的類胡蘿卜素含量呈逐漸升高的趨勢。在貯藏前7 d，UV-C處理組的青椒中類胡蘿卜素含量較高，這可能是由于UV-C的脅迫導致類胡蘿卜素含量增加。在貯藏11 d后，常溫貯藏下的對照組青椒中類胡蘿卜素含量最高，而UV-C處理抑制了類胡蘿卜素的生成。但在低溫貯藏條件下，UV-C處理沒有起到延緩類胡蘿卜素含量升高的作用。這可能是由于低溫抑制了類胡蘿卜素含量的升高，而UV-C處理作為一種非生物脅迫誘導了類胡蘿卜素的生成。以上結果表明，常溫貯藏下UV-C處理抑制了類胡蘿卜素含量的升高，延緩了青椒轉紅，有效延長了貨架期。

類黃酮和總酚是果蔬中重要的抗氧化物質，與抗氧化活性密切相關[25-27]，其中類黃酮還與果實著色有關[28-31]。由圖2C可以看出，在貯藏過程中，青椒中的類黃酮含量逐漸升高。常溫貯藏條件下的對照組青椒中類黃酮含量最高，UV-C處理抑制了類黃酮含量的升高。低溫貯藏對類黃酮的生成具有明顯的抑制作用，在整個貯藏過程中，低溫貯藏下的UV-C處理均有效延緩了類黃酮含量的升高，其類黃酮含量也最低。以上結果表明，低溫貯藏和UV-C處理可抑制青椒中的類黃酮含量的升高，延緩青椒的顏色變化。

從圖2D可以看出，在整個貯藏期間，青椒中總酚含量呈上升趨勢，這可能是因為青椒中結合態的總酚分解為游離態，從而導致青椒中游離態總酚含量升高[32]。貯藏第7～15天，青椒的總酚含量大幅升高，其含量由高到低的順序為：UV-C-25 ℃組＞對照-25 ℃組＞UV-C-10 ℃組＞對照-10 ℃組，與對照組相比，UV-C處理誘導了總酚含量的升高。在貯藏15 d后，各組青椒總酚含量緩慢上高，到貯藏末期，各組青椒總酚含量趨于一致。可以看出，在貯藏前中期，UV-C處理的青椒總酚含量高于對照組，這可能是因為UV-C處理誘導了酚類物質的合成轉化，增強了青椒的抗氧化能力，以應對紫外線脅迫。隨著貯藏時間的延長，各組總酚含量趨于一致。

番茄紅素又稱ψ-胡蘿卜素，是類胡蘿卜素的一種，作為一種天然紅色素，主要存在于茄科植物的成熟果實中，多項研究證明它是類胡蘿卜素中最有效的抗氧化物質，在細胞中通過抗氧化損傷起到多種生物學作用[33-34]。由圖2E可以看出，青椒在貯藏過程中，番茄紅素含量呈波動變化趨勢，不同貯藏條件下的對照組其變化趨勢趨于一致，處理組在整個貯藏過程中也有類似的變化趨勢，但低溫貯藏的UV-C處理組其番茄紅素含量一般都高于常溫貯藏。在貯藏第3天，各組番茄紅素含量達到貯藏期間的最高值，與對照組相比，UV-C處理組青椒的番茄紅素含量更高；到貯藏第7天，番茄紅素含量有所下降，處理組其下降幅度遠大于對照組；在貯藏的第11天，低溫貯藏下的UV-C處理組青椒的番茄紅素含量遠高于其他組；在貯藏15 d時，各組番茄紅素含量均有所降低；在貯藏末期，青椒中的番茄紅素含量又快速升高。以上結果表明，在整個貯藏期間，低溫貯藏下UV-C處理的青椒其番茄紅素含量較高，這可能與青椒的抗氧化活性有關，具體原因有待進一步研究。

2.3 UV-C處理對青椒抗氧化和色澤相關酶活力的影響

POD是一種廣泛存在于植物體內的氧化還原酶，可以有效清除果實代謝過程中產生的活性氧，使其維持在一個較低水平，從而抑制活性氧損傷，保護果實的正常生理代謝[35-38]。由圖3A可以看出，在青椒的整個貯藏過程中，POD活力呈現先升高后降低的趨勢。UV-C處理組的青椒POD活力明顯高于對照組。在貯藏第7天，各組青椒的POD活力均達到了貯藏期間的最大值，常溫貯藏下的UV-C處理組青椒POD活力接近1.2 U，明顯高于其他組。7 d后，青椒的POD活力呈現下降趨勢，各實驗組青椒的POD活力由高到低依次為：UV-C-25 ℃組＞對照-25 ℃組＞UV-C-10 ℃組＞對照-10 ℃組。以上結果表明，與對照相比，UV-C處理可有效延緩POD活力的下降，降低青椒組織細胞的損傷，保持其貯藏品質。

圖3 UV-C處理對青椒POD（A）、CAT（B）、APX（C）、PPO（D）、PSY（E）、LCYB（F）活力的影響Fig.3 Effect of UV-C treatment on the POD (A), CAT (B), APX (C),PPO (D), PSY (E) and LCYB (F) activities of green bell peppers

CAT在植物組織細胞中廣泛存在，能催化青椒中積累的H2O2分解為水和分子氧，從而降低過氧化氫的積累對組織產生的氧化損傷，保護青椒細胞膜系統[39-42]。如圖3B所示，隨著貯藏的進行，青椒的CAT活力呈先上升后下降的變化趨勢。CAT活力的峰值出現在貯藏的第7天，UV-C處理的青椒CAT活力明顯高于對照組；貯藏7 d后，各組青椒的CAT活力由高到低依次為：UV-C-25 ℃組＞對照-25 ℃組＞UV-C-10 ℃組＞對照-10 ℃組。以上結果表明，UV-C處理能促進青椒貯藏前期CAT活力的增加，抑制貯藏后期CAT活力的降低，減弱膜脂過氧化作用，從而延緩青椒組織的衰老，保持其貯藏品質。

APX是植物細胞中防御外界氧化脅迫和植物本身活性氧代謝的重要抗氧化酶類，在降低H2O2對植物細胞產生氧化損傷方面起關鍵作用[43-46]。由圖3C可以看出，在貯藏期間，青椒的APX活力呈先上升后下降的趨勢。在貯藏第7天，各組青椒APX活力達到最大值，其中低溫貯藏下的對照組APX活力最高，其次是UV-C處理組。在貯藏末期，各組青椒APX活力由高到低依次是：UV-C-10 ℃組＞對照-10 ℃組＞UV-C-25 ℃組＞對照-25 ℃組。以上結果表明，低溫貯藏和UV-C處理可以提高青椒的APX活力，增強青椒的抗氧化能力。

在后熟過程中，果蔬中出現的組織褐變與組織中的PPO活性密切相關[47-48]。由圖3D可知，青椒在貯藏過程中，各組PPO活力呈現先升高后下降的趨勢，在貯藏至第7天時出現峰值隨后下降，在隨后的貯藏過程中，UV-C處理組青椒的PPO活力始終低于對照組，常溫貯藏下的UV-C處理組青椒的PPO活力最低，而常溫貯藏下對照組活力最高。以上結果表明，UV-C處理能有效降低青椒的PPO活力，延緩果實褐變，從而延長了青椒果實的貨架期。

PSY是類胡蘿卜素生物合成途徑中的第一個合成酶，它催化兩分子香葉基香葉基焦磷酸形成八氫番茄紅素，大量研究表明PSY是類胡蘿卜素代謝途徑的限速酶[49-51]。由圖3E可知，對照組青椒的PSY活力呈先升高后降低的變化趨勢，在貯藏第15天時，對照組青椒的PSY活力達到貯藏期間的最大值，此后PSY活力下降，對照組中常溫貯藏的青椒PSY活力明顯高于低溫貯藏的青椒；而經過UV-C處理的青椒，在貯藏期間其PSY活力呈先降低后升高的趨勢，在貯藏第15天，PSY活力降至貯藏期間的最低值，此后，PSY活力大幅上升。在貯藏末期，PSY活力由高到低依次為：UV-C-25 ℃組＞對照-25 ℃組＞UV-C-10 ℃組＞對照-10 ℃組。以上結果表明，在整個貯藏過程中，低溫貯藏可以有效抑制青椒的PSY活力。在貯藏前15 d，與對照組相比，UV-C處理降低了青椒的PSY活力，從而抑制了類胡蘿卜素的合成，進而延緩青椒轉紅。

番茄紅素的環化是植物類胡蘿卜素合成中的一個重要分支[52]。LCYB是類胡蘿卜素合成途徑中的關鍵酶，在LCYB的催化下，番茄紅素可轉化合成β-胡蘿卜素。由圖3F可以看出，各組LCYB的活力變化趨勢不盡相同，對于對照組來說，其LCYB活力呈先下降后上升的變化趨勢，這可能是因為貯藏前期青椒中的色素主要是葉綠素，而類胡蘿卜素合成較少，所以LCYB活力下降；到了貯藏后期，葉綠素含量降低，類胡蘿卜素合成增多，因此LCYB活力逐漸升高。對于常溫貯藏下的UV-C處理組來說，其LCYB活力呈先升高后降低的變化趨勢，在貯藏11～15 d期間，LCYB活力維持穩定，此后大幅下降，在貯藏末期，其LCYB活力降至最低，明顯低于其他組。在貯藏第23天，常溫貯藏下的對照組LCYB活力最高。以上結果表明，常溫貯藏條件下，UV-C處理降低了青椒的LCYB活力，延緩了青椒轉紅。

3 結 論

青椒在采后貯藏過程中極易發生失水萎蔫、轉紅衰老、腐敗變質等問題，使其感官品質和商品價值大幅下降，本實驗采用UV-C輻照技術對采后青椒進行處理，可以有效緩解青椒轉紅衰老、品質劣變問題，保持青椒貯藏期間的感官品質和商品價值。研究表明，低溫貯藏條件下的UV-C處理在保持青椒的采后品質方面具有更佳的效果。UV-C處理可有效維持青椒的感官品質，延緩青椒轉紅，提高青椒的抗氧化能力，較好地維持青椒的采后品質。因此，適宜劑量的UV-C處理能較好地維持青椒的采后色澤和生理品質，有效改善青椒采后品質劣變問題。相對于常溫貯藏，低溫貯藏效果更佳，這對于青椒采后的貯藏保鮮具有重要的指導意義。