脉冲紫外线对新鲜葡萄抗氧化活性的影响

胡江瑛

(浙江省建德市食品药品检验检测中心，浙江建德 311600)



脉冲紫外线对新鲜葡萄抗氧化活性的影响

胡江瑛

(浙江省建德市食品药品检验检测中心，浙江建德 311600)

脉冲紫外线；新鲜葡萄；还原能力；自由基

自由基作为机体的正常代谢产物，在平衡状态下，其在抗菌、消炎和抑制肿瘤等方面具有重要作用和意义；一旦平衡被打破，即在患病或衰老等条件下，会出现由于自由基水平升高而导致的病理现象。葡萄是一种浆果，含有大量的糖、有机酸、矿物质及维生素等多种营养物质[1]，其中的维生素、多酚类和黄酮类物质具有抗氧化活性，有利于清除体内过多自由基，保持其处于一个平衡状态，有利于人体健康。但鲜食葡萄由于其果粒皮薄多汁、含水量高，因此在贮藏过程中品质会下降，极易出现落粒、腐烂和干梗等现象[2]，在贮藏、运输、货架期中保鲜的困难极大，常造成极大的经济损失。

目前对于葡萄的保鲜方法主要有低温贮藏法、气调冷藏法[3-4]、化学药剂贮藏法[5-6]和涂膜贮藏法[7]等。其中气调冷藏法主要是通过在冷藏的基础上提高CO2的浓度并降低O2的浓度，来减缓果蔬的呼吸作用，并抑制微生物的生长和生化活性。吕昌文研究认为，巨峰葡萄在5%O2+8%～12%CO2的气调环境中贮藏效果最好[3]。赵猛研究认为，0%O2+3%CO2是巨峰葡萄的最佳气调指标[4]。还有研究人员提出，除了O2和CO2的浓度外还要与SO2相结合才能更好地贮藏。近几年研究发现，同一种类的不同品种之间的最佳气调保鲜指标也是不同的，这就需要进行大量的试验来选择最佳条件，而由于气调保鲜库建造成本高，普及发展速度比较慢，设备不够成熟。化学药剂贮藏法是利用化学试剂来延长保质期，当前国内外应用的葡萄防腐保鲜剂主要是SO2制剂[5]。孔秋莲研究认为，SO2伤害可引起葡萄汁液酸化，造成商品价值下降，不同的品种对SO2的敏感性也不同；而且SO2也存在一定的残留，可能会对人体造成损害[6]。涂膜贮藏法就是给果蔬表面涂一层薄膜，来隔绝空气，延缓其呼吸作用，从而减少营养物质的损失。程度等通过1%壳聚糖涂膜杨梅的试验，结果发现处理杨梅果实的硬度变化最小[7]。但由于葡萄个体比较小，涂膜比较费时，用喷洒涂膜也会导致涂膜不均匀。

脉冲紫外线以脉冲形式激发紫外线，它比传统的紫外线穿透力更强，利用瞬时、高强度的脉冲光能量杀灭食品和包装上各类微生物。目前较多研究集中于灭活效果上，但对食品的营养成分及口感影响上的研究较少。张佰清等通过研究表明，脉冲强光可以有效杀死鲜切西兰花上的大肠杆菌和黑曲霉菌[8]。江天宝等研究表明，脉冲强光可以有效地杀灭熟地瓜干表面染菌[9]。笔者主要研究脉冲紫外线辐照处理对葡萄品质的影响，为脉冲紫外线技术的应用提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1原料。试验所用葡萄为紫黑色的巨峰葡萄品种，采摘自宁波市鄞州区水果种植户。

1.1.2主要试剂。邻苯三酚、抗坏血酸、2-硫代巴比妥酸(TBA)、铁氰化钾、DPPH(1，1-二苯基苦基苯肼)、2-脱氧-D-核糖(DR)、乙二胺四乙酸(EDTA)、硼酸等，均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.1.3主要仪器设备。脉冲紫外线设备：试验使用的脉冲紫外线设备由抛光不锈钢材料制成，并用金属外壳围绕的1个处理室，备有1 盏氙气灯和1个位于中心的挡板。脉冲强光光源参数：灯管总长，400 mm；极距，380 mm；直径，8 mm；频率，1次/s；紫外区能量占总能量约22%，其中UV-A占6.2%，UV-B占7.8%，UV-C占7.1%。距离灯管中心13 cm处的单次脉冲剂量为150 mJ/cm2。紫外线峰值为247 nm，辐照度为615.0 W/cm2，脉冲宽度234 ms。

台式高速离心机(Neofuge 23R)，力康发展有限公司；紫外分光光度计(UV-1750)，日本岛津公司；微弱化学发光与生物发光测量仪(BPCL-1-KIC)，中国科学院生物物理研究所。

1.2方法

1.2.1新鲜葡萄的前处理。挑选葡萄大小一致，用清水冲洗干净、晾干，然后放入妙洁保鲜袋中，并贴上标签。

1.2.2脉冲紫外线处理新鲜葡萄。使用辐照剂量分别为900、1 350、1 800 mJ/cm2的脉冲紫外线对葡萄进行正反面的辐照处理，并将其置于4 ℃冰箱内，定期取样测定相关指标。以未辐照处理作为对照，每小组试验设3个平行，结果用平均值表示。

1.3测定和计算方法

1.3.1待测样品的预处理。用榨汁机将样品榨成汁，然后8 000 r/min离心5 min，留上清液待测。

1.3.3计算方法。清除率按下式计算：

清除率(%)=[1-(A样-A样对)/A空白]×100

式中，A样为样品在700 nm波长下的吸光度，A样对为样品对照在700 nm波长下的吸光度，A空白为空白对照在700 nm波长下的吸光度。

2　结果与分析

2.1脉冲紫外线对新鲜葡萄还原能力的影响还原力试验的原理是在弱酸性条件下，铁氰化钾被样品中的还原物质还原生成无色的亚铁氰化物，再与三价铁离子作用，反应生成蓝色的Fe4[Fe(CN)6]3[16]，在700 nm波长下，测定蓝色配合物的吸光值，吸光值越高，表明还原能力越强，则该样品的保存时间就越长。

由图1可知，脉冲辐照后立即测各组的还原力，与对照组相比，用脉冲紫外处理后的各组的还原力都明显提高了(P<0.05)，其中1 350 mJ/cm2提高最多，为8.5%。但在2 d时，发现辐照剂量为1 800 mJ/cm2的还原力降得最快且小于对照组，这可能是由于辐照剂量过大，导致温度瞬间升高，破坏酶活，而强光也会使VC等物质分解，从而使其还原力降低。叶磊等研究得出，经28 J/cm2脉冲强光照射后的蘑菇抗氧化能力降低，多酚和VC等营养成分的含量明显减少[17]。随着贮藏时间的增加，与对照组(8 d)相比，900 mJ/cm2和1 350 mJ/cm2处理组的还原能力分别提高了6.8%和13.0%。这可能是由于脉冲紫外线钝化葡萄中酶活，减缓了呼吸作用。周春梅等研究表明，UV-C能抑制果蔬在贮藏期间的呼吸强度，延缓PPO活性峰值的产生，保持较好的硬度和可溶性总糖含量[18]。脉冲紫外线辐照中含有一定的UV-C[19]，所以可使抗坏血酸积累，从而使还原力增强。从整体上看，各组的还原能力都在下降，这是由于物质代谢，消耗营养物质所致，但900 mJ/cm2和1 350 mJ/cm2处理组的还原力比对照组强(P<0.05)。

图1　脉冲紫外线对新鲜葡萄还原能力的影响Fig.1　Effects of pulse ultraviolet radiation on the reduction ability of fresh grape

2.2脉冲紫外线对于新鲜葡萄对DPPH·的清除作用的影响DPPH·(1，1-二苯基苦基苯肼)一种稳定的自由基，其醇溶液呈深紫色，可见光区最大吸收峰为517 nm[20]。当自由基清除剂加入到DPPH甲醇溶液中时，DPPH·的单电子被配对而使其颜色变浅，后成黄色，吸光度也随之降低，而且颜色变浅的程度与配电子数成化学计量关系[21]。因此，可通过吸光度减弱的程度来评价自由基被消除的情况。

由图2可知，与对照组(0 d)相比，经脉冲紫外线(900、1 350、1 800 mJ/cm2)处理后对DPPH·的清除作用都略微有所提高(P<0.05)，其中1 800 mJ/cm2组的清除率增加了8.5%，这可能是由于紫外线促进了葡萄中的一些抗氧化物质的合成。Langcake等发现，在葡萄叶片中存在白黎芦醇，其合成能力在遭受紫外照射、机械伤害及真菌感染时急剧增强[22]。白藜芦醇是一种天然的抗氧化剂，从而提高了处理组对DPPH·的清除率，也可能由于人为挑选使葡萄间存在个体误差。试验过程中，发现加入葡萄汁后DPPH甲醇溶液的紫色褪色较快，这可能是由于新鲜葡萄中抗氧化能力比较强。第2天时，辐照剂量为1 800 mJ/cm2组的清除率急速下降，这可能是由于辐照剂量过大，而导致细胞内容物被破坏；再加上可能解冻不够完全，导致部分酶还未被激活而造成的。有相关研究表明，经短波紫外线照射的果蔬对DPPH·的抑制率显著增加[23]。随着贮藏时间的增加，由于细胞的新陈代谢，消耗了一些物质，从而使各组的清除能力都有所下降，1 350 mJ/cm2组的清除率总体上远高于对照组。

图2 脉冲紫外线对新鲜葡萄DPPH·自由基清除能力的影响Fig.2　Effects of pulse ultraviolet radiation on DPPH· free radical scavenging ability of fresh grape

图3　脉冲紫外线对新鲜葡萄·清除能力的影响Fig.3　Effects of pulse ultraviolet radiation on · scavenging ability of fresh grape

2.4脉冲紫外线对于新鲜葡萄对·OH的清除作用的影响羟基自由基(·OH)是一种重要的活性氧，具有极强的得电子能力，几乎可以与所有物质发生不同类型的化学反应。其试验原理是过氧化氢发生均裂产生·OH，α-脱氧核糖受·OH攻击后发生裂解，在酸性、加热的条件下与硫代巴比妥酸反应生成红色化合物，可在波长532 nm处测定其吸光值[27]。

从整体来看，各组对·OH的清除能力呈下降趋势，这可能是葡萄在贮藏过程中，细胞开始衰老，黄酮类物质减少，酶活降低，代谢减缓而导致的必然趋势。与对照组(0 d)相比，经脉冲紫外线处理后的各组的清除率都有增加(P<0.05)，其中1 350 mJ/cm2组的清除率增加最明显(P<0.05)，增加了16.23%。在4 d时，900和1 800 mJ/cm2组的清除率有所增加，这可能因为葡萄存在个体差异，或因为脉冲紫外线使酚类物质和黄酮类物质的含量有所增加。大量试验表明[28-30]，在各种植物提取液中，酚类化合物在清除·OH、保护脱氧核糖降解的反应过程中起着非常重要的作用。在6 d时，1 800 mJ/cm2组的清除率急速降低，这或许是因为高强度高频率的辐照，使细胞受损，导致产生氧化应激反应，导致ROS快速生成[25]。

图4　脉冲紫外线对新鲜葡萄·OH清除能力的影响Fig.4　Effects of pulse ultraviolet radiation on·OH scavenging ability of fresh grape

2.5脉冲紫外线对于新鲜葡萄对H2O2的清除作用的影响过氧化氢，也被称为双氧水，极不稳定易分解，同时具有氧化性和还原性，是一种强氧化剂[31]。过氧化氢酶是植物体内清除过氧化氢的主要酶类，因此酶活越强过氧化氢的含量就越低。在酸性氯化钠介质中，碘化钾与过氧化氢反应析出碘，加入淀粉呈蓝色，在波长585 nm处测吸光度(A)，过氧化氢含量与A成线性关系。

图5　脉冲紫外线对新鲜葡萄对H2O2清除率的影响Fig.5　Effects of pulse ultraviolet radiation on H2O2 removal rate of fresh grape

3　结论与讨论

试验得出，在一定辐照剂量内，脉冲紫外线对新鲜葡萄的抗氧化活性具有促进作用。但随贮藏时间增加，因正常生命活动及代谢，样品中各类物质含量的减少，而导致其抗氧化活性均降低。

脉冲紫外线是一种新型的冷杀菌技术，它具有杀菌高效、环保、节能和无残留等特点，但是由于其紫外线的穿透力不强，对多层不透明包装鲜切果蔬效果较差。辐照时间过短达不到保鲜效果；过长易使果蔬局部温度升高，破坏组织细胞，造成酶促或非酶促反应，影响产品外观和品质，因而需使用多种技术相结合，果蔬保鲜技术还有待发展，且脉冲紫外线的安全性还有待研究。

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Effects of Antioxidant Activity of Fresh Grapes by Pulse Ultraviolet Radiation

HU Jiang-ying

(Food and Drug Inspection Center of Jiande City of Zhejiang Province, Jiande, Zhejiang 311600)

Pulse ultraviolet radiation; Fresh grape; Reductive ability; Free radicals

胡江瑛(1964- )，男，浙江杭州人，工程师，从事食品安全和检测工作。

2016-06-15

S 663.1

A

0517-6611(2016)21-119-04

鸣谢感谢万里学院袁勇军副教授对论文的指导并提供试验设备。