中国樱桃,也被称为小樱桃,隶属于蔷薇科李亚科(Prunoideae)。其浆果不仅外观色彩鲜亮,且富含多种营养元素。同时,该果实中含有丰富的酚类等具有生物活性的化合物,因此具有较高的食用和开发价值[1]。玛瑙红樱桃(Prunus pseudocerasus L.)是1995年2月在贵州省纳雍县培育出的优良品种,隶属中国樱桃品系,因其独特风味及丰富的营养价值而深受消费者青睐[2]。该品种适应性强,具有早熟、高产的特点,目前已在贵州省大面积推广种植,并带动了当地樱桃产业的发展,创造了显著的经济效益[3]。然而,樱桃作为一种高呼吸代谢类型的水果,其果皮较薄、果肉细腻且含有较多汁液[4],在采收后,极易发生水分流失、果实褐变及腐败等问题,显著影响其外观品质与商品价值。尤其是在常温条件下,这些不利变化发生迅速,严重制约了果实的贮藏运输与市场流通,不利于贵州樱桃产业的持续发展。因此,如何有效延缓樱桃采后生理衰变,保持其营养成分与感官品质,进而延长其贮藏寿命,已成为当前亟需解决的问题。
樱桃采后常用的保鲜手段包括低温、气调、臭氧、减压以及辐射等多种方式[5]。最初,这些方法多依赖化学药剂来抑制病原和延缓衰败;但随着消费者对食品安全要求的提升,零残留、绿色化的物理处理方式逐渐取而代之。短波紫外线(ultraviolet C, UV-C)照射因无需添加任何化学物质、操作简便、成本低且易于推广,被广泛视作一种安全高效的物理采后处理技术[6]。
近年来的研究表明,适当剂量的UV-C处理能够激活果蔬体内的防御机制,包括抗病和抗氧化系统,从而维持采后品质并延长贮藏寿命[7-8]。目前,UV-C技术已在梨[9]、青椒[10]、桃子[11]等多种果蔬上得以应用。张志敏等[12]在刺梨上采用UV-C与1-MCP联合处理后,观察到腐烂率明显下降,果实软化和呼吸高峰的到来均被推迟,同时PPO活性下降、SOD活性上升,最终显著延长了果实的货架期。在树莓中,4.3 kJ/m2的UV-C照射也同样有效减缓了腐败进程,并提升了抗氧化能力[13]。
尽管已有研究报告了UV-C处理在多种果蔬上的效果,但针对贵州地方品种玛瑙红樱桃采后生理品质的系统研究仍很少见。尤其缺乏对该品种最合适UV-C照射剂量,以及不同剂量对其呼吸速率、水分损失、抗氧化能力等关键贮藏生理特性影响规律的深入探讨。因此,本研究以贵州玛瑙红樱桃为材料,选取0、0.5、1、2和4 kJ/m2 4种UV-C处理剂量,系统跟踪分析其采后贮藏期间果实色泽、硬度、呼吸强度、丙二醛含量及相关酶活性等指标的变化,旨在筛选出最佳照射剂量,为延长玛瑙红樱桃果实的贮藏期提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
玛瑙红樱桃果实采摘于贵州省贵阳市开阳县南江乡(经纬度为107°0′14″,26°57′24″)樱桃果园,选取色泽鲜亮、大小均匀、成熟度一致且无机械损伤的果实。
K2HPO4、KH2PO4、聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)6000,天津市科密欧化学试剂有限公司;EDTA、抗坏血酸、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone, PVPP)、30%H2O2、NaH2PO4·2H2O、Na2HPO4·2H2O、HCl、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、冰醋酸、无水乙酸钠、愈创木酚、邻苯二酚等,上海麦克林生化科技股份有限公司;所有化学试剂均为分析纯;RNA提取试剂盒,美国Omega Bio-Tek公司;所用引物由生工生物工程有限公司(上海,中国)合成。
1.2 仪器与设备
保鲜库[控温精度±0.3 ℃,控湿精度为(90±5)%],国家保鲜中心监制;UVC-245型紫外线强度计,北京欣宝科技有限公司;BIO-RAD CFX ConnectTM实时荧光定量PCR仪,百樂科技有限公司;TA.XT.Plus质构仪,英国Stable Micro Systems公司;UV-2550型紫-外可见分光光度计,日本Shimazhu公司。
1.3 实验方法
1.3.1 实验材料的处理方法
选取形态完整、无机械损伤且成熟度一致的玛瑙红樱桃果实,随机分为5组,其中4组为UV-C处理组,一组为对照组。UV-C照射参照ZHOU等[14]的方法略作调整:在避光条件下,将果实平铺于密闭金属箱内,箱顶装有254 nm紫外灯,果实距灯管15 cm。分别照射83、167、333、667 s,对应剂量0.5、1、2、4 kJ/m2(辐照强度经紫外线强度计测得为600 μW/cm2),4个处理组分别标记为W1、W2、W3和W4;不接受UV-C照射组标记为CK。照射过程中于中点翻面1次,以保证辐照均匀。处理结束后,将每组玛瑙红樱桃果实分装于涤纶树脂贝壳盒中,每盒装(115±5) g,3盒约(345±15) g为1个处理,每个处理3次重复。装盒后置于聚乙烯(polyethylene, PE)保鲜袋内,放入(1.0±0.5) ℃、相对湿度(90±5)%的库房中预冷24 h,随后扎袋封存。样品采集分别在贮藏0、5、10、15、20 d时进行,一部分用于测定硬度,一部分于液氮下速冻后迅速转移至-80 ℃冰箱,用于后续指标测定。每个取样点都进行3个生物学重复。
1.3.2 腐烂率的测定
参照吉宁等[15]方法,将果实表面有发霉、流汁、破裂、褐变的果实判定为已腐烂,其计算如公式(1)所示:
已腐烂果实/%=腐烂的颗粒数/每个重复周期内的总颗粒数×100
(1)
1.3.3 硬度的测定
参照程芳[16]的方法测定果实硬度,略有改动。每个重复单元中随机选取15颗樱桃果实,果子横向放置在质构仪上,测定过程中所有果柄朝向一致,使用P/2 N探头对果实的赤道部位进行穿刺测试,测定探头直径为2 mm。测试参数如下:穿刺深度为5.00 mm,测前速度为2.00 mm/s,测中速度为1.00 mm/s,测后速度同样为1.00 mm/s,触发力为5.00 g。
1.3.4 活性氧代谢相关酶活性的测定
参照PAN等[17]的愈创木酚比色法测定过氧化物酶(peroxidase, POD)的活性,稍作修改。称取3.00 g樱桃果肉,加入5 mL提取缓冲液(含1 mmol PEG,40 g/L PVPP和体积分数为1%的Triton X-100)充分研磨后离心,取上清液在470 nm处测定吸光度变化。以每分钟增加0.01个吸光值定义为1个酶活性单位(U),表示为U/g。
参照袁斌等[18]的方法测定多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性,稍作修改。称取5.00 g果肉放入研钵,加入20 mL的0.05 mol/L磷酸盐缓冲液(pH 7.8)和0.50 g聚乙烯吡咯烷酮,在4 ℃条件下研磨成浆,取上清液在420 nm下测定吸光度。以每分钟增加0.01个吸光值定义为1个酶活性单位(U),表示为U/g。
采用邻苯三酚法测定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性[19],稍作修改。称取5.00 g果肉,加入0.1 mo1/L Tris-HCl液2.35 mL,蒸馏水1.75 mL、样品液0.50 mL、4.5 mo1/L邻苯三酚溶液0.10 mL,在325 nm处测定吸光度值。以抑制邻苯三酚自氧化速率50%所需的酶量定义为1个酶活性单位(U),表示为U/g。
参照武洋等[20]的方法测定过氧化氢酶(catalase, CAT)活性,稍作修改。称取1.00 g樱桃果肉,加入4 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液,样品于4 ℃,10 000 r/min离心10 min,加入酶提液1.0 mL、Tris-HCI溶液4.0 mL,蒸馏水6.8 mL,于37 ℃水浴中预热3 min后,加入0.4 mL H2O2溶液,立即于240 nm处测定吸光度。以每分钟降低0.1个吸光值定义为1个酶活性单位(U),表示为U/g。
参照ZHAO等[21]的方法测定抗坏血酸酶(ascorbate peroxidase, APX)的活性,称取3.00 g樱桃果肉加入5.00 mL提取缓冲液,处理好后加入2.6 mL反应缓冲液、0.1 mL酶提取液、0.3 mL 2 mmol/L H2O2,在290 nm处测定的吸光值。以每分钟下降0.1个吸光值定义为1个酶活性单位(U),表示为U/g。
1.3.5 玛瑙红樱桃总RNA的提取
取80 mg玛瑙红樱桃果实样品,采用植物RNA提取试剂盒提取总RNA,所用引物由生工生物工程有限公司合成。实时荧光定量PCR采用SYBR Green荧光染料法进行,反应体系总体积为20 μL,使用BIO-RAD CFX ConnectTM实时荧光定量PCR系统进行扩增检测。PCR扩增程序如下:95 ℃预变性2 min;95 ℃变性15 s,60 ℃退火20 s,72 ℃延伸20 s,循环40次。每次反应均以Actin为内参基因,基因相对表达量采用2-ΔΔCt法计算,其中以贮藏起始时(0 d)的对照组(CK)样品表达量作为校准基准(设定为1)。相关引物序列见表1。
表1 引物序列
Table 1 Primer sequence
基因名称引物序列(5′→3′)长度/bpActinF:CAACCCTAAGGCAAACCGTGAGR:CCGCTGGCATAGAGAGAAAGAAC108PODF:GACTGCTTCGTTGAGGGTTGTGR:CTCTGCCTTGGCTTTCTCTATCAC123PPOF:AGCAGTGAGTTTCCGATACAGTTGR:CTCCTCTTCATCCTCCTTCTCCTTC102SODF:GATTCCACTAAGCGGACCTCATTCR:CCACATCCAACTCTTGCTCCTG132APXF:CCTTGCCTTTCTGGAACTGGGATGR:CCATTCGCTCCACCTCTTCTTG101CATF:CCTTGACTTCTTCTCCCACCTTCCR:TAGAGCCTTCCATGTGCCTGTAATC101
1.4 数据分析
试验结果采用Excel 2019进行统计整理,用Origin 2021进行相关性分析[采用皮尔逊(Pearson)相关系数法]和主成分分析(principal component analysis, PCA)并作图,通过双尾t检验计算相关性显著性P值。用SPSS 20.0统计软件进行单因素方差分析及Duncan多重比较进行差异性显著分析(P<0.05)。采用所有时间点测定的全部生理指标数据进行相关性分析。每个实验设3个生物学重复,结果以“平均值±标准差”表示。
2 结果与分析
2.1 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃腐烂率的影响
腐烂率作为衡量果蔬采后保鲜效果的重要指标,可以直观反映樱桃果实受外界环境感染及损伤的情况。如图1所示,随着贮藏时间延长,各组腐烂率均呈上升趋势。在整个贮藏期内,CK从贮藏第5天开始腐烂率迅速攀升;相比之下,4个UV-C处理组的腐烂率始终低于CK,表明UV-C照射可在一定程度上抑制果实腐败。在贮藏第10天,W3和W4两组的腐烂率分别为10.66%和9.66%,二者之间无统计显著差异(P>0.05)。进入贮藏第15～20天期间,W3的腐烂率最低,且显著低于CK(P<0.05),表明2 kJ/m2的UV-C照射在延缓长期贮藏品质衰退方面更为稳定,这一结果与金莉莉等[22]的研究相符。综上所述,低剂量UV-C处理可推迟玛瑙红樱桃果实的腐烂进程,而2 kJ/m2处理效果最为明显。
图1 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃腐烂率的影响
Fig.1 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on decay rate of Manaohong cherry
注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。
2.2 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃硬度的影响
果实硬度是评价贮藏品质的重要指标之一,其变化直接关联细胞壁结构的完整性[23]。樱桃细胞壁中果胶物质负责细胞间黏结与支撑,贮藏过程中果胶酶逐步分解果胶,导致细胞间结合松散、组织软化,从而引起硬度下降,影响果实的脆嫩口感与耐贮性。图2显示,CK果实硬度随着贮藏时间增加而持续降低,与果胶分解的生理进程相对应。而所有UV-C处理组在各个采样点的硬度均高于CK,说明UV-C照射在维持细胞壁结构上具有保护作用。随着贮藏时间的延长,部分处理在贮藏后期呈现出反常的上升趋势,这一原因可能是由于玛瑙红樱桃果实在贮藏过程中逐渐失水,表皮组织软化萎蔫,在测定过程中不易被探头刺穿,因此表现出硬度增加,这与宋燕南等[24]的研究结果相似。在贮藏5 d后,W3果实硬度较CK显著更高(P<0.05),表明该剂量能在早期阶段有效减缓软化。进一步分析第10～20天期间,与贮藏开始时相比(0 d),W3硬度下降速度明显缓于CK组。在贮藏结束时(20 d),W2和W3硬度分别达到CK的1.19倍和1.24倍(P<0.05),其中W3表现最佳,表明2 kJ/m2 UV-C处理能更持久地延缓果实软化。
图2 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃硬度的影响
Fig.2 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on firmness of Manaohong cherry
2.3 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃POD活性的影响
如图3所示,所有处理组的POD活性在贮藏过程中均先上升后下降。W3和W4在贮藏第5天时POD活性最为突出,分别达到7.85 U/g和7.28 U/g,约为对照组的1.53倍和1.42倍(P<0.05)。这一阶段,较高剂量的UV-C照射更迅速地提升了果实的抗氧化能力。在贮藏5 d后,W3处理组POD活性下降幅度显著大于其他处理组(P<0.05),说明2 kJ/m2 UV-C处理在贮藏前期强烈诱导了POD活性,酶促反应速率加快,加速了底物的消耗,这与HAN等[25]在桃子中的研究结果类似。在贮藏第15天时,各处理组活性已有所回落,但W3仍比CK高出18.19%(P<0.05),表明2 kJ/m2剂量在延缓酶活性下降方面更为有效。POD能够清除细胞内的有害自由基,将H2O2分解为水和氧,以维持正常代谢并减轻氧化损伤。本研究结果显示,2 kJ/m2的UV-C照射能够显著促进POD活性,进而增强果实的抗氧化防护。
图3 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃POD酶活性的影响
Fig.3 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on POD activity of Manaohong cherry
2.4 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃SOD活性的影响
SOD是果实自身清除活性氧的重要酶类,其活性变化可反映采后衰老进程。图4显示,贮藏第5天,所有UV-C组的SOD活性均低于CK(P>0.05),这可能是由于照射瞬间产生大量活性氧,导致SOD加速消耗以清除过量自由基。随后,各UV-C处理组的SOD活性逐步恢复,并在整个贮藏期间始终高于对照,表明适度照射可激活酶促防御机制。该“先降后升”的动态变化与WANG等[26]在红枣上的研究结果相似。这一结果表明,在贮藏前期,UV-C照射可短暂抑制SOD活性,随后通过诱导表达实现回升,以清除积累的活性氧并延缓果实衰老。已有研究指出,植物在受到轻度胁迫时SOD活性会上升,而过强刺激则会使酶活性下降[27]。本研究中,4 kJ/m2组在贮藏过程呈缓慢下降趋势,或因照射剂量过大对细胞造成损伤。综上,适量UV-C照射能提升玛瑙红樱桃SOD活性,从而增强果实对活性氧的清除能力,延缓衰老。
图4 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃SOD酶活性的影响
Fig.4 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on SOD activity of Manaohong cherry
2.5 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃APX活性的影响
图5显示,玛瑙红樱桃APX活性在贮藏期内呈现先增后降、再回升的波动变化。具体来看,各处理组在贮藏15 d时均降至最低值,随后活性逐步回升。在总体趋势上,UV-C照射组的大多数时间点APX活性均高于对照组,表明照射能够促进APX活性。对于0.5 kJ/m2与1 kJ/m2两组处理,除第15天外,其余时间点与CK差异不显著(P>0.05)。而2 kJ/m2组在贮藏5 d时达到峰值,活性显著高于CK(P<0.05),表明该剂量有助于在早期阶段激活APX系统,增强果实的抗氧化防御。由于果实氧化胁迫强度变化与抗氧化酶系统的动态响应共同造成的,早期UV-C诱导防御反应导致活性升高,中期酶活性因底物消耗或蛋白降解而下降,后期在持续胁迫刺激下再次被诱导回升,因此不同剂量的UV-C照射果实的APX活性在贮藏期内呈现波动,这与XIONG等[28]的研究结果相似。
图5 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃APX酶活性的影响
Fig.5 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on APX activity of Manaohong cherry
2.6 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃CAT活性的影响
CAT是果实清除H2O2的关键酶,其活性水平直接关系细胞膜稳定性与衰老速度。图6显示,各组CAT活性整体呈先升后降的变化,而随着贮藏延长,酶活性逐步下降。CK、W1与W4在第10天达到峰值,W2峰值出现在第5天,W3则峰值最晚出现,且下降速率最缓,表明其对CAT活性的维持更稳定。各UV-C处理组在贮藏前10 d内的CAT活性均显著高于CK(P<0.05),至第20天时两者差异不显著(P>0.05)。其中,2 kJ/m2处理组始终展现出更高的CAT活性,进一步证明该剂量有助于强化果实抗氧化系统,从而延长贮藏期。
图6 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃CAT酶活性的影响
Fig.6 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on CAT activity of Manaohong cherry
2.7 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃PPO的影响
PPO是果实酶促褐变的主要催化酶,其活性高低直接决定果皮褐变程度及商品外观品质。图7表明,CK的PPO活性随贮藏时间延长而不断上升,而UV-C照射组的活性始终低于CK。在贮藏前期,W3的PPO活性保持最低水平,与CK相比具有显著抑制作用(P<0.05)。随着呼吸作用和后熟进程的推进,各组PPO活性均呈逐步上升趋势;此外,适量UV-C的刺激可能导致W3组在第15天时PPO活性略高于其他处理组(P<0.05),但仍低于CK。总体来看,UV-C照射能有效抑制玛瑙红樱桃采后PPO活性,从而减缓果实表面褐变。
图7 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃PPO酶活性的影响
Fig.7 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on PPO activity of Manaohong cherry
2.8 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃抗氧化相关酶基因表达的影响
图8显示,不同剂量UV-C照射对玛瑙红樱桃果实抗氧化相关酶基因的表达产生了显著影响。POD基因的表达整体呈现先升后降趋势,其中W3处理组在贮藏15 d时表达量显著高于对照组(P<0.05),而在10 d和20 d则低于CK,表明该处理可能在中期激活POD基因表达,后期则对其产生一定抑制。SOD基因表达在5 d略低于CK,随后快速上调,并在10 d达到峰值,随后下降,表明UV-C在早期诱导表达,随活性氧(reactive oxygen species,ROS)清除或调控反馈而减弱;在10～20 d期间W3组均高于CK,表明该剂量有助于促进SOD基因的持续表达,增强抗氧化能力。APX基因方面,CK组表达波动较小,而W3组在10～15 d表达量明显上升(P<0.05),推测与该阶段果实对抗氧化防御的需求增强有关。CAT基因在整个贮藏期间呈现先上升后下降趋势,W3组在15 d达到峰值,表达水平显著高于CK,且与酶活性实测结果一致,推测其受贮藏后期底物限制或基因表达抑制的影响。W3处理组PPO基因的表达先大幅下降后迅速回升,15 d时达到最高值,但整体水平低于CK,这一趋势亦与酶活性变化基本一致。综上,2 kJ/m2 UV-C处理能够在贮藏期内有效调控POD、SOD、APX、CAT和PPO等抗氧化酶相关基因的表达,增强果实抗氧化防御能力,有助于延缓品质下降。
a-POD基因;b-SOD基因;c-APX基因;d-CAT基因;e-PPO基因
图8 不同剂量紫外照射对玛瑙红樱桃抗氧化酶基因相对表达量的变化
Fig.8 Effects of different doses of ultraviolet irradiation on the relative expression levels of genes of antioxidant enzyme of Manaohong cherry
2.9 相关性分析
为进一步探究贮藏期间各指标之间的关联,本研究基于贮藏起始(0 d)与贮藏期结束(20 d)数据,对不同处理组的果品质指标(腐烂率、硬度)、抗氧化酶活性及其基因相对表达量进行了相关性分析。结果如图9所示,腐烂率与PPO活性呈极显著正相关(r=0.92, P<0.01),PPO能催化酚类底物发生褐变,是酶促褐变中关键酶类,这表明果实腐烂率增加伴随着果实褐变程度的加剧。同时,APX在果实体内能够清除H2O2,起到维持细胞稳态的作用,与硬度呈显著负相关(r=-0.58, P<0.05),表明细胞结构的保持与APX清除活性氧的能力存在紧密联系。此外,POD活性与其基因表达量高度一致(r=0.96, P<0.001),验证了基因水平对酶活性的直接调控;PPO活性与PPO基因表达显著正相关(r=0.61, P<0.05),而SOD活性与APX活性同样呈显著正相关(r=0.61, P<0.05),反映了抗氧化酶之间的协同作用,共同应对采后氧化胁迫。综上,玛瑙红樱桃果实品质与其体内活性氧清除系统以及抗氧化酶活性密切相关。UV-C照射可通过提高玛瑙红樱桃抗氧化系统而提高其活性氧清除能力,保持果实细胞的完整性,维持果实采后品质。这些结果揭示了关键酶及其基因表达在延缓玛瑙红樱桃品质衰退中的相互影响,为进一步优化UV-C处理提供了理论依据。
图9 生理指标间相关性矩阵的热图
Fig.9 Heatmap of correlation matrix between physiological indexes
注:*代表差异显著,P<0.05;**代表差异极显著,P<0.01;***代表差异极其显著,P<0.001。
2.10 主成分分析
为明确UV-C处理对玛瑙红樱桃采后生理生化指标的综合影响,本研究对贮藏期全程的各项指标进行了主成分分析。由图10-a可知,随着主成分序号的增加,特征值逐步下降,提取特征值>1的前3个主成分,其特征值分别为2.10、1.64和1.24,这3项主成分能够概括绝大部分品质差异,可作为筛选最佳照射剂量的综合评价指标。
a-碎石图;b-因子载荷图
图10 主成分分析UV-C处理对玛瑙红樱桃贮藏品质的影响
Fig.10 Principal component analysis of the effect of UV-C treatment on the storage quality of Manaohong cherries
在图10-b中,PC1、PC2和PC3的贡献率分别为29.9%、23.4%和17.7%,累计达到71%。在PC1维度,CAT与POD的载荷最高,表明它们对第一主成分方向上的差异起主导作用,说明H2O2分解及酚类氧化反应是维持果实采后品质的关键,反映了UV-C处理在调控抗氧化酶防御体系方面具有重要作用;PC2则以APX、SOD和腐烂率为主要载荷,说明清除超氧阴离子和H2O2的能力与果实腐烂程度密切相关,该主成分可能代表了氧化胁迫缓解与果实腐烂之间的紧密联系;PC3中,硬度与PPO活性占据优势地位,表明果实细胞结构与酚类底物氧化之间的反向关系,反映贮藏后期果实褐变与软化的协同变化。由此可见,SOD、APX、PPO、POD和CAT活性是评估UV-C处理延缓玛瑙红樱桃贮藏品质变化的关键指标。
3 讨论
短波紫外线可透过微生物的细胞膜,损伤其核酸分子结构,引起DNA内嘧啶二聚体的生成,从而丧失遗传物质活性,使微生物失去繁殖能力或死亡[7]。有研究表明,适度UV-C照射会在果蔬表面诱导一系列防御反应,包括切割面处的高敏性防御反应(hypersensitive defense responses),这不仅有助于维持外观和质地,还能激活相关酶活性,对多种病原菌产生抑制或致死作用,从而实现延长货架期的效果[29-30]。
在生理代谢过程中,果蔬在遭受外界逆境或应激时,细胞内会产生大量ROS。这些自由基具有强氧化性,能够攻击细胞膜、核酸和蛋白质,破坏细胞结构并干扰正常代谢。为防御ROS带来的损伤并保持细胞膜的稳态,植物依靠酶促抗氧化体系,包括SOD、CAT、POD,形成多层次的级联抗氧化防御机制,有效延缓细胞的衰老进程。在果蔬采后保鲜研究中,UV-C处理能够有效调节果蔬组织内的活性氧动态。赵静[31]的研究显示,UV-C照射使芒果果皮中的SOD活性显著上升,APX、POD、CAT的催化效能同步增强,进而显著抑制H2O2的过度积累。
玛瑙红樱桃质地柔软、果皮纤薄且多汁,使其在贮藏与运输过程中易出现水分丢失、机械损伤及病原浸染等问题。本研究结果表明,与未处理的CK相比,UV-C照射组在整个贮藏期间均表现出明显更低的腐烂率和更高的果实硬度(P<0.05),说明UV-C处理能够延缓果实衰败并保持组织紧实。然而,不同照射剂量对保鲜效果存在差异,在贮藏中后期,4 kJ/m2组的腐烂率高于2 kJ/m2组,硬度也更低,表明过高的UV-C剂量可能对果肉细胞造成损伤,反而降低保鲜效果。因此,UV-C剂量与保鲜收益并非简单正比关系。在不同农产品中,最佳照射剂量亦各不相同,比如延缓哈密瓜软化的合适剂量为4 kJ/m2[32],而青椒的货架期在0.25 kJ/m2照射下延长更明显[10];对百香果采后硬度维护而言,2.02 kJ/m2更为适宜[33]。本研究综合各项品质与生理指标,确认2 kJ/m2的UV-C处理最能平衡抑制腐烂与维持硬度。而不同剂量的UV-C照射均提升了玛瑙红樱桃果实SOD、POD、APX和CAT活性,增强了活性氧清除能力;同时,通过上调POD、SOD、APX、CAT等基因表达,从转录层面激活抗氧化防御系统,减少ROS堆积,延缓细胞老化与病原侵染引起的腐败,这与蓝莓[34]、鲜切缸豆[35]、鲜切草莓[36]的研究中一致,表明UV-C照射在维持果蔬采后品质中具有普遍性。此外,相关性分析表明,POD活性与其基因表达呈极显著正相关(r=0.96, P<0.001),而UV-C照射对PPO活性及其基因表达的抑制,有助于减缓果实褐变。整体来看,UV-C处理通过协同调控多种抗氧化酶及其基因表达,维护了樱桃细胞结构的完整性,降低了腐烂率,保持了果实硬度,为揭示其分子与生理机制提供了多维度证据[37]。
综上,UV-C处理作为一种新兴的采后保鲜技术,在玛瑙红樱桃贮藏过程中展现出良好的调控效果。贮藏期间,UV-C可通过调节果实内抗氧化物质的代谢途径,诱导相关基因表达,促进SOD、POD、CAT、APX等抗氧化酶的积累,增强果实的抗氧化能力,从而减缓细胞老化,维持贮藏品质。同时,UV-C照射有效延缓了果实硬度降低和腐烂等品质下降过程,有助于延长果实的贮藏时间与商品周转周期,提高其采后保鲜价值。
4 结论
本研究以玛瑙红樱桃为材料,采用不同剂量的UV-C进行照射,结果表明,UV-C处理能够有效维持果实硬度,增强SOD、CAT、POD和APX等抗氧化酶活性,调控果实产生自我保护机制;同时抑制PPO活性,减缓果实褐变。2 kJ/m2剂量组表现最好,能有效维持樱桃果实抗氧化酶活性,并诱导其基因相对表达量增加,从而延缓品质下降并延长贮藏期。本研究为UV-C照射在果蔬保鲜中的应用提供了实验依据,并为后续深入解析其分子机理奠定了基础。
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