刺梨(Rosa roxburghii Tratt)是我国特有的第三代新兴小水果，含有丰富的营养物质，具有多种药理功效，包括抗炎，抗菌、抗肿瘤，抗氧化，抗辐射等[1-4]，但刺梨采摘后由于生理代谢活动旺盛，很容易软化腐烂，严重影响商品价值。目前，刺梨主要采用低温贮藏、气调贮藏、化学保鲜剂涂膜、包装处理等方法进行保鲜，但这些贮藏保鲜方法存在投资成本较高、化学残留量大等问题[5-6]。因此，探索刺梨安全有效的贮藏技术与方法，对刺梨产业实现绿色健康可持续发展起着关键作用。
短波紫外线(ultraviolet-C, UV-C)辐射作为一种物理处理保鲜方法，具有操作技术简单、无残留、不产生有害物质、能源消耗少等优点，研究表明低剂量的UV-C处理能抑制果蔬软化腐烂、诱导抗病性、延缓衰老、保持品质，有望发展成为一种绿色有效的贮藏保鲜方法[7]。低剂量UV-C辐射对杨桃、红甘蓝、百合鳞茎等植物组织内酚类、类黄酮等次生代谢物质物质合成具有促进作用，从而可以提高抗性、延长货架期[8-10]；经UV-C处理后的桃子在4 ℃下贮藏25 d后失重率、腐烂率分别降低22.1%、290%，VC含量、硬度及总酚含量分别增加34.8%、22.8%、47.0%，外观品质和口感均优于对照[11]；低剂量UV-C处理后甜樱桃的货架期延长，腐烂症状减轻，糖和氨基酸含量增加，果实品质大幅度提高[12]，UV-C处理能提高鲜切草莓果实的硬度及VC含量，抑制果实风味(酸味、苦味、涩味)的增加，诱导总酚、总花青素的积累，维持品质，增强抗氧化酶活性，提高抗氧化能力[13]。但高剂量的UV-C辐射可能导致细胞脂质过氧化、膜损伤及细胞凋亡从而缩短果蔬的保鲜期[14]。这表明，UV-C辐射在贮藏保鲜应用方面，选择适宜的UV-C辐射剂量是关键。
试验以刺梨“贵农5号”为材料，通过不同剂量的UV-C辐射，研究经UV-C辐射后贮藏期间腐烂率、失重率、硬度、可溶性固形物、可滴定酸、VC、总酚等品质指标变化及抗氧化能力、防御酶活性改变规律及其影响，筛选出刺梨果实贮藏保鲜适宜的UV-C剂量，为刺梨采后保鲜提供一定的理论依据，从而探索刺梨绿色有效的保鲜技术和方法。
1 材料与方法
1.1 材料
试验材料刺梨“贵农5号”果实，于2018年～2019年的9月(2018年预试验)采自贵州省龙里县谷脚镇茶香村刺梨园(纬度：26°51′52″N，经度：106°88′14″E)，果园常规管理，肥力中等。在果实完全成熟时，选择颜色大小基本一致、无病虫害、无机械损伤果实采摘，采后立即放入冰盒带回实验室，于室温发汗24 h后，放在4 ℃冰箱备用。
1.2 主要试剂与仪器
1.2.1 试剂
VC、2,6-二氯酚靛酚、NaOH、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、NaHCO3、草酸、90%乙醇、没食子酸、钨酸钠、磷钼酸、85% H3PO4、Na2CO3(均为分析纯)；总抗氧化能力检测试剂盒、苯丙氨酸解氨酶试剂盒、超氧化物歧化酶试剂盒，南京建成。
1.2.2 仪器与设备
UV-2550型紫外可见分光光度计，上海美析仪器有限公司；高速组织捣碎机、H1850台式高速离心机，北京博劢行仪器有限公司；GR60型全自动折光仪，上海卓光仪器科技有限公司；DDS-307A型电导仪，浙江赛德仪器设备有限公司；TUV 15W/G15 T8 UV-C紫外灯、TN-2254-UV-C紫外线强度计，广州汇锦电子科技有限公司；GY-3水果硬度计，上海沪粤明科学仪器有限公司；PHS-3G型pH计、KQ-100A型超声波清洗机、BS224S型电子分析天平、DK-8D型恒温水浴锅，上海之信仪器有限公司；超低温冰箱，赛默飞世尔科技有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 试验设计与UV-C处理
将筛选后的果实，随机分成5组(4个处理，1个对照)，每组300个果实，3次重复。将材料置于距离有效波长为254 nm UV-C灯管30 cm处，UV-C辐射源为2个紫外杀菌灯管(254 nm，15 W)分别安装在木制密闭的UV-C箱顶部和底部；在2018年预试验基础上筛选出4个不同的UV-C辐射强度(1.2、2.4、4.8、6.0 kJ/m2)对果实进行处理，UV-C辐射强度用便携式数字辐射计量仪根据照射时间长短进行测定，为保证果实之间辐射强度一致，对果实的各个位置进行进行强度测定，对照组(CK)避光不照射。处理后，将处理组和对照组果实装入聚乙烯塑料袋中，放入塑料筐内，于(4±1) ℃，相对湿度为80%～85%的条件下贮藏，35 d为1个贮藏周期，贮藏后在0、7、14、21、28、35 d进行各项指标的统计与测定。
1.3.2 测定指标与方法
(1)腐烂率：以果面出现病原斑点、腐烂、颜色变褐为腐烂的判断依据，统计每个处理果实的腐烂情况。计算如公式(1)所示：
腐烂率
(1)
(2)失重率：采用称量法测定，每处理每重复随机选取20个果实依次标号，贮藏前后称取果实质量。计算如公式(2)所示：
失重率
(2)
(3)果实硬度：用GY-3水果硬度计测定，参照标准(NY/T 2009—2011)[15]，以kg/cm2表示。
(4)细胞膜透性: 采用电导法测定，参考LIU等人[16]的方法，以相对导电率表示细胞膜透性，相对电导率等于果实煮沸前后电导率的百分比,以%表示。
(4)可溶性固形物(total soluble solids，TSS)含量：使用GR60全自动折光仪在室温下测定，结果以%表示。
(5)可滴定酸(titratable acid,TA)含量：采用酸碱滴定法[17]，以%表示。
(6)VC含量：采用2，6-二氯靛酚滴定法测定VC含量[17]，以每100 g新鲜果实中所含VC的毫克数表示(mg/100g FW)。
(7)总酚含量：采用Folin-Cioealteu(FC)比色法测定[18]，在765 nm测定吸光值，以每100 g新鲜果实中所含没食子酸的毫克数表示总酚含量(mg/100g FW)。
(8)抗氧化能力:采用FRAP法总抗氧化能力检测试剂盒测定，在波长593 nm处测定吸光值，以 Trolox 的当量浓度表示(mol/mL)。
(10)防御性酶活性：苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)活性、超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)活性根据试剂盒上的说明进行操作测定，酶活性单位以U/(min·g FW)表示，每个试样重复测定3次。
1.4 数据分析
使用Excel 2010进行数据整理；采用SAS 9.3软件ANOVA过程Duncan法检验差异显著性(P<0.05)；使用Origin 8.5进行图形绘制。
2 结果与分析
2.1 UV-C处理对刺梨果实腐烂率与失重率的影响
UV-C处理对刺梨果实腐烂率与失重率的影响如图1所示。
a-腐烂率；b-失重率图1 UV-C处理对刺梨果实腐烂率和失重率的影响
Fig.1 Effect of UV-C radiation on the rate of decay and weight loss of Rosa roxburghii Tratt during storage
UV-C辐射明显抑制了贮藏期间刺梨果实腐烂的发生，经UV-C照射后果实的腐烂率显著低于对照(CK)(P<0.05)，在贮藏后期(贮藏35 d后)，UV-C处理组比CK组腐烂率大幅度降低(图1-a)。未经处理的刺梨在收获后7 d开始腐烂，而经UV-C处理后的果实第14天开始才出现轻微的腐烂症状。这表明UV-C辐射延长了刺梨的保鲜期，减少腐烂发生，前人研究表明UV-C照射可以显著抑制荔枝、龙眼和红毛丹等水果的腐烂发生、延长保鲜期，这与本试验的结果一致[19]，研究证明UV-C照射减少果蔬的腐烂率、抑制腐烂发生主要与UV-C的杀菌作用有关[20]。尽管使用UV-C照射能很好抑制腐烂发生，但是较高的UV-C强度(6.0 kJ/m2)照射并没有显著减少刺梨果实的腐烂率，反而高于剂量为2.4、4.8 kJ/m2的处理，几乎与1.2 kJ/m2的UV-C处理组果实的腐烂率接近，这可能是因为高剂量的UV-C照射使果实细胞结构破坏，细胞膜损伤，导致果实受损，抗性降低，病原菌易侵染，从而使腐烂率升高[14,20]；经差异显著性分析知，4个剂量的UV-C处理中，2.4、4.8 kJ/m2的处理对刺梨果实的腐烂抑制效果较好，且两处理之间果实的腐烂率无明显差异。
UV-C处理显著降低了刺梨果实水分流失(P<0.05)(图1-b)，贮藏35 d时，CK组果实的失重率为18.8%，明显高于4个UV-C处理组(11.9%、8.9%、8.5%、10.8%)，试验期间观察到CK组果实贮藏14 d后果皮出现皱缩现象，而经UV-C处理后的果实在贮藏期未发现有皱缩现象。贮藏期间果实失重主要是由组织表面的蒸腾作用与呼吸作用造成的[21]，任何降低呼吸速率与蒸腾速率的因素都可以降低果实的失重率，UV-C处理减少果实水分流失的机理尚不清楚，但有人研究表明，UV-C照射是通过在果实表面形成薄薄的干燥层从而抑制蒸腾速率与呼吸强度，减少水蒸气的通量，减少水分的流失[22]；其中，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实的失重率较低，保水效果优于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理组，且2处理间差异不显著；表明UV-C剂量增加到一定程度时，果实的失重率并没有随之降低，反而呈现出升高的趋势，这与高剂量的UV-C照射导致细胞结构受损，呼吸作用加强，失水量增加有关[20-21]，有研究也得出相似的结论，高剂量(14.4 kJ/m2)UV-C处理后桃果实的失重率比中剂量(7.2 kJ/m2)处理后要高，失水严重[11]。
2.2 UV-C处理对刺梨果实硬度与细胞膜透性的影响
果实硬度是决定果实保鲜期长短的一个重要指标[23]，随贮藏时间延长，刺梨果实硬度不断降低；贮藏35 d时，与初始值相比，CK组果实硬度下降了52.7%，而经UV-C处理后硬度下降了30.1%～40.4%(图2-a)，其中，4个剂量的UV-C处理中，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组在贮藏末期果实硬度仅下降32.2%、30.1%；说明UV-C辐射有效抑制果实硬度下降，延缓果实软化，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理保持刺梨果实硬度效果优于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理；果实硬度受多种因素影响，如相对湿度、温度、表面体积比和机械损伤等等，但试验中果实硬度大幅度持续下降的现象主要是由水分大量流失、呼吸作用、果胶及纤维素类等物质分解导致的[11-12]，试验中UV-C处理在有效降低刺梨果实水分流失的同时也保持了果实较高的硬度，提高了贮藏品质，在甜樱桃试验中也观察到经UV-C辐射后果实硬度明显得到提高，货架期延长[12]。
果实细胞膜透性大小通常用电导率表示，电导率越大，细胞膜透性越大，细胞膜结构被破坏程度越大，功能性相对越差[24]。随贮藏时间的延长，UV-C处理组和CK组刺梨果实的细胞膜透性均呈上升趋势，细胞膜系统受到破坏损伤(图2-b)；但UV-C处理后的细胞膜透性显著低于CK(P<0.05)，剂量为2.4 kJ/m2与4.8 kJ/m2的UV-C处理之间细胞膜透性几乎接近，均显著低于1.2 kJ/m2和6.0 kJ/m2的UV-C处理(P<0.05)；说明剂量为2.4、4.8 kJ/m2的 UV-C处理更有利于保护细胞膜完整性，而经6.0 kJ/m2的UV-C处理后细胞膜透性增大，这可能因为UV-C剂量增加到一定程度时，细胞膜结构遭到破坏，而导致膜透性增加，这与张菊华等研究UV-C处理对蓝莓果实细胞膜透性影响的结果相似[25]。
a-硬度；b-细胞膜透性图2 UV-C处理对刺梨果实硬度和细胞膜透性的影响
Fig.2 Effect of UV-C radiation on firmness cell membrane and permeability of Rosa roxburghii Tratt during storage
2.3 UV-C处理对刺梨果实营养品质的影响
刺梨果实的可溶性固形物、可滴定酸、VC含量的多少直接影响果实的营养价值高低。贮藏期间，UV-C处理组果实TSS含量与CK组差异显著(P<0.05)(表1)，CK组果实TSS含量贮藏14 d时达到峰值，随后下降；剂量为1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理组贮藏28 d时出现峰值，随后逐渐降低；而2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组在整个贮藏期间TSS含量一直呈上升趋势。在贮藏35 d时，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实的TSS含量分别是CK组的1.99、2.02倍，并显著高于1.2、6.0 kJ/m2UV-C处理组(P<0.05)。UV-C处理有效维持刺梨果实中TSS含量(尤其是贮藏后期)，减缓营养成分的降低，这是因为UV-C处理抑制了果实的呼吸作用，使呼吸底物糖类化合物消耗及分解减慢[21,26]。李晓宇等[26]在研究UV-C对水蜜桃贮藏品质的影响中得出相同的结论。
表1 UV-C处理对刺梨果实营养品质的影响
Table 1 Effect of UV-C radiation on nutritional qualities of Rosa roxburghii Tratt during storage
注：数值以平均值±标准误表示，同列中不同字母表示差异显著(P<0.05)
测定指标处理方式贮藏时间/d0714212835CK11.89±0.21a13.89±0.28a17.84±0.14a 15.34±0.08ab12.34±0.08c9.13±0.21c1.2 kJ/m211.46±0.15a12.46±0.31b14.23±0.09b15.89±0.15a18.21±0.15a16.87±0.19bTSS/%2.4 kJ/m211.78±0.09a12.64±0.19b13.45±0.14b14.79±0.30b16.21±0.11b18.21±0.08a4.8 kJ/m212.04±0.14a12.98±0.08b13.78±0.23b14.46±0.21b16.56±012b18.46±0.20a6.0 kJ/m211.34±0.24a 12.58±0.13b14.47±0.27b16.02±0.14a18.67±0.13a 16.92±0.11abCK2.45±0.04a1.94±0.03b1.86±0.05c1.57±0.03c1.43±0.03c1.37±0.05c1.2 kJ/m22.37±0.03a2.17±0.04a1.95±0.02b1.82±0.05b1.74±0.02b1.62±0.04bTA/%2.4 kJ/m22.44±0.07a2.21±0.05a2.10±0.04a1.94±0.01a1.83±0.05a1.76±0.02a4.8 kJ/m22.46±0.05a2.13±0.02a2.04±0.03a1.91±0.04a1.84±0.06a1.78±0.04a6.0 kJ/m22.41±0.02a2.18±0.03a1.97±0.02b1.78±0.02b1.69±0.02b1.57±0.03bCK1 426.23±13.14a1 247.28±11.02b998.25±9.87c845.46±11.03c764.23±10.09c684.57±12.45cVC/1.2 kJ/m21 435.78±12.34a1 347.24±14.34a1 234.13±10.32b1 045.32±12.45b946.23±11.23b823.17±14.05b[mg·(100g)-1]2.4 kJ/m21 456.34±14.01a1 388.76±13.01a1 301.45±11.54a1 234.47±13.65a1 102.45±10.21a989.41±13.21a4.8 kJ/m21 467.28±9.89a1 397.26±11.64a1 324.17±13.41a1 274.23±8.64a1 146.57±14.05a1 012.34±10.91a6.0 kJ/m21 431.14±10.57a1 367.25±12.45a1 278.36±12.68b1 068.46±15.04b971.23±10.64b852.61±9.64b
刺梨果实在贮藏期间可滴定酸含量呈下降趋势，处理组果实TA含量明显高于CK组(P<0.05)，其中，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实的TA含量明显高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理(P<0.05)(贮藏第7天除外)，UV-C处理保持较高TA含量，减少降低幅度，维持果实品质，4个不同剂量处理中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理对维持刺梨果实TA含量效果较好。
VC是一种很强的抗氧化剂，能清除组织内多余的自由基，贮藏期间刺梨果实VC含量呈下降趋势，但UV-C处理组果实VC含量显著高于CK组(P<0.05)，贮藏后期35 d时4个剂量的UV-C处理组VC含量相比CK组分别提高了20.25%、44.53%、47.88%、24.55%，减少了VC损失，由此可知，UV-C处理能够减少VC损失，这与前人研究的结果一致[11],其中2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理效果较好。
2.4 UV-C处理对刺梨果实总酚含量与抗氧化能力的影响
水果中的酚类化合物作为抗氧化剂可防止物质氧化及过量游离氧产生，延缓组织衰老[27]，经UV-C处理后刺梨果实中总酚含量明显高于CK(图3-a)，贮藏14 d后，UV-C处理组总酚含量显著性升高(P<0.05)，而CK组逐渐下降；贮藏35 d时4个剂量的(1.2、2.4、4.8、6.0 kJ/m2)UV-C处理总酚含量相对CK分别增加了26.68%、40.52%、48.31%、8.22%，其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理显著高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理，且两处理间无明显差异；分析表明剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理更有利于刺梨总酚含量的积累，从而增加抗性，这与UV-C处理对桃果实总酚含量影响及变化趋势研究中得出的结果一致[11]，酚类物质一般是通过苯丙烷类代谢途径合成，UV-C处理能够激活苯丙烷代谢过程中的关键酶，提高相关基因的表达，促进总酚的积累，从而提高果实品质[20,28]。
采用FRAP法测定刺梨果实的抗氧化能力(图3-b)，在贮藏期间，其抗氧化能力呈先上升后下降的趋势，贮藏14 d后，UV-C处理组果实的抗氧化能力均显著高于CK组(P<0.05)，其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实的抗氧化能力明显高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理组(P<0.05)，这表明UV-C处理能提高刺梨果实的抗氧化能力，增强抗性；4个不同剂量处理相比，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理更能有效地提高刺梨果实的抗氧化能力，诱导抗性。本试验结果与UV-C处理促进草莓[28]、苹果[29]等水果的抗氧化能力结果一致；高剂量的UV-C处理后(试验中6.0 kJ/m2)果实的抗氧化能力降低，这可能因为高剂量的UV-C处理破坏了细胞膜完整结构，使抗氧化物质合成积累减少，抗氧化能力降低[11,28]，关于高剂量的UV-C处理导致刺梨果实抗氧化能力降低的机理有待进一步研究。
a-总酚含量；b-抗氧化能力图3 UV-C处理对刺梨果实总酚含量和抗氧化能力的影响
Fig.3 Effect of UV-C radiation on total phenol content and antioxidant capacity of Rosa roxburghii Tratt during storage
2.5 UV-C处理对刺梨果实防御酶活性的影响
苯丙氨酸解氨酶是酚类物质代谢过程中的限速酶，也是苯丙烷类代谢反应的关键酶，在逆境条件下(如寒害、干害、病虫害感染等)其被激发，活性提高[20]。由图4-a可知，在贮藏期间，各处理组果实的PAL活性显著高于CK(P<0.05)，贮藏初期，PAL活性上升幅度较小，贮藏14 d后UV-C处理促进PAL活性大幅度升高，21 d时达到峰值，随后逐渐下降。其中，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实PAL活性高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理；UV-C处理能诱导刺梨果实PAL活性增强，并随辐射剂量增大而增强，当UV-C辐射剂量增加到一定程度时，PAL活性反而下降，这与前人研究UV-C处理对樱桃、草莓PAL活性影响的结果一致[12,28]。
贮藏期间果实组织逐渐衰老，其内有害自由基不能及时被清除，积累过多，从而促进膜脂过氧化，导致细胞膜破坏，代谢失调，超氧化物歧化酶是酶促防御系统中的关键保护酶，对由自由基引起的细胞损伤具有一定修复作用，能够延缓细胞衰老[29]。试验中贮藏前期(0～14 d)刺梨果实SOD活性呈缓慢上升趋势，各处理组与对照组差异不显著(图4-b)；贮藏14 d后，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实SOD活性明显高于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理及CK(P<0.05)，并且两处理间差异不显著，贮藏后期(35 d)，2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实SOD活性比CK组分别提高了15.34%、17.97%；试验表明UV-C处理能诱导刺梨果实SOD活性，抑制有害自由基的产生，并且SOD活性随UV-C剂量增大而提高，当剂量增大到一定程度时，SOD酶活性呈下降趋势(与PAL活性变化趋势一致)。这可能与6.0 kJ/m2剂量的UV-C处理后破环了细胞组织，生物膜氧化损伤，组织中自由基大量积累，细胞自我修复能力下降，保护能力降低有关[14,20,30]。
a-PAL活性；b-SOD活性图4 UV-C处理对刺梨果实防御酶活性的影响
Fig.4 Effect of UV-C radiation on defense enzyme activity of Rosa roxburghii Tratt during storage
3 结论
在(4±1) ℃，相对湿度为80%～85%的贮藏条件下，UV-C处理显著降低刺梨果实的腐烂率和失重率，保持果实硬度，保护细胞膜完整性，延长了保鲜期；减少果实中TSS、TA及VC损失，维持果实较好的营养品质；同时，保持果实较高的总酚物质含量，增强抗氧化能力，延缓果实衰老；此外，UV-C处理能维持刺梨果实整个贮藏期间较高的PAL和SOD活性，促进酚类物质积累，增强抗性。4个UV-C处理中，剂量为2.4、4.8 kJ/m2的UV-C处理组果实的腐烂率和失重率较低，硬度比较高，细胞膜透性小，TSS、TA、VC、总酚含量较高，抗氧化能较强，酶活性较高，保鲜效果优于1.2、6.0 kJ/m2的UV-C处理，综合分析得出刺梨贮藏保鲜的最佳UV-C剂量为2.4 k～4.8 kJ/m2。
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