UV-C处理对青椒色泽和生理品质的影响

马丽丽，左进华，王 清，高丽朴，张桂君，朱鑫彤，牟建楼

（河北农业大学食品科技学院，河北 保定 071000）

青椒作为世界第二大消费蔬菜，是最受欢迎的茄科作物之一，在世界范围内被广泛种植，具有很高的烹饪价值和营养价值[1]。青椒以其诱人的色泽、独特的风味和在不同成熟阶段的食用价值受到消费者的广泛喜爱，通常被认为是必需维生素（包括VC、VE、VA和VB）的良好来源，是一种重要的营养素、色素源，还富含抗氧化成分，如类黄酮、酚酸、类胡萝卜素等[2-7]，青椒还具有预防癌症、降脂减肥的保健功能[7]。

青椒果实在成熟过程中发生了重要的视觉和代谢变化，包括与呼吸有关的挥发性有机化合物的释放、叶绿素的破坏和新色素的合成[8]。青椒颜色由绿变红是青椒采后贮藏过程中的一个主要问题，也是限制青椒保质期的主要问题之一，转红意味着青椒果实成熟和衰老，并伴随着失水和腐烂，导致更大的损失[9]。据估计，其采后损失约占总产量的25%～35%[2]，因此为了保持青椒在贮藏阶段的生理品质，需要对其进行适宜且充分的保鲜处理。

针对青椒在采后贮藏期间出现的一系列品质劣变问题，国内外学者对此展开了相关研究，包括物理、化学、生物保鲜技术以及复合处理技术等。其中光控保鲜技术中的紫外辐照技术作为一种物理保鲜技术广泛应用于果蔬的采后防腐保鲜，短波紫外线（short-wave ultraviolet，UV-C，波长小于280 nm）处理是一种简单、安全、经济、无污染、无化学残留的采后处理技术[10-11]。研究发现，UV-C不仅具有辐射杀菌的作用，还可以调节果实的成熟和衰老，减缓冷害、腐烂等现象，延长采后寿命[12-13]。国外学者利用不同辐射剂量的UV-C照射采后花椰菜、草莓、桃、番茄等果蔬，均不同程度减轻了其病害，延缓了老化过程，提高了贮藏期间的品质[14-15]。蓬桂华[10]和Vicente[12]等发现，UV-C处理‘灯笼椒’可以降低辣椒腐烂指数、减轻冷害、延长贮藏期。尽管有研究发现UV-C对青椒的采后生理特性有一定的影响，但是UV-C处理在抑制青椒果实转色及其他生理特性方面的研究还鲜见报道。青椒冷藏被广泛用于减缓新陈代谢和减少变质，从而延缓青椒的软化并延长其货架期[16-18]。因此，本实验以‘京甜3号’青椒为材料，采用最佳剂量的UV-C处理青椒，分别在10 ℃和25 ℃环境下贮藏，研究UV-C处理对青椒采后色泽和生理品质的影响，为保持青椒采后贮藏品质提供新的思路和方法。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料为青椒品种‘京甜3号’，采收于北京绿奥蔬菜合作社，选取成熟度为绿熟期的果实，采后立即运抵北京市农林科学院蔬菜研究中心采后实验室，选取成熟度和大小一致、色泽亮绿、形态良好、果实已充分膨大、无机械伤、无病虫害的青椒果实进行实验。

聚乙烯保鲜袋（厚0.03 mm）购于北京华盾雪花有限公司。

植物八氢番茄红素合酶（phytoene synthase，PSY）、番茄红素β-环化酶（lycopene-β-cyclase，LCYB）酶联免疫分析试剂盒 上海联迈生物工程有限公司；丙酮、乙醇、浓盐酸、甲醇、冰醋酸 天津市光复科技发展有限公司；石英砂、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、Triton X-100、邻苯二酚 国药集团化学试剂有限公司；无水醋酸钠、愈创木酚、30% H2O2溶液、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠 西陇化工股份有限公司。

1.2 仪器与设备

LS125多探头紫外辐照计 深圳市林上科技有限公司；GY-2型硬度计 浙江托普仪器有限公司；YP20002型电子天平 余姚市金诺天平仪器有限公司；UV-1800紫外-可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司；TGL-16G-A高速冷冻离心机 广州晟龙实验仪器有限公司；XMTD-6000型数显恒温水浴锅 余姚金电仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

将青椒果实分装于聚乙烯袋中（防止果实过度失水），分别用0（对照）、0.125、0.25、0.5、1 kJ/m25 个不同剂量对青椒进行UV-C辐照处理，然后将青椒果实置于（25±1）℃、相对湿度85%～90%的贮藏室中贮藏。每个保鲜袋内放30 个青椒，于贮藏的第0、3、7、11、15、19、23天测定各项指标（感官得分、硬度、转红指数和腐烂指数），因第23天时青椒已失去原有的商品价值，不再继续测定指标。每个处理设置3 个平行，重复3 次。

根据不同剂量的UV-C处理对青椒外观品质的影响，筛选出最佳的UV-C辐照剂量。据此，将青椒分为两组，即对照组和处理组。对照组青椒不做任何处理，处理组青椒用UV-C灯采用最佳辐照剂量辐照12 s，然后用聚乙烯袋掩口包装后均分别置于温度（10±1）℃和（25±1）℃、相对湿度85%～90%的贮藏室贮藏；每个保鲜袋内放30 个青椒，于贮藏的第0、3、7、11、15、19、23天测定各项指标（总叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、总酚和番茄红素含量，以及相关酶活力）。每个处理设置3 个平行，重复3 次，每次重复30 个青椒果实。

1.3.2 感官评分、硬度、转红指数和腐烂指数的测定

感官评分：以青椒外观作为感官评价的基础，采用9 分制评分法，确定青椒的评价标准（表1）[19]。对可接受度进行评价，总分为9 分，1～4 分表示不可接受，4～6 分表示可以接受，6～9 分表示乐意接受。为使实验结果更加准确，安排经过标准培训的20 名学生（男女比例为2∶3）对其进行综合评分，感官评定结果取平均值，同时记录贮藏过程中的保鲜效果。

表1 青椒外观指数评定标准Table 1 Criteria for appearance evaluation of green bell peppers

硬度的测定：利用GY-2型硬度计对果实进行测定，测定探头直径为0.8 cm，每次取6 个果实，在每个果实中间最大横径处取3 个点测定硬度，取平均值。

转红指数的测定：将青椒的转红面积分为3 级。0级：未转红；1级：转红面积比例小于50%；2级：转红面积比例达50%以上。按公式（1）计算转红指数。

腐烂指数的测定[20]：按青椒的腐烂面积分为3 级。0级：无腐烂；1级：腐烂面积比小于50%；2级；腐烂面积比达50%以上。按公式（2）计算腐烂指数。

1.3.3 总叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、总酚和番茄红素含量的测定

总叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮和总酚含量测定均参照曹建康等[21]的方法，其中类黄酮、总酚含量分别以每克鲜质量样品的OD325nm、OD280nm表征；番茄红素含量测定参照Tan Jinjuan等[22]的方法。

1.3.4 相关酶活力的测定

多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活力测定均参照曹建康等[21]的方法，分别测定青椒果实在420、470、240 nm和290 nm波长处的吸光度。以每克鲜果实每分钟在420 nm波长处吸光度增加1为1 个PPO活力单位（U），以每克鲜果实每分钟在470 nm波长处吸光度增加1为1 个POD活力单位（U），以每克鲜果实每分钟在240 nm波长处吸光度减少0.01为1 个CAT活力单位（U），以每克鲜果实每分钟在290 nm波长处吸光度降低0.01为1 个APX活力单位（U）。

PSY、LCYB活力均采用试剂盒中的方法进行测定。取1 g青椒组织加入9 mL pH 7.4的磷酸盐缓冲液，匀浆充分后于4 ℃、8 000 r/min离心30 min，取上清液并暂时保存于4 ℃待用，然后按说明书要求进行操作。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2003软件进行基础数据整理，利用SPSS 19软件对数据进行方差分析，利用Duncan’s多重比较进行显著性分析，P＜0.05为差异显著。利用Origin 8.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同剂量UV-C处理对青椒品质的影响

图1 不同剂量UV-C处理对青椒感官得分（A）、硬度（B）、转红指数（C）、腐烂指数（D）的影响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

如图1A所示，青椒在贮藏期间感官品质呈下降趋势，在贮藏第3天时，0.125、0.25、0.5 kJ/m2剂量的UV-C处理的青椒感官品质均高于对照组；在贮藏第11～23天，0.25 kJ/m2剂量UV-C处理的青椒感官品质均高于其他处理组。结果表明，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理可使青椒在一定程度上保持较高的感官品质，延长货架期。

硬度是评价果实成熟与衰老程度的重要指标之一，可较为直观反映出青椒的商品价值。如图1B所示，在贮藏过程中青椒的硬度随着贮藏时间的延长逐渐下降。在贮藏第7～23天，0.25 kJ/m2剂量UV-C处理的青椒硬度均高于其他处理组。在贮藏末期，对照组青椒硬度与初值相比下降了32.38%，而0.25 kJ/m2剂量UV-C处理组青椒的硬度降幅最小，只下降了26.9%。结果表明，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理可以有效延缓青椒硬度的下降，延缓其采后衰老。

转红指数是反映青椒成熟衰老程度的重要指标之一[23]。青椒在采后贮藏过程中，会发生明显的颜色变化。由图1C可以看出，随着贮藏时间的延长，转红指数逐渐升高。除23 d外，在整个贮藏期间，各处理组青椒的转红指数均低于对照组；其中，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理组效果最好，除贮藏第11天外，其他贮藏时间该处理组青椒的转红指数均低于其他处理组。结果表明，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理可有效抑制青椒转红。

由图1D可知，青椒的腐烂指数随着贮藏时间的延长而升高，贮藏11 d后，对照组青椒的腐烂指数大幅度上升，0.5 kJ/m2剂量的UV-C处理对青椒的腐烂没有明显的抑制作用。而0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理可明显抑制青椒腐烂，与其他处理相比效果更佳。在贮藏末期，对照组青椒的腐烂指数达到98%，已完全失去商品价值和食用价值，而0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理青椒腐烂指数最低。结果表明，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理能有效降低青椒在贮藏期间的腐烂指数，维持青椒的外观品质。

综合各个指标来看，0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理的保鲜效果较为突出，能有效延缓青椒的感官品质、硬度的下降，降低转红指数和腐烂指数，从而有效延长贮藏期。因此，选用0.25 kJ/m2剂量的UV-C处理进行后续实验，研究不同贮藏温度下UV-C处理对青椒生理品质的影响。

2.2 UV-C处理对青椒总叶绿素、类胡萝卜素、类黄酮、总酚及番茄红素含量的影响

图2 UV-C处理对青椒总叶绿素（A）、类胡萝卜素（B）、类黄酮（C）、总酚（D）、番茄红素（E）含量的影响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

总叶绿素含量能反映青椒在贮藏期间品质的变化[24]。从图2A可以看出，在整个贮藏期间，青椒中的总叶绿素含量呈下降趋势。在同一贮藏温度下，UV-C处理组青椒中总叶绿素含量均高于对照组。在贮藏过程中，常温（25 ℃）贮藏下的对照组青椒中总叶绿素含量下降最多，尤其到贮藏末期，其总叶绿素含量迅速下降，而UV-C处理有效延缓了这一过程。低温（10 ℃）贮藏条件下的UV-C处理组青椒中总叶绿素含量最高，有效延缓了青椒中总叶绿素含量的下降。以上结果表明，UV-C处理可延缓青椒中叶绿素的降解，维持较高的叶绿素含量，对保持青椒的绿色起到了重要作用。

由图2B可以看出，随着贮藏的进行，青椒中的类胡萝卜素含量呈逐渐升高的趋势。在贮藏前7 d，UV-C处理组的青椒中类胡萝卜素含量较高，这可能是由于UV-C的胁迫导致类胡萝卜素含量增加。在贮藏11 d后，常温贮藏下的对照组青椒中类胡萝卜素含量最高，而UV-C处理抑制了类胡萝卜素的生成。但在低温贮藏条件下，UV-C处理没有起到延缓类胡萝卜素含量升高的作用。这可能是由于低温抑制了类胡萝卜素含量的升高，而UV-C处理作为一种非生物胁迫诱导了类胡萝卜素的生成。以上结果表明，常温贮藏下UV-C处理抑制了类胡萝卜素含量的升高，延缓了青椒转红，有效延长了货架期。

类黄酮和总酚是果蔬中重要的抗氧化物质，与抗氧化活性密切相关[25-27]，其中类黄酮还与果实着色有关[28-31]。由图2C可以看出，在贮藏过程中，青椒中的类黄酮含量逐渐升高。常温贮藏条件下的对照组青椒中类黄酮含量最高，UV-C处理抑制了类黄酮含量的升高。低温贮藏对类黄酮的生成具有明显的抑制作用，在整个贮藏过程中，低温贮藏下的UV-C处理均有效延缓了类黄酮含量的升高，其类黄酮含量也最低。以上结果表明，低温贮藏和UV-C处理可抑制青椒中的类黄酮含量的升高，延缓青椒的颜色变化。

从图2D可以看出，在整个贮藏期间，青椒中总酚含量呈上升趋势，这可能是因为青椒中结合态的总酚分解为游离态，从而导致青椒中游离态总酚含量升高[32]。贮藏第7～15天，青椒的总酚含量大幅升高，其含量由高到低的顺序为：UV-C-25 ℃组＞对照-25 ℃组＞UV-C-10 ℃组＞对照-10 ℃组，与对照组相比，UV-C处理诱导了总酚含量的升高。在贮藏15 d后，各组青椒总酚含量缓慢上高，到贮藏末期，各组青椒总酚含量趋于一致。可以看出，在贮藏前中期，UV-C处理的青椒总酚含量高于对照组，这可能是因为UV-C处理诱导了酚类物质的合成转化，增强了青椒的抗氧化能力，以应对紫外线胁迫。随着贮藏时间的延长，各组总酚含量趋于一致。

番茄红素又称ψ-胡萝卜素，是类胡萝卜素的一种，作为一种天然红色素，主要存在于茄科植物的成熟果实中，多项研究证明它是类胡萝卜素中最有效的抗氧化物质，在细胞中通过抗氧化损伤起到多种生物学作用[33-34]。由图2E可以看出，青椒在贮藏过程中，番茄红素含量呈波动变化趋势，不同贮藏条件下的对照组其变化趋势趋于一致，处理组在整个贮藏过程中也有类似的变化趋势，但低温贮藏的UV-C处理组其番茄红素含量一般都高于常温贮藏。在贮藏第3天，各组番茄红素含量达到贮藏期间的最高值，与对照组相比，UV-C处理组青椒的番茄红素含量更高；到贮藏第7天，番茄红素含量有所下降，处理组其下降幅度远大于对照组；在贮藏的第11天，低温贮藏下的UV-C处理组青椒的番茄红素含量远高于其他组；在贮藏15 d时，各组番茄红素含量均有所降低；在贮藏末期，青椒中的番茄红素含量又快速升高。以上结果表明，在整个贮藏期间，低温贮藏下UV-C处理的青椒其番茄红素含量较高，这可能与青椒的抗氧化活性有关，具体原因有待进一步研究。

2.3 UV-C处理对青椒抗氧化和色泽相关酶活力的影响

POD是一种广泛存在于植物体内的氧化还原酶，可以有效清除果实代谢过程中产生的活性氧，使其维持在一个较低水平，从而抑制活性氧损伤，保护果实的正常生理代谢[35-38]。由图3A可以看出，在青椒的整个贮藏过程中，POD活力呈现先升高后降低的趋势。UV-C处理组的青椒POD活力明显高于对照组。在贮藏第7天，各组青椒的POD活力均达到了贮藏期间的最大值，常温贮藏下的UV-C处理组青椒POD活力接近1.2 U，明显高于其他组。7 d后，青椒的POD活力呈现下降趋势，各实验组青椒的POD活力由高到低依次为：UV-C-25 ℃组＞对照-25 ℃组＞UV-C-10 ℃组＞对照-10 ℃组。以上结果表明，与对照相比，UV-C处理可有效延缓POD活力的下降，降低青椒组织细胞的损伤，保持其贮藏品质。

图3 UV-C处理对青椒POD（A）、CAT（B）、APX（C）、PPO（D）、PSY（E）、LCYB（F）活力的影响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在植物组织细胞中广泛存在，能催化青椒中积累的H2O2分解为水和分子氧，从而降低过氧化氢的积累对组织产生的氧化损伤，保护青椒细胞膜系统[39-42]。如图3B所示，随着贮藏的进行，青椒的CAT活力呈先上升后下降的变化趋势。CAT活力的峰值出现在贮藏的第7天，UV-C处理的青椒CAT活力明显高于对照组；贮藏7 d后，各组青椒的CAT活力由高到低依次为：UV-C-25 ℃组＞对照-25 ℃组＞UV-C-10 ℃组＞对照-10 ℃组。以上结果表明，UV-C处理能促进青椒贮藏前期CAT活力的增加，抑制贮藏后期CAT活力的降低，减弱膜脂过氧化作用，从而延缓青椒组织的衰老，保持其贮藏品质。

APX是植物细胞中防御外界氧化胁迫和植物本身活性氧代谢的重要抗氧化酶类，在降低H2O2对植物细胞产生氧化损伤方面起关键作用[43-46]。由图3C可以看出，在贮藏期间，青椒的APX活力呈先上升后下降的趋势。在贮藏第7天，各组青椒APX活力达到最大值，其中低温贮藏下的对照组APX活力最高，其次是UV-C处理组。在贮藏末期，各组青椒APX活力由高到低依次是：UV-C-10 ℃组＞对照-10 ℃组＞UV-C-25 ℃组＞对照-25 ℃组。以上结果表明，低温贮藏和UV-C处理可以提高青椒的APX活力，增强青椒的抗氧化能力。

在后熟过程中，果蔬中出现的组织褐变与组织中的PPO活性密切相关[47-48]。由图3D可知，青椒在贮藏过程中，各组PPO活力呈现先升高后下降的趋势，在贮藏至第7天时出现峰值随后下降，在随后的贮藏过程中，UV-C处理组青椒的PPO活力始终低于对照组，常温贮藏下的UV-C处理组青椒的PPO活力最低，而常温贮藏下对照组活力最高。以上结果表明，UV-C处理能有效降低青椒的PPO活力，延缓果实褐变，从而延长了青椒果实的货架期。

PSY是类胡萝卜素生物合成途径中的第一个合成酶，它催化两分子香叶基香叶基焦磷酸形成八氢番茄红素，大量研究表明PSY是类胡萝卜素代谢途径的限速酶[49-51]。由图3E可知，对照组青椒的PSY活力呈先升高后降低的变化趋势，在贮藏第15天时，对照组青椒的PSY活力达到贮藏期间的最大值，此后PSY活力下降，对照组中常温贮藏的青椒PSY活力明显高于低温贮藏的青椒；而经过UV-C处理的青椒，在贮藏期间其PSY活力呈先降低后升高的趋势，在贮藏第15天，PSY活力降至贮藏期间的最低值，此后，PSY活力大幅上升。在贮藏末期，PSY活力由高到低依次为：UV-C-25 ℃组＞对照-25 ℃组＞UV-C-10 ℃组＞对照-10 ℃组。以上结果表明，在整个贮藏过程中，低温贮藏可以有效抑制青椒的PSY活力。在贮藏前15 d，与对照组相比，UV-C处理降低了青椒的PSY活力，从而抑制了类胡萝卜素的合成，进而延缓青椒转红。

番茄红素的环化是植物类胡萝卜素合成中的一个重要分支[52]。LCYB是类胡萝卜素合成途径中的关键酶，在LCYB的催化下，番茄红素可转化合成β-胡萝卜素。由图3F可以看出，各组LCYB的活力变化趋势不尽相同，对于对照组来说，其LCYB活力呈先下降后上升的变化趋势，这可能是因为贮藏前期青椒中的色素主要是叶绿素，而类胡萝卜素合成较少，所以LCYB活力下降；到了贮藏后期，叶绿素含量降低，类胡萝卜素合成增多，因此LCYB活力逐渐升高。对于常温贮藏下的UV-C处理组来说，其LCYB活力呈先升高后降低的变化趋势，在贮藏11～15 d期间，LCYB活力维持稳定，此后大幅下降，在贮藏末期，其LCYB活力降至最低，明显低于其他组。在贮藏第23天，常温贮藏下的对照组LCYB活力最高。以上结果表明，常温贮藏条件下，UV-C处理降低了青椒的LCYB活力，延缓了青椒转红。

3 结 论

青椒在采后贮藏过程中极易发生失水萎蔫、转红衰老、腐败变质等问题，使其感官品质和商品价值大幅下降，本实验采用UV-C辐照技术对采后青椒进行处理，可以有效缓解青椒转红衰老、品质劣变问题，保持青椒贮藏期间的感官品质和商品价值。研究表明，低温贮藏条件下的UV-C处理在保持青椒的采后品质方面具有更佳的效果。UV-C处理可有效维持青椒的感官品质，延缓青椒转红，提高青椒的抗氧化能力，较好地维持青椒的采后品质。因此，适宜剂量的UV-C处理能较好地维持青椒的采后色泽和生理品质，有效改善青椒采后品质劣变问题。相对于常温贮藏，低温贮藏效果更佳，这对于青椒采后的贮藏保鲜具有重要的指导意义。