UV-C处理对鲜切红心萝卜抗氧化活性的影响

高 梵，龙清红，韩 聪，金 鹏，郑永华*（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

UV-C处理对鲜切红心萝卜抗氧化活性的影响

高 梵，龙清红，韩 聪，金 鹏，郑永华*
（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

以红心萝卜为实验材料，研究了不同剂量的短波紫外线（ultraviolet-C，UV-C）处理对鲜切红心萝卜的抗氧化系统和抗氧化活性的影响。鲜切红心萝卜用0、0.25、0.5、1.0、2.0 kJ/m2剂量的UV-C处理后于5 ℃贮藏48 h。结果表明，1.0 kJ/m2UV-C处理能最有效地诱导鲜切红心萝卜中酚类物质的合成，进而导致其含量增加，并提高了红心萝卜中的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除能力。UV-C处理能促进鲜切红心萝卜中花青素和黄酮类物质含量的增加、延缓抗坏血酸含量的下降、并提高抗氧化酶活性。这些结果表明，UV-C处理可以诱导酚类物质合成，提高抗氧化酶活性，从而显著提升鲜切红心萝卜的抗氧化活性。

短波紫外线；鲜切；红心萝卜；抗氧化活性

红心萝卜表皮为浅绿（或黄白）色，肉质呈紫红色，素有“西瓜肉萝卜”之称，是水果萝卜中的上品[1]。红心萝卜富含丰富的类黄酮物质，它是果蔬色泽的重要决定因子[2]。类黄酮中的花青素是形成红心萝卜红色的重要成分，其中是以天竺葵素为苷元的多糖和不同酰基化结合的衍生物为主[3-4]。酚类化合物结构中含有大量的羟基，能表现出丰富的抗氧化作用，花青素还具有抗突变性、抗病毒和抗肿瘤等的活性作用[5]。红心萝卜最主要的食用方法是鲜切生食。与完整的果蔬个体相比，鲜切处理会促进果蔬质量的下降[6]。但果蔬在遭受切割造成的机械损伤后，一个极为重要的反应现象就是酚类成分的增加[7]。鲜切处理往往会诱导果蔬苯丙氨酸解氨酶（L-phenylalanin ammo-nialyase，PAL）活性增强，从而诱导多酚、黄酮等次生代谢产物的合成来抵御机械伤害，提升抗氧化活性和抗病性[8]。Reyes等[9]的研究证实，鲜切芹菜、生菜、牛蒡、胡萝卜、包心菜和甘薯在15 ℃贮藏2 d后酚类物质含量和抗氧化活性显著增加。本课题组最近的研究表明鲜切处理能够增加红心萝卜的酚类物质含量以及抗氧化活性，并且在片状、丁状和丝状3 种切分形式中，以切分程度最细、产生机械损伤最严重的红心萝卜丝的抗氧化成分和抗氧化活性的提升作用最为显著[10]。

短波紫外线（ultraviolet-C，UV-C），波长在200～280 nm之间。UV-C处理因无有害物质残留并且杀菌能力强而受到大量关注[11]。研究表明低剂量的UV-C处理会对植物组织产生兴奋效应[12]。该效应可以激发植物组织内有益的生理反应，延缓果蔬的成熟和衰老[13]，激活植物细胞的防御反应[14]，并促进植物体内次生代谢产物的生物合成，从而提高植物体自身的抗氧化活性和防御性能[15-17]。近年来更有研究表明UV-C处理可以显著促进鲜切红辣椒[18]、菠萝蜜[18]、香蕉[18]、番石榴[19]和西兰花[20]等的酚类物质的合成并提高其抗氧化活性。但UV-C处理对鲜切红心萝卜酚类物质含量和抗氧化活性的影响尚未见报道。本实验以红心萝卜为实验材料，从抗氧化成分及相关酶活性的变化这两个角度来探讨在5 ℃低温贮藏条件下，UV-C处理对鲜切红心萝卜抗氧化活性变化的影响，为UV-C处理在鲜切果蔬保鲜中的应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘北京满堂红’红心萝卜品种采摘于南京六合区竹镇镇丰乐村。采收时选取大小均一、成熟度一致，表面无裂痕及病害的红心萝卜。采收后立即运回南京农业大学食品科技学院农产品贮藏与加工实验室。

乙二胺四乙酸、β-巯基乙醇、碳酸钠、核黄素、盐酸羟胺、三氯化铝 国药集团化学试剂有限公司；甲醇、无水乙醇、磷酸氢钠、磷酸氢二钠、过氧化氢 南京寿德实验器材有限公司；Folin酚试剂、抗坏血酸、氯化硝基四氮唑蓝（nitrotetrazolium blue chloride，NBT）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphneyl-2-picrylhydrazyl，DPPH） 美国Sigma公司。

1.2 仪器与设备

GL-20G-H型冷冻离心机 上海安亭科学仪器厂；UV-1600型分光光度计 上海美谱达仪器有限公司；ZDZ-1型紫外辐射照度计 上海嘉定学联实业有限公司。

1.3 方法

1.3.1 材料处理

首先将挑选好的红心萝卜做鲜切处理，切成6 cm×0.7 cm×0.2 cm的丝状（切割损伤强度以表面积与质量的比值来定义大小，为11.87 cm2/g）后，均匀分成5 组，以不作UV-C处理的为对照（control group， CK）组，其他4 组分别按照0.25、0.5、1.0、2.0 kJ/m2剂量的UV-C进行照射处理。在（5±1）℃贮藏48 h后每隔12 h取样测定样品的总酚含量和DPPH自由基清除力。结果发现1.0 kJ/m2的UV-C处理组鲜切红心萝卜的总酚含量和DPPH自由基清除力最高。因此后续实验主要研究1.0 kJ/ m2的UV-C处理对鲜切红心萝卜贮藏期间抗氧化成分含量和抗氧化相关酶活性变化的影响。

鲜切处理后，红心萝卜均匀分成两组。处理组用1.0 kJ/m2UV-C处理，以不作UV-C处理为CK组。处理组和CK组分别选用2 kg鲜切红心萝卜，重复3 次。两组红心萝卜处理完均立即用塑料盒（20 cm×12 cm×8 cm）进行分装后套袋，每盒约100 g，于（5±1） ℃，90%～95%相对湿度条件下避光贮藏24 h，每隔12 h取样用于测定分析。

1.3.2 指标测定

1.3.2.1 菌落总数测定

菌落总数的测定参照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行测定。

1.3.2.2 总酚、花青素和总黄酮含量测定

总酚含量采用Folin-Ciocalteu法[21]测定；花青素含量采用pH差异法[22]测定；总黄酮含量采用AlCl3比色法测定[23]。

1.3.2.3 DPPH自由基清除力测定

DPPH自由基清除能力的测定参照Soengas等[24]方法，结果以清除百分率表示。

1.3.2.4 PAL的活性测定

PAL活性参照Koukol等[25]的方法测定，以反应液每小时在290 nm波长处吸光度变化0.001为一个酶活力单位，结果以U/mg pro表示。

1.3.2.5 抗坏血酸含量测定

抗坏血酸含量采用邻菲咯啉比色法[26]测定，结果以mg/100 g表示。

1.3.2.6 超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化物酶（peroxidase，POD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）和过氧化氢酶（catalase，CAT）的活力测定

SOD活力参照Dhindsa等[27]的方法进行测定，以抑制NBT光化还原50%为1 个酶活力单位，结果以U/mg pro表示；POD活力参照Murr等[28]的方法进行测定，以反应液每分钟在410 nm波长处吸光度变化0.001为1个酶活力单位，结果以U/mg pro表示；APX活力参照Nakano等[29]的方法测定，以反应液每分钟在290 nm波长处吸光度变化0.001为1个酶活力单位，结果以U/mg pro表示；CAT活力参照Cakmak等[30]的方法进行测定，以反应液每分钟在240nm波长处吸光度变化0.001为1 个酶活力单位，结果以U/mg pro表示。

1.4 数据处理

采用SPSS 18.0进行数据处理分析，用邓肯氏多重比较方法进行差异显著性检验，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同剂量UV-C处理对鲜切红心萝卜菌落总数的影响

图1 不同剂量UV-C处理对鲜切红心萝卜在贮藏期内菌落总数的影响Fig. 1 Effect of UV-C treatments at different dosages on the total number of bacterial colonies in fresh-cut red-fl eshed radish during storage

如图1所示，在整个贮藏期间，CK组的菌落总数始终高于各UV-C处理组，表明UV-C处理能够抑制鲜切红心萝卜中各种菌落的生长和繁殖。其中，以1.0 kJ/m²的UV-C处理组对菌落总数增长的抑制作用最为明显。而2.0 kJ/m²的UV-C处理对鲜切红心萝卜菌落总数的抑制作用较弱，有可能是因为过高剂量的UV-C处理使得鲜切红心萝卜的表面膜透性增大，细胞液溶出，反而会有利于微生物数量的增长。在整个贮藏过程中，各组菌落总数均未超过1×105CFU/g，符合即食鲜切菜的卫生要求。

2.2 不同剂量UV-C处理对鲜切红心萝卜总酚含量和DPPH自由基清除力的影响

图2 不同剂量UV-C处理对鲜切红心萝卜在贮藏期内总酚含量（aa）和DPPH自由基清除率（bb）的影响Fig. 2 Effect of UV-C treatments at different dosages on total phenol content (a) and DPPH radical scavenging activity (b) of fresh-cut red-fl eshed radish during storage

如图2a所示，CK组鲜切红心萝卜总酚含量在贮藏前期呈上升趋势，并于24 h时达到峰值，随后又不断下降。与CK组比较，0.25、0.5、1.0 kJ/m²的UV-C处理组鲜切红心萝卜的总酚含量均有明显的提升，其中以0.5 kJ/m²的促进效果最为明显，并且0.5、1.0 kJ/m²的处理使总酚含量的上升趋势延长至36 h，并在36 h时达到峰值，延缓了总酚含量的下降。2.0 kJ/m²UV-C处理组剂量过大，加速了红心萝卜中酚类物质氧化损失，使得鲜切红心萝卜在贮藏期间总酚含量不断下降。

DPPH自由基清除力是衡量果蔬抗氧化活性的重要指标。酚类物质是果蔬中最重要的抗氧化物质，植物的抗氧化活性往往与总酚含量密切相关。如图2b所示，鲜切红心萝卜的DPPH自由基清除率变化趋势也与总酚物质含量的变化基本一致，1.0 kJ/m2UV-C处理组能够最有效地提升鲜切红心萝卜的DPPH自由基清除能力。因此在以下的实验中本课题组进一步研究了1.0 kJ/m2的UV-C处理对鲜切红心萝卜其他抗氧化成分和抗氧化系统酶活性的影响。

2.3 UV-C处理对鲜切红心萝卜PAL活力、花青素和总黄酮含量的影响

图3 UV-C处理对鲜切红心萝卜在贮藏期内PAL活力（a）、总花青素含量（b）和总黄酮含量（cc）的影响Fig. 3 Effect of UV-C treatment on PAL activity (a), total anthocyanin content (b) and total fl avonoids content (c) of fresh-cut red-fl eshed radish during storage

由图3a可知，UV-C处理组和CK组的PAL活性在整个贮藏期间均显著上升，并且UV-C处理组始终明显高于对照组。UV-C处理组和CK组的花青素含量和总黄酮含量在前24 h不断上升，且整个过程中UV-C处理组的含量均高于CK组。CK组的花青素和总黄酮含量峰值出现在第24小时，而UV-C处理组则出现在第36小时，且下降幅度低于CK组（图3b、c）。结合图2a中总酚含量的变化，说明1.0 kJ/m2的UV-C处理能诱导PAL活力增加来促进鲜切红心萝卜中具有抗氧化活性酚类物质的合成，且延缓其氧化流失。而贮藏后期，酚类物质含量的下降，可能是由于其细胞膜损伤程度加深，酚类物质氧化速率大于合成速率。

2.4 UV-C处理对鲜切红心萝卜抗坏血酸含量的影响

图4 UV-C处理对鲜切红心萝卜在贮藏期内抗坏血酸含量的影响Fig. 4 Effect of UV-C treatment on ascorbic acid content of fresh-cut red-fl eshed radish during storage

如图4所示，在48 h的贮藏期内，UV-C处理组和CK组鲜切红心萝卜的抗坏血酸含量都呈下降趋势，且48 h后分别下降了11.2%和14.4%。仅在第12小时，CK组的抗坏血酸含量略高于UV-C处理组。由此可以看出，UV-C处理对抗坏血酸含量下降稍有延缓。

2.5 UV-C处理对鲜切红心萝卜SOD、POD、APX和CAT活力的影响

图5 UV-C处理对鲜切红心萝卜在贮藏期间SOD（a）、POD（bb）、APX（c）和CAT（d）活力的影响Fig. 5 Effect of UV-C treatment on SOD (a), POD (b), APX (c) and CAT (d) activities of fresh-cut red-fl eshed radish during storage

如图5a所示，CK组的SOD活力在第36小时达到峰值，而UV-C处理组则在48 h内均处于上升状态，也一直高于CK组。这表明UV-C处理在鲜切作用的基础上，进一步提高了SOD活力，且延长了SOD活力提高的时间，延缓了细胞衰老过程。鲜切红心萝卜POD活力在贮藏期48 h内始终保持上升（图5b），在前36 h内，CK组的POD活力低于UV-C处理组。但是24 h后，CK组POD活力的增速高于UV-C处理组，且在第48小时时明显高于UV-C处理组。UV-C处理能够在一定时间内刺激鲜切果蔬POD活力的增强，之后可能由于其对植物细胞的保护作用而抑制POD活力的增加。鲜切红心萝卜的APX活力在前12 h内CK组和UV-C处理组均有短暂下降，且UV-C处理组的降幅较大。但在12 h之后，UV-C处理组APX活力的增加程度逐渐高于CK组，且在48 h后APX活力高于对照组（图5c）。可以看出UV-C处理组可以促进鲜切红心萝卜APX活力提高，而前期的下降可能是受到反应底物以及其他抗氧化酶活性的影响。如图5d所示，在24～36 h之间，CK组的CAT活力出现一个短暂的下降，整个趋势呈现波动状态。而UV-C处理组的CAT活力则一直保持上升状态，且在贮藏期内一直高于CK组。由此可以看出，UV-C处理可以对鲜切红心萝卜的CAT活力起到提升的作用。

3 讨论与结论

酚类物质是植物中重要的生理功能物质，对切割或UV辐射等逆境胁迫有防御作用[31]。PAL作为植物苯丙烷类代谢途径的关键酶，它的活性直接决定了酚类物质的合成速率。王焕宇[32]和喻譞[33]等的研究表明，UV-C处理可以通过诱导PAL活性的增加来促进黄酮、花青素等酚类物质的合成。本实验中，UV-C处理组较CK组显著（P＜0.05）增加了PAL的活力，并且在贮藏期间，适宜剂量UV-C处理的红心萝卜中总酚、花青素和黄酮含量均维持在更高的水平，且保持增长趋势的时间更长。方玲玲等[34]的研究指出，总酚的含量和抗氧化活性有显著的相关性，且花青素有较强的DPPH自由基清除能力。本实验中，UV-C处理组的DPPH自由基清除率显著高于CK组，且DPPH自由基清除率的变化趋势与酚类物质含量的变化趋势基本一致。这些结果说明UV-C处理通过提高苯丙烷类代谢途径关键酶PAL的活力，促进鲜切红心萝卜中次生代谢物质的合成，从而提高鲜切红心萝卜的抗氧化活性。

SOD、POD、APX和CAT等在抗氧化系统中对清除活性氧有相当重要的作用[35]。SOD是目前已知唯一能直接清除氧自由基O2－·的酶，专一将O2－·歧化形成O2和H2O2，是防止细胞膜氧化的关键酶[36-37]。UV-C处理中产生活性氧促进植物组织中的光氧化反应，从而在切割处理的基础上产生更多的自由基，从而诱导SOD活性的增加。POD、APX和CAT均可用来清除SOD歧化反应生成的H2O2，防止其进一步生成对细胞毒害作用更大的·OH，是对清除细胞内活性氧具有重要作用的保护酶[38]。APX是以抗坏血酸为电子供体分解H2O2的过氧化物酶，其活性受到抗坏血酸以及H2O2含量的影响。UV-C处理造成的抗坏血酸含量下降在贮藏初期抑制了APX酶活性，但在后期由于SOD活性上升而生成H2O2的增多以及抗坏血酸含量下降速率减缓，UV-C处理反而促进了APX活性的增加。POD是植物酶促防御系统的关键酶，用以分解H2O2，参与保护物质木质素的合成，使体内自由基维持动态平衡，来提高植物的抗逆性[39]。由于UV-C处理在切割作用上加剧了表面组织的氧化胁迫，使得UV-C处理过的鲜切红心萝卜的POD活性增加在贮藏初期较高。但是，由于紫外处理所产生的清除自由基能力整体较强，且未经紫外杀菌作用的鲜切红心萝卜衰老速率更快，故仅在贮藏后期UV-C处理组的POD活性不及对照组。CAT同样能催化H2O2分解为水和分子氧。UV-C处理能在整个贮藏期间内较对照组显著提升CAT的活性，其中有所波动也是受到了H2O2含量以及其他酶活性的影响。CAT与APX、POD互相协同补充来减少H2O2对果蔬组织可能造成的氧化伤害。总体来说，UV-C处理在一定时间内可以有效提高鲜切红心萝卜抗氧化酶类的活性，达到清除活性氧，提高抗氧化活性的作用。

1.0 kJ/m2的UV-C处理能够最有效地增加红心萝卜丝抗氧化活性，因而UV-C处理在鲜切红心萝卜丝的营养品质提升上有较好的应用前景。1.0 kJ/m2的UV-C处理能有效提高红心萝卜丝中苯丙烷类代谢关键酶PAL的活性来促进花青素和黄酮等酚类物质的积累，并显著提升鲜切红心萝卜抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性，从而增强鲜切红心萝卜丝的抗氧化能力。

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Effect of UV-C Treatment on Antioxidant Activity of Fresh-Cut Red-Fleshed Radish

GAO Fan, LONG Qinghong, HAN Cong, JIN Peng, ZHENG Yonghua*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The effect of ultraviolet-C (UV-C) treatment at different dosages on antioxidant system and antioxidant activity of fresh-cut red-fl eshed radish was investigated. The fresh-cut radish was treated with 0, 0.25, 0.5, 1.0 and 2.0 kJ/m2of UV-C and then stored at 5 ℃ for up to 48 h. The results indicated that 1.0 kJ/m2UV-C treatment had the most signifi cant effect on inducing the synthesis and accumulation of phenolics and increasing the 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl(DPPH) radical scavenging activity of fresh-cut radish during storage. This UV-C treatment also induced the accumulation of anthocyanins and fl avonoids, retarded the decrease of ascorbic acid content and enhanced the activities of antioxidant enzymes. These results suggest that UV-C treatment could increase the antioxidant activity of fresh-cut red-fl eshed radish by inducing the synthesis of phenolic compounds and enhancing the activities of antioxidant enzymes.

ultraviolet-C (UV-C); fresh-cut; red-fl eshed radish; antioxidant activity

10.7506/spkx1002-6630-201611003

TS255.3

A

1002-6630（2016）11-0012-06

高梵, 龙清红, 韩聪, 等. UV-C处理对鲜切红心萝卜抗氧化活性的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(11): 12-17. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201611003. http://www.spkx.net.cn

GAO Fan, LONG Qinghong, HAN Cong, et al. Effect of UV-C treatment on antioxidant activity of fresh-cut red-fl eshed radish[J]. Food Science, 2016, 37(11): 12-17. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611003. http://www.spkx.net.cn

2016-01-12

国家自然科学基金面上项目（31471632）

高梵（1991—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：2013108038@njau.edu.cn

*通信作者：郑永华（1963—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：zhengyh@njau.edu