UV-C处理在水果采后保鲜上的应用进展

摘""要：UV-C照射处理属于非生物胁迫下非电离辐射和非加热的物理处理技术。果实在能接受的合适剂量内经过UV-C照射后，可以表面杀菌，抑制腐烂变质，保持化学物质含量、感官品质和营养品质，诱导提高果实的抗氧化成分含量和抗氧化能力，从而增强果实自身的抗病性，最终改善果实的贮藏品质，延长货架期。与其他处理如1-MCP、涂膜和气调包装等结合使用，形成耦合的栅栏技术，可以起到叠加的保鲜效果。另外，UV-C处理技术对环境友好、成本低、效益好、易于推广、处理手段简单易行，已逐步成为农产品保鲜的主推技术，在电商流通过程中可以用于商品化前处理。本研究综述了近5年UV-C处理在采后保鲜和鲜切水果上的应用效果，并对未来的使用进行展望，以期对UV-C技术的推广应用提供理论支持。

关键词：感官品质；理化品质；次生代谢；货架期中图分类号：TS255.3""""""文献标志码：A

Recent"Advances"of"UV-C"Treatment"on"Fruits"of"Postharvest

JIA"Wenjun1，2，"WANG"Yu3，"GU"Hui4，"DENG"Yun1*

1."School"of"Agriculture"and"Biology，"Shanghai"Jiaotong"University，"Shanghai"200240，"China;"2."School"of"Tropical"Agriculture"and"Forestry，"Hainan"University，"Danzhou，"Hainan"571737，"China;"3."School"of"Food"Science"and"Engineering，"Hainan"University，"Haikou，"Hainan"570228，"China;"4."South"Subtropical"Crops"Research"Institute，"Chinese"Academy"of"Tropical"Agricultural"Sciences"/"Key"Laboratory"of"Hainan"Province"for"Postharvest"Physiology"and"Technology"of"Tropical"Horticultural"Products，"Zhanjiang，"Guangdong"524091，"China

Abstract："UV-C"treatment"is"an"emerging"and"abiotic"stress"technology，"and"is"a"non-ionizing"and"non-thermal"physicaltechnology."By"using"proper"dose"of"UV-C"treatment，"it"can"be"used"to"inactivate"microbes"on"the"surfaces"of"food，"reduce"the"decay"rate，"maintain"phytonutrients"content"and"organoleptic"quality.According"to"the"research，"the"application"of"UV-C"treatment"is"effective"in"increasing"the"levels"of"antioxidants"content"and"the"antioxidant"capacity"of"fruits，"then"it"can"enhance"resistance"ability"of"some"fruits，"and"which"makes"storage"qualities"better"and"extend"the"shelf"life."Combining"UV-C"treatment"with"other"technologies，"such"as"1-methylcyclopropene"（1-MCP），"and"coating"with"all"kinds"of"active"compositions，"and"different"packaging"so"on，"it"can"form"a"hurdle"technique"which"is"a"combination"by"two"or"more"treatment，"it"can"result"in"synergistic"or"additive"interactions"when"compared"to"any"single"preservation"technique"in"some"horticulture."In"addition，"UV-C"treatment"is"an"eco-friendly"and"a"cost"effective"technology"which"can"be"carried"out"easily"without"complex"equipment"on"post-harvest"and"logistics"and"transportation"for"their"commercialization."This"critical"review"aims"to"summarize"the"research"conducted"on"the"effects"of"UV-C"treatment"on"postharvest"fruits"in"the"past"five"years，"the"review"draws"the"current"challenges"as"well"as"future"perspectives."It"is"hoped"to"provide"valuable"insights"for"the"widespread"adoption"of"UV-C"treatment"technology.

Keywords："organoleptic"quality;"physicochemical"quality;"secondary"metabolism;"shelf"life

DOI："10.3969/j.issn.1000-2561.2024.11.021

近年来，随着人民生活和物流水平的提高，新鲜水果成为人们饮食中不可或缺的一部分，其栽培量和消费量都在不断提升，然而，有些水果采后极易失水和腐烂[1]，造成极大的损失。有研究认为13亿t浪费的食物中，有44%（约5.72亿t）是由果蔬腐烂造成[2-5]，而且这种损失是整个价值链的损失，包括水资源、能源、燃料、肥料和其他的一切投入资源，最终影响到环境[6-7]。因此，寻找一些健康、绿色和可持续发展的保鲜措施，成为了环保意识提高的现代人的追求。

果蔬采后保鲜措施要求对环境友好，成本低，效益好，能保证甚至提高水果的感官品质和营养品质等，还尽可能地延长其货架期，为减少采后损失创造时间条件，这样的措施被称为“新兴”技术[8]，MOSTAFIDI等[9]和NARADISORN等[10]认为短波紫外线（short-wave"ultraviolet，"UV-C）就是这样一种技术。UV-C是紫外线中波长范围为200～280"nm的光源，被定义为一种非生物胁迫下非电离辐射和非热加工的物理保鲜技术，合适剂量对清除病毒、细菌和微生物有效[11-12]，此技术逐步成为农产品保鲜的主推技术之一。美国食品药品监督局和欧洲食品安全局同意用UV-C照射处理食品[13-15]。

UV-C在采后上的应用很早，可以追溯到40年前，但有研究证明，在不同品种水果、不同贮藏条件和不同处理剂量下，作用结果不同[16]。随着现代检测新技术、基因组和代谢组等组学的发展，可以深入研究造成这些不同作用结果的内因，同时，UV-C和其他技术联合作用的机理还少有人研究，因此在水果保鲜上仍存在着探索意义。

本文综合分析近5年国内外学者的研究进展，对UV-C在采后保鲜上的应用效果展开论述，以期对UV-C在果蔬采后保鲜产业上的应用提供新的思路和出发点。

1""UV-C单独处理在水果保鲜中的应用

UV-C单独处理果蔬可以一定程度地保持产品的感官品质和营养品质，抑制果实的生理代谢，最终提高果实的贮藏品质，可以表面杀菌，抑制果实的采后病原性腐烂，可以诱导果实的次生代谢提高抗氧化物质含量，延迟果实的衰老。

1.1""保持果实感观品质，延长货架期

水果感官品质主要包括五官能感受到的色泽、亮度、香味、腐烂情况、褐变和萎蔫等属性变化，UV-C处理能不同程度地提高水果的某一感官属性。

4.3"kJ/m2的UV-C处理，可以抑制树莓的失重率[17]，而要抑制香蕉的失重率，有效剂量仅需0.02"kJ/m2[18]，这说明不同的产品对应的作用剂量不同，也可能跟贮藏温度不同有关。UV-C（1"kJ/m2）处理人参果，5"℃贮藏，可以有效减轻人参果的冷害症状[19-20]，但是冷害的机理还有待研究。陈晨等[21]用紫外灯（254"nm）35"cm高处照射鲜切梨或者切片后照射，均照射5"min，发现能有效抑制梨切片的褐变程度，其中切片后照射，效果更好，因此可以推广UV-C在鲜切水果中的应用。1、3、6"kJ/m2的UV-C处理均可以抑制椰枣的褐变[22]。还有研究发现，不同处理剂量均不同程度地提高了鲜切芒果、哈密瓜、甜瓜和巴西枣果[23-26]的贮藏品质，但是处理效果跟剂量和果实以及果实切块[27-28]大小有关，这可能是因为合适的剂量可以杀灭微生物[29]，减少微生物腐烂，并能抑制内部酶的氧化褐变和色素降解，保持果实原有的色泽[18，"23]，从而提高果实的外观品质。

1.2""保持果品的营养物质含量，提高营养价值

水果采摘之后仍是活的有机体，会继续呼吸、代谢和后熟，消耗营养化学物质，破坏组织和结构的完整性，最终使产品衰老腐烂。如何抑制营养物质降解，钝化果实采后的生理生化反应成了保鲜的关键。

UV-C（0.75、1.0"kJ/m2）和UV-C（1.2、2.4、4.8、6.0"kJ/m2）处理能够分别增加火龙果[30]和刺梨[31]的可溶性固形物（TSS）的含量，0.02"kJ/m2的UV-C能够保持香蕉[32]的固有香气。ZHAO等[33]用1.5"kJ/m2的UV-C处理人参果，也得出了同样的结论，这可能与UV-C处理能够抑制果实的成熟和衰老有关。有研究发现，UV-C单独或者分别结合高猛酸钾和二氧化钛，能够组成乙烯清除系统，氧化分解乙烯[34-36]。众所周知，乙烯有促进水果成熟和呼吸的作用，因此采后环境中去除乙烯或者抑制乙烯的释放和作用成为了采后研究中的重点。也有人推测这些营养化学物质的保持是跟UV-C抑制了果实的呼吸作用有关，因为李丽等[37]推测经适当的UV-C照射后，在灭菌的同时，可以使表皮组织发生轻微的变化，并在表面形成对空气有一定隔绝作用的膜，从而抑制果实自身的呼吸，最终抑制呼吸底物的消耗量，保持果实的营养物质，保持TSS和可滴定酸（TA）的含量，保持果实原有的色素含量和色泽[33，"38-39]，最终保持细胞膜的完整性。

综合来看，合适剂量的UV-C处理能够提高水果的TSS、TA、花青素和叶绿素等营养物质的含量，抑制果实的呼吸，保持果实原有的绿色，延缓果实的衰老。

1.3""表面杀菌，诱导抗病性，抑制水果的病原性腐烂

据统计，每年收获的水果，大约有20%～25%是由于不同属的病原体引起的腐烂而丢失，这些病原体包括青霉菌、霉菌、根霉菌、链霉菌、曲霉菌、镰刀菌、球菌和毛霉菌等[40]。UV-C处理对某些病原菌有很好的破坏作用，从而控制果实的腐烂和变质，但是杀菌效果跟剂量和材料种类有关。UV-C（4、6"kJ/m2）处理能抑制猕猴桃的灰霉菌[41]，10"kJ/m2的UV-C处理能抑制无核蜜柑指状青霉[42]的生长，4.9"kJ/m2剂量的UV-C处理可以很好地控制芒果的蒂腐病[43]，但是对于接种亚洲镰孢菌和小新壳梭孢菌的板栗，需要在30"cm高度照射12"h，才对生长的菌丝有抑制作用[44]。UV-C的杀菌作用由2方面组成，一是光照本身可以破坏病原体的核酸结构[45]，对果实表面的细菌产生细胞毒性作用，二是某些波长的紫外光照射到空气中，可以氧化空气中的氧气成为臭氧，臭氧是一种强氧化剂，可以同时对果蔬表面的细菌起到氧化毒性作用，降低果实的腐烂率。JIA等[46]发现，5"kJ/cm2的UV-C处理可以降低枣的腐烂指数，SENGUPTA等[47]同样发现该处理能抑制印度醋栗的病害指数。

UV-C抑制果实采后腐烂还与其能诱导果实产生自身抗性有关，CHENG等[41]发现，6.0"kJ/m2的UV-C处理能诱导猕猴桃果实防御相关基因CHI和GLU的表达。还有研究发现，UV-C处理可以提高山竹果实[48]抗病相关酶如苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和β-1，3-葡聚糖酶（β-GLU）等的活性，形成天然防御机制以应对外界不利环境对自身造成的伤害，从而提高果实的防御系统[49]和抗病性。因此，UV-C可以作为一种有效且有前途的杀菌技术[50-51]，利用本身除菌和诱导抗病性的双重作用，替代采后某些有害的化学保鲜技术，延迟果实腐烂，提高货架期的好果率。

1.4""诱导次生代谢，提高抗氧化活性，延缓果实的衰老

果实的成熟衰老是一个自然的且不可逆的过程，除了与营养物质的消耗外，还与活性氧（ROS）的积累和细胞膜的氧化损伤密切相关，所以增强果实采后的抗氧化能力，及时清除这些多余的ROS自由基，就能延缓衰老，增加水果的贮藏寿命。

果实采后的抗氧化系统主要分为酶促抗氧化系统和非酶抗氧化系统。酚类物质、黄酮类物质、维生素类等物质组成非酶抗氧化系统，超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、POD、抗坏血酸过氧化物酶（APX）等组成酶促抗氧化系统[52]，共同发挥对新鲜和鲜切水果贮藏品质的调节作用。果实的抗氧化系统越强，清除自由基和活性氧的能力越强，延缓果实衰老的能力也越强。

一定剂量的UV-C胁迫，可以提高樱桃和葡萄[53-56]的抗氧化物质，如总酚、类黄酮或花青素的含量（表1），增加干物质含量[57]。这与UV-C胁迫可以诱导水果的次生代谢有关[58]，诱导效果仍然受到剂量和处理果实的种类的影响，不正确的剂量会产生深度的氧化胁迫[59]。激发酶促抗氧化系统的相关酶活性和上调编码相关酶的关键基因，也是UV-C提高桃和油桃[60-62]等果实采后抗氧化能力的有效途径（表1），比如提高SOD、CAT和APX等酶的活性，提高PAL1、PAL2、CHS、F3H、DFR、ANS、UFGT等相关基因的表达量，从而提高果实活性氧自由基[63-64]的清除能力，保证细胞膜的完整性，最终延缓果实的衰老。

除了直接处理水果，刺激次生代谢，提高抗氧化能力外，UV-C还可以作为辅助手段在采前或加工前使用[65]，使采后或者加工后的产品，提高抗氧化物质的含量[66]。通过采后处理，提高总酚、花青素和类黄酮等物质的含量，弥补亏缺灌溉造成的果实品质缺陷[67]。PINTO等[68]发现，UV-C（65.6"J/m2）结合种植方式可以提高葡萄加工成葡萄酒中的总酚或者总花青素的含量，加深传统种植葡萄加工成葡萄酒的颜色。综合研究发现，采后处理鲜食果实，剂量要控制在1～10"kJ/m2范围之内，如果只是为了提高产物的抗氧化物质含量，衍生功能食品，可以适当地增加处理剂量。

1.5""UV-C处理的负作用

前面提到UV-C处理可以诱导果实的次生代谢，产生抗氧化物质，这主要与UV-C照射会对果蔬产生“Hormesis”效应有关，医学上也叫“低剂量毒物兴奋作用”，即低剂量可以产生适量的ROS[69]，从而诱导果实合成生物活性防御物质，提高果实的质量和抗氧化功能，产生积极的作用，但高剂量则会导致负面的作用，如表面褐变伤害、生理失调甚至细胞凋亡[69]等现象。有研究者称这种作用为生物剂量双相毒性作用[11]，这可能因为高剂量处理氧化性增强，破坏细胞膜的透性，造成组织结构损伤有关。研究发现，不合适的UV-C剂量处理能使不同品种的芒果细胞损伤[44]和硬度下降[27]，SÁNCHEZ等[70]用11.4"kJ/m2"UV-C处理O'Neal蓝莓，发现果实失重率增加和果皮细胞的结构破坏，因此在采后使用过程中，要进行预试验，选择合适的处理剂量。

2""UV-C与其他措施的耦合应用

单一的UV-C处理穿透性能弱，要想达到理想的效果，需要增加作用时间和处理剂量，这必然会引起表面变色和细胞结构损伤等副作用。因此可以考虑和其他技术联合应用处理水果，专业上称这种措施为栅栏技术，即2种或多种方法耦合处理，这种技术能够协同作用或者使效果叠加，与单一方法相比，更好地保持果实的贮藏品质[71-72]。UV-C和其他技术的结合应用在果实采后保鲜上也得到了实践（表2）。

2.1""UV-C和涂膜或包装的结合使用

无论是薄膜包装还是涂膜包装及其衍生产品如活性包装等，都可以有效阻止果品水分挥发，持久释放有效物质，降低透氧率，可以抑制某些氧化酶的活性和营养底物被氧化，保持果品的营养品质。UV-C与各种涂膜[73-76]以及UV-C结合不同形式的气调包装[77-79]既可以防止水分损失，又起到杀菌和诱导抗病性的作用，与每个单独处理相比，更好地抑制了番木瓜、圣女果和葡萄等水果的失重率（表2），提高了果实的贮藏品质。

2.2""UV-C和1-MCP的结合使用

1-MCP作用于水果，可以竞争乙烯受体，阻碍乙烯作用，延缓果实的成熟衰老。与UV-C结合使用可以互为补充，即增加了杀菌效果，又抑制了乙烯的产生，能理论控制果实的成熟衰老。与单独处理相比，阚娟等[80]发现，2"μL/L的1-MCP+2.5"kJ/m2"UV-C处理显著提高了红富士苹果果实的PAL、SOD和CAT的活性，UV-C和1-MCP的结合使用还显著降低了刺梨的腐烂率、失重率、呼吸强度、MDA含量及PPO活性[81]，也使小白杏[82]的营养物质的含量保持高于1-MCP或者UV-C单独处理（表2）。

2.3""UV-C和其他处理的结合使用

除了前面两大类之外，UV-C结合抗坏血酸钙处理Langra芒果[83]，结合高压处理菠萝汁[84]，结合2%的柠檬酸、0.2%的山梨酸、酸性电解水、0.2%苯甲酸处理Malvina草莓[85]，不同程度提高了果蔬的贮藏品质（表2）。李晓宇等[86]用UV-C结合新型生物保鲜纸处理水蜜桃，可以将呼吸高峰从第4天推迟至第10天。这可能跟不同处理可以协同诱导抗病性或者抗氧化活性有关，有关机理鲜有进一步研究。

除了直接用于采后保鲜，UV-C结合其他处理还可以用于商业化清洗。UV-C+1.3%的过氧化氢，结合臭氧产生羟基自由基高级气相氧化系统清洗葡萄[87]，可以抑制腐败霉菌的传输；UV-C+过乙酸结合搅拌的水清洗草莓[88-89]，对李斯特单核芽孢杆菌和肠道沙门菌的杀菌效果和次氯酸钠一样，一定程度上减少了微生物的危害；UV-C在循环的水中照射苹果皮，可以降低果皮的含菌量，并使水中的残留菌数量减少，增加了水的循环利用次数[90]，可以节约能源。

由以上研究结论可知，UV-C结合其他处理可以弥补UV-C的剂量依赖性，提高杀菌效果，抑制果实的呼吸作用，保持果实的营养物质，更好地提高了水果的贮藏品质。同时开拓了UV-C的辅助作用，用于水果采后商品化处理，或者果实物流运输前的预杀菌。

3""应用前景与结论

研究证明，UV-C处理采后新鲜或者鲜切水果，能起到杀菌，诱导抗病性，诱导次生代谢产生抗氧化能力和防御机制，提高水果采后营养品质和延长贮藏期的作用。但是UV-C杀菌效果和诱导植物化学物质含量的程度均取决于处理剂量、产品种类、产品成熟度和加工程度、贮藏条件、处理设备等。作者在研究中也发现，单纯依靠灯管处理，会出现作用时间长和不同位置照射强度不一致以及大面积果实照射不均匀等问题。因此，对采后处理设备和处理措施的研究值得关注。其次，综合前人研究发现，所有研究均报道了处理的有效剂量，未给出针对某种水果的临界值，后续可以进行临界值的研究，可以避免在商业化使用中产生不必要的损失，同时，通过研究确定一种水果抗氧化物质含量或者抗氧化能力较高的时间点，可以提高水果的附加利用价值。最后，UV-C处理杀菌的原理是破坏细菌的DNA分子结构，但是UV-C对处理果品材料的核酸破坏程度还未有全面且深入的研究。从果品营养和伤害程度来看，可以作为一个研究方向，研究结果将可作为UV-C使用安全性的补充，并且近几年研究进展多是聚集在贮藏品质和诱导抗氧化性方面，对UV-C在采后的分子调控方面研究较少。

因此，在未来的采后领域中，UV-C处理仍然有不可替代的研究意义，如结合分子生物学、多组学分析等手段，探究UV-C的作用机理和调控路径，找出关键光信号受体以及调控因子；探究如何有效杀菌又能避免表面伤害的机制，结合基因编辑、缺失基因[91]等方式，提高UV-C的作用效果；结合栅栏技术，多波长（UV-A、UV-B和UV-C）包括真空范围波长探索联合应用，使用采前[92]加采后，以及少量多次[93]的周期性处理方法来共同解决目前存在的问题，创新处理方法和设备，统一技术处理单位，推广采后商品化和物流中使用该技术，使UV-C技术更便利、更可控地实现保鲜或者保持水果品质的目的。

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