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《食品科学》:河北工程大学王利红博士等:脉冲强光处理对青椒采后贮藏品质的影响

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青椒富含维生素、矿物质、膳食纤维和其他抗氧化成分,是深受人们欢迎的重要膳食来源之一。青椒中的类黄酮、辣椒素等次级代谢产物具抗氧化活性。然而,青椒呼吸强度较高,细胞内水分和营养物质加速流失,导致果皮皱缩、颜色由绿色转红及腐败等品质劣变问题。

绿色无毒、无残留的非热物理保鲜技术因安全环保的特点受到广泛关注。近年来,脉冲强光(PL)作为一种新型非热处理技术,因其短时高能量的光照特性、低能耗、高效率及环境友好的优势,在果蔬保鲜领域逐渐得到应用。

河北工程大学生命科学与食品工程学院的郑晓梅、王利红*,北京市农林科学院农产品加工与食品营养研究所的郑鄢燕等以‘京田3号’青椒为材料,采用3 J/cm2剂量的PL进行处理,并在25 ℃条件下贮藏,探究其在采后贮藏过程中外观品质、营养品质、总酚、类黄酮含量及抗氧化酶活性的变化情况。研究结果旨在明确PL处理对青椒采后贮藏品质的影响,以及为其他果蔬采后保鲜领域的产业化推广提供理论支撑与技术参考。


01

PL处理对青椒表观品质和色泽的影响

如图1A所示,在贮藏0 d青椒的颜色、新鲜程度相同,CK组在贮藏的第6天开始出现转红现象,PL组在贮藏的第8天才开始轻微转红,PL组转红现象比CK组延迟了2 d,在贮藏的第10天,CK组转红比PL组严重;结合图1B的感官评分,发现随着贮藏时间的延长,感官品质开始下降,CK组的感官评分持续下降,在第4~6天,CK组出现急剧下降趋势,感官评分开始显著低于PL组,到第10天时降至5.3 分,显示出品质劣变。与CK组的感官评分相比,PL组下降幅度较小,特别是在第6~10天期间,PL组的感官评分显著高于CK组(

P
<0.05),这与图1A的转红变化趋势一致,PL处理维持了更高的感官品质。

在贮藏期间,两组青椒果实的颜色在10 d内都从绿色变为部分红色,但PL处理可以抑制青椒变红的速度(图1A)。随着贮藏时间的延长,两组的

L
*值持续下降;然而,PL处理抑制了这种下降趋势(图1C)。两组的
a
*值在贮藏期间稳步上升,但PL处理抑制了
a
*值的上升,从而减少了青椒在贮藏期间的红色程度(图1D)。两组
b
*值在储存期间持续上升,但PL处理显著抑制了
b
*值增加,减缓青椒黄化(图1E)。

综上数据表明,3 J/cm2 PL处理减缓青椒

L
*值持续下降,抑制
a
*值和
b
*值的上升,延缓了贮藏期间青椒颜色转红速率和维持了青椒良好的表观品质。







02

PL处理对青椒叶绿素和类胡萝卜素的影响

叶绿素含量是衡量青椒品质的重要生理指标,在其贮藏过程中,随着果实的成熟与衰老,叶绿素含量逐渐下降,影响其色泽与商品价值。如图2A所示,贮藏0 d至10 d期间,PL组的叶绿素含量始终高于CK组。CK组在贮藏至第8~10天时叶绿素水平骤降,而PL组下降趋势较为平缓。到贮藏末期,PL组的叶绿素含量较CK组高出约10%,结果表明,3 J/cm2 PL处理可延缓青椒中叶绿素含量降解。

随着贮藏时间的延长,两种处理方式下的类胡萝卜素含量均呈现上升趋势。在贮藏初期(0~2 d),CK和PL处理的类胡萝卜素含量相近,均在0.001 mg/g左右。随着贮藏时间的延长,两种处理方式的类胡萝卜素含量逐渐上升,但CK组的上升幅度略高于PL组。在贮藏第10天,PL组的类胡萝卜素含量显著低于CK组(图2B)。

综上结果表明,PL处理通过抑制叶绿素的降解,延缓了青椒果实的转色进程。这与Salazar-Zúñiga等指出的“PL可延缓果蔬成熟过程中色素代谢速率”的结论一致。此外,已有研究显示,脉冲光能够调节叶绿素与类胡萝卜素的动态平衡,例如在生菜的研究中发现,PL处理有助于维持叶绿素水平并减缓色素快速变化的速度,从而推迟果蔬外观颜色的变化。这些结果进一步表明,PL在采后保鲜与果蔬色泽调控方面具有广阔的应用前景。



03

PL处理对青椒理化品质特性的影响

如图3A所示,CK组在初期质量损失较小,随着贮藏时间延长,水分流失显著加剧,第10天质量损失率约3.2%,而PL组质量损失相对平缓,在贮藏末期质量损失率约为2.8%。PL处理使青椒质量损失率较CK组减少12.5%。这表明PL处理会抑制青椒质量损失,保持青椒外型饱满,延长贮藏期。

VC是青椒中含量丰富的重要抗氧化剂之一,它能够与贮藏过程中产生的自由基发生反应,保护细胞结构免受活性氧的损伤,从而延缓青椒的衰老进程。VC含量随着贮藏时间延长减少(图3B),在贮藏初始时青椒VC含量为3.2 mg/g,至第10天,CK组降至0.2 mg/g,而PL组仍保持在0.4 mg/g,分别下降了93.75%和87.5%。表明3 J/cm2 PL处理减少了VC含量损失。

图3C展示了贮藏期间青椒硬度的变化情况,随着贮藏时间的延长,两组果实的硬度逐渐降低,但PL组的硬度始终高于CK组。细胞壁会因细胞降解酶的分解程度导致质地特性改变。在贮藏初期,CK组的硬度约为35 N,至第10天降至25 N,下降幅度为10 N。而PL组则表现出较慢的硬度下降趋势,至贮藏末期硬度仍保持在28 N左右,结果表明,PL处理显著延缓青椒果实硬度下降。

SSC变化情况可表征果实成熟度与营养品质的协同演变规律。从图3D可见,SSC在CK组中急剧下降,而PL组的降幅较为平缓,第10天时,PL组的SSC为4.1%,比CK组的3.8%高约7.9%。PL处理可有效降低可溶性固形物的分解消耗,维持青椒的营养品质。





04

PL处理对青椒抗氧化特性的影响

青椒在采后阶段表现出类黄酮与总酚含量具有相同的动态变化模式,都是在贮藏0~6 d增加,6~10 d开始减少(图4)。在贮藏第6天,PL组的类黄酮(OD325nm为0.73)和总酚(OD280nm为0.68)含量均略高于CK组(CK组:0.68和0.60),分别提升约7%和13%(

P
<0.05)。进入降解期后,PL组类黄酮与总酚水平依然普遍高于CK组,说明该处理有助于延缓抗氧化物质的消耗,维持青椒较强的自由基清除能力。至贮藏第10天,PL组的类黄酮和总酚含量均高于CK组,表明适宜剂量的PL处理通过减缓抗氧化相关代谢物的下降,能够一定程度上延缓青椒品质劣变。



CAT为植物体内关键的氧化还原酶,具有清除过氧化物、减缓膜脂过氧化进程的能力,从而在一定程度上抑制细胞膜结构的破坏,有助于维持果蔬在贮藏期间的品质。如图5A所示,CAT活性在贮藏初期(0~4 d)明显升高,推测其变化与青椒对贮藏环境变化产生的胁迫响应密切相关。CK组在第8天CAT活性达到最高值(12.2 U/g),但之后快速下降,至第10天仅剩7.58 U/g,显示出抗氧化能力的减弱。在PL处理下,CAT活性下降的速度显著减缓(

P
<0.05),表明该处理有助于维持其抗氧化能力,延缓细胞膜系统的受损过程。PL组在第8天达到13.6 U/g,较CK组提升11.5%,并在后期保持较高活性水平(10 d时为10.4 U/g)。这表明PL处理能有效激活青椒早期的抗氧化应答,同时减缓其后期酶活性降低。相关机制与Jaiswal等提出的“PL诱导轻度氧化应激以增强酶抗氧化系统”的观点一致,验证了其在果蔬保鲜中的调控潜能。

APX在植物应对胁迫时扮演核心角色,不仅有助于调节体内的抗氧化系统,还能维持细胞正常功能,减少活性氧等氧化物的过量积累,从而延缓果蔬的衰老进程并提升其货架期间的品质。图5B表明,在贮藏过程中,青椒的APX活性整体呈现出先增加后减少的变化模式。贮藏第10天,CK组APX活性迅速下滑至0.15 U/g,仅为峰值的1/2,而PL组则下降较为缓慢,最终维持在0.3 U/g,较CK组高出约100%。这表明PL处理不仅提升了青椒早期抗氧化活性水平,还能在后期维持较高的酶活性,PL处理通过促进APX活性提升,有助于维持细胞内氧化还原平衡,从而延缓细胞衰老和品质劣变进程,进一步验证了其在果蔬贮藏保鲜中的实际应用潜力。

POD在植物中扮演着重要角色,能够清除光呼吸及其他代谢过程中产生的过氧化氢(H2O2),并参与抗病防御。它通过还原活性氧,帮助维持细胞的氧化还原平衡,从而增强果蔬的抗逆性能力。如图5C所示,CK组青椒的POD活性在贮藏的0~2 d上升明显,在4~6 d缓慢增加到最大值,在6~10 d开始下降。但PL组始终表现出高于CK组的活性水平。在第6天,PL组的POD活性达到最大值,显著高于CK组(

P
<0.05)。尽管后期POD活性有所下降,PL组在第8天仍维持较高水平,持续表现出显著优势(
P
<0.05)。这表明PL处理能够有效提高POD活性,提高自由基清除能力,从而维持细胞内的氧化还原平衡。

在青椒贮藏期间,细胞膜的机械损伤或生理代谢异常就会破坏酚类物质与PPO之间的屏障,进而引发酶促褐变。如图5D所示,CK组的PPO活性表现出先增加后下降的趋势。在贮藏初期(第0天至第2天),PPO活性迅速上升,可能是由于细胞膜结构遭到破坏,使得酚类底物与酶的接触增加,从而加速了褐变过程的发生。在贮藏第6天,CK组样品中PPO活性为30.3 U/g,随后下降,这一变化可能与青椒自我调节能力增强或抗逆反应激活有关。相比之下,PL处理在整个贮藏期内PPO活性保持较高水平,在第6天时PPO活性为35.0 U/g,较CK组高约15%。这一结果说明PL处理在减缓酶促褐变方面具有显著作用,与先前PL抑制鲜切牛油果褐变的研究结果一致。

这些结果表明,3 J/cm2 PL处理可调节抗氧化物质含量和抗氧化酶活性变化。PL显著促进了类黄酮和总酚的合成与积累,延缓了其后期的降解速率,有效增强了CAT、APX和POD等关键抗氧化酶的活性,提高了青椒对氧化胁迫的应答能力,维持了较长时间的酶活性稳定性。





05

青椒在采后贮藏过程中极易发生色泽退化、失水皱缩和组织软化,严重影响商品价值。本研究发现,PL处理在延缓青椒果实转色方面表现良好,这可能与其诱导抗氧化系统活性提高有关。已有研究表明,抗氧化系统与叶绿素降解和类胡萝卜素积累密切相关,因此PL可能通过调节该系统延缓果实色泽变化。类似结果也见于关于芒果和玉米处理中的研究,这些研究指出PL能够有效维持果蔬的色泽与外观完整性。此外,PL处理明显减缓了青椒贮藏期间的质量损失和硬度下降。前者可能与其减缓水分蒸散有关,而硬度保持则可能归因于对细胞壁降解酶活性的抑制,从而维持了细胞结构的稳定和膨压,减少组织塌陷。这一结论与樱桃果实研究中得出的“PL能维持果实结构稳定性”结果相吻合。PL处理对青椒营养品质的保持具有积极作用。实验结果显示,PL处理显著延缓了VC和SSC的下降。VC的保持可能与其减缓氧化速率、保护抗坏血酸有关;而SSC下降速度的减缓则可能归因于PL延缓了呼吸代谢和糖类消耗。综合来看,PL在营养品质保持方面具有积极作用。这与草莓和芒果研究中的发现一致,即PL能增强抗氧化系统活性、保护抗坏血酸并维持糖类代谢的稳定。与此同时,PL处理还能减缓青椒叶绿素降解,表明其对果实色素变化亦具有调节作用。

PL处理显著增强了青椒的抗氧化防御体系。研究结果表明,经PL处理的青椒类黄酮和总酚含量高于CK组,说明其可能通过激活苯丙烷代谢途径促进抗氧化物质的合成,从而提升果实的抗逆能力。类似的现象也在其他作物中得到验证,例如银杏叶经PL联合发酵处理后总黄酮含量提高约14.6%,杏果经PL处理后总酚和类黄酮含量亦显著增加。此外,PL还能维持较高水平的POD、CAT、PPO和APX活性,减少褐变发生。这一结果与蓝光处理草莓的研究一致,即光处理可显著调节抗氧化相关酶活性,延缓果实品质劣变。

06

结 论

在采后贮藏过程中,青椒常因水分流失而出现萎蔫和果皮变红的现象,进而影响其感官品质和商业价值。本研究探讨了3 J/cm2 PL对青椒采后贮藏品质的影响。结果表明,PL处理有效延缓了青椒的叶绿素降解和类胡萝卜素生成,延缓转色、感官品质下降、质地软化和质量损失速率,在一定程度上提高青椒的商品价值。此外,PL维持了VC和SSC,减缓了类黄酮和总酚等抗氧化物质的降解,并提高PPO和抗氧化酶POD、CAT、APX活性,增强青椒的抗性。本研究证实,PL技术通过调控以上品质指标,延长了青椒的采后贮藏期,为PL处理果蔬贮藏保鲜调控提供了理论依据。

引文格式:

郑晓梅, 郑鄢燕, 左进华, 等. 脉冲强光处理对青椒采后贮藏品质的影响[J]. 食品科学, 2025, 46(21): 243-250. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-158.

ZHENG Xiaomei, ZHENG Yanyan, ZUO Jinhua, et al. Effect of pulsed light treatment on the postharvest storage quality of green peppers[J]. Food Science, 2025, 46(21): 243-250. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250523-158.

实习编辑:梁雯菁;责任编辑:张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网


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